CN102596306B - 操控系统及导管系统 - Google Patents

Abstract

一种操控系统（30）包括两个径向相对设置的驱动轮（1；3），用于操控位于所述驱动轮（1；3）之间的管状物体（5），所述驱动轮（1；3）分别具有轮旋转轴线（40；42）并且分别包括绕着所述轮旋转轴线（40；42）分布的多个滚筒（7），所述滚筒（7）可旋转地设置，每个滚筒（7）具有滚筒旋转轴线（44）以及在与其滚筒旋转轴线（44）相对应的方向上凹入地形成拱形的外部驱动表面（58），其中，所述滚筒旋转轴线（44）相对于所述轮旋转轴线（40；42）倾斜地定向，以及每个所述驱动轮（1；3）的滚筒（7）一起形成了用于所述管状物体（5）的操控外表面。操控系统使得管状物体能够连续旋转，而不会存在管状物体失去与滚筒相接触的风险。操控系统（30）可被包括在包括导管（5）的导管系统中。

Description

操控系统及导管系统

技术领域

本发明涉及一种操控系统，该系统包括两个径向相对设置的驱动轮，用于操控位于驱动轮之间的管状物体。

本发明还涉及一种包括这种操控系统的导管系统。

背景技术

这种操控系统，即，导管系统的实施例已经被公开在专利申请US2004/0254566A1中。公知的系统包括一设备，该设备包括彼此平行设置并且与导管垂直的两个滚筒，所述导管被夹紧在这些滚筒之间。至少一个滚筒能够被可旋转地驱动，以及至少一个所述滚筒被弹性地压靠着另一个滚筒，从而提供插入导管的摩擦夹持。由于滚筒在顺时针或逆时针方向的旋转，导管分别地在纵向上向前或者向后移动。同时，两个滚筒中的至少一个能够在它的两个轴向方向上轴向地移动，这种轴向移动的结果导致了被夹紧在滚筒之间的导管绕着自身轴线分别地向右或者向右旋转。与导管相接合的单对滚筒的使用产生了导管纵向上的向前及向后移动，并且它的向右或向左旋转可能会与所述纵向移动同时产生。

在公知的设备中，导管的旋转与导管沿着滚筒轴向轴线的移动相联系。这样的缺点在于导管的旋转圈数受到滚筒轴向尺寸的限制。具体地，如果导管连续地旋转，那么导管会在某一时刻由于它沿着滚筒轴线的移位而失去与滚筒的接触并且将不再被滚筒所夹紧。一旦这种情况发生，那么导管的移动不再被滚筒所控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种更好的操控系统，使得管状物体能够连续的旋转，而不会存在管状物体失去与滚筒相接触的风险。

这个目的是通过根据本发明中如权利要求1所限定的操控系统而实现的。该操控系统包括两个径向相对设置的驱动轮，用于操控定位在驱动轮之间的诸如导管的管状物体。可以认识的是，术语“操控管状物体”包括使管状物体调整方向和/或传导。每个驱动轮具有轮旋转轴线并且每个驱动轮包括绕着轮旋转轴线分布的多个滚筒。滚筒可旋转地设置。每个滚筒具有滚筒旋转轴线以及在与其滚筒旋转轴线相对应的方向上凹入地形成拱形的外部驱动面。滚筒旋转轴线相对于轮旋转轴线倾斜地定向。各个驱动轮的滚筒共同地形成了用于管状物体的操控外表面。在这种操控系统中，管状物体的旋转不会产生管状物体沿着滚筒旋转轴线的移动。驱动轮以及滚筒的这种结构使得管状物体会保持被轮的滚筒所夹紧，而与旋转的量无关，归因于在与滚筒旋转轴线相对应的方向上凹入地形成拱形的滚筒外部驱动表面。总之，根据本发明的操控系统不会存在上述现有技术装置的上述问题。

根据本发明的操控系统的实施例具有操控系统包括用于对驱动轮进行驱动的马达装置的特征。

使用根据本发明的操控系统操控管状物体运行如下。当马达沿着逆时针方向操控一个驱动轮（此后被称为第一轮）以及沿着顺时针方向操控另一个驱动轮（此后被称为第二轮）时，管状物体在第一轴向方向上移动。当马达沿着顺时针方向操控第一轮以及沿着逆时针方向操控第二轮时，管状物体在第二轴向方向上移动。当马达沿着顺时针方向操控第一轮以及沿着顺时针方向操控第二轮时，管状物体在第一旋转方向上旋转。当马达沿着逆时针方向操控第一轮以及沿着逆时针方向操控第二轮时，管状物体在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转。

根据本发明的操控系统的实际实施例具有每个驱动轮都包括绕着旋转轴线延伸的两个轮凸缘的特征。滚筒被安装在两个轮凸缘之间。

根据本发明的操控系统的实际实施例具有轮旋转轴线基本上被设置成彼此平行的特征。

根据本发明的操控系统的实际实施例具有滚筒旋转轴线相对于轮旋转轴线形成10到80度之间角度的特征。优选在30到60度之间的角度使得管状物体能够被滚筒良好地夹紧。

根据本发明的操控系统的优选实施例具有滚筒旋转轴线与轮旋转轴线形成大致45度的角度的特征。这个角度提供了管状物体被滚筒最佳的夹紧。

根据本发明的操控系统的一个实施例具有驱动轮能够在第一位置与第二位置之间移动的特征，在第一位置上驱动轮彼此靠近以便驱动管状物体，在第二位置上驱动轮彼此远离以便插入和/或拔出管状物体。

这种特征对于操控系统的使用者提供了手动地使管状物体与系统分离以及继续操控管状系统的可能性。

根据本发明的操控系统的一个实施例具有操控系统包括驱动轮控制装置的特征，该驱动轮控制装置用于使驱动轮在第一位置与第二位置之间移动。

根据本发明的操控系统可被用于多种应用，例如人体或者动物体内的导管或者导线操控、非侵入式医疗或探查工具操控以及超声探头操控。

本发明的另一个目标是提供一种导管系统。根据本发明的导管系统包括导管以及根据本发明的操控系统。导管构成了管状物体以及操控系统被配置成操控导管。

根据本发明的导管系统的实施例具有导管包括末端以及导管系统包括用于操纵末端的驱动单元的特征。驱动单元可以是本领域公知的任一驱动单元并且可被导管系统的使用者所使用，一旦末端被驱动到身体（特别是人体或动物身体）内的需要位置，就能够在身体上执行期望的操作。

根据本发明的导管系统的一个实施例具有导管系统包括用于操控该操控系统的马达装置的马达操控装置的特征。

马达操控装置可以是本领域公知的的微处理器单元，其设置有适当的软件，用于操控所述操控系统。微处理器单元能够被使用者通过具有指令按钮的控制台所控制。通过按下适当的按钮，使用者能够选择使管状物体在两个轴向方向中的一个方向上平移和/或使管状物体在两个旋转方向中的一个方向上旋转。因此，在使用期间，马达装置从微处理器接收操控指令并且以实现管状物体的选定平移和/或旋转的方式操控所述操控系统的轮。

根据本发明的导管系统的一个实施例具有导管系统包括跟踪装置和显示器的特征，该跟踪装置用于确定末端在身体中的位置和/或定向，该显示器用于显示被跟踪装置所确定的末端的位置和/或定向。

在操作期间，导管系统的使用者观察末端的位置和/或定向，并且根据需要的操作通过驱动单元来操纵导管的末端。

根据本发明的导管系统的一个实施例具有操控系统的轮被构成一次性单元、而驱动马达形成可再用组件的特征。这种实施方式有助于清洁能力。

附图说明

接下来，本发明以及其它方面将通过示例进行描述以及此后使用下述附图而进行解释：

图1示意性地显示了根据本发明的操控系统的示例性实施例；

图2示意性地显示了根据本发明的导管系统的第一示例性实施例以及操控系统在导管系统内的位置；

图3示意性地显示了根据本发明的导管系统的第一示例性实施例、操控系统在导管系统内的位置以及操控系统相对于患者的可能位置；以及

图4示意性地显示了根据本发明导管系统的第二示例性实施例，其中显示了显示器，该显示器显示了导管末端的位置。

具体实施方式

在接下来优选实施例的描述中，参照构成了该描述的一部分的附图。本发明可以实施的特定实施例通过说明而在接下来的描述中显示出来。还可以理解的是，也可以应用其它实施例并且可以作出结构性改变，而不会脱离本发明的范围。可以认识的是，相同的附图标记被用于表示多个实施例中的相同或类似部件。

图1中显示的本发明第一实施例以透视图显示。操控系统30包括两个径向相对设置的驱动轮1；3，用于操控位于驱动轮1；3之间的管状物体5。驱动轮1；3分别具有轮旋转轴线40；42并且每个驱动轮包括围绕着轮旋转轴线40；42分布的多个滚筒7。在这个实施例中，每个轮1具有12个滚筒。滚筒7可旋转地设置并且每个滚筒都具有滚筒旋转轴线44以及外部驱动表面58。外部驱动表面在与其滚筒旋转轴线44相对应的方向上凹入地形成拱形。滚筒旋转轴线44相对于轮旋转轴线40；42倾斜地定向。各个驱动轮1；3的滚筒7共同地形成了用于管状物体5的操控外表面。每个驱动轮1；3包括两个轮凸缘50；52，所述轮凸缘围绕着旋转轴线40；42并且垂直于旋转轴线40；42延伸。滚筒7被安装在两个轮凸缘50；52之间并且被所述轮凸缘所承载。

该系统进一步包括电动马达装置21，用于对驱动轮1；3进行驱动。该系统也包括两个电动马达21，其中这些马达中的每一个操控两个1；3中的一个。

使用根据本发明的操控系统30操控管状物体5运行如下。管状物体5的操控是管状物体5与两个轮1；3的滚筒7之间的摩擦力的结果。管状物体5的轴向移动Z-或者Z+是通过在不同方向上相对彼此操控轮1；3而实现的。具体地，当马达21逆时针ccw操控第一轮1以及顺时针cw操控第二轮3时，管状物体5在第一轴向方向Z-上移动，以及当马达21顺时针cw操控第一轮1以及逆时针ccw操控第二轮3时，管状物体5在第二轴向方向Z+上移动。管状物体5逆时针θccw或者顺时针θcw的旋转是通过在相同方向上相对彼此操控轮1；3而实现的。具体地，当马达21顺时针cw操控第一轮1以及顺时针cw操控第二轮3时，管状物体5在第一方向（逆时针θccw方向）上旋转，以及当马达21逆时针ccw操控第一轮1以及逆时针ccw操控第二轮3时，管状物体5在与第一旋转方向θccw相反的第二方向（顺时针θcw方向）上旋转。

管状物体5被滚筒7夹紧的强度取决于滚筒旋转轴线与轮旋转轴线形成的角度。操控系统被安装成以10到80度之间的任意角度进行工作。优选地在30到60度之间的角度使得管状物体5能够被滚筒7非常良好地夹紧。大致45度的角度使得管状物体5能够被滚筒7最好地夹紧，并且由此导致了最好的操控结果。

图2和3示意性地显示了根据本发明的导管系统的示例性实施例。导管系统内的操控系统30被定位在患者或者动物的身体13附近。导管5构成了管状物体。操控系统30具有驱动轮1；3可以在第一位置与第二位置之间移动的特征，在第一位置驱动轮彼此靠近以驱动导管5，在第二位置驱动轮彼此远离以便插入和/或拔出导管5。这个特征对于操控系统的使用者提供了手动地使导管5与操控系统30分离以及继续操控管状系统的可能性。这种实施方式可需要作为安全预防。根据本发明的操控系统可具有操控系统包括驱动轮控制装置60的特征，该驱动轮控制装置用于使驱动轮1；3在第一位置与第二位置之间移动。驱动轮控制装置能够是马达或者是本领域公知的任意其它适当装置。

可能的实施方式可以是：具有在操作期间与导管5相接触并且由此与患者身体13相接触的滚筒7的轮形成了一次性单元，而驱动马达21形成可再用组件，从而有助于清洁能力。这意味着对于每个新的患者，都使用新的导管5和新的轮1；3。

导管5包括末端62以及所述导管系统包括用于操纵末端62的驱动单元11。导管系统的使用者使用操控系统30将导管5和它的末端62移动到身体13内的需要位置。为此，导管系统包括马达操控装置9，用于操控该操控系统30的马达装置21。使用者进一步使用驱动装置11来操纵末端62，从而通过在身体13上的末端执行期望的操作。身体可以是人体（例如患者）或者动物体。

图4示意性地显示了根据本发明的导管系统的示例性实施例，其中用于显示导管的末端位置的显示器32被显示出来。导管系统的使用者需要知晓末端62的位置，从而通过操控系统30将末端移动到身体13内的期望位置。一旦末端62被定位在所述期望位置，使用者需要知晓末端62的定向，以通过使用驱动单元11操纵末端从而在身体13上执行期望的操作。为此，导管系统包括跟踪装置，用于确定出末端62在身体13中的位置和/或定向；以及显示器32，用于显示被跟踪装置所确定的末端62的位置和/或定向。

尽管本发明已经在附图和前面描述中进行了详细说明和描述，但是这种说明和描述被认为是解释性或者示例性的以及非限制性的；本发明没有局限于所公开的实施例。

通过研究附图、说明书以及附加的权利要求，本领域技术人员在实施要求保护的发明中能够理解和产生所公开实施例的其它变形。在权利要求中，术语“包括”没有排除其它元件或者步骤，并且不定冠词没有排除多个。事实上，相互不同的从属权利要求中引用的某些措施并没有表示这些措施的组合不用使用从而得益。这些特征的任意可能组合都是本发明的一部分。权利要求中的任何附图标记都不应被理解为限制本发明。

附图标记列表

1，3  驱动轮

5     管状物体/导管

7     滚筒

9     马达操控装置

11    驱动单元

13    患者

21    马达装置

30    操控系统

32    显示器

40，42轮旋转轴线

44    滚筒旋转轴线

50，52轮凸缘

52    轮的第二基部

54    轮的第一端部

56    轮的第一端部

58    外部驱动表面

60    驱动轮控制装置

62    末端

Claims (14)

1.一种操控系统（30），包括两个径向相对设置的驱动轮（1；3），用于操控位于所述驱动轮（1；3）之间的管状物体（5），所述驱动轮（1；3）分别具有轮旋转轴线（40；42），其特征在于，所述驱动轮（1；3）分别包括绕着所述轮旋转轴线（40；42）分布的多个滚筒（7），所述滚筒（7）可旋转地设置，每个滚筒（7）具有滚筒旋转轴线（44）以及在与其滚筒旋转轴线（44）相对应的方向上凹入地形成拱形的外部驱动表面（58），其中，所述滚筒旋转轴线（44）相对于所述轮旋转轴线（40；42）倾斜地定向，以及每个所述驱动轮（1；3）的滚筒（7）一起形成了用于所述管状物体（5）的操控外表面。

2.如权利要求1所述的操控系统（30），其特征在于，所述滚筒旋转轴线（44）相对于所述轮旋转轴线（40；42）形成10到80度之间的角度。

3.如权利要求1所述的操控系统（30），其特征在于，所述滚筒旋转轴线（44）相对于所述轮旋转轴线（40；42）形成大致45度的角度。

4.如权利要求1-3任一所述的操控系统（30），其特征在于，所述驱动轮（1；3）可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述驱动轮彼此靠近以便驱动所述管状物体（5），在所述第二位置，所述驱动轮彼此远离以便插入和/或拔出所述管状物体（5）。

5.如权利要求1-3任一所述的操控系统（30），其特征在于，所述操控系统（30）包括用于驱动所述驱动轮（1；3）的马达装置（21）。

6.如权利要求1-3任一所述的操控系统（30），其特征在于，每个所述驱动轮（1；3）包括绕着所述旋转轴线（40；42）延伸的两个凸轮缘（50；52），所述滚筒（7）被安装到所述两个轮凸缘（50；52）之间。

7.如权利要求4所述的操控系统（30），其特征在于，所述旋转轴线（40；42）大体平行地设置。

8.如权利要求7所述的操控系统（30），其特征在于，所述操控系统（30）包括用于使所述驱动轮（1；3）在所述第一位置与所述第二位置之间移动的驱动轮控制装置（60）。

9.如权利要求1所述的操控系统（30），其特征在于，所述滚筒旋转轴线（44）相对于所述轮旋转轴线（40；42）形成30到60度之间的角度。

10.一种导管系统，包括：

导管（5）；以及

如权利要求1-9任一所述的操控系统（30），其中，所述导管（5）构成所述管状物体。

11.如权利要求10所述的导管系统，其特征在于，所述导管（5）包括末端（62），所述导管系统包括有用于操纵所述末端（62）的驱动单元（11）。

12.如权利要求10或11所述的导管系统，其特征在于，所述导管系统包括如权利要求5所述的操控系统（30），并且所述导管系统还包括用于操控所述操控系统（30）的所述马达装置（21）的马达操控装置（9）。

13.如权利要求11所述的导管系统，其特征在于，所述导管系统包括用于确定所述末端（62）在身体（13）中的位置和/或定向的跟踪装置；以及所述导管系统还包括用于显示由所述跟踪装置确定的所述末端（62）的位置和/或定向的显示器（32）。

14.如权利要求10或11所述的导管系统，其特征在于，所述操控系统的所述驱动轮被构成为一次性单元。

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