專利名稱：一種基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬醫(yī)療設備領域，特別涉及一種基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置。
背景技術：
血管介入手術是指醫(yī)生在數字減影血管造影成像(DSA)系統(tǒng)的導引下，操控導管(一種帶有剛性的軟管)在人體血管內運動，對病灶進行治療，達到栓塞畸形血管、溶解血栓、擴張狹窄血管等目的。目前，血管介入手術主要由醫(yī)生手工完成，主要弊端在于:1)醫(yī)生在射線環(huán)境下工作，長期操作對身體傷害很大；2)現有手術方法技巧性強，風險性高，?？漆t(yī)生手術培訓時間長；3)由于操作復雜、手術時間長，醫(yī)生疲勞和人手操作不穩(wěn)定等因素會直接影響手術質量，進而影響患者生存質量。這些缺點限制了血管介入手術的廣泛應用，機器人技術與血管介入技術有機結合是解決上述問題的重要途徑。針對上述問題,德國漢森醫(yī)療(hansen meidical)改造了導管構造,開發(fā)出了主動導管系統(tǒng)，問題在于改造后的導管較粗，醫(yī)學適用范圍較窄；北京航空航天大學做了推管機構，但是裝拆導管和消毒不便；中科院自動化所模擬人手設計了推管裝置，但是無法連續(xù)推進導管，并且無法完成推進和旋轉的同時運動。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供了一種基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置，該裝置能夠操縱導管或導絲或者導絲在血管內完成推進、旋轉以及推進和旋轉同時進行的動作。 本發(fā)明提出的基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置，包括主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件，其中，所述主指組件包括一組滾輪，該組滾輪旋轉運動能夠實現導管或導絲推進或者后退，主指組件和副指組件通過組合運動能夠實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉；所述副指組件用于配合主指組件實現導管或導絲旋轉和推進功能，副指組件可手動沿著遠離主指組件方向直接移動，松手后，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回；所述驅動組件用于實現主指組件和副指組件運動的運動驅動；所述導管或導絲導向組件包括Y閥架單元和入口支撐架，Y閥架單元用來實現Y閥的快速安裝，入口支撐架用于導向進入機構的導管或導絲。本發(fā)明裝置在驅動導管或導絲旋轉和推進時，兩對滾輪與被操縱導管或導絲間形成了兩點接觸，相對于單點接觸，增加了接觸面積，能夠增大驅動導管或導絲運動的摩擦力上限，相對于一對皮帶形成的線接觸，能夠克服機構形位誤差造成的操縱精度損失，因此，該發(fā)明裝置能夠有效提高導管或導絲的可操縱性。


圖1是本發(fā)明基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置的總體結構圖；圖2是本發(fā)明基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置的主指組件結構圖；圖3是本發(fā)明基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置的副指組件結構圖；圖4是本發(fā)明基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置的驅動組件結構圖；圖5是本發(fā)明基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置的導管或導絲導向組件結構圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本申請說明書附圖中出現的各附圖標記含義如下:驅動組件1，導管或導絲導向組件2，主指組件3，副指組件4，連接板5，導軌副6，軸承支撐單元7，橡膠套8，滾輪9，滾輪10，橡膠套11，齒輪12，齒輪13，齒輪14，電機架15，推進電機16，連接板17，副指組件底板18，水平導軌19，豎直導軌20，軸承支撐單元21，滾輪軸22，橡膠套23，滾輪軸24，橡膠套25，限位塊26，彈簧27，螺母連接架28，螺母連接架29，絲杠30，絲杠31，軸承支撐單元32，底板33，小齒輪34，小齒輪35，大齒輪36，電機架37，捻轉電機38，Y閥架單元39，頂板40，入口支撐架41。圖1為根據本發(fā)明一實施例提供的一種基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置的結構圖。 如圖1所示，該操縱裝置包括主指組件3、副指組件4、驅動組件I和導管或導絲導向組件2，該操縱裝置能夠操縱導管或導絲在血管內完成推進、旋轉以及推進和旋轉同時進行的動作。其中，主指組件包括一組滾輪，該組滾輪旋轉運動能夠實現導管或導絲推進或者后退，主指組件和副指組件通過組合運動能夠實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉；副指組件用于配合主指組件實現導管或導絲旋轉和推進功能，副指組件可手動沿著遠離主指組件方向直接移動，松手后，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回；所述驅動組件用于實現主指組件和副指組件運動的運動驅動導管或導絲導向組件包括Y閥架單元和入口支撐架，Y閥架單元用來實現Y閥的快速安裝，入口支撐架用于導向進入機構的導管或導絲。包括主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件，能夠操縱導管或導絲在血管內完成推進、旋轉以及推進和旋轉同時進行的動作。導管或導絲操縱裝置的運動驅動，包括兩個方向的運動，一個是導管或導絲推進運動，另一個是導管或導絲旋轉運動，導管或導絲推進運動組件是附著在導管或導絲旋轉組件之上的。裝卡導管或導絲時，副指組件可用手沿著遠離主指組件方向直接移動，松手后，通過內部彈簧拉力作用。副指組件中的彈簧使得兩對滾輪分別將導管或導絲壓緊，使得操縱裝置與導管或導絲之間形成了兩點接觸，即增大了接觸面積，提高了摩擦力上限，又能夠容忍兩對滾輪的一定量的形位誤差，提高了導管或導絲的可操縱性。圖2為主指組件3的結構圖。參照圖2，所述主指組件包括滾輪9、橡膠套8、滾輪10，橡膠套11，軸承支撐單元7，齒輪12，齒輪13，齒輪14，電機座15，推進電機16，導軌副6和連接板5。所述推進電機16與電機座15用螺栓固定，電機16的輸出軸通過齒輪14和齒輪12嚙合傳動至滾輪9，通過齒輪14和齒輪13嚙合傳動至滾輪10，兩組傳動比相同，使得滾輪9和10具有相同的旋轉角速度，橡膠套8和11分別通過過盈配合套在滾輪9和10上，滾輪9和滾輪10用軸承支撐單元7固定支撐。主指組件橡膠套8和11同時正反向運動可實現導管或導絲推進或者后退，傳動關系為推進電機16輸出軸的旋轉運動，通過齒輪傳動同時帶動滾輪9和10運動，進而通過橡膠套8和11與副指組件4中的兩個滾輪上的橡膠套壓緊，驅動導管或導絲前進或后退。主指組件3和副指組件4通過組合運動可實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉。傳動關系為:主指組件中的滾輪9和10、橡膠套8和11、軸承支撐單元7、電機架15、齒輪
12、13和14、推進電機16構成的整體，通過連接板5與驅動組件I連接，在導軌副6構成的約束上做上下的直線運動，同時，驅動組件I驅動副指組件4中的兩個滾輪橡膠套做相反方向的直線運動，這樣通過兩對橡膠套壓緊作相反方向的上下運動，實現導管或導絲的捻轉運動。圖3為副指組件4的結構圖。參照圖3，所述副指組件包括滾輪22和24，橡膠套23和25，軸承支撐單元21，水平導軌19，限位塊26，彈簧27，副指組件底板18，豎直導軌20和連接板17。所述橡膠套23和25通過過盈配合分別套在滾輪22和24上，滾輪22和24通過軸承支撐單元21作固定支撐，軸承支撐單元21通過水平導軌19固定在副指組件底板18上，限位塊26用于限制軸承支撐單元21的極限位置，副指組件底板18通過連接板17與驅動組件I的絲杠副輸出連接，副指組件底板18通過豎直導軌20連接到驅動組件I的固定底座上。 軸承支撐單元21通過彈簧27的拉緊作用，實現副指組件橡膠套23和25分別與主指組件中的對應滾輪橡膠套壓緊。副指組件4用來配合主指組件3實現導管或導絲旋轉和推進功能，通過主指組件滾輪9和10的旋轉，實現導管或導絲旋轉功能，依靠驅動組件I絲杠副作用于連接板17的驅動，實現了副指組件橡膠套23和25分別與主指組件3中橡膠套8和11作相反方向的直線運動，進而實現導管或導絲的順時針或逆時針旋轉。圖4為驅動組件I的結構圖。所述驅動組件包括捻轉電機38、電機架37、大齒輪36、小齒輪35、小齒輪34、底板33、軸承支撐單元32、絲杠31、絲杠30、螺母連接架25和螺母連接架24。所述捻轉電機38與電機架37通過螺栓連接，電機38輸出軸與大齒輪36固定連接，大齒輪36與小齒輪35嚙合，小齒輪35與小齒輪34嚙合，小齒輪35與絲杠31末端連接，小齒輪34與絲杠30末端連接，絲杠31和絲杠30通過軸承支撐單元32固定支撐，螺母連接架24和螺母連接架25分別與絲杠27和絲杠26的螺母連接，絲杠31和絲杠30的螺距規(guī)格是相同的，電機架37和軸承支撐單元32均固定連接于底板33上。驅動組件I用來實現主指組件3和副指組件4運動的運動驅動，傳動關系為:電機38輸出軸帶動大齒輪36旋轉，大齒輪36與小齒輪35嚙合，小齒輪35又與小齒輪34嚙合，因此帶動絲杠31和絲杠30的螺母作相反方向的直線運動，通過螺母連接架28和螺母連接架29將運動分別輸出給主指組件3和副指組件4。圖5為導管或導絲導向組件的結構圖。所述導管或導絲導向組件包括Y閥架單元39、入口支撐架41和頂板40。Y閥架單元39用來實現Y閥的快速安裝，入口支撐架為中空結構，導管或導絲從中間穿過，起到支撐導管或導絲的作用。Y閥架單元39裝上醫(yī)用Y閥后，結構尺寸上應保證Y閥中心線與入口支撐架41的中心線處于共線位置上。導管或導絲操縱裝置的運動驅動，包括兩個方向的運動，一個是導管或導絲推進運動，另一個是導管或導絲旋轉運動。推進電機16驅動的導管或導絲推進運動是附著在捻轉電機38驅動的導管或導絲旋轉運動上的。裝卡導管或導絲時，副指組件4中的滾輪22和24可用手沿著遠離主指組件3中滾輪9和10的方向上直接移動，松手后，通過內部彈簧27拉力作用，迫使?jié)L輪22和24分別與滾輪9和10壓緊。控制導管或導絲推進的傳動關系為:推進電機16的輸出軸通過齒輪14和12嚙合傳動至滾輪9，通過齒輪14和13嚙合傳動至滾輪10，分別帶動橡膠套8和11旋轉運動，同時副指組件滾輪22和24通過彈簧27壓緊被操縱的導管或導絲，通過摩擦力實現導管或導絲的推進動作。

控制導管或導絲旋轉的傳動關系為:捻轉電機38通過齒輪(大齒輪36、小齒輪35和小齒輪34)傳動，以相同速度、相反方向輸入到兩個絲杠(絲杠31和絲杠30)輸入端，進而通過絲杠螺母連接架28和29分別傳遞到主指組件連接板5和副指組件連接板17各自連接的導軌副6和豎直導軌20上，帶動主指組件滾輪9和10以及副指組件滾輪22和24在豎直上沿相反反向移動，同時通過彈簧27壓緊力，分別壓緊橡膠套23和8以及橡膠套25和11，通過摩擦力將導管或導絲捻轉，實現導管或導絲的旋轉運動。導管或導絲的旋轉運動和推進運動是解耦的，因此可通過同時控制捻轉電機38和推進電機16，實現導管或導絲推進時的一邊旋轉一邊推進的功能。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置，包括主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件，其中， 所述主指組件包括一組滾輪，該組滾輪旋轉運動能夠實現導管或導絲推進或者后退，主指組件和副指組件通過組合運動能夠實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉； 所述副指組件用于配合主指組件實現導管或導絲旋轉和推進功能，副指組件可手動沿著遠離主指組件方向直接移動，松手后，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回； 所述驅動組件用于實現主指組件和副指組件運動的運動驅動； 所述導管或導絲導向組件包括Y閥架單元和入口支撐架，Y閥架單元用來實現Y閥的快速安裝，入口支撐架用于導向進入機構的導管或導絲。
2.根據權利要求1所述的導管或導絲操縱裝置，其特征在于，導管或導絲操縱裝置操縱導管或導絲包括兩個方向的運動，是導管或導絲推進運動和導管或導絲旋轉運動，導管或導絲推進運動是附著在導管或導絲旋轉運動之上的。
3.根據權利要求2所述的導管或導絲操縱裝置，其特征在于，所述主指組件包括滾輪、橡膠套、軸承支撐單元、齒輪、推進電機、導軌固定板、導軌副和連接板，所述推進電機與電機架用螺栓固定，推進電機的輸出軸通過齒輪傳動與兩個滾輪構成的滾輪組連接，滾輪組通過軸承支撐單元固定支撐，兩個橡膠套材料為橡膠，通過過盈配合，分別套在兩個滾輪上。
4.根據權利要求3所述的導管或導絲操縱裝置，其特征在于，主指組件滾輪旋轉運動能夠實現導管或導絲推進或者后退，傳動關系為推進電機輸出軸的旋轉運動，通過齒輪傳動帶動兩個滾輪運動，進而完成主指組件滾輪橡膠套與副指組件中滾輪橡膠套的兩點壓緊，驅動導管或導絲前進或后退。
5.根據權利要求4所述的導管或導絲操縱裝置，其特征在于，主指組件和副指組件通過組合運動能夠實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉，傳動關系為:主指組件中的滾輪、橡膠套、軸承支撐單元、電機架、齒輪和推進電機構成的整體，通過連接板與驅動組件連接，在導軌副構成的約束上做上下的直線運動，同時，驅動組件驅動副指組件中的滾輪做相反方向的直線運動，在導管或導絲被壓緊的情況下，實現導管或導絲的捻轉運動。
6.根據權利要求5所述的導管或導絲操縱裝置，其特征在于，副指組件包括滾輪，橡膠套、軸承支撐單元、副指組件座、彈簧、水平導軌副、副指組件底板、豎直導軌副和連接板，其中橡膠套分別套在在兩個滾輪上，滾輪通過軸承支撐單元實現固定支撐，軸承支撐單元通過水平導軌副固定在副指組件底板上，副指組件底板通過豎直導軌副固定在驅動組件固定板上，并通過連接板與驅動組件的絲杠副輸出連接，副指組件底板通過導軌副連接到驅動組件的固定底座上，軸承支撐單元通過彈簧的拉緊作用，實現副指組件兩個滾輪分別與主指組件中的兩個滾輪壓緊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于兩點夾持的血管介入手術導管或導絲操縱裝置，包括主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件。主指組件中滾輪旋轉運動可實現導管或導絲推進或者后退，主指組件和副指組件通過組合運動可實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉，裝卡導管或導絲時，副指組件可用手沿著遠離主指組件方向直接移動，松手后，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回。驅動組件是實現主指組件和副指組件運動的運動驅動。導管或導絲導向組件用來實現導管或導絲導向和Y閥的快速安裝；本發(fā)明能夠實現導管或導絲的推進和旋轉，降低了醫(yī)生工作量，減少了醫(yī)生在輻射環(huán)境中的工作時間，并提高了導管或導絲在血管中的運動精度。
文檔編號A61M25/082GK103157170SQ201310058140
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權日2013年2月25日
發(fā)明者邊桂彬, 侯增廣, 謝曉亮, 程龍, 李鵬峰, 譚民, 楊帆, 米韶華, 奉振球, 魏鵬 申請人:中國科學院自動化研究所