CN106175852B - 一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具 - Google Patents

一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，包括柔性连续体结构，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；远端结构体包括第一远端构节和第二远端构节，近端结构体包括近端构节；位于近端构节上的第一构节结构骨与位于第一远端构节上的第一构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；位于近端构节上的第二构节结构骨与位于第二远端构节上的第二构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；中部连接体包括两个通道固定板，在两个通道固定板之间紧固连接有结构骨引导通道和结构骨交叉引导通道；第一构节结构骨从交叉引导通道中穿过，第二构节结构骨从结构骨引导通道中穿过。

Description

一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具
技术领域
本发明涉及一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，属于医疗器械领域。
背景技术
在现代医疗领域中，手动多孔腹腔镜微创手术已被广泛应用于临床。此类微创手术成功降低了病人的术后疼痛、并发症、康复住院时间以及改善了术后疤痕外观。为了进一步减小手术创伤，减少患者病痛，研究者提出了单孔腹腔镜微创手术。
相较于多孔腹腔镜微创手术需要多个体表切口，单孔腹腔镜微创手术中所有手术工具均由一个体表切口(通常是肚脐)进入腹腔，进一步减小了对患者的创伤。然而，此类单一入口的构型无论对手术器械的设计还是手术时医生的操作均提出了更高的要求。
传统的刚性手术器械多为细长的杆状结构，在工具的末端设置有手术执行器，通过钢丝或绳索的牵拉进行运动控制。基于传统刚性手术器械的手动单孔腹腔镜手术由于存在复杂的手眼协同操作需求，加之手术工具的灵活度有限、工作范围较小等困难，手动单孔腹腔镜手术尚未广泛应用于临床。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，该柔性手术工具能够较好地应用于经单一手术切口或多个手术切口而实施的手术。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：它包括柔性连续体结构，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第一远端构节和第二远端构节，所述第一远端构节包括第一远端间隔盘、第一远端固定盘和第一构节结构骨；所述第二远端构节包括第二远端间隔盘、第二远端固定盘和第二构节结构骨；所述近端结构体包括近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘、第一构节结构骨和第二构节结构骨；位于所述近端构节上的第一构节结构骨与位于所述第一远端构节上的第一构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；位于所述近端构节上的第二构节结构骨与位于第二远端构节上的第二构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；所述中部连接体包括两个通道固定板，在两个所述通道固定板之间紧固连接有结构骨引导通道和结构骨交叉引导通道；所述第一构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨交叉引导通道、第一远端间隔盘后与第一远端固定盘紧固连接；所述第二构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨引导通道、第一远端构节、第二远端间隔盘后与第二远端固定盘紧固连接；各所述结构骨交叉引导通道绕分布中心呈对向交叉布置，使位于所述近端构节一侧的第一构节结构骨与位于所述第一远端构节对侧的第一构节结构骨连接。
还包括驱动手柄，所述驱动手柄包括驱动手柄座、万向节和直线滑动模块；所述直线滑动模块包括紧固设置在所述近端固定盘中心的导套和滑动连接在所述导套中的柱状滑块，所述柱状滑块的一端与所述驱动手柄座紧固连接，另一端通过万向节与所述通道固定板连接。
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，另一端与设置在所述驱动手柄座上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水平导杆、水平运动滑块、连杆、垂直导杆和垂直运动滑块，其中，所述垂直导杆与所述驱动手柄座紧固连接且垂直于所述驱动手柄座的轴线方向，所述垂直运动滑块滑动连接在所述垂直导杆上，所述水平导杆与所述驱动手柄座紧固连接且平行于所述驱动手柄座的轴线方向，所述水平运动滑块滑动连接在所述水平导杆上，所述水平运动滑块位于所述垂直导杆的前方，所述垂直运动滑块与所述水平运动滑块通过所述连杆连接；在所述垂直导杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端与所述驱动手柄座紧固连接，另一端与所述垂直运动滑块紧固连接；所述水平运动滑块与所述控线的一端紧固连接。
在所述通道固定板之间设置有控线引导通道，所述控线从所述控线引导通道中穿过。
还包括驱动手柄盖和柔性手术工具外壳；所述驱动手柄盖与所述驱动手柄座紧固连接；所述中部连接体位于所述柔性手术工具外壳内，所述通道固定板与所述柔性手术工具外壳紧固连接。
一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：它包括柔性连续体结构，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第一远端构节和第二远端构节，所述第一远端构节包括第一远端间隔盘、第一远端固定盘和第一构节结构骨；所述第二远端构节包括第二远端间隔盘、第二远端固定盘和第二构节结构骨；所述近端结构体包括近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘、第一构节结构骨和第二构节结构骨；位于所述近端构节上的第一构节结构骨与位于所述第一远端构节上的第一构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；位于所述近端构节上的第二构节结构骨与位于第二远端构节上的第二构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；所述中部连接体包括两个通道固定板，在两个所述通道固定板之间紧固连接有结构骨引导通道和结构骨交叉引导通道；所述第一构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨引导通道、第一远端间隔盘后与第一远端固定盘紧固连接；所述第二构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨交叉引导通道、第一远端构节、第二远端间隔盘后与第二远端固定盘紧固连接；各所述结构骨交叉引导通道绕分布中心呈对向交叉布置，使位于所述近端构节一侧的第二构节结构骨与位于所述第二远端构节对侧的第二构节结构骨连接。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明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，其中，远端结构体通过中部连接体与近端结构体关联，近端结构体与驱动手柄关联，当驱动手柄驱动近端结构体向任意方向弯转时，远端结构体相应地发生弯转，因此可实现柔性手术臂的任意向弯转运动。2、本发明远端结构体、中部连接体和近端结构体采用冗余的结构骨布置(结构骨的数量大于三根)，可提高系统的稳定性和负载能力。3、本发明在中部连接体中设置有结构骨交叉引导通道，结构骨交叉引导通道呈中心对称分布，使得从中穿过的第一构节结构骨呈对向交叉布置，从而实现当驱动近端结构体在任意方向上弯转时，第一远端构节相应地向相同的方向弯转，第二远端构节相应地向相反的方向弯转。4、本发明在远端结构体的前端设置有手术执行器，手术执行器的控线穿过远端结构体，与位于驱动手柄座上的手术执行器驱动机构连接，手术执行器通过对控线的推拉可以实现对手术执行器的动作控制。
本发明可应用于多孔腔镜手术，也可应用于单孔腔镜手术。
附图说明
图1是本发明柔性连续体结构的结构示意图；
图2是本发明驱动手柄与柔性连续体结构的连接示意图；
图3是本发明远端结构体的结构示意图；
图4是本发明近端结构体和中部连接体的结构示意图；
图5是本发明中部连接体的结构示意图；
图6是本发明驱动手柄的结构示意图；
图7是本发明装上柔性手术工具外壳后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例一：
如图1、图2所示，本实施例包括柔性连续体结构10和驱动手柄20。
柔性连续体结构10包括远端结构体11(如图3所示)、近端结构体16(如图4所示)和中部连接体15。远端结构体11包括具有串联连接关系的第一远端构节12和第二远端构节13；近端结构体16包括一个近端构节。近端构节通过中部连接体15与第一远端构节12和第二远端构节13关联，当近端结构体16发生弯转时可以驱动远端结构体11发生相应的弯转。驱动手柄20与近端结构体16关联，用于控制近端结构体16的弯转。
第一远端构节12包括第一远端间隔盘121、第一远端固定盘122和第一构节结构骨123；第二远端构节13包括第二远端间隔盘131、第二远端固定盘132和第二构节结构骨133。其中，第一远端间隔盘121和第二远端间隔盘131分别间隔分布于第一远端构节12和第二远端构节13中，作用是防止第一构节结构骨123和第二构节结构骨133在受推时失稳。
近端构节包括近端间隔盘161、近端固定盘162、第一构节结构骨163和第二构节结构骨164。其中，近端间隔盘161间隔分布于近端构节中，作用是防止第一构节结构骨163和第二构节结构骨164在受推时失稳。位于近端构节上的第一构节结构骨163与位于第一远端构节12上的第一构节结构骨123一一对应紧固连接或为同一根结构骨；位于近端构节上的第二构节结构骨164与位于第二远端构节13上的第二构节结构骨133一一对应紧固连接或为同一根结构骨。第一远端构节12上的第一构节结构骨123以及第二远端构节13上的第二构节结构骨133的数量均为三根以上。
中部连接体15包括通道固定板152、紧固连接在通道固定板152之间的结构骨引导通道151和结构骨交叉引导通道153。第一构节结构骨163(123)的一端与近端固定盘162紧固连接，另一端依次穿过近端间隔盘161、结构骨交叉引导通道153、第一远端间隔盘121后与第一远端固定盘122紧固连接；第二构节结构骨164(133)的一端与近端固定盘162紧固连接，另一端依次穿过近端间隔盘161、结构骨引导通道151、第一远端构节12、第二远端间隔盘131后与第二远端固定盘132紧固连接。结构骨引导通道151和结构骨交叉引导通道153的作用是保持结构骨受推、拉力时形状不变。其中，结构骨交叉引导通道153呈中心对称分布(如图5所示)，并且各结构骨交叉引导通道153均绕其分布中心呈对向交叉布置，使得位于近端构节一侧的第一构节结构骨163与位于第一远端构节12对侧的第一构节结构骨123连接，从而实现当驱动近端结构体16在任意方向上弯转时，第一远端构节12相应地向相同的方向弯转。
本实施例结构骨交叉引导通道153绕分布中心呈对向交叉布置，当近端结构体16向某个方向弯转时，第一远端构节12将以一定比例(该比例由近端构节中第一构节结构骨163的分布半径和第一远端构节12中第一构节结构骨123的分布半径共同决定)向相同的方向弯转，第二远端构节13将以一定比例(该比例由近端构节中第二构节结构骨164的分布半径和第二远端构节13中第二构节结构骨133的分布半径共同决定)向相反的方向弯转。
如图2、图6所示，驱动手柄20包括驱动手柄座21、万向节22和直线滑动模块23。其中，驱动手柄座21通过直线滑动模块23与近端固定盘162连接，直线滑动模块23包括紧固设置在近端固定盘162中心的导套231和滑动连接在导套231中的柱状滑块232。柱状滑块232的一端与驱动手柄座21紧固连接，另一端通过万向节22与通道固定板152连接，使驱动手柄座21能够绕固定点向任意方向转动。直线滑动模块23的作用是使近端固定盘162的中心轴线始终与驱动手柄20的中心轴线重合且驱动手柄20能够沿近端固定盘162的中心轴线滑动和转动，由此保证当驱动手柄20控制近端结构体16弯转时，其弯转形状近似圆弧形。
进一步地，如图1、图2和图6所示，在远端结构体11的前端设置有手术执行器101，手术执行器101的控线102从远端结构体11中穿过，另一端与设置在驱动手柄座21上的手术执行器驱动机构25连接。手术执行器驱动机构25包括水平导杆251、水平运动滑块252、连杆253、垂直导杆254和垂直运动滑块255，其中，垂直导杆254与驱动手柄座21紧固连接且垂直于驱动手柄座21的轴线方向；垂直运动滑块255滑动连接在垂直导杆254上；水平导杆251为两个，紧固连接在驱动手柄座21上且分布在垂直导杆254的两侧，水平导杆251平行于驱动手柄座21的轴线方向。两个水平导杆251共同滑动支撑水平运动滑块252，水平运动滑块252位于垂直导杆254的前方。垂直运动滑块255与水平运动滑块252通过连杆253连接。在垂直导杆254上套设有弹簧256，弹簧256的一端与驱动手柄座21紧固连接，另一端与垂直运动滑块255紧固连接。水平运动滑块252与控线102紧固连接。当向下按压垂直运动滑块255时，垂直运动滑块255通过连杆253推动水平运动滑块252沿水平导杆251向前运动，从而对控线102形成推力，以便于驱动手术执行器101(如手术钳)发生动作。手术执行器101的控线102同样也可以传递如电能、高频振动等各种形式的能力从而实施电外科手术。
进一步地，如图4所示，在通道固定板152之间还设置有控线引导通道257，控线102从控线引导通道257中穿过，控线引导通道257的作用是防止控线102在受推时失稳。
进一步地，如图7所示，本发明还包括驱动手柄盖24和柔性手术工具外壳105。其中，驱动手柄盖24与驱动手柄座21紧固连接形成封闭的手柄外形。中部连接体15位于柔性手术工具外壳105内，通道固定板152与柔性手术工具外壳105紧固连接。此外，当转动驱动手柄20时，旋转运动可通过万向节22传递至通道固定板152，进而可带动整个柔性手术工具旋转，实现对手术执行器101的横滚角度的控制。
进一步地，如图7所示，在近端结构体16外包覆有近端结构体封皮106，在远端结构体11外包覆有封皮103。封皮103和106的作用是改善外观，并可提高远端结构体11的表面光滑度。
实施例二：
本实施例与实施例一的不同之处在于：第一构节结构骨163(123)从结构骨引导通道151中穿过，而第二构节结构骨164(133)从结构骨交叉引导通道153中穿过。其它部分的结构均与实施例一相同。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：它包括柔性连续体结构，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第一远端构节和第二远端构节，所述第一远端构节包括第一远端间隔盘、第一远端固定盘和第一构节结构骨；所述第二远端构节包括第二远端间隔盘、第二远端固定盘和第二构节结构骨；所述近端结构体包括近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘、第一构节结构骨和第二构节结构骨；位于所述近端构节上的第一构节结构骨与位于所述第一远端构节上的第一构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；位于所述近端构节上的第二构节结构骨与位于第二远端构节上的第二构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；所述中部连接体包括两个通道固定板，在两个所述通道固定板之间紧固连接有结构骨引导通道和结构骨交叉引导通道；所述第一构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨交叉引导通道、第一远端间隔盘后与第一远端固定盘紧固连接；所述第二构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨引导通道、第一远端构节、第二远端间隔盘后与第二远端固定盘紧固连接；
各所述结构骨交叉引导通道绕分布中心呈对向交叉布置，使位于所述近端构节一侧的第一构节结构骨与位于所述第一远端构节对侧的第一构节结构骨连接，从而实现当驱动所述近端结构体在任意方向上弯转时，所述第一远端构节向相同的方向弯转，所述第二远端构节向相反的方向弯转。
2.如权利要求1所述的一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：还包括驱动手柄，所述驱动手柄包括驱动手柄座、万向节和直线滑动模块；所述直线滑动模块包括紧固设置在所述近端固定盘中心的导套和滑动连接在所述导套中的柱状滑块，所述柱状滑块的一端与所述驱动手柄座紧固连接，另一端通过万向节与所述通道固定板连接。
3.如权利要求2所述的一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：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，另一端与设置在所述驱动手柄座上的手术执行器驱动机构连接。
4.如权利要求3所述的一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：所述手术执行器驱动机构包括水平导杆、水平运动滑块、连杆、垂直导杆和垂直运动滑块，其中，所述垂直导杆与所述驱动手柄座紧固连接且垂直于所述驱动手柄座的轴线方向，所述垂直运动滑块滑动连接在所述垂直导杆上，所述水平导杆与所述驱动手柄座紧固连接且平行于所述驱动手柄座的轴线方向，所述水平运动滑块滑动连接在所述水平导杆上，所述水平运动滑块位于所述垂直导杆的前方，所述垂直运动滑块与所述水平运动滑块通过所述连杆连接；在所述垂直导杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端与所述驱动手柄座紧固连接，另一端与所述垂直运动滑块紧固连接；所述水平运动滑块与所述控线的一端紧固连接。
5.如权利要求3所述的一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：在所述通道固定板之间设置有控线引导通道，所述控线从所述控线引导通道中穿过。
6.如权利要求2所述的一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：还包括驱动手柄盖和柔性手术工具外壳；所述驱动手柄盖与所述驱动手柄座紧固连接；所述中部连接体位于所述柔性手术工具外壳内，所述通道固定板与所述柔性手术工具外壳紧固连接。
7.一种结构骨对向交叉布置的柔性手术工具，其特征在于：它包括柔性连续体结构，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第一远端构节和第二远端构节，所述第一远端构节包括第一远端间隔盘、第一远端固定盘和第一构节结构骨；所述第二远端构节包括第二远端间隔盘、第二远端固定盘和第二构节结构骨；所述近端结构体包括近端构节，所述近端构节包括近端间隔盘、近端固定盘、第一构节结构骨和第二构节结构骨；位于所述近端构节上的第一构节结构骨与位于所述第一远端构节上的第一构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；位于所述近端构节上的第二构节结构骨与位于第二远端构节上的第二构节结构骨一一对应紧固连接或为同一根结构骨；所述中部连接体包括两个通道固定板，在两个所述通道固定板之间紧固连接有结构骨引导通道和结构骨交叉引导通道；所述第一构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨引导通道、第一远端间隔盘后与第一远端固定盘紧固连接；所述第二构节结构骨的一端与所述近端固定盘紧固连接，另一端依次穿过所述近端间隔盘、结构骨交叉引导通道、第一远端构节、第二远端间隔盘后与第二远端固定盘紧固连接；
各所述结构骨交叉引导通道绕分布中心呈对向交叉布置，使位于所述近端构节一侧的第二构节结构骨与位于所述第二远端构节对侧的第二构节结构骨连接，从而实现当驱动所述近端结构体在任意方向上弯转时，所述第二远端构节向相同的方向弯转，所述第一远端构节向相反的方向弯转。
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