[发明专利]一种声控手术缝合设备

说明书

本发明公开一种声控手术缝合设备，涉及手术缝合设备技术领域，本发明包括换针臂、手术臂、声控装置和移动装置；换针臂和手术臂位于移动装置上，移动装置移动致使换针臂和手术臂靠近或远离手术缝合处移动。换针臂包括第一驱动机构、第一弯曲机构、第二壳体、换针机构和第一抓取机构；本发明的有益效果在于：本发明通过第一驱动机构、第一弯曲机构、第二驱动机构、第二弯曲机构完成换针臂和手术臂的旋转、伸缩与弯曲，具有多自由度，完成手术过程中对人体不同部位的换针缝合。

技术领域

本发明涉及手术缝合设备技术领域，具体涉及一种声控手术缝合设备。

背景技术

外科手术缝合中，一般需医生左手持镊子夹需被缝合的组织，右手夹持缝针，转动手腕使缝针穿过组织，左手的镊子松开组织，夹住缝针将其拔出，完成缝合过程。在缝合过程中，长时间的手术操作，对医生手部的稳定性是非常大的考验。

目前用与医疗手术的机械手机械臂大多关注于如何完成手术的切割，而对于缝合过程关注较少。且此类机械手大多采用刚性结构件，通过结构的设计及电机的使用达到旋转、弯曲及伸缩动作。公告号为CN208926600U的实用新型专利公开了一种可万向弯曲的手术机械手。它利用两根拉杆，一根对弹簧等弹性件所制成的软轴的不同部位进行拉伸，驱动其各向弯曲，另一根拉杆用于驱动前端夹钳的开合。其拉杆的伸缩通过电机带动齿轮传动实现。这种方法虽然使机械手可各向弯曲，但难以使机械手产生旋转及伸缩，且采用电机和齿轮传动较为笨重。公告号为CN2614044Y的专利公开了一种仿人手形状的医用机械手。它以钢丝绳制成机械手的手掌及手臂，手掌与手臂间采用圆形结构件连接，以达到手掌的各向弯曲。其通过末端螺旋杆拉扯手指部钢丝绳，使手掌弯曲伸直。这种方法传动距离长，且钢丝绳刚度较大，使手掌弯曲所需力大。此外这两种机械手对手术缝合过程均未加考虑。公告号为CN208274590U的专利公开了一种乳腺微创手术缝合设备，利用齿轮和轴传动，使缝合针可以自由移动和旋转完成手术缝合过程。但其传动路线复杂，效率较低。

随着科技的进步，人们对于柔性机构的要求日益增加。电致动聚合物材料如IPMC作为一种可低压驱动的柔性材料在仿生机械手邻域广受欢迎。基于IPMC的柔性机械手，要完成的动作大体分为三种，即伸缩、旋转与弯曲。公开号为CN103963066A的专利公开了一种基于IPMC的机械手，它使六条第一IPMC片圆周排布，在加电下六条人工肌肉同时弯曲，从而驱使旋转盘转动。但该结构不能完成机械手的大幅度旋转且该机械手无法完成伸缩运动。公开号为CN107253188A的专利设计的机械手利用四条IPMC的竖直圆周排列，使其完成旋转运动。并将四个IPMC两端固定在一起，通过加电使IPMC向外鼓起完成机械手的伸缩。但该结构无法完成360°的连续旋转，且伸缩长度有限。公开号为CN104842345A的专利利用气动肌肉(PAM)、形状记忆合金(SMA)及IPMC作为驱动器，利用电机和齿轮传动，设计了一款机械手。但该机械手结构复杂，体积较大。公告号为CN208697479U的专利公开了一种基于离子聚合物金属复合材料驱动的机械关节。其IPMC旋转驱动组件用于分别驱动上下摆动环和左右摆动环摆动，进而主动轴通过球齿轮控制从动轴旋转。该结构传动链复杂，传递效果较低。

IPMC柔性传感器在受到外界应力作用发生形变时，出现膜的一侧扩张另一侧收缩的情况，在密度差的作用下水合阳离子会向膜扩张的一侧扩散，从而在电极两侧形成电势差。IPMC的传感机理可被应用于可穿戴设备等各种柔性传感领域，例如，其曾被用于发明一种可穿戴手套，用于检测脉搏(IPMC Sensor Integrated Smart Glove for PulseDiagnosis，Braille Recognition and Human-Computer Interaction.AdvancedMaterials Technologies，2018，3(12))。人在说话时，发音不同其声带的震动也不同，产生的声波频率也不同。因此IPMC作为一种敏感度较高的传感器可以根据发音的不同而产生不同信号。