CN118203355A - 血管内超声导管的控制机构及血管内超声导管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及医疗检测领域，公开一种血管内超声导管的控制机构，包括壳体；线性驱动装置，包括直线电机磁轨、及设于所述直线电机磁轨上的直线电机动子，所述直线电机磁轨驱动所述直线电机动子沿所述直线电机磁轨的长度方向线性移动；旋转驱动装置，用于连接血管内超声导管以驱动血管内超声导管旋转，所述旋转驱动装置设置在所述直线电机动子上。本发明实施例还提供一种具有前述血管内超声导管的控制机构的血管内超声导管装置。本发明提供的血管内超声导管的控制机构及血管内超声导管装置解决了传动机构对设计装配的要求较高、控制精度低以及因传动磨损而导致传动精度恶化的问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及医疗检测领域，特别涉及一种血管内超声导管的控制机构及血管内超声导管装置。
背景技术
在医疗技术领域，血管内超声成像设备(intravenous ultrasound，IVUS)是一种适用于各类介入学科，对血管进行扫描成像的设备，在经皮冠状动脉介入手术中起了重要的辅助作用，包括术前评估及术后优化。血管内超声设备主要包括主机、驱动器和导管，其中，驱动器与导管传动连接、并控制导管在血管内进行旋转运动和回撤运动，导管中安装有超声换能器，超声换能器发出超声波、在血管各个层次的组织结构反射形成回波，主机对产生的回波进行处理得到超声信号图像。在血管内超声成像设备的工作过程中，导管的运动控制是确保成像效果的重要因素，而实现导管与驱动器传动连接的传动结构则对导管的运动控制至关重用。
现有的驱动器与导管之间的动力传输，通常采用同步带、丝杆或齿轮齿条传动结构进行传动，然而，该类传动结构对设计装配的要求较高、控制精度低，还存在因传动磨损而导致传动精度恶化的问题。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种血管内超声导管的控制机构及血管内超声导管装置，其能够解决现有传动机构对设计装配的要求较高、控制精度低以及因传动磨损而导致传动精度恶化的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种血管内超声导管的控制机构，包括壳体；线性驱动装置，包括设置在所述壳体内的直线电机磁轨、及设于所述直线电机磁轨上的直线电机动子，所述直线电机磁轨驱动所述直线电机动子沿所述直线电机磁轨的长度方向线性移动；旋转驱动装置，用于连接血管内超声导管以驱动血管内超声导管旋转，所述旋转驱动装置设置在所述直线电机动子上，以在所述直线电机动子的带动下作线性移动。
本发明的实施方式还提供了血管内超声导管装置，包括如前所述的血管内超声导管的控制机构、以及与所述旋转驱动装置传动连接的血管内超声导管。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，其采用包括直线电机磁轨和直线电机动子的线性驱动装置来控制血管内超声导管的线性移动、采用设置在直线电机动子上的旋转驱动装置来控制血管内超声导管的旋转，由于采用直线电机磁轨和直线电机动子的线性驱动装置能够将电能直接转换为直线运动机械能，而不需要额外设置传动结构，因此解决了传动机构对设计装配的要求较高、控制精度低以及因传动磨损而导致传动精度恶化的问题。
另外，所述线性驱动装置还包括与所述直线电机磁轨平行设置的磁轴，所述直线电机动子为套设在所述磁轴上的磁轴滑块。
另外，所述磁轴滑块与所述直线电机磁轨滑动间隙配合。
另外，所述线性驱动装置还包括检测单元，所述检测单元为设置在所述直线电机动子上的光栅或磁栅。
另外，所述旋转驱动装置包括旋转电机以及用于连接血管内超声导管的传动轴，所述旋转电机设置在所述直线电机动子上，所述传动轴与所述旋转电机传动连接。
另外，所述旋转驱动装置还包括电机座，所述电机座固定在所述直线电机动子上，所述旋转电机固定在所述电机座上。
另外，所述旋转驱动装置还包括联轴器以及设置在电机座上的滑环，所述滑环设有支承所述传动轴的支承通孔，所述传动轴的一端用于连接血管内超声导管、另一端穿设过所述支承通孔并经由所述联轴器与所述旋转电机的输出端传动连接。
另外，所述血管内超声导管的控制机构还包括安装座，所述安装座设置在所述壳体内，所述直线电机磁轨设于所述安装座上。
另外，所述血管内超声导管装置还包括套设在所述血管内超声导管的控制机构外的无菌袋，所述旋转驱动装置包括旋转电机以及用于连接血管内超声导管的传动轴，所述旋转电机设置在所述直线电机动子上，所述传动轴与所述旋转电机传动连接，所述传动轴的一端伸出所述无菌袋并与所述血管内超声导管固定连接。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是根据本发明第一实施方式提供的血管内超声导管的控制机构的结构示意图；
图2是根据本发明第一实施方式提供的、不包括壳体的血管内超声导管的控制机构的立体结构示意图；
图3是图1所示血管内超声导管的控制机构的线性驱动装置的立体结构示意图；
图4是图1所示血管内超声导管的控制机构的旋转驱动装置的剖面结构示意图；
图5是根据本发明第二实施方式提供的血管内超声导管装置的结构示意图；
图6是根据本发明第二实施方式提供的、不包含无菌袋的血管内超声导管装置的内部结构剖视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。
本发明的实施方式涉及一种血管内超声导管的控制机构10，具体结构如图1及图2所示，包括壳体11、线性驱动装置12以及旋转驱动装置13，其中，线性驱动装置12包括设置在所述壳体11内的直线电机磁轨121、及设于所述直线电机磁轨121上的直线电机动子122，所述直线电机磁轨121驱动所述直线电机动子122沿所述直线电机磁轨121的长度方向线性移动；旋转驱动装置13用于连接血管内超声导管以驱动血管内超声导管旋转，所述旋转驱动装置13设置在所述直线电机动子122上，以在所述直线电机动子122的带动下作线性移动。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，采用包括直线电机磁轨121和直线电机动子122的线性驱动装置12来控制血管内超声导管的线性移动、采用设置在直线电机动子122上的旋转驱动装置13来控制血管内超声导管的旋转，由于采用直线电机磁轨121和直线电机动子122的线性驱动装置能够将电能直接转换为直线运动机械能，而不需要额外设置传动结构，因此解决了传动机构对设计装配的要求较高、控制精度低以及因传动磨损而导致传动精度恶化的问题。
下面对本实施方式的血管内超声导管的控制机构10的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
壳体11用于收容线性驱动装置12和旋转驱动装置13，从而对线性驱动装置12和旋转驱动装置13起支撑和保护作用。在一种可选方案中，该外壳11可由注塑工艺制成，其材质可为硬质材料，采用硬质材料制成的外壳11具有质地硬、不易变形、强度高的特点。另外，壳体11可以由多个分别制造的零部件拼接而成，这样更有助于制作出具有特殊形状的外壳，使得复杂外壳形状更容易制作。在一种可实施的方案中，壳体11可以包括相互扣合连接的顶壳和底壳(图未示)，顶壳和底壳采用可拆卸设计，可以便于对壳体11内的部件进行维修与更换。进一步的，壳体11的外表还可以涂覆防菌涂层，以有效避免细菌的滋生，使其长时间符合医疗器械的卫生要求。本实施例中，壳体11的外表可以涂覆二氧化钛涂层，这样能够在避免细菌的滋生的同时，增加壳体11的质感。更具体的，在一个可行的实施方式中，壳体11设置有安装座110，用于承载同样设置在壳体11内的其他部件。
线性驱动装置12设置在壳体11内，用于控制血管内超声导管的线性移动。在一个可行的实施方式中，线性驱动装置12设置在壳体11内的安装座110上。本实施例中，线性驱动装置12为直线电机。请一并参见图3，具体的，线性驱动装置12包括直线电机磁轨121以及直线电机动子122。其中，直线电机磁轨121固定设置在壳体11内(例如，直线电机磁轨121固定在安装座110上)，且长度方向与壳体11的长度方向平行，直线电机动子122则可在直线电机磁轨121的驱动下、沿直线电机磁轨121的长度方向线性移动。以直线感应电动机为例，直线电机磁轨121为初级绕组、直线电机动子122为次级绕组，直线电机磁轨121通入交流电时便在气隙中产生行波磁场，直线电机动子122在行波磁场切割下将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的行波磁场相作用就产生电磁推力。由于直线电机磁轨121固定，所以直线电机动子122在推力作用下沿直线电机磁轨121的长度方向做直线运动。
优选的，在本实施例中，为了确保直线电机动子122在直线运动过程中不偏离直线电机磁轨121的长度方向，线性驱动装置12还可以包括对直线电机动子122进行限位、导向作用的导向轴123，导向轴123贯穿过直线电机动子122、且该导向轴123的长度方向与直线电机磁轨121的长度方向平行，如此设置，当直线电机动子122在推力作用下沿直线电机磁轨121的长度方向做直线运动时，导向轴123能够保证直线电机动子122始终沿着与直线电机磁轨121的长度方向平行的方向移动。进一步的，在一个可行实施例中，导向轴123可以选择磁轴，而直线电机动子122可以设置为套设在磁轴(导向轴123)上的磁轴滑块，磁轴滑块与直线电机磁轨121间隙配合即间隙滑动配合而实现直线电机动子122的线性移动。该种情况下，线性驱动装置12为磁轴电机，磁轴电机具备启停响应快、高直线移动速度、运动速度均匀性好的特点，且磁轴与磁轴滑块为非接触结构，没有常规结构的机械磨损，能够具备更长的使用寿命。
另外，为了确保线性驱动装置12的精度，在本实施例中，线性驱动装置12还可以包括检测单元124，其通过检测直线电机动子122的移动速度来确定实际速度是否与设定速度相同，从而便于调整直线电机、进而调节移动速度。具体的，在一些可行的实施方式中，检测单元124可以为设置在直线电机动子122上的光栅或磁栅。线性驱动装置12的检测单元采用光栅或磁栅，线性移动方向上移动精度可达到1纳米(nm)，比现有的超声导管控制器的精度都高。
旋转驱动装置13设置在壳体11内，用于连接血管内超声导管20以驱动血管内超声导管20旋转。本实施例中，旋转驱动装置13设置在直线电机动子122上，以在直线电机动子122的带动下作线性移动。
具体的，旋转驱动装置13可以是包含有电机的电机模组。参见图4，旋转驱动装置13包括旋转电机131以及用于连接血管内超声导管20的传动轴132，旋转电机131设置在直线电机动子122上，传动轴132与旋转电机131传动连接。如此以来，传动轴132可以充当旋转电机131和血管内超声导管20之间的动力传输结构，将旋转电机131的驱动力传输给血管内超声导管20、以带动血管内超声导管20在血管内旋转而进行超声波检测。
需要说明的是，在一些可行的实施例中，旋转电机131可以直接固定在直线电机动子122上，该种直接固定的方式可以减少零部件的使用、减轻整个控制机构的重量并降低成本。在另外一些可行的实施例中，旋转电机131也可以通过额外的固定部件固定在直线电机动子122上，该种设计能够降低整个控制机构的组装难度、并方便在发生故障时便于拆卸更换，例如，在本实施例中，旋转驱动装置13还可以包括电机座133，电机座133固定在直线电机动子122上，旋转电机131则固定在电机座133上。如此设计，可以通过在电机座133上设置特定的结构(本实施例中，电机座133上设置容置孔1330)来收容和固定旋转电机131，方便旋转电机131的装配，并且当旋转电机131出现故障时，可以将旋转电机131从电机座133上取下并更换，便于维修。
此外，进一步地，旋转驱动装置13还包括设置在电机座133上的滑环134，滑环134设有支承传动轴132的支承通孔1340，传动轴132的一端用于连接血管内超声导管20、另一端穿设过支承通孔1340并与旋转电机131传动连接。如此设计，可以利用滑环134对传动轴132起到支撑作用，确保传动轴132在传动过程中平稳旋转，从而确保血管内超声导管20的运动精度，利于获取精准的检测结果。更进一步的，滑环134可以直接固定设置在直线电机动子122上、也可以固定设置在电机座133上，在本实施例的一个可行实施方案中，滑环134位于电机座133上。优选的，电机座133和位于其上的滑环134为一体结构，该一体结构固定在直线电机动子122上以分别支撑旋转电机131和传动轴132，该种结构设计方式，利于保证电机座133上的容置孔1330与滑环134上支承通孔1340的同轴度，便于旋转电机131和传动轴132的对准、固定连接，从而减低整个控制结构的装配难度。
可以理解的是，为了便于旋转电机131与传动轴132的连接，在一个可行的实施方案中，旋转驱动装置13还包括用于连接旋转电机131与传动轴132的联轴器135，传动轴132的所述另一端(也即图4所示图面中、传动轴132的左侧末端)经由联轴器135与旋转电机131的动力输出端固定连接，以实现从旋转电机131到血管内超声导管20的动力传输。
在本实施例提供的血管内超声导管的控制机构10的一种应用实例中，当需要对患者血管管壁的形态以及结构进行超声波检测时，操作人员将内置有微型化的超声探头的血管内超声导管20与血管内超声导管的控制机构10的旋转驱动装置13传动连接，首先通过造影方式在X射线下观察确定血管病变的位置，然后控制线性驱动装置12产生线性移动、使血管内超声导管20在被检者的血管内线性移动，血管内超声导管20上预设造影环、通过X射线下观察确定血管内超声导管20是否到达病变位置，当观察到血管内超声导管20已到达病变位置后，则利用线性驱动装置12和旋转驱动装置13带动血管内超声导管20进行一定速度的回撤运动(回撤运动亦为线性移动)和旋转运动，其中，通过旋转运动可以査看超声探头当前位置的血管截面图，通过在伴随旋转运动的回撤运动，则会获得回撤路径上一系列的血管截面图，将一系列的血管截面图拼接起来就可以获得回撤路径上整段血管的超声信息，从而实现对病变位置的血管内部状态的全面检测，当检测完成后，将血管内超声导管20从被检者体内取出即可。
本实施方式提供的血管内超声导管的控制机构10，采用包括直线电机磁轨121和直线电机动子122的线性驱动装置12来控制血管内超声导管20的线性移动、采用设置在直线电机动子122上的旋转驱动装置13来控制血管内超声导管20的旋转，由于采用直线电机磁轨121和直线电机动子122的线性驱动装置12能够将电能直接转换为直线运动机械能，而不需要额外设置传动结构，因此解决了传动机构对设计装配的要求较高、控制精度低以及因传动磨损而导致传动精度恶化的问题。此外，该种血管内超声导管的控制机构10还具有整体长度短、重量轻，能够实现紧凑化设计的优点。
本发明的第二实施方式还提供一种血管内超声导管装置100，参见图5及图6，该血管内超声导管装置100包括前述第一实施方式提供的任一种血管内超声导管的控制机构10、以及与旋转驱动装置13传动连接的血管内超声导管20。该实施例中，血管内超声导管20可以在旋转驱动装置13以及线性驱动装置12的直线电机动子122驱动下，在血管内产生旋转和线性移动以利于其内的超声探头检测血管信息。由于该种血管内超声导管装置100具备前述的血管内超声导管的控制机构10，因此同样能够解决传动机构对设计装配的要求较高、控制精度低以及因传动磨损而导致传动精度恶化的问题；并且还具有整体长度短、重量轻，能够实现紧凑化设计的优点。
另外，需要说明的是，虽然在检测过程中旋转驱动装置13以及线性驱动装置12并不进入血管内部，但在本实施例中，为了重复利用该种控制机构而降低成本，优选的，该血管内超声导管装置100还包括套设在血管内超声导管的控制机构10外的无菌袋30，传动轴132的一端伸出无菌袋30以与血管内超声导管20固定连接，从而带动血管内超声导管20移动。由于无菌袋30套设在整个血管内超声导管的控制机构10之外，使得线性驱动装置12及旋转驱动装置13在无菌袋30内部作动时不会对无菌袋造成拉扯，从而使血管内超声导管的控制机构10可以保持无菌状态而能够长时间循环使用，仅仅在消毒过后更换无菌袋30将其包装在内即可，进一步降低了成本。
可以理解的是，血管内超声导管装置100可以额外包括导管连接件40，传动轴132的一端经由导管连接件40与血管内超声导管20固定连接，从而经由导管连接件40向血管内超声导管20传递驱动力、以控制血管内超声导管20移动和旋转。该种设计能够实现血管内超声导管20与传动轴132的可拆卸连接，便于拆卸后的消毒处理和无菌袋30的更换。
应当理解，本申请中使用的“机构”、“装置”、“组件”等表述词语，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围，并且可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种血管内超声导管的控制机构，其特征在于，包括：
壳体；
线性驱动装置，包括设置在所述壳体内的直线电机磁轨、及设于所述直线电机磁轨上的直线电机动子，所述直线电机磁轨驱动所述直线电机动子沿所述直线电机磁轨的长度方向线性移动；
旋转驱动装置，用于连接血管内超声导管以驱动血管内超声导管旋转，所述旋转驱动装置设置在所述直线电机动子上，以在所述直线电机动子的带动下作线性移动。
2.根据权利要求1所述的血管内超声导管的控制机构，其特征在于，所述线性驱动装置还包括与所述直线电机磁轨平行设置的磁轴，所述直线电机动子为套设在所述磁轴上的磁轴滑块。
3.根据权利要求2所述的血管内超声导管的控制机构，其特征在于，所述磁轴滑块与所述直线电机磁轨滑动间隙配合。
4.根据权利要求1所述的血管内超声导管的控制机构，其特征在于，所述线性驱动装置还包括检测单元，所述检测单元为设置在所述直线电机动子上的光栅或磁栅。
5.根据权利要求1所述的血管内超声导管的控制机构，其特征在于，所述旋转驱动装置包括旋转电机以及用于连接血管内超声导管的传动轴，所述旋转电机设置在所述直线电机动子上，所述传动轴与所述旋转电机传动连接。
6.根据权利要求5所述的血管内超声导管的控制机构，其特征在于，所述旋转驱动装置还包括电机座，所述电机座固定在所述直线电机动子上，所述旋转电机固定在所述电机座上。
7.根据权利要求6所述的血管内超声导管的控制机构，其特征在于，所述旋转驱动装置还包括联轴器以及设置在电机座上的滑环，所述滑环设有支承所述传动轴的支承通孔，所述传动轴的一端用于连接血管内超声导管、另一端穿设过所述支承通孔并经由所述联轴器与所述旋转电机的输出端传动连接。
8.根据权利要求1所述的血管内超声导管的控制机构，其特征在于，还包括安装座，所述安装座设置在所述壳体内，所述直线电机磁轨设于所述安装座上。
9.一种血管内超声导管装置，包括如权利要求1-8任一项所述的血管内超声导管的控制机构、以及与所述旋转驱动装置传动连接的血管内超声导管。
10.根据权利要求9所述的血管内超声导管装置，其特征在于，还包括套设在所述血管内超声导管的控制机构外的无菌袋，所述旋转驱动装置包括旋转电机以及用于连接血管内超声导管的传动轴，所述旋转电机设置在所述直线电机动子上，所述传动轴与所述旋转电机传动连接，所述传动轴的一端伸出所述无菌袋并与所述血管内超声导管固定连接。
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