專利名稱：微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明公開了 一種微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，屬于醫(yī)療設備領域。
背景技術：
隨著社會的日益進步和人們生活水平的不斷提高，人類對自身疾病的診斷、治療、 預防以及衛(wèi)生健康給予越來越多的關注。為了提高手術精度和工具的靈活性、增加手術醫(yī) 生的舒適性、降低手術風險，減小手術醫(yī)生的疲勞，微創(chuàng)手術機器人系統(tǒng)應運而生。微創(chuàng)介 入以微創(chuàng)、無痛、舒適的特點，迅速發(fā)展。微創(chuàng)手術技術的發(fā)展必然帶動相關手術機器人技 術的研究熱潮。而微創(chuàng)血管介入手術又是微創(chuàng)手術的一個重要方面，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。血管介入手術是借助于介入導管沿血 管的管腔到達較遠的病變部位(如冠狀動脈、腦、肝、腎等血管內(nèi))，然后對病變部位實行治 療的一種微創(chuàng)手術。這種手術方式不僅能有效治療血管疾病，還具有大大縮短手術時間，極 大減輕手術痛苦及恢復過程快等諸多優(yōu)點，已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛地開展。傳統(tǒng)的手術方法是 在X射線影像或其他灰度圖像的監(jiān)控和引導下，由技術熟練的醫(yī)生手工直接完成導管的插 入和治療。但是由于現(xiàn)有的導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，導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)務人員和 患者更長時間地暴露在X射線的輻射之中，影響了手術的效率和安全性。并且傳統(tǒng)方法技 巧性強，風險性高，?？漆t(yī)生手術培訓時間長，同時操作復雜、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(zhì)量，進而影響患者生存質(zhì)量。現(xiàn)有的送管機構，一方面，需要醫(yī)務人員將所需送的導管從送管機構的一端穿入 送管機構，操作起來費時費力；另一方面，電機與操作部分組件之間拆卸不方便，不利于術 前消毒和數(shù)次使用后的更換；再者，為實現(xiàn)導管的轉(zhuǎn)動，需要包括電機在內(nèi)的機構整體跟隨 轉(zhuǎn)動，這樣就給布線及控制帶來不便，并且限制了轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。因此，發(fā)明一種微創(chuàng)血管介 入手術機器人導管捻旋裝置有著極其重要的現(xiàn)實應用意義。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在血管介入手術過程中，捻旋介入導管軸向 旋轉(zhuǎn)，輔助導管到達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)血管介入手術機器人的末端執(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所要送的導管軸向旋轉(zhuǎn)，張合部件的作用是在其張開時，可以拿 出或放入導管；而捻旋過程中，張合部件閉合，夾緊管對其進行捻旋。捻旋部件主要包括捻旋動力部和捻旋執(zhí)行部。動力部主要包括主動齒輪、動力輸 入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動帶。通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實現(xiàn)對導管的夾持，通 過兩段平行帶間的相對運動實現(xiàn)對導管的捻旋。電機反轉(zhuǎn)，各軸轉(zhuǎn)向相反，從而實現(xiàn)對導管 的反向捻旋。張合部件主要包括雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵、一組四連桿機構和兩組五連桿機構，其中五連桿機構中包含兩組平行四邊形機構。通過雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵的旋轉(zhuǎn)帶動四連桿機構動作， 進而帶動五連桿機構中的兩組平行四邊形機構做反向的擺動，實現(xiàn)張合機構的張合動作。本發(fā)明的微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置結構緊湊、體積小、重量輕、加工 安裝方便，便于推廣應用；采用捻旋機構捻動導管轉(zhuǎn)動，避免了電機跟隨轉(zhuǎn)動帶來的繞線問 題，并能實現(xiàn)任意圈數(shù)的轉(zhuǎn)動；采用雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵控制張合機構的張合，電磁鐵通電時， 張合機構張開，進行放進管或取出管的操作，電磁鐵斷電時，張合機構閉合，夾緊導管工作， 控制方法簡單；裝置中包含張合機構，在其張開時，可以將導管裝入或拿出，避免了穿管動 作，使操作更簡單方便；整個執(zhí)行部件可以與電機、電磁鐵分開，單獨取出，便于使用前的消 毒和數(shù)次使用后的更換；采用連桿機構進行張合機構的動力傳動，連桿機構中的運動副元 素的幾何形狀簡單，便于加工制造，連桿機構還可以很方便地用來達到增力、擴大行程和實 現(xiàn)遠距離傳動的目的；五連桿機構中包含兩組做反向同步運動的平行四邊形機構，避免了 在夾緊導管時，由于雙向用力不均，帶來的導管位置的徑向攢動。


圖1、微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置總體結構示意2、微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置局部結構示意3、微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置帶傳動路線示意圖
具體實施例方式下面給出本發(fā)明的具體實施方案，并結合附圖加以說明。微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置總體結構示意圖如圖1所示，主要包括用 于使導管轉(zhuǎn)動的捻旋部件和夾持導管的張合部件。如圖所示，捻旋部件主要包括提供動力的電機部件和捻旋動作的執(zhí)行部件。啟動 電機19，帶動主動齒輪25轉(zhuǎn)動，進而帶動與主動齒輪嚙合的動力輸入齒輪16轉(zhuǎn)動，并將動 力通過齒輪15繼續(xù)傳遞到捻旋部件的動力輸入軸第一捻旋軸31，通過傳動帶30依次帶動 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，各傳動 軸的位置如圖3所示，機構中第三捻旋軸28、第四捻旋軸26和第三捻旋軸36、第四捻旋軸 34形成圖3所示的帶傳動路線。在壓緊塊21的作用下，將導管壓緊在兩段平行的傳動帶之 間，兩段平行傳動帶做反向運動，實現(xiàn)對導管的捻旋。電機反轉(zhuǎn)，反向捻旋導管。帶的松緊 可以通過移動張緊輪27和35來調(diào)節(jié)。電機19通過電機支架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2，四連桿機構和五連桿機構。雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵 2通電旋轉(zhuǎn)，帶動由擺桿4、拉桿5、擺動板6組成的四連桿機構動作，通過擺動板6的擺動， 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構與由第三連桿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構做反方向擺動。兩連板通過銷17連在一起，銷17插入到導向架7的導向槽內(nèi)，保證該連接點只做上下方向的直線運動。導向架7通過螺 釘固聯(lián)在支架8上。擺動板向上擺動時，帶動與連板相連的兩平行四邊形機構均向外擺動， 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，進而帶動安裝在第一殼體 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，完成張開動作；電磁鐵斷電，擺動板6在自身重力作用下向下擺動，兩組 平行四邊形機構則在彈簧33彈力作用下恢復至閉合位置，完成閉合動作。為保證動作的穩(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構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。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與外部機架固聯(lián)。
權利要求
一種微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于包括捻動導管旋轉(zhuǎn)的捻旋部件和在導管放入和取出時張開，在捻旋導管過程中閉合的張合部件。
2.根據(jù)權利要求1所述的微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于導管 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所要送的導管做軸向旋轉(zhuǎn)；張 合部件的作用是在其張開時，拿出或放入導管，所述捻旋部件主要包括捻旋動力部和捻旋 執(zhí)行部，動力部主要包括主動齒輪、動力輸入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動帶，所述張合部件主 要包括雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵、一組四連桿機構和兩組五連桿機構。
3.根據(jù)權利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，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現(xiàn)對導管的夾持，通過兩段平行帶間的相 對運動實現(xiàn)對導管的捻旋；電機反轉(zhuǎn)，各軸轉(zhuǎn)向相反，從而實現(xiàn)對導管的反向捻旋。
4.根據(jù)權利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，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)帶動四連桿機構動作，進而帶動五連桿機構中的兩 組平行四邊形機構做反向的擺動，實現(xiàn)張合機構的張合動作。
5.根據(jù)權利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 的捻旋動力部由電機驅(qū)動，帶動主動齒輪(25)轉(zhuǎn)動，進而帶動與主動齒輪嚙合的動力輸入 齒輪(16)轉(zhuǎn)動，并將動力通過齒輪(15)繼續(xù)傳遞到捻旋執(zhí)行部。
6.根據(jù)權利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 的捻旋執(zhí)行部，第一捻旋軸(31)轉(zhuǎn)動，通過傳動帶(30)依次帶動第四捻旋軸(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，利用兩段平行帶之間 的摩擦夾緊導管，并利用兩段平行帶之間的相對運動捻動導管旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權利要求2所述的微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 五連桿機構中包含兩組對稱的平行四邊形機構，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，張合動作時，兩平行四邊 形機構始終做同步反向擺動，與連桿相連的殼體及殼體內(nèi)部的捻旋軸隨之擺動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微創(chuàng)血管介入手術機器人導管捻旋裝置，屬于醫(yī)療設備領域。它用作微創(chuàng)血管介入手術機器人的末端執(zhí)行器，包括捻旋部件和張合部件，其中捻旋部件用于捻動所要送的導管做軸向旋轉(zhuǎn)。張合部件的作用是在其張開時，拿出或放入導管；而捻旋過程中，張合部件閉合。捻旋部件主要包括動力部和執(zhí)行部。動力部主要包括主動齒輪、動力輸入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動帶。通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實現(xiàn)對導管的夾持，通過兩段平行帶間的相對運動實現(xiàn)對導管的捻旋。張合部件主要包括雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵、四連桿機構和五連桿機構。通過雙向旋轉(zhuǎn)電磁鐵的旋轉(zhuǎn)帶動四連桿機構動作，進而帶動五連桿機構中的兩組平行四邊形機構擺動，實現(xiàn)張合動作。
文檔編號A61M25/082GK101879346SQ20101022061
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月3日 優(yōu)先權日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 申請人:燕山大學