CN113143353A - 蛇形手术器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蛇形手术器械，包括手持端，手持端包括握持结构、腕部结构及操控结构，及可拆卸地连接至握持结构的可换器械，无菌袋，能够被操作以套至握持结构的外表面及自握持结构上移除，无菌袋具有依次连接且连通的手腕端套环、无菌袋本体和器械端套环，无菌袋套在所述握持结构的外表面时，无菌袋的手腕端套环将操控结构与腕部结构之间的连接处密封，器械端套环将可换器械与手持端的连接处密封。通过套在握持结构上的无菌袋，可以实现对腕部结构与操作结构连接处的密封，及对可换器械与手持端的连接处密封，从而使得手术过程中，手持端能够处于无菌状态，防止避免术后消毒灭菌，及避免对手持端中的内部元器件造成损坏。

Description

蛇形手术器械

本申请是申请人于2018年8月24日申请的发明名称为“蛇形手术器械”，申请号为201810971612.3的中国发明专利申请的分案申请。

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，为了实现创口小，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，多采用具有蛇形关节的手术器械以及具有蛇形关节的内窥镜，以实现手术过程中对于其他器官的避让。但由于传统的蛇形手术器械的末端运动方向与操作端的操作方向相反，加大了医生的操作难度，增大了手术风险。

外科医生操作蛇形手术器械的手持端进行手术，为使与患者相邻的操作区域保持无菌条件，可重复使用的蛇形手术器械需术后整体清洗消毒，但电动驱动的手术器械的驱动装置、传感装置、电连接件等通常不能使用常规方法进行消毒，例如蒸汽、热、压力或化学品等可能会对内部元器件造成损坏。

此外，手术过程中需要准备多把具有相同/不同末端执行器的蛇形手术器械，既浪费资源又加重了患者的负担。而传统的可更换的蛇形手术器械大多设计复杂，成本昂贵。

发明内容

基于此，有必要针对以上提出的可重复使用的蛇形手术器械在手术后消毒导致的问题，提供一种蛇形手术器械。

一种蛇形手术器械，包括：手持端，包括握持结构、腕部结构及操控结构，所述握持结构具有近端安装座和远端安装座，所述操控结构通过腕部结构连接至握持结构的近端安装座,且所述操控结构与腕部结构之间可拆卸连接，所述腕部结构设于所述近端安装座的远端面，所述腕部结构与操控结构通过接口可拆卸连接，所述接口包括设置在所述操控结构的近端的连接柱，和设置在所述腕部结构上且与所述连接柱相匹配的空心连接轴，所述连接柱与空心连接轴可拆卸连接，所述接口还包括用以限制连接柱轴向移动的轴向限位结构，及限制连接柱周向方向转动的周向限位结构；

可换器械，可拆卸地连接至所述远端安装座。

上述蛇形手术器械，手持端与可换器械之间可拆卸式连接，可实现快速更换，设计简单，方便消毒。并且，操控结构与腕部结构之间可拆卸连接，便于无菌袋被操作以套至所述握持结构的外表面及自所述握持结构上移除；同时，轴向限位结构能够限制连接柱的轴向移动，周向限位结构能够限制连接柱的轴向转动，操控结构与腕部结构连接后能够可靠地传递动力，从而兼顾了无菌化处理和动力传递的双重要求。

在其中一个实施例中，还包括无菌袋，能够被操作以套至所述握持结构的外表面及自所述握持结构上移除，所述无菌袋具有依次连接且连通的手腕端套环、无菌袋本体和器械端套环，所述无菌袋套在所述握持结构的外表面时，所述无菌袋的手腕端套环将所述操控结构与腕部结构之间的连接处密封，所述器械端套环将所述可换器械与手持端的连接处密封。

在其中一个实施例中，所述周向限位结构包括位于所述连接柱的表面且沿连接柱轴向设置的连接件，及设于空心连接轴内壁且沿空心连接轴的轴向延伸的第一定位槽，第一定位槽用于与所述连接件相配合以限制连接柱周向方向的转动；所述空心连接轴中心设置有通孔，所述轴向限位结构包括在连接柱的表面沿周向设置的第二定位槽，及设置在所述通孔内壁的弹性定位装置，所述弹性定位装置与所述第二定位槽相卡扣连接以限制连接柱轴向移动。

在其中一个实施例中，所述弹性定位装置为至少一个的弹性凸起。

在其中一个实施例中，所述操控结构与所述连接柱之间通过一轴承连接以实现操控结构相对于所述腕部结构的自转运动。

在其中一个实施例中，所述操控结构的近端包括一轴承安装座，所述轴承的外圈与所述轴承安装座固定连接；所述连接柱的远端包括第一级台阶，所述第一级台阶的径向上与所述轴承的内圈固定连接。

在其中一个实施例中，所述连接柱还包括第一级台阶的远端的第二级台阶，所述第二级台阶延伸通过所述轴承安装座，且，第二级台阶在靠近所述轴承安装座的远端面处设置一用于容纳卡簧的凹槽。

在其中一个实施例中，所述可换器械包括依次连接的蛇形结构、工具支撑座和末端执行器；

快换接头，所述可换器械与手持端通过所述快换接头可拆卸连接；

传动装置；

所述腕部结构具有至少一第一转动自由度；

所述蛇形结构具有至少一第五转动自由度；

所述传动装置被配置为驱动所述蛇形结构随腕部结构的第一转动运动而进行第五转动运动。

在其中一个实施例中，所述腕部结构还具有一第二转动自由度；

所述蛇形结构还具有一第六转动自由度；

所述传动装置还被配置为驱动所述蛇形结构随腕部结构的第二转动运动而进行第六转动运动。

在其中一个实施例中，所述快换接头包括可拆卸接头驱动器，所述可拆卸接头驱动器包括设置在所述握持结构上的第一部件，和设置在可换器械上的第二部件，所述第一部件与第二部件可拆卸地连接，且同步运动。

在其中一个实施例中，所述传动装置包括位于手持端的第一部分和位于可换器械的第二部分，

所述第一部分的近端与所述蛇形结构连接，远端与所述第一部件连接，并被配为驱动所述第一部件随着蛇形结构运动而运动；

所述第二部分的近端与所述第二部件连接，远端与所述蛇形结构连接，并被配置为驱动所述蛇形结构随着第二部件运动而运动。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述握持结构上的驱动装置，传感装置和控制器，

所述传感装置与所述控制器通信连接，用于检测所述腕部结构的运动；

所述控制器根据传感装置的传递的运动信息，控制所述驱动装置驱动所述第一部件运动；

所述传动装置，位于所述可换器械，用以连接所述第二部件与所述蛇形结构，被配置为带动所述蛇形结构随第二部件运动而运动。

在其中一个实施例中，所述腕部结构还具有一第二转动自由度；

所述蛇形结构还具有一第六转动自由度；

所述第一部件为设置在所述握持结构的远端安装座的第一虎克铰，所述虎克铰具有第九自由度和第十自由度；

所述传感装置检测所述腕部结构的第一转动运动和第二转动运动；

所述控制器根据传感装置的传递的转动运动信息，控制所述驱动装置驱动所述第一虎克铰做第九转动运动和/或第十转动运动；

所述第二部件为设置在可换器械上的连接器，所述第一虎克铰与连接器可拆卸地连接，

所述传动装置与所述蛇形结构、连接器连接，被配置为驱动所述蛇形结构跟随第一虎克铰的第九转动运动而进行第五转动运动，还被配置为驱动所述蛇形结构跟随第一虎克铰的第十转动运动而进行第六转动运动。

在其中一个实施例中，所述传动装置包括设置于可换器械的第一传动丝组和第二传动丝组；

所述驱动装置包括第一电机和第二电机，所述第一电机用于驱动第一传动丝组移动，所述第二电机用于驱动第二传动丝组移动，使所述蛇形结构跟随第一虎克铰的运动而运动。

在其中一个实施例中，所述快换接头还包括一卡定结构，用于限制第一虎克铰、连接器沿可换器械的周向方向的转动和/或轴向移动。

在其中一个实施例中，所述末端执行器包括至少一工具瓣，所述工具瓣与工具支撑座转动连接，所述手持端还包括可相对所述操控结构运动的开合控制装置，所述传动装置还包括第一柔性传动结构，所述开合控制装置通过所述第一柔性传动结构控制所述工具瓣转动。

在其中一个实施例中，所述快换接头还包括第一连接轴，以及与第一连接轴可拆卸地连接的第一弹性伸缩柱，所述第一连接轴向近端延伸通过所述第二部件，所述第一弹性伸缩柱向远端延伸通过所述第一部件，所述驱动装置还包括第三电机，所述传感装置还包括第三传感器，所述第三传感器用以检测所述开合控制装置的开合运动，所述控制器根据所述第三传感器检测的信号，控制所述第三电机输出，所述第三电机通过第一弹性伸缩柱、第一连接轴驱动第一柔性传动结构。

在其中一个实施例中，所述操控结构被配置为相对于所述腕部结构可绕自身轴线旋转，所述工具支承座被配置为可相对于所述蛇形关节绕自身轴线旋转，所述传动装置还包括第二柔性传动结构，所述第二柔性传动结构用以将所述操控结构的自转运动传递至所述工具支承座以使所述末端执行器自转。

在其中一个实施例中，所述快换接头还包括第二连接轴，以及与第二连接轴可拆卸地连接的第二弹性伸缩柱，所述第二连接轴向远端延伸通过所述第二部件，所述第二弹性伸缩柱向近端延伸通过所述第一部件，所述驱动装置还包括第四电机，所述传感装置还包括第四传感器，所述第四传感器用以检测所述操控结构的自转运动，所述控制器根据所述第四传感器检测的信号，控制所述第四电机输出，所述第四电机通过第二弹性伸缩柱、第二连接轴驱动第二柔性传动结构。

在其中一个实施例中，所述手腕端套环依靠弹性恢复力紧贴在所述操控结构与腕部结构之间的连接处的外部；所述器械端套环依靠弹性恢复力紧贴在所述可换器械与手持端的连接处的外部。

在其中一个实施例中，所述无菌袋本体与手腕端套环胶合连接，所述无菌袋本体与器械端套环胶合连接。

还提出一蛇形种手术器械，包括：手持端，包括握持结构、腕部结构及操控结构,所述握持结构具有近端安装座和远端安装座，所述操控结构通过腕部结构连接至握持结构的近端安装座；

可换器械，可拆卸地连接至所述远端安装座；

无菌袋，具有依次连接且连通的手腕端套环、无菌袋本体和器械端套环，所述无菌袋套在所述握持结构的外表面，所述无菌袋的手腕端套环将所述操控结构与腕部结构之间的连接处密封，所述器械端套环将所述可换器械与手持端的连接处密封。

上述蛇形手术器械，通过套在握持结构上的无菌袋，可以实现对腕部结构与操作结构连接处的密封，及对可换器械与手持端的连接处密封，从而使得手术过程中，手持端能够处于无菌状态，防止避免术后消毒灭菌，及避免对手持端中的内部元器件造成损坏。

附图说明

图1示出了本发明蛇形手术器械的示意图；

图2-4示出了本发明无菌袋的安装示意图；

图5示出了本发明操控结构的安装示意图；

图6示出了本发明接口的示意图；

图7示出了本发明操控装置在装配状态时的剖视图；

图8示出了本发明操控结构实现自转功能的装配体示意图；

图9示出了图8中装配体的细节放大图；

图10示出了本发明蛇形手术器械的示意图以及其运动自由度；

图11示出了本发明蛇形手术器械的拆卸示意图；

图12示出了本发明蛇形手术器械的手持端示意图；

图13和图14示出了本发明的传感装置的布置示意图；

图15示出了本发明的传动装置与末端执行器的连接示意图；

图16示出了本发明驱动装置示意图；

图17示出了本发明的快换接头的示意图；

图18示出了本发明手持端侧的可拆卸接头驱动器的示意图；

图19示出了本发明可换器械端侧的可拆卸接头驱动器的示意图；

图20-21示出了可换器械端侧的可拆卸接头驱动器与传动装置的连接示意图；

图22-24示出了手持端侧的可拆卸接头驱动器与驱动装置的连接示意图；

图25-26示出了另一实施例中传感装置的布置示意图；

图27示意了手持端与可换器械之间设置有卡定结构时无菌袋的安装示意图。

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。

如图1、图2所示，本发明的蛇形手术器械包括手持端1、可换器械2、快换接头3、无菌袋100。蛇形手术器械的手持端1是可重复使用的，可换器械2设计为一次性的或设计为可有限次使用，无菌袋100设计为一次性的。手持端1与可换器械2之间可拆卸连接，具体而言，手持端1与可换器械2之间通过快换接头3实现器械的快速拆卸更换。无菌袋100能够以松散的形式套设在手持端1的外表面上，以使在手术操作过程中，手持端1部分始终保持无菌状态，从而避免术后消毒灭菌对内部元器件造成损坏。

进一步，如图2所示，所述手持端1包括握持结构11、操控结构12和腕部结构14。操控结构12通过接口200与腕部结构14可拆卸连接，从而便于无菌袋100的安装和更换。进一步，所述握持结构11包括近端安装座111、握持结构本体112和远端安装座113。所述腕部结构14容纳于所述握持结构11的近端安装座111的远端面，且与所述握持结构11转动连接。

如图2所示，无菌袋100包括依次连接且连通手腕端套环110、无菌袋本体120和器械端套环130。手腕端套环110、器械端套环130具有形变结构和/或由形变材质制备，以实现在外力撤除后收缩扎紧功能。所述形变结构可以为松紧环等弹性结构。形变材质例如为氨纶等弹性材料或者PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)等形状记忆材料。无菌袋100被配置为能够被操作以套至握持结构11的表面，及自握持结构11上移除。

进一步，如图4所示，手腕端套环110被配置为紧密贴合在腕部结构14近端端面，且处于自然收紧状态(无外力作用下)的手腕端套环110的直径小于接口200的直径，以保证操控结构12通过接口200安装后，握持结构11能实现密封状态。器械端套环130可紧密贴合在握持结构11的远端安装座113的远端面，且处于自然收紧状态的器械端套环130的直径小于握持结构11的远端安装座113的外径，使得器械端套环130以撑开的状态紧密贴合在握持结构11的远端安装座113的远端面，因而器械端套环130不影响快换接头3的安装和拆卸。进一步，所述器械端套环130和/或手腕端套环110被配置为至少最大直径大于所述握持结构11横截面的直径，使得所述器械端套环130和/或手腕端套环110可以通过握持结构11的各个部分，以覆盖所述握持结构11。这里的“最大直径”，可以理解为在撤除外力后所述器械端套环130或手腕端套环110仍能恢复原有形状的最大外力作用下，所述器械端套环130或手腕端套环110的直径。这里“横截面的直径”，在横截面为非圆形时，是指横截面最小外接圆的直径。无菌袋本体120由医用聚乙烯原料制成，无菌袋本体120与器械端套环130、手腕端套环110均经热胶合连接。

下面以所述器械端套环130被配置为在至少最大直径大于所述握持结构11横截面的直径为例进行说明如何通过所述器械端套环130的一端将无菌袋100套入握持结构11。当需要使用该手术器械时，首先，将操控结构12与腕部结构14分离，可换器械端2与手持端1分离，如图2所示；然后，将无菌袋100的器械端套环130从腕部结构14一侧开始套在握持结构11上，直至无菌袋两端的套环分别在套入握持结构11两端，由于无菌袋100两端的套环均具有收缩扎紧功能，手腕端套环110可紧密贴合在握持结构11近端安装座111的远端端面，器械端套环130可紧密贴合在握持结构11的远端安装座113的远端端面，无菌袋本体120覆盖在握持结构本体112的外部，如图3所示；最后，分别将可换器械端2与手持端1通过快换接头3连接，操控结构12与手持端1的握持结构11通过接口200连接，至此，手持部分可实现无菌隔离，如图4、图1所示。无菌袋本体120具有适宜的直径，可容纳手持端的握持结构本体而不会影响操作者的操作。而且，无菌袋本体120具有足够的弹性、耐磨性和防滑性，可防止在手术过程中无菌袋本体120破裂。

当完成手术时，可先将可换器械2、操控结构12分别从手持端1拆卸进行术后消毒，然后，按照与安装无菌袋100相反的方向，从握持结构的远端安装座开始，使无菌袋器械端套环130带动无菌袋本体120逐步脱离手持端，最后使无菌袋100与手持端1完全分离。

在上述的实施例中，无菌袋本体120不一定设置为具有收紧功能。即此时，只要器械端套环130和/或手腕端套环110具有形变能力即可，而无菌袋本体120的直径足够大，以能够通过握持结构本体112。当然，整个无菌袋100都可以具备形变能力，能够在外力撤去后恢复自然收紧状态。

在本实施例中，操控结构12与腕部结构14通过接口200实现可拆卸连接。所述腕部结构14具有一个以上自由度时，所述操控结构12可相对于握持结构11沿一个以上方向转动。具体的，如图5-9所示，所述接口200包括设置在操控结构12近端的一连接柱210，和设置在手持端1的腕部结构14并与所述连接柱210相匹配的空心连接轴220。所述空心连接轴220中心设置通孔221，通孔221的直径与连接柱210的柱体外径相匹配，以与连接柱210可拆卸连接。进一步，所述接口200还包括限制连接柱轴向移动的轴向限位结构，及限制连接柱周向方向转动的周向限位结构。所述周向限位结构包括连接件211和第一定位槽222。其中，连接件211置于连接柱210的柱体表面且沿轴向设置，第一定位槽222置于空心连接轴220的通孔221内表面上且沿轴向设置，第一定位槽222与柱体表面的连接件211适配以限制所述连接柱210相对转动。此外，所述轴向限位结构包括第二定位槽212和与第二定位槽212卡扣连接的弹性定位装置230。所述第二定位槽212置于连接柱210的柱体表面且沿柱体表面周向设置。相应的，弹性定位装置230置于空心连接轴220的通孔221内表面上，连接柱210的柱体安装在空心连接轴220的通孔221内时，弹性定位装置230可卡设在连接柱210的第二定位槽212内，实现连接柱210的柱体沿轴向的限位。优选的，弹性定位装置230可为至少一对弹性凸起，更优选，如图6所示，所述弹性凸起设置3个。优选，所述定位槽212可以沿连接柱210周向延伸形成闭环。

本实施例中，弹性定位装置230、第二所述定位槽212相配合形成以限制连接件210轴向移动的轴向限位结构；第一定位槽222与连接件211相配合形成以限制连接柱210周向方向的转动的周向限位结构。轴向限位结构和周向限位结构均可以用其他适合的结构代替。

进一步，如图7所示，腕部结构14设置在手持端1的握持结构11的近端安装座111上，近端安装座111上设置供空心连接轴220通过的通道1112，且通道1112直径足够大以免限制所述操控结构12的运动范围，从而允许操控结构12可自由的通过接口200驱动腕部结构14运动，而不受到近端安装座111的影响。

安装操控结构12时，使连接柱210的柱体表面的连接件211与空心连接轴220内表面的定位槽222对齐，限制连接柱210的柱体沿周向的位移；将连接柱210柱体沿连接件211与定位槽222适配形成的轨道穿过近端安装座111上的通道1112沿轴线推入空心连接轴220，弹性凸起230在柱体的压力下克服内部弹簧的弹性力沿空心连接轴220径向向弹簧方向移动并将弹簧压缩；继续将连接柱210的柱体推入空心连接轴220，当连接柱210的柱体表面的定位槽212与空心连接轴220内表面的弹性凸起230对应时，弹性凸起230在内部弹簧的弹性力作用下，弹性凸起230卡设在定位槽212内，限制连接柱210的柱体沿轴向的位移。至此，完成操控结构12的安装。

优选，操控结构12还可相对于腕部结构14围绕自身轴线转动。优选，连接柱210中心处沿轴向设置贯穿孔217。在本实施例中，操控结构12与所述连接柱210之间通过一轴承213连接以实现操控结构12的自转运动。具体的，如图7-9所示，所述操控结构12的近端包括一轴承安装座121，所述轴承的外圈与所述轴承安装座固定连接。所述连接柱210的远端包括第一级台阶214，所述第一级台阶214的径向上与所述轴承213的内圈固定连接，优选，轴向上与所述轴承安装座121的近端面邻接。更具体的，所述轴承安装座121，呈花托状，包括基部1211和与基部1211固定连接的延伸部1212。所述延伸部1212内部设有一空腔，以容纳固定所述轴承213，所述延伸部1212的空腔直径与所述轴承213的外圈直径相匹配。所述第一级台阶214可以与所述轴承121相配合，第一台阶214的远端端面与所述轴承安装座121的基部1211的近端接触。进一步，如图9所示，连接柱210还包括第二级台阶215。所述第二级台阶215位于连接柱210的第一级台阶214的远端，并延伸通过所述轴承安装座121，且，第二级台阶215在靠近所述轴承安装座121的远端面处设置一凹槽(未标号)，用于容纳卡簧216。如此，当连接柱210通过轴承213装配在操控结构12的轴承安装座121上时，卡簧216和/或第一级台阶214与轴承121的配合关系限制连接柱210的轴向和周向运动。由此，操控结构12可实现自转运动。

所述可换器械2包括依次连接的蛇形结构21、工具支撑座22和末端执行器23。

图10还示出了蛇形手术器械的运动自由度。在图10所示的实施例中，手持端1可驱动蛇形结构21同步地运动，从而带动所述末端执行器23运动。在本实施例中，所述蛇形结构21的运动方向还进一步被配置为与所述手持端1的操控结构12的运动方向相同。具体的，所述腕部结构14具有两个自由度：第一自由度R1、第二自由度R2，可以围绕第一轴线L1做第一转动运动(本实施例中为俯仰摆动)，及可以围绕第二轴线L2做第二转动运动(本实施例中为偏转运动)。所述蛇形结构21具有两个转动自由度：第五自由度R5、第六自由度R6，可以围绕第五轴线L5做第五转动运动(本实施例中为俯仰摆动)，及可以围绕第六轴线L6做第六转动运动(本实施例中为偏转运动)。进一步，所述操控结构12驱动所述腕部结构14绕第一轴线L1俯仰摆动形，并驱动蛇形结构21相应的绕第五轴线L5同向地俯仰摆动，从而带动末端执行器23同向的俯仰摆动，优选，第一轴线L1与第五轴线L5平行；所述操控结构12驱动所述腕部结构14绕第二轴线L2偏转摆动，并驱动蛇形结构21绕相应第六轴线L6同向地偏转摆动，从而带动末端执行器23同向的偏转摆动，优选，第二轴线L2与第六轴线L6平行。由此，所述末端执行器23具有两个自由度R5’，R6’。

在本实施例中，所述末端执行器23没有特别的限制，可以由医生根据手术需要进行选择，例如可以为剪刀、抓钳、夹钳、镊子以及其他多工具瓣末端执行器，还可以为电阻加热器、马达驱动元件等电动式末端执行器，当然末端执行器23还可以根据医生需要选择为其它形式，例如钩等单工具瓣末端执行器。

由于末端执行器的类型不同，所述蛇形手术器械可以具有不同的自由度。例如，所述末端执行器23包括至少一工具瓣231，所述工具瓣231与工具支撑座22转动连接，如图11所示。此时，末端执行器23增加一个自由度。在一个优选的实施例中，如图10所示，所述末端执行器23为钳子。因此，末端执行器23还具有第三个自由度：开合自由度R7，以完成夹持动作。参见图12，相应地，手持端1还包括位于操控结构12上的开合控制装置13，所述开合控制装置13可相对于操控结构12旋转，形成第三自由度R3，从而控制末端执行器23的开合运动，且手持端的开合控制装置13的运动构型被配置为与末端执行器23的开合构型相同，即开合控制装置13打开，末端执行器23执行打开操作，开合控制装置13关闭，末端执行器23执行关闭操作，完成夹持动作。

在另外一个优选实施例中，手持端1的操控结构12还具有第四自由度R4，可相对于腕部结构14绕自身轴线L4自转；相应的，所述工具支撑座22具有第八自由度R8，可以相对于所述蛇形结构21围绕自身轴线L8自转。所述操控结构12自转，从而带动工具支撑座22绕自身轴线L8同向地自转，进而使末端执行器23具有第四个自由度R8’。

如图12、图15所示，蛇形手术器械还包括传感装置、控制器、驱动装置5、传动装置6。所述传感装置、控制器(未图示)、驱动装置5设置在手持端1上，传动装置6设置在所述可换器械2上。所述传感装置与所述控制器通信连接，以用于检测所述腕部结构14、开合控制装置13的运动，并将检测的运动信号传递给控制器。所述控制器根据传感装置检测的运动信号，控制驱动装置5输出动力。所述驱动装置5为电机，通过传动装置6控制蛇形结构21，工具支撑座22或者末端执行器23完成相应动作，例如蛇形结构21被驱动绕第五轴线L5做俯仰摆动、蛇形结构21被驱动绕第六轴线L6做偏转摆动、末端执行器23被驱动做开合运动、或者所述工具支撑座22被驱动绕自身轴线L8做自转运动。

如图13和图14所示，传感装置包括第一传感器41，用于检测操控结构12的俯仰摆动；第二传感器42，用于检测操控结构12的偏摆摆动；第三传感器43，用于检测开合控制装置13的开合运动；及第四传感器44，用于检测操控结构12的自转运动。

在一个具体实施例中，如图14所示，所述腕部结构14包括内框141和外框142，所述外框142与所述握持结构11通过一个第一转轴143转动连接，所述内框141与所述外框142通过一个第二转轴144转动连接，第一转轴143的轴线为第一轴线，第二转轴144的轴线为第二轴线，所述空心连接轴220连接于所述内框141。优选，第一转轴143与第二转轴144相互垂直，第一转轴143的轴线与第二转轴144的轴线限定的平面为所述腕部结构14的中面。第一转轴和第二转轴也可以是其他适合的角度，不限于彼此垂直。

所述第一传感器41、第二传感器42可以为转轴码盘，分别设置在所述腕部结构14的第一转轴143与第二转轴144上，分别用于检测腕部结构14的俯仰、偏转运动。在又一个具体实施例中，第一传感器41、第二传感器42还可以为直线传感器。

在一个具体实施例中，如图13所示，所述开合控制装置13包括至少一个开合瓣131，所述开合瓣131的近端与所述操控结构12通过一转轴转动连接，远端(即自由端)远离所述操控结构12。所述第三传感器43可以为霍尔传感器，设置在开合瓣131与操控结构12上，用于检测开合控制装置13的开合瓣131与操控结构12之间的距离，从而检测开合瓣131相对于操控结构12的转动运动。在又一个具体实施例中，第三传感器43还可为转轴码盘，第三传感器43至少为一个，设置在开合控制装置13的开合瓣131近端的转轴上，用于检测开合瓣131的转动运动。

在一个具体实施例中，如图7-9所示，所述操控结构12与所述连接柱210之间通过轴承213连接以实现操控结构12的自转运动，进一步通过所述连接柱210与空心连接轴220的相对固定关系实现与所述内框141可转动地连接。所述操控结构12在近端还设有一磁铁218，所述磁铁218延伸通过连接柱210的穿孔217。相应的，所述第四传感器44可为霍尔传感器，所述霍尔传感器根据磁铁218获取所述操控结构12的转动信息。第四传感器44可以采取如下方式安装。例如，所述腕部结构14的内框141背面设置固定支架，所述第四传感器44设置在所述固定支架的中心，用于检测操控结构12绕自身轴线的自转运动，如图13所示。在其他的实施例中，当操控结构12与腕部结构14不通过轴承231实现转动连接而是直接达成转动连接时，第四传感器44的安装方式可以与前述的方式相同。

手术器械工作时，传感装置的第一传感器41、第二传感器42分别检测操控结构12的俯仰、偏转运动，第三传感器43检测开合控制装置13的开合运动，以及第四传感器44检测操控结构12的自转运动，并将检测的运动信号传递给控制器。所述控制器根据传感装置检测的信号，控制驱动装置5的输出。所述驱动装置5通过传动装置6驱动蛇形结构21，工具支撑座22以及末端执行器23完成相应俯仰、偏转、自转及开合动作，优选，末端执行器23的运动方向被配置与操控结构12、开合控制装置13的运动方向相同。

如图15、19至21所示，传动装置6包括用于控制所述蛇形结构21运动的第一传动丝组61，第二传动丝组62，用于控制所述末端执行器开合运动的第一柔性传动结构63及用于控制工具支撑座22自转的第二柔性传动结构64。

如图12所示，所述驱动装置5设置在手持端1远端。在图16所示的一个具体实施例中，驱动装置5包括第一电机51、第二电机52、第三电机53、第四电机54，其中，第一电机51、第二电机52协同工作，驱动快换接头3运动，并通过第一传动丝组61、第二传动丝组62驱动蛇形结构21的俯仰、偏转摆动，进而驱动末端执行器23的俯仰、偏转摆动；第三电机53通过快换接头3、第一柔性传动结构63驱动末端执行器23的开合运动；第四电机54通过快换接头3、第二柔性传动结构64驱动末端执行器23的自转运动。

如图17所示，快换接头3包括可拆卸接头驱动器32。可拆卸接头驱动器32包括设置在所述握持结构11上的第一部件，和设置在可换器械2上的第二部件，所述第一部件与第二部件可拆卸地连接，而且所述第一部件可以驱动第二部件同步运动。所述器械端套环130将所述第一部件与第二部件连接处密封。第一部件与第二部件的具体结构没有限制，能实现握持结构11与可换器械2的可拆卸连接，同步运动即可。

如图18和图19所示，第一部件为设置在手持端1侧的远端安装座113的第一虎克铰321，第二部件为设置在可换器械2侧的连接器322。第一虎克铰321包括第一外框3211和第一内框3212，所述第一外框3211与手持端1的外壳连接，并围绕第十轴线作第十转动运动，如此，第一虎克铰321具有第十自由度；所述第一内框3212与第一外框3211连接，并围绕第九轴线作第九转动运动，如此，第一虎克铰321具有第九自由度。优选，所述第十轴线平行第六轴线L6，更优选，所述第十轴线还平行第二轴线L2。优选，所述第九轴线平行第五轴线L5，更优选，所述第九轴线还平行第一轴线L1。所述连接器322包括弹性连接装置和连接板3222，所述连接板3222通过弹性连接装置固定在可换器械2的壳体201上，以使所述连接板3222可相对于可换器械2的壳体201偏转。进一步，所述连接板3222的外边缘不大于第一内框3212的外边缘。具体的，如图19所示，所述弹性连接装置包括四个连接弹簧3221，分别设置在连接板3222的四个转角位置，连接板3222通过连接弹簧3221固定在可换器械2的外壳上。本实施例中，传动装置6与所述蛇形结构21、连接器322连接，且被配置为驱动所述蛇形结构21跟随第一虎克铰321的第九转动运动而进行第五转动运动，还被配置为驱动所述蛇形结构21跟随第一虎克铰321的第十转动运动而进行第六转动运动。

进一步，所述第一内框3212上设置限位装置，以限定第一虎克铰321与连接器322沿可换器械2轴向上的位移。参见图18，优选的，所述限位装置为至少一个柱销3213。柱销3213包括柱销本体和沿柱销本体轴向延伸形成的凸起结构，所述凸起结构的外径大于柱销3213本体的外径。相应的，所述连接板3222在与柱销3213相应位置上设置葫芦形销孔3223。参见图19，所述葫芦形销孔3223包括大径部分32231和小径部分32232。所述葫芦形销孔3223的大径部分32231的孔径与柱销3213上的凸起结构的外径适配，以便于容纳所述柱销3213。而葫芦形销孔3223的小径部分32232的孔径至少部分与柱销3213本体的外径适配。在装配状态时，所述柱销3213通过所述葫芦形销孔3223的大径部分32231，实现第一虎克铰321与连接器322的连接。然后相对旋转第一虎克铰321与连接器322，使所述柱销3213运动至小径部分32232，实现第一虎克铰321与连接器322之间保持连接，不能轴向相对移动。

进一步地，所述快换接头3还包括卡定结构31，用以限制所述手持端1、可换器械2之间的轴向和/或轴向移动。本发明对具体结构没有特别的限制，可以是现有技术中任一可实现锁定和限位功能的结构。在如图27所示的实施例中，所述手持端1的远端具有一向内延伸的突起25，所述可换器械2的近端具有与突起相匹配的内凹26。所述无菌袋100可以覆盖所述突起25的远端端部，以与所述可换器械2隔离。

参见图20至图22，工作时，控制器根据传感装置检测的腕部结构14的摆动信号，控制第一电机51、第二电机52运动，进而驱动末端执行器23随腕部结构14的转动而转动。具体地，参见图23和图24，第一电机51通过第一电机内钢丝55驱动所述虎克铰321转动，进而带动连接器322同步转动。同样地，第二电机52通过第二电机内钢丝56驱动所述虎克铰321转动，进而带动连接器322同步的转动。从近端往远端观察，第一电机内钢丝55的两端分别固定于所述虎克铰321的左上角和右下角，第一传动丝组61与连接器322、蛇形结构21的连接固定点与之相对应；第二电机内钢丝56的两端分别固定于所述虎克铰321的左下角和右上角，第二传动丝组62与连接器322、蛇形结构21的连接固定点亦与之相对应。通过上述结构，第一电机51、第二电机52协同地驱动第一传动丝组61、第二传动丝组62运动，最终带动蛇形结构21转动。在一个替代性的实施例中，所述第一电机内钢丝55的两端分别固定于所述虎克铰321的第十轴线上，第二电机内钢丝56的两端分别固定于所述虎克铰321的第九轴线上。第一传动丝组61、第二传动丝组62分别与连接器322、蛇形结构21的连接固定点也是相应设置。

进一步，参见图20，所述第一传动丝组61、第二传动丝组62的近端分别与快换接头3连接，在快换接头3的驱动下驱使末端执行器开合运动、自转运动。

进一步地，参见图18至图19，图23，所述快换接头3还包括第一弹性伸缩柱3214，第二弹性伸缩柱3215，第一连接轴3224，以及第二连接轴3225。第一虎克铰内框3212设置有中心孔，其中第一弹性伸缩柱3214、第二弹性伸缩柱3215向远端延伸通过所述第一虎克铰321(即第一部件)的中心孔；相应的，第一连接轴3224、第二连接轴3225向近端延伸通过所述连接器322(即第二部件)的中心孔。第一连接轴3224的近端可与第一弹性伸缩柱3214的远端可拆卸连接，第二连接轴3225的近端可与第二弹性伸缩柱3215远端可拆卸连接，从而实现驱动力的传递/断开。进一步，如图19所示，所述第一连接轴3224、第二连接轴3225的近端端面上分别设置两个定位凹槽3226；对应的，如图18所示，第一弹性伸缩柱3214、第二弹性伸缩柱3215的远端端面上分别设置两个定位凸起3216。连接轴上的定位凹槽3226与弹性伸缩柱上的定位凸起3216在形状、位置上对应设置，以实现两者的卡接。

同时，如图21所示，第一柔性传动结构63的钢丝缠绕固定在第一连接轴3224上，第二柔性传动结构64与第二连接轴3225固定连接，随着第一连接轴3224、第二连接轴3225的转动，所述第一柔性传动结构63实现缠绕、退绕运动，进而实现将旋转运动变为轴向移动，所述第二柔性传动结构64将扭矩传递至所述工具支撑座22。

进一步，所述末端执行器23还包括一第一换向装置，所述第一柔性传动结构63包括钢丝和弹性结构，所述弹性结构被配置为提供使所述工具瓣231保持常开状态的驱动力，所述钢丝的近端缠绕在所述第一连接轴3224上，所述钢丝的远端连接所述第一换向装置，所述第一换向装置用于所述钢丝的平移运动与工具瓣231的开合运动相互转换。第三电机53可通过第一弹性伸缩柱3214、第一连接轴3224驱动第一柔性传动结构63，第一柔性传动结构63的平移运动通过第一换向装置转换为末端执行器23的开合运动。此外，第四电机54可通过第二弹性伸缩柱3215、第二连接轴3225驱动第二柔性传动结构64，从而控制末端执行器23的自转运动。

工作时，第三传感器43、第四传感器44分别检测手持端开合控制装置13的开合运动信号、操控结构12的自转运动信号，并将所检测的信号传递给控制器，控制器对所检测的信号进行分析，并分别控制第三电机53、第四电机54的运动，进而通过第一柔性传动结构63、第二柔性传动结构64运动，从而实现末端执行器同向的开合、自转运动。

在一个替代性实施例中，所述末端执行器还包括一第二换向装置，一第三换向装置，所述第一柔性传动结构63包括软轴。软轴相较于钢丝可以在一端施力即可实现往复移动。此时，第一连接轴3224与第二换向装置相连，第一柔性传动结构63的软轴的近端可以直接固定在第二换向装置上，而远端与第三换向装置连接以带动所述工具瓣实现开合运动。如此配置，可以实现将第一连接轴3224的旋转运动转换为第一柔性传动结构63的软轴的平移运动，从而控制末端执行器23的开合运动。其中，所述第二换向装置为能将所述第一连接轴的旋转运动转换为软轴的平移运动的装置，所述第三换向装置能将所述软轴的平移运动转换为工具瓣的开合运动的装置，例如齿轮齿条结构，直线轨道与转轴配合的结构，蜗轮蜗杆结构等。

在其他的替代性实施例中，所述传动装置6包括位于手持端1的第一部分和位于可换器械2的第二部分。所述第一部分的近端与所述蛇形结构21连接，远端与所述第一部件连接，并被配为驱动所述第一部件随着蛇形结构21运动而运动；所述第二部分的近端与所述第二部件连接，远端与所述蛇形结构21连接，并被配置为驱动所述蛇形结构21随着第二部件运动而运动。如此，本实施例中的蛇形手术器械采用全手动驱动的方式来实现对末端执行器23的操作。

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。

Claims (21)

1.一种蛇形手术器械，其特征在于，包括：

手持端，包括握持结构、腕部结构及操控结构，所述握持结构具有近端安装座和远端安装座，所述操控结构通过腕部结构连接至握持结构的近端安装座,且所述操控结构与腕部结构之间可拆卸连接，所述腕部结构设于所述近端安装座的远端面，所述腕部结构与操控结构通过接口可拆卸连接，所述接口包括设置在所述操控结构的近端的连接柱，和设置在所述腕部结构上且与所述连接柱相匹配的空心连接轴，所述连接柱与空心连接轴可拆卸连接，所述接口还包括用以限制连接柱轴向移动的轴向限位结构，及限制连接柱周向方向转动的周向限位结构；

可换器械，可拆卸地连接至所述远端安装座。

2.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，还包括

无菌袋，能够被操作以套至所述握持结构的外表面及自所述握持结构上移除，所述无菌袋具有依次连接且连通的手腕端套环、无菌袋本体和器械端套环，所述无菌袋套在所述握持结构的外表面时，所述无菌袋的手腕端套环将所述操控结构与腕部结构之间的连接处密封，所述器械端套环将所述可换器械与手持端的连接处密封。

3.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述周向限位结构包括位于所述连接柱的表面且沿连接柱轴向设置的连接件，及设于空心连接轴内壁且沿空心连接轴的轴向延伸的第一定位槽，第一定位槽用于与所述连接件相配合以限制连接柱周向方向的转动；所述空心连接轴中心设置有通孔，所述轴向限位结构包括在连接柱的表面沿周向设置的第二定位槽，及设置在所述通孔内壁的弹性定位装置，所述弹性定位装置与所述第二定位槽相卡扣连接以限制连接柱轴向移动。

4.根据权利要求3所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述弹性定位装置为至少一个的弹性凸起。

5.根据权利要求1所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述操控结构与所述连接柱之间通过一轴承连接以实现操控结构相对于所述腕部结构的自转运动。

6.根据权利要求5所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述操控结构的近端包括一轴承安装座，所述轴承的外圈与所述轴承安装座固定连接；所述连接柱的远端包括第一级台阶，所述第一级台阶的径向上与所述轴承的内圈固定连接。

7.根据权利要求6所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述连接柱还包括第一级台阶的远端的第二级台阶，所述第二级台阶延伸通过所述轴承安装座，且，第二级台阶在靠近所述轴承安装座的远端面处设置一用于容纳卡簧的凹槽。

8.根据权利要求1或2所述的蛇形手术器械，其特征在于，

所述可换器械包括依次连接的蛇形结构、工具支撑座和末端执行器；

快换接头，所述可换器械与手持端通过所述快换接头可拆卸连接；

传动装置；

所述腕部结构具有至少一第一转动自由度；

所述蛇形结构具有至少一第五转动自由度；

所述传动装置被配置为驱动所述蛇形结构随腕部结构的第一转动运动而进行第五转动运动。

9.根据权利要求8所述的蛇形手术器械，其特征在于，

所述腕部结构还具有一第二转动自由度；

所述蛇形结构还具有一第六转动自由度；

所述传动装置还被配置为驱动所述蛇形结构随腕部结构的第二转动运动而进行第六转动运动。

10.根据权利要求8所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述快换接头包括可拆卸接头驱动器，所述可拆卸接头驱动器包括设置在所述握持结构上的第一部件，和设置在可换器械上的第二部件，所述第一部件与第二部件可拆卸地连接，且同步运动。

11.根据权利要求10所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述传动装置包括位于手持端的第一部分和位于可换器械的第二部分，

所述第一部分的近端与所述蛇形结构连接，远端与所述第一部件连接，并被配为驱动所述第一部件随着蛇形结构运动而运动；

所述第二部分的近端与所述第二部件连接，远端与所述蛇形结构连接，并被配置为驱动所述蛇形结构随着第二部件运动而运动。

12.根据权利要求10所述的蛇形手术器械，其特征在于，还包括设置在所述握持结构上的驱动装置，传感装置和控制器，

所述传感装置与所述控制器通信连接，用于检测所述腕部结构的运动；

所述控制器根据传感装置的传递的运动信息，控制所述驱动装置驱动所述第一部件运动；

所述传动装置，位于所述可换器械，用以连接所述第二部件与所述蛇形结构，被配置为带动所述蛇形结构随第二部件运动而运动。

13.根据权利要求12所述的蛇形手术器械，其特征在于，

所述腕部结构还具有一第二转动自由度；

所述蛇形结构还具有一第六转动自由度；

所述第一部件为设置在所述握持结构的远端安装座的第一虎克铰，所述虎克铰具有第九自由度和第十自由度；

所述传感装置检测所述腕部结构的第一转动运动和第二转动运动；

所述控制器根据传感装置的传递的转动运动信息，控制所述驱动装置驱动所述第一虎克铰做第九转动运动和/或第十转动运动；

所述第二部件为设置在可换器械上的连接器，所述第一虎克铰与连接器可拆卸地连接，

所述传动装置与所述蛇形结构、连接器连接，被配置为驱动所述蛇形结构跟随第一虎克铰的第九转动运动而进行第五转动运动，还被配置为驱动所述蛇形结构跟随第一虎克铰的第十转动运动而进行第六转动运动。

14.根据权利要求13所述的蛇形手术器械，其特征在于，

所述传动装置包括设置于可换器械的第一传动丝组和第二传动丝组；

所述驱动装置包括第一电机和第二电机，所述第一电机用于驱动第一传动丝组移动，所述第二电机用于驱动第二传动丝组移动，使所述蛇形结构跟随第一虎克铰的运动而运动。

15.根据权利要求13所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述快换接头还包括一卡定结构，用于限制第一虎克铰、连接器沿可换器械的周向方向的转动和/或轴向移动。

16.根据权利要求12所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述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，所述手持端还包括可相对所述操控结构运动的开合控制装置，所述传动装置还包括第一柔性传动结构，所述开合控制装置通过所述第一柔性传动结构控制所述工具瓣转动。

17.根据权利要求16所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述快换接头还包括第一连接轴，以及与第一连接轴可拆卸地连接的第一弹性伸缩柱，所述第一连接轴向近端延伸通过所述第二部件，所述第一弹性伸缩柱向远端延伸通过所述第一部件，所述驱动装置还包括第三电机，所述传感装置还包括第三传感器，所述第三传感器用以检测所述开合控制装置的开合运动，所述控制器根据所述第三传感器检测的信号，控制所述第三电机输出，所述第三电机通过第一弹性伸缩柱、第一连接轴驱动第一柔性传动结构。

18.根据权利要求12所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述操控结构被配置为相对于所述腕部结构可绕自身轴线旋转，所述工具支承座被配置为可相对于所述蛇形关节绕自身轴线旋转，所述传动装置还包括第二柔性传动结构，所述第二柔性传动结构用以将所述操控结构的自转运动传递至所述工具支承座以使所述末端执行器自转。

19.根据权利要求16所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述快换接头还包括第二连接轴，以及与第二连接轴可拆卸地连接的第二弹性伸缩柱，所述第二连接轴向远端延伸通过所述第二部件，所述第二弹性伸缩柱向近端延伸通过所述第一部件，所述驱动装置还包括第四电机，所述传感装置还包括第四传感器，所述第四传感器用以检测所述操控结构的自转运动，所述控制器根据所述第四传感器检测的信号，控制所述第四电机输出，所述第四电机通过第二弹性伸缩柱、第二连接轴驱动第二柔性传动结构。

20.根据权利要求2所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述手腕端套环依靠弹性恢复力紧贴在所述操控结构与腕部结构之间的连接处的外部；所述器械端套环依靠弹性恢复力紧贴在所述可换器械与手持端的连接处的外部。

21.根据权利要求2所述的蛇形手术器械，其特征在于，所述无菌袋本体与手腕端套环胶合连接，所述无菌袋本体与器械端套环胶合连接。

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