CN104622579B - 用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种医疗器械，具体涉及一种用于介入手术机器人的测量装置。用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置，其技术方案是：基座通过合页连接有上盖；上盖设有凹形限位板以及推块，当上盖闭合时，凹形限位板将柱齿轮与主动轮、惰轮压紧，限制竖直方向位移，推块将左侧U型挡片向右侧推进，另右侧U型挡片、左侧U型挡片将导丝驱动辅助件夹紧；基座安装在直线驱动组件的滑块上。本发明有效减少推送力在传导过程中的损失、降低因装配或振动等原因引起的较大误差。

Description

用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置
技术领域
本发明涉及一种医疗器械，具体涉及一种用于介入手术机器人的测量装置。
背景技术
导丝-导管的操作是血管腔内技术的核心内容，决定着血管治疗手术质量。目前，临床中医生借助数字剪影血管造影成像技术(DSA)手动完成导丝-导管在病人血管内的定位操作。使用机器人装置进行导丝定位操作，有利于提高定位操作精度、降低医生疲劳度、改善手术质量。
力反馈技术一直是制约血管腔内介入手术机器人推向广泛临床应用的重要因素。血管介入手术机器人系统中的力反馈技术是指在使用机器人从端进行导丝定位推送过程中，将导丝在血管内运动时所受到的阻力反馈给机器人的操作者，使其能够同步感受到导丝在血管腔内所处状态；现有血管腔内介入手术导丝推送力测量技术方案存在以下几个方面的问题：
1、导丝与力传感器之间存在多级传动，推送力在传导过程中损失严重，造成推送力测量分辨率不足，细节信息丢失。多级传动过程中，机械振动容易将较大噪声混入测量过程。
2、夹持方式存在问题。现有技术中，通常采用闭合几何体部件夹持导丝，该结构为机器人从手构件的一部分，不利于导丝从夹持机构中全部抽出。
3、消毒灭菌困难。导丝直接与夹持-测量机构接触，消毒灭菌需将该部分拆开后进行操作，由于腔体式闭合结构，消毒较为困难。
发明内容
本发明的目的是：为弥补现有技术的不足，有效减少推送力在传导过程中的损失、降低因装配或振动等原因引起的较大误差，本发明提供一种用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置。
本发明的技术方案是：用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置，它包括：直线驱动组件、基座、导丝、力传感器、导丝扭转器、电机以及驱动辅助件；
导丝扭转器为通过螺纹连接的旋钮以及旋柄；导丝从导丝扭转器的内部穿出，并通过旋柄内的卡盘固定连接。
导丝驱动辅助件包括：柱齿轮、滚针推力轴承、主动轮以及惰轮；滚针推力轴承安装在柱齿轮的两侧，旋钮的头部通过卡槽与柱齿轮固定连接，安装在基座内的主动轮以及惰轮分别与柱齿轮啮合；主动轮由电机驱动。
整体连接关系为：导丝驱动辅助件每侧的滚针推力轴承外均设有U型挡片，其中右侧U型挡片一方面通过连接件与安装在基座内的力传感器固定连接，另一方面通过连接件与滚珠滑块固定连接，滚珠滑块位于基座的滑道内，左侧U型挡片通过连接件与滑块固定连接，滑块同样位于基座的滑道内；基座通过合页连接有上盖；上盖设有凹形限位板以及推块，当上盖闭合时，凹形限位板将柱齿轮与主动轮、惰轮压紧，限制竖直方向位移，推块将左侧U型挡片向右侧推进，另右侧U型挡片、左侧U型挡片将导丝驱动辅助件夹紧；基座安装在直线驱动组件的滑块上。
有益效果：(1)本发明同其它闭合式夹持机构相比，使用导丝扭转器作为直接夹持机构，能够防止推送操作过程夹持机构中对导丝本体的损伤；由于导丝扭转器是一次性使用，十分便于术后消毒操作。使用滚针推力轴承，能够实现在导丝扭转器被水平方向夹紧状态下的自由转动，且滚针轴承体积小、重量轻，成本低，便于一次性使用。
(2)本发明传动级数低，力的传递损失较少，导丝与力传感器之间不存在多级传动，推送力在传导的过程中不会产生严重的损失，使得力测量的分辨率很高，不会产生细节信息的丢失。
(3)本发明所采用的开放式位置限制结构，导丝扭转器可以通过打开盖板迅速取出，进行消毒灭菌处理，十分便于术中导丝的快速更换与对应的导管操作。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明内部的结构示意图；
图3为本发明中导丝加持机构的结构示意图；
图4为本发明中导丝驱动辅助件竖直方向限位示意图；
其中，1-滑块、2-上盖、3-推块、4-左侧U型挡片、5-驱动辅助件、6-右侧U型挡片、7-力传感器、8-滚珠滑块、9-导丝、10-滚针推力轴承、11-电机、12-柱齿轮、13-旋钮、14-旋柄、15-凹形限位板、16-主动轮、17-惰轮、18-基座、20-直线驱动组件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见附图1、2，用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置，包括：直线驱动组件20、基座18、导丝9、力传感器7、导丝扭转器、电机11以及驱动辅助件5。
参见附图3，导丝扭转器包括具有中心孔的旋钮13和旋柄14，旋钮13和旋柄14通过螺纹同轴连接。导丝9从所形成的导丝扭转器的中心孔穿出，并通过旋柄14中心孔内的卡盘固定连接；
导丝驱动辅助件5包括：柱齿轮12、滚针推力轴承10、主动轮16以及惰轮17；滚针推力轴承10安装在柱齿轮12的两侧，旋钮13的头部(不与旋柄14连接的一端)通过卡槽与柱齿轮12固定连接，安装在基座18内柱齿轮12下方的主动轮16以及惰轮17分别与柱齿轮12啮合；主动轮16由电机11驱动。
参见附图4，整体连接关系为：导丝驱动辅助件5每侧的滚针推力轴承10外均设有U型挡片，其中右侧U型挡片6一方面通过连接件与安装在基座18内的力传感器7固定连接，另一方面通过连接件与滚珠滑块8固定连接，滚珠滑块8位于基座18的滑道内，左侧U型挡片4通过连接件与滑块1固定连接，滑块1同样位于基座18的滑道内；基座18通过合页连接有上盖2；上盖2设有凹形限位板15以及推块3，当上盖2闭合时，凹形限位板15将柱齿轮12与主动轮16、惰轮17压紧，限制竖直方向位移，推块3将左侧U型挡片4向右侧推进，另右侧U型挡片6、左侧U型挡片4将导丝驱动辅助件5夹紧；基座18安装在直线驱动组件20的滑块上。
推送力测量装置的操作步骤如下：
A.将导丝9从导丝扭转器的内部穿出，并通过旋柄14内的卡盘固定连接；
B.将导丝扭转器安装于导丝驱动辅助件5中的柱齿轮12；
C.闭合上盖2，限制导丝扭转器的位移；
D.设置力传感器7的偏移量，将当前测量值设为零点；
E.控制直线驱动组件20滑块的水平移动，基座18以及其内的导丝扭转器一同水平移动，通过开启电机11带动主动轮16转动，导丝扭转器导丝9一同旋转，此过程中，力传感器7测量值即为导丝9所受阻力。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置，包括：直线驱动组件(20)、基座(18)、导丝(9)、力传感器(7)，其特征在于，还包括：导丝扭转器、电机(11)以及驱动辅助件(5)；
所述导丝扭转器为通过螺纹连接的旋钮(13)以及旋柄(14)；所述导丝(9)从所述导丝扭转器的内部穿出，并通过所述旋柄(14)内的卡盘固定连接；
所述驱动辅助件(5)包括：柱齿轮(12)、滚针推力轴承(10)、主动轮(16)以及惰轮(17)；所述滚针推力轴承(10)安装在所述柱齿轮(12)的两侧，所述旋钮(13)的头部通过卡槽与所述柱齿轮(12)固定连接，安装在所述基座(18)内的主动轮(16)以及惰轮(17)分别与所述柱齿轮(12)啮合；所述主动轮(16)由所述电机(11)驱动；
整体连接关系为：所述柱齿轮(12)两侧的滚针推力轴承(10)外均设有U型挡片，其中右侧U型挡片(6)通过连接件与安装在所述基座(18)内的所述力传感器(7)固定连接，并通过连接件与滚珠滑块(8)固定连接，所述滚珠滑块(8)位于所述基座(18)的滑道内；左侧U型挡片(4)通过连接件与滑块(1)固定连接，所述滑块(1)同样位于所述基座(18)的滑道内；所述基座(18)通过合页连接上盖(2)；所述上盖(2)设有凹形限位板(15)以及推块(3)；当所述上盖(2)闭合时，所述凹形限位板(15)将所述柱齿轮(12)与所述主动轮(16)、惰轮(17)压紧，限制竖直方向位移，所述推块(3)将所述左侧U型挡片(4)向右侧推进，同时所述右侧U型挡片(6)、所述左侧U型挡片(4)将所述驱动辅助件(5)夹紧；所述基座(18)安装在直线驱动组件(20)的滑块上。
2.如权利要求1所述的用于血管腔内介入手术机器人的推送力测量装置，其特征在于，所述推送力测量装置的操作步骤如下：
A.将所述导丝(9)从所述导丝扭转器的内部穿出，并通过所述旋柄(14)内的卡盘固定连接；
B.将所述导丝扭转器安装于驱动辅助件(5)中的所述柱齿轮(12)上；
C.闭合所述上盖(2)，限制所述导丝扭转器的位移；
D.设置所述力传感器(7)的偏移量，将当前测量值设为零点；
E.控制所述直线驱动组件(20)滑块的水平移动，所述基座(18)以及其内的所述导丝扭转器一同水平移动，通过开启所述电机(11)带动所述主动轮(16)转动，所述导丝扭转器所述导丝(9)一同旋转，此过程中，所述力传感器(7)测量值即为所述导丝(9)所受阻力。
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