一种经尿道的可弯曲手术工具的制作方法

本发明涉及一种经尿道的可弯曲手术工具，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，本发明的目的是提供一种可经尿道实施手术的经尿道的可弯曲手术工具。

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术工具，其特征在于：它包括一柔性连续体机械臂和一驱动单元；所述柔性连续体机械臂包括第一节连续体和第二节连续体，所述第一节连续体包括四根等间隔平行设置的第一结构骨、多个等间隔分布的第一间隔盘和一个第一固定片，其中，所述第一结构骨后端与所述驱动单元连接，所述第一结构骨前端依次穿过各所述第一间隔盘后与所述第一固定片固定连接；所述第二节连续体包括四根等间隔平行设置的第二结构骨、多个等间隔分布的第二间隔盘和一个第二固定片，其中，所述第二结构骨后端与所述驱动单元连接，所述第二结构骨前端依次穿过各所述第一间隔盘、所述第一固定片和各所述第二间隔盘后与所述第二固定片固定连接；所述驱动单元包括一壳体和四个位于所述壳体内的结构骨驱动组件；每一所述结构骨驱动组件与穿过所述壳体前端的两根所述第一结构骨或两根所述第二结构骨连接；每一所述结构骨驱动组件包括一第一基座、一第一联轴器公头、一双节万向联轴器、一连杆、两第一压板和两滑块；在所述壳体的前端和后端之间设置有四根导轨，在每一所述导轨上同时滑动连接两个属于不同所述结构骨驱动组件的所述滑块；所述第一基座位于两所述导轨之间且与所述壳体的后端固定连接，所述第一联轴器公头位于所述壳体的后端且与一传动轴的一端固定连接，所述传动轴与所述壳体转动连接，所述传动轴的另一端固定连接所述双节万向联轴器的一端，所述双节万向联轴器的另一端通过另一传动轴固定连接在所述连杆的中部，所述另一传动轴转动支撑在所述第一基座上；所述连杆的两端分别可滑动且可转动地连接一所述第一压板，每一所述第一压板与一所述第一结构骨或一所述第二结构骨后端固定连接；两所述第一压板分别与一所述滑块固定连接。

在所述柔性连续体机械臂的前端设置一手术钳，所述手术钳的手术钳控制线的后端依次从中心穿过所述第二固定片、各所述第二间隔盘、所述第一固定片、各所述第一间隔盘后与位于所述驱动单元中的手术钳驱动组件连接。

所述手术钳驱动组件包括一第二基座、一第一引导套管、一第二联轴器公头、一螺杆、一螺母、一第二压板和一导杆；所述导杆固定连接在所述壳体的前端与后端之间且与所述螺母滑动连接，所述第二基座与所述壳体的前端固定连接，所述第二联轴器公头位于所述壳体的后端且与所述螺杆的一端固定连接，所述螺杆的两端均与所述壳体转动连接，所述螺杆与所述导杆平行，所述螺母与所述螺杆螺纹配合，所述螺母与所述第二压板固定连接，所述第二压板与所述手术钳控制线的后端固定连接；所述第一引导套管设置在所述壳体的前端与所述第二基座之间，所述手术钳控制线从所述第一引导套管中穿过。

每一所述结构骨驱动组件还包括一微调机构，所述微调机构包括两螺栓、两柱形螺母和两拉簧；每一所述螺栓穿过所述壳体的前端且栓头位于所述壳体的外部，所述螺栓的后端通过螺纹连接一所述柱形螺母的一端，所述柱形螺母的另一端通过一所述拉簧连接所述连杆的一端。

在所述壳体的前端与每一所述第一基座之间设置两第二引导套管，与每一所述结构骨驱动组件连接的两根所述第一结构骨或所述第二结构骨从两所述第二引导套管中穿过。

所述结构骨驱动组件中的所述导轨采用方形导轨。

在所述壳体前端的内侧设置有一引导套管集成端，所述第一引导套管的一端固定连接于所述引导套管集成端的垂直通孔中。

在所述壳体前端的内侧设置有一引导套管集成端，各所述第二引导套管的一端均固定连接于所述引导套管集成端的垂直通孔中。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明因由柔性连续体机械臂和驱动单元构成，其中，柔性连续体机械臂在驱动单元的驱动下可以实现空间上的四个弯转自由度，本发明在自由度上能够满足经尿道的要求。2、本发明在柔性连续体机械臂的前端设置有手术钳，并且在驱动单元内部设置有一手术钳驱动组件，手术钳与手术钳驱动组件之间通过手术钳控制线连接，因此，本发明在控制柔性连续体机械臂自由弯转的基础上还能控制手术钳的开合。3、本发明在驱动单元内还设置有与每一结构骨驱动组件连接的微调结构，因此，能够保证每一第一结构骨和第二结构骨在没有动力输入的状态下始终位于固定的初始位置。4、本发明在壳体前端内侧设置有一引导套管集成端，多个引导套管一端固定于引导套管集成端，另一端连接在结构骨驱动组件的基座上，每一第一结构骨和第二结构骨均从引导套管中穿过，因此，本发明的第一结构骨和第二结构骨在由结构骨驱动组件驱动而做推拉运动时能够沿固定的空间轨道前进或后退，从而保证运行的稳定性。5、本发明结构骨驱动组件中的轨道采用方形轨道，因此能够防止滑块在做直线运动的过程中产生翻转运动。本发明可广泛应用于经尿道实施的手术。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1在另一角度的整体结构示意图；

图3是本发明柔性连续体机械臂的结构示意图；

图4是本发明驱动单元的结构示意图；

图5是本发明结构骨驱动组件的结构示意图；

图6是图5视角翻转180°的结构示意图；

图7是本发明手术钳驱动组件的结构示意图。

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。

如图1、图2所示，本发明包括一柔性连续体机械臂10和一驱动单元20。

如图3所示，本发明的柔性连续体机械臂10包括第一节连续体101和第二节连续体102。第一节连续体101包括四根等间隔平行设置的第一结构骨103、多个等间隔分布的第一间隔盘104和一个第一固定片105，其中，第一结构骨103后端与驱动单元20连接(下文将详细说明)，前端依次穿过各第一间隔盘104后与第一固定片105固定连接。第二节连续体102包括四根等间隔平行设置的第二结构骨106、多个等间隔分布的第二间隔盘107和一个第二固定片108，其中，第二结构骨106后端与驱动单元20连接，前端依次穿过各第一间隔盘104、第一固定片105和各第二间隔盘107后与第二固定片108固定连接。该柔性连续体机械臂10可实现空间上四个自由度的弯转运动。其中，在第一节连续体101中，通过协同推拉相隔180°的两根第一结构骨103，可实现在两根第一结构骨103所形成的平面内的一个弯转自由度，因此包含有四根第一结构骨103的第一节连续体101可实现两个弯转自由度；同理，包含有四根第二结构骨106的第二节连续体102可实现两个弯转自由度。因此，柔性连续体机械臂10可实现四个弯转自由度。

如图1、图2和图4所示，本发明的驱动单元20包括一壳体201和四个位于壳体201内的结构骨驱动组件202。其中，每一结构骨驱动组件202与穿过壳体201前端的两根第一结构骨103或两根第二结构骨106连接。如图5、图6所示，每一结构骨驱动组件202包括一基座203、一联轴器公头204、一双节万向联轴器205、一连杆206、两压板207和两滑块209。在壳体201的前端和后端之间设置有四根导轨208，，在每一根导轨208上同时滑动连接两个属于不同结构骨驱动组件202的滑块209。基座203位于两导轨208之间且与壳体201的后端固定连接，联轴器公头204位于壳体201后端并与一传动轴210固定连接，传动轴210与壳体201转动连接，并固定连接于双节万向联轴器205的一端，双节万向联轴器205的另一端通过另一传动轴固定连接在连杆206的中部，并且，另一传动轴通过一轴承转动支撑在基座203上。连杆206的两端分别可滑动且可转动地连接一压板207，每一压板207与一第一结构骨103或一第二结构骨106后端固定连接。两压板207分别与一滑块209固定连接。

本发明的工作原理如下：驱动单元20中的每一联轴器公头204可以连接一动力输出轴(如电机的转轴)，当动力输出轴驱动联轴器公头204旋转时，双节万向联轴器205可以改变旋转运动的传递方向并实现旋转运动的等速传递，从而带动连杆206旋转，因连杆206与压板207为可滑动且可转动连接，而压板207与导轨208上的滑块固定连接，因此，连杆206的旋转可以转化为压板207沿导轨的直线运动，又因为同一连杆206的两端处的压板207分别固定连接一第一结构骨103或第二结构骨106，因此每一连杆206的旋转可以实现第一节连续体101或第二节连续体102在平面内的一个弯转自由度。

上述实施例中，如图3所示，柔性连续体机械臂10的前端可以设置一手术钳30，相应地，手术钳控制线301后端依次从中心穿过第二固定片108、各第二间隔盘107、第一固定片105、各第一间隔盘104、壳体201前端后与一手术钳驱动组件302连接。如图7所示，手术钳驱动组件302包括一基座303、一引导套管304、一联轴器公头305、一螺杆306、一螺母307、一压板308和一导杆309。其中，导杆309固定连接在壳体201的前端与后端之间且与螺母307滑动连接，基座303与壳体201的前端固定连接，联轴器公头305位于壳体201的后端且与螺杆306的一端固定连接，螺杆306两端与壳体201转动连接，螺杆306与导杆309平行，螺母307与螺杆306螺纹配合，螺母307与压板308固定连接，压板308与手术钳控制线301的后端固定连接。引导套管304设置在壳体201的前端与基座303之间，手术钳控制线301从引导套管304中穿过，引导套管304用于为手术钳控制线301提供固定的空间轨道。当联轴器公头305转动时，可驱动螺杆306转动进而驱动螺母307沿导杆309做直线运动，从而实现对手术钳控制线301的推拉，最终实现手术钳30的开合。

上述实施例中，每一结构骨驱动组件202还包括一微调机构211，如图4、图5所示，微调机构211包括两螺栓212、两柱形螺母213和两拉簧214，其中，每一螺栓212穿过壳体201的前端且栓头位于壳体201的外部，螺栓212的后端通过螺纹连接一柱形螺母213的一端，柱形螺母213的另一端通过一拉簧214连接连杆206的一端。微调机构211的作用是实现每一结构骨驱动组件202所连接的两根第一结构骨103或第二结构骨106在没有动力输入状态下始终保持在固定的初始位置。

上述实施例中，可以在壳体201的前端与每一基座203之间设置两引导套管215，与每一结构骨驱动组件202连接的两根第一结构骨103或第二结构骨106从上述两引导套管215中穿过，引导套管215用于为第一结构骨103或第二结构骨106提供固定的空间轨道。

上述实施例中，结构骨驱动组件202中的轨道208采用方形轨道，以防止滑块209在做直线运动过程中产生翻转运动。

上述实施例中，在壳体201前端的内侧设置有一引导套管集成端216，各引导套管215、304的一端均固定连接于引导套管集成端216的垂直通孔中，引导套管集成端216用于保证通过引导套管215、304将第一结构骨103、第二结构骨106和手术钳控制线301顺利引导进入柔性连续体机械臂10中。

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。