一种经尿道的可弯曲手动膀胱镜的制作方法

本发明涉及一种经尿道的可弯曲手动膀胱镜，属于医疗器械领域。

背景技术：

在现代医疗领域中，微创手术已经在减少病人的术后疼痛和并发症、缩短住院时间、改善术后的疤痕状况等方面取得了成功。在该领域内，目前已成功商业化的Intuitive Surgical公司所开发的da Vinci多孔腹腔镜手术机器人能够满足多种微创手术的要求。但随着医疗技术的日趋成熟和患者越来越高的要求，出现了经人体自然腔道手术(natural orifice trans-luminal endoscopic surgery,NOTES)，其特点是不需要任何切口，手术器械需要通过一个狭长复杂的人体腔道之后到达术部进行夹持缝合等手术动作。目前，包括诸如da Vinci在内的大部分现有手术机器人因其刚性结构、外观尺寸和自由度配置等的限制，均难以满足经人体自然腔道手术的技术要求，尤其对于经尿道施展的泌尿外科手术。由于尿道直径通常小于8mm，目前世界范围内尚无公司开发出可经尿道的手术机器人，因此，经尿道施展的泌尿手术作为经人体自然腔道手术的一个重要分支，具有极高的创新性和广泛的社会应用价值。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种可经尿道进入膀胱进行检查的经尿道的可弯曲手动膀胱镜。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种经尿道的可弯曲手动膀胱镜，其特征在于：它包括一个膀胱镜镜体和一个三自由度驱动单元；所述膀胱镜镜体包括一个携带照明模块的高清摄像头、一个固定盘、两根第一结构骨、一根第二结构骨、一个支撑构件和一个截面呈圆形的薄壁管；其中，两根所述第一结构骨和一根所述第二结构骨呈三角形均匀分布且三者的前端共同紧固连接在所述固定盘的一侧，所述固定盘的另一侧固定连接所述高清摄像头；所述支撑构件为细长体结构，所述支撑构件的后端与所述三自由度驱动单元连接，在所述支撑构件上设置有供所述第一结构骨、第二结构骨和高清摄像头的线缆穿过的通道；两根所述第一结构骨和一根所述第二结构骨的后端穿过所述支撑构件后与所述三自由度驱动单元连接；所述薄壁管套在所述支撑构件的外部；所述三自由度驱动单元包括一个主壳体和一个副壳体；所述主壳体包括一前端板、一后端板和一呈筒状的外罩；所述副壳体固定连接在所述前端板的前侧，所述副壳体的前端固定连接所述薄壁管；所述第一结构骨、第二结构骨和支撑构件均从所述副壳体的内部通过且穿过所述前端板伸入所述主壳体；在所述主壳体的内部设置有主要由第一螺杆和第一螺母组成的第一传动机构、主要由第二螺杆和第二螺母组成的第二传动机构以及主要由蜗轮和蜗杆组成的第三传动机构；在所述主壳体的外部转动设置有三个控制转环；所述第一传动机构用于将第一个所述控制转环的转动转换为推拉支撑构件及两根第一结构骨、一根第二结构骨以实现整体进给运动，所述第二传动机构用于将第二个所述控制转环的转动转换为推拉两根第一结构骨和一根第二结构骨以实现两根第一结构骨和一根第二结构骨伸出支撑构件的运动，所述第三传动机构用于将第三个所述控制转换的转动转换为推拉两根第一结构骨以实现高清摄像头的俯仰运动。

所述第一螺杆转动连接在所述前端板与所述后端板之间，所述第一螺杆的后端穿过所述后端板，所述第一螺母配合连接在所述第一螺杆上；在所述第一螺母上还固定连接一框形基座；所述框形基座与所述支撑构件的后端固定连接；第一个所述控制转环通过第一传动组件与所述第一螺杆的后端连接，用于将第一个所述控制转环的转动运动传递给所述第一螺杆。

所述第二螺杆转动支撑在所述框形基座上，所述第二螺母配合连接在所述第二螺杆上，在所述第二螺母上固定连接一第一压板，所述第一压板与所述第二结构骨的后端固定连接；第二个所述控制转环通过第二传动组件与所述第二螺杆的后端连接，用于将第二个所述控制转环的转动运动传递给所述第二螺杆。

所述第三传动机构包括所述蜗杆、所述蜗轮、一连杆、一滑块和一第一导杆；所述第一导杆固定连接在所述前端板与所述后端板之间，所述滑块可滑动地连接在所述第一导杆上；所述蜗杆转动连接在所述第二螺母上；所述蜗轮转动支撑在所述第二螺母上且与所述蜗杆啮合；在所述蜗轮靠近边缘的轮盘处转动连接所述连杆的一端，所述连杆的另一端与所述滑块转动连接；在所述滑块上固定连接有一第二压板，所述第二压板与两所述第一结构骨的后端固定连接；第三个所述控制转环通过第三传动组件与所述蜗杆的后端连接，用于将第三个所述控制转环的转动运动传递给所述蜗杆。

所述第一传动组件包括一第一内齿圈和一第一齿轮，所述第一内齿圈固定设置在第一个所述控制转环的内侧，所述第一齿轮固定连接在所述第一螺杆的后端，所述第一齿轮与所述第一内齿圈啮合。

所述第二传动组件包括一第二内齿圈、一第二齿轮、一惰轮、一第一套筒和一第一方形轴；所述第二内齿圈固定设置在第二个所述控制转环的内侧；所述第二内齿圈通过所述惰轮与所述第二齿轮传动连接；所述第一套筒与第二齿轮的前侧中心固定连接，所述第一套筒穿过所述后端板且与所述后端板转动连接，所述第一套筒沿周向开设有方形槽，所述第一套筒通过所述方形槽可滑动地连接所述第一方形轴，所述第一方形轴与所述第二螺杆的后端固定连接。

所述第三传动组件包括一第三内齿圈、一第三齿轮、一第二套筒和一第二方形轴；所述第三内齿圈固定设置在第三个所述控制转环的内侧；所述第三齿轮与所述第三内齿圈啮合；所述第二套筒固定连接在所述第三齿轮的前侧中心，所述第二套筒穿过所述后端板且与所述后端板转动连接；所述第二套筒沿轴向开设有方形槽，所述第二套筒通过方形槽可滑动地连接所述第二方形轴，所述第二方形轴的前端与所述蜗杆的后端固定连接。

所述第一传动机构还包括一第二导杆，所述第二导杆固定连接在所述前端板与所述后端板之间，所述第一螺母与所述第二导杆可滑动地连接；所述第二传动机构还包括一第三导杆，所述第三导杆固定连接在所述前端板与所述后端板之间，所述第二螺母与所述第三导杆可滑动地连接。

在所述副壳体的两侧对称设置两接口，在所述副壳体内部设置有两与每一所述接口连通的腔道，在所述支撑构件两侧各设置有与每一所述腔道连通的开放腔道。

所述高清摄像头的照明模块位于所述第二结构骨的延长线上。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的膀胱镜镜体在三自由度驱动单元的驱动下能够实现三个可精确手动调节的自由度，分别是推拉支撑构件及两根第一结构骨、一根第二结构骨实现的整体进给运动，共同推拉两根第一结构骨和一根第二结构骨实现的进给运动(即调节两根第一结构骨和一根第二结构骨伸出支撑构件的长度)，以及同时推拉两根第一结构骨实现的高清摄像头的俯仰运动，在自由度上能够满足进入人体尿道实施检查的要求。2、本发明在副壳体的两侧对称设置两接口，在副壳体内部设置有两与每一接口连通的腔道，在支撑构件两侧开设有与每一腔道连通的开放腔道，由此提供了用于容纳其它手术工具的通道，因此可以利用本发明与其它手术工具共同实施经尿道的泌尿手术。本发明可广泛应用于膀胱检查与手术过程中。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明膀胱镜镜体的结构示意图；

图3是本发明三自由度驱动单元的结构示意图；

图4是本发明第一驱动机构和第二驱动机构的结构示意图；

图5是本发明第三驱动机构的结构示意图；

图6是本发明第三驱动机构的局部放大示意图。

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。

如图1所示，本发明包括一个膀胱镜镜体10和一个三自由度驱动单元20。

如图1、图2所示，本发明的膀胱镜镜体10包括一个携带照明模块的高清摄像头101、一个固定盘102、两根第一结构骨103、一根第二结构骨104、一个支撑构件105和一个截面呈圆形的薄壁管106。其中，两根第一结构骨103和一根第二结构骨104呈三角形均匀分布且三者的前端共同紧固连接固定盘102的一侧。固定盘102的另一侧固定连接高清摄像头101，并且高清摄像头101的照明模块位于第二结构骨104的延长线上。支撑构件105为细长体结构，其后端与三自由度驱动单元20连接(后文将详细介绍)，在支撑构件105上设置有供第一结构骨103、第二结构骨104和高清摄像头105的线缆107穿过的通道。两根第一结构骨103和一根第二结构骨104的后端穿过支撑构件105后与三自由度驱动单元20连接。薄壁管106套在支撑构件105的外部。本发明的膀胱镜镜体10在三自由度驱动单元20的驱动下能够实现三个可精确手动调节的自由度，分别是：①推拉支撑构件105及两根第一结构骨103、一根第二结构骨104实现的整体进给运动；②共同推拉两根第一结构骨103和一根第二结构骨104实现的进给运动，即调节两根第一结构骨103和一根第二结构骨104伸出支撑构件105的长度；③同时推拉两根第一结构骨103实现的高清摄像头101的俯仰运动。

如图3～5所示，本发明的三自由度驱动单元20包括一个主壳体201和一个副壳体202。主壳体201包括一前端板203、一后端板(图中未示出)和一呈筒状的外罩204。副壳体202固定连接在主壳体201前端板203的前侧。副壳体202的前端固定连接薄壁管106。膀胱镜镜体10的第一结构骨103、第二结构骨104和支撑构件105均从副壳体202的内部通过并且穿过前端板202伸入主壳体201。在主壳体201的内部设置有第一传动机构205、第二传动机构206和第三传动机构207，其分别用于驱动实现前述的膀胱镜镜体10的三个自由度。在主壳体201的外部转动设置有三个控制转环208，控制转环208为带有内齿圈的圆环，其分别与第一传动机构205、第二传动机构206和第三传动机构207连接，三个控制转环208为手动控制的控制终端。

如图4所示，第一传动机构205包括一导杆209、一齿轮210、一螺杆211和一螺母212。其中，导杆209固定连接在前端板203与后端板之间，螺杆211转动连接在前端板203与后端板之间，螺杆211的后端穿过后端板并与齿轮210的中心固定连接，齿轮210与一控制转环208的内齿圈啮合；螺母212通过螺纹连接螺杆211且与导杆209可滑动地连接。在螺母211上还固定连接一框形基座213，框形基座213的前端与支撑构件105的后端固定连接。

第二传动机构206包括一导杆214、一惰轮215、一齿轮216、一套筒217、一方形轴218、一螺杆219、一螺母220和一压板221。其中，导杆214固定连接在前端板203与后端板之间，螺杆219转动支撑在框形基座213上。套筒217固定连接在齿轮216的前侧中心，套筒217穿过后端板且与后端板转动连接，套筒217沿轴向开设有方形槽，套筒217通过方形槽可滑动地连接方形轴218，方形轴218的前端与螺杆219的后端固定连接。惰轮215与齿轮216、一控制转环208的内齿圈同时啮合，惰轮215通过一转轴与后端板转动连接。螺母220通过螺纹连接螺杆219且与导杆214可滑动地连接。压板221固定连接在螺母220上，其与第二结构骨104的后端固定连接。

如图5、图6所示，第三传动机构207包括一导杆222、一齿轮223、一套筒224、一方形轴225、一蜗杆226、一蜗轮227、一连杆228、一滑块229和一压板230。其中，导杆222固定连接在前端板203与后端板之间，滑块229可滑动地连接在导杆222上。套筒224固定连接在齿轮223的前侧中心，套筒224穿过后端板且与后端板转动连接。齿轮223与一控制转环208啮合。套筒224沿轴向开设有方形槽，套筒224通过方形槽可滑动地连接方形轴225，方形轴225的前端与蜗杆226的后端固定连接，蜗杆226转动连接在螺母220上。蜗轮227转动支撑在螺母220上且与蜗杆226啮合。在蜗轮227靠近边缘的轮盘处转动连接连杆228的一端，连杆228的另一端与滑块229转动连接。压板230固定连接在滑块229上，压板230与两第一结构骨103的后端固定连接。

上述实施例中，在副壳体202的两侧对称设置两接口231，在副壳体202内部设置有两与每一接口231连通的腔道，在支撑构件105两侧开设有与每一腔道连通的开放腔道。由此提供了用于容纳其它手术工具的通道，因此可以利用本发明与其它手术工具共同实施经尿道的泌尿手术。

本发明的三个自由度运动的实现过程如下：

当转动第一个控制转环208时，其可驱动齿轮210转动，从而驱动螺杆211转动，进而驱动螺母212带动框形基座213沿导杆209线性滑动，框形基座213的线性滑动可以带动支撑构件105以及第二传动机构206、第三传动机构207的主体传动部分同时做线性移动，因此能够实现支撑构件105及两根第一结构骨103、一根第二结构骨104实现的整体进给运动。

当转动第二个控制转环208时，其可通过惰轮215驱动齿轮216转动，从而通过套筒217驱动方形轴218带动螺杆219转动，进而驱动螺母220沿导杆214线性滑动，螺母220的线性滑动可以带动第二结构骨104以及第三传动机构207的主体传动部分同时做线性移动，因此能够实现两根第一结构骨103和一根第二结构骨104相对于支撑构件105的进给运动。

当转动第三个控制转环208时，其可驱动齿轮223转动，从而通过套筒224驱动方形轴225带动蜗杆226转动，进而驱动蜗轮227转动，蜗轮227的转动通过连杆228带动滑块229沿导杆222线性滑动，滑块229的线性滑动可以带动两根第一结构骨103做线性移动，因此能够实现高清摄像头101的俯仰运动。

本发明应用在手术中的时候，外科医生可操作经过消毒的膀胱镜镜体10插入尿道中，待高清摄像头101从薄壁管106伸出后，旋转其中一控制转环208调节两根第一结构骨103和一根第二结构骨104从支撑构件105中伸出至合适长度，再旋转另一控制转环208控制高清摄像头101的俯仰以调节视角，然后旋转第三个控制转环208驱动高清摄像头101整体进给以进一步调节成像区域。当高清摄像头101的位置与姿态调整完毕后，可通过对称布置在副壳体202两侧的接口231插入手术工具，以施展经尿道的泌尿手术。

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。