CN109567882B - 蛇形手术器械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蛇形手术器械，包括：手持结构；操控结构，包括与手持结构铰接的外框，使所述操控结构具有绕第一轴线的转动自由度，及与所述外框铰接的内框，使所述操控结构具有绕第二轴线的转动自由度，所述第一轴线与第二轴线呈角度设置；末端器械，通过连接结构与所述手持结构连接，包括工具支撑座及与工具支撑座连接的蛇形结构，所述蛇形结构具有与所述操控结构相同方向的运动自由度；传动装置，包括连接所述内框和蛇形结构的柔性传动结构。上述蛇形手术器械采用机械传动方式，手持端的运动可直接传递给末端器械，避免了复杂的力反馈控制，控制简单。

Description

蛇形手术器械
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种蛇形手术器械。
背景技术
在微创伤手术过程中，特别是腹腔镜或内窥镜手术，由于创口很小，为达到更佳的治疗效果，减少手术过程中对于其他组织的损害，多采用蛇形结构的手术器械，以实现手术过程中对于其他器官的避让。
手术器械的蛇形结构可模仿人手的运动，沿三个正交轴线旋转。例如，中国专利申请CN106963494A提供了一种手术机器人用蛇形结构、手术器械及内窥镜，通过关节接头和柔性结构配合使蛇形结构具有旋转自由度。
所述手术器械的蛇形结构的旋转运动通常利用输入端的滚动-倾斜-摆动机构控制提供。中国专利申请CN107072684A提供了一种用于远程访问工具的附接装置，包括配置成固定至操作者的前臂的套圈和配置成将该套圈连接至框架使得该套圈可以相对于该框架移动1个和4个之间的自由度的联接接头。但是这种设计方案复杂，联接接头的轴线均需穿过操作者的手腕的中心区域，且由于套圈固定至操作者的前臂，手术过程中，前臂的不必要的运动可能被传递给远程访问工具的末端执行器，影响远程访问工具的运动。
中国专利申请CN105592801A提供了一种用于医学装置的控制单元，包含：手掌接口，其可由手的掌部接合；束件，其能够弹性变形以将约束力施加到手的背部；以及手指接口，其可由所述手的一或多个手指接合。但是这种设计方案复杂，并且控制复杂度也比较大。
中国专利申请CN107080588A和中国专利申请CN107260307A提供了一种由线驱动的微创手术机器人控制装置和夹持装置，两者都存在不必要的运动可能被传递给末端执行器的问题。
此外，现有的手术器械通过机电方式传递旋转运动，这通常需要复杂的力反馈机制。
发明内容
基于此，有必要针对蛇形手术器械控制复杂的问题，提供一种控制简单的蛇形手术器械。
一种蛇形手术器械，包括：
手持结构；
连接结构；
操控结构，包括虎克铰结构，所述虎克铰结构包括内框与外框，所述外框与所述手持结构铰接，使所述操控结构具有绕第一轴线转动的转动自由度，所述内框与所述外框铰接，使所述操控结构具有绕第二轴线转动的转动自由度，所述第一轴线与第二轴线呈角度设置；
末端器械，通过所述连接结构与所述手持结构连接，所述末端器械包括工具支撑座、与所述工具支撑座连接的蛇形结构及设置于所述蛇形结构上的末端执行器，所述蛇形结构具有两个转动自由度；
传动装置，包括连接所述内框和所述蛇形结构的柔性传动结构，且所述柔性传动结构被配置为使所述操控结构和所述蛇形结构以相同的方向转动。
上述蛇形手术器械采用机械传动方式，手持端的运动可直接传递给末端器械，避免了复杂的力反馈控制，控制简单。
在其中一个实施例中，所述手持结构包括一弧形本体，所述弧形本体的近端设有近端支撑座，所述近端支撑座的远端与所述操控结构连接；所述弧形本体的远端设有远端支撑座，所述远端支撑座的远端与所述连接结构连接。
在其中一个实施例中，所述第一轴线和第二轴线均位于所述外框在厚度方向上的中心对称平面内，且正交于所述中心对称平面的中心。
在其中一个实施例中，所述传动装置还包括安装在所述手持结构上的传动轮结构，所述柔性传动结构经所述传动轮结构实现变向。
在其中一个实施例中，所述柔性传动结构一端与所述内框固定，所述柔性传动结构另一端与所述蛇形结构固定，并且所述柔性传动结构与所述内框固定的位置，与所述柔性传动结构与所述蛇形结构固定的位置成相反配置。
在其中一个实施例中，所述操控结构还包括与所述内框连接的握持结构，所述握持结构用于控制所述虎克铰结构的运动。
在其中一个实施例中，所述操控结构还包括设在所述握持结构上的末端执行器控制件；所述传动装置还包括第一柔性结构，所述末端执行器控制件通过所述第一柔性结构控制所述末端执行器运动。
在其中一个实施例中，所述末端执行器包括至少一工具瓣，所述工具瓣与所述工具支撑座转动连接，所述末端执行器控制件包括至少一个一端与所述握持结构转动连接的开合瓣，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制所述工具瓣转动。
在其中一个实施例中，所述末端执行器包括两个可相对转动的工具瓣，两个所述工具瓣分别与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制两个所述工具瓣之间的相对转动。
在其中一个实施例中，所述末端执行器包括两个工具瓣，两个所述工具瓣中的一个与所述工具支撑座固定连接，另一个与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制两个所述工具瓣之间的相对转动。
在其中一个实施例中，所述传动装置还包括弹性结构，所述弹性结构设置在所述握持结构上、所述工具支撑座上或者两个所述工具瓣之间，使两个所述工具瓣保持常开状态。
在其中一个实施例中，所述操控结构还包括与所述末端执行器控制件连接的操控端连接件，所述末端器械还包括与所述末端执行器连接的末端执行器连接件；所述末端执行器连接件包括第一转轴、第二转轴和第一连杆，所述第一连杆近端通过第一转轴与所述第一柔性结构远端转动连接，所述第一连杆远端通过所述第二转轴与所述工具瓣的近端转动连接，所述第一转轴被配置为沿所述连接结构的轴向移动；所述操控端连接件包括第四转轴、第五转轴和第三连杆，所述第三连杆远端通过第四转轴与所述第一柔性结构近端转动连接，所述第三连杆近端通过所述第五转轴与所述开合瓣的远端转动连接，所述第四转轴被配置为沿所述连接结构的轴向移动。
在其中一个实施例中，所述操控结构还包括与所述末端执行器控制件连接的操控端连接件，所述末端器械还包括与所述末端执行器连接的末端执行器连接件，所述操控端连接件接收所述末端执行器控制件的运动并通过所述第一柔性结构传递至所述末端执行器连接件，并由所述末端执行器连接件驱动所述末端执行器的运动。
在其中一个实施例中，所述第一柔性结构为一软轴结构，所述传动装置还包括一压簧，所述压簧设置于所述操控端连接件和所述握持结构之间，或设置于所述开合瓣与所述握持结构之间，或设置于所述操控端连接件内，或设置于所述末端执行器和所述工具支撑座之间，或设置于所述末端执行器内。
在其中一个实施例中，所述末端执行器包括左侧工具瓣和右侧工具瓣，所述第一柔性结构包括一柔性细长体，所述传动装置还包括一压簧，所述压簧设置在所述左侧工具瓣和所述右侧工具瓣之间。
在其中一个实施例中，所述第一柔性结构的一端与所述末端执行器连接件连接，另一端穿过所述握持结构连接至所述操控端连接件；或所述手持结构设有传动轮结构，所述第一柔性结构的一端与所述末端执行器连接件连接，另一端经安装在所述手持结构上的传动轮结构改变延伸方向后连接至所述操控端连接件。
在其中一个实施例中，所述开合瓣上设有指套结构。
在其中一个实施例中，所述握持结构与所述内框之间转动连接，使所述握持结构具有绕所述握持结构轴线转动的转动自由度，所述工具支撑座相对于所述蛇形结构具有绕工具支撑座轴线转动的转动自由度，所述传动装置还包括第二柔性结构，所述握持结构通过所述第二柔性结构将转动运动传递至所述工具支撑座，从而驱动末端执行器绕所述工具支撑座轴线转动。
附图说明
图1是本发明蛇形手术器械整体示意图；
图2是本发明蛇形手术器械操控结构示意图；
图3是本发明蛇形手术器械虎克铰结构示意图；
图4-7是本发明手持端整体运动效果示意图；
图8是本发明末端器械整体结构示意图；
图9是本发明末端器械运动效果示意图；
图10是本发明传动结构示意图；
图11是本发明柔性传动连接结构示意图；
图12是本发明实施例一自由度分布示意图；
图13和14，是本发明实施例二中末端器械执行器开合运动操作示意图；
图15和16，是本发明实施例二中末端器械执行器开合结构传动示意图；
图17是本发明带有指套结构的操控结构示意图；
图18是本发明末端器械的工具瓣另一实施例的结构示意图；
图19是末端执行器连接件的连接结构示意图；
图20是操控端连接件的连接结构示意图；
图21是本发明操控结构自转自由度示意图；
图22是本发明蛇形器械全自由度示意图；
图1-图22中：操控结构1；握持结构10；左侧开合瓣11；右侧开合瓣12；外框13；第一定位装置131；第二定位装置132；内框14；指套结构15；手持结构2；近端支撑座21；远端支撑座22；连接结构3；末端器械4；蛇形结构40；工具支撑座41；左侧工具瓣42；右侧工具瓣43；第一连杆44；第二连杆45；第一转轴46；第二转轴47；第三转轴48；第一轴向限位槽49；传动装置5；柔性传动结构51；柔性体51a，51b，51c，51d；第一柔性结构52；传动轮结构53；第三连杆71；第四连杆72；第四转轴73；第五转轴74；第六转轴75。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的蛇形手术器械作进一步详细说明。在本申请中，为了便于理解，使用了“近端”和“远端”、“上端”和“下端”等术语，这些术语是指从使用该医疗器械的医生角度来看相对于彼此的元件或动作的相对方位、相对位置、方向。“近端”和“远端”、“上端”和“下端”并非是限制性的，但是“近端”、“下端”通常指该医疗设备在正常操作过程中靠近操作者的一端，而“远端”、“上端”通常是指远离操作者的一端。
实施例一
如图1所示，蛇形手术器械包括操控结构1、手持结构2、连接结构3、末端器械4以及传动装置5(如图10所示)。操控结构1安装在手持结构2的近端。连接结构3的近端与手持结构2连接，远端与末端器械4连接。操控结构1通过传动装置5控制末端器械4的运动。操控结构1的自由端与末端器械4的自由端朝向相同。其中，手持结构2和连接结构3内部均具有空腔结构。传动装置5可设置在上述空腔结构中。然而，传动装置5也可以于外部定位在手持结构2和连接结构3上。
如图2和图3所示，操控结构1包括握持结构10、虎克铰结构。虎克铰结构包括外框13和内框14，其中握持结构10与虎克铰结构的内框14固定连接，虎克铰结构的外框13与手持结构2铰接。
手持结构2的结构没有特别的限制。如图4所示，一个可选的结构中，手持结构2包括一弧形本体。弧形本体的近端设有近端支撑座21，远端设有远端支撑座22。其中，弧形本体21的具体曲线形状没有特别的限制，可以根据人体工程学来设计。近端支撑座21的远端与虎克铰结构的外框13铰接。远端支撑座22的远端与连接结构3固定连接。
如图3所示，虎克铰结构的内框14通过第一定位装置131铰接在外框13上，并可绕第一定位装置131形成的第一轴线旋转，使操控结构1具有转动自由度R1’，从而可以实现握持结构10的偏转(左右)摆动。
第一定位装置131优选的为定位销、定位钢珠等。
外框13的左右边框通过第二定位装置132铰接在近端支撑座21的远端上，并可绕第二定位装置132形成的第二轴线旋转，使操控结构1具有转动自由度R2’，从而可以实现握持结构10的俯仰(上下)摆动。
第二定位装置132优选的为定位销、定位钢珠等。
进一步地，第一定位装置131形成的第一轴线与第二定位装置132形成的第二轴线都位于虎克铰的中面内，且正交于虎克铰结构的中心点，从而提高操控结构1与末端器械4运动的一致性。虎克铰的中面即为外框13在厚度(或称高度)方向上的中心对称平面，虎克铰结构的中心点为该中心对称平面的中心。第一轴线和第二轴线均位于外框13的中心对称平面内，且正交于中心对称平面的中心。这样，虎克铰结构向左的摆动与向右的摆动角度能够一致，向上的摆动与向下的摆动角度能够一致，从而提高末端器械4左右运动时的一致性及上下摆动运动时的一致性。
操控结构1与手持结构2的相对运动如图4-7所示。其中图4-5表示，操控结构1可以相对手持结构2绕第一轴线转动形成转动自由度R1’。图6-7显示，操控结构1可以相对手持结构2绕第二轴线转动形成转动自由度R2’。由此可见，通过该虎克铰结构，使得操控结构1相对于手持结构2具有2个自由度的运动，且两个自由度的转动轴线优选为互相垂直。当然，两个转动轴线也可以是其他的锐角角度。
如图8、图9，末端器械4包括蛇形结构40、工具支撑座41，和末端执行器。蛇形结构40一端与连接结构3固定连接，另一端与工具支撑座41固定连接。工具支撑座41用于支撑末端执行器。本发明对蛇形结构40的具体结构没有特别的限制，能够实现与操控结构1对应的两个方向(优选两个垂直的方向)，围绕第三轴线、第四轴线摆动操作即可(即具有转动自由度R1和转动自由度R2)。同样，本发明对于末端执行器的种类没有特别的限制，例如末端执行器可以是剪刀、电钩、夹具等。
如图10，传动装置5包括柔性传动结构51，优选还包括传动轮结构53。柔性传动结构51可为多根结构，一般使用四根，柔性传动结构51一端与内框14固定连接，另一端经过至少一组安装在手持结构2上的传动轮结构53改变延伸方向后与蛇形结构40固定连接，以控制蛇形结构40的运动。柔性传动结构51也可以不依赖于传动轮结构53换向。
如图11，柔性传动结构51与虎克铰结构的内框14固定的位置，柔性传动结构51另一端与蛇形结构40固定的位置，被配置成相反配置，以实现操控结构1与末端器械4在相同指向情况下具有相同的运动方向。此处的相反配置指按如下方式配置：例如，当柔性传动结构51与内框14固定的位置在上方时，则另一端与蛇形结构40固定的位置则在下方；当柔性传动结构51与内框14固定的位置在左侧，则另一端与蛇形结构40固定的位置则在右侧。
在一个优选的实施例中，如图11所示，柔性传动结构51包括四根柔性体51a，51b，51c，51d，此时蛇形结构40包括四个固定点，其中上下两个固定点用于控制蛇形结构上下摆动，左右两个固点定用于控制蛇形结构左右转动，相应的，虎克铰结构的内框14也具有四个固定点。虎克铰结构的内框14的固定点从左侧以逆时针的顺序分别与四根柔性体51a，51b，51c，51d连接。蛇形结构401的四个固定点，从左侧以逆时针的顺序分别与柔性体51c，51d，51a，51b的另一端连接。优选，所述第一轴线经过柔性体51b，51d与内框14的固定点，第二轴线经过柔性体51a，51c与内框14的固定点。相应的，所述第三轴线经过柔性体51b，51d与柔性蛇形机构400的固定点，第四轴线经过柔性体51a，51c与柔性蛇形机构400的固定点。图11中以51b为例，用虚线示意出了51b两端的连接位置。
经过上述各结构的连接，如图12所示。蛇形结构40可实现围绕第三轴线、第四轴线的摆动操作(即具有转动自由度R1和转动自由度R2)，同时使得蛇形结构40，在操控结构1的控制下与操控结构1朝相同的方向运动，即二者的运动构形相同且运动方向一致、运动幅度对应，避免操作者的前臂的运动被传递给末端器械而影响器械的运动精度。操作者可以通过操纵握持结构10或虎克铰结构，使操控结构1运动。本领域技术人员应理解蛇形结构40的固定点不限于4个，可以为6个，8个等。固定点数量的增加，可以实现对蛇形结构40更加精准的控制。
实施例二
末端执行器的类型不限。当末端执行器为具有相对转动结构的器械，例如剪刀、夹具时，手持蛇形结构的末端器械4除需具备两个转动自由度外，还需具有开合自由度。
为此，如图8、图13～图16所示的优选实施例中，末端执行器具有两个工具瓣结构，即左侧工具瓣42和右侧工具瓣43。左侧工具瓣42和右侧工具瓣43与工具支撑座41均转动连接。例如，工具支撑座41上具有径向轴孔结构，左侧工具瓣42的一端通过径向轴孔结构与工具支撑座41转动连接，另一端为自由端。右侧工具瓣43的一端通过径向轴孔结构与工具支撑座41转动连接，另一端为自由端。如此，所述左侧工具瓣42和所述右侧工具瓣43能够分别绕各自的转轴(或者同一转轴)实现二者的相对转动，从而实现末端执行器张开与闭合的动作，实现抓取等操作方式。
相应的，操控结构1还包括一末端执行器控制件，用于控制末端执行器的开合运动。
在一个优选实施例中，末端执行器控制件包括左侧开合瓣11、右侧开合瓣12，其中左侧开合瓣11、右侧开合瓣12位于握持结构10上，用以控制手术器械的末端执行器运动。具体而言，左侧开合瓣11一端与握持结构10转动连接，另一端(即自由端)远离握持结构10。右侧开合瓣12一端与握持结构10转动连接，另一端(即自由端)远离握持结构10。
优选地，左侧开合瓣11、右侧开合瓣12对称布置于握持结构10两侧。
优选地，操控结构1还包括开合瓣锁定装置，可实现所述开合瓣的锁定功能。开合瓣锁定装置可以是安装在握持结构10上的限位机构，如具有卡扣功能的锁扣件，以将开合瓣锁定。锁扣件可以只能是将开合瓣锁定在固定的张开位置，如开合瓣的最大开合位置处。锁扣件还可以是能够调节位置的锁定装置，当开合瓣张开到需要的程度时，调节锁定装置的位置，使开合瓣保持在该张开的位置。
优选地，如图17所示，左侧开合瓣11和右侧开合瓣12结构上可设置指套结构15，保证人手指可以放入，更有效操控开合瓣结构的开合运动。
在另外一个替代性实施例中，末端执行器控制件仅包括左侧开合瓣11，用以控制手术器械的末端执行器运动。相应的，左侧开合瓣11一端与握持结构10转动连接，另一自由端远离所述握持结构10。
如图10所示，传动装置5还包括第一柔性结构52。开合瓣结构通过第一柔性结构52控制工具瓣的开合运动。
在一个优选实施例中，末端器械4还包括一末端执行器连接件，操控结构1还包括操控端连接件。操控结构1上的末端执行器控制件的运动传递至所述操控端连接件，并通过所述第一柔性结构52传递至末端执行器连接件，并由所述末端执行器连接件驱动所述工具瓣运动。
具体而言，第一柔性结构52的远端与所述末端执行器连接件连接，近端与所述操控端连接件连接。其中，末端执行器连接件一端与第一柔性结构52连接，另一端与末端执行器连接，将第一柔性结构52的轴向运动转换为末端执行器的开合运动。
在一个优选实施例中，参考图19所示，末端执行器连接件包括第一连杆44和第二连杆45，其中第一连杆44的近端和第二连杆45的近端通过第一转轴46连接，第一连杆44的远端与左侧工具瓣42的近端通过第二转轴47连接，第二连杆45的远端与右侧工具瓣43的近端通过第三转轴48连接，第一转轴46同时与第一柔性结构52连接。在第一柔性结构52的驱动下，第一转轴46在工具支撑座41上开设的第一轴向限位槽49内沿轴向移动，进而使左侧工具瓣42和右侧工具瓣43做开合运动。
另一方面，与末端执行器连接件类似，操控端连接件一端与第一柔性结构52连接，另一端与末端执行器控制件(例如左侧开合瓣11和右侧开合瓣12)连接，从而将末端执行器控制件的运动转换为第一柔性结构52的轴向运动。
在一个优选实施例中，参考图20所示，操控端连接件包括第三连杆71和第四连杆72，其中第三连杆71的远端和第四连杆72的远端通过第四转轴73连接，左侧开合瓣11与第三连杆71的近端通过第五转轴74连接，右侧开合瓣12与第四连杆72的近端通过第六转轴75连接，第四转轴73与第一柔性结构52连接，并被握持结构10上开设的第二轴向限位槽(未标号)限制。当左侧开合瓣11和右侧开合瓣12被驱动时，第四转轴71相对握持结构10发生轴向运动，进而带动第一柔性结构52轴向移动。第一柔性结构52在通过手持结构2和所述连接结构3需要变向时，所述传动轮结构53对其起到支撑作用。如此，所述第一柔性结构52在运动过程中使得所述开合瓣的运动和所述工具瓣的运动保持相同的操作，即开合瓣打开，工具瓣也打开；开合瓣闭合，工具瓣也闭合。
进一步，传动装置5还包括弹性结构，其中弹性结构设置在握持结构10上或工具支撑座41上或者工具瓣之间，使所述两个工具瓣保持常开状态。下面结合实施例进一步描述。
在一个优选实施例中，第一柔性结构52为一软轴结构时，对应地，软轴结构的远端与所述末端执行器连接件连接，近端与所述操控端连接件连接，实现末端执行器的开合运动。弹性结构设置于所述操控端连接件和握持结构10之间，或设置于所述左右开合瓣与握持结构10之间或设置于操控端连接件内，使末端执行器控制件处于常开状态；和/或，弹性结构设置于末端执行器和工具支撑座41之间，或设置于末端执行器内，使末端执行器处于常开状态(即操控端连接件处于常开状态)。
在一个更优选实施例中，在左侧开合瓣11和右侧开合瓣12与握持结构10之间设有压簧，使左侧开合瓣11和右侧开合瓣12的自由端保持远离所述握持结构10的状态。当需要工具瓣闭合时，给左侧开合瓣11和右侧开合瓣12克服压簧的抵抗力的作用力，左侧开合瓣11和右侧开合瓣12转动，向握持结构10靠拢，驱动第一柔性结构52的近端向手术器械的远端移动，进而驱使左侧工具瓣42和右侧工具瓣43之间相互靠拢。当撤去外力后，在压簧的作用下，左侧开合瓣11和右侧开合瓣12转动，远离所述握持结构10，驱动第一柔性结构52向远端移动，进而驱使左侧工具瓣42和右侧工具瓣43之间相互远离。
在另外一个更优选实施例中，压簧设置在末端执行器连接件与工具支撑座之间，当需要工具瓣闭合时，给左侧开合瓣11和右侧开合瓣12克服压簧的抵抗力的作用力，左侧开合瓣11和右侧开合瓣12转动，向所述握持结构10靠拢，驱动第一柔性结构52向近端移动，进而驱使所述左侧工具瓣42和右侧工具瓣43之间相互靠拢。当撤去外力后，在压簧的作用下，所述左侧工具瓣42和右侧工具瓣43转动相互远离，驱动所述第一柔性结构52向远端移动，进而带动所述左侧开合瓣11和右侧开合瓣12的自由端转动，远离所述握持结构10。
在另外一个实施例中，第一柔性结构52包括一柔性细长体，例如镍钛丝、钢丝。对应地，压簧设置在末端执行器连接件与工具支撑座41之间，当需要工具瓣闭合时，给左侧开合瓣11和右侧开合瓣12克服压簧的抵抗力的作用力，左侧开合瓣11和所述右侧开合瓣12转动，向所述握持结构10靠拢，驱动第一柔性结构52向近端移动，进而驱使左侧工具瓣42和右侧工具瓣43之间相互靠拢。当撤去外力后，在压簧的作用下，左侧工具瓣42和右侧工具瓣43转动相互远离，驱动第一柔性结构52向远端移动，进而带动左侧开合瓣11和右侧开合瓣12的自由端转动，远离握持结构10。
在图18所示的另外一个实施例中，工具瓣结构包括左侧工具瓣42和右侧工具瓣43，但是其中一个工具瓣为固定结构，即左侧工具瓣42和右侧工具瓣43之中仅有一个可以绕所述工具支撑座41的径向轴孔结构转动，二个工具瓣中一个固定而另一个转动，由此形成开合运动。相对应地，所述末端执行器连接件只有一个连杆，该连杆与可转动的工具瓣转动连接，其余与上述实施例中的末端执行器连接件类似。在一个优选地实施例中，操控结构1中的开合瓣结构也可相应的设置为一个常闭不运动，一个操控；也可设置为两个开合瓣均可操作，但仅有其中一个的转轴可驱动第一柔性结构52，以提供操控动力；也可设置为两个开合瓣均可操作，两个的转轴均可驱动第一柔性结构52，以提供操控动力。当其中一个工具瓣为固定结构时，同样可以设置弹性结构，如压簧，使两个工具瓣保持常开状态。
优选地，所述第一柔性结构52还可以这样设置，即其远端与一末端执行器连接件连接，近端直接穿过操控结构1的握持结构10的远端与一操控端连接件连接，而不必通过手持结构2，这种连接方式避免了第一柔性结构52的换向。
实施例一和二中的蛇形手术器械还包括运动锁定机构，使蛇形结构40的两个方向的摆动运动均可实现锁定，锁定方式可以为锁定柔性传动结构51，也可为锁定操控结构1的两个方向的摆动运动或所述末端器械4的两个方向的摆动运动。
实施例三
如图21-22所示的实施例中，操控结构1中的握持结构10和内框14之间也可以转动连接，使握持结构10具有绕自身轴线转动的转动自由度R3’。对应地，末端器械4中的工具支撑座41相对于蛇形结构40能够相对转动,具有绕自身轴线转动的转动自由度R3。所述传动装置还包括第二柔性结构，握持结构10的转动带动第二柔性结构转动，进而带动末端器械4中的工具支撑座41以及末端执行器转动。这样，末端器械4在整体结构不转动的情况下通过工具支撑座41的转动实现末端执行器的自转，为手术操作带来便捷的操作效果。
其中，第二柔性结构由可传递力的柔性材料制成，增加了操作装置1的自由度，可实现控制末端器械4的自转，避免了旋转整个手术器械时的不便，增强了操作稳定性。优选地，第二柔性结构可以是镍钛丝等。
在一个优选地实施例中，第一柔性结构52由可传递扭矩的柔性材料制成，握持结构10带动第一柔性结构52转动，进而带动末端器械4中的工具支撑座41以及末端执行器转动。这样，无需再设置第二柔性结构，即可实现末端器械的自转。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种蛇形手术器械，其特征在于，包括：
手持结构；
连接结构；
操控结构，包括虎克铰结构，所述虎克铰结构包括内框与外框，所述外框与所述手持结构铰接，使所述操控结构具有绕第一轴线转动的转动自由度，所述内框与所述外框铰接，使所述操控结构具有绕第二轴线转动的转动自由度，所述第一轴线与第二轴线呈角度设置，所述操控结构还包括与所述内框连接的握持结构、设在所述握持结构上的末端执行器控制件，所述握持结构用于控制所述虎克铰结构的运动；
末端器械，通过所述连接结构与所述手持结构连接，所述末端器械包括工具支撑座、与所述工具支撑座连接的蛇形结构及设置于所述蛇形结构上的末端执行器，所述蛇形结构具有两个转动自由度，所述工具支撑座相对于所述蛇形结构具有绕工具支撑座的轴线转动的转动自动度，所述末端器械的末端执行器包括至少一工具瓣，所述工具瓣与工具支撑座转动连接；
传动装置，包括连接所述内框和所述蛇形结构的柔性传动结构，且所述柔性传动结构被配置为使所述操控结构和所述蛇形结构以相同的方向转动，所述传动装置还包括与所述末端执行器控制件连接的第一柔性结构；
所述末端执行器控制件包括至少一个一端与所述握持结构转动连接的开合瓣，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制所述工具瓣转动；
且，所述握持结构通过所述第一柔性结构带动所述工具支撑座相对于所述蛇形结构转动。
2.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述手持结构包括一弧形本体，所述弧形本体的近端设有近端支撑座，所述近端支撑座的远端与所述操控结构连接；所述弧形本体的远端设有远端支撑座，所述远端支撑座的远端与所述连接结构连接。
3.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述第一轴线和第二轴线均位于所述外框在厚度方向上的中心对称平面内，且正交于所述中心对称平面的中心。
4.根据权利要求2所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述传动装置还包括安装在所述手持结构上的传动轮结构，所述柔性传动结构经所述传动轮结构实现变向。
5.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述柔性传动结构一端与所述内框固定，所述柔性传动结构另一端与所述蛇形结构固定，并且所述柔性传动结构与所述内框固定的位置，与所述柔性传动结构与所述蛇形结构固定的位置成相反配置。
6.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述末端执行器包括两个可相对转动的工具瓣，两个所述工具瓣分别与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制两个所述工具瓣之间的相对转动。
7.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述末端执行器包括两个工具瓣，两个所述工具瓣中的一个与所述工具支撑座固定连接，另一个与所述工具支撑座转动连接，所述开合瓣通过所述第一柔性结构控制两个所述工具瓣之间的相对转动。
8.根据权利要求6或7所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述传动装置还包括弹性结构，所述弹性结构设置在所述握持结构上、所述工具支撑座上或者两个所述工具瓣之间，使两个所述工具瓣保持常开状态。
9.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述操控结构还包括与所述末端执行器控制件连接的操控端连接件，所述末端器械还包括与所述末端执行器连接的末端执行器连接件；所述末端执行器连接件包括第一转轴、第二转轴和第一连杆，所述第一连杆近端通过第一转轴与所述第一柔性结构远端转动连接，所述第一连杆远端通过所述第二转轴与所述工具瓣的近端转动连接，所述第一转轴被配置为沿所述连接结构的轴向移动；所述操控端连接件包括第四转轴、第五转轴和第三连杆，所述第三连杆远端通过第四转轴与所述第一柔性结构近端转动连接，所述第三连杆近端通过所述第五转轴与所述开合瓣的远端转动连接，所述第四转轴被配置为沿所述连接结构的轴向移动。
10.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述操控结构还包括与所述末端执行器控制件连接的操控端连接件，所述末端器械还包括与所述末端执行器连接的末端执行器连接件，所述操控端连接件接收所述末端执行器控制件的运动并通过所述第一柔性结构传递至所述末端执行器连接件，并由所述末端执行器连接件驱动所述末端执行器的运动。
11.根据权利要求10所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述第一柔性结构为一软轴结构，所述传动装置还包括一压簧，所述压簧设置于所述操控端连接件和所述握持结构之间，或设置于所述开合瓣与所述握持结构之间，或设置于所述操控端连接件内，或设置于所述末端执行器和所述工具支撑座之间，或设置于所述末端执行器内。
12.根据权利要求10所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述末端执行器包括左侧工具瓣和右侧工具瓣，所述第一柔性结构包括一柔性细长体，所述传动装置还包括一压簧，所述压簧设置在所述左侧工具瓣和所述右侧工具瓣之间。
13.根据权利要求10所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述第一柔性结构的一端与所述末端执行器连接件连接，另一端穿过所述握持结构连接至所述操控端连接件；或所述手持结构设有传动轮结构，所述第一柔性结构的一端与所述末端执行器连接件连接，另一端经安装在所述手持结构上的传动轮结构改变延伸方向后连接至所述操控端连接件。
14.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述开合瓣上设有指套结构。
15.根据权利要求2所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述内框通过第一定位装置铰接在所述外框上，且可绕所述第一定位装置形成的第一轴线旋转。
16.根据权利要求15所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述外框的左右边框通过第二定位装置铰接在近端支撑座的远端上，且可绕所述第二定位装置形成的第二轴线旋转。
17.根据权利要求16所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述第一定位装置形成的第一轴线与所述第二定位装置形成的第二轴线都位于虎克铰的中面内，且正交于虎克铰结构的中心点。
18.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述柔性传动结构包括四根柔性体，所述蛇形结构包括四个分别与所述四根柔性体相连的固定点，所述内框也具有四个分别与所述四根柔性体相连的固定点。
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