專利名稱：微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了 一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的日益進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高，人類對(duì)自身疾病的診斷、治療、 預(yù)防以及衛(wèi)生健康給予越來越多的關(guān)注。為了提高手術(shù)精度和工具的靈活性、增加手術(shù)醫(yī) 生的舒適性、降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，減小手術(shù)醫(yī)生的疲勞，微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。微創(chuàng)介 入以微創(chuàng)、無痛、舒適的特點(diǎn)，迅速發(fā)展。微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的發(fā)展必然帶動(dòng)相關(guān)手術(shù)機(jī)器人技 術(shù)的研究熱潮。而微創(chuàng)血管介入手術(shù)又是微創(chuàng)手術(shù)的一個(gè)重要方面，這主要是由于心腦血 管疾病是人類主要的疾病，并且致死率、致殘率較高。血管介入手術(shù)是借助于介入導(dǎo)管沿血 管的管腔到達(dá)較遠(yuǎn)的病變部位(如冠狀動(dòng)脈、腦、肝、腎等血管內(nèi))，然后對(duì)病變部位實(shí)行治 療的一種微創(chuàng)手術(shù)。這種手術(shù)方式不僅能有效治療血管疾病，還具有大大縮短手術(shù)時(shí)間，極 大減輕手術(shù)痛苦及恢復(fù)過程快等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛地開展。傳統(tǒng)的手術(shù)方法是 在X射線影像或其他灰度圖像的監(jiān)控和引導(dǎo)下，由技術(shù)熟練的醫(yī)生手工直接完成導(dǎo)管的插 入和治療。但是由于現(xiàn)有的導(dǎo)管前端的彎曲半徑固定以及人體內(nèi)血管存在彎曲狹長、不規(guī) 則、分支多等特點(diǎn)，導(dǎo)致操作過程中破壞血管壁或發(fā)生誤入血管分支等情況，使醫(yī)務(wù)人員和 患者更長時(shí)間地暴露在X射線的輻射之中，影響了手術(shù)的效率和安全性。并且傳統(tǒng)方法技 巧性強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)性高，?？漆t(yī)生手術(shù)培訓(xùn)時(shí)間長，同時(shí)操作復(fù)雜、手術(shù)時(shí)間長，醫(yī)生疲勞和人手 操作不穩(wěn)定等因素會(huì)直接影響手術(shù)質(zhì)量，進(jìn)而影響患者生存質(zhì)量?，F(xiàn)有的送管機(jī)構(gòu)，一方面，需要醫(yī)務(wù)人員將所需送的導(dǎo)管從送管機(jī)構(gòu)的一端穿入 送管機(jī)構(gòu)，操作起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力；另一方面，電機(jī)與操作部分組件之間拆卸不方便，不利于術(shù) 前消毒和數(shù)次使用后的更換；再者，為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管的轉(zhuǎn)動(dòng)，需要包括電機(jī)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)整體跟隨 轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就給布線及控制帶來不便，并且限制了轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)。因此，發(fā)明一種微創(chuàng)血管介 入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置有著極其重要的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在血管介入手術(shù)過程中，捻旋介入導(dǎo)管軸向 旋轉(zhuǎn)，輔助導(dǎo)管到達(dá)特定的分支血管的捻旋裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用作微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，它包括捻旋部件和張合部 件。其中捻旋部件用于搓動(dòng)所要送的導(dǎo)管軸向旋轉(zhuǎn)，張合部件的作用是在其張開時(shí)，可以拿 出或放入導(dǎo)管；而捻旋過程中，張合部件閉合，夾緊管對(duì)其進(jìn)行捻旋。捻旋部件主要包括捻旋動(dòng)力部和捻旋執(zhí)行部。動(dòng)力部主要包括主動(dòng)齒輪、動(dòng)力輸 入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動(dòng)帶。通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的夾持，通 過兩段平行帶間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的捻旋。電機(jī)反轉(zhuǎn)，各軸轉(zhuǎn)向相反，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管 的反向捻旋。張合部件主要包括雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵、一組四連桿機(jī)構(gòu)和兩組五連桿機(jī)構(gòu)，其中五連桿機(jī)構(gòu)中包含兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)。通過雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作， 進(jìn)而帶動(dòng)五連桿機(jī)構(gòu)中的兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)做反向的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)張合機(jī)構(gòu)的張合動(dòng)作。本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、加工 安裝方便，便于推廣應(yīng)用；采用捻旋機(jī)構(gòu)捻動(dòng)導(dǎo)管轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了電機(jī)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的繞線問 題，并能實(shí)現(xiàn)任意圈數(shù)的轉(zhuǎn)動(dòng)；采用雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵控制張合機(jī)構(gòu)的張合，電磁鐵通電時(shí)， 張合機(jī)構(gòu)張開，進(jìn)行放進(jìn)管或取出管的操作，電磁鐵斷電時(shí)，張合機(jī)構(gòu)閉合，夾緊導(dǎo)管工作， 控制方法簡單；裝置中包含張合機(jī)構(gòu)，在其張開時(shí)，可以將導(dǎo)管裝入或拿出，避免了穿管動(dòng) 作，使操作更簡單方便；整個(gè)執(zhí)行部件可以與電機(jī)、電磁鐵分開，單獨(dú)取出，便于使用前的消 毒和數(shù)次使用后的更換；采用連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行張合機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副元 素的幾何形狀簡單，便于加工制造，連桿機(jī)構(gòu)還可以很方便地用來達(dá)到增力、擴(kuò)大行程和實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的目的；五連桿機(jī)構(gòu)中包含兩組做反向同步運(yùn)動(dòng)的平行四邊形機(jī)構(gòu)，避免了 在夾緊導(dǎo)管時(shí)，由于雙向用力不均，帶來的導(dǎo)管位置的徑向攢動(dòng)。


圖1、微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置總體結(jié)構(gòu)示意2、微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置局部結(jié)構(gòu)示意3、微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置帶傳動(dòng)路線示意圖
具體實(shí)施例方式下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，并結(jié)合附圖加以說明。微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要包括用 于使導(dǎo)管轉(zhuǎn)動(dòng)的捻旋部件和夾持導(dǎo)管的張合部件。如圖所示，捻旋部件主要包括提供動(dòng)力的電機(jī)部件和捻旋動(dòng)作的執(zhí)行部件。啟動(dòng) 電機(jī)19，帶動(dòng)主動(dòng)齒輪25轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與主動(dòng)齒輪嚙合的動(dòng)力輸入齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)，并將動(dòng) 力通過齒輪15繼續(xù)傳遞到捻旋部件的動(dòng)力輸入軸第一捻旋軸31，通過傳動(dòng)帶30依次帶動(dòng) 第四捻旋軸26、第三捻旋軸28、第二捻旋軸29、第三捻旋軸36、第四捻旋軸34轉(zhuǎn)動(dòng)，各傳動(dòng) 軸的位置如圖3所示，機(jī)構(gòu)中第三捻旋軸28、第四捻旋軸26和第三捻旋軸36、第四捻旋軸 34形成圖3所示的帶傳動(dòng)路線。在壓緊塊21的作用下，將導(dǎo)管壓緊在兩段平行的傳動(dòng)帶之 間，兩段平行傳動(dòng)帶做反向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的捻旋。電機(jī)反轉(zhuǎn)，反向捻旋導(dǎo)管。帶的松緊 可以通過移動(dòng)張緊輪27和35來調(diào)節(jié)。電機(jī)19通過電機(jī)支架20固定在箱殼1上。第二齒 輪16通過小軸24支撐在第三支架32上，第三支架32通過電機(jī)支架20固定在箱殼1上。 第一捻旋軸31、第二捻旋軸29由第一支架8來支撐，第一支架8與外部機(jī)架固聯(lián)。第三捻 旋軸28、第四捻旋軸26安裝在第一殼體39和第二殼體37內(nèi)，第三捻旋軸34和第四捻旋軸 36安裝在第一殼體9和第二殼體38內(nèi)。張合部件主要包括雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵2，四連桿機(jī)構(gòu)和五連桿機(jī)構(gòu)。雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵 2通電旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)由擺桿4、拉桿5、擺動(dòng)板6組成的四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過擺動(dòng)板6的擺動(dòng)， 頂住第一連板22和第二連板23，兩連板夾角發(fā)生變化，帶動(dòng)由第一連桿10、第二連桿11、 第五連桿14和第一殼體9組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)與由第三連桿12、第四連桿13、第五連 桿14和第二殼體37組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)做反方向擺動(dòng)。兩連板通過銷17連在一起，銷17插入到導(dǎo)向架7的導(dǎo)向槽內(nèi)，保證該連接點(diǎn)只做上下方向的直線運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向架7通過螺 釘固聯(lián)在支架8上。擺動(dòng)板向上擺動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)與連板相連的兩平行四邊形機(jī)構(gòu)均向外擺動(dòng)， 第一連桿10、第二連桿11與第一殼體9連接在一起，第三連桿12、第四連桿13與第二殼體 37連接在一起，因此第一殼體9和第二殼體37隨連桿一起擺動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)安裝在第一殼體 9上的第三捻旋軸28、第四捻旋軸26和安裝在第二殼體37內(nèi)的第三捻旋軸34、第四捻旋 軸36隨殼體擺動(dòng)，完成張開動(dòng)作；電磁鐵斷電，擺動(dòng)板6在自身重力作用下向下擺動(dòng)，兩組 平行四邊形機(jī)構(gòu)則在彈簧33彈力作用下恢復(fù)至閉合位置，完成閉合動(dòng)作。為保證動(dòng)作的穩(wěn) 定性和可靠性，本發(fā)明采用了兩組完全相同的五連桿機(jī)構(gòu)分別安裝在第一殼體9、第二殼體 37和第一殼體39、第二殼體38上。因此在張合過程中，第一殼體9和第二殼體38始終同 步張合，第一殼體39和第二殼體37亦始終同步擺動(dòng)。雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵2通過電磁鐵支架 3與箱殼1固聯(lián)，擺動(dòng)板6通過銷釘與第二支架18連接，第二支架18固定在箱殼1上。箱 殼1與外部機(jī)架固聯(lián)。
權(quán)利要求
一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，其特征在于包括捻動(dòng)導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)的捻旋部件和在導(dǎo)管放入和取出時(shí)張開，在捻旋導(dǎo)管過程中閉合的張合部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，其特征在于導(dǎo)管 捻旋裝置包括捻旋部件和張合部件，其中捻旋部件用于捻動(dòng)所要送的導(dǎo)管做軸向旋轉(zhuǎn)；張 合部件的作用是在其張開時(shí)，拿出或放入導(dǎo)管，所述捻旋部件主要包括捻旋動(dòng)力部和捻旋 執(zhí)行部，動(dòng)力部主要包括主動(dòng)齒輪、動(dòng)力輸入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動(dòng)帶，所述張合部件主 要包括雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵、一組四連桿機(jī)構(gòu)和兩組五連桿機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，其特征在于所述 捻旋部件，通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的夾持，通過兩段平行帶間的相 對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的捻旋；電機(jī)反轉(zhuǎn)，各軸轉(zhuǎn)向相反，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的反向捻旋。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，其特征在于所述 張合部件，通過雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，進(jìn)而帶動(dòng)五連桿機(jī)構(gòu)中的兩 組平行四邊形機(jī)構(gòu)做反向的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)張合機(jī)構(gòu)的張合動(dòng)作。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，其特征在于所述 的捻旋動(dòng)力部由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)齒輪(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與主動(dòng)齒輪嚙合的動(dòng)力輸入 齒輪(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，并將動(dòng)力通過齒輪(15)繼續(xù)傳遞到捻旋執(zhí)行部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，其特征在于所述 的捻旋執(zhí)行部，第一捻旋軸(31)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)帶(30)依次帶動(dòng)第四捻旋軸(26)、第三捻 旋軸(28)、第二捻旋軸(29)、第三捻旋軸(36)、第四捻旋軸(34)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用兩段平行帶之間 的摩擦夾緊導(dǎo)管，并利用兩段平行帶之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)捻動(dòng)導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，其特征在于所述 五連桿機(jī)構(gòu)中包含兩組對(duì)稱的平行四邊形機(jī)構(gòu)，分別由第一連桿(10)、第二連桿(11)、第 一殼體(9)和第三連桿(12)、第四連桿(13)、第二殼體(37)組成，張合動(dòng)作時(shí)，兩平行四邊 形機(jī)構(gòu)始終做同步反向擺動(dòng)，與連桿相連的殼體及殼體內(nèi)部的捻旋軸隨之?dāng)[動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人導(dǎo)管捻旋裝置，屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。它用作微創(chuàng)血管介入手術(shù)機(jī)器人的末端執(zhí)行器，包括捻旋部件和張合部件，其中捻旋部件用于捻動(dòng)所要送的導(dǎo)管做軸向旋轉(zhuǎn)。張合部件的作用是在其張開時(shí)，拿出或放入導(dǎo)管；而捻旋過程中，張合部件閉合。捻旋部件主要包括動(dòng)力部和執(zhí)行部。動(dòng)力部主要包括主動(dòng)齒輪、動(dòng)力輸入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動(dòng)帶。通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的夾持，通過兩段平行帶間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管的捻旋。張合部件主要包括雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵、四連桿機(jī)構(gòu)和五連桿機(jī)構(gòu)。通過雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，進(jìn)而帶動(dòng)五連桿機(jī)構(gòu)中的兩組平行四邊形機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)張合動(dòng)作。
文檔編號(hào)A61M25/082GK101879346SQ20101022061
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月3日
發(fā)明者侯增廣, 徐桂玲, 方唯一, 易新, 李亮, 楊雪, 王洪波, 胡國清, 譚民 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)