本發(fā)明屬于醫(yī)療器械，具體是涉及一種血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

1、血管介入手術(shù)是一種微創(chuàng)手術(shù)，通過導(dǎo)管等介入器械在血管內(nèi)進(jìn)行操作。為了提高手術(shù)的精準(zhǔn)度和安全性，血管介入手術(shù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。在血管介入手術(shù)機(jī)器人中導(dǎo)絲導(dǎo)管遞送過程，由于阻力，打滑，遞送電機(jī)丟步等因素，會(huì)導(dǎo)致介入器械實(shí)際進(jìn)給量偏差，進(jìn)而影響器械的控制精度。因此，有必要設(shè)計(jì)一種能夠?qū)槿肫餍颠M(jìn)給量進(jìn)行精確補(bǔ)償?shù)难b置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于為了提高手術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性，提供一種血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置，通過對(duì)介入器械的實(shí)際進(jìn)給量中的偏差進(jìn)行采集與補(bǔ)償，提升血管介入手術(shù)機(jī)器人對(duì)器械的進(jìn)給精度。采用主從輪夾具鎖緊器械，通過采集從動(dòng)輪的角度，在不添加額外機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)絲進(jìn)給量測(cè)量，方便部署應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明使用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置，該裝置包括一個(gè)從動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)編碼器、一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)閉環(huán)控制算法；所述從動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)輪和帶編碼器的從動(dòng)輪構(gòu)成，從動(dòng)輪上設(shè)有機(jī)械鎖緊裝置，機(jī)械鎖緊裝置用于將介入器械穩(wěn)定地鎖緊在主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間，并確保介入器械與從動(dòng)輪的同步性；所述編碼器安裝在從動(dòng)機(jī)構(gòu)上，編碼器用于記錄介入器械的進(jìn)給量；編碼器系統(tǒng)的信號(hào)通過微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理；所述閉環(huán)控制算法用于通過微機(jī)系統(tǒng)采集編碼器脈沖，換算為實(shí)際進(jìn)給量，并輸入到pid控制器中，調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)預(yù)期進(jìn)給量進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高精度的進(jìn)給量控制。

4、帶鎖緊從動(dòng)機(jī)構(gòu)，被介入器械帶動(dòng)，確保介入器械與從動(dòng)輪的同步性；編碼傳感器，安裝在從動(dòng)機(jī)構(gòu)上，用于記錄介入器械的進(jìn)給量；編碼器的信號(hào)通過微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理；閉環(huán)控制算法，通過微機(jī)系統(tǒng)采集傳感器數(shù)據(jù)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確的進(jìn)給量補(bǔ)償；

5、所述帶鎖緊從動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)輪和帶編碼器的從動(dòng)輪組成；所述主動(dòng)輪位于裝置的動(dòng)力輸入端，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，提供手術(shù)器械進(jìn)給的動(dòng)力；所述從動(dòng)輪上設(shè)有機(jī)械鎖緊裝置，用于將介入器械鎖緊在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間，確保介入器械與從動(dòng)輪的同步性；輪與編碼器同軸布置，所述帶編碼器的從動(dòng)輪采用以下任一方案：1、光柵盤安裝在從動(dòng)輪根部，通過光電傳感器讀取旋轉(zhuǎn)角度，從而獲取介入器械的進(jìn)給量；2、小型磁鐵安裝在從動(dòng)輪頂部，通過磁電傳感器讀取旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)介入器械進(jìn)給量的測(cè)量；所述機(jī)械鎖緊裝置包括：l形轉(zhuǎn)軸、螺紋旋鈕、兩輪之間的特殊尺寸凹槽；從動(dòng)輪安裝在l形轉(zhuǎn)軸上，與主動(dòng)輪保持平行且相鄰，用于與主動(dòng)輪同步旋轉(zhuǎn)并夾持介入器械；l形轉(zhuǎn)軸支撐并允許從動(dòng)輪在垂直于主動(dòng)輪的方向上旋轉(zhuǎn)；螺紋旋鈕安裝在l形轉(zhuǎn)軸的一端，通過旋轉(zhuǎn)螺紋旋鈕，調(diào)整從動(dòng)輪與主動(dòng)輪之間的壓緊程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)介入器械的牢固固定；兩輪之間的特殊尺寸凹槽，用于將介入器械穩(wěn)定地卡入其中，確保介入器械在兩輪壓緊狀態(tài)下通過介入器械帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

6、所述閉環(huán)控制算法包括微機(jī)系統(tǒng)和pid控制器；微機(jī)系統(tǒng)用于采集編碼器的脈沖信號(hào)；pid控制器用于根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)采集到的實(shí)際進(jìn)給量與預(yù)期進(jìn)給量之間的差異，調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)高精度的進(jìn)給量控制。通過微機(jī)系統(tǒng)采集編碼器脈沖，換算為介入器械的實(shí)際進(jìn)給量。將實(shí)際進(jìn)給量輸入到pid控制器中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與主動(dòng)輪相連，調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)預(yù)期進(jìn)給量進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)介入器械高精度的進(jìn)給量控制。

7、本發(fā)明提供一種血管介入手術(shù)機(jī)器人的器械進(jìn)給補(bǔ)償方法，采用所述器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置，布置帶有鎖緊機(jī)構(gòu)與編碼器系統(tǒng)的從動(dòng)輪，介入器械的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，安裝在從動(dòng)機(jī)構(gòu)上的編碼器系統(tǒng)介入器械的進(jìn)給量，將記錄的進(jìn)給量與執(zhí)行的進(jìn)給量進(jìn)行計(jì)算，并由閉環(huán)控制算法控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相差的進(jìn)給量。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過在從動(dòng)輪中集成鎖緊與編碼的機(jī)電結(jié)構(gòu)，結(jié)合閉環(huán)控制算法，提升血管介入手術(shù)機(jī)器人的遞送精度。通過精確測(cè)量和補(bǔ)償介入器械的進(jìn)給量，本發(fā)明能夠顯著提高血管介入手術(shù)機(jī)器人的操作精度，確保手術(shù)過程中器械遞送的準(zhǔn)確性。本發(fā)明通過采集從動(dòng)輪的角度，在不添加額外機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)絲進(jìn)給量測(cè)量，方便部署應(yīng)用。通過自動(dòng)化的進(jìn)給補(bǔ)償機(jī)制，減少醫(yī)生在手術(shù)過程中對(duì)器械進(jìn)給量偏差的手動(dòng)調(diào)整，使手術(shù)過程更加流暢，提高手術(shù)效率。本發(fā)明的器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)合理，易于與現(xiàn)有的血管介入手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)集成，且操作簡(jiǎn)單，便于醫(yī)生和技術(shù)人員使用。該補(bǔ)償裝置適用于多種規(guī)格的介入器械和手術(shù)場(chǎng)景，具有較好的通用性和適應(yīng)性。

技術(shù)特征：

1.血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置，其特征在于：包括一個(gè)從動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)編碼器、一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)閉環(huán)控制算法；所述從動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)輪和帶編碼器的從動(dòng)輪構(gòu)成，從動(dòng)輪上設(shè)有機(jī)械鎖緊裝置，機(jī)械鎖緊裝置用于將介入器械穩(wěn)定地鎖緊在主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間，并確保介入器械與從動(dòng)輪的同步性；所述編碼器安裝在從動(dòng)機(jī)構(gòu)上，編碼器用于記錄介入器械的進(jìn)給量；編碼器系統(tǒng)的信號(hào)通過微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理；所述閉環(huán)控制算法用于通過微機(jī)系統(tǒng)采集編碼器脈沖，換算為實(shí)際進(jìn)給量，并輸入到pid控制器中，調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)預(yù)期進(jìn)給量進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高精度的進(jìn)給量控制。

2.如權(quán)利要求1所述血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置，其特征在于：所述從動(dòng)輪與編碼器同軸布置，所述編碼器采用以下兩種方案之一：采用光柵盤安裝在從動(dòng)輪底部，并利用光電傳感器讀取旋轉(zhuǎn)角度；或采用小型磁鐵安裝在從動(dòng)輪底部，通過磁電傳感器讀取旋轉(zhuǎn)角度。

3.如權(quán)利要求1所述血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置，其特征在于：所述機(jī)械鎖緊裝置包括l形轉(zhuǎn)軸、螺紋旋鈕和特殊尺寸凹槽；從動(dòng)輪安裝在l形轉(zhuǎn)軸上，通過螺紋旋鈕將從動(dòng)輪與主動(dòng)輪壓緊，實(shí)現(xiàn)介入器械的固定；特殊尺寸凹槽設(shè)在主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間，用于將介入器械卡入特殊尺寸凹槽中；主動(dòng)輪與從動(dòng)輪壓緊狀態(tài)不直接接觸，通過介入器械帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償方法，其特征在于其具體步驟為：布置帶有鎖緊機(jī)構(gòu)與編碼器系統(tǒng)的從動(dòng)輪，介入器械的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，安裝在從動(dòng)機(jī)構(gòu)上的編碼器系統(tǒng)介入器械的進(jìn)給量，將記錄的進(jìn)給量與執(zhí)行的進(jìn)給量進(jìn)行計(jì)算，并由閉環(huán)控制算法控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償相差的進(jìn)給量。

5.如權(quán)利要求4所述血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償方法，其特征在于：通過微機(jī)系統(tǒng)采集編碼器脈沖，換算為介入器械的實(shí)際進(jìn)給量，將實(shí)際進(jìn)給量輸入到pid控制器中，調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)預(yù)期進(jìn)給量進(jìn)行補(bǔ)償，pid控制器用于根據(jù)微機(jī)系統(tǒng)采集到的實(shí)際進(jìn)給量與預(yù)期進(jìn)給量之間的差異，調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)高精度的進(jìn)給量控制。

技術(shù)總結(jié)
血管介入手術(shù)器械進(jìn)給補(bǔ)償裝置，屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。包括一個(gè)從動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)傳感器、一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)閉環(huán)控制算法。從動(dòng)機(jī)構(gòu)由主動(dòng)輪和帶編碼器的從動(dòng)輪構(gòu)成，從動(dòng)輪上設(shè)有機(jī)械鎖緊裝置，能將介入器械穩(wěn)定地鎖緊在兩輪之間。傳感器記錄介入器械的進(jìn)給量，閉環(huán)控制算法通過微機(jī)系統(tǒng)采集編碼器脈沖，換算為實(shí)際進(jìn)給量，并輸入到PID控制器中，調(diào)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)預(yù)期進(jìn)給量進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)高精度的進(jìn)給量控制。本發(fā)明提高手術(shù)精度和安全性、優(yōu)化手術(shù)效率、提升患者體驗(yàn)、降低醫(yī)療成本、易于集成和操作、適應(yīng)性強(qiáng)、促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，并具有潛在的商業(yè)價(jià)值。該裝置適用于各種血管介入手術(shù)，能夠顯著提升手術(shù)機(jī)器人的性能和手術(shù)成功率。

技術(shù)研發(fā)人員：趙揚(yáng),梅子陽,夏友長
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6