一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統技術方案

本發明專利技術涉及一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，包括柔性手術工具和驅動單元；柔性手術工具包括遠端結構體、近端結構體和中部連接體；遠端結構體包括遠端構節，遠端構節包括遠端間隔盤、遠端固定盤和結構骨；近端結構體包括近端構節，近端構節包括近端間隔盤、近端固定盤和結構骨；中部連接體包括通道固定板和結構骨引導通道；驅動單元包括電機部、運動轉換部和直線運動機構；電機部包括第一固定板和第一電機，運動轉換部包括傳動鏈，傳動鏈將第一電機的旋轉輸出轉換為輸出桿的直線運動且通過無菌屏障傳遞給直線運動機構的推拉桿，直線運動機構的輸出端與驅動骨的一端連接。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，屬于醫療器械領域。
技術介紹
多孔腹腔鏡微創手術因其創口小、術后恢復快，已經在外科手術中占據了重要的地位。現有IntuitiveSurgical公司的daVinci手術機器人輔助醫生完成多孔腹腔鏡微創手術，取得了商業上的巨大成功。微創術式在多孔腹腔鏡手術之后又發展出單孔腹腔鏡手術和經自然腔道的無創手術，它們對病人創傷更小、術后產出更高。但在單孔腹腔鏡手術和經自然腔道的無創手術中，包括視覺照明模塊和手術操作臂在內的所有手術器械均通過單一通道達到術部，這對手術器械的制備要求極為苛刻。現有手術器械的遠端結構主要為多桿件的串聯鉸接，采用鋼絲繩拉力驅動，使手術器械在鉸接關節處實現彎轉。由于鋼絲繩須通過滑輪保持持續的張緊狀態，這一驅動方式難以實現手術器械的進一步小型化，亦難以進一步提升器械的運動性能。雖然IntuitiveSurgical公司近期推出了daVinciSingle-Site手術機器人，其將原有的剛性手術器械改造為半剛性手術器械，并增加了預彎曲套管，一定程度上提升了手術器械的運動性能，但仍無法從根本上解決傳統微型手術器械所面臨的問題。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的一個目的是提供一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，該柔性手術工具系統能夠較好地應用于經人體自然腔道或經單一手術切口并且實施手術的機器人系統。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：它包括柔性手術工具和驅動單元；所述柔性手術工具包括由遠端結構體、近端結構體和中部連接體構成的柔性連續體結構；所述遠端結構體包括至少一個遠端構節，所述遠端構節包括遠端間隔盤、遠端固定盤和結構骨；所述近端結構體包括數量與所述遠端構節數相等的近端構節，所述近端構節包括近端間隔盤、近端固定盤和結構骨；所述中部連接體包括兩個通道固定板和設置在兩所述通道固定板之間的結構骨引導通道；所述遠端構節中的結構骨與所述近端構節中的結構骨一一對應緊固連接或為同一根結構骨，所述結構骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，依次穿過所述近端間隔盤、所述結構骨引導通道、所述遠端間隔盤，另一端與所述遠端固定盤緊固連接；所述驅動單元包括電機部、運動轉換部和多個直線運動機構，在所述運動轉換部與所述直線運動機構之間設置有無菌屏障；所述電機部包括第一固定板和緊固連接在所述第一固定板上的第一電機，所述運動轉換部包括多個傳動鏈，每一所述傳動鏈將所述第一電機的旋轉輸出轉換為兩根輸出桿的直線運動，所述輸出桿的直線運動通過所述無菌屏障傳遞給所述直線運動機構的輸入端推拉桿，所述直線運動機構的輸出端與一根驅動骨的一端緊固連接，所述驅動骨穿過所述近端間隔盤，另一端與所述近端固定盤緊固連接。所述直線運動機構包括緊固連接在兩個所述通道固定板之間的光軸和滑動連接在所述光軸上的滑塊，所述滑塊作為所述直線運動機構的輸出端與所述驅動骨緊固連接，所述滑塊還與所述推拉桿的一端緊固連接，所述推拉桿的另一端穿過所述通道固定板且通過所述無菌屏障與所述輸出桿連接。所述無菌屏障包括導桿基座和可滑動地穿過所述導桿基座的導桿；所述導桿連接在所述輸出桿與所述推拉桿之間；在所述導桿基座上緊固連接有用于將系統可消毒的部分與未消毒的部分進行隔離的無菌膜。所述導桿的后端設置有用于與所述輸出桿連接的第一快速鎖緊頭，所述第一快速鎖緊頭包括兩第二滑塊和一彈性環，兩所述第二滑塊相向嵌合在一起，兩所述第二滑塊通過位于各自左、右兩側的一字槽夾持住所述彈性環，兩個所述第二滑塊均設置有中心孔，兩所述第二滑塊在各自的所述中心孔上設置有一月牙形凸起，兩所述月牙形凸起呈相對布置。所述導桿的前端設置有用于與所述推拉桿連接的第二快速鎖緊頭，所述推拉桿的后端設置有環形槽，所述第二快速鎖緊頭上設置有與所述推拉桿后端形狀相匹配的特征槽，所述特征槽的開口位于所述第二快速鎖緊頭的側面；在所述中部連接體的外部設置有柔性手術工具連接殼，所述中部連接體和近端結構體均位于所述柔性手術工具連接殼的內部；在所述導桿基座的前側設置有用于與所述柔性手術工具連接殼連接的快速鎖合機構。所述快速鎖合機構包括通過復位彈簧與所述導桿基座連接的周向限位塊，在所述周向限位塊的外側設置有呈L形的第一限位槽，在所述導桿基座的前側邊緣設置有無菌屏障連接殼，在所述無菌屏障連接殼的前端設置有多個呈周向延伸且僅有一個開口的第二限位槽；在所述柔性手術工具連接殼的后端的內側設置有用于在所述第一限位槽中滑動的第一凸起特征，在所述柔性手術工具連接殼的后端的外側設置有用于在所述第二限位槽中滑動的第二凸起特征；所述第一凸起特征沿所述第一限位槽的周向段滑動至軸向段所在的位置時，所述第二凸起特征達到所述第二限位槽的底部，同時所述推拉桿的后端進入所述第二鎖緊頭的特征槽中且所述第二鎖緊頭的特征槽形成匹配連接狀態。所述運動轉換部還包括設置在所述第一固定板前方的第二固定板、第三固定板和第四固定板；每一所述傳動鏈包括間隔轉動支撐在所述第三固定板與所述第四固定板之間的第一螺桿和第二螺桿，所述第一螺桿的后端依次穿過所述第三固定板和第二固定板且通過聯軸器與所述第一電機的輸出軸連接，在位于所述第二固定板與所述第三固定板之間的所述第一螺桿上緊固連接第一齒輪，所述第一齒輪通過惰輪傳動連接第二齒輪，所述第二齒輪緊固連接在所述第二螺桿上；在位于所述第三固定板與所述第四固定板之間的所述第一螺桿和第二螺桿上分別配合連接有第一螺母和第二螺母；兩根所述輸出桿分別與第一螺母和第二螺母緊固連接且前端穿過所述第四固定板。在所述遠端結構體的前端設置有手術執行器，所述手術執行器控線從所述遠端結構體中穿過，另一端與位于兩所述通道固定板之間的手術執行器驅動機構連接；手術執行器驅動機構包括前端與所述控線緊固連接的第一手術執行器推桿，所述第一手術執行器推桿的后端垂直緊固連接在第二手術執行器推桿的中部，所述第二手術執行器推桿的兩端分別緊固連接第二推拉桿的一端，所述第二推拉桿的另一端穿過所述通道固定板且向后延伸；在所述第一固定板上緊固連接有第二電機，所述運動轉換部還包括第二傳動鏈，所述第二傳動鏈將所述第二電機的旋轉輸出轉換為兩根第二輸出桿的直線運動；所述第二輸出桿的直線運動通過所述無菌屏障傳遞給所述第二推拉桿。所述運動轉換部還包括設置在所述第一固定板前方的第二固定板、第三固定板和第四固定板；所述第二傳動鏈包括第三螺桿，所述第三螺桿后端通過位于第一固定板與第二固定板之間的聯軸器與所述第二電機連接，所述第三固定板和第四固定板共同轉動支撐所述第三螺桿，在位于所述第三固定板與第四固定板之間的所述第三螺桿上配合連接有第三螺母，所述第三螺母與兩根桿緊固連接，兩根所述桿的前端穿過所述第四固定板并共同支撐一個連接塊，在所述連接塊的前側緊固連接兩根所述第二輸出桿。還包括驅動單元殼體，所述第一固定板與所述驅動單元殼體轉動連接，所述驅動單元殼體的內壁緊固連接有內齒圈，在所述第一固定板上緊固連接有第三電機，所述第三電機的輸出軸緊固連接有齒輪，所述齒輪與所述內齒圈嚙合。還包括驅動單元殼體和線性模組，所述線性模組包括支架體、緊固連接在所述支架體上的第四電機以及與所述第四電機的輸出軸緊固連接的直線進給機構，所述直線進給機構的輸出端緊本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：它包括柔性手術工具和驅動單元；所述柔性手術工具包括由遠端結構體、近端結構體和中部連接體構成的柔性連續體結構；所述遠端結構體包括至少一個遠端構節，所述遠端構節包括遠端間隔盤、遠端固定盤和結構骨；所述近端結構體包括數量與所述遠端構節數相等的近端構節，所述近端構節包括近端間隔盤、近端固定盤和結構骨；所述中部連接體包括兩個通道固定板和設置在兩所述通道固定板之間的結構骨引導通道；所述遠端構節中的結構骨與所述近端構節中的結構骨一一對應緊固連接或為同一根結構骨，所述結構骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，依次穿過所述近端間隔盤、所述結構骨引導通道、所述遠端間隔盤，另一端與所述遠端固定盤緊固連接；所述驅動單元包括電機部、運動轉換部和多個直線運動機構，在所述運動轉換部與所述直線運動機構之間設置有無菌屏障；所述電機部包括第一固定板和緊固連接在所述第一固定板上的第一電機，所述運動轉換部包括多個傳動鏈，每一所述傳動鏈將所述第一電機的旋轉輸出轉換為兩根輸出桿的直線運動，所述輸出桿的直線運動通過所述無菌屏障傳遞給所述直線運動機構的輸入端推拉桿，所述直線運動機構的輸出端與一根驅動骨的一端緊固連接，所述驅動骨穿過所述近端間隔盤，另一端與所述近端固定盤緊固連接。...

【技術特征摘要】
1.一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：它包括柔性手術工具和驅動單元；所述柔性手術工具包括由遠端結構體、近端結構體和中部連接體構成的柔性連續體結構；所述遠端結構體包括至少一個遠端構節，所述遠端構節包括遠端間隔盤、遠端固定盤和結構骨；所述近端結構體包括數量與所述遠端構節數相等的近端構節，所述近端構節包括近端間隔盤、近端固定盤和結構骨；所述中部連接體包括兩個通道固定板和設置在兩所述通道固定板之間的結構骨引導通道；所述遠端構節中的結構骨與所述近端構節中的結構骨一一對應緊固連接或為同一根結構骨，所述結構骨的一端與所述近端固定盤緊固連接，依次穿過所述近端間隔盤、所述結構骨引導通道、所述遠端間隔盤，另一端與所述遠端固定盤緊固連接；所述驅動單元包括電機部、運動轉換部和多個直線運動機構，在所述運動轉換部與所述直線運動機構之間設置有無菌屏障；所述電機部包括第一固定板和緊固連接在所述第一固定板上的第一電機，所述運動轉換部包括多個傳動鏈，每一所述傳動鏈將所述第一電機的旋轉輸出轉換為兩根輸出桿的直線運動，所述輸出桿的直線運動通過所述無菌屏障傳遞給所述直線運動機構的輸入端推拉桿，所述直線運動機構的輸出端與一根驅動骨的一端緊固連接，所述驅動骨穿過所述近端間隔盤，另一端與所述近端固定盤緊固連接。2.如權利要求1所述的一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：所述直線運動機構包括緊固連接在兩個所述通道固定板之間的光軸和滑動連接在所述光軸上的滑塊，所述滑塊作為所述直線運動機構的輸出端與所述驅動骨緊固連接，所述滑塊還與所述推拉桿的一端緊固連接，所述推拉桿的另一端穿過所述通道固定板且通過所述無菌屏障與所述輸出桿連接。3.如權利要求1所述的一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：所述無菌屏障包括導桿基座和可滑動地穿過所述導桿基座的導桿；所述導桿連接在所述輸出桿與所述推拉桿之間；在所述導桿基座上緊固連接有用于將系統可消毒的部分與未消毒的部分進行隔離的無菌膜。4.如權利要求3所述的一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：所述導桿的后端設置有用于與所述輸出桿連接的第一快速鎖緊頭，所述第一快速鎖緊頭包括兩第二滑塊和一彈性環，兩所述第二滑塊相向嵌合在一起，兩所述第二滑塊通過位于各自左、右兩側的一字槽夾持住所述彈性環，兩個所述第二滑塊均設置有中心孔，兩所述第二滑塊在各自的所述中心孔上設置有一月牙形凸起，兩所述月牙形凸起呈相對布置。5.如權利要求3所述的一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：所述導桿的前端設置有用于與所述推拉桿連接的第二快速鎖緊頭，所述推拉桿的后端設置有環形槽，所述第二快速鎖緊頭上設置有與所述推拉桿后端形狀相匹配的特征槽，所述特征槽的開口位于所述第二快速鎖緊頭的側面；在所述中部連接體的外部設置有柔性手術工具連接殼，所述中部連接體和近端結構體均位于所述柔性手術工具連接殼的內部；在所述導桿基座的前側設置有用于與所述柔性手術工具連接殼連接的快速鎖合機構。6.如權利要求5所述的一種采用無菌屏障的柔性手術工具系統，其特征在于：所述快速鎖合機構包括通過復位彈簧與所述導桿基座連接的周向限位塊，在所述周向限位塊的外側設置有呈L形的第一限位槽，在所述導桿基座的前側邊緣設置有無菌屏障連接殼，在所述無菌屏障連接殼的前端設置有多個呈周向延伸且僅有一個開口的第二限位槽；在所述柔性手術工具連接殼的后端的內側設置有用于在所述第一限位槽中滑動的第一凸起特征，在所述柔性手術工具連接殼的后端的外側設置有用于在所述第二限位槽中滑動的第二凸起特征；所述第一凸起特征沿所述第一限位槽的周向段滑動至軸向段所在的位置時，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐凱，張樹桉，戴正晨，趙江然，劉歡，張兆宇，
申請(專利權)人：北京術銳技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11