CN109567927B - 一种腔内操作工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种腔内操作工具，包括成像工具、操作工具、镜体、成像工具驱动机构和操作工具驱动机构；成像工具包括摄像头和成像工具臂体，摄像头连接于成像工具臂体远端，成像工具臂体近端与成像工具驱动机构关联；操作工具包括执行机构和操作工具臂体，执行机构连接于操作工具臂体远端，且执行机构穿过操作工具臂体内部腔道后与操作工具驱动机构关联，操作工具臂体近端亦与操作工具驱动机构关联；镜体包括成像引导管、操作引导管和发散支撑体，成像引导管和操作引导管用于引导和约束成像工具臂体和操作工具臂体，使得摄像头和执行机构在远端到达同一区域，同时使得成像工具驱动机构和操作工具驱动机构在近端有足够的空间进行排布。

Description

一种腔内操作工具
技术领域
本发明涉及一种医疗器械，尤其涉及一种基于可形变结构的腔内操作工具。
背景技术
现代医疗领域中，如腹腔镜和膀胱镜等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、并发症概率、康复时间并改善了术后疤痕。在此类腔镜手术中，其使用器械多为直杆装结构，器械末端集成内窥镜、电切环、夹钳、剪刀等手术执行器。由于结构体积和腔镜直径的限制，此类器械末端手术执行器的灵活度和工作范围有限，无法满足在特定狭小空间或特殊部位的应用要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于可形变结构的腔内操作工具
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种腔内操作工具，包括成像工具、操作工具、镜体、成像工具驱动机构和操作工具驱动机构；所述成像工具包括摄像头和成像工具臂体，所述摄像头连接于所述成像工具臂体远端，所述成像工具臂体近端与所述成像工具驱动机构关联，所述成像工具驱动机构驱动所述成像工具臂体实现进给、弯转和旋转运动；所述操作工具包括执行机构和操作工具臂体，所述执行机构连接于操作工具臂体远端，且所述执行机构穿过所述操作工具臂体内部腔道后与所述操作工具驱动机构关联，所述操作工具臂体近端亦与所述操作工具驱动机构关联，所述操作工具驱动机构驱动所述执行机构实现手术动作以及驱动所述操作工具臂体实现进给、弯转和旋转运动；所述镜体包括成像引导管、操作引导管和发散支撑体，所述成像引导管和操作引导管用于引导和约束所述成像工具臂体和操作工具臂体，使得所述摄像头和所述执行机构在远端到达同一区域，同时使得所述成像工具驱动机构和操作工具驱动机构在近端有足够的空间进行排布。
所述的腔内操作工具，优选的，所述成像工具驱动机构包括成像工具驱动把手、成像工具驱动滑块、成像工具驱动滑轨、驱动把手基座和成像工具旋转关节，所述成像工具驱动滑轨设置在所述驱动把手基座上，所述成像工具驱动滑块滑动设置在所述成像工具驱动滑轨上，所述成像工具驱动把手通过所述成像工具旋转关节与所述成像工具驱动滑块连接，所述成像工具臂体近端与所述成像工具驱动把手紧固连接；由此，通过控制所述成像工具驱动把手随所述成像工具驱动滑块的线性运动，以及随所述成像工具旋转关节在垂直于所述成像工具驱动滑轨平面内的旋转运动，驱动所述成像工具臂体实现进给、弯转和旋转运动，进而调节所述摄像头的视野范围。
所述的腔内操作工具，优选的，所述操作工具驱动机构包括操作工具驱动把手、操作工具驱动滑块、操作工具驱动滑轨和操作工具旋转关节，所述操作工具驱动滑轨设置在所述驱动把手基座上，所述操作工具驱动滑块滑动设置在所述操作工具驱动滑轨上，所述操作工具驱动把手通过所述操作工具旋转关节与所述操作工具驱动滑块连接，所述操作工具臂体近端与所述操作工具驱动把手紧固连接；由此，通过控制所述操作工具驱动把手随所述操作工具驱动滑块的线性运动，以及随所述操作工具旋转关节在垂直于所述操作工具驱动滑轨平面内的旋转运动，驱动所述操作工具臂体实现进给、弯转和旋转运动，进而带动所述执行机构摆动和进给。
所述的腔内操作工具，优选的，所述操作工具驱动机构还包括导杆组和执行机构驱动滑块，所述导杆组设置在所述操作工具旋转关节上且与所述操作工具驱动滑轨平行布置，所述执行机构驱动滑块滑动设置在所述导杆组上，所述执行机构近端与所述执行机构驱动滑块连接，由此通过控制所述执行机构驱动滑块的线性运动推拉所述执行机构，实现所述执行机构在所述操作工具臂体远端的手术动作。
所述的腔内操作工具，优选的，所述成像工具臂体和操作工具臂体均为管状结构且具有弹性，所述成像工具臂体和操作工具臂体远端在自然状态下为弯曲的圆弧形状，且可被外力改变形状；所述成像工具臂体和操作工具臂体的其余部分在自然状态下为直管。
所述的腔内操作工具，优选的，所述执行机构为直径小于所述操作工具臂体的刚性结构或自然状态下弯曲的弹性结构，且可被收缩于所述操作工具臂体中，所述执行机构远端由所述操作工具臂体远端穿出。
所述的腔内操作工具，优选的，所述成像工具臂体和操作工具臂体均为超弹性镍钛合金管，所述执行机构为超弹性镍钛合金丝或者管。
所述的腔内操作工具，优选的，所述执行机构可带电，且所述执行机构和操作工具臂体之间由绝缘软管进行绝缘间隔，所述执行机构近端与能量线缆连接。
所述的腔内操作工具，优选的，所述镜体还包括外套管，所述外套管为直管状结构，其近端连接有供水和/或气体进出的通用接口；所述成像引导管和操作引导管为管体结构，均包括直线部分和弯曲部分；所述成像引导管和操作引导管的直线部分分布在所述外套管中，所述成像引导管和操作引导管的弯曲部分与所述发散支撑体连接，以将所述成像工具臂体和操作工具臂体的近端向空间不同方向引导；所述发散支撑体近端与所述驱动把手基座紧固连接。
所述的腔内操作工具，优选的，所述操作工具和操作引导管的数量为多个，所述成像工具臂体和操作工具臂体远端弯曲部分的弯曲半径根据需求和材料特性进行调整；所述镜体还包括一个以上用于冲水和/或通气的多功能腔道。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明提出了一种基于可形变结构的腔内操作工具。此种腔内操作工具在进入工作环境后，操作结构可实现反向180度的翻转操作，可专门用于类似膀胱镜手术中膀胱口肿瘤切除手术等现有器械无法操作或者极难触及的手术术式。2、本发明的成像工具臂体和手术工具臂体采用超弹性可形变结构，其远端180度弯曲部分可根据需求调整弯曲半径，且收缩状态和施展状态的划分可保证腔内操作工具的顺利施展。3、本发明发散支撑体支撑成像引导管和操作引导管近端，将成像工具臂体和手术工具臂体的近端向空间不同方向引导，保证了多个工具通过单一入路时的尺寸限制以及实现体外驱动结构合理的空间排布。4、本发明的镜体为完整多腔结构，结构完整简单，可进行整体消毒，保证临床手术的可实施性。
附图说明
图1是本发明的整体施展状态结构示意图；
图2是本发明成像工具的结构示意图；
图3是本发明成像工具驱动机构的结构示意图；
图4是本发明操作工具的结构示意图；
图5是本发明操作工具驱动机构的结构示意图；
图6是本发明镜体的结构示意图；
图7是本发明在收缩状态时的示意图；
图8是本发明在施展状态时的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
如图1所示，本发明提供的腔内操作工具包括成像工具10、操作工具20、镜体30、成像工具驱动机构11和操作工具驱动机构21。
如图2、3所示，成像工具10包括摄像头101和成像工具臂体102，摄像头101连接于成像工具臂体102远端，其线缆103穿过成像工具臂体102内部腔道直至成像工具驱动机构11近端；成像工具臂体102近端与成像工具驱动机构11关联，成像工具驱动机构11驱动成像工具臂体102实现进给、弯转和旋转运动。
如图4、5所示，操作工具20包括执行机构201和操作工具臂体202，执行机构201连接于操作工具臂体202远端，且执行机构201穿过操作工具臂体202内部腔道后与操作工具驱动机构21关联，操作工具臂体202近端亦与操作工具驱动机构21关联，操作工具驱动机构21驱动执行机构201实现手术动作以及驱动操作工具臂体202实现进给、弯转和旋转运动。
如图6所示，镜体30包括成像引导管302、操作引导管303和发散支撑体304，成像引导管302和操作引导管303用于引导和约束成像工具臂体102和操作工具臂体202，使得摄像头101和执行机构201在远端到达同一区域，同时使得成像工具驱动机构11和操作工具驱动机构21在近端有足够的空间进行排布。
在上述实施例中，优选的，如图2、图3所示，成像工具驱动机构11包括成像工具驱动把手104、成像工具驱动滑块105、成像工具驱动滑轨106、驱动把手基座107和成像工具旋转关节108，成像工具驱动滑轨106设置在驱动把手基座107上，成像工具驱动滑块105滑动设置在成像工具驱动滑轨106上，成像工具驱动把手104通过成像工具旋转关节108与成像工具驱动滑块105连接，成像工具臂体102近端与成像工具驱动把手104紧固连接；由此，通过控制成像工具驱动把手104随成像工具驱动滑块105的线性运动，以及随成像工具旋转关节108在垂直于成像工具驱动滑轨106平面内的旋转运动，驱动成像工具臂体102实现进给、弯转和旋转运动，进而调节摄像头101的视野范围。
在上述实施例中，优选的，如图4、图5所示，操作工具驱动机构21包括操作工具驱动把手204、操作工具驱动滑块205、操作工具驱动滑轨206和操作工具旋转关节207，操作工具驱动滑轨206设置在驱动把手基座207上，操作工具驱动滑块205滑动设置在操作工具驱动滑轨206上，操作工具驱动把手204通过操作工具旋转关节207与操作工具驱动滑块205连接，操作工具臂体202近端与操作工具驱动把手204紧固连接；由此，通过控制操作工具驱动把手204随操作工具驱动滑块205的线性运动，以及随操作工具旋转关节207在垂直于操作工具驱动滑轨206平面内的旋转运动，驱动操作工具臂体202实现进给、弯转和旋转运动，进而带动执行机构201摆动和进给。
在上述实施例中，优选的，操作工具驱动机构21还包括导杆组208和执行机构驱动滑块209，导杆组208设置在操作工具旋转关节207上且与操作工具驱动滑轨206平行布置，执行机构驱动滑块209滑动设置在导杆组208上，执行机构201近端与执行机构驱动滑块209连接，由此通过控制执行机构驱动滑块209的线性运动推拉执行机构201，实现执行机构201在操作工具臂体202远端的手术动作。
在上述实施例中，优选的，成像工具臂体102和操作工具臂体202均为管状结构且具有弹性，成像工具臂体102和操作工具臂体202远端在自然状态下为弯曲180°的圆弧形状，当其被外力作用时，可被束缚成直线形状；成像工具臂体102和操作工具臂体202的其余部分在自然状态下为直管。
在上述实施例中，优选的，执行机构201可以为直径小于操作工具臂体202的刚性结构或自然状态下弯曲的弹性结构，且可被收缩于操作工具臂体202中。进一步的，执行机构201可带电，且执行机构201和操作工具臂体202之间由绝缘软管210进行绝缘间隔，执行机构201近端与能量线缆203连接。
在上述实施例中，优选的，成像工具臂体102和操作工具臂体202均为超弹性镍钛合金管，执行机构201为超弹性镍钛合金丝或者管。
在上述实施例中，优选的，如图6所示，镜体30还包括外套管301，外套管301为直管状结构，其近端连接有供水和/或气体进出的通用接口305；成像引导管302和操作引导管303为管体结构，均包括直线部分和弯曲部分；成像引导管302和操作引导管303的直线部分分布在外套管301中，成像引导管302和操作引导管303的弯曲部分与发散支撑体304连接，以将成像工具臂体102和操作工具臂体202的近端向空间不同方向引导；发散支撑体304近端与驱动把手基座107紧固连接。
在上述实施例中，优选的，根据镜体30直径和操作工具臂体302直径尺寸，操作工具20和操作引导管303的数量可以为多个；成像工具臂体102和操作工具臂体202远端弯曲部分的弯曲半径可根据需求和材料特性进行调整；镜体30除成像引导管302和操作引导管303外，还可以包括一个以上用于冲水和/或通气等的多功能腔道。
如图7、图8所示，腔内操作工具分为收缩状态和施展状态：在收缩状态时，成像工具臂体102及所携带摄像头101和操作工具臂体202及所携带执行机构201，全部收缩于镜体30的成像引导管302和操作引导管303中，此时腔内操作工具为圆柱直杆状结构，此状态用于腔内操作工具进入工作部位。
在腔内操作工具进入工作部位后，通过操作成像工具驱动机构11中的成像工具驱动把手104，可向远端伸出成像工具臂体102，直至成像工具臂体102远端弯曲部分完全伸出成像引导管302至施展状态；在腔内操作工具进入工作部位后，通过操作操作工具驱动机构21中的操作工具驱动把手204，可向远端伸出操作工具臂体202，直至操作工具臂体202远端弯曲部分完全伸出操作引导管303，通过操作执行机构驱动滑块209可向操作工具臂体202远端伸出执行机构201至施展状态。在施展状态时，成像工具臂体102和操作工具臂体202远端弯曲部分完全伸出镜体30，通过操作成像工具驱动把手104和操作工具驱动把手204，可实现对成像工具臂体102和操作工具臂体202整体前后进给和旋转的控制，进而可完成沿镜体30入路方向反向180°部位在可视条件下的操作。
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和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种腔内操作工具，其特征在于，包括成像工具(10)、操作工具(20)、镜体(30)、成像工具驱动机构(11)和操作工具驱动机构(21)；
所述成像工具(10)包括摄像头(101)和成像工具臂体(102)，所述摄像头(101)连接于所述成像工具臂体(102)远端，所述成像工具臂体(102)近端与所述成像工具驱动机构(11)关联，所述成像工具驱动机构(11)驱动所述成像工具臂体(102)实现进给、弯转和旋转运动；
所述操作工具(20)包括执行机构(201)和操作工具臂体(202)，所述执行机构(201)连接于操作工具臂体(202)远端，且所述执行机构(201)穿过所述操作工具臂体(202)内部腔道后与所述操作工具驱动机构(21)关联，所述操作工具臂体(202)近端亦与所述操作工具驱动机构(21)关联，所述操作工具驱动机构(21)驱动所述执行机构(201)实现手术动作以及驱动所述操作工具臂体(202)实现进给、弯转和旋转运动；
所述镜体(30)包括成像引导管(302)、操作引导管(303)和发散支撑体(304)，所述成像引导管(302)和操作引导管(303)用于引导和约束所述成像工具臂体(102)和操作工具臂体(202)，使得所述摄像头(101)和所述执行机构(201)在远端到达同一区域，同时使得所述成像工具驱动机构(11)和操作工具驱动机构(21)在近端有足够的空间进行排布；
所述成像工具臂体(102)和操作工具臂体(202)均为管状结构且具有弹性，所述成像工具臂体(102)和操作工具臂体(202)远端在自然状态下为弯曲180°的圆弧形状，且能够被外力束缚成直线形状；所述成像工具臂体(102)和操作工具臂体(202)的其余部分在自然状态下为直管；所述执行机构(201)为直径小于所述操作工具臂体(202)的自然状态下弯曲的弹性结构，且可被收缩于所述操作工具臂体(202)中，所述执行机构(201)远端由所述操作工具臂体(202)远端穿出；
所述成像工具驱动机构(11)包括成像工具驱动把手(104)、成像工具驱动滑块(105)、成像工具驱动滑轨(106)、驱动把手基座(107)和成像工具旋转关节(108)，所述成像工具驱动滑轨(106)设置在所述驱动把手基座(107)上，所述成像工具驱动滑块(105)滑动设置在所述成像工具驱动滑轨(106)上，所述成像工具驱动把手(104)通过所述成像工具旋转关节(108)与所述成像工具驱动滑块(105)连接，所述成像工具臂体(102)近端与所述成像工具驱动把手(104)紧固连接；由此，通过控制所述成像工具驱动把手(104)随所述成像工具驱动滑块(105)的线性运动，以及随所述成像工具旋转关节(108)在垂直于所述成像工具驱动滑轨(106)平面内的旋转运动，驱动所述成像工具臂体(102)实现进给、弯转和旋转运动，进而调节所述摄像头(101)的视野范围；
所述操作工具驱动机构(21)包括操作工具驱动把手(204)、操作工具驱动滑块(205)、操作工具驱动滑轨(206)和操作工具旋转关节(207)，所述操作工具驱动滑轨(206)设置在所述驱动把手基座(107)上，所述操作工具驱动滑块(205)滑动设置在所述操作工具驱动滑轨(206)上，所述操作工具驱动把手(204)通过所述操作工具旋转关节(207)与所述操作工具驱动滑块(205)连接，所述操作工具臂体(202)近端与所述操作工具驱动把手(204)紧固连接；由此，通过控制所述操作工具驱动把手(204)随所述操作工具驱动滑块(205)的线性运动，以及随所述操作工具旋转关节(207)在垂直于所述操作工具驱动滑轨(206)平面内的旋转运动，驱动所述操作工具臂体(202)实现进给、弯转和旋转运动，进而带动所述执行机构(201)摆动和进给；
所述操作工具驱动机构(21)还包括导杆组(208)和执行机构驱动滑块(209)，所述导杆组(208)设置在所述操作工具旋转关节(207)上且与所述操作工具驱动滑轨(206)平行布置，所述执行机构驱动滑块(209)滑动设置在所述导杆组(208)上，所述执行机构(201)近端与所述执行机构驱动滑块(209)连接，由此通过控制所述执行机构驱动滑块(209)的线性运动推拉所述执行机构(201)，实现所述执行机构(201)在所述操作工具臂体(202)远端的手术动作。
2.根据权利要求1所述的腔内操作工具，其特征在于，所述成像工具臂体(102)和操作工具臂体(202)均为超弹性镍钛合金管，所述执行机构(201)为超弹性镍钛合金丝或者管。
3.根据权利要求2所述的腔内操作工具，其特征在于，所述执行机构(201)可带电，且所述执行机构(201)和操作工具臂体(202)之间由绝缘软管(210)进行绝缘间隔，所述执行机构(201)近端与能量线缆(203)连接。
4.根据权利要求1到3任一项所述的腔内操作工具，其特征在于，所述镜体(30)还包括外套管(301)，所述外套管(301)为直管状结构，其近端连接有供水和/或气体进出的通用接口(305)；所述成像引导管(302)和操作引导管(303)为管体结构，均包括直线部分和弯曲部分；所述成像引导管(302)和操作引导管(303)的直线部分分布在所述外套管(301)中，所述成像引导管(302)和操作引导管(303)的弯曲部分与所述发散支撑体(304)连接，以将所述成像工具臂体(102)和操作工具臂体(202)的近端向空间不同方向引导；所述发散支撑体(304)近端与所述驱动把手基座(107)紧固连接。
5.根据权利要求1到3任一项所述的腔内操作工具，其特征在于，所述操作工具(20)和操作引导管(303)的数量为多个，所述成像工具臂体(102)和操作工具臂体(202)远端弯曲部分的弯曲半径根据需求和材料特性进行调整；所述镜体(30)还包括一个以上用于冲水和/或通气的多功能腔道。
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