本發(fā)明涉及一種可經(jīng)自然腔道的柔性手術(shù)工具系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)因其創(chuàng)口小、術(shù)后恢復(fù)快，已經(jīng)在外科手術(shù)中占據(jù)了重要的地位。現(xiàn)有Intuitive Surgical公司的da Vinci手術(shù)機(jī)器人輔助醫(yī)生完成多孔腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)，取得了商業(yè)上的巨大成功。

微創(chuàng)術(shù)式在多孔腹腔鏡手術(shù)之后又發(fā)展出單孔腹腔鏡手術(shù)和經(jīng)自然腔道的無(wú)創(chuàng)手術(shù)，它們對(duì)病人創(chuàng)傷更小、術(shù)后產(chǎn)出更高。但在單孔腹腔鏡手術(shù)和經(jīng)自然腔道的無(wú)創(chuàng)手術(shù)中，包括視覺(jué)照明模塊和手術(shù)操作臂在內(nèi)的所有手術(shù)器械均通過(guò)單一通道達(dá)到術(shù)部，這對(duì)手術(shù)器械的制備要求極為苛刻?，F(xiàn)有手術(shù)器械的遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)主要為多桿件的串聯(lián)鉸接，采用鋼絲繩拉力驅(qū)動(dòng)，使手術(shù)器械在鉸接關(guān)節(jié)處實(shí)現(xiàn)彎轉(zhuǎn)。由于鋼絲繩須通過(guò)滑輪保持持續(xù)的張緊狀態(tài)，這一驅(qū)動(dòng)方式難以實(shí)現(xiàn)手術(shù)器械的進(jìn)一步小型化，亦難以進(jìn)一步提升器械的運(yùn)動(dòng)性能。

雖然Intuitive Surgical公司近期推出了da Vinci Single-Site手術(shù)機(jī)器人，其將原有的剛性手術(shù)器械改造為半剛性手術(shù)器械，并增加了預(yù)彎曲套管，一定程度上提升了手術(shù)器械的運(yùn)動(dòng)性能，但仍無(wú)法從根本上解決傳統(tǒng)手術(shù)器械所面臨的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可經(jīng)自然腔道的柔性手術(shù)工具系統(tǒng)，該柔性手術(shù)工具系統(tǒng)能夠較好地應(yīng)用于經(jīng)人體自然腔道或經(jīng)單一手術(shù)切口并且實(shí)施手術(shù)的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種可經(jīng)自然腔道的柔性手術(shù)工具系統(tǒng)，其特征在于：它包括柔性手術(shù)工具和驅(qū)動(dòng)單元；所述柔性手術(shù)工具包括由遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體、近端結(jié)構(gòu)體和中部連接體構(gòu)成的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)；所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體包括至少一個(gè)遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)，所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)包括遠(yuǎn)端間隔盤(pán)、遠(yuǎn)端固定盤(pán)和結(jié)構(gòu)骨；所述近端結(jié)構(gòu)體包括數(shù)量與所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)數(shù)相等的近端構(gòu)節(jié)，所述近端構(gòu)節(jié)包括近端間隔盤(pán)、近端固定盤(pán)和結(jié)構(gòu)骨；所述中部連接體包括通道固定板和設(shè)置在所述通道固定板之間的結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道；所述遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)上的結(jié)構(gòu)骨與所述近端構(gòu)節(jié)上的結(jié)構(gòu)骨一一對(duì)應(yīng)緊固連接或?yàn)橥桓Y(jié)構(gòu)骨，所述結(jié)構(gòu)骨的一端與所述近端固定盤(pán)緊固連接，依次穿過(guò)所述近端間隔盤(pán)、所述結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道、所述遠(yuǎn)端間隔盤(pán)，另一端與所述遠(yuǎn)端固定盤(pán)緊固連接；所述驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)單元固定板，在所述驅(qū)動(dòng)單元固定板與靠近所述近端構(gòu)節(jié)的所述通道固定板之間轉(zhuǎn)動(dòng)支撐有多根驅(qū)動(dòng)軸，每一所述驅(qū)動(dòng)軸的前端設(shè)置一纜繩牽拉機(jī)構(gòu)，所述纜繩牽拉機(jī)構(gòu)通過(guò)穿過(guò)所述近端間隔盤(pán)、近端固定盤(pán)的纜繩與纜繩固定塊緊固連接，所述纜繩固定塊與所述近端固定盤(pán)緊固連接；所述驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)所述纜繩牽拉機(jī)構(gòu)改變所述纜繩位于所述近端構(gòu)節(jié)中的長(zhǎng)度。

所述纜繩牽拉機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)滑輪、從動(dòng)滑輪和所述纜繩；其中，所述驅(qū)動(dòng)滑輪緊固套設(shè)在所述驅(qū)動(dòng)軸上，所述纜繩的一端與所述驅(qū)動(dòng)滑輪緊固連接，所述纜繩的另一端繞過(guò)所述從動(dòng)滑輪后穿入所述近端構(gòu)節(jié)。

在所述近端構(gòu)節(jié)的中心設(shè)置有萬(wàn)向節(jié)，所述萬(wàn)向節(jié)的前端穿過(guò)所述通道固定板且與萬(wàn)向節(jié)基座連接，所述萬(wàn)向節(jié)基座緊固連接在通道支撐板上，所述通道支撐板設(shè)置在靠近所述近端結(jié)構(gòu)體一側(cè)的所述通道固定板的前方；所述纜繩固定塊沿所述萬(wàn)向節(jié)的軸線可滑動(dòng)同時(shí)繞所述萬(wàn)向節(jié)的軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在所述萬(wàn)向節(jié)的后端。

所述近端構(gòu)節(jié)的前端緊固連接在所述通道固定板上；在靠近所述近端結(jié)構(gòu)體一側(cè)的所述通道固定板的前方設(shè)置有通道支撐板，所述從動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在所述通道支撐板與所述通道固定板之間。

所述驅(qū)動(dòng)單元還包括電機(jī)部和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部；所述電機(jī)部包括電機(jī)固定板和多個(gè)與所述電機(jī)固定板緊固連接的第一電機(jī)；所述運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部包括多個(gè)用于將一個(gè)所述第一電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)換為兩根輸出軸的彼此反向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的近端構(gòu)節(jié)彎轉(zhuǎn)傳動(dòng)鏈；兩根所述輸出軸的前端與一對(duì)所述驅(qū)動(dòng)軸的后端直接或間接連接，將自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給所述驅(qū)動(dòng)軸。

所述近端構(gòu)節(jié)彎轉(zhuǎn)傳動(dòng)鏈包括輸入齒輪、輸出齒輪、惰輪和兩根所述輸出軸，所述輸入齒輪緊固套設(shè)在其中一所述輸出軸上，所述輸出齒輪緊固套設(shè)在另一所述輸出軸上，兩所述輸出軸之間通過(guò)偶數(shù)個(gè)所述惰輪傳動(dòng)連接；所述輸入齒輪所固連的所述輸出軸的后端通過(guò)聯(lián)軸器與所述第一電機(jī)的輸出軸緊固連接。

在所述運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部與所述驅(qū)動(dòng)單元固定板之間設(shè)置有無(wú)菌屏障，所述無(wú)菌屏障包括無(wú)菌屏障支撐板、緊固連接在所述無(wú)菌屏障支撐板外周的無(wú)菌屏障外罩和多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述無(wú)菌屏障支撐板上的聯(lián)軸器母頭；在所述無(wú)菌屏障外罩上緊固連接有無(wú)菌膜；每一所述驅(qū)動(dòng)軸的后端緊固套設(shè)有輸出齒輪，所述輸出齒輪與輸入齒輪嚙合，所述輸入齒輪的齒輪軸穿過(guò)所述驅(qū)動(dòng)單元固定板且與一個(gè)第一聯(lián)軸器公頭緊固連接；每一所述輸出軸的前端與一個(gè)第二聯(lián)軸器公頭緊固連接；所述第二聯(lián)軸器公頭通過(guò)位于所述無(wú)菌屏障支撐板上的所述聯(lián)軸器母頭與所述第一聯(lián)軸器公頭連接。

在所述運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部的前端設(shè)置有蓋板，各所述輸出軸的前端均穿過(guò)所述蓋板且與所述蓋板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在所述蓋板上設(shè)置有第一連接銷(xiāo)座；在所述無(wú)菌屏障支撐板上設(shè)置有用于與所述第一連接銷(xiāo)座快速連接的第二連接銷(xiāo)座。

在所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的前端設(shè)置有手術(shù)執(zhí)行器，一端與所述手術(shù)執(zhí)行器連接的手術(shù)執(zhí)行器控線從所述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體中穿過(guò)，另一端與手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；所述手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括連接桿、連接框、螺桿和螺母；所述連接桿的前端與所述手術(shù)執(zhí)行器控線的后端緊固連接，所述連接桿的后端與所述連接框的前端緊固連接，所述連接框的后端與一個(gè)螺桿緊固連接，在所述螺桿上配合連接有螺母，所述螺母轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述驅(qū)動(dòng)單元固定板上；所述驅(qū)動(dòng)單元還包括電機(jī)部；所述電機(jī)部包括電機(jī)固定板和與所述電機(jī)固定板緊固連接的第二電機(jī)；所述第二電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與第二輸出軸的后端緊固連接，所述第二輸出軸的前端緊固套設(shè)有輸入齒輪，所述輸入齒輪與輸出齒輪嚙合，所述輸出齒輪與第三輸出軸緊固連接，所述第三輸出軸的前端與所述螺母直接或間接連接，將自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給螺母并轉(zhuǎn)換為所述連接框的直線運(yùn)動(dòng)。

還包括柔性手術(shù)工具外殼和電機(jī)部外殼；所述近端結(jié)構(gòu)體和中部連接體均位于所述柔性手術(shù)工具外殼內(nèi)；所述通道固定板和驅(qū)動(dòng)單元固定板均與所述柔性手術(shù)工具外殼緊固連接；所述電機(jī)部和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部均位于電機(jī)部外殼內(nèi)；在所述運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部的前端設(shè)置有蓋板，所述蓋板通過(guò)無(wú)菌屏障與所述柔性手術(shù)工具外殼緊固連接；所述蓋板和電機(jī)固定板均與所述電機(jī)部外殼轉(zhuǎn)動(dòng)連接；在所述電機(jī)部外殼的內(nèi)壁緊固連接有內(nèi)齒圈，在所述電機(jī)固定板上緊固連接有第三電機(jī)，所述第三電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與第四輸出軸的后端緊固連接，所述第四輸出軸的前端緊固連接有輸入齒輪，所述輸入齒輪與所述內(nèi)齒圈嚙合。

還包括柔性手術(shù)工具外殼、電機(jī)部外殼和線性模組；所述近端結(jié)構(gòu)體和中部連接體均位于所述柔性手術(shù)工具外殼內(nèi)；所述通道固定板和驅(qū)動(dòng)單元固定板均與所述柔性手術(shù)工具外殼緊固連接；所述電機(jī)部和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部均位于電機(jī)部外殼內(nèi)；在所述運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部的前端設(shè)置有蓋板，所述蓋板通過(guò)無(wú)菌屏障與所述柔性手術(shù)工具外殼緊固連接；所述線性模組包括支架、緊固連接在所述支架上的第四電機(jī)以及與所述第四電機(jī)的輸出軸緊固連接的直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)，所述直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)的輸出端緊固連接所述電機(jī)部的外殼，所述第四電機(jī)通過(guò)所述直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)部和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部通過(guò)無(wú)菌屏障帶動(dòng)所述柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)單元位于所述無(wú)菌屏障以前的部分進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。

所述直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述支架上的絲杠，在所述絲杠上套設(shè)有與所述絲杠通過(guò)螺紋配合的滑塊，在所述支架上設(shè)置有直線滑槽，所述滑塊滑動(dòng)設(shè)置在所述直線滑槽中；所述第四電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與所述絲杠緊固連接。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明采用包括近端結(jié)構(gòu)體、中部連接體和遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)為主體，并配合以驅(qū)動(dòng)單元，其中，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體通過(guò)中部連接體與近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，驅(qū)動(dòng)單元與近端結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)近端結(jié)構(gòu)體向任意方向彎轉(zhuǎn)時(shí)，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體相應(yīng)地向相反的方向彎轉(zhuǎn)，因此可實(shí)現(xiàn)由遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體和封皮所構(gòu)成的柔性手術(shù)臂的任意向彎轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、本發(fā)明遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體、中部連接體和近端結(jié)構(gòu)體采用冗余的結(jié)構(gòu)骨布置(結(jié)構(gòu)骨的數(shù)量大于三根)，可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和負(fù)載能力。3、本發(fā)明在驅(qū)動(dòng)單元固定板與通道固定板之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接多根驅(qū)動(dòng)軸，在驅(qū)動(dòng)軸的前端設(shè)置有纜繩牽拉機(jī)構(gòu)，纜繩牽拉機(jī)構(gòu)通過(guò)纜繩與固定連接在近端固定盤(pán)后端的纜繩固定塊連接，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以通過(guò)纜繩牽拉機(jī)構(gòu)改變纜繩位于近端構(gòu)節(jié)中的長(zhǎng)度，加之纜繩固定塊通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與通道固定板連接，從而將纜繩的牽拉轉(zhuǎn)換為近端構(gòu)節(jié)的任意向彎轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使得近端構(gòu)節(jié)的彎轉(zhuǎn)輪廓為近似圓弧形。4、本發(fā)明手術(shù)執(zhí)行器的手術(shù)執(zhí)行器控線穿過(guò)遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體到達(dá)手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并與連接桿固定連接，連接框與連接桿固定連接，連接框可由一組直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)控制。5、本發(fā)明還設(shè)置有電機(jī)部外殼，電機(jī)固定板與電機(jī)部外殼之間采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接方式，在電機(jī)部外殼的內(nèi)壁緊固連接有內(nèi)齒圈，在電機(jī)部設(shè)置有電機(jī)，電機(jī)緊固連接于電機(jī)固定板上，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與一輸出軸相連，輸出軸的一端緊固連接有輸入齒輪，輸入齒輪與內(nèi)齒圈嚙合，因此，所述電機(jī)可驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)除電機(jī)部外殼、內(nèi)齒圈以外部分整體旋轉(zhuǎn)，使得柔性手術(shù)臂具有整體旋轉(zhuǎn)自由度。6、本發(fā)明由于柔性手術(shù)工具外殼與電機(jī)部、運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部之間通過(guò)無(wú)菌屏障進(jìn)行連接，有效地將已消毒的柔性手術(shù)工具等位于無(wú)菌屏障以前的部分與其它未消毒的位于無(wú)菌屏障以后的部分進(jìn)行隔離，因此可保證臨床手術(shù)的可實(shí)施性。7、本發(fā)明還設(shè)置有線性模組，其與電機(jī)部外殼部分進(jìn)行連接且可以帶動(dòng)柔性手術(shù)工具、驅(qū)動(dòng)單元和無(wú)菌屏障進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)，因此，柔性手術(shù)臂還具有線性進(jìn)給自由度。

本發(fā)明可應(yīng)用于單孔腔鏡手術(shù)，也可應(yīng)用于經(jīng)自然腔道無(wú)創(chuàng)手術(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明省略遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明第一(第二)近端構(gòu)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明纜繩牽拉機(jī)構(gòu)的連接示意圖；

圖6是本發(fā)明電機(jī)部和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明近端構(gòu)節(jié)彎轉(zhuǎn)傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明裝上柔性手術(shù)工具外殼、電機(jī)部外殼、無(wú)菌屏障和線性模組后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明無(wú)菌屏障與蓋板連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明無(wú)菌屏障在另一視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明整體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本發(fā)明遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體采用柔性鞘套的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明包括柔性手術(shù)工具10和驅(qū)動(dòng)單元20。

如圖1～3所示，柔性手術(shù)工具10包括由遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11、近端結(jié)構(gòu)體16和中部連接體15構(gòu)成的柔性連續(xù)體結(jié)構(gòu)。

遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11包括第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12和第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13，第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12包括第一遠(yuǎn)端間隔盤(pán)121、第一遠(yuǎn)端固定盤(pán)122和第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123；第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13包括第二遠(yuǎn)端間隔盤(pán)131、第二遠(yuǎn)端固定盤(pán)132和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133。其中，第一遠(yuǎn)端間隔盤(pán)121和第二遠(yuǎn)端間隔盤(pán)131分別間隔分布于第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12和第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13中，作用是防止第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133在受推時(shí)失穩(wěn)。

近端結(jié)構(gòu)體16包括第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18，如圖3、圖4所示，第一近端構(gòu)節(jié)17包括第一近端間隔盤(pán)171、第一近端固定盤(pán)172和第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173；第二近端構(gòu)節(jié)18包括第二近端間隔盤(pán)181、第二近端固定盤(pán)182和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183。其中，第一近端間隔盤(pán)171和第二近端間隔盤(pán)181分別間隔分布于第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18中，作用是防止第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18在受推時(shí)失穩(wěn)。第一近端構(gòu)節(jié)17中的第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173與第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12中的第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123一一對(duì)應(yīng)緊固連接或?yàn)橥桓Y(jié)構(gòu)骨；第二近端構(gòu)節(jié)18中的第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183與第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13中的第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133一一對(duì)應(yīng)緊固連接或?yàn)橥桓Y(jié)構(gòu)骨。對(duì)于每一近端構(gòu)節(jié)17、18或遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12、13來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)骨的數(shù)量為三根以上。

如圖3所示，中部連接體15包括通道固定板152和緊固連接在通道固定板152之間的結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151。第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173(123)的一端與第一近端固定盤(pán)172緊固連接，另一端依次穿過(guò)第一近端間隔盤(pán)171、結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151、第一遠(yuǎn)端間隔盤(pán)121后與第一遠(yuǎn)端固定盤(pán)122緊固連接。第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183(133)的一端與第二近端固定盤(pán)182緊固連接，另一端依次穿過(guò)第二近端間隔盤(pán)181、結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151、第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12、第二遠(yuǎn)端間隔盤(pán)131后與第二遠(yuǎn)端固定盤(pán)132緊固連接。結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151的作用是保持其中的第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨173(123)和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183(133)受推、拉力時(shí)形狀不變。

上述遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11所包括的遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)數(shù)以及近端結(jié)構(gòu)體16所包括的近端構(gòu)節(jié)數(shù)也可以是一個(gè)或者多于兩個(gè)，但是近端構(gòu)節(jié)數(shù)始終與遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)數(shù)保持一致。此外，當(dāng)遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)數(shù)為兩個(gè)以上時(shí)，各遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)之間采用串聯(lián)的方式連接，即第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨從第一遠(yuǎn)端固定盤(pán)、第一遠(yuǎn)端間隔盤(pán)上穿過(guò)(若第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨采用管狀結(jié)構(gòu)，也可從第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨內(nèi)穿過(guò))。當(dāng)近端構(gòu)節(jié)數(shù)為兩個(gè)以上時(shí)，各構(gòu)節(jié)之間可以采用串聯(lián)連接、獨(dú)立設(shè)置或嵌套設(shè)置等。在本實(shí)施例中，兩個(gè)近端構(gòu)節(jié)之間采用的是獨(dú)立設(shè)置的方式(如圖3所示)，此時(shí)，通道固定板152為三個(gè)，結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151的前端與靠近遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11一側(cè)的通道固定板152緊固連接，結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151分為兩部分，兩部分結(jié)構(gòu)骨引導(dǎo)通道151的后端分別與另外兩個(gè)通道固定板152緊固連接，并分別用于引導(dǎo)第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123(173)和第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133(183)。

如圖3～5所示，驅(qū)動(dòng)單元20包括驅(qū)動(dòng)單元固定板21，在驅(qū)動(dòng)單元固定板21與通道固定板152之間轉(zhuǎn)動(dòng)支撐有多根驅(qū)動(dòng)軸215，本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)軸215為八根，每個(gè)靠近近端構(gòu)節(jié)的通道固定板152與驅(qū)動(dòng)單元固定板21之間分別轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置四根驅(qū)動(dòng)軸215。每根驅(qū)動(dòng)軸215的后端緊固套設(shè)有一個(gè)輸出齒輪214，輸出齒輪214與輸入齒輪216嚙合，輸入齒輪216的齒輪軸穿出驅(qū)動(dòng)單元固定板21向后延伸。驅(qū)動(dòng)軸215的前端設(shè)置有纜繩牽拉機(jī)構(gòu)，纜繩牽拉機(jī)構(gòu)包括緊固套設(shè)在驅(qū)動(dòng)軸215上的驅(qū)動(dòng)滑輪221，驅(qū)動(dòng)滑輪221與一纜繩222的一端緊固連接，纜繩222的另一端繞過(guò)兩從動(dòng)滑輪223后或者穿過(guò)第一近端間隔盤(pán)171、第一近端固定盤(pán)172且與纜繩固定塊163緊固連接，或者穿過(guò)第二近端間隔盤(pán)181、第二近端固定盤(pán)182且與另一纜繩固定塊163緊固連接。纜繩固定塊163固定連接在第一近端固定盤(pán)172或第二近端固定盤(pán)182的后端。通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸215，可以拉動(dòng)纜繩222并調(diào)整其在第一近端構(gòu)節(jié)17或第二近端構(gòu)節(jié)18中的長(zhǎng)度。

在第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18的中心均設(shè)置有萬(wàn)向節(jié)161，萬(wàn)向節(jié)161的后端與位于纜繩固定塊163前側(cè)的軸狀特征滑動(dòng)連接，即軸狀特征可沿該萬(wàn)向節(jié)161后端的軸線滑動(dòng)且可繞該軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；萬(wàn)向節(jié)161的前端穿過(guò)通道固定板152且與萬(wàn)向節(jié)基座162連接，萬(wàn)向節(jié)基座162緊固連接在通道支撐板153上。本實(shí)施例中通道支撐板153為兩個(gè)，分別設(shè)置在靠近近端結(jié)構(gòu)體一側(cè)的通道固定板152的前方。萬(wàn)向節(jié)161的設(shè)置可以使第一近端構(gòu)節(jié)17、第二近端構(gòu)節(jié)18彎曲時(shí)的輪廓形狀為近似的圓弧形。第一近端構(gòu)節(jié)17、第二近端構(gòu)節(jié)18的長(zhǎng)度分別由第一遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)12、第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13通過(guò)第一構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨123、第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133約束，當(dāng)牽拉纜繩222時(shí)相應(yīng)的近端構(gòu)節(jié)17、18在彎轉(zhuǎn)的同時(shí)沿其軸線方向的長(zhǎng)度保持不變。通過(guò)協(xié)同控制多根纜繩222可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)近端構(gòu)節(jié)17、18向任意方向彎轉(zhuǎn)的多個(gè)自由度，在本實(shí)施例中共為四個(gè)自由度。以第二近端構(gòu)節(jié)18為例，當(dāng)纜繩222驅(qū)動(dòng)第二近端構(gòu)節(jié)18向某一方向彎轉(zhuǎn)時(shí)，第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13將以一定比例關(guān)系(由第二近端構(gòu)節(jié)18中的第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨183和第二遠(yuǎn)端構(gòu)節(jié)13中的第二構(gòu)節(jié)結(jié)構(gòu)骨133的分布半徑共同決定)向相反的方向彎轉(zhuǎn)。

上述實(shí)施例中，第一近端構(gòu)節(jié)17和第二近端構(gòu)節(jié)18的前端分別緊固連接在相應(yīng)的通道固定板152上，從動(dòng)滑輪223轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在通道支撐板153與通道固定板152之間。

上述實(shí)施例中，如圖6、圖7所示，驅(qū)動(dòng)單元20還包括電機(jī)部41和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部。電機(jī)部41包括電機(jī)固定板402和多個(gè)與電機(jī)固定板402緊固連接的第一電機(jī)411。運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部包括多個(gè)近端構(gòu)節(jié)彎轉(zhuǎn)傳動(dòng)鏈42，每一近端構(gòu)節(jié)彎轉(zhuǎn)傳動(dòng)鏈42通過(guò)聯(lián)軸器412與一個(gè)第一電機(jī)411的輸出軸連接，用于將一個(gè)第一電機(jī)411的旋轉(zhuǎn)輸出分解為兩根輸出軸405的相互反向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而傳遞給一對(duì)驅(qū)動(dòng)軸215以實(shí)現(xiàn)對(duì)纜繩固定塊163的協(xié)同送松和拉緊。近端構(gòu)節(jié)彎轉(zhuǎn)傳動(dòng)鏈42包括輸入齒輪421、輸出齒輪422、兩個(gè)(也可以是其它的偶數(shù))惰輪423和兩根輸出軸405，輸入齒輪421緊固套設(shè)在其中一輸出軸405上，該輸出軸405的后端通過(guò)聯(lián)軸器412連接第一電機(jī)411的輸出軸；輸出齒輪422緊固套設(shè)在另一輸出軸405上，輸入齒輪421與輸出齒輪422之間通過(guò)兩個(gè)(偶數(shù)個(gè))惰輪423傳動(dòng)連接。每一輸出軸405的前端均與一輸入齒輪216的齒輪軸直接或間接連接，由此，可通過(guò)一個(gè)第一電機(jī)411的旋轉(zhuǎn)輸出帶動(dòng)兩根驅(qū)動(dòng)軸215旋轉(zhuǎn)(兩驅(qū)動(dòng)軸215彼此反向旋轉(zhuǎn))，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第一近端構(gòu)節(jié)17或第二近端構(gòu)節(jié)18在某一個(gè)方向上的彎轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。

上述實(shí)施例中，如圖8～10所示，在運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部與驅(qū)動(dòng)單元固定板21之間設(shè)置有無(wú)菌屏障30，無(wú)菌屏障30包括無(wú)菌屏障支撐板302、緊固連接在無(wú)菌屏障支撐板302外周的無(wú)菌屏障外罩301和多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在無(wú)菌屏障支撐板302上的聯(lián)軸器母頭303。在每一輸入齒輪216的齒輪軸的后端緊固連接一用于與聯(lián)軸器母頭303連接的聯(lián)軸器公頭212(如圖3所示)；在每一輸出軸405的前端緊固連接一用于與聯(lián)軸器母頭303連接的聯(lián)軸器公頭403(如圖6所示)。由此，輸出軸405的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可通過(guò)聯(lián)軸器公頭403、聯(lián)軸器母頭303、聯(lián)軸器公頭212、輸入齒輪216、輸出齒輪214傳遞給驅(qū)動(dòng)軸215。在無(wú)菌屏障外罩301上緊固連接有無(wú)菌膜(圖中未示出)，其可將柔性手術(shù)工具10等位于無(wú)菌屏障30以前的已消毒的部分與運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部、電機(jī)部41等位于無(wú)菌屏障30以后的未消毒的部分隔離開(kāi)來(lái)，保證臨床手術(shù)的可實(shí)施性。

上述實(shí)施例中，如圖6、圖10所示，在運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部的前端設(shè)置蓋板404，各輸出軸405的前端穿過(guò)蓋板404且與蓋板404轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在蓋板404上設(shè)置有兩組連接銷(xiāo)座406；相應(yīng)地，在無(wú)菌屏障支撐板302上亦設(shè)置有兩組用于與連接銷(xiāo)座406快速連接的連接銷(xiāo)座304。使得無(wú)菌屏障30與運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部固定連接并可傳遞整體運(yùn)動(dòng)。

上述實(shí)施例中，如圖2、圖11、圖12所示，在遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11的前端設(shè)置有手術(shù)執(zhí)行器101，一端與手術(shù)執(zhí)行器101連接的手術(shù)執(zhí)行器控線102從遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11中穿過(guò)，另一端與手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25連接。手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25包括連接桿251、連接框252、螺桿253和螺母254，其中，連接框252為剛性的矩形框結(jié)構(gòu)；連接桿251的前端與手術(shù)執(zhí)行器控線102的后端緊固連接，連接桿251的后端與連接框252的前端緊固連接，連接框252的后端與一個(gè)螺桿253緊固連接，在螺桿253上配合連接有螺母254，螺母254轉(zhuǎn)動(dòng)連接在驅(qū)動(dòng)單元固定板21上。在電機(jī)固定板402上緊固連接有第二電機(jī)，第二電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器412與輸出軸414的后端緊固連接，輸出軸414的前端緊固套設(shè)有輸入齒輪441，輸入齒輪441與輸出齒輪442嚙合，輸出齒輪442與輸出軸415緊固連接，輸出軸415的前端與螺母254通過(guò)無(wú)菌屏障30連接，以將第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)輸出傳遞給螺母254，從而通過(guò)螺桿253轉(zhuǎn)化為連接框252的直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)或牽拉手術(shù)執(zhí)行器控線102以控制手術(shù)執(zhí)行器101(如手術(shù)鉗)實(shí)施動(dòng)作。手術(shù)執(zhí)行器控線102也可以傳遞如電能、高頻振動(dòng)等各種形式的能量從而實(shí)現(xiàn)手術(shù)執(zhí)行器101的特定手術(shù)功能(如電凝、電切等)。進(jìn)一步地，輸出軸415的前端緊固連接有聯(lián)軸器公頭416(如圖6所示)，在螺母254的后端緊固連接有聯(lián)軸器公頭213，聯(lián)軸器公頭416與聯(lián)軸器公頭213通過(guò)位于無(wú)菌屏障30上的聯(lián)軸器母頭305(如圖9、圖10所示)連接。

上述實(shí)施例中，如圖8、圖12所示，本發(fā)明還包括柔性手術(shù)工具外殼105和電機(jī)部外殼401。近端結(jié)構(gòu)體16、中部連接體15、驅(qū)動(dòng)單元20中除電機(jī)部41和驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部以外的部分以及手術(shù)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)25均位于柔性手術(shù)工具外殼105內(nèi)；通道固定板152、通道支撐板153和驅(qū)動(dòng)單元固定板21均與柔性手術(shù)工具外殼105緊固連接。電機(jī)部41和運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部均位于電機(jī)部外殼401內(nèi)；運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部前端的蓋板404通過(guò)無(wú)菌屏障30與柔性手術(shù)工具外殼105緊固連接，使柔性手術(shù)工具10可以與運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)部、電機(jī)部41連為整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。蓋板404、電機(jī)固定板402均與電機(jī)部外殼401轉(zhuǎn)動(dòng)連接。在電機(jī)部外殼401的內(nèi)壁緊固連接有內(nèi)齒圈432，在電機(jī)固定板402上緊固連接有第三電機(jī)，第三電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器412與輸出軸417的后端連接，輸出軸417的前端緊固連接輸入齒輪433，輸入齒輪433與內(nèi)齒圈432嚙合。當(dāng)?shù)谌姍C(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，其帶動(dòng)輸入齒輪433旋轉(zhuǎn)，輸入齒輪433將沿內(nèi)齒圈432的周向行走，從而帶動(dòng)本發(fā)明除電機(jī)部外殼401和內(nèi)齒圈432以外的部分整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)手術(shù)執(zhí)行器101的橫滾角度控制。

上述實(shí)施例中，如圖8所示，本發(fā)明還包括線性模組50(線性模組50亦通過(guò)無(wú)菌膜與已消毒部分隔離開(kāi))，其包括帶有滑槽的支架501，在支架501上設(shè)置有絲杠503，在絲杠503上套設(shè)有與絲杠503通過(guò)螺紋配合且滑動(dòng)設(shè)置在滑槽中的滑塊502，在支架501的一端設(shè)置有電機(jī)504，電機(jī)504的輸出軸與絲杠503通過(guò)聯(lián)軸器緊固連接。電機(jī)部外殼401與滑塊502固連，當(dāng)電機(jī)504的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑塊502將帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元20、無(wú)菌屏障30和柔性手術(shù)工具10沿滑槽做線性運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11的進(jìn)給自由度。

上述實(shí)施例中，如圖8所示，在遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11的外部設(shè)置有封皮103，其作用為改善遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11進(jìn)入人體自然腔道或手術(shù)切口的順暢性。在封皮103的外部還可以設(shè)置剛性外套管104和鞘套60。在一種應(yīng)用中，鞘套60固定于腹腔的單一切口處，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11連同封皮103、手術(shù)執(zhí)行器101可以自由穿過(guò)鞘套60上供手術(shù)工具通過(guò)的通孔到達(dá)術(shù)部以施展單孔腔鏡手術(shù)。如圖13所示，鞘套60也可以采用柔性鞘套，其可以更容易地伸入人體的各類(lèi)自然腔道并隨著腔道的形狀而自適應(yīng)改變外形，柔性鞘套的一端固定于腔道入口處，遠(yuǎn)端結(jié)構(gòu)體11連同封皮103、手術(shù)執(zhí)行器101同樣可以自由穿過(guò)柔性鞘套上供手術(shù)工具通過(guò)的通孔到達(dá)術(shù)部以施展經(jīng)自然腔道的無(wú)創(chuàng)手術(shù)。

本發(fā)明僅以上述實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及其連接都是可以有所變化的。在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)或等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。