CN110859672A - 介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，包括基准安装板、动力组件、凸轮组件和移动组件；动力组件包括步进电机、齿轮组，步进电机带动齿轮组转动；凸轮组件包括两个直角连接件、一个凸轮轴以及数个凸轮，齿轮组带动凸轮轴转动；移动组件包括一直线长导轨、滑块一、连接件、短导轨、滑块二、方管连接件、拉簧等。本发明装置整体结构简单，成本低廉，采用模块化结构设计，拆装组合简便，结构紧凑。该装置采用交替夹紧、松开导丝，辅助实现了往复运动的过程，可以在很小的体积范围内，达到同医生实际介入手术操作一样的效果。

Description

介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置

技术领域

本发明涉及微创血管介入手术技术领域，具体的说，涉及对于介入手术中机器人从端对导丝的控制技术，更具体的说，涉及一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置。

背景技术

全球每年有近3000万人死于心脑血管疾病，占所有疾病死亡率的30％左右，其中，我国患有心脑血管疾病人数近3亿。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，严重影响着国民健康和人们的正常生活。

心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段。和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。

但是介入手术存在以下2点问题，第一，在手术过程中，由于DSA会发出X射线，医生体力下降较快，注意力及稳定性也会下降，将导致操作精度下降，易发生因推送力不当引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人出现生命危险；第二，长期电离辐射的积累伤害会大幅地增加医生患白血病、癌症以及急性白内障的几率。医生因为做介入手术而不断积累射线的现象，已经成为损害医生职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。

而通过借助机器人技术对导丝遥操作的手术方法能够有效应对上述这一问题，还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能够有效降低放射线对介入医生的伤害，降低术中事故的发生几率。因此，心脑血管介入手术辅助机器人越来越多的被人们所关注，逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。

但是目前现有的血管介入手术机器人存在有如下几个方面的问题：(1)结构相对比较臃肿复杂，安装不便，不够灵活方便；(2)导丝推拉和旋捻的装置体积大，占据了较多的手术台空间，不适用于临床需要；(3)设备不仅制造成本高，而且影响操作精度。

因此如何改进现有的血管介入手术机器人的结构以克服上述诸多问题，是本领域技术人员的一个重要研究方向。

发明内容

本发明提供的一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，其目的在于解决现有血管介入手术机器人在实际手术中的结构较为复杂，体积过大不适用于实际手术环境的问题，为可以像现实医生双手交替操作提供了技术上的支持。

为此，本发明的目的在于提出一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，包括基准安装板、动力组件、凸轮组件和移动组件；

所述动力组件包括步进电机、齿轮组，所述步进电机和所述齿轮组均安装于所述基准安装板上，所述步进电机的输出轴与所述齿轮组相连接，带动所述齿轮组转动；

所述凸轮组件包括两个直角连接件、一个凸轮轴以及数个凸轮，两个所述直角连接件分别安装于所述基准安装板的上表面，所述凸轮轴的两端通过轴承与所述直角连接件相连接，数个所述凸轮环套固定在所述凸轮轴上；所述凸轮轴向外延伸出的一端与所述齿轮组相连接，由所述齿轮组带动所述凸轮轴转动；

所述移动组件包括一直线长导轨，所述直线长导轨安装于所述基准安装板的上表面并且其轴向安装方向与所述凸轮轴的轴向方向相平行，在所述直线长导轨上设有两个滑块一，每个所述滑块一上安装有一连接件，所述连接件的上方安装有一短导轨，所述短导轨的轴向安装方向垂直于所述直线长导轨，所述短导轨上设置有一对应的滑块二，所述滑块二上方安装有一方管连接件，所述方管连接件远离所述凸轮轴的一侧与导丝夹持件相连接，所述方管连接件靠近所述凸轮轴的一侧通过一第一拉簧连接部与一拉簧的一端相连接，所述连接件靠近所述凸轮轴的一侧通过一第二拉簧连接部与所述拉簧的另外一端相连接，所述拉簧使所述方管连接件的侧面与所述凸轮能够紧密接触；

数个所述凸轮平均分成两组，每组所述凸轮对应接触一个所述方管连接件且两组所述凸轮之间相差180°，以实现两个所述方管连接件的交替运动。

本发明首次在介入手术机器人中采用了凸轮组的机械结构设计，实现了交替夹紧和松开导丝的控制动作，可以使步进电机连续转动过程中完成交替夹紧和松开的过程，由于其可以连续操作，不需要中途切换等操作，方便了人们控制和使用，而且其控制方法简单方便，可以完全满足血管介入手术对导丝的需求。

本发明装置整体结构简单，成本低廉，采用模块化结构设计，还具有拆装组合简便，结构紧凑的优点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

优选的，所述方管连接件靠近所述凸轮轴的一侧贴装有聚四氟贴片。

聚四氟具有优良的自润滑性、低摩擦系数和稳定性，所述贴装在方管连接件上的聚四氟贴片可以在凸轮组上进行自由滑动，来完成移动组件的横向往复运动过程，简单实用。

优选的，所述凸轮共有四个，每两个所述凸轮为一组，这两个所述凸轮分别顶住所述方管连接件侧面的两边，凸轮连续的旋转运动使所述方管连接件能够在所述凸轮上来回滑动，实现往复的直线运动。

因两组凸轮之间相差180°，故两组方管连接件会交替的被凸轮顶开，而方管连接件的另一侧连接有导丝夹持件，从而达到了交替夹紧和松开导丝的目的。

优选的，数个所述凸轮形状相同，其由一个半圆和一个椭圆组成，所述半圆和所述椭圆的连接处被打磨成圆角，以便方管连接件能够在凸轮上自由来回滑动。

优选的，所述步进电机的输出轴上设有一连轴伞状齿轮，所述连轴伞状齿轮与所述齿轮组中的伞状齿轮相啮合，所述基准安装板上还安装有用于固定所述齿轮组的齿轮组连接件，所述伞状齿轮的齿轮轴穿过所述齿轮组连接件后与所述凸轮轴向外延伸出的一端相连接。

优选的，所述步进电机通过一连接片安装于所述基准安装板的下方，所述齿轮组安装于所述基准安装板的上方，所述步进电机的输出轴穿过所述基准安装板与所述齿轮组相连接，带动所述齿轮组转动。

本发明装置用于介入手术中对导丝的向前推送和向后撤出动作控制中，能够交替夹紧松开导丝的操作，通过机械结构实现自动完成，医生通过在手术室外的操作手柄，可以控制机器人的推进装置推动导丝进入患者体内指定位置，从而实现介入手术治疗的目的，避免医生受到X射线伤害的风险。该装置采用交替夹紧松开导丝，辅助实现了往复运动的过程，可以在很小的体积范围内，达到同医生实际介入手术操作一样的效果。

本发明装置整体结构简单，成本低廉，采用模块化结构设计，拆装组合简便，结构紧凑，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置的立体结构示意图。

图2附图为本发明提供的一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置的***视图示意图。

图3附图为本发明提供的凸轮组件中凸轮轴和凸轮的结构示意图。

其中，图中，

100-基准安装板；

200-动力组件，

201-步进电机，202-齿轮组，2021-伞状齿轮，203-齿轮组连接件；

300-凸轮组件，

301-直角连接件，302-凸轮轴，303-凸轮；

400-移动组件，

401-直线长导轨，402-滑块一，403-连接件，404-短导轨，405-滑块二，406-方管连接件，4061-第一拉簧连接部，407-拉簧，408-聚四氟贴片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

下面根据图1-3详细描述本发明实施例的一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置。

如图1所示，

本发明实施例公开了一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，包括基准安装板100、动力组件200、凸轮组件300和移动组件400。

如图2-3所示，

动力组件200包括步进电机201、齿轮组202，步进电机201和齿轮组202均安装于基准安装板100上，步进电机201的输出轴与齿轮组202相连接，带动齿轮组202转动。

凸轮组件300包括两个直角连接件301、一个凸轮轴302以及四个凸轮303，两个直角连接件301分别安装于基准安装板100的上表面，凸轮轴302的两端通过轴承与直角连接件301相连接，轴承保证凸轮轴302可以顺滑的旋转；四个凸轮303环套固定在凸轮轴302上；凸轮轴302向外延伸出的一端与齿轮组202相连接，由齿轮组202带动凸轮轴302转动。

具体的，步进电机201通过一连接片安装于基准安装板100的下方，齿轮组202安装于基准安装板100的上方，步进电机201的输出轴上设有一连轴伞状齿轮(图中未示出)，步进电机201的输出轴穿过基准安装板100，由其上的连轴伞状齿轮与齿轮组202中的伞状齿轮2021相啮合；基准安装板100上还安装有用于固定齿轮组202的齿轮组连接件203，伞状齿轮2021的齿轮轴穿过齿轮组连接件203后与凸轮轴302向外延伸出的一端相连接，让步进电机201通过齿轮组202将动力传输到凸轮组件300上。

具体的，四个凸轮303形状相同，其均由一个半圆和一个椭圆组成，而且半圆和椭圆的连接处被打磨成圆角。

具体的，四个凸轮303中，每两个凸轮303为一组，每组凸轮303中的两个凸轮303分别顶住方管连接件406侧面的两边，使方管连接件406能够在凸轮303上来回滑动。两组凸轮303之间相差180°，以实现两个方管连接件406的交替运动，达到自动交替夹紧和松开导丝的目的。

移动组件400包括一直线长导轨401，直线长导轨401安装于基准安装板100的上表面并且其轴向安装方向与凸轮轴302的轴向方向相平行，在直线长导轨401上设有两个滑块一402，每个滑块一402上安装有一连接件403，连接件403的上方安装有一短导轨404，短导轨404的轴向安装方向垂直于直线长导轨401，短导轨404上设置有一对应的滑块二405，滑块二405上方安装有一方管连接件406，方管连接件406远离凸轮轴302的一侧与导丝夹持件(图中未示出)相连接，方管连接件406靠近凸轮轴302的一侧通过一第一拉簧连接部4061与一拉簧407的一端相连接，连接件403靠近凸轮轴302的一侧通过一第二拉簧连接部与拉簧407的另外一端相连接，拉簧407使方管连接件406的侧面与凸轮303能够紧密接触。

上述第一拉簧连接部4061和第二拉簧连接部可以为挂钩、圆孔或者其他能够固定住拉簧407的结构，在此不再过多赘述。

为了进一步优化上述实施例的技术方案，方管连接件406靠近凸轮轴302的一侧贴装有聚四氟贴片408，换句话说，拉簧407能够使方管连接件406侧面的聚四氟贴片408与凸轮303紧密贴附。聚四氟贴片408优良的自润滑性、低摩擦系数和稳定性可以使其在凸轮303上进行顺畅的滑动，完成移动组件的横向往复运动过程，既简单又实用。

本发明介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置的目的是为了使步进电机201转动时，能够带动两个连接件403交替的夹紧和松开导丝，像医生双手一样，实现交替推送导丝进入血管的动作。该装置的具体工作过程为：

首先，步进电机201转动带动齿轮组202转动；然后，齿轮组202带动凸轮轴302以及凸轮303进行旋转；在拉簧407的作用下，方管连接件406上的聚四氟贴片408与凸轮303会紧紧的贴附在一起；凸轮303被分为两组，两组凸轮303之间相差180°，在凸轮303的持续旋转状态下，两组方管连接件406会交替的被各自组的凸轮303顶开，而方管连接件406的另外一侧连接有导丝夹持件，这样便使得同一时间只有一组导丝夹持件可以夹紧导丝，而另外一组是松开导丝的状态，从而让本发明装置达到了自动交替夹紧和松开导丝的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，其特征在于，包括基准安装板(100)、动力组件(200)、凸轮组件(300)和移动组件(400)；

所述动力组件(200)包括步进电机(201)、齿轮组(202)，所述步进电机(201)和所述齿轮组(202)均安装于所述基准安装板(100)上，所述步进电机(201)的输出轴与所述齿轮组(202)相连接，带动所述齿轮组(202)转动；

所述凸轮组件(300)包括两个直角连接件(301)、一个凸轮轴(302)以及数个凸轮(303)，两个所述直角连接件(301)分别安装于所述基准安装板(100)的上表面，所述凸轮轴(302)的两端通过轴承与所述直角连接件(301)相连接，数个所述凸轮(303)环套固定在所述凸轮轴(302)上；所述凸轮轴(302)向外延伸出的一端与所述齿轮组(202)相连接，由所述齿轮组(202)带动所述凸轮轴(302)转动；

所述移动组件(400)包括一直线长导轨(401)，所述直线长导轨(401)安装于所述基准安装板(100)的上表面并且其轴向安装方向与所述凸轮轴(302)的轴向方向相平行，在所述直线长导轨(401)上设有两个滑块一(402)，每个所述滑块一(402)上安装有一连接件(403)，所述连接件(403)的上方安装有一短导轨(404)，所述短导轨(404)的轴向安装方向垂直于所述直线长导轨(401)，所述短导轨(404)上设置有一对应的滑块二(405)，所述滑块二(405)上方安装有一方管连接件(406)，所述方管连接件(406)远离所述凸轮轴(302)的一侧与导丝夹持件相连接，所述方管连接件(406)靠近所述凸轮轴(302)的一侧通过一第一拉簧连接部(4061)与一拉簧(407)的一端相连接，所述连接件(403)靠近所述凸轮轴(302)的一侧通过一第二拉簧连接部与所述拉簧(407)的另外一端相连接，所述拉簧(407)使所述方管连接件(406)的侧面与所述凸轮(303)能够紧密接触；

数个所述凸轮(303)平均分成两组，每组所述凸轮(303)对应接触一个所述方管连接件(406)且两组所述凸轮(303)之间相差180°，以实现两个所述方管连接件(406)的交替运动。

2.根据权利要求1所述的介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，其特征在于：所述方管连接件(406)靠近所述凸轮轴(302)的一侧贴装有聚四氟贴片(408)。

3.根据权利要求1所述的介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，其特征在于：所述凸轮(303)共有四个，每两个所述凸轮(303)为一组，这两个所述凸轮(303)分别顶住所述方管连接件(406)侧面的两边，使所述方管连接件(406)能够在所述凸轮(303)上来回滑动。

4.根据权利要求1或3所述的介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，其特征在于：数个所述凸轮(303)形状相同，其由一个半圆和一个椭圆组成，所述半圆和所述椭圆的连接处被打磨成圆角。

5.根据权利要求1所述的介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，其特征在于：所述步进电机(201)的输出轴上设有一连轴伞状齿轮，所述连轴伞状齿轮与所述齿轮组(202)中的伞状齿轮(2021)相啮合；所述基准安装板(100)上还安装有用于固定所述齿轮组(202)的齿轮组连接件(203)，所述伞状齿轮(2021)的齿轮轴穿过所述齿轮组连接件(203)后与所述凸轮轴(302)向外延伸出的一端相连接。

6.根据权利要求1或5所述的介入手术机器人自动交替夹紧松开导丝装置，其特征在于：所述步进电机(201)通过一连接片安装于所述基准安装板(100)的下方，所述齿轮组(202)安装于所述基准安装板(100)的上方，所述步进电机(201)的输出轴穿过所述基准安装板(100)与所述齿轮组(202)相连接，带动所述齿轮组(202)转动。

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