一种驱动输入前置的柔性手术工具系统技术方案

本发明专利技术涉及一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，包括柔性连续体结构和驱动单元；柔性连续体结构包括远端结构体、近端结构体和中部连接体；远端结构体包括至少一个远端构节，远端构节包括远端间隔盘、远端固定盘和结构骨；近端结构体包括数量与远端构节数相等的近端构节，近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘和结构骨；中部连接体包括两个通道固定板和设置在两通道固定板之间的结构骨引导通道；驱动单元包括设置在中部连接体前方的驱动单元固定板，在驱动单元固定板与通道固定板之间设置多个用于将电机的旋转输入转换为直线运动输出的直线运动机构，直线运动机构的输出端与驱动骨的一端连接，驱动骨穿过近端间隔盘，另一端与近端固定盘紧固连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种驱动输入前置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微型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驱动输入前置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：一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性连续体结构和驱动单元；所述柔性连续体结构包括远端结构体、近端结构体和中部连接体；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两个通道固定板和设置在两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；所述驱动单元包括设置在所述中部连接体前方的驱动单元固定板，在所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间设置多个用于将旋转运动输入转换为直线运动输出的直线运动机构，所述直线运动机构的输出端与驱动骨的一端连接，所述驱动骨穿过所述近端间隔盘，另一端与所述近端固定盘紧固连接。所述直线运动机构包括转动设置在所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间的螺杆、紧固设置在所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间的光轴以及与所述光轴滑动连接且与所述螺杆通过螺纹配合的滑块；所述驱动骨与所述滑块紧固连接。所述螺杆穿过所述驱动单元固定板，在位于所述驱动单元固定板前侧的所述螺杆上紧固连接有齿轮，每两个所述螺杆为一组；一对所述驱动骨与一组所述螺杆上的滑块紧固连接；位于一组所述螺杆上的所述齿轮相互啮合，在一组所述螺杆的其中一个螺杆的前端紧固连接一个用于与电机的输出轴直接或间接连接的联轴器公头。在两个所述通道固定板之间设置有驱动骨引导通道，所述驱动骨从所述驱动骨引导通道中穿过。当所述远端结构体包括两个以上远端构节时，远离所述中部连接体的远端构节上的结构骨从靠近所述中部连接体的远端构节上的远端固定盘和远端间隔盘上穿过，或者从靠近所述中部连接体的远端构节上的结构骨内部穿过；当所述近端结构体包括两个以上近端构节时，远离所述中部连接体的近端构节上的结构骨从靠近所述中部连接体的近端构节上的近端固定盘和近端间隔盘上穿过，或者从靠近所述中部连接体的近端构节上的结构骨内部穿过。在所述远端结构体的外部包覆有封皮，在所述封皮的前端紧固连接有手术执行器，所述封皮的后端与设置在所述驱动单元中的旋转驱动机构连接。所述旋转驱动机构包括转动支撑在所述驱动单元固定板前侧的旋转套管，所述旋转套管的前端与所述封皮紧固连接；在所述驱动单元固定板的前侧还设置有旋转轴，在所述旋转轴和所述旋转套管上设置一对相互啮合的齿轮，在所述旋转轴的前端紧固连接有用于与电机的输出轴直接或间接连接的联轴器公头。在所述远端结构体的前端设置有手术执行器，所述手术执行器的控线从所述远端结构体中穿过，另一端与位于所述通道固定板上的用于将旋转运动输入转换为直线运动输出的手术执行器驱动机构连接。所述手术执行器驱动机构包括紧固连接在所述通道固定板上的基座，在基座上转动连接有连杆，所述连杆的一端连接有第一滑块，所述第一滑块与设置在所述基座上的第一光轴滑动连接，所述手术执行器的控线与所述第一滑块紧固连接；所述连杆的另一端连接有第二滑块，所述第二滑块与设置在所述通道固定板上的第二光轴滑动连接；在所述驱动单元固定板上转动支撑有驱动螺杆，所述驱动螺杆的前端设置有用于与电机的输出轴直接或间接连接的联轴器公头，所述驱动螺杆上通过螺纹配合连接有第三滑块，所述第三滑块滑动连接在设置于所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间第三光轴上，所述第三滑块与所述第二滑块之间通过驱动杆连接。还包括壳体、无菌屏障、电机组以及线性模组；所述驱动单元固定板、所述通道固定板均与所述壳体紧固连接，所述近端结构体、中部连接体和驱动单元均位于所述壳体的内部；所述壳体的前端通过所述无菌屏障与所述电机组连接；所述线性模组包括支架、紧固连接在所述支架上的电机以及与所述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组的外壳，所述电机通过所述直线进给机构驱动所述电机组通过无菌屏障带动所述柔性连续体结构和驱动单元进行直线运动。所述直线进给机构包括转动连接在所述支架上的丝杠，在所述丝杠上套设有与所述丝杠通过螺纹配合的滑块，在所述支架上设置有直线滑槽，所述滑块滑动设置在所述直线滑槽中；所述电机的输出轴通过联轴器与所述丝杠紧固连接。还包括壳体，所述驱动单元固定板、所述通道固定板均与所述壳体紧固连接，所述近端结构体、中部连接体和驱动单元均位于所述壳体的内部，所述壳体的前端通过无菌屏障与电机组连接，所述无菌屏障包括罩体和转动设置在所述罩体上的连轴器母头，所述联轴器母头的后端与所述联轴器公头连接，所述联轴器母头的前端通过另一联轴器公头与所述电机组的电机输出轴连接，所述罩体的外围连接有无菌膜。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术采用包括近端结构体、中部连接体和远端结构体的柔性连续体结构为主体，并配合以驱动单元，其中，远端结构体通过中部连接体与近端结构体关联，驱动单元与近端结构体关联，当驱动单元驱动近端结构体向任意方向弯转时，远端结构体相应地向相反的方向弯转，因此可实现由远端结构体和封皮所构成的柔性手术臂的任意向弯转运动。2、本专利技术在远端结构体的外部包覆有封皮，并且封皮的后端连接用于驱动封皮旋转的机构，封皮的前端连接手术执行器，因此，通过驱动封皮旋转可以实现对手术执行器角度的调节。3、本专利技术手术执行器的控线穿过远端结构体到达中部连接体，在中部连接体部位设置有用于驱动控线进行线性运动的手术执行器驱动机构，因此可实现对手术执行器的动作控制。4、本专利技术由于壳体与电机组通过无菌屏障进行连接，有效地将未消毒的电机组与其它已消毒部分进行隔离，因此可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性连续体结构和驱动单元；所述柔性连续体结构包括远端结构体、近端结构体和中部连接体；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两个通道固定板和设置在两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；所述驱动单元包括设置在所述中部连接体前方的驱动单元固定板，在所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间设置多个用于将旋转运动输入转换为直线运动输出的直线运动机构，所述直线运动机构的输出端与驱动骨的一端连接，所述驱动骨穿过所述近端间隔盘，另一端与所述近端固定盘紧固连接。

【技术特征摘要】
1.一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：它包括柔性连续体结构和驱动单元；所述柔性连续体结构包括远端结构体、近端结构体和中部连接体；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两个通道固定板和设置在两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；所述驱动单元包括设置在所述中部连接体前方的驱动单元固定板，在所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间设置多个用于将旋转运动输入转换为直线运动输出的直线运动机构，所述直线运动机构的输出端与驱动骨的一端连接，所述驱动骨穿过所述近端间隔盘，另一端与所述近端固定盘紧固连接。2.如权利要求1所述的一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：所述直线运动机构包括转动设置在所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间的螺杆、紧固设置在所述驱动单元固定板与所述通道固定板之间的光轴以及与所述光轴滑动连接且与所述螺杆通过螺纹配合的滑块；所述驱动骨与所述滑块紧固连接。3.如权利要求2所述的一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：所述螺杆穿过所述驱动单元固定板，在位于所述驱动单元固定板前侧的所述螺杆上紧固连接有齿轮，每两个所述螺杆为一组；一对所述驱动骨与一组所述螺杆上的滑块紧固连接；位于一组所述螺杆上的所述齿轮相互啮合，在一组所述螺杆的其中一个螺杆的前端紧固连接一个用于与电机的输出轴直接或间接连接的联轴器公头。4.如权利要求1所述的一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：在两个所述通道固定板之间设置有驱动骨引导通道，所述驱动骨从所述驱动骨引导通道中穿过。5.如权利要求1所述的一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：当所述远端结构体包括两个以上远端构节时，远离所述中部连接体的远端构节上的结构骨从靠近所述中部连接体的远端构节上的远端固定盘和远端间隔盘上穿过，或者从靠近所述中部连接体的远端构节上的结构骨内部穿过；当所述近端结构体包括两个以上近端构节时，远离所述中部连接体的近端构节上的结构骨从靠近所述中部连接体的近端构节上的近端固定盘和近端间隔盘上穿过，或者从靠近所述中部连接体的近端构节上的结构骨内部穿过。6.如权利要求1所述的一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特征在于：在所述远端结构体的外部包覆有封皮，在所述封皮的前端紧固连接有手术执行器，所述封皮的后端与设置在所述驱动单元中的旋转驱动机构连接。7.如权利要求6所述的一种驱动输入前置的柔性手术工具系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，张树桉，戴正晨，赵江然，刘欢，陈煜阳，
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