阅读说明：本技术 手术器械 (Surgical instrument ) 是由 金永根 冉祥 郑英柱 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：根据一实施例的手术器械包括：基座,其包括基座齿轮；连接链节,其包括与上述基座齿轮啮合的下侧连接齿轮及形成在上述下侧连接齿轮的相反侧的上侧连接齿轮,并且上述连接链节能够相对于上述基座进行旋转；头部,其包括与上述上侧连接齿轮啮合的头部齿轮,并且上述头部能够相对于上述连接链节进行旋转；以及手术用尖端部,其安装在上述头部,其中,上述连接链节及头部能够彼此独立地进行旋转。(A surgical instrument according to an embodiment includes: a base including a base gear; a connecting link that includes a lower connecting gear that meshes with the base gear and an upper connecting gear formed on the opposite side of the lower connecting gear, and that is rotatable with respect to the base; a head portion including a head gear that meshes with the upper connecting gear, and the head portion being rotatable with respect to the connecting link; and a surgical tip portion attached to the head portion, wherein the connecting link and the head portion are rotatable independently of each other.)

手术器械

技术领域

以下说明涉及一种手术器械，更具体地，涉及一种自由度实现分离的手术器械。

背景技术

手术器械正在以使手术开口(invasion)最小化的方向发展。作为其中的一环而开发的腹腔镜手术法是通过在腹部作约2cm左右的小切口，并***腹腔镜和手术器械来进行手术的手术法。为了使手术开口最小化，在腹腔镜手术法中使用的手术器械被开发为具有薄又长的管和附着于其末端部的钳子或烧灼器等各种功能的尖端部(tip)的形态。这种器械共同使用于整个领域的手术，而不是仅局限于腹腔镜手术。

现有的手术器械的移动以患者的手术开口为中心受到限制。为了实现更加灵活(dexterous)的移动，使用末端部具有关节结构的手术器械。利用这种关节不仅可以在***手术等狭小的空间内轻易地进行手术，而且还可以进行单端口手术。即末端部具有关节的手术器械已经成为在微创手术中的必要的结构要素。末端部具有关节的手术器械大部分通过线缆(wire cable)来传输驱动力。

末端部具有关节的手术器械通常具有多个自由度。但是，现有的手术器械因多个自由度之间的耦合的移动，而存在准确性降低的问题。例如，驱动手术用尖端部的连接线(Wire)受到其他关节移动的影响，由此可以产生彼此耦合(coupling)的移动。并且，为了控制现有的手术器械的准确的位置，需要利用逆运动学进行解析来推导准确的位置。为了解决如上所述的问题，需要一种能够分离关节的自由度的技术。

发明内容

发明所要解决的问题

一实施例的目的在于，提供一种能够通过分离多关节手术器械的自由度来实现简单又准确的控制的手术器械。

并且，一实施例的目的在于，提供一种提高多关节手术器械的关节部分的结构稳定性的同时，具有能够引导电线等的结构的手术器械。

用于解决问题的方案

根据一实施例的手术器械包括：基座，其包括基座齿轮；连接链节，其包括与上述基座齿轮啮合的下侧连接齿轮及形成在上述下侧连接齿轮的相反侧的上侧连接齿轮，并且上述连接链节能够相对于上述基座进行旋转；头部，其包括与上述上侧连接齿轮啮合的头部齿轮，并且上述头部能够相对于上述连接链节进行旋转；以及手术用尖端部，其安装在上述头部，并且，上述连接链节及头部能够彼此独立地进行旋转。

上述连接链节及头部能够以彼此交叉的方向进行旋转。

上述手术器械还可以包括：下侧辅助链节，其连接上述基座齿轮及下侧连接齿轮，且分别可旋转地连接在上述基座齿轮及下侧连接齿轮；以及上侧辅助链节，其连接上述上侧连接齿轮及头部齿轮，且分别可旋转地连接在上述上侧连接齿轮及头部齿轮。

上述手术器械还可以包括：第一链节连接线及第二链节连接线，其通过上述基座而固定在上述连接链节；以及第一头部连接线及第二头部连接线，其通过上述基座及连接链节而固定在上述头部。

上述第一链节连接线及第二链节连接线能够以上述基座及连接链节的接触部分为基准而彼此位于相反侧，上述第一头部连接线及第二头部连接线能够以上述连接链节及头部的接触部分为基准而彼此位于相反侧。

上述连接链节还包括分别用于引导上述第一链节连接线、第二链节连接线、第一头部连接线及第二头部连接线的四个链节孔。

上述手术器械还可以包括：下侧组装部件，其支撑上述下侧辅助链节的内侧，以便防止上述下侧辅助链节从基座齿轮及下侧连接齿轮脱离；以及上侧组装部件，其支撑上述上侧辅助链节的内侧，以便防止上述上侧辅助链节从上侧连接齿轮及头部齿轮脱离。

上述下侧组装部件及上侧组装部件中的至少一个可以包括贯通形成在中央部的引导孔。

根据一实施例的手术器械可以包括：手术用尖端部；基座，其包括内侧具有中空的基座体、从上述基座体突出形成的第一基座齿轮及第二基座齿轮；连接链节，其包括内侧具有中空的连接体、从上述连接体突出形成而与上述第一基座齿轮啮合的第一下侧连接齿轮、从上述连接体突出形成而与上述第二基座齿轮啮合的第二下侧连接齿轮、沿着与上述第一下侧连接齿轮及第二下侧连接齿轮的突出方向相反的方向突出形成的第一上侧连接齿轮及第二上侧连接齿轮；头部，其包括支撑上述手术用尖端部的头部体、从上述头部体突出形成而与上述第一上侧连接齿轮啮合的第一头部齿轮、从上述头部体突出形成而与上述第二上侧连接齿轮啮合的第二头部齿轮；第一链节连接线及第二链节连接线，其通过上述基座而固定在上述连接链节；以及第一头部连接线及第二头部连接线，其通过上述基座及连接链节而固定在上述头部。

上述连接链节相对于上述基座旋转的方向可以与上述头部相对于上述连接链节旋转的方向相交叉。

上述连接链节及头部能够彼此单独地进行旋转。

上述手术器械还可以包括：第一下侧辅助链节，其设置在上述基座体及连接体的内侧，且连接上述第一基座齿轮及第一下侧连接齿轮；第二下侧辅助链节，其设置在上述基座体及连接体的内侧，且连接上述第二基座齿轮及第二下侧连接齿轮；以及下侧组装部件，其配置在上述第一下侧辅助链节与第二下侧辅助链节之间。

上述下侧组装部件可以包括沿上述第一下侧辅助链节的长度方向贯通形成的引导孔。

上述手术器械还可以包括：第一上侧辅助链节，其设置在上述连接体及头部体的内侧，且连接上述第一上侧连接齿轮及第一头部齿轮；第二上侧辅助链节，其设置在上述连接体及头部体的内侧，且连接上述第二上侧连接齿轮及第二头部齿轮；以及上侧组装部件，其配置在上述第一上侧辅助链节与第二上侧辅助链节之间。

上述上侧组装部件可以包括以上述第一上侧辅助链节的长度方向贯通形成的引导孔。

发明效果

根据一实施例的手术器械可以通过分离多个自由度来实现简单又准确的控制。

并且，根据一实施例的手术器械通过组装部件来提高关节部分的结构稳定性的同时，能够稳定地引导电线等结构。

附图说明

本说明书中的以下附图示出本发明的优选的一实施例，并且附图与本发明的详细说明用于进一步理解本发明的技术思想，因此本发明不应被解释为仅限于在这种附图中记载的事项。

图1是根据一实施例的手术器械的立体图。

图2是根据一实施例的手术器械的侧视图。

图3是根据一实施例的手术器械的主视图。

图4是根据一实施例的手术器械的分解立体图。

图5是根据一实施例的连接链节的俯视图。

图6是根据一实施例的手术器械的动作图。

图7是概略性示出根据一实施例的第一头部连接线及第二头部连接线的图。

图8是根据一实施例的手术器械的动作图。

图9是根据一实施例的手术器械的立体图。

具体实施方式

以下，通过示意图对实施例进行详细的说明。需要注意的是，在对各附图的结构要素附加附图标记时，对相同的结构要素而言，即使标记在不同的附图，也要尽可能利用相同的附图标记。并且，在说明实施例时，如有认为对于相关的公知结构或者功能的具体说明不利于对实施例的理解的情况，将会省略对其的详细说明。

并且，在说明本发明实施例的构成要素时，能够采用第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。这样的术语仅仅是为了将该构成要素与其他构成要素区分，并且相应构成要素的本质、次序或者顺序等并不会被该术语所限定。本说明书中提及一个构成要素与其他构成要素“连接”、“结合”或“接触”时，可能是上述一个构成要素与上述其他构成要素直接链接或直接连接，还应该理解为每个构成要素之间还可能有其他构成要素“连接”、“结合”或“接触”。

具有与包括在某一实施例的结构要素相同的功能的结构要素在其他实施例中使用相同的名称来进行说明。在没有特别相反的记载内容情况下，某一实施例中记载的说明还可以适用于其他实施例，在重复的范围内，将省略具体的说明。

图1是根据一实施例的手术器械的立体图，图2是根据一实施例的手术器械的侧视图，图3是根据一实施例的手术器械的主视图，图4是根据一实施例的手术器械的分解立体图，图5是根据一实施例的连接链节的俯视图。

参照图1至图5，手术器械1可用于腹腔镜手术等。手术器械1可以具有紧凑型结构。手术器械1可以通过多种形状的尖端部而用作多种功能的手术工具。手术器械1具有多个关节(其移动时彼此分离)。具体地，对于手术器械1而言，由于驱动尖端部的驱动部件不受其他关节移动的影响，因此可以准确地控制尖端部。由于手术器械1不具有耦合的关节，因此不需要利用逆运动学进行解析并通过软件进行补偿。因此，用户可以准确地控制手术器械1的尖端部的位置。手术器械1可以包括基座11、连接链节12、头部13、第一下侧辅助链节141、第二下侧辅助链节142、下侧组装部件151、第一上侧辅助链节143、第二上侧辅助链节144、上侧组装部件152、第一头部连接线171、第二头部连接线172、第一链节连接线181、第二链节连接线182以及手术用尖端部19。

基座11可以呈内侧具有中空的柱状。基座11可以通过内侧中空来引导各种手术设备，并且可以引导用于驱动连接链节12、头部13以及/或者手术用尖端部19的多个连接线。基座11可以包括基座体111、第一基座齿轮112以及第二基座齿轮113。

基座体111可以在内侧形成中空。例如，基座体111大体上可以是圆柱形状。基座体111可以包括分别用于引导第一头部连接线171、第二头部连接线172、第一链节连接线181以及第二链节连接线182的多个基座孔。第一头部连接线171及第二头部连接线172以基座体111的中心轴为基准而彼此位于相反侧，第一链节连接线181及第二链节连接线182以基座体111的中心轴为基准而彼此位于相反侧。第一头部连接线171及第二头部连接线172可以位于与第一链节连接线181及第二链节连接线182交叉的位置。

第一基座齿轮112及第二基座齿轮113可以从基座体111突出形成。第一基座齿轮112及第二基座齿轮113能够以基座体111的中心轴(平行于z轴方向的中心轴)为基准而彼此设置在相反侧。第一基座齿轮112及第二基座齿轮113沿着外表面可设置有多个齿轮齿。第一基座齿轮112及第二基座齿轮113可以具有规定的曲率半径。第一链节连接线181及第一头部连接线171可以位于比第二基座齿轮113更接近第一基座齿轮112的位置，第二链节连接线182及第二头部连接线172可以位于比第一基座齿轮112更接近第二基座齿轮113的位置。第一链节连接线181能够以第一基座齿轮112的中心为基准而位于第一头部连接线171的相反侧。

连接链节12可以呈内侧具有中空的柱状。连接链节12可以通过内侧中空来引导各种手术设备，并且可以引导用于驱动头部13及/或者手术用尖端部19的多个连接线。连接链节12可以包括连接体121、第一下侧连接齿轮122、第二下侧连接齿轮123、第一上侧连接齿轮124以及第二上侧连接齿轮125。

连接体121可以在内侧形成中空。例如，连接体121大体上可以是圆柱形状。连接体121可以包括分别用于引导第一头部连接线171、第二头部连接线172、第一链节连接线181以及第二链节连接线182的四个链节孔。可以在连接体121固定第一链节连接线181及第二链节连接线182的各个端部。

第一下侧连接齿轮122、第二下侧连接齿轮123、第一上侧连接齿轮124以及第二上侧连接齿轮125可以分别从连接体121突出形成。第一下侧连接齿轮122及第二下侧连接齿轮123可以从连接体121向下侧(-z方向)突出形成，第一上侧连接齿轮124及第二上侧连接齿轮125可以从连接体121向上侧(z方向)突出形成。换句话说，第一上侧连接齿轮124及第二上侧连接齿轮125可以沿着与第一下侧连接齿轮122及第二下侧连接齿轮123相反的方向突出形成。连接第一下侧连接齿轮122及第二下侧连接齿轮123的各个中心的虚拟的辅助线可以与连接第一上侧连接齿轮124及第二上侧连接齿轮125的各个中心的虚拟的辅助线相交叉。例如，参照附图可知，连接第一下侧连接齿轮122及第二下侧连接齿轮123的各个中心的虚拟的辅助线可以与x轴并齐，并且，连接第一上侧连接齿轮124及第二上侧连接齿轮125的各个中心的虚拟的辅助线可以与y轴并齐。

第一下侧连接齿轮122可以与第一基座齿轮112啮合，并且，第二下侧连接齿轮123可以与第二基座齿轮113啮合。连接链节12可以通过第一下侧连接齿轮122及第二下侧连接齿轮123而相对于基座11进行旋转。第一上侧连接齿轮124可以与第一头部齿轮132啮合，并且，第二上侧连接齿轮125可以与第二头部齿轮133啮合。由于这种齿轮的啮合，不仅手术器械1能实现稳定的滚动，而且通过以分散施加在手术器械1的力的方式进行支撑，因此可具有抵抗弯矩和轴方向的扭转的结构。

头部13可以呈内侧具有中空的形状。头部13通过内侧中空来引导各种手术设备，并且可以引导用于驱动手术用尖端部19的多个连接线。头部13可以包括头部体131、第一头部齿轮132以及第二头部齿轮133。

头部体131可以在内侧形成中空。可以在头部体131固定第一头部连接线171及第二头部连接线172的各个端部。

第一头部齿轮132及第二头部齿轮133可以从头部体131突出形成。第一头部齿轮132及第二头部齿轮133能够以头部体131的中心轴为基准而彼此设置在相反侧。

连接链节12相对于基座11旋转的方向可以与头部13相对于连接链节12旋转的方向相交叉。用户可以通过多种途径使安装在手术器械1的端部的手术用尖端部19进行工作。例如，用户使连接链节12相对于基座11进行旋转，从而可以使手术用尖端部19沿y方向进行移动，并且，也可使头部13相对于连接链节12进行旋转，从而可以使手术用尖端部19沿x方向进行移动。连接链节12及头部13能够彼此单独地进行旋转。例如，即使用户调节分别施加在第一头部连接线171及第二头部连接线172的张力，使头部13相对于连接链节12进行旋转，连接链节12也可以不相对于基座11进行移动。

第一下侧辅助链节141设置在基座体111及连接体121的内侧，且可以连接第一基座齿轮112及第一下侧连接齿轮122。第一下侧辅助链节141能够可旋转地分别连接在第一基座齿轮112及第一下侧连接齿轮122。例如，第一下侧辅助链节141的下端部的至少一部分可以***于第一基座齿轮112的中心，第一下侧辅助链节141的上端部的至少一部分可以***于第一下侧连接齿轮122的中心。第一下侧辅助链节141可旋转地连接在基座体111及连接体121的方式并不限于此。例如，第一下侧辅助链节141还可以通过额外的连接部件而连接在基座体111及连接体121。第一下侧辅助链节141可以具有能稳定地支撑后述的下侧组装部件151的形状。例如，第一下侧辅助链节141可以具有沿着双向突出形成，由此包围下侧组装部件151的外表面的至少一部分的形状。

第二下侧辅助链节142设置在基座体111及连接体121的内侧，并且可以连接第二基座齿轮113及第二下侧连接齿轮123。第二下侧辅助链节142能够可旋转地分别连接在第二基座齿轮113及第二下侧连接齿轮123。例如，第二下侧辅助链节142的下端部的至少一部分可以***于第二基座齿轮113的中心，第二下侧辅助链节142的上端部的至少一部分可以***于第二下侧连接齿轮123的中心。第二下侧辅助链节142可旋转地连接在基座体111及连接体121的方式并不限于此。例如，第二下侧辅助链节142还可以通过额外的连接部件而连接在基座体111及连接体121。第二下侧辅助链节142可以具有能稳定地支撑后述的下侧组装部件151的形状。例如，第二下侧辅助链节142可以具有沿着双向突出形成，由此包围下侧组装部件151的外表面的至少一部分的形状。

下侧组装部件151可以配置在第一下侧辅助链节141与第二下侧辅助链节142之间。下侧组装部件151可以防止第一下侧辅助链节141及第二下侧辅助链节142分别从基座体111或者连接体121沿着内侧方向脱离。可以在基座体111及连接体121组装第一下侧辅助链节141及第二下侧辅助链节142之后，组装下侧组装部件151。下侧组装部件151能够以焊接或粘接等方式固定在第一下侧辅助链节141及第二下侧辅助链节142。

下侧组装部件151可以包括沿第一下侧辅助链节141的长度方向贯通形成的引导孔。第一下侧辅助链节141的长度方向可以与连接第一基座齿轮112及第一下侧连接齿轮122的各个中心的辅助线并齐。例如，下侧组装部件151可以具有圈饼形状。

第一上侧辅助链节143设置在连接体121及头部体131的内侧，且可以连接第一上侧连接齿轮124及第一头部齿轮132。第一上侧辅助链节143能够可旋转地分别连接在第一上侧连接齿轮124及第一头部齿轮132。例如，第一上侧辅助链节143的下端部的至少一部分可以***于第一上侧连接齿轮124的中心，第一上侧辅助链节143的上端部的至少一部分可以***于第一头部齿轮132的中心。第一上侧辅助链节143可以具有能稳定地支撑后述的上侧组装部件152的形状。

第二上侧辅助链节144设置在连接体121及头部体131的内侧，且可以连接第二上侧连接齿轮125及第二头部齿轮133。第二上侧辅助链节144能够可旋转地分别连接在第二上侧连接齿轮125及第二头部齿轮133。例如，第二上侧辅助链节144的下端部的至少一部分可以***于第二上侧连接齿轮125的中心，第二上侧辅助链节144的上端部的至少一部分可以***于第二头部齿轮133的中心。第二上侧辅助链节144可以具有能稳定地支撑后述的上侧组装部件152的形状。

上侧组装部件152可以配置在第一上侧辅助链节143与第二上侧辅助链节144之间。上侧组装部件152可以防止第一上侧辅助链节143及第二上侧辅助链节143分别从连接体121或者头部体131沿着内侧方向脱离。可以在组装第一上侧辅助链节143及第二上侧辅助链节144之后，组装上侧组装部件152。

上侧组装部件152可以包括沿第一上侧辅助链节143的长度方向贯通形成的引导孔。

第一头部连接线171及第二头部连接线172可以通过基座11和连接链节而固定在头部13。用户分别向第一头部连接线171及第二头部连接线172施加适当的张力，从而能够使头部13相对于连接链节12进行旋转。第一头部连接线171及第二头部连接线172能够以连接链节12及头部13的接触部分为基准而彼此位于相反侧。当施加在第一头部连接线171的张力大于施加在第二头部连接线172的张力时，头部13可以向第一头部连接线171侧发生旋转。

第一链节连接线181及第二链节连接线182可以通过基座11而固定在连接链节12。用户向第一链节连接线181及第二链节连接线182施加适当的张力，从而能够使连接链节12相对于基座11进行旋转。第一链节连接线181及第二链节连接线182能够以基座11及连接链节12的接触部分为基准而彼此位于相反侧。

手术用尖端部19可以安装在头部13。手术用尖端部19可以具有多种形状，例如钩子(hook)或者刮刀(spatula)等。手术用尖端部19可以由通过下侧组装部件151及上侧组装部件152引导的电线来实现控制，由此手术用尖端部19进行运转。

图6是根据一实施例的手术器械的动作图，图7是概略性示出根据一实施例的第一头部连接线及第二头部连接线的图。

参照图6及图7，在头部13相对于连接链节12旋转的期间，露出于连接链节12与头部13之间的空间的第一头部连接线171的长度L1和第二头部连接线172的长度L2可发生变化。经过上侧连接齿轮的中心和头部齿轮的中心的虚拟的辅助线至第一头部连接线171的间隔距离可与从上述虚拟的辅助线至第二头部连接线172的间隔距离相同。根据如上所述的结构，在头部13相对于连接链节12旋转的期间，第一头部连接线171及第二头部连接线172的各个变形长度为2R+2dsinθ/2，并且各个变形长度可以相同。其中，R是指上侧连接齿轮及头部齿轮的半径，d是指从上侧头部齿轮的中心至第二头部连接线中的由头部体引导的部分的距离。并且，θ是指头部13的中心轴相对于连接链节12的中心轴而形成的角度。在头部13相对于连接链节12旋转的期间，第一头部连接线171的变形长度与第二头部连接线172的变形长度相同，因此，第一头部连接线171及第二头部连接线172能够以绑在一个卷筒(reel)的方式来进行工作。

在头部13相对于连接链节12旋转的期间，相对于基座11的连接链节12的相对位置可实现固定。例如，当施加在第一头部连接线171的张力大于施加在第二头部连接线172的张力时，头部13可以相对于连接链节12而沿着-x方向进行旋转，在头部13旋转的期间，连接链节12可以保持固定的状态。

图8是根据一实施例的手术器械的动作图。

参照图8，手术器械1在保持连接链节12及头部13的相对位置关系的状态下，能够使连接链节12相对于基座11进行旋转。在连接链节12相对于基座11旋转的期间，第一链节连接线的变形长度与第二链节连接线的变形长度相同，因此，第一链节连接线及第二链节连接线能够以绑在一个卷筒(Reel)的方式来进行工作。第二链节连接线重叠于第一头部连接线171，而被第一头部连接线171遮住，第二头部连接线的下端部重叠于第一链节连接线181，而被第一链节连接线181遮住。

图9是根据一实施例的手术器械的立体图。

参照图9，手术器械2可以包括头部21、安装在头部23且具有平板形状的手术用尖端部29。

如上所述，虽然通过限定的附图来说明实施例，但是本领域技术人员可以根据以上记载而进行多种修改及变形。例如，即便说明的技术以与说明的方法不同的顺序执行，以及/或者说明的结构、装置等的结构要素以与说明的方法不同的形态结合或组合，或者被其他结构要素或同等物替换或取代，也能够取得适当的结果。