一种可经自然腔道的柔性手术工具系统技术方案

本发明专利技术涉及一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，包括柔性手术工具和驱动单元；柔性手术工具包括由远端结构体、近端结构体和中部连接体构成的柔性连续体结构；远端结构体包括远端构节，远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；近端结构体包括近端构节，近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；中部连接体包括通道固定板和结构骨引导通道；驱动单元包括驱动单元固定板，在驱动单元固定板与靠近近端构节的通道固定板之间转动支撑有多根驱动轴，每一驱动轴的前端设置一缆绳牵拉机构，缆绳牵拉机构通过穿过近端间隔盘、近端固定盘的缆绳与缆绳固定块紧固连接，缆绳固定块与近端固定盘紧固连接；驱动轴旋转时，通过缆绳牵拉机构改变缆绳位于近端构节中的长度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，属于医疗器械领域。
技术介绍
多孔腹腔镜微创手术因其创口小、术后恢复快，已经在外科手术中占据了重要的地位。现有IntuitiveSurgical公司的daVinci手术机器人辅助医生完成多孔腹腔镜微创手术，取得了商业上的巨大成功。微创术式在多孔腹腔镜手术之后又发展出单孔腹腔镜手术和经自然腔道的无创手术，它们对病人创伤更小、术后产出更高。但在单孔腹腔镜手术和经自然腔道的无创手术中，包括视觉照明模块和手术操作臂在内的所有手术器械均通过单一通道达到术部，这对手术器械的制备要求极为苛刻。现有手术器械的远端结构主要为多杆件的串联铰接，采用钢丝绳拉力驱动，使手术器械在铰接关节处实现弯转。由于钢丝绳须通过滑轮保持持续的张紧状态，这一驱动方式难以实现手术器械的进一步小型化，亦难以进一步提升器械的运动性能。虽然IntuitiveSurgical公司近期推出了daVinciSingle-Site手术机器人，其将原有的刚性手术器械改造为半刚性手术器械，并增加了预弯曲套管，一定程度上提升了手术器械的运动性能，但仍无法从根本上解决传统手术器械所面临的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，该柔性手术工具系统能够较好地应用于经人体自然腔道或经单一手术切口并且实施手术的手术机器人系统。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性手术工具和驱动单元；所述柔性手术工具包括由远端结构体、近端结构体和中部连接体构成的柔性连续体结构；所述远端结构体包括至少一个远端构节，所述远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；所述近端结构体包括数量与所述远端构节数相等的近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；所述中部连接体包括通道固定板和设置在所述通道固定板之间的结构骨引导通道；所述远端构节上的结构骨与所述近端构节上的结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨，所述结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，依次穿过所述近端间隔盘、所述结构骨引导通道、所述远端间隔盘，另一端与所述远端固定盘紧固连接；所述驱动单元包括驱动单元固定板，在所述驱动单元固定板与靠近所述近端构节的所述通道固定板之间转动支撑有多根驱动轴，每一所述驱动轴的前端设置一缆绳牵拉机构，所述缆绳牵拉机构通过穿过所述近端间隔盘、近端固定盘的缆绳与缆绳固定块紧固连接，所述缆绳固定块与所述近端固定盘紧固连接；所述驱动轴旋转时，通过所述缆绳牵拉机构改变所述缆绳位于所述近端构节中的长度。所述缆绳牵拉机构包括驱动滑轮、从动滑轮和所述缆绳；其中，所述驱动滑轮紧固套设在所述驱动轴上，所述缆绳的一端与所述驱动滑轮紧固连接，所述缆绳的另一端绕过所述从动滑轮后穿入所述近端构节。在所述近端构节的中心设置有万向节，所述万向节的前端穿过所述通道固定板且与万向节基座连接，所述万向节基座紧固连接在通道支撑板上，所述通道支撑板设置在靠近所述近端结构体一侧的所述通道固定板的前方；所述缆绳固定块沿所述万向节的轴线可滑动同时绕所述万向节的轴线可转动地连接在所述万向节的后端。所述近端构节的前端紧固连接在所述通道固定板上；在靠近所述近端结构体一侧的所述通道固定板的前方设置有通道支撑板，所述从动滑轮转动支撑在所述通道支撑板与所述通道固定板之间。所述驱动单元还包括电机部和运动传动部；所述电机部包括电机固定板和多个与所述电机固定板紧固连接的第一电机；所述运动传动部包括多个用于将一个所述第一电机的旋转输出转换为两根输出轴的彼此反向的旋转运动的近端构节弯转传动链；两根所述输出轴的前端与一对所述驱动轴的后端直接或间接连接，将自身的旋转运动传递给所述驱动轴。所述近端构节弯转传动链包括输入齿轮、输出齿轮、惰轮和两根所述输出轴，所述输入齿轮紧固套设在其中一所述输出轴上，所述输出齿轮紧固套设在另一所述输出轴上，两所述输出轴之间通过偶数个所述惰轮传动连接；所述输入齿轮所固连的所述输出轴的后端通过联轴器与所述第一电机的输出轴紧固连接。在所述运动传动部与所述驱动单元固定板之间设置有无菌屏障，所述无菌屏障包括无菌屏障支撑板、紧固连接在所述无菌屏障支撑板外周的无菌屏障外罩和多个转动连接在所述无菌屏障支撑板上的联轴器母头；在所述无菌屏障外罩上紧固连接有无菌膜；每一所述驱动轴的后端紧固套设有输出齿轮，所述输出齿轮与输入齿轮啮合，所述输入齿轮的齿轮轴穿过所述驱动单元固定板且与一个第一联轴器公头紧固连接；每一所述输出轴的前端与一个第二联轴器公头紧固连接；所述第二联轴器公头通过位于所述无菌屏障支撑板上的所述联轴器母头与所述第一联轴器公头连接。在所述运动传动部的前端设置有盖板，各所述输出轴的前端均穿过所述盖板且与所述盖板转动连接，在所述盖板上设置有第一连接销座；在所述无菌屏障支撑板上设置有用于与所述第一连接销座快速连接的第二连接销座。在所述远端结构体的前端设置有手术执行器，一端与所述手术执行器连接的手术执行器控线从所述远端结构体中穿过，另一端与手术执行器驱动机构连接；所述手术执行器驱动机构包括连接杆、连接框、螺杆和螺母；所述连接杆的前端与所述手术执行器控线的后端紧固连接，所述连接杆的后端与所述连接框的前端紧固连接，所述连接框的后端与一个螺杆紧固连接，在所述螺杆上配合连接有螺母，所述螺母转动连接在所述驱动单元固定板上；所述驱动单元还包括电机部；所述电机部包括电机固定板和与所述电机固定板紧固连接的第二电机；所述第二电机的输出轴通过联轴器与第二输出轴的后端紧固连接，所述第二输出轴的前端紧固套设有输入齿轮，所述输入齿轮与输出齿轮啮合，所述输出齿轮与第三输出轴紧固连接，所述第三输出轴的前端与所述螺母直接或间接连接，将自身的旋转运动传递给螺母并转换为所述连接框的直线运动。还包括柔性手术工具外壳和电机部外壳；所述近端结构体和中部连接体均位于所述柔性手术工具外壳内；所述通道固定板和驱动单元固定板均与所述柔性手术工具外壳紧固连接；所述电机部和运动传动部均位于电机部外壳内；在所述运动传动部的前端设置有盖板，所述盖板通过无菌屏障与所述柔性手术工具外壳紧固连接；所述盖板和电机固定板均与所述电机部外壳转动连接；在所述电机部外壳的内壁紧固连接有内齿圈，在所述电机固定板上紧固连接有第三电机，所述第三电机的输出轴通过联轴器与第四输出轴的后端紧固连接，所述第四输出轴的前端紧固连接有输入齿轮，所述输入齿轮与所述内齿圈啮合。还包括柔性手术工具外壳、电机部外壳和线性模组；所述近端结构体和中部连接体均位于所述柔性手术工具外壳内；所述通道固定板和驱动单元固定板均与所述柔性手术工具外壳紧固连接；所述电机部和运动传动部均位于电机部外壳内；在所述运动传动部的前端设置有盖板，所述盖板通过无菌屏障与所述柔性手术工具外壳紧固连接；所述线性模组包括支架、紧固连接在所述支架上的第四电机以及与所述第四电机的输出轴紧固连接的直线进给机构，所述直线进给机构的输出端紧固连接所述电机部的外壳，所述第四电机通过所述直线进给机构驱动所述电机部和运动传动部通过无菌屏障带动所述柔性连续体结构和驱动单元位于所述无菌屏障以前的部分进行直线运动。所述直线进给机构包括转动连接在所述支架上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性手术工具和驱动单元；所述柔性手术工具包括由远端结构体、近端结构体和中部连接体构成的柔性连续体结构；所述远端结构体包括至少一个远端构节，所述远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；所述近端结构体包括数量与所述远端构节数相等的近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；所述中部连接体包括通道固定板和设置在所述通道固定板之间的结构骨引导通道；所述远端构节上的结构骨与所述近端构节上的结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨，所述结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，依次穿过所述近端间隔盘、所述结构骨引导通道、所述远端间隔盘，另一端与所述远端固定盘紧固连接；所述驱动单元包括驱动单元固定板，在所述驱动单元固定板与靠近所述近端构节的所述通道固定板之间转动支撑有多根驱动轴，每一所述驱动轴的前端设置一缆绳牵拉机构，所述缆绳牵拉机构通过穿过所述近端间隔盘、近端固定盘的缆绳与缆绳固定块紧固连接，所述缆绳固定块与所述近端固定盘紧固连接；所述驱动轴旋转时，通过所述缆绳牵拉机构改变所述缆绳位于所述近端构节中的长度。

【技术特征摘要】
1.一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性手术工具和驱动单元；所述柔性手术工具包括由远端结构体、近端结构体和中部连接体构成的柔性连续体结构；所述远端结构体包括至少一个远端构节，所述远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；所述近端结构体包括数量与所述远端构节数相等的近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；所述中部连接体包括通道固定板和设置在所述通道固定板之间的结构骨引导通道；所述远端构节上的结构骨与所述近端构节上的结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨，所述结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，依次穿过所述近端间隔盘、所述结构骨引导通道、所述远端间隔盘，另一端与所述远端固定盘紧固连接；所述驱动单元包括驱动单元固定板，在所述驱动单元固定板与靠近所述近端构节的所述通道固定板之间转动支撑有多根驱动轴，每一所述驱动轴的前端设置一缆绳牵拉机构，所述缆绳牵拉机构通过穿过所述近端间隔盘、近端固定盘的缆绳与缆绳固定块紧固连接，所述缆绳固定块与所述近端固定盘紧固连接；所述驱动轴旋转时，通过所述缆绳牵拉机构改变所述缆绳位于所述近端构节中的长度。2.如权利要求1所述的一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：所述缆绳牵拉机构包括驱动滑轮、从动滑轮和所述缆绳；其中，所述驱动滑轮紧固套设在所述驱动轴上，所述缆绳的一端与所述驱动滑轮紧固连接，所述缆绳的另一端绕过所述从动滑轮后穿入所述近端构节。3.如权利要求1所述的一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：在所述近端构节的中心设置有万向节，所述万向节的前端穿过所述通道固定板且与万向节基座连接，所述万向节基座紧固连接在通道支撑板上，所述通道支撑板设置在靠近所述近端结构体一侧的所述通道固定板的前方；所述缆绳固定块沿所述万向节的轴线可滑动同时绕所述万向节的轴线可转动地连接在所述万向节的后端。4.如权利要求2所述的一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：所述近端构节的前端紧固连接在所述通道固定板上；在靠近所述近端结构体一侧的所述通道固定板的前方设置有通道支撑板，所述从动滑轮转动支撑在所述通道支撑板与所述通道固定板之间。5.如权利要求1所述的一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：所述驱动单元还包括电机部和运动传动部；所述电机部包括电机固定板和多个与所述电机固定板紧固连接的第一电机；所述运动传动部包括多个用于将一个所述第一电机的旋转输出转换为两根输出轴的彼此反向的旋转运动的近端构节弯转传动链；两根所述输出轴的前端与一对所述驱动轴的后端直接或间接连接，将自身的旋转运动传递给所述驱动轴。6.如权利要求5所述的一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：所述近端构节弯转传动链包括输入齿轮、输出齿轮、惰轮和两根所述输出轴，所述输入齿轮紧固套设在其中一所述输出轴上，所述输出齿轮紧固套设在另一所述输出轴上，两所述输出轴之间通过偶数个所述惰轮传动连接；所述输入齿轮所固连的所述输出轴的后端通过联轴器与所述第一电机的输出轴紧固连接。7.如权利要求5所述的一种可经自然腔道的柔性手术工具系统，其特征在于：在所述运动传动部与所述驱动单元固定板之间设置有无菌屏障，所述无菌屏障包括无菌屏障支撑板、紧固连接在所述无菌屏障支撑板外周的无菌屏障外罩和多个转动连接在所述无菌屏障支撑板上的联轴器母头；在所述无菌屏障外罩上紧固连接有无菌膜；每一所述驱动轴的后端紧固套设有输出齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，董天来，戴正晨，张树桉，赵江然，刘欢，
申请(专利权)人：北京术锐技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11