CN109199588A - 血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,包括操作杆(8)、机架(22),还包括安装在操作杆(8)上推拉力反馈机构、转动力矩反馈机构、转动移动测量机构、非接触式复位机构中的任一种或任多种机构;操作手柄(8)通过左直线轴承(9)、右直线轴承(17)支撑在机架(22)上,操作杆(8)为铁磁性材料。本发明可以实现推拉、转动、夹持的操控命令发布以及阻力反馈,除直线轴承支撑外都采用非接触设计,具有功能强、操作轻盈、结构紧凑的特点。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,具体地涉及血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,尤其涉及一种利用电磁执行器产生阻尼力并反馈于手柄产生触感,并利用位移传感器、转角测量传感器、力传感器辅助完成对导管、导丝进行夹持、推送、旋转控制的操作手柄。
背景技术
血管介入手术中医生需要长期接收X射线的辐射,为了工程上开发了远隔操作的介入手术机器人。介入手术机器人在射线环境下工作,而医生则在射线环境之外对其控制。目前,控制的方式有两种,一种是触摸屏,另外一种是操作手柄。操作手柄一方面对手术机器人发布操作命令,例如导丝的进退、转动等,另外一方面需要将导丝导管遇到的阻力反馈到操作者的手上,从而使其能够产生临场感,就好像操作者用自己的手在操作导管一样。阻力反馈的重要意义在于提高手术的安全性,降低介入医疗事故风险,因此显得非常重要。
Catheter Robotics公司开发的血管介入手术机器人系统手柄可以控制导管轴向运动、旋转运动以及导管前端弯曲角度,可以进入角度比较刁钻的血管。Sensiji机器人导管系统是最早使用的血管介入手术机器人,医生在三维图像引导下,对导管进行遥操作,操作医生有力觉反馈。加拿大西安大略大学开发了以真实导管导丝作为操作手柄的进退和转动操作装置,没有力反馈。日本芝浦工业大学的血管介入导管系统通过电流变液实现导管操作力的反馈。中国哈尔滨工业大学利用摩擦对滚的方式进行管丝输运,利用从手感知力、主手进行力反馈。天津理工大学探索过使用磁流变液体作为力反馈介质。深圳先进技术研究院使用电机进行力反馈实现主端操作。
从各种资料来看,血管介入手术机器人操作手柄作为机器人的控制器,首先,需要能够给远端的介入机器人发布操作指令,例如导管导丝的旋转、推拉以及二者的复合动作;其次,需要能够将导丝导管在介入过程中的阻力或者阻力矩反馈到操作手柄上,当医生操作手柄时,能够像亲手直接操作导管导丝一样感受到阻力,增强医生的手感和临场感,增加手术操作的安全性和稳定性。目前,满足第一个需求的方法比较多,已经变得非常成熟,但是能够同时满足第二个需求仍然存在一些困难,例如实时性、动态性能、转动和进退平移运动之间的作用力耦合等,需要探索新的原理和结构。
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电磁阻尼旋进力反馈操作手柄。
根据本发明提供的一种血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,包括操作杆、机架,还包括安装在操作杆上推拉力反馈机构、转动力矩反馈机构、转动移动测量机构、非接触式复位机构中的任一种或任多种机构;
操作手柄通过左直线轴承、右直线轴承支撑在机架上,操作杆为铁磁性材料。
优选地,所述推拉力反馈机构包括桶型磁靴、永磁体、螺线管线圈、力传感器,其中,桶型磁靴包括上半桶型磁靴组件、下半桶型磁靴组件,永磁体包括上半永磁体组件、下半永磁体组件,上半永磁体组件、下半永磁体组件均包括一个或多个永磁瓦片;
螺线管线圈缠绕在操作杆的外圆周上,螺线管线圈引出线经过操作杆上的引线孔引出到操作杆外部,永磁体安装在桶型磁靴的内壁上,桶型磁靴紧固安装在机架上,桶型磁靴、永磁体、操作杆的中心位于均位于操作杆的轴线上,所有永磁瓦片的磁化方向均垂直与操作杆轴线,永磁体与操作杆之间具有气隙,操作杆能够在气隙中运动,力传感器安装在操作杆的一端部;
螺线管线圈通过电流时即产生沿操作杆轴线方向的电磁力,改变电流方向便能够改变电磁力的方向。
优选地,所述转动力矩反馈机构包括一个或多个力矩反馈组件,
所述力矩反馈组件包括包围磁靴、矩形弧线圈、转矩永磁体,包围磁靴包括上半包围磁靴组件和下半包围磁靴组件;
操作杆上设置有用于矩形弧线圈缠绕穿过的一个或多个矩形通孔,矩形弧线圈通过矩形通孔缠绕在操作杆上,转矩永磁体安装在上半包围磁靴组件和下半包围磁靴组件的一端部之间,操作杆安装在上半包围磁靴组件和下半包围磁靴组件的另一端部之间,上半包围磁靴组件、下半包围磁靴组件与操作杆之间均具有气隙,操作杆能够在气隙中运动;
操作杆、下半包围磁靴组件、转矩永磁体、上半包围磁靴组件组成闭合磁路,磁路中矩形弧线圈的弧形边均位于闭合磁路的气隙之中,上半包围磁靴组件和操作杆之间的气隙磁场与下包围磁靴组件和操作杆之间的气隙磁场具有相同的磁场方向,气隙磁场中的线圈是矩形弧线圈的弧形对边,矩形弧线圈对边受到的方向相反的电磁力形成对操作杆轴线的转动力偶。
优选地,所述转动移动测量机构包括激光测距传感器、激光发射二极管、光栅盘、接收计数器,其中,光栅盘上设置有透光条形槽孔、反射盘、光栅盘安装孔;透光条形槽孔沿光栅盘周向均匀分布;
激光测距传感器、激光发射二极管、接收计数器分别安装在机架上,光栅盘通过光栅盘安装孔紧固连接操作杆,激光传感器、激光发射二极管位于光栅盘的一侧,接收计数器位于光栅盘的另一侧。
优选地,所述非接触式复位机构包括偶数个复位推子、永磁盘,一组复位推子分别位于永磁盘相对应的两侧,永磁盘同轴安装在操作杆的另一端部,其中,复位推子包括锥形弹簧、复位永磁体,锥形弹簧的大端紧固连接机架,锥形弹簧的小端上安装复位永磁体,复位永磁体、永磁盘彼此相对的一侧磁极极性相同,永磁盘位于一组复位推子的中间位置时受力为零。
优选地,螺线管线圈、矩形弧线圈的导线经由操作杆的中心孔引出,经由一段缓冲软线后到达导电滑环引出到机架外部。
优选地,所述转动力矩反馈机构包括一个或多个力矩反馈组件,力矩反馈组件绕操作杆轴线均匀分布。
优选地,通过激光测距传感器、光栅盘来测量操作杆的移动距离,操作杆移动时带动光栅盘一起移动,通过激光测距传感器发射激光标记到光栅盘的反射盘上来测量操作杆的移动距离,移动的测量不受转动的影响。
优选地,通过激光发射二极管、光栅盘、接收计数器来测量操作杆的角位移、角速度;操作杆转动时带动光栅盘一起转动,光栅盘转动时,激光发射二极管发射激光光束只能通过透光条形槽孔,光栅盘遮挡和通过激光束交替出现,接收计数器通过计量转过的透光条形槽型槽孔的个数,从而计算操作杆的角位移、角速度,转动的测量不受移动的影响。
优选地,永磁盘的周向上对称安装有一组或多组复位推子,每组复位推子的连线与操作杆的轴线平行。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明能够实现推拉、转动、夹持的操控命令发布以及阻力反馈,除直线轴承支撑外都采用非接触设计,具有功能强、操作轻盈、结构紧凑的特点。
2、本发明的推拉力反馈机构采用为电磁场耦合的方式,避免了摩擦力对推拉力的影响,提高了反馈精度,且响应更快。
3、本发明通过力传感器能够直接测量手部的压力,并依据压力的大小来控制远端夹持导丝的松紧,保证了手部夹持和远程机械夹持之间的透明性。
4、本发明力矩反馈组件绕操作杆轴线均匀分布,保证了在整个圆周方向上具有不间断的转动力偶反馈。
5、本发明通过磁场耦合保证了回复用的复位推子和永磁盘之间的非接触,减少操作杆自身运动产生的摩擦阻力,且不受操作杆杆转动的影响;每组复位推子关于操作杆轴线对称安装,避免了附加力矩产生。
6、本发明转动移动测量机构采用非接触式测量方法,移动测量和转动测量彼此之间不受影响。
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为本发明的推拉力反馈机构的结构示意图。
图3为本发明的转动力矩反馈机构的结构示意图。
图4为本发明的转动移动测量机构的结构示意图。
图5为本发明的非接触式复位机构的结构示意图。
图中示出:
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。
根据本发明提供的一种血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,如图1所示,包括操作杆8、机架22,还包括安装在操作杆8上推拉力反馈机构、转动力矩反馈机构、转动移动测量机构、非接触式复位机构中的任一种或任多种机构;操作手柄8通过左直线轴承9、右直线轴承17支撑在机架22上,直线轴承可以是滚珠轴承,也可以是由低摩擦系数的聚四氟乙烯等材料制作的滑动轴承,以减少手柄运动时自身产生的摩擦阻力;操作杆8为铁磁性材料。
如图2所示,所述推拉力反馈机构包括桶型磁靴5、永磁体6、螺线管线圈7、力传感器18,其中,桶型磁靴5包括上半桶型磁靴组件52、下半桶型磁靴组件51,永磁体6包括上半永磁体组件62、下半永磁体组件61,上半永磁体组件62、下半永磁体组件61均包括一个或多个永磁瓦片621;螺线管线圈7缠绕在操作杆8的外圆周上,螺线管线圈引出线71经过操作杆8上的引线孔引出到操作杆8外部,经由一段缓冲软线后到达导电滑环1引出到机架22外部,推拉运动时,软线被拉扯作为缓冲,连续回转时,使用导电滑环避免缠绕;永磁体6安装在桶型磁靴5的内壁上,桶型磁靴5紧固安装在机架22上,桶型磁靴5、永磁体6、操作杆8的中心位于均位于操作杆8的轴线上,所有永磁瓦片621的磁化方向均垂直与操作杆8轴线,永磁体6与操作杆8之间具有气隙,操作杆8能够在气隙中运动,力传感器18安装在操作杆8的一端部;螺线管线圈7通过电流时即产生沿操作杆8轴线方向的电磁力,改变电流方向便能够改变电磁力的方向。螺线管线圈7缠绕在操作杆8上,永磁体6的磁力线经过桶型磁靴5、操作杆8和螺线管线圈7所在的气隙,当螺线管线圈7中有电流时,电流和气隙磁场中的磁场方向垂直,产生沿操作杆8轴向方向的推拉力,推拉反馈为电磁场耦合的非接触方式,具有响应快、附加力小的特点;电流的大小与远端导管导丝在推进过程中的阻力成正比,推拉力是导管导丝在推进过程中阻力按照一定比例反馈到操作杆8上,形成操作过程中的推拉阻力感觉。操作人员手部夹持操作杆8安装力传感器18的一端部进行操作,力传感器18测量手部的压力,并依据压力的大小来控制远端夹持导丝的松紧,保持手部夹持和远程机械夹持之间的透明性。力传感器18用来测量操作人员对于操作杆8的握紧程度,据此控制远端夹持机构对导管、导丝夹紧程度,实现反向力反馈,防止导管、导丝打滑。
如图3所示,所述转动力矩反馈机构包括一个或多个力矩反馈组件,所述力矩反馈组件包括包围磁靴10、矩形弧线圈11、转矩永磁体12,包围磁靴10包括上半包围磁靴组件102和下半包围磁靴组件101;操作杆8上设置有用于矩形弧线圈11缠绕穿过的一个或多个矩形通孔,矩形弧线圈11通过矩形通孔缠绕在操作杆8上,转矩永磁体12安装在上半包围磁靴组件102和下半包围磁靴组件101的一端部之间,操作杆8安装在上半包围磁靴组件102和下半包围磁靴组件101的另一端部之间,上半包围磁靴组件102、下半包围磁靴组件101与操作杆8之间均具有气隙,操作杆8能够在气隙中运动;所述包围磁靴10将操作杆8包围在中间,优选地包围磁靴10为C型磁靴或E型磁靴。
操作杆8、下半包围磁靴组件101、转矩永磁体12、上半包围磁靴组件102组成闭合磁路,磁路中矩形弧线圈的弧形边均位于闭合磁路的气隙之中,上半包围磁靴组件102和操作杆8之间的气隙磁场与下包围磁靴组件101和操作杆8之间的气隙磁场具有相同的磁场方向,气隙磁场中的线圈是矩形弧线圈的弧形对边,矩形弧线圈对边受到的方向相反的电磁力形成对操作杆8轴线的转动力偶;当通电流时,由于是矩形弧线圈的对边所以电流方向相反,则矩形弧线圈11的对边产生方向相反,大小相等的两个力,两个力的方向沿操作杆8横截面所在圆周的切向方向,形成操作杆沿轴线方向的力偶,此力偶作用在操作杆8上,作为操作过程中的旋转阻力力矩反馈。矩形弧线圈11的导线经由操作杆8的中心孔引出,经由一段缓冲软线后到达导电滑环1引出到机架22外部,推拉运动时,软线被拉扯作为缓冲,连续回转时,使用导电滑环避免缠绕。所述转动力矩反馈机构包括一个或多个力矩反馈组件,力矩反馈组件绕操作杆8轴线均匀分布,从而保证在整个圆周方向上具有不间断的力偶反馈;优选地包括两个力矩反馈组件,两个力矩反馈组件绕操作杆(8)轴线正交配置,即两个力矩反馈组件的矩形弧线圈相互垂直,产生连续的阻力矩反馈的同时占用最短的操作杆8长度;优选地,包括三个力矩反馈组件,三个力矩反馈组件绕操作杆(8)轴线成120°配置。
如图4所示,所述转动移动测量机构包括激光测距传感器13、激光发射二极管19、光栅盘20、接收计数器21,其中,光栅盘20上设置有透光条形槽孔201、反射盘202、光栅盘安装孔203;透光条形槽孔201沿光栅盘20周向均匀分布;激光测距传感器13、激光发射二极管19、接收计数器21分别安装在机架22上,光栅盘20通过光栅盘安装孔203紧固连接操作杆8,激光传感器13、激光发射二极管19位于光栅盘20的一侧,接收计数器21位于光栅盘20的另一侧。
通过激光测距传感器13、光栅盘20来测量操作杆8的移动距离,操作杆8移动时带动光栅盘20一起移动,通过激光测距传感器13发射激光标记到光栅盘20的反射盘202上来测量操作杆8的移动距离,移动测量为非接触式,移动的测量不受转动的影响。激光测距传感器13将光斑直接投射在光栅盘20外沿非镂空区域的反射盘202,即使光栅盘20转动也不影响操作杆8轴向位移的测量,捕捉操作杆相对于激光测距传感器13的绝对位置,并基于对此绝对位置的划分,对远端操作端导管导丝的进退方向和速度进行控制。激光测距传感器也可由其他位移传感器代替。位移传感器采用激光测距传感器等非接触式测量方式,同时具有较高的定位精度、较快的测量速度和较大的运动范围。
通过激光发射二极管19、光栅盘20、接收计数器21来测量操作杆8的角位移、角速度;操作杆8转动时带动光栅盘20一起转动,光栅盘20转动时,激光发射二极管19发射激光光束只能通过透光条形槽孔201,光栅盘20遮挡和通过激光束交替出现,接收计数器21通过计量转过的透光条形槽型槽孔的个数,从而计算操作杆8的角位移、角速度,转动的测量不受移动的影响;通过接收器产生的脉冲和相位判断手柄转动角度和方向,转角测量为非接触式,利用测量得到的角位移、角速度对远端导管导丝的转动进行控制。
如图5所示,所述非接触式复位机构包括偶数个复位推子、永磁盘4,一组复位推子分别位于永磁盘4相对应的两侧,永磁盘4同轴安装在操作杆8的另一端部,其中,复位推子包括锥形弹簧2、复位永磁体3,锥形弹簧2的大端紧固连接机架22,锥形弹簧2的小端上安装复位永磁体3,复位永磁体3、永磁盘4彼此相对的一侧磁极极性相同,永磁盘4位于一组复位推子的中间位置时受力为零。永磁盘4的周向上对称安装有一组或多组复位推子,每组复位推子的连线与操作杆8的轴线平行。永磁盘4和复位永磁体3安装时维持一定的距离,复位永磁体3和永磁盘4相向的面磁极性相同,当永磁盘4偏离平衡位置时,会受到偏离一方复位永磁体3及锥形弹簧2的排斥而回复到平衡位置,回复力通过磁场耦合传递给永磁盘4和操作杆8,磁场耦合保证了回复用的复位推子和永磁盘4之间的非接触,可以减少操作杆8自身运动产生的摩擦阻力。为避免附加力矩产生,每组复位推子关于操作杆轴线对称安装,该结构基于非接触回复力,并且不受操作杆杆转动的影响。非接触式复位机构采用磁体同性磁极互斥传递弹簧复位力,使操作杆8回复到平衡位置时力传感器感知手在操作操作杆8时的力量,控制夹持导丝的松紧程度。锥形弹簧2具有较高的中心定位强度,使得复位永磁体3不会发生倾斜和错位,只在弹簧中心轴线上产生平行移动。
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 (10)
1.一种血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,包括操作杆(8)、机架(22),还包括安装在操作杆(8)上推拉力反馈机构、转动力矩反馈机构、转动移动测量机构、非接触式复位机构中的任一种或任多种机构;
操作手柄(8)通过左直线轴承(9)、右直线轴承(17)支撑在机架(22)上,操作杆(8)为铁磁性材料。
2.根据权利要求1所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,所述推拉力反馈机构包括桶型磁靴(5)、永磁体(6)、螺线管线圈(7)、力传感器(18),其中,桶型磁靴(5)包括上半桶型磁靴组件(52)、下半桶型磁靴组件(51),永磁体(6)包括上半永磁体组件(62)、下半永磁体组件(61),上半永磁体组件(62)、下半永磁体组件(61)均包括一个或多个永磁瓦片(621);
螺线管线圈(7)缠绕在操作杆(8)的外圆周上,螺线管线圈引出线(71)经过操作杆(8)上的引线孔引出到操作杆(8)外部,永磁体(6)安装在桶型磁靴(5)的内壁上,桶型磁靴(5)紧固安装在机架(22)上,桶型磁靴(5)、永磁体(6)、操作杆(8)的中心位于均位于操作杆(8)的轴线上,所有永磁瓦片(621)的磁化方向均垂直与操作杆(8)轴线,永磁体(6)与操作杆(8)之间具有气隙,操作杆(8)能够在气隙中运动,力传感器(18)安装在操作杆(8)的一端部;
螺线管线圈(7)通过电流时即产生沿操作杆(8)轴线方向的电磁力,改变电流方向便能够改变电磁力的方向。
3.根据权利要求1所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,所述转动力矩反馈机构包括一个或多个力矩反馈组件,
所述力矩反馈组件包括包围磁靴(10)、矩形弧线圈(11)、转矩永磁体(12),包围磁靴(10)包括上半包围磁靴组件(102)和下半包围磁靴组件(101);
操作杆(8)上设置有用于矩形弧线圈(11)缠绕穿过的一个或多个矩形通孔,矩形弧线圈(11)通过矩形通孔缠绕在操作杆(8)上,转矩永磁体(12)安装在上半包围磁靴组件(102)和下半包围磁靴组件(101)的一端部之间,操作杆(8)安装在上半包围磁靴组件(102)和下半包围磁靴组件(101)的另一端部之间,上半包围磁靴组件(102)、下半包围磁靴组件(101)与操作杆(8)之间均具有气隙,操作杆(8)能够在气隙中运动;
操作杆(8)、下半包围磁靴组件(101)、转矩永磁体12、上半包围磁靴组件(102)组成闭合磁路,磁路中矩形弧线圈的弧形边均位于闭合磁路的气隙之中,上半包围磁靴组件(102)和操作杆(8)之间的气隙磁场与下包围磁靴组件(101)和操作杆(8)之间的气隙磁场具有相同的磁场方向,气隙磁场中的线圈是矩形弧线圈的弧形对边,矩形弧线圈对边受到的方向相反的电磁力形成对操作杆(8)轴线的转动力偶。
4.根据权利要求1所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,所述转动移动测量机构包括激光测距传感器(13)、激光发射二极管(19)、光栅盘(20)、接收计数器(21),其中,光栅盘(20)上设置有透光条形槽孔(201)、反射盘(202)、光栅盘安装孔(203);透光条形槽孔(201)沿光栅盘(20)周向均匀分布;
激光测距传感器(13)、激光发射二极管(19)、接收计数器(21)分别安装在机架(22)上,光栅盘(20)通过光栅盘安装孔(203)紧固连接操作杆(8),激光传感器(13)、激光发射二极管(19)位于光栅盘(20)的一侧,接收计数器(21)位于光栅盘(20)的另一侧。
5.根据权利要求1所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,所述非接触式复位机构包括偶数个复位推子、永磁盘(4),一组复位推子分别位于永磁盘(4)相对应的两侧,永磁盘(4)同轴安装在操作杆(8)的另一端部,其中,复位推子包括锥形弹簧(2)、复位永磁体(3),锥形弹簧(2)的大端紧固连接机架(22),锥形弹簧(2)的小端上安装复位永磁体(3),复位永磁体(3)、永磁盘(4)彼此相对的一侧磁极极性相同,永磁盘(4)位于一组复位推子的中间位置时受力为零。
6.根据权利要求2或3所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,螺线管线圈(7)、矩形弧线圈(11)的导线经由操作杆(8)的中心孔引出,经由一段缓冲软线后到达导电滑环(1)引出到机架(22)外部。
7.根据权利要求3所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,所述转动力矩反馈机构包括一个或多个力矩反馈组件,力矩反馈组件绕操作杆(8)轴线均匀分布。
8.根据权利要求4所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,通过激光测距传感器(13)、光栅盘(20)来测量操作杆(8)的移动距离,操作杆(8)移动时带动光栅盘(20)一起移动,通过激光测距传感器(13)发射激光标记到光栅盘(20)的反射盘(202)上来测量操作杆(8)的移动距离,移动的测量不受转动的影响。
9.根据权利要求4所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,通过激光发射二极管(19)、光栅盘(20)、接收计数器(21)来测量操作杆(8)的角位移、角速度;操作杆(8)转动时带动光栅盘(20)一起转动,光栅盘(20)转动时,激光发射二极管(19)发射激光光束只能通过透光条形槽孔(201),光栅盘(20)遮挡和通过激光束交替出现,接收计数器(21)通过计量转过的透光条形槽型槽孔的个数,从而计算操作杆(8)的角位移、角速度,转动的测量不受移动的影响。
10.根据权利要求5所述的血管介入用电磁阻尼旋进力反馈操作手柄,其特征在于,永磁盘(4)的周向上对称安装有一组或多组复位推子,每组复位推子的连线与操作杆(8)的轴线平行。
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---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110236686A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-17 | 北京唯迈医疗设备有限公司 | 一种介入手术机器人主端操作装置及控制方法 |
CN110859674A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-03-06 | 北京唯迈医疗设备有限公司 | 一种介入手术机器人主端控制装置 |
CN111462564A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-07-28 | 威迈(宁波)医疗科技有限公司 | 一种力反馈装置、血管介入培训设备 |
WO2021147177A1 (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 上海奥朋医疗科技有限公司 | 一种带导丝导管推进阻力反馈的血管介入机器人操作手柄 |
WO2023125623A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 沛嘉医疗科技(苏州)有限公司 | 一种主端操纵机构和手术机器人 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1588768A (zh) * | 2004-09-02 | 2005-03-02 | 上海交通大学 | 微小圆柱形永磁直流直线驱动器 |
EP1915963A1 (en) * | 2006-10-25 | 2008-04-30 | The European Atomic Energy Community (EURATOM), represented by the European Commission | Force estimation for a minimally invasive robotic surgery system |
CN101822865A (zh) * | 2010-02-22 | 2010-09-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有双重力反馈功能的介入手术导管夹爪 |
WO2012012565A2 (en) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | The Johns Hopkins University | Interferometric force sensor for surgical instruments |
CN103976765A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-13 | 天津理工大学 | 一种主从微创血管介入手术辅助系统主端操作器装置 |
CN104127245A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-11-05 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 遥操作手术机器人的磁阻式力反馈控制系统及方法 |
CN204033495U (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-24 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 遥操作手术机器人的磁阻式力反馈控制系统 |
US20150272683A1 (en) * | 2012-10-05 | 2015-10-01 | Imperial Innovations Ltd | Device |
CN105228535A (zh) * | 2013-03-29 | 2016-01-06 | 皇家飞利浦有限公司 | 带有基于磁流变的致动器的力反馈夹持设备 |
CN105534599A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-04 | 天津理工大学 | 血管介入手术机器人主端力反馈装置及其工作方法 |
CN205598007U (zh) * | 2016-01-27 | 2016-09-28 | 天津理工大学 | 血管介入手术机器人主端力反馈装置 |
CN107184274A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-22 | 上海速介机器人科技有限公司 | 具有手感的血管介入手术机器人操作手柄及其控制方法 |
-
2018
- 2018-09-30 CN CN201811163152.8A patent/CN109199588B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1588768A (zh) * | 2004-09-02 | 2005-03-02 | 上海交通大学 | 微小圆柱形永磁直流直线驱动器 |
EP1915963A1 (en) * | 2006-10-25 | 2008-04-30 | The European Atomic Energy Community (EURATOM), represented by the European Commission | Force estimation for a minimally invasive robotic surgery system |
CN101822865A (zh) * | 2010-02-22 | 2010-09-08 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有双重力反馈功能的介入手术导管夹爪 |
WO2012012565A2 (en) * | 2010-07-20 | 2012-01-26 | The Johns Hopkins University | Interferometric force sensor for surgical instruments |
US20150272683A1 (en) * | 2012-10-05 | 2015-10-01 | Imperial Innovations Ltd | Device |
CN105228535A (zh) * | 2013-03-29 | 2016-01-06 | 皇家飞利浦有限公司 | 带有基于磁流变的致动器的力反馈夹持设备 |
CN103976765A (zh) * | 2014-05-16 | 2014-08-13 | 天津理工大学 | 一种主从微创血管介入手术辅助系统主端操作器装置 |
CN104127245A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-11-05 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 遥操作手术机器人的磁阻式力反馈控制系统及方法 |
CN204033495U (zh) * | 2014-08-14 | 2014-12-24 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 遥操作手术机器人的磁阻式力反馈控制系统 |
CN105534599A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-04 | 天津理工大学 | 血管介入手术机器人主端力反馈装置及其工作方法 |
CN205598007U (zh) * | 2016-01-27 | 2016-09-28 | 天津理工大学 | 血管介入手术机器人主端力反馈装置 |
CN107184274A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-22 | 上海速介机器人科技有限公司 | 具有手感的血管介入手术机器人操作手柄及其控制方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110236686A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-17 | 北京唯迈医疗设备有限公司 | 一种介入手术机器人主端操作装置及控制方法 |
CN110236686B (zh) * | 2019-07-10 | 2020-08-11 | 北京唯迈医疗设备有限公司 | 一种介入手术机器人主端操作装置及控制方法 |
CN110859674A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-03-06 | 北京唯迈医疗设备有限公司 | 一种介入手术机器人主端控制装置 |
CN110859674B (zh) * | 2019-11-26 | 2020-11-20 | 北京唯迈医疗设备有限公司 | 一种介入手术机器人主端控制装置 |
WO2021147177A1 (zh) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | 上海奥朋医疗科技有限公司 | 一种带导丝导管推进阻力反馈的血管介入机器人操作手柄 |
EP4079249A4 (en) * | 2020-01-20 | 2023-02-01 | Shanghai Operation Robot Co., Ltd. | MANIPULATION HANDLE FOR A VASCULAR INTERVENTION ROBOT WITH GUIDEWIRE CATHETER FEEDBACK RESISTANCE |
JP7349229B2 (ja) | 2020-01-20 | 2023-09-22 | 上海奥朋医▲療▼科技有限公司 | ガイドワイヤーカテーテルの推進抵抗フィードバックを備えた血管介入ロボットの操作ハンドル |
CN111462564A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-07-28 | 威迈(宁波)医疗科技有限公司 | 一种力反馈装置、血管介入培训设备 |
WO2023125623A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 沛嘉医疗科技(苏州)有限公司 | 一种主端操纵机构和手术机器人 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109199588B (zh) | 2020-11-13 |
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