CN111329582B - 血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种血管介入用夹持导管导丝等器材的机械手指，包括左夹持平板、右夹持平板、左聚拢片、右聚拢片、直线推进机构以及机架，直线推进机构安装在机架上；左夹持平板和右夹持平板相对设置且均设置在直线推进机构上；左聚拢片和右聚拢片分别设置在左夹持平板和右夹持平板上；直线推进机构驱动左夹持平板和右夹持平板相向运动或者相背运动。本发明能够实现较大直径变化范围的介入器材的自适应夹持，对当前临床上使用的介入器材兼容性良好，具有功能强、通用性强、结构紧凑的特点。本发明的平板夹持面上具有网格纹状的微结构，并采用弹性材料，能够安全而且可靠的坚持介入器材，夹得住，不损坏。

Description

血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体地，涉及一种血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指。
背景技术
血管介入手术机器人是一种主从式遥操作机器人***，可以使医生避免射线辐射损伤，并且能够实现精准操作。主从式介入手术机器人的主手发送医生的动作命令，例如夹持器材、推送器材和旋转器材，而从手负责实现这些动作。其中，夹持器材是一种非常重要的环节。医生在操作器材时，首先要使用手指夹持住器材，然后才是旋转挥着推送动作。夹持机械手指往往使用二指机械手，需要保证器材被以合适的力量夹持，如果力量过大可能导致器材表面被破坏，如果力量过小则器材在操作时会打滑，另外夹持器需要考虑兼容目前市场上已经成功临床推广的数千种器材也存在技术上的挑战。
目前，血管介入用手术机器人的器材夹持基本上采用两个滚轮对压或者两条平面履带对压的方式，例如法国Catheter Robotics公司、美国CorPath公司的产品。最大的问题在于这种夹持方法很难兼容目前市场上的多种多样的介入器材，甚至需要机器人专用器材，这些都极大的限制了血管介入手术机器人的使用范围。国内，中科院自动化所采用了滚轮对滚方式进行夹持，北京理工大学开发出齿轮挤压式的导管导丝夹持方法，器材需要穿过一个封闭的专用通道。
从各种资料来看，血管介入手术机器人介入器材的夹持方法到目前为止还存在很多亟待解决的问题，首先，夹持手需要具有良好的兼容型，包括最细的导管导丝到大支架的手柄，良好的兼容性会提升机器人的操作通用性；其次，夹持手需要方便器材的置入，最好是开放式的而不是封闭的结构；再者，夹持手需要能够进行自适应对中，即对于不同种器材，器材的中心点在更换前后具有不变性，这是因为在手术中往往需要多个夹持手，自动对中能力保证了多种器材在使用时的同轴性；最后，夹持前端需要设计成易拆卸的，可以一次性使用完后抛弃或者进行消毒复用，满足临床手术的清洁要求。
申请号为201710414380.7的发明专利公开了一种遥操作血管介入手术机器人***及方法，包括吊装部、近端操作部以及远端操作部，其中：所述近端操作部设置于所述吊装部上；所述远端操作部用于驱动所述近端操作部；所述近端操作部能够在三维空间内移动或者转动。本发明具有优点如下：结构紧凑、操作灵活机动性高，满足一般临床介入手术的操作需求；通过远端操作部控制机械手进行手术，操作灵活且精准，提高了介入手术的质量；通过远端操作部控制机械手进行手术，将介入科医生从射线环境中解放出来，减少累计射线损伤。但是上述专利操作复杂，兼容性低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指。
根据本发明提供的一种血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，包括左夹持平板、右夹持平板、左聚拢片、右聚拢片、直线推进机构以及机架，其中：
直线推进机构安装在机架上；
左夹持平板和右夹持平板相对设置且均设置在直线推进机构上；
左聚拢片和右聚拢片分别设置在左夹持平板和右夹持平板上；
直线推进机构驱动左夹持平板和右夹持平板相向运动或者相背运动。
优选地，所述左聚拢片设置在左夹持平板的两侧，所述右聚拢片设置在右夹持平板的两侧，左聚拢片和右聚拢片的夹持面相向设置。
优选地，所述直线推进机构包括驱动电机、限位导轨、调节丝杆以及移动组件，其中：
移动组件上设置有限位孔和螺旋孔，限位孔和螺旋孔的轴线方向相同；
限位导轨和调节丝杆分别设置在限位孔和螺旋孔内；
调节丝杆通过转动运动带动移动组件在限位导轨上往复运动；
驱动电机输出端和调节丝杆的端部通过齿轮啮合，驱动电机通过齿轮带动调节丝杆转动。
优选地，所述限位导轨、调节丝杆以及移动组件均设置有两个；
左夹持平板和右夹持平板分别安装在一个移动组件上。
优选地，所述移动组件上设置有限位块，所述左夹持平板和右夹持平板的底部设置有安装槽，左夹持平板和右夹持平板通过限位块***所述安装槽中设置在所述移动组件上。
优选地，所述限位块的上端设置有弹性锁片，所述安装槽的内壁上设置有限位通孔，限位块***安装槽时，弹性锁片卡入所述限位通孔中实现左夹持平板或者右夹持平板与移动组件之间的固定连接。
优选地，还包括解锁插，所述解锁插能够伸入至所述限位通孔中并将所述弹性锁片推离所述限位通孔。
优选地，所述机架包括底板和设置于底板两侧的相互平行的侧板，限位导轨和调节丝杆均安装在底板两侧的侧板上。
优选地，所述左聚拢片和右聚拢片的夹持面为弹性设置夹持面。
优选地，所述左聚拢片和右聚拢片的夹持面上设置有条纹。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够实现较大直径变化范围的介入器材的自适应夹持，对当前临床上使用的介入器材兼容性良好，具有功能强、通用性强、结构紧凑的特点。
2、本发明的平板夹持面上具有网格纹状的微结构，并采用弹性材料，能够安全而且可靠的坚持介入器材，夹得住，不损坏。
3、本发明通过V型聚拢弹性片来自动对中器材，夹持中心相对于夹持板来说是固定的，不会因为器材的直径不同而变换中心，方便导丝在导管中的操作。
4、本发明的夹持平板被设计成可拆卸式，在临床使用时，可以抛弃，方便于无菌清洁处理或者消毒处理。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的平板拆装内部结构示意图。
图中示出：
介入器材1
左聚拢片2
左夹持平板3
解锁插301
复位弹簧302
弹性锁片303
后移动组件4
前导轨5
后齿轮6
前齿轮7
电机齿轮8
机架9
电动机10
前丝杆11
后丝杆12
前移动组件13
后导轨14
右聚拢片15
右夹持平板16
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所述，根据本发明提供的一种血管介入用弹性聚拢自动对中平板夹持机械手指，包括左聚拢片2、左夹持平板3、右聚拢片15、右夹持平板16、机架9以及直线推进机构，所述直线推进机构包括前丝杆11、前移动组件13、前导轨5、前齿轮7、后丝杆12、后移动组件4、后导轨14、后齿轮6、电机齿轮8以及电动机10。以图1为例，本发明以垂直纸面向外的方向作为前方向，以垂直纸面向内的方向作为后方向。其中：直线推进机构安装在机架9上，所述机架9包括底板和设置于底板两侧的相互平行的侧板，前导轨5、前丝杆11、后导轨14、后丝杆12均安装在底板两侧的侧板上。左聚拢片2有一对，安装在左夹持平板3的前后两个侧边，左夹持平板3安装在后移动组件4上，后移动组件4与后丝杆12旋和，由后导轨14止转，后齿轮6固定安装在后丝杆12端部；右聚拢片15安装在右夹持平板16的侧边，右夹持平板16安装在前移动组件13上，前移动组件13与前丝杆11旋和，由前导轨5止转，前齿轮7安装在前丝杆11的端部。后移动组件4和前移动组件13分开安装的设计方法，可以保证后移动组件4和前移动组件13具有较长的长度，防止因推拉和压紧介入器材1造成的运动卡死。
进一步的，左夹持面板3和右夹持面板16相向运动夹持介入器材1，左聚拢片2和右聚拢片15具有V型的结构，对介入器材1聚拢同时使其自动对中。当介入器材1的直径非常小时，左聚拢片2和右聚拢片15相互挤压，可以变形到与左夹持平板3、右夹持平板16的夹持面平齐。左夹持平板3、右夹持平板16的夹持面设置为弹性夹持面，夹持面和介入器材1柔性接触，防止损坏，并且在夹持面上增加了网状的条纹压花，增加摩擦力，防止打滑。
进一步的，前移动组件13和后移动组件4的结构相同。以后移动组件4为例，后移动组件4上设置有限位块，所述左夹持平板3的底部设置有安装槽，左夹持平板3通过限位块***所述安装槽中设置在所述后移动组件4上。限位块的上端设置有弹性锁片303，所述安装槽的内壁上设置有限位通孔，限位块***安装槽时，弹性锁片303卡入所述限位通孔中实现左夹持平板或者右夹持平板与移动组件之间的固定连接。左夹持平板3上设置有解锁插301，所述解锁插301能够伸入至所述限位通孔中并将所述弹性锁片301推离所述限位通孔，复位弹簧302用以联结固定解锁插301在左夹持平板3上。左夹持平板3、右夹持平板16在使用后消毒再利用，或者作为一次性耗材抛弃。
进一步的，前齿轮7、后齿轮6同时与安装在电动机10输出轴上的电机齿轮8同时啮合。前丝杆11、后丝杆12平行安装在机架9上，两个丝杆的螺纹旋向相反，驱动丝杆的前齿轮7、后齿轮6同时与电动机10的电机齿轮8啮合转动时，前丝杆11、后丝杆12会同时同方向转动，后移动组件4和前移动组件13会同时相向或者相背运动，实现对中夹持和松开介入器材1。
作为变化例，前齿轮7和后齿轮6相互啮合后，其中一个齿轮与所述电动机10输出轴上的电机齿轮8啮合，且前丝杆11和后丝杆12的螺纹旋向相同。
以优选例为例，本发明工作流程如下：电动机10转动时，电机齿轮8带动前齿轮7和后齿轮6同方向转动，由于前丝杆11和后丝杆12的螺纹旋向相反，因此前移动组件13和后移动组件4在前导轨5和后导轨14上朝相反的方向同时移动，前丝杆11和后丝杆12的螺距相等，移动距离、速度相等。当左夹持平板3和右夹持平板16相互靠近时，左聚拢片2和右聚拢片15自动对中介入器材1，靠近到一定距离时实现稳定夹持。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，包括左夹持平板、右夹持平板、左聚拢片、右聚拢片、直线推进机构以及机架，其中：
直线推进机构安装在机架上；
左夹持平板和右夹持平板相对设置且均设置在直线推进机构上；
左聚拢片和右聚拢片分别设置在左夹持平板和右夹持平板上；
直线推进机构驱动左夹持平板和右夹持平板相向运动或者相背运动；
所述直线推进机构包括驱动电机、限位导轨、调节丝杆以及移动组件，其中：
移动组件上设置有限位孔和螺旋孔，限位孔和螺旋孔的轴线方向相同；
限位导轨和调节丝杆分别设置在限位孔和螺旋孔内；
调节丝杆通过转动运动带动移动组件在限位导轨上往复运动；
驱动电机输出端和调节丝杆的端部通过齿轮啮合，驱动电机通过齿轮带动调节丝杆转动；
所述限位导轨、调节丝杆以及移动组件均设置有两个；
左夹持平板和右夹持平板分别安装在一个移动组件上。
2.根据权利要求1所述的血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，所述左聚拢片设置在左夹持平板的两侧，所述右聚拢片设置在右夹持平板的两侧，左聚拢片和右聚拢片的夹持面相向设置。
3.根据权利要求1所述的血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，所述移动组件上设置有限位块，所述左夹持平板和右夹持平板的底部设置有安装槽，左夹持平板和右夹持平板通过限位块***所述安装槽中设置在所述移动组件上。
4.根据权利要求3所述的血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，所述限位块的上端设置有弹性锁片，所述安装槽的内壁上设置有限位通孔，限位块***安装槽时，弹性锁片卡入所述限位通孔中实现左夹持平板或者右夹持平板与移动组件之间的固定连接。
5.根据权利要求4所述的血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，还包括解锁插，所述解锁插能够伸入至所述限位通孔中并将所述弹性锁片推离所述限位通孔。
6.根据权利要求1所述的血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，所述机架包括底板和设置于底板两侧的相互平行的侧板，限位导轨和调节丝杆均安装在底板两侧的侧板上。
7.根据权利要求1所述的血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，所述左聚拢片和右聚拢片的夹持面为弹性设置夹持面。
8.根据权利要求1所述的血管介入用弹性聚拢自对中平板夹持机械手指，其特征在于，所述左聚拢片和右聚拢片的夹持面上设置有条纹。
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