本發(fā)明涉及一種經(jīng)尿道的可彎曲手術(shù)工具，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域中，微創(chuàng)手術(shù)已經(jīng)在減少病人的術(shù)后疼痛和并發(fā)癥、縮短住院時間、改善術(shù)后的疤痕狀況等方面取得了成功。在該領(lǐng)域內(nèi)，目前已成功商業(yè)化的Intuitive Surgical公司所開發(fā)的da Vinci多孔腹腔鏡手術(shù)機器人能夠滿足多種微創(chuàng)手術(shù)的要求。但隨著醫(yī)療技術(shù)的日趨成熟和患者越來越高的要求，出現(xiàn)了經(jīng)人體自然腔道手術(shù)(natural orifice trans-luminal endoscopic surgery,NOTES)，其特點是不需要任何切口，手術(shù)器械需要通過一個狹長復(fù)雜的人體腔道之后到達術(shù)部進行夾持縫合等手術(shù)動作。目前，包括諸如da Vinci在內(nèi)的大部分現(xiàn)有手術(shù)機器人因其剛性結(jié)構(gòu)、外觀尺寸和自由度配置等的限制，均難以滿足經(jīng)人體自然腔道手術(shù)的技術(shù)要求，尤其對于經(jīng)尿道施展的泌尿外科手術(shù)。由于尿道直徑通常小于8mm，目前世界范圍內(nèi)尚無公司開發(fā)出可經(jīng)尿道的手術(shù)機器人，因此，經(jīng)尿道施展的泌尿手術(shù)作為經(jīng)人體自然腔道手術(shù)的一個重要分支，具有極高的創(chuàng)新性和廣泛的社會應(yīng)用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可經(jīng)尿道實施手術(shù)的經(jīng)尿道的可彎曲手術(shù)工具。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種經(jīng)尿道的可彎曲手術(shù)工具，其特征在于：它包括一柔性連續(xù)體機械臂和一驅(qū)動單元；所述柔性連續(xù)體機械臂包括第一節(jié)連續(xù)體和第二節(jié)連續(xù)體，所述第一節(jié)連續(xù)體包括四根等間隔平行設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)骨、多個等間隔分布的第一間隔盤和一個第一固定片，其中，所述第一結(jié)構(gòu)骨后端與所述驅(qū)動單元連接，所述第一結(jié)構(gòu)骨前端依次穿過各所述第一間隔盤后與所述第一固定片固定連接；所述第二節(jié)連續(xù)體包括四根等間隔平行設(shè)置的第二結(jié)構(gòu)骨、多個等間隔分布的第二間隔盤和一個第二固定片，其中，所述第二結(jié)構(gòu)骨后端與所述驅(qū)動單元連接，所述第二結(jié)構(gòu)骨前端依次穿過各所述第一間隔盤、所述第一固定片和各所述第二間隔盤后與所述第二固定片固定連接；所述驅(qū)動單元包括一殼體和四個位于所述殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件；每一所述結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件與穿過所述殼體前端的兩根所述第一結(jié)構(gòu)骨或兩根所述第二結(jié)構(gòu)骨連接；每一所述結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件包括一第一基座、一第一聯(lián)軸器公頭、一雙節(jié)萬向聯(lián)軸器、一連桿、兩第一壓板和兩滑塊；在所述殼體的前端和后端之間設(shè)置有四根導(dǎo)軌，在每一所述導(dǎo)軌上同時滑動連接兩個屬于不同所述結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件的所述滑塊；所述第一基座位于兩所述導(dǎo)軌之間且與所述殼體的后端固定連接，所述第一聯(lián)軸器公頭位于所述殼體的后端且與一傳動軸的一端固定連接，所述傳動軸與所述殼體轉(zhuǎn)動連接，所述傳動軸的另一端固定連接所述雙節(jié)萬向聯(lián)軸器的一端，所述雙節(jié)萬向聯(lián)軸器的另一端通過另一傳動軸固定連接在所述連桿的中部，所述另一傳動軸轉(zhuǎn)動支撐在所述第一基座上；所述連桿的兩端分別可滑動且可轉(zhuǎn)動地連接一所述第一壓板，每一所述第一壓板與一所述第一結(jié)構(gòu)骨或一所述第二結(jié)構(gòu)骨后端固定連接；兩所述第一壓板分別與一所述滑塊固定連接。

在所述柔性連續(xù)體機械臂的前端設(shè)置一手術(shù)鉗，所述手術(shù)鉗的手術(shù)鉗控制線的后端依次從中心穿過所述第二固定片、各所述第二間隔盤、所述第一固定片、各所述第一間隔盤后與位于所述驅(qū)動單元中的手術(shù)鉗驅(qū)動組件連接。

所述手術(shù)鉗驅(qū)動組件包括一第二基座、一第一引導(dǎo)套管、一第二聯(lián)軸器公頭、一螺桿、一螺母、一第二壓板和一導(dǎo)桿；所述導(dǎo)桿固定連接在所述殼體的前端與后端之間且與所述螺母滑動連接，所述第二基座與所述殼體的前端固定連接，所述第二聯(lián)軸器公頭位于所述殼體的后端且與所述螺桿的一端固定連接，所述螺桿的兩端均與所述殼體轉(zhuǎn)動連接，所述螺桿與所述導(dǎo)桿平行，所述螺母與所述螺桿螺紋配合，所述螺母與所述第二壓板固定連接，所述第二壓板與所述手術(shù)鉗控制線的后端固定連接；所述第一引導(dǎo)套管設(shè)置在所述殼體的前端與所述第二基座之間，所述手術(shù)鉗控制線從所述第一引導(dǎo)套管中穿過。

每一所述結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件還包括一微調(diào)機構(gòu)，所述微調(diào)機構(gòu)包括兩螺栓、兩柱形螺母和兩拉簧；每一所述螺栓穿過所述殼體的前端且栓頭位于所述殼體的外部，所述螺栓的后端通過螺紋連接一所述柱形螺母的一端，所述柱形螺母的另一端通過一所述拉簧連接所述連桿的一端。

在所述殼體的前端與每一所述第一基座之間設(shè)置兩第二引導(dǎo)套管，與每一所述結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件連接的兩根所述第一結(jié)構(gòu)骨或所述第二結(jié)構(gòu)骨從兩所述第二引導(dǎo)套管中穿過。

所述結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件中的所述導(dǎo)軌采用方形導(dǎo)軌。

在所述殼體前端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有一引導(dǎo)套管集成端，所述第一引導(dǎo)套管的一端固定連接于所述引導(dǎo)套管集成端的垂直通孔中。

在所述殼體前端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有一引導(dǎo)套管集成端，各所述第二引導(dǎo)套管的一端均固定連接于所述引導(dǎo)套管集成端的垂直通孔中。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明因由柔性連續(xù)體機械臂和驅(qū)動單元構(gòu)成，其中，柔性連續(xù)體機械臂在驅(qū)動單元的驅(qū)動下可以實現(xiàn)空間上的四個彎轉(zhuǎn)自由度，本發(fā)明在自由度上能夠滿足經(jīng)尿道的要求。2、本發(fā)明在柔性連續(xù)體機械臂的前端設(shè)置有手術(shù)鉗，并且在驅(qū)動單元內(nèi)部設(shè)置有一手術(shù)鉗驅(qū)動組件，手術(shù)鉗與手術(shù)鉗驅(qū)動組件之間通過手術(shù)鉗控制線連接，因此，本發(fā)明在控制柔性連續(xù)體機械臂自由彎轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上還能控制手術(shù)鉗的開合。3、本發(fā)明在驅(qū)動單元內(nèi)還設(shè)置有與每一結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件連接的微調(diào)結(jié)構(gòu)，因此，能夠保證每一第一結(jié)構(gòu)骨和第二結(jié)構(gòu)骨在沒有動力輸入的狀態(tài)下始終位于固定的初始位置。4、本發(fā)明在殼體前端內(nèi)側(cè)設(shè)置有一引導(dǎo)套管集成端，多個引導(dǎo)套管一端固定于引導(dǎo)套管集成端，另一端連接在結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件的基座上，每一第一結(jié)構(gòu)骨和第二結(jié)構(gòu)骨均從引導(dǎo)套管中穿過，因此，本發(fā)明的第一結(jié)構(gòu)骨和第二結(jié)構(gòu)骨在由結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件驅(qū)動而做推拉運動時能夠沿固定的空間軌道前進或后退，從而保證運行的穩(wěn)定性。5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件中的軌道采用方形軌道，因此能夠防止滑塊在做直線運動的過程中產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于經(jīng)尿道實施的手術(shù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1在另一角度的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明柔性連續(xù)體機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5視角翻轉(zhuǎn)180°的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明手術(shù)鉗驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括一柔性連續(xù)體機械臂10和一驅(qū)動單元20。

如圖3所示，本發(fā)明的柔性連續(xù)體機械臂10包括第一節(jié)連續(xù)體101和第二節(jié)連續(xù)體102。第一節(jié)連續(xù)體101包括四根等間隔平行設(shè)置的第一結(jié)構(gòu)骨103、多個等間隔分布的第一間隔盤104和一個第一固定片105，其中，第一結(jié)構(gòu)骨103后端與驅(qū)動單元20連接(下文將詳細說明)，前端依次穿過各第一間隔盤104后與第一固定片105固定連接。第二節(jié)連續(xù)體102包括四根等間隔平行設(shè)置的第二結(jié)構(gòu)骨106、多個等間隔分布的第二間隔盤107和一個第二固定片108，其中，第二結(jié)構(gòu)骨106后端與驅(qū)動單元20連接，前端依次穿過各第一間隔盤104、第一固定片105和各第二間隔盤107后與第二固定片108固定連接。該柔性連續(xù)體機械臂10可實現(xiàn)空間上四個自由度的彎轉(zhuǎn)運動。其中，在第一節(jié)連續(xù)體101中，通過協(xié)同推拉相隔180°的兩根第一結(jié)構(gòu)骨103，可實現(xiàn)在兩根第一結(jié)構(gòu)骨103所形成的平面內(nèi)的一個彎轉(zhuǎn)自由度，因此包含有四根第一結(jié)構(gòu)骨103的第一節(jié)連續(xù)體101可實現(xiàn)兩個彎轉(zhuǎn)自由度；同理，包含有四根第二結(jié)構(gòu)骨106的第二節(jié)連續(xù)體102可實現(xiàn)兩個彎轉(zhuǎn)自由度。因此，柔性連續(xù)體機械臂10可實現(xiàn)四個彎轉(zhuǎn)自由度。

如圖1、圖2和圖4所示，本發(fā)明的驅(qū)動單元20包括一殼體201和四個位于殼體201內(nèi)的結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202。其中，每一結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202與穿過殼體201前端的兩根第一結(jié)構(gòu)骨103或兩根第二結(jié)構(gòu)骨106連接。如圖5、圖6所示，每一結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202包括一基座203、一聯(lián)軸器公頭204、一雙節(jié)萬向聯(lián)軸器205、一連桿206、兩壓板207和兩滑塊209。在殼體201的前端和后端之間設(shè)置有四根導(dǎo)軌208，，在每一根導(dǎo)軌208上同時滑動連接兩個屬于不同結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202的滑塊209?；?03位于兩導(dǎo)軌208之間且與殼體201的后端固定連接，聯(lián)軸器公頭204位于殼體201后端并與一傳動軸210固定連接，傳動軸210與殼體201轉(zhuǎn)動連接，并固定連接于雙節(jié)萬向聯(lián)軸器205的一端，雙節(jié)萬向聯(lián)軸器205的另一端通過另一傳動軸固定連接在連桿206的中部，并且，另一傳動軸通過一軸承轉(zhuǎn)動支撐在基座203上。連桿206的兩端分別可滑動且可轉(zhuǎn)動地連接一壓板207，每一壓板207與一第一結(jié)構(gòu)骨103或一第二結(jié)構(gòu)骨106后端固定連接。兩壓板207分別與一滑塊209固定連接。

本發(fā)明的工作原理如下：驅(qū)動單元20中的每一聯(lián)軸器公頭204可以連接一動力輸出軸(如電機的轉(zhuǎn)軸)，當(dāng)動力輸出軸驅(qū)動聯(lián)軸器公頭204旋轉(zhuǎn)時，雙節(jié)萬向聯(lián)軸器205可以改變旋轉(zhuǎn)運動的傳遞方向并實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的等速傳遞，從而帶動連桿206旋轉(zhuǎn)，因連桿206與壓板207為可滑動且可轉(zhuǎn)動連接，而壓板207與導(dǎo)軌208上的滑塊固定連接，因此，連桿206的旋轉(zhuǎn)可以轉(zhuǎn)化為壓板207沿導(dǎo)軌的直線運動，又因為同一連桿206的兩端處的壓板207分別固定連接一第一結(jié)構(gòu)骨103或第二結(jié)構(gòu)骨106，因此每一連桿206的旋轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)第一節(jié)連續(xù)體101或第二節(jié)連續(xù)體102在平面內(nèi)的一個彎轉(zhuǎn)自由度。

上述實施例中，如圖3所示，柔性連續(xù)體機械臂10的前端可以設(shè)置一手術(shù)鉗30，相應(yīng)地，手術(shù)鉗控制線301后端依次從中心穿過第二固定片108、各第二間隔盤107、第一固定片105、各第一間隔盤104、殼體201前端后與一手術(shù)鉗驅(qū)動組件302連接。如圖7所示，手術(shù)鉗驅(qū)動組件302包括一基座303、一引導(dǎo)套管304、一聯(lián)軸器公頭305、一螺桿306、一螺母307、一壓板308和一導(dǎo)桿309。其中，導(dǎo)桿309固定連接在殼體201的前端與后端之間且與螺母307滑動連接，基座303與殼體201的前端固定連接，聯(lián)軸器公頭305位于殼體201的后端且與螺桿306的一端固定連接，螺桿306兩端與殼體201轉(zhuǎn)動連接，螺桿306與導(dǎo)桿309平行，螺母307與螺桿306螺紋配合，螺母307與壓板308固定連接，壓板308與手術(shù)鉗控制線301的后端固定連接。引導(dǎo)套管304設(shè)置在殼體201的前端與基座303之間，手術(shù)鉗控制線301從引導(dǎo)套管304中穿過，引導(dǎo)套管304用于為手術(shù)鉗控制線301提供固定的空間軌道。當(dāng)聯(lián)軸器公頭305轉(zhuǎn)動時，可驅(qū)動螺桿306轉(zhuǎn)動進而驅(qū)動螺母307沿導(dǎo)桿309做直線運動，從而實現(xiàn)對手術(shù)鉗控制線301的推拉，最終實現(xiàn)手術(shù)鉗30的開合。

上述實施例中，每一結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202還包括一微調(diào)機構(gòu)211，如圖4、圖5所示，微調(diào)機構(gòu)211包括兩螺栓212、兩柱形螺母213和兩拉簧214，其中，每一螺栓212穿過殼體201的前端且栓頭位于殼體201的外部，螺栓212的后端通過螺紋連接一柱形螺母213的一端，柱形螺母213的另一端通過一拉簧214連接連桿206的一端。微調(diào)機構(gòu)211的作用是實現(xiàn)每一結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202所連接的兩根第一結(jié)構(gòu)骨103或第二結(jié)構(gòu)骨106在沒有動力輸入狀態(tài)下始終保持在固定的初始位置。

上述實施例中，可以在殼體201的前端與每一基座203之間設(shè)置兩引導(dǎo)套管215，與每一結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202連接的兩根第一結(jié)構(gòu)骨103或第二結(jié)構(gòu)骨106從上述兩引導(dǎo)套管215中穿過，引導(dǎo)套管215用于為第一結(jié)構(gòu)骨103或第二結(jié)構(gòu)骨106提供固定的空間軌道。

上述實施例中，結(jié)構(gòu)骨驅(qū)動組件202中的軌道208采用方形軌道，以防止滑塊209在做直線運動過程中產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)運動。

上述實施例中，在殼體201前端的內(nèi)側(cè)設(shè)置有一引導(dǎo)套管集成端216，各引導(dǎo)套管215、304的一端均固定連接于引導(dǎo)套管集成端216的垂直通孔中，引導(dǎo)套管集成端216用于保證通過引導(dǎo)套管215、304將第一結(jié)構(gòu)骨103、第二結(jié)構(gòu)骨106和手術(shù)鉗控制線301順利引導(dǎo)進入柔性連續(xù)體機械臂10中。

本發(fā)明僅以上述實施例進行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的。在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進行的改進或等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。