CN107550570A - 一种介入手术机器人用导丝控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介入手术机器人用导丝控制器及其控制方法，属于微创血管介入手术技术领域。该控制器包括基体部分，以及安装在基体部分上的导丝夹紧机构和夹紧切换机构；导丝夹紧机构用于夹紧导丝，夹紧切换机构用于驱使导丝夹紧机构松开对导丝的夹紧；导丝夹紧机构包括导丝锁止套筒、导丝锁止杆和导丝锁止器，导丝锁止杆的一端安装导丝锁止器后装入导丝锁止套筒内，导丝锁止杆通过挤压导丝锁止器使导丝锁止器夹紧导丝。本发明整体结构简单，采用模块化结构设计，拆装组合简便，结构紧凑，整体重量轻便，制造成本较低。

Description

一种介入手术机器人用导丝控制器及其控制方法

技术领域

本发明属于微创血管介入手术技术领域，涉及对于介入手术中导丝的控制技术，更具体地说，涉及一种介入手术机器人用导丝控制器及其控制方法。

背景技术

日益高发的心脑血管疾病严重影响国民健康与社会生活，为中国医疗卫生体系带来巨大压力。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，全球每年有1670万人死于心脑血管疾病，占所有疾病死亡率的29.2％，每年我国900万心脑血管疾病患者中就有250万人死亡。

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，能减少传统开颅、开胸手术给患者带来的创伤及痛苦，术后恢复时间短，能够有效提高医疗资源利用率。然而，传统心脑血管介入手术由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内。一方面，手术过程中，由于放射线影响，医生体力下降较快，注意力及稳定性随之降低，导致操作精度下降，易发生因推送力不当而引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人生命危险。另一方面，长期电离辐射的累积伤害会大幅地增加术者罹患白血病、癌症以及急性白内障的几率。“吃线”问题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。借助机器人技术进行导管、导丝遥操作的手术方法能够有效应对这一问题，可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能有效降低放射线对主刀医生的伤害，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。

国外血管介入手术机器人研究相对较早，但尚未完全实现临床应用。国内相关研究起步较晚，主要有北京理工大学、天津理工大学、北京航空航天大学和哈尔滨工业大学等。

目前血管介入手术机器人主要采用主从端操作结构，以将医生与放射线隔离，如天津理工大学申请的申请号为：201410206956.7，公开日为：2014年9月17日的发明专利，公开了一种主从微创血管介入手术辅助系统从操作器装置，它包括轴向推送单元、旋转单元、夹取单元、手术导管、操作力检测单元和倾角可调底座，其工作方法包括信号检测、传递、处理、动作。优越性在于：可以模仿医生的介入操作动作，操作精度高，有效提高手术安全性；可以保证不同的接受治疗者或者不同的介入位置均能调整到操作者所期望的角度；装置整体采用铝合金材料，尺寸小、质量轻。该发明能够很好地完成导丝的推送，并且采用磁流变液来实现力反馈，存在运动部件惯量小、反馈灵敏等优点。又如，北京航空航天大学申请的申请号为：201210510169.2，公开日为：2014年9月17日的专利文献，公开了一种主从式遥操作血管介入手术机器人，包括主端操控机构、从端推进机构、PMAC控制器；主端操控机构作为医生的操作端；从端推进机构作为机器人的执行机构，在手术室内代替医生把持导管，完成导管的运动功能；PMAC控制箱用来实现主端操控机构与从端推进机构间的信息传递，从而使从端导管推进机构按照主端操控机构的运动信息进行运动，其采用主从遥操作方式辅助医生实施手术，从端推进机构实现导管的轴向进给和周向旋转运动。再如，哈尔滨工业大学于2011年1月17日申请的名称为一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统的专利，它的主手手柄及计算机主机置于控制室内，控制柜、导管手柄、主从介入装置、磁场发生器及可控导管置于手术室内，主手手柄位姿信号经计算机主机处理后传递给控制柜，控制柜内有运动控制卡和驱动器，运动控制卡接收命令发送指令到驱动器，驱动器将控制信号传递给主从介入装置的各个电机，进而控制介入装置实现可控导管的推/拉、旋转和弯曲操作，位姿传感器采集到可控弯曲段的位姿信息，位姿信号经运动控制卡传给计算机主机进行信号处理。该方案采用了可控导管，可获得可控导管弯曲可控段的位姿信息，保证可控导管前端的灵活性以及插管手术的可操纵性，同时通过主手手柄控制主从介入装置实现可控导管的推\拉、旋转和弯曲动作，并能获得手术室可控导管输送力信息，保证插管的精确性与稳定性。

上述方案都是对于国内对于血管介入手术机器人较为先进的研究，但它们都存在如下几方面问题：(1)对于导管或导丝的夹持力较差；(2)结构相对比较臃肿复杂，不仅制造成本高，而且影响操作精度；(3)导管导丝的拆装不方便，不易于手术中更换导管导丝；(4)导丝的夹持操作无法配合导管的夹持操作，即导管导丝的协同操作性较差。

发明人一直致力于此方面的研究，并在此之前申请了相关专利，如中国专利申请号为：201510064919.1，公开日为：2015年5月20日的专利文献，公开了一种用于介入手术机器人的测量装置，它的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。该方案可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，但其也只用于驱动导丝，无法完成导管导丝的协同操作；而且，虽然导丝的拆装相比前述设计有所改进，但是依然有所改进；另外，其也无法在手术中了解导丝在血管内，导丝头端与血管壁之间的相对位置。

在此之后，发明人持续对介入手术机器人的技术进行研究，并于2016年3月3日申请了申请号为：201610119761.8，名称为：主从微创血管介入手术机器人从端及其控制方法的专利，它包括从端控制机构和从端移动平台，从端控制机构由夹持驱动机构Ⅰ、推力反馈机构Ⅱ、无损夹持机构Ⅲ、夹持控制机构Ⅳ组成，同时本发明还给出了其控制方法。该方案通过设计了无损夹持机构、夹持控制机构、夹持驱动机构和推力反馈机构，来完成手术过程中导丝的夹持、放松、旋转、推送、推送力测量等操作，增加了推送力测量的准确性，提高了导丝夹持的可靠性，但是其结构相对复杂，易拆装性也未有太大提高，同时在推送过程中导管或导丝头端与血管壁之间的相对位置问题也没有得到很好的解决。

发明内容

1、要解决的问题

本发明提供一种介入手术机器人用导丝控制器及其控制方法，该导丝控制器目的在于解决现有技术中导丝夹持结构的复杂和夹持不方便的问题。该导丝控制器采用模块化设计，结构简单，拆装方便，便于更换和消毒；该方法采用导丝控制器完成对导丝的夹紧和松开。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种介入手术机器人用导丝控制器，包括基体部分，以及安装在基体部分上的导丝夹紧机构和夹紧切换机构；所述的导丝夹紧机构用于夹紧导丝，所述的夹紧切换机构用于驱使导丝夹紧机构松开对导丝的夹紧。

作为进一步改进，所述导丝夹紧机构包括导丝锁止套筒、导丝锁止杆和导丝锁止器，导丝锁止杆的一端安装导丝锁止器后装入导丝锁止套筒内，导丝锁止杆通过挤压导丝锁止器使导丝锁止器夹紧导丝。

作为进一步改进，所述导丝锁止套筒具有锥孔，导丝锁止器具有与导丝锁止套筒的锥孔相配合的外锥面，导丝锁止器的外锥面上沿周向开设至少两个切口，导丝锁止器通过受力径向收缩夹紧导丝。

作为进一步改进，所述导丝锁止杆上套有切换弹簧，切换弹簧通过安装在导丝锁止套筒端部的锁止器端盖压装在导丝锁止套筒内。

作为进一步改进，所述夹紧切换机构连接导丝锁止杆，可拉动导丝锁止杆压缩切换弹簧，使导丝锁止杆松开对导丝锁止器的挤压，从而使导丝锁止器松开对导丝的夹紧。

作为进一步改进，所述夹紧切换机构包括舵机，舵机安装转盘，转盘上缠绕有线，线的端部用于拉动导丝锁止杆。

作为进一步改进，所述转盘上线的端部连接有通过直线导轨副A设置的切换板；所述导丝锁止杆上安装锁止器拉板，切换板卡在锁止器端盖和锁止器拉板之间。

作为进一步改进，还包括导丝扭转组件；所述导丝扭转组件用于驱动导丝锁止套筒旋转。

作为进一步改进，所述的导丝锁止套筒通过套筒支撑组件支撑设置在基体部分上；所述套筒支撑组件包括定位底座，导丝锁止套筒通过轴承安装装在定位底座中。

作为进一步改进，所述导丝扭转组件包括设置在基体部分上的电机，电机连接小齿轮；所述的导丝锁止套筒上安装有与小齿轮啮合的大齿轮。

作为进一步改进，还包括测力组件，测力组件用以检测导丝的推送力。

作为进一步改进，所述的测力组件包括设置在基体部分中的隔板、导丝连接件和力传感器；所述的导丝连接件用于连接套筒支撑组件，它通过直线导轨副B可移动设置在隔板上；所述力传感器的一端与隔板连接，另一端与导丝连接件连接。

作为进一步改进，所述定位底座的底部通过连接座设置有可拨动的锁紧开关；所述的导丝连接件设置带有插接孔的插接板，拨动锁紧开关可将锁紧开关插入插接孔内，从而锁住导丝连接件。

作为进一步改进，所述的基体部分包括壳体和盖在壳体上的盖板，隔板安装在壳体中，导丝连接件的插接板穿过盖板。

一种介入手术机器人用导丝控制器的控制方法，采用导丝夹紧机构夹紧导丝，采用夹紧切换机构驱使导丝夹紧机构松开对导丝的夹紧。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明介入手术机器人用导丝控制器，通过导丝夹紧机构和夹紧切换机构可拆卸安装在基体部分上，完成对导丝的夹紧和松开，结构化设计，简单的组合方式，拆装方便，便于更换和消毒；且有别于现有对导丝的夹持方式，本发明中导丝夹紧机构夹紧导丝属于常态，而夹紧切换机构可驱使导丝夹紧机构在必要时松开导丝，从而可大大简化导丝的夹紧结构，也有利于配合导管的夹持，完成对导管导丝的协同操作；

(2)本发明介入手术机器人用导丝控制器，导丝夹紧机构采用导丝锁止器与导丝锁止套筒的锥面配合形式，导丝锁止杆可挤压导丝锁止器使其径向收缩，从而夹持导丝，该种方式对导丝整个圆周上都受到夹持力，加持面积大，夹持可靠，对导丝的损伤小；

(3)本发明介入手术机器人用导丝控制器，导丝夹紧机构中通过切换弹簧对导丝锁止杆施加作用力，使其挤压导丝锁止器完成对导丝的夹紧，通过调整切换弹簧的预压缩量即可方便地调节导丝的夹紧力，调节方便；

(4)本发明介入手术机器人用导丝控制器，通过夹紧切换机构配合导丝夹紧机构的结构形式可使得导丝锁止器松开对导丝的夹持，夹紧切换机构中通过舵机驱动转盘转动，转盘上的线缠绕，线拉动导丝锁止杆克服切换弹簧的弹性力移动，从而松开对导丝锁止器的挤压，使导丝锁止器松开导丝，此种结构方式简单，切换方便可靠，可控性强；

(5)本发明介入手术机器人用导丝控制器，通过导丝扭转组件可实现对导丝的扭转操作，从而满足手术过程中对导丝头端的角度控制，保证导管在血管内能够顺利向预定位置推进；导丝扭转组件采用电机驱动齿轮的形式，通过调整小齿轮和大齿轮的传动比，可调整导管的转动速度；

(6)本发明介入手术机器人用导丝控制器，通过测力组件能够检测导丝在推送过程中的推送力，达到导丝的精确控制，提高手术安全性；采用力传感器进行实时的动态力反馈，方便医生手术中精确控制推送力大小；该测力组件安装在基体部分内部，结构紧凑，结构相对封闭，能够很好的保护力传感器，且力传感器的测力形式简单便捷，中间连接件相对较少，测力准确度高；

(7)本发明介入手术机器人用导丝控制器，导丝夹紧机构采用定位底座通过轴承支撑导丝锁止套筒的结构，既不影响对导丝的夹持，也不影响导丝扭转组件驱动导丝锁止套筒旋转；

(8)本发明介入手术机器人用导丝控制器，导丝夹紧机构的定位底座与导丝连接件的连接结构巧妙，通过拨动锁紧开关即可完成连接或松开，便于拆装；

(9)本发明介入手术机器人用导丝控制器，整体结构简单，采用模块化结构设计，拆装组合简便，结构紧凑，且大部分都可采用塑料制成，整体重量轻便，制造成本较低。

附图说明

图1为本发明导丝控制器的立体结构示意图；

图2为本发明导丝控制器中基体部分的主视结构示意图；

图3为图2中A-A的剖视图；

图4为图3中B-B的剖视图；

图5为本发明导丝控制器中基体部分的爆炸示意图；

图6为本发明导丝控制器中导丝夹紧机构的主视结构示意图；

图7为图6中C-C的剖视图；

图8为图7中D-D的剖视图；

图9为本发明导丝控制器中导丝夹紧机构的爆炸示意图；

图10为本发明导丝控制器中夹紧切换机构的立体结构示意图；

图11为本发明导丝控制器中夹紧切换机构的爆炸图。

附图中的标号分别表示为：

6、基体部分；610、壳体；611、插板；620、盖板；630、导丝扭转组件；631、电机；632、小齿轮；633、大齿轮；

7、导丝夹紧机构；710、导丝锁止套筒；720、导丝锁止杆；730、导丝锁止器；740、切换弹簧；750、垫片；760、锁止器端盖；770、锁止器拉板；780、轴承；790、套筒支撑组件；791、定位底座；792、锁紧开关；793、连接座；794、轴承压板；795、定位压板；

8、夹紧切换机构；810、舵机座；811、插接块；820、舵机；830、转盘；840、切换板；850、直线导轨副A；

9、测力组件；910、隔板；920、直线导轨副B；930、承托板；940、导丝连接件；941、插接板；942、插接孔；950、力传感器；960、传感器固定板。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种介入手术机器人用导丝控制器，它主要包括五个部分，分别为基体部分6、导丝夹紧机构7、夹紧切换机构8、导丝扭转组件630和测力组件9；其中，基体部分6是其它四个部分的安装基础，导丝夹紧机构7和夹紧切换机构8均可拆卸安装在基体部分6上，导丝夹紧机构7位于基体部分6的上侧，夹紧切换机构8位于基体部分6的后侧，导丝夹紧机构7用于夹紧导丝，夹紧切换机构8用于驱使导丝夹紧机构7松开对导丝的夹紧，而导丝扭转组件630用于完成对导丝的扭转操作，测力组件9用于检测导丝的推送力。该装置通过各部分的相互配合，可完成对导丝的夹紧、放松、推送、扭转和测力，从而配合导管的控制，完成手术过程中的协同配合。下面对各部分的具体结构分别进行详细说明。

结合图2至图5所示，基体部分6包括壳体610和盖板620；在本实施例中，壳体610为顶部和后端开放的壳状结构，盖板620安装在壳体610的顶部，使得壳体610内形成相对较为封闭的空间，为后续导丝扭转组件630和测力组件9的安装腾出空间。导丝夹紧机构7安装在盖板620的上方，而夹紧切换机构8固定在壳体610的后侧，安装位置合理分配，也符合各自功能实现的需要。由于基体部分6作为基础部分，整个装置是通过它安装到外部的移动平台上进行相应的操作，为了安装的便捷性，在壳体610的底部设置一对插板611，通过插板611可以直接将壳体610插装到外部移动平台上，为了进行固定，在插板611上设置销孔，通过将销插入销孔内即可对其进行固定。

结合图2至图5所示，测力组件9安装在壳体610内，它主要包括隔板910、导丝连接件940和力传感器950；其中，隔板910安装在壳体610的中间，将壳体610内空间大致分为上下两部分，隔板910相对的两侧边向上翻折形成侧板，两个侧板相对的内侧各安装一个直线导轨副B920，直线导轨副B920连接导丝连接件940，导丝连接件940用于连接导丝夹紧机构7，从而导丝连接件940可相对隔板910滑动，这也是后续能够对导丝进行推送力检测的前提。本实施例中，直线导轨副B920优选采用滚珠直线导轨副，摩擦力较小几乎可以忽略，从而导丝连接件940的运动阻力可忽略，保证导丝推送力检测的高精度。直线导轨副B920包括导轨和滑块，导轨固定在隔板910的侧板上，滑块通过承托板930与导丝连接件940进行连接。在隔板910上还安装一个呈L形的传感器固定板960，力传感器950的一端与导丝连接件940连接，另一端与传感器固定板960连接，这样，导丝的推力通过导丝夹紧机构7传递到导丝连接件940上，导丝连接件940相对隔板910移动，对力传感器950产生拉力，力传感器950的转换元件，如应变片感应产生力信号，并将力信号转换成电信号并输出，从而获取力的大小。

由上可知，通过测力组件9能够检测导丝在推送过程中的推送力，达到导丝的精确控制，提高手术安全性；采用力传感器950进行实时的动态力反馈，帮助医生手术精确控制推送力大小；该测力组件9安装在壳体610内，结构紧凑，结构相对封闭，能够很好的保护力传感器950，且力传感器950的测力形式简单便捷，中间连接件相对较少，测力准确度高。

当然，为了方便导丝连接件940与导丝夹紧机构7之间的连接，本实施例在导丝连接件940上设置一对具有插接孔942的插接板941，插接板941从壳体610内穿过盖板620，使插接孔942高出盖板620的表面，通过它使得导丝连接件940与导丝夹紧机构7能够快速连接或拆下。与此同时，为适应导丝连接件940的结构形式，对导丝夹紧机构7的结构也具有特定的要求，下面会具体说明。

如图6至9所示，导丝夹紧机构7包括导丝锁止套筒710、导丝锁止杆720、导丝锁止器730和套筒支撑组件790；其中，导丝锁止套筒710、导丝锁止杆720和导丝锁止器730都具有沿各自轴线贯穿的中心孔，以供导丝穿过；导丝锁止器730呈类似蘑菇状结构，两端大小不一，较小的一端可插入导丝锁止杆720的端部，较大的一端露在外，且具有外锥面，沿外锥面的圆周方向开设至少两个切口，在本实施例中开设4个切口，将锥形端切分成均匀的4份；而装入导丝锁止器730的导丝锁止杆720插入导丝锁止套筒710内，且导丝锁止套筒710内具有与导丝锁止器730的外锥面相配合的锥孔。同时，导丝锁止杆720靠近导丝锁止器730的一端具有挡环，导丝锁止杆720上套有切换弹簧740，切换弹簧740的一端被挡环限位，再在导丝锁止套筒710的端部安装锁止器端盖760，将切换弹簧740压装在导丝锁止套筒710内，在锁止器端盖760和切换弹簧740的端部之间设置垫片750，以使锁止器端盖760更好的压紧切换弹簧740。这样，锁止器端盖760挤压切换弹簧740，切换弹簧740对导丝锁止杆720施加推力，进而导丝锁止杆720挤压导丝锁止器730，使得导丝锁止器730的外锥面与导丝锁止套筒710的锥孔表面发生相对移动，由于导丝锁止器730上切口的存在，从而导丝锁止器730具有锥面的端部会径向收缩，夹紧导丝，此种方式对导丝整个圆周上都受到夹持力，加持面积大，夹持可靠，对导丝的损伤小。

需要特别说明的是，为满足上述导丝夹紧机构7与导丝连接件940的连接，以及后续导丝扭转组件630能够实现对导丝的扭转，本实施例对导丝锁止套筒710的支撑结构进行设计，采用导丝锁止套筒710通过套筒支撑组件790支撑设置在基体部分6上的结构形式。该套筒支撑组件790包括定位底座791、轴承压板794和定位压板795；其中，定位底座791具有U形的容纳腔，容纳腔内具有两个轴承卡槽，导丝锁止套筒710的两端各安装一个轴承780，两个轴承780卡在轴承卡槽中，用轴承压板794从轴承780上方压住轴承，可防止导丝锁止套筒710的轴向窜动，在轴承压板794上再通过定位压板795固定，防止导丝锁止套筒710的径向窜动，轴承压板794与定位底座791之间采用插接连接方式，插装方便。另外，在定位底座791底部的两侧各开设一个开口槽，开口槽内配合设置有连接座793，且在定位底座791与连接座793之间的空间中设置可以拨动的锁紧开关792，锁紧开关792用于锁住或解锁导丝连接件940。锁紧开关792由水平的卡板和竖直的拨动板组成，卡板滑动设置在连接座793上的滑槽中，拨动板穿过定位底座791上的孔，露出连接座793的表面，供拨动。在导丝夹紧机构7安装到盖板620的上方时，插接板941插入定位底座791与连接座793之间形成的竖直插孔中，通过拨动锁紧开关792，可使得卡板插入插接板941的插接孔942中，从而实现导丝夹紧机构7与导丝连接件940的可拆卸连接。

结合图1至图5所示，导丝扭转组件630包括电机631、小齿轮632和大齿轮633；其中，电机631固定在壳体610中，具有很好的保护作用，电机631的输出轴连接小齿轮632，大齿轮633通过键与导丝锁止套筒710的前端连接，小齿轮632和大齿轮633啮合传动。使用中，电机631驱动小齿轮632转动，通过大小齿轮啮合传动，大齿轮633带动导丝锁止套筒710转动，在导丝夹紧的前提下，导丝可根随导丝锁止套筒710一起转动，从而可调整导丝端头的角度，保证导管在血管内可顺利的推进。

通过导丝扭转组件630可实现对导丝的扭转操作，从而满足手术过程中对导丝头端的角度控制，保证导丝在血管内能够顺利向预定位置推进；导丝扭转组件630采用电机631驱动齿轮的形式，通过调整大小齿轮的传动比，即可调整导丝的转动速度。

结合图10和图11所示，夹紧切换机构8包括舵机座810和舵机820；其中，舵机座810用于将夹紧切换机构8安装到壳体610上，舵机820安装在舵机座810上，舵机820连接有转盘830，并可驱动转盘830转动，转盘830上缠绕有线，线的自由端用于拉动导丝锁止杆720，使导丝锁止杆720松开对导丝锁止器730的挤压，从而使导丝锁止器730松开对导丝的夹紧。为了能够实现上述功能，且不影响导丝夹紧机构7通常状态下对导丝的夹紧，对线与导丝锁止杆720的连接结构进行设计，在本实施中，导丝锁止杆720的末端通过螺纹连接一个锁止器拉板770，锁止器拉板770与锁止器端盖760之间相隔一段距离，此距离可以通过锁止器拉板770与导丝锁止杆720的螺纹配合长度调节；同时，在隔板910上通过直线导轨副A850设置有切换板840，切换板840具有圆弧缺口，通过该缺口，切换板840卡在锁止器端盖760和锁止器拉板770之间，转盘830上线与切换板840连接，从而舵机820驱动转盘830转动，通过线拉动切换板840向后移动，切换板840被锁止器拉板770挡住，带动导丝锁止杆720克服切换弹簧740向后移动，从而松开导丝。

另外，为方便将导夹紧切换机构8安装到壳体610上，舵机座810设有用于将其安装到壳体610上的一对插接块811，通过此插接块811插入壳体610的后侧，并用螺栓进行固定即可完成连接。

现有技术中对于导丝的夹紧和放松是通过同一个机构实现的，并不将它们分开操作，导致夹持结构相对较为复杂，但是在具体使用时，导丝在大部分情况下都是需要夹紧的，一般在导管和导丝配合手术中，只有在导管夹持位置和导丝夹持位置达到极限位置，需要进行导丝夹持位置调整时才松开需要松开导丝，因此，本实施例在考虑实际使用情况，将导丝的夹紧和松开分开控制，导丝夹紧机构7默认一直夹紧导丝，而在需要松开导丝时，通过夹紧切换机构8进行切换，松开导丝，使得结构得到大大优化。

综合以上说明，已经对介入手术机器人用导丝控制器各部分的结构及其连接关系进行了清楚完整的表述，该装置具有以下优点：

①整体结构简单，采用模块化的结构设计，各部分之间相对较为独立，通过简单的组合即可完成组装，拆装都方便，且结构紧凑体积小；大部分部件结构简单，且可采用塑料制品制成，重量轻，且大大降低制造成本；

②能够同时实现导丝的夹紧、松开、推送、扭转和测力，从而了配合导管协同操作，满足手术的各种操作需求；

③较为封闭的结构形式，对传感器和电机都具有较好的保护；

本实施例中公开了导丝控制器的一种优选结构形式，但并不局限于此结构，现有技术中其它能够实现相应部分功能的结构形式，或在本实施例结构形式的启发下简单变形产生的结构形式，都应当理解为在本发明的保护范围之内。

采用上述导丝控制器主要可以完成对导丝的夹持、放松、推送、扭转和测力，满足介入手术的各种操作需求，下面对相应的操作步骤进行详细说明。

首先，将基体部分6通过插板611安装到外部移动平台上。然后，将导丝的前端依次穿过导丝锁止杆720、导丝锁止器730，并从导丝锁止套筒710的前端伸出，拧紧锁止器端盖760，使导丝锁止器730夹紧导丝。

经过以上的准备后，即可对导丝进行相应的控制，具体如下：

(一)导丝的推送操作

舵机820不动作，导丝被导丝锁止器730夹紧，外部移动平台移动，从而带动导丝一起向前移动，实现导丝的推送。

(二)导丝的推送力检测

在导丝推送过程中，导丝的推力经导丝夹紧机构7传递至力传感器950，力传感器950产生形变，并将力信号转变成电信号输出，从而测得推送力大小。

(三)导丝的扭转操作

在导丝夹紧的前提下，电机631得电，通过小齿轮632和大齿轮633啮合传动，驱动导丝锁止套筒710转动，从而带动导丝旋转，实现导丝的扭转操作。

(四)导丝的松开操作

舵机820得电，驱动转盘830旋转，线缠绕到转盘830上，先带动切换板840后移，切换板840拉动导丝锁止杆720移动，导丝锁止器730松开对导丝的夹紧。

通过以上步骤可完成对导丝的夹紧、松开、推送、扭转和推送力检测，各步骤之间有序的进行即可完成导丝配合导管的协同操作，从而可满足手术过程中的各种操作需求。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种介入手术机器人用导丝控制器，包括基体部分(6)和安装在基体部分(6)上的导丝夹紧机构(7)，导丝夹紧机构(7)用于夹紧导丝，其特征在于：还包括安装在基体部分(6)上的夹紧切换机构(8)，所述的夹紧切换机构(8)用于驱使导丝夹紧机构(7)松开对导丝的夹紧。

2.根据权利要求1所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述导丝夹紧机构(7)包括导丝锁止套筒(710)、导丝锁止杆(720)和导丝锁止器(730)，导丝锁止杆(720)的一端安装导丝锁止器(730)后装入导丝锁止套筒(710)内，导丝锁止杆(720)通过挤压导丝锁止器(730)使导丝锁止器(730)夹紧导丝。

3.根据权利要求2所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述导丝锁止套筒(710)具有锥孔，导丝锁止器(730)具有与导丝锁止套筒(710)的锥孔相配合的外锥面，导丝锁止器(730)的外锥面上沿周向开设至少两个切口，导丝锁止器(730)通过受力径向收缩夹紧导丝。

4.根据权利要求3所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述导丝锁止杆(720)上套有切换弹簧(740)，切换弹簧(740)通过安装在导丝锁止套筒(710)端部的锁止器端盖(760)压装在导丝锁止套筒(710)内。

5.根据权利要求4所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述夹紧切换机构(8)连接导丝锁止杆(720)，可拉动导丝锁止杆(720)压缩切换弹簧(740)，使导丝锁止杆(720)松开对导丝锁止器(730)的挤压，从而使导丝锁止器(730)松开对导丝的夹紧。

6.根据权利要求5所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述夹紧切换机构(8)包括舵机(820)，舵机(820)安装转盘(830)，转盘(830)上缠绕有线，线的端部用于拉动导丝锁止杆(720)。

7.根据权利要求7所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述转盘(830)上线的端部连接有通过直线导轨副A(850)设置的切换板(840)；所述导丝锁止杆(720)上安装锁止器拉板(770)，切换板(840)卡在锁止器端盖(760)和锁止器拉板(770)之间。

8.根据权利要求2-7中任意一项所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：还包括导丝扭转组件(630)；所述导丝扭转组件(630)用于驱动导丝锁止套筒(710)旋转。

9.根据权利要求8所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述的导丝锁止套筒(710)通过套筒支撑组件(790)支撑设置在基体部分(6)上；所述套筒支撑组件(790)包括定位底座(791)，导丝锁止套筒(710)通过轴承(780)安装装在定位底座(791)中。

10.根据权利要求9所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述导丝扭转组件(630)包括设置在基体部分(6)上的电机(631)，电机(631)连接小齿轮(632)；所述的导丝锁止套筒(710)上安装有与小齿轮(632)啮合的大齿轮(633)。

11.根据权利要求9或10所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：还包括测力组件(9)，测力组件(9)用以检测导丝的推送力。

12.根据权利要求11所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述的测力组件(9)包括设置在基体部分(6)中的隔板(910)、导丝连接件(940)和力传感器(950)；所述的导丝连接件(940)用于连接套筒支撑组件(790)，它通过直线导轨副B(920)可移动设置在隔板(910)上；所述力传感器(950)的一端与隔板(910)连接，另一端与导丝连接件(940)连接。

13.根据权利要求12所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述定位底座(791)的底部通过连接座(793)设置有可拨动的锁紧开关(792)；所述的导丝连接件(940)设置带有插接孔(942)的插接板(941)，拨动锁紧开关(792)可将锁紧开关(792)插入插接孔(942)内，从而锁住导丝连接件(940)。

14.根据权利要求13所述的一种介入手术机器人用导丝控制器，其特征在于：所述的基体部分(6)包括壳体(610)和盖在壳体(610)上的盖板(620)，隔板(910)安装在壳体(610)中，导丝连接件(940)的插接板(941)穿过盖板(620)。

15.一种介入手术机器人用导丝控制器的控制方法，其特征在于：采用导丝夹紧机构(7)夹紧导丝，采用夹紧切换机构(8)驱使导丝夹紧机构(7)松开对导丝的夹紧。