一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于它包括軸向推送單元、旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元、手術(shù)導(dǎo)管、操作力檢測(cè)單元和傾角可調(diào)底座；其優(yōu)越性在于：可以模仿醫(yī)生的介入操作動(dòng)作，操作精度高，有效提高手術(shù)安全性；可以保證不同的接受治療者或者不同的介入位置均能調(diào)整到操作者所期望的角度；裝置整體采用鋁合金材料，尺寸小、質(zhì)量輕。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置
(—)【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型屬于醫(yī)療設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，特別適用于血管造影、血栓或異物的摘除、治療腫瘤或血管畸形、溶解血栓、血管擴(kuò)張等方面。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]世界衛(wèi)生組織的調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，心腦血管疾病已經(jīng)成為人類(lèi)疾病死亡的三大原因之一，每年我國(guó)900萬(wàn)患心腦血管疾病的人中就有250萬(wàn)人死亡。全球每年有1670萬(wàn)人死于心腦血管疾病，占所有疾病死亡率的29.2%。傳統(tǒng)的開(kāi)顱開(kāi)胸手術(shù)方法也能治療該疾病，但是這種手術(shù)方法對(duì)病人的損傷非常大。目前，針對(duì)腦血管疾病最直接、最有效的方法是腦血管微創(chuàng)外科介入療法。介入手術(shù)療法的優(yōu)點(diǎn)是能夠減少手術(shù)給患者帶來(lái)的創(chuàng)傷及痛苦，并且術(shù)后恢復(fù)快，縮短病人的住院時(shí)間，減輕病人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。還可以減少手術(shù)室的人員配備，節(jié)省醫(yī)院的人力資源。但腦血管外科微創(chuàng)手術(shù)目前還只能由醫(yī)生手工完成，這種介入手術(shù)方式是在數(shù)字減影血管造影技術(shù)和X射線的輔助和導(dǎo)航下完成的，醫(yī)生長(zhǎng)期在X射線下工作，會(huì)受到很大的輻射；而且手術(shù)的高危險(xiǎn)性對(duì)操作醫(yī)生的操作技巧要求高；手術(shù)時(shí)間較長(zhǎng)，手術(shù)安全性會(huì)因?yàn)獒t(yī)生的疲勞而降低。
[0003]主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)能有效解決醫(yī)生手工完成血管介入手術(shù)存在的問(wèn)題。醫(yī)生在遙操作主側(cè)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋信息發(fā)出控制命令，導(dǎo)管的介入動(dòng)作則由手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)管從操作裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在眾多研究中，手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)管操作機(jī)器人裝置設(shè)計(jì)都基于摩擦滾輪的方式，這種方式容易對(duì)導(dǎo)管造成損壞，損壞的導(dǎo)管也可能對(duì)血管造成傷害，同時(shí)摩擦推動(dòng)本身存在推進(jìn)誤差。導(dǎo)管軸向操作力的采集反饋已成為一個(gè)重點(diǎn)，但導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)扭矩往往被忽視。
(三)實(shí)用新型內(nèi)容:
[0004]本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種可以模仿傳統(tǒng)介入手術(shù)中醫(yī)生對(duì)導(dǎo)管抓取推送動(dòng)作的裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，且能能夠模仿人工手術(shù)的過(guò)程。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于它包括軸向推送單元、旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元、手術(shù)導(dǎo)管、操作力檢測(cè)單元和傾角可調(diào)底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)單元安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上，其輸出端連接夾取單元，使夾取單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述手術(shù)導(dǎo)管穿過(guò)夾取單元；所述夾取單元的輸出為夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述操作力檢測(cè)單元的輸入端檢測(cè)夾取單元對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的推送力信號(hào)以及旋轉(zhuǎn)單元的扭矩信號(hào)；所述傾角可調(diào)底座是從操作器裝置的安裝底座。
[0006]所述軸向推送單元由線性滑臺(tái)、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)單元由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板、聯(lián)軸器1、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶輪II和同步帶構(gòu)成；其中，所述滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接線性滑臺(tái)，為線性滑臺(tái)的滑動(dòng)端的移動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力；所述線性滑臺(tái)安裝在傾角可調(diào)底座上；所述滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板安裝在線性滑臺(tái)的滑動(dòng)端；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板上，其輸出端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II連接電動(dòng)夾具I ;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板安裝在滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上。
[0007]所述線性滑臺(tái)的行程可以根據(jù)單程推進(jìn)尺寸選擇為0-400_。
[0008]所述夾取單元由電動(dòng)夾具1、電動(dòng)夾具I1、夾具連接軸1、夾具連接軸I1、前端安裝立板和后端夾具安裝板構(gòu)成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元的電動(dòng)夾具I和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述電動(dòng)夾具I兩端分別連接夾具連接軸I和夾具連接軸II，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述夾具連接軸I 一端與電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與操作力檢測(cè)單元以軸承方式連接；所述夾具連接軸II 一端與電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板以軸承方式連接；所述電動(dòng)夾具II安裝在后端夾具安裝板上，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述前端安裝立板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述后端夾具安裝板安裝在傾角可調(diào)底座上。
[0009]所述操作力檢測(cè)單元由扭矩傳感器、拉壓力傳感器、拉壓力傳感器安裝板、拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)構(gòu)成；其中，所述夾取單元的夾具連接軸I的一端與拉壓力傳感器安裝板以軸承方式連接；所述扭矩傳感器通過(guò)軸向推送單元的聯(lián)軸器I與旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接，檢測(cè)其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器安裝在拉壓力傳感器安裝板上，所述拉壓力傳感器的輸入端采集通過(guò)拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)傳遞來(lái)的軸向操作力信號(hào)；所述拉壓力傳感器安裝板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述拉壓環(huán)形套安裝在拉壓力傳感器的檢測(cè)軸上；所述圓盤(pán)安裝在夾取單元的夾具連接軸I上，其邊緣嵌入到拉壓環(huán)形套中；所述電動(dòng)夾具I的輸入端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接。
[0010]所述扭矩傳感器的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S。
[0011]所述拉壓力傳感器的量程為0-5N，精度為0.025% R.0。
[0012]所述拉壓力傳感器安裝板為U型拉壓力傳感器安裝板。
[0013]所述傾角可調(diào)底座由底座前端立板、底座架、支撐板、立板連接軸、套管、套管連接軸、調(diào)整桿、連接軸和緊固螺絲構(gòu)成；其中，所述底座前端立板安裝在底座架上；所述套管與底座架連接，且可圍繞套管連接軸旋轉(zhuǎn)；所述調(diào)整桿依可調(diào)整嵌入長(zhǎng)度的緊固螺絲嵌入在套管中；所述傾角可調(diào)底座的支撐板分別通過(guò)立板連接軸與底座前端立板連接，通過(guò)連接軸與調(diào)整桿連接，立板連接軸和連接軸是可以旋轉(zhuǎn)的連接軸；所述軸向推送單元的線性滑臺(tái)安裝在支撐板上；所述夾取單元的后端夾具安裝板安裝在支撐板上。
[0014]所述傾角可調(diào)底座為手動(dòng)調(diào)節(jié)架；所述連接支撐板與底座前端立板的立板連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述連接套管和底座架的套管連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述連接支撐板和調(diào)整桿的連接軸可以旋轉(zhuǎn)；
[0015]所述電動(dòng)夾具I由夾具電機(jī)、夾具電機(jī)安裝板、凸輪、銷(xiāo)釘、夾具片、夾具板1、夾具板I1、彈簧和螺絲構(gòu)成；其中，所述夾具電機(jī)安裝在夾具電機(jī)安裝板上；所述凸輪與夾具電機(jī)的輸出端連接，并卡在夾具片中間；所述夾具板I與夾具電機(jī)安裝板呈平行安裝；所述夾具板II上有螺紋孔，所述夾具板II與夾具板I之間、夾具板II與夾具電機(jī)安裝板之間均依螺絲連接；所述夾具片通過(guò)銷(xiāo)釘固定在夾具板I與夾具電機(jī)安裝板之間；所述夾具板II上有螺紋孔，所述彈簧穿過(guò)夾具板II上螺紋孔，一端壓在夾具片上，一端與夾具板II上螺紋孔內(nèi)的螺絲相接；所述電動(dòng)夾具II與電動(dòng)夾具I有相同的結(jié)構(gòu)。
[0016]所述夾具電機(jī)是微型步進(jìn)電機(jī)。
[0017]所述主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置采用鋁合金材料。
[0018]本實(shí)用新型的工作方法:
[0019]①介入角度的調(diào)節(jié):
[0020]針對(duì)不同的接受治療者或者手術(shù)介入位置，通過(guò)調(diào)節(jié)傾角可調(diào)底座獲得0-45°的任意介入角度。調(diào)整桿深入套管的長(zhǎng)度決定了介入角度的大小，當(dāng)調(diào)整桿深入套管的長(zhǎng)度達(dá)到操作者期望的介入角度時(shí)，通過(guò)緊固螺絲將其固定??；
[0021]②導(dǎo)管的推送旋轉(zhuǎn)操作:
[0022]所述電動(dòng)夾具I和電動(dòng)夾具II交替夾住手術(shù)導(dǎo)管，當(dāng)電動(dòng)夾具I夾住手術(shù)導(dǎo)管時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管處于介入工作狀態(tài)；當(dāng)電動(dòng)夾具II夾住手術(shù)導(dǎo)管時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管保持原有狀態(tài)不動(dòng)，滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線性滑臺(tái)使線性滑臺(tái)滑動(dòng)端移動(dòng)到線性滑臺(tái)的后端；其中，電動(dòng)夾具I夾緊手術(shù)導(dǎo)管的夾緊力被安裝在夾具片夾緊位置的壓敏傳感器所測(cè)量，以保證電動(dòng)夾具I能夠夾住手術(shù)導(dǎo)管運(yùn)動(dòng)而不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，同時(shí)又不對(duì)手術(shù)導(dǎo)管造成損壞。電動(dòng)夾具I夾緊力的大小可以通過(guò)擰進(jìn)夾具板II上螺紋孔的螺絲長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)彈簧的松緊控制。
[0023]③導(dǎo)管操作力的檢測(cè):
[0024]所述對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作力檢測(cè)包括軸向操作力的檢測(cè)和旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè):
[0025]1、所述軸向操作力的檢測(cè)由拉壓力傳感器完成，所述拉壓環(huán)形套在沒(méi)有拉壓力時(shí)被圓盤(pán)接觸但沒(méi)有擠壓，圓盤(pán)隨軸的旋轉(zhuǎn)不影響拉壓環(huán)形套；當(dāng)電動(dòng)夾具I夾住手術(shù)導(dǎo)管做軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管對(duì)電動(dòng)夾具I的反作用力可以使電動(dòng)夾具I在軸向產(chǎn)生微移動(dòng)，這個(gè)微移動(dòng)通過(guò)圓盤(pán)和拉壓環(huán)形套的組合傳遞到拉壓力傳感器，拉壓力傳感器即可檢測(cè)到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力；
[0026]I1、所述旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)由扭矩傳感器完成，所述扭矩傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端和同步帶輪軸之間；當(dāng)扭矩傳感器檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩后，實(shí)時(shí)的輸出扭矩減去空載時(shí)的輸出扭矩，即可得到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管操作時(shí)的實(shí)時(shí)扭矩。
[0027]所述步驟②中的導(dǎo)管的推送旋轉(zhuǎn)操作，電動(dòng)夾具I的夾緊模仿醫(yī)生的抓管動(dòng)作，線性滑臺(tái)的推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)模仿醫(yī)生手的送管、旋管動(dòng)作；當(dāng)手術(shù)導(dǎo)管被電動(dòng)夾具I夾住時(shí)，從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作有兩個(gè)自由度，包括旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成:
[0028]1、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、同步帶、夾具連接軸II，最終傳遞到電動(dòng)夾具I，從而帶動(dòng)電動(dòng)夾具I所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管一起旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0029]I1、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)使線性滑臺(tái)滑動(dòng)端滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推動(dòng)電動(dòng)夾具所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管軸向運(yùn)動(dòng)。
[0030]本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于:1、模仿傳統(tǒng)手術(shù)中醫(yī)生對(duì)導(dǎo)管的操作動(dòng)作，符合仿生學(xué)的設(shè)計(jì)要求，利于使用醫(yī)生在傳統(tǒng)手術(shù)中所積累的導(dǎo)管操作經(jīng)驗(yàn)和技巧；2、用抓取推送的方式取代摩擦滾輪推進(jìn)，提高了操作精度，同時(shí)對(duì)手術(shù)導(dǎo)管26不造成損壞；3、操作器上帶有操作力檢測(cè)傳感器組，將操作力實(shí)時(shí)反饋給操作者，增加操作者的現(xiàn)場(chǎng)操作感，有效提高手術(shù)安全性；4、傾角可調(diào)底座可以保證不同的接受治療者或者不同的介入位置均能調(diào)整到操作者所期望的角度；5、裝置整體采用鋁合金材料，尺寸小、質(zhì)量輕。
(四)【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0031]圖1為本實(shí)用新型所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0032]圖2為本實(shí)用新型所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3為本實(shí)用新型所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置的導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)和軸向?qū)Ч懿僮髁皩?dǎo)管旋轉(zhuǎn)扭矩檢測(cè)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0034]圖4為本實(shí)用新型所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置中電動(dòng)夾具I的結(jié)構(gòu)示意圖(其中圖4-a為分解圖、圖4-b為組合圖)。
[0035]圖5為本實(shí)用新型所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置中傾角可調(diào)底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]其中，I為底座前端立板，2為底座架,3為套管,4為立板連接軸,5為調(diào)整桿,6為同步帶輪I，7為同步帶輪軸，8為圓盤(pán)，9為拉壓力傳感器安裝板，10為聯(lián)軸器I，11為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板，12為緊固螺絲，13為連接軸，14為滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，15為后端夾具安裝板，16為滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板，17為聯(lián)軸器II, 18為前端安裝立板,19為同步帶,20為電動(dòng)夾具I ,20-1為夾具板I，20-2為彈簧，20-3為夾具板II，20-4為螺絲，20-5為夾具片，20_6為夾具電機(jī)安裝板，20-7為夾具電機(jī)，20-8為凸輪，20-9為銷(xiāo)釘，21為夾具連接軸I，22為拉壓環(huán)形套，23為拉壓力傳感器，24為扭矩傳感器，25為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，26為手術(shù)導(dǎo)管，27為電動(dòng)夾具II，28為線性滑臺(tái)，29為支撐板，30為套管連接軸，31為夾具連接軸II，32為同步帶輪II。(五)【具體實(shí)施方式】:
[0037]實(shí)施例:一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置(見(jiàn)圖1、圖2)，其特征在于它包括軸向推送單元、旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元、手術(shù)導(dǎo)管26、操作力檢測(cè)單元和傾角可調(diào)底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)單元安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板16上，其輸出端連接夾取單元，使夾取單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述手術(shù)導(dǎo)管26穿過(guò)夾取單元；所述夾取單元的輸出為夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管26 ;所述操作力檢測(cè)單元的輸入端檢測(cè)夾取單元對(duì)手術(shù)導(dǎo)管26的推送力信號(hào)以及旋轉(zhuǎn)單元的扭矩信號(hào)；所述傾角可調(diào)底座是從操作器裝置的安裝底座。
[0038]所述軸向推送單元(見(jiàn)圖2)由線性滑臺(tái)28、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14和滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板16構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)單元(見(jiàn)圖2，圖3)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板11、聯(lián)軸器110、聯(lián)軸器1117、同步帶輪軸7、同步帶輪16、同步帶輪1132和同步帶19構(gòu)成；其中，所述滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的輸出端連接線性滑臺(tái)28，為線性滑臺(tái)28的滑動(dòng)端的移動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力；所述線性滑臺(tái)28安裝在傾角可調(diào)底座上；所述滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板16安裝在線性滑臺(tái)28的滑動(dòng)端；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板11上，其輸出端通過(guò)聯(lián)軸器110、扭矩傳感器24、聯(lián)軸器1117、同步帶輪軸7、同步帶輪16、同步帶19、同步帶輪1132及夾具連接軸1131連接電動(dòng)夾具120 ;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板11安裝在滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板16上。
[0039]所述線性滑臺(tái)28的行程可以根據(jù)單程推進(jìn)尺寸選擇為0-400mm，本實(shí)施例的有效行程為200mm。
[0040]所述夾取單元(見(jiàn)圖1，圖2，圖3)由電動(dòng)夾具120、電動(dòng)夾具1127、夾具連接軸121、夾具連接軸1131、前端安裝立板18和后端夾具安裝板15構(gòu)成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元的電動(dòng)夾具120和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述電動(dòng)夾具120兩端分別連接夾具連接軸121和夾具連接軸1131，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管26 ;所述夾具連接軸121 —端與電動(dòng)夾具120連接起到支撐作用，一端與操作力檢測(cè)單元以軸承方式連接；所述夾具連接軸Π31 —端與電動(dòng)夾具120連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板18以軸承方式連接；所述電動(dòng)夾具1127安裝在后端夾具安裝板15上，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管26 ;所述前端安裝立板18安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板16上；所述后端夾具安裝板15安裝在傾角可調(diào)底座上。
[0041]所述操作力檢測(cè)單元(見(jiàn)圖1、圖2)由扭矩傳感器24、拉壓力傳感器23、拉壓力傳感器安裝板9、拉壓環(huán)形套22和圓盤(pán)8構(gòu)成；其中，所述夾取單元的夾具連接軸121的一端與拉壓力傳感器安裝板9以軸承方式連接；所述扭矩傳感器24通過(guò)軸向推送單元的聯(lián)軸器IlO與旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的輸出端連接，檢測(cè)其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器23安裝在拉壓力傳感器安裝板9上，所述拉壓力傳感器23的輸入端采集通過(guò)拉壓環(huán)形套22和圓盤(pán)8傳遞來(lái)的軸向操作力信號(hào)；所述拉壓力傳感器安裝板9安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板16上；所述拉壓環(huán)形套22安裝在拉壓力傳感器23的檢測(cè)軸上；所述圓盤(pán)8安裝在夾取單元的夾具連接軸121上，其邊緣嵌入到拉壓環(huán)形套22中；所述電動(dòng)夾具120的輸入端通過(guò)聯(lián)軸器110、扭矩傳感器24、聯(lián)軸器1117、同步帶輪16、同步帶19、同步帶輪1132及夾具連接軸1131與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的輸出端連接。
[0042]所述扭矩傳感器24的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S，本實(shí)施例取量程為
0.15NM，精度為 ±0.3% F.S。
[0043]所述拉壓力傳感器23的量程為0-5N精度為0.025% R.0，本實(shí)施例取量程為2N精度為 0.025% R.0。
[0044]所述拉壓力傳感器安裝板9為U型拉壓力傳感器安裝板。
[0045]所述傾角可調(diào)底座(見(jiàn)圖5)由底座前端立板1、底座架2、支撐板29、立板連接軸
4、套管3、套管連接軸30、調(diào)整桿5、連接軸13和緊固螺絲12構(gòu)成；其中，所述底座前端立板I安裝在底座架2上；所述套管3與底座架2連接，且可圍繞套管連接軸30旋轉(zhuǎn)；所述調(diào)整桿5依可調(diào)整嵌入長(zhǎng)度的緊固螺絲12嵌入在套管3中；所述傾角可調(diào)底座的支撐板29分別通過(guò)立板連接軸4與底座前端立板I連接，通過(guò)連接軸13與調(diào)整桿5連接，立板連接軸4和連接軸13是可以旋轉(zhuǎn)的連接軸；所述軸向推送單元的線性滑臺(tái)28安裝在支撐板29上；所述夾取單元的后端夾具安裝板15安裝在支撐板29上。
[0046]所述傾角可調(diào)底座為手動(dòng)調(diào)節(jié)架(見(jiàn)圖5);所述連接支撐板29與底座前端立板I的立板連接軸4可以旋轉(zhuǎn)；所述連接套管3和底座架2的套管連接軸30可以旋轉(zhuǎn)；所述連接支撐板29和調(diào)整桿5的連接軸13可以旋轉(zhuǎn)；
[0047]所述電動(dòng)夾具120(見(jiàn)圖4-a、圖4-b)由夾具電機(jī)20_7、夾具電機(jī)安裝板20_6、凸輪20-8、銷(xiāo)釘20-9、夾具片20-5、夾具板120-1、夾具板1120-3、彈簧20-2和螺絲20-4構(gòu)成；其中，所述夾具電機(jī)20-7安裝在夾具電機(jī)安裝板20-6上；所述凸輪20-8與夾具電機(jī)20-7的輸出端連接，并卡在夾具片20-5中間；所述夾具板120-1與夾具電機(jī)安裝板20_6呈平行安裝；所述夾具板Π20-3上有螺紋孔，所述夾具板II20-3與夾具板120-1之間、夾具板II20-3與夾具電機(jī)安裝板20-6之間均依螺絲連接；所述夾具片20-5通過(guò)銷(xiāo)釘20_9固定在夾具板120-1與夾具電機(jī)安裝板20-6之間；所述夾具板II20-3上有螺紋孔，所述彈簧20-2穿過(guò)夾具板II20-3上螺紋孔，一端壓在夾具片20-5上，一端與夾具板II20-3上螺紋孔內(nèi)的螺絲20-4相接；所述電動(dòng)夾具1127與電動(dòng)夾具120有相同的結(jié)構(gòu)。
[0048]所述夾具電機(jī)20-7是微型步進(jìn)電機(jī)。
[0049]所述主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置采用鋁合金材料。
[0050]一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置的工作方法，其特征在于包括以下幾個(gè)操作部分:
[0051]①介入角度的調(diào)節(jié):
[0052]針對(duì)不同的接受治療者或者手術(shù)介入位置，通過(guò)調(diào)節(jié)傾角可調(diào)底座獲得0-45°的任意介入角度。調(diào)整桿5深入套管3的長(zhǎng)度決定了介入角度的大小，當(dāng)調(diào)整桿5深入套管3的長(zhǎng)度達(dá)到操作者期望的介入角度時(shí)，通過(guò)緊固螺絲12將其固定?。?br> [0053]②導(dǎo)管的推送旋轉(zhuǎn)操作:
[0054]所述電動(dòng)夾具120和電動(dòng)夾具1127交替夾住手術(shù)導(dǎo)管26，當(dāng)電動(dòng)夾具120夾住手術(shù)導(dǎo)管26時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管26處于介入工作狀態(tài)；當(dāng)電動(dòng)夾具1127夾住手術(shù)導(dǎo)管26時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管26保持原有狀態(tài)不動(dòng)，滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)線性滑臺(tái)28使線性滑臺(tái)28滑動(dòng)端移動(dòng)到線性滑臺(tái)28的后端；其中，電動(dòng)夾具120夾緊手術(shù)導(dǎo)管26的夾緊力被安裝在夾具片20-5夾緊位置的壓敏傳感器所測(cè)量，以保證電動(dòng)夾具120能夠夾住手術(shù)導(dǎo)管26運(yùn)動(dòng)而不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，同時(shí)又不對(duì)手術(shù)導(dǎo)管26造成損壞。電動(dòng)夾具120夾緊力的大小可以通過(guò)擰進(jìn)夾具板II20-3上螺紋孔的螺絲20-4長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)彈簧20-2的松緊控制。
[0055]③導(dǎo)管操作力的檢測(cè):
[0056]所述對(duì)手術(shù)導(dǎo)管26的操作力檢測(cè)包括軸向操作力的檢測(cè)和旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)(見(jiàn)圖3):
[0057]1、所述軸向操作力的檢測(cè)由拉壓力傳感器23完成，所述拉壓環(huán)形套22在沒(méi)有拉壓力時(shí)被圓盤(pán)8接觸但沒(méi)有擠壓，圓盤(pán)8隨軸的旋轉(zhuǎn)不影響拉壓環(huán)形套22 ;當(dāng)電動(dòng)夾具120夾住手術(shù)導(dǎo)管26做軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管26對(duì)電動(dòng)夾具I 20的反作用力可以使電動(dòng)夾具120在軸向產(chǎn)生微移動(dòng)，這個(gè)微移動(dòng)通過(guò)圓盤(pán)8和拉壓環(huán)形套22的組合傳遞到拉壓力傳感器23，拉壓力傳感器23即可檢測(cè)到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管26的軸向操作力；
[0058]I1、所述旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)由扭矩傳感器24完成，所述扭矩傳感器24安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的輸出端和同步帶輪軸7之間；當(dāng)扭矩傳感器24檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的輸出扭矩后，實(shí)時(shí)的輸出扭矩減去空載時(shí)的輸出扭矩，即可得到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管26操作時(shí)的實(shí)時(shí)扭矩。
[0059]所述步驟②中的導(dǎo)管的推送旋轉(zhuǎn)操作，電動(dòng)夾具120的夾緊模仿醫(yī)生的抓管動(dòng)作，線性滑臺(tái)28的推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的旋轉(zhuǎn)模仿醫(yī)生手的送管、旋管動(dòng)作；當(dāng)手術(shù)導(dǎo)管26被電動(dòng)夾具120夾住時(shí)，從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管26的操作有兩個(gè)自由度，包括旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成:
[0060]1、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)25的旋轉(zhuǎn)通過(guò)聯(lián)軸器110、扭矩傳感器24、聯(lián)軸器1117、同步帶輪軸7、同步帶19、夾具連接軸1131，最終傳遞到電動(dòng)夾具120，從而帶動(dòng)電動(dòng)夾具120所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管26 —起旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)管26的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0061]I1、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的旋轉(zhuǎn)使線性滑臺(tái)28滑動(dòng)端滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推動(dòng)電動(dòng)夾具20所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管26軸向運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于它包括軸向推送單元、旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元、手術(shù)導(dǎo)管、操作力檢測(cè)單元和傾角可調(diào)底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)單元安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上，其輸出端連接夾取單元，使夾取單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述手術(shù)導(dǎo)管穿過(guò)夾取單元；所述夾取單元的輸出為夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述操作力檢測(cè)單元的輸入端檢測(cè)夾取單元對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的推送力信號(hào)以及旋轉(zhuǎn)單元的扭矩信號(hào)；所述傾角可調(diào)底座是從操作器裝置的安裝底座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述軸向推送單元由線性滑臺(tái)、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)單元由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板、聯(lián)軸器1、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶輪II和同步帶構(gòu)成；其中，所述滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接線性滑臺(tái)，為線性滑臺(tái)的滑動(dòng)端的移動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力；所述線性滑臺(tái)安裝在傾角可調(diào)底座上；所述滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板安裝在線性滑臺(tái)的滑動(dòng)端；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板上，其輸出端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II連接電動(dòng)夾具I ;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板安裝在滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述線性滑臺(tái)的行程可以根據(jù)單程推進(jìn)尺寸選擇為0-400_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述夾取單元由電動(dòng)夾具1、電動(dòng)夾具I1、夾具連接軸1、夾具連接軸I1、前端安裝立板和后端夾具安裝板構(gòu)成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、夾取單元的電動(dòng)夾具I和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述電動(dòng)夾具I兩端分別連接夾具連接軸I和夾具連接軸II，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述夾具連接軸I 一端與電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與操作力檢測(cè)單元以軸承方式連接；所述夾具連接軸II 一端與電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板以軸承方式連接；所述電動(dòng)夾具II安裝在后端夾具安裝板上，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述前端安裝立板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述后端夾具安裝板安裝在傾角可調(diào)底座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述操作力檢測(cè)單元由扭矩傳感器、拉壓力傳感器、拉壓力傳感器安裝板、拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)構(gòu)成；其中，所述夾取單元的夾具連接軸I的一端與拉壓力傳感器安裝板以軸承方式連接；所述扭矩傳感器通過(guò)軸向推送單元的聯(lián)軸器I與旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接，檢測(cè)其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器安裝在拉壓力傳感器安裝板上，所述拉壓力傳感器的輸入端采集通過(guò)拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)傳遞來(lái)的軸向操作力信號(hào)；所述拉壓力傳感器安裝板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述拉壓環(huán)形套安裝在拉壓力傳感器的檢測(cè)軸上；所述圓盤(pán)安裝在夾取單元的夾具連接軸I上，其邊緣嵌入到拉壓環(huán)形套中；所述電動(dòng)夾具I的輸入端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述扭矩傳感器的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S ;所述拉壓力傳感器的量程為0-5N，精度為0.025% R.0 ;所述拉壓力傳感器安裝板為U型拉壓力傳感器安裝板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述傾角可調(diào)底座由底座前端立板、底座架、支撐板、立板連接軸、套管、套管連接軸、調(diào)整桿、連接軸和緊固螺絲構(gòu)成；其中，所述底座前端立板安裝在底座架上；所述套管與底座架連接，且可圍繞套管連接軸旋轉(zhuǎn)；所述調(diào)整桿依可調(diào)整嵌入長(zhǎng)度的緊固螺絲嵌入在套管中；所述傾角可調(diào)底座的支撐板分別通過(guò)立板連接軸與底座前端立板連接，通過(guò)連接軸與調(diào)整桿連接，立板連接軸和連接軸是可以旋轉(zhuǎn)的連接軸；所述軸向推送單元的線性滑臺(tái)安裝在支撐板上；所述夾取單元的后端夾具安裝板安裝在支撐板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述傾角可調(diào)底座為手動(dòng)調(diào)節(jié)架；所述連接支撐板與底座前端立板的立板連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述連接套管和底座架的套管連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述連接支撐板和調(diào)整桿的連接軸可以旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述電動(dòng)夾具I由夾具電機(jī)、夾具電機(jī)安裝板、凸輪、銷(xiāo)釘、夾具片、夾具板1、夾具板I1、彈簧和螺絲構(gòu)成；其中，所述夾具電機(jī)安裝在夾具電機(jī)安裝板上；所述凸輪與夾具電機(jī)的輸出端連接，并卡在夾具片中間；所述夾具板I與夾具電機(jī)安裝板呈平行安裝；所述夾具板II上有螺紋孔，所述夾具板II與夾具板I之間、夾具板II與夾具電機(jī)安裝板之間均依螺絲連接；所述夾具片通過(guò)銷(xiāo)釘固定在夾具板I與夾具電機(jī)安裝板之間；所述夾具板II上有螺紋孔，所述彈簧穿過(guò)夾具板II上螺紋孔，一端壓在夾具片上，一端與夾具板II上螺紋孔內(nèi)的螺絲相接；所述電動(dòng)夾具II與電動(dòng)夾具I有相同的結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)從操作器裝置，其特征在于所述夾具電機(jī)是微型步進(jìn)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】A61B17/00GK203935213SQ201420250952
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】郭健, 郭書(shū)祥, 王鵬, 邵林, 王云亮 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)