CN110200700B - 一种血管介入手术机器人和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种血管介入手术机器人和一种血管介入设备，机器人的导丝旋转和力反馈集成模块可以真实的测得导丝受到的轴向力和扭矩，为开发人机交互功能奠定了硬件基础，机器人增设了可拆卸外壳，满足手术消毒需求，确保临床的安全卫生要求。同时本发明的血管介入设备通过在血管介入机器人的基础上增设四个自由度的机械臂结构，根据手术要求调整导丝推进模块的高度、位置和稳定支持，机械臂下方配有轮子，方便血管介入手术机器人整体的搬运和移动。另外，血管介入机器人和设备尽可能地缩小了推行机构模块的体积，节约了生产材料，节省了占用空间。

Description

一种血管介入手术机器人和设备

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种血管介入手术机器人，还涉及一种血管介入手术设备。

背景技术

脑卒中是由局部或全脑缺血(约80％)造成的脑组织损伤，而其中大部分是因血栓或栓子造成的局部动脉闭塞所致，其主要原因是都动脉内血栓和颈动脉颅外段血栓疾病。血管介入手术是目前治疗血管类疾病常用有效的方法之一， CAS(颈动脉支架)方法为治疗颈内动脉血栓较为常见的治疗方法，其基本构成与其他经皮介入相似，基本步骤包括血管入路，把长鞘和导丝头端放置靶病变处，部分患者需要放置球囊导管来进行预扩张，最后释放支架来疏通血管。

在传统血管介入手术过程中，医生为了及时获取病人的血管影像信息，需要长时间暴露在X射线下进行手术，可能对自身健康造成影响；同时，血管介入手术需要丰富的临床经验和高超的手术手法，对医生的技术和经验都有很高的要求；除此之外，长时间持续的手术对医生的体力也形成较大的考验，易使医生产生疲劳感而影响手术的质量。

在CAS手术中，医生在建立血管通路后，需要把长鞘和导丝头端放置靶病变处，部分患者需要放置球囊导管来进行预扩张，其动作主要是导丝的推进、旋转、球囊导管的前进。基于该过程的分析，本装置致力于设计一种适用于球扩式支架快速交换型输送系统的导丝微导管介入、安全稳定、符合手术清洁要求的血管介入手术机器人。

中国专利CN201780000453.6号，名称为：“血管介入手术机器人的导管推送控制方法及导管推送设备”，其公开的血管介入手术机器人包括：测力步骤和调控步骤。调控步骤用于调控导管推送过程中的运动参数以防止导管推送过程中戳破血管；测力步骤用于检测摩擦块组件对导管的压力大小和导管的扭矩大小。但是由于测量的力和力矩是摩擦阻力，不是直接测量导丝、导管在血管受到的力。

中国专利CN201810108561.1号，名称：“一种渐进式的心脑血管介入手术机器人”，其公开的血管介入手术机器人包括：导丝推进模块、球囊导管推进模块、造影剂注射模块以及力反馈模块。其公开的力反馈模块中，力反馈传感器侧面带有电线，在导丝旋转过程中会随着机构的旋转而旋转，在临床上使用时与真实情况不相符，且无机械臂做支撑。其中的许多模块都是和机器人做一体化设计，在术前或术后进行更换、消毒、清洁困难，难以满足临床手术所需的卫生要求。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种血管介入手术机器人和设备。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供了一种血管介入手术机器人和设备。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

为了实现上述目的，本发明提供了一种血管介入手术机器人，所述机器人包括：

导丝推进模块，用于实现血管介入手术中导丝的稳定推送；

导管推进模块，用于实现血管介入手术中导管的推送；

设于所述导丝推进模块上的导丝旋转模块，所述导丝旋转模块包括：

旋转夹持机构，用于夹持所述导丝；

旋转驱动机构，与所述旋转夹持机构相连，用于带动所述旋转夹持机构旋转，以带动所述导丝旋转；

所述旋转驱动机构包括：设于第一旋转驱动动力源的旋转轴上的驱动组件、与所述驱动组件连接的第一传动组件、与所述第一传动组件连接并套设于所述旋转夹持机构的第二传动组件、设于所述第一传动组件的用于测量扭矩的扭矩传感器、以及设于所述第二传动组件的用于测量沿支撑夹持机构旋转轴延伸方向的作用力的力反馈机构，所述驱动组件的旋转驱动力依次通过所述第一传动组件和所述第二传动组件传递到所述旋转夹持机构。

优选的，所述力反馈机构包括承力板、挡板和压力传感器，所述承力板与所述第二传动组件相连，所述压力传感器设于所述承力板和所述挡板之间；

和/或，

所述第一传动组件包括连接轴、以及分别固定于所述连接轴两端的两个大齿轮，所述扭矩传感器置于所述连接轴上；

所述驱动组件为与其中一个大齿轮啮合的驱动齿轮；

所述第二传动组件为与另一个大齿轮啮合的传动齿轮；

和/或，

所述旋转夹持机构包括具有中空腔的输出轴和设于所述输出轴一端的夹持部。

优选的，所述夹持部为夹头，所述导丝旋转模块还包括用于夹住所述夹头的夹套和电动夹，所述夹套设于所述电动夹上。

优选的，所述导丝旋转模块还包括支撑机构，用于支撑所述旋转夹持机构；

和/或，所述导丝旋转模块还包括用于支撑所述导丝的无菌导套，所述无菌导套设于导丝输入所述输出轴前的输送路径上。

优选的，所述支撑机构包括固定于底座上的轴承支座和设于所述轴承支座上的直线轴承，所述直线轴承用于支撑所述输出轴。

优选的，所述导丝推进模块包括通过联轴器与第二旋转驱动动力源旋转轴连接的第一丝杆，设于所述第一丝杆两端的限位挡板，通过丝杆螺母套设于所述第一丝杆上的支撑部，设于所述支撑部上的移动基座，设于所述支撑部底部的滑块，与所述滑块相适配的导轨，所述导丝推进模块还包括红外传感器，所述红外传感器用于限制所述移动基座的位置。

优选的，所述导管推进模块包括第一摩擦轮、第二摩擦轮、球囊导管、第一支撑部、Y型连接件、连接件支座、第三旋转驱动动力源、联轴器、第二支撑部，其中：所述第二支撑部用于支撑所述第一摩擦轮和所述第二抹茶轮；所述第三旋转驱动动力源旋转通过联轴器带动所述第二摩擦轮旋转，所述第二摩擦轮通过摩擦力带动所述球囊导管前进或后退，所述第一摩擦轮被球囊导管前进或后退的摩擦力带动从而一起转动；所述第一支撑部和所述Y型连接件相连，支撑所述导丝和所述球囊导管的运动；所述连接件支座用于所述支撑Y型连接件；所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮套有硅胶摩擦套，所述硅胶摩擦套可拆卸。

优选的，所述机器人还包括可拆卸安装于所述导丝推进方向上的伸缩杆模块，所述伸缩杆模块用于支撑所述旋转夹持机构输出的导丝，并且随着所述导丝推进机构的推进而伸缩；

和/或，所述机器人还包括可拆卸安装有用于将造影剂注射入受体中的造影剂注射模块，包括：第四旋转驱动动力源、推板、挡板、注射器、第二丝杆和导柱，其中：所述第四旋转驱动动力源与所述第二丝杆组件相连，所述推板通过所述第二丝杆组件和所述导柱支撑；所述推板、所述挡板上设有用于放置所述注射器的凹槽，从而支撑注射器；所述第四旋转驱动动力源旋转通过所述第二丝杆带动所述推板前进，从而推动所述注射器的柱塞，实现造影剂的注射。

优选的，所述机器人还包括控制器阵列模块，用于集中控制电机的协同运动，包括底板、电机驱动器和控制器，所述电机驱动器和所述控制器固定在所述底板上。

优选的，所述机器人还包括可拆卸外壳，用于防尘，所述可拆卸外壳上安装有所述伸缩杆模块。

优选的，所述可拆卸外壳包括导管推进模组防尘盖、造影剂注射模组防尘盖、主机上壳、主机下壳、连接盘、电控箱防尘盖、直线运动模组防尘盖、导丝旋转模组上壳、导丝旋转模组下壳和线束圈。

本发明还提供了一种血管介入手术设备，包括上述任一所述机器人和与所述机器人相连的机械臂。

优选的，所述机械臂包括

与所述机器人连接的支架驱动机构，用于驱动所述机器人运动；

与所述支架驱动机构连接的升降机构，用于调整所述支架驱动机构的高度；与所述升降机构连接的底座，用于支撑所述升降机构、所述驱动机构和所述机器人；

用于控制所述支架驱动机构的控制机构。

优选的，所述支架驱动机构包括至少两个支撑组件、连在两个所述支撑组件之间的旋转驱动组件和旋转支撑组件，所述旋转驱动组件的旋转轴与所述支撑组件相连，所述旋转支撑组件的旋转端与所述机器人相连，另一端与所述机械臂末端的支撑组件相连。

优选的，所述旋转支撑组件的旋转端设有支架，所述支架用于支撑所述机器人。

优选的，所述升降机构包括支撑台、滚珠丝杠、导柱、挡块和驱动部，所述驱动部与所述滚珠丝杠相连，所述滚珠丝杠顶端与所述支撑台相连，所述导柱分别设于所述滚珠丝杠两侧面，贯穿所述支撑台，所述挡块设于所述导柱顶端。

本发明的有益效果在于提供了一种血管介入手术机器人和一种血管介入设备，机器人的导丝旋转和力反馈集成模块可以真实的测得导丝受到的轴向力和扭矩，为开发人机交互功能奠定了硬件基础，能够在导丝推进过程中，对血管的反向作用力起到监控作用，进而增强手术的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的血管介入手术机器人结构示意图。

图2是本发明实施例的导丝旋转模块结构第一示意图。

图3是本发明实施例的导丝旋转模块结构第二示意图。

图4是本发明实施例的导丝推送模块结构示意图。

图5是本发明实施例的伸缩杆模块结构示意图。

图6是本发明实施例的球囊导管推送模块结构示意图。

图7是本发明实施例的注射造影剂模块结构示意图。

图8是本发明实施例的控制器阵列模块结构示意图。

图9是本发明实施例的具有可拆卸外壳的血管介入手术机器人的结构分解图。

图10是本发明实施例的血管介入手术设备的结构示意图。

图11是本发明实施例的机械臂结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

如图1所示，图1展示了本发明实施例的血管介入手术机器人结构示意图。本实施例包括：导丝旋转模块11、设于导丝旋转模块11下方的导丝推进模块 12、与导丝旋转模块11连接的伸缩杆模块13、与伸缩杆模块13相连的球囊导管推进模块14、造影剂注射模块15和控制器阵列模块16。导丝旋转模块11用于实现导丝的旋转和测得导丝推进过程中受到的轴向力和扭矩；导丝推进模块 12可以用来承托导丝旋转模块11，并带动导丝旋转模块11一起前进和后退；伸缩杆模块13设于导丝推进模块推进方向上，设置于导丝旋转模块的一端，用来支撑从导丝旋转模块输出的导丝；球囊导管推进模块14设于社所感模块的另一端，用于将球囊导管的推送并套设于导丝上；造影剂注射模块15用来实现血管介入手术中将造影剂注入受体和控制器阵列模块16用于实现上述各个模块的集中协同控制。

本实施例中的模块与模块之间采用螺纹或卡合等易拆卸装配方式，既可以实现血管介入手术导丝的推进、旋转、球囊导管的推送、造影剂的注射以及力反馈信息采集功能，又方便了医用手术消毒，满足临床的卫生安全需求。

图2和图3是图1中导丝旋转模块11。导丝旋转模块11包括：

旋转夹持机构：带有空腔的输出轴1101和与输出轴1101连接的夹头1104，其中，导丝通过输出轴1101输出并通过夹头1104夹紧，夹头分为两个部分，呈子弹头形状的前端可被夹紧，后端可用于拧紧固定导丝；

与旋转夹持机构连接的旋转驱动机构：与电机1109轴连轴连接的第一小齿轮1112、与第一小齿轮1112啮合的大齿轮1107A及与大齿轮1107B啮合的第二小齿轮1116，其中，第二小齿轮1116与输出轴1101相连，电机1109带动第一小齿轮1112转动，第一小齿轮1112带动大齿轮组1107转动，进而带动第二小齿轮1116，带动与第二小齿轮1116相连的旋转夹持机构，夹持机构可以带动夹紧的导丝一起旋转；

设于旋转驱动机构内的扭矩传感器1108，设于大齿轮1107A和1107B旋转轴上，当大齿轮组旋转时，扭矩传感器1108可以测量导丝旋转的扭矩；

与第二小齿轮1116相连接的力反馈机构：与第二小齿轮相连的承力板1114、设于承力板1114上的圆柱销1110、挡板1117及设于承力板1117和挡板1114 之间的压力传感器1113，其中，圆柱销1110的非螺纹连接不影响轴向移动，也就不影响压力传感器1113的测量，圆柱销1110避免小齿轮1116在旋转过程中对压力传感器1113的测量造成干扰而设计的限位(限制旋转)，当旋转驱动机构驱动旋转夹持机构旋转时，电机1109驱动导丝旋转，导丝受到的扭矩被传递到夹头1104上，随后被传递到承力板1114上，承力板1114与挡板1117挤压着压力传感器1113，从而测得导丝所受轴向力；

设于旋转驱动机构和旋转夹持机构之间的支撑机构包括：设在第二小齿轮 1116上的角接触球轴承1115、置于角接触球轴承1115上的用于支撑输入导丝的无菌导套1111、设置在底座1118上用于支撑输出轴1101的带有直线承轴1105 的轴承支座1106，其中，底座1118上固定轴承支座1106，轴承支座1106通过设有的直线承轴1105支撑输出轴1101。

用于拧紧和松开夹头1104的夹套1103和电动夹1102，夹套1103设在电动夹1104上，夹套1103通过电动夹1102的驱动拧紧和松开夹头1104，当导丝旋转前，夹套1103拧紧夹头后部固定导丝，当伸缩杆模块压缩到最大压缩值时，导丝准备后退，后退过程中，拧松夹头后部，通过夹住夹头前部夹住导丝，从而实现导丝的渐进式推送。

本发明的导丝旋转模块的原理在于导丝在进行推进的时候会对整个机构产生反作用力，而这种反作用力会被夹头1104捕捉到，由于夹头1104、输出轴1101、小齿轮1116、角接触轴承1115、承力板1114、压力传感器1113是刚性连接在一起的，因此夹头1104接收到的推力会沿着上述路径传递到压力传感器1113 上，此时压力传感器1113会由底座挡板1117挤压从而得到推力的真实值。

图4是图1中的导丝推进模块12。导丝推进模块12包括：红外传感器121、移动基座122、单轨道导轨123、丝杆组件124、联轴器125、电机基座126、电机(含编码器)127。此结构的驱动力为电机127，电机127通过联轴器125和丝杠组件124相连，移动基座121套设在丝杠组件124上，形成螺旋传动结构，移动基座121通过底部的滑块置于单轨道导轨123上。通过电机127的驱动，移动基座121就可以在丝杠组件124的带动下在单轨道导轨123上前后滑动。

其中，还包括红外传感器121，红外传感器121是通过检测传感器所在位置来对连接在移动基座142上的力反馈传感模块13做限位，防止其过度移动损害及撞击其他部件。电机基座126用于固定电机127。

本发明的导丝推进模块的单轨道滑轨，经过力学上的计算和验证，在保证了小车进行直线运动的平稳性和刚性的基础上，有效的降低了装置的重量和宽度。

图5图1中的伸缩杆模块13。所述的伸缩杆模块13包括：螺纹连接头131、伸缩杆杆体组件132、后连接头133。伸缩杆模块13用于导丝的支撑，防止其推送过程中受力弯曲。其中伸缩杆132可以有多节杆件构成，具体的，在本实施例中，伸缩杆132分为3节，在导丝推进模块12前后移动时，带动导丝旋转模块11前后移动，推动伸缩杆132每节也跟随着前后移动。

本发明的伸缩杆模块13是安装于外壳上，不需要另外的支撑部件，方便拆卸、清洗和消毒。将伸缩杆的设计模块化和耗材化，可在术前或术后清洁消毒或者更换，更符合临床所需卫生要求。

图6图1中球囊导管推进模块14。球囊导管推进模块14包括：硅胶摩擦轮 1401、上盖板1402、导管夹头1403、下盖板1404、医用连接器1405、Y型连接件1406、基座1407、电机(含编码器)1408、联轴器1409、导丝1410、硅胶摩擦套1411、支撑摩擦轮1412、球囊导管支撑1413。其中，下盖板1404是固定在外壳上的，电机1408放置在基座1407内部，基座1407上支撑有支撑摩擦轮 1412和硅胶摩擦轮1401，支撑摩擦轮1412通过联轴器1409与电机1408相连，支撑摩擦轮1412外套设有可拆卸的硅胶摩擦套1411，硅胶摩擦套1411与硅胶摩擦轮1401相互挨近，电机1408通过联轴器1409带动支撑摩擦轮1412，支撑摩擦轮1412外套设的硅胶摩擦套1411通过摩擦力带动硅胶摩擦轮1401一起转动，由此形成传动装置，球囊导管支撑1413可拆卸的安装在传动装置的输入端， Y型连接器1406设在传动装置的输出处，Y型连接器1406通过医用连接器1405 与导管夹头1403相连，其中上盖板1402和下盖板1404拼合在一起设在医用连接器1405与导管夹头1403之间，可以设在可拆卸外壳上，用于支撑Y型连接器1406。

电机1408通过联轴器1409带动支撑摩擦轮1412，从而通过摩擦力带动硅胶摩擦轮1401一起转动。球囊导管通过球囊导管支撑1413进入，在硅胶摩擦轮1401和套设于支撑摩擦轮1412外部的硅胶摩擦套1411的摩擦力下被推送至 Y型连接件1406处，并在其中与推进的导丝交汇，导丝贯穿导管共同被送入医用连接器1405处，从而完成球囊导管的推进。

本发明的摩擦轮采用了可更换式的硅胶材料，作为医用耗材而言更加卫生和安全，并且价格也相对低廉。其次，用于支撑球囊导管和摩檫轮的部件都交由外壳来代替，提高了机器的一体化程度，降低了成本。

图7是图1中造影剂注射模块1的结构示意图。造影剂注射模块15包括：注射器151、推杆152、推板153、电机(含编码器)154、电机基座155、联轴器 156、丝杆组件157、导柱158。电机154固定于电机基座155的一端，电机154 通过联轴器156与丝杆组件157相连，丝杆组件157设于电机基座155之间，丝杆组件157上还设有推板153，导柱158贯穿推板153平行设置于丝杆组件 157下方固定于电机基座155之间，推板153上固定有推杆151，注射器151固定于电机基座155的另一端并置于推杆151的推送端。电机154、联轴器156、电机基座155和推板153构成了螺旋传动机构，用于传动推板153，电机154带动丝杆组件157，从而推动推板153向前移动。在推杆152的推动下，注射器 151内注射剂受到挤压，打入受体内部。图8是图1中控制器阵列模块16的结构示意图。所述的控制器阵列模块16包括：底板161、电机驱动器162、控制器163。电机驱动器162和控制器163固定在底板161上，为电机的协同运动提供控制输入，以及各个传感器的正常运作提供基础。

本发明的控制器和驱动器适应机器人的结构来摆列，节省了机器人的空间，缩小了机器人的尺寸。

如图9所示，图9展示了本发明实施例的具有可拆卸外科的血管介入手术机器人结构分解图。本实施例是在第一种机器人的外部设置有可拆卸外壳2，因此，内部设置请参阅图1-图8内容，这里不再赘述。可拆卸外壳2包括：直线运动模组防尘盖201、球囊导管推进模组防尘盖202、造影剂注射模组防尘盖203、主机下壳204、连接盘205、线束圈206、主机上壳207、导丝旋转模组下壳208、导丝旋转模组上壳209、电控箱防尘盖210。

本发明所有防尘盖均可以使用更为清洁的3D打印材料，可在术前术后消毒、更换、清洗。能更好地符合手术所需清洁、无菌、无感染的要求。

如图10所示，图10展示了本发明实施例的血管介入手术设备结构示意图。本实施例是在上述机器人的基础上增加了四自由度机械臂3，包括：血管介入手术机器人1和四自由度机械臂3。在实行颈内动脉导丝介入手术时，机械臂3可以根据患者介入口的位置调整用于血管介入手术机器人的姿态和位置，同时为机器人提供稳定的支撑，提高介入手术的稳定性和安全性。机械臂3下方配有轮子，方便血管介入手术机器人整体的搬运和移动。

图11是图10中的机械臂3结构图。四自由度机械臂3包括：用于支撑并驱动机器人的支架驱动机构、与支架驱动机构连接用于调整机器人高度的升降机构、用于调控支架驱动机构运动的控制机构、用于控制升降机构的手摇部和用于支撑上面所有机构的底座。

支架驱动机构包括：伺服电机组32和电机支架33，其中伺服电机组32包括伺服电机321、伺服电机322和伺服电机323，电机支架33包括电机支架331、电机支架332和电机支架333。其中电机支架331的一端固定在升降机构的升降台上，另一端和电机支架332的一端通过伺服电机321的旋转轴连接，电机支架332另一端和电机支架333的一端通过伺服电机322的旋转轴连接，电机支架333的另一端与伺服电机323相连，其中伺服电机323的旋转轴连接有水平设置的支架323A，支架323A跟随伺服电机323的旋转轴一起旋转，支架323A 上放置血管介入手术用机器人。

其中，伺服电机321驱动其旋转轴转动，带动与其一起连接的电机支架332，伺服电机322驱动其旋转轴转动，带动与其一起连接的电机支架333，伺服电机 323驱动其旋转轴转动带动支架323A，带动机器人一起转动。其中，电机支架 332和电机支架333在水平面上转动，可以调整水平面上的方向，支架323A是在垂直面上转动，调整机器人垂直面上的方向。

升降机构包括：与支架驱动机构相连的丝杆导柱组件31，丝杆导柱组件31 底端贯穿底座36，其中，丝杆导柱组件31包括中间的滚珠丝杠311、分别设于滚珠丝杠两侧面的导柱312和固定在滚珠丝杠311顶端的支撑台313，导柱312 固定在底座36上并贯穿支撑台313，导柱312顶端还设有挡块314，滚珠丝杠 311受手摇部的控制带动与其相连的支撑台313在导柱312和挡块314之间上下运动，以此完成升降机构的升降。手摇部设置在底座的侧面。

通过升降机构可以调整与升降机构连接的支架驱动机构高度，进而调整机器人的高度。

底座36为中空设置，包括上底板361、下底板362及设置于上底板和下底板间的四个支撑柱363，上底板361用于与丝杆组件31相连，支撑柱363的长度长于丝杆组件31的长度，以方便升降机构的上升和下降，下底板362上还设有轮子364，中空位置可以容置主机37和排风扇38，主机37还连有键盘34，主机37用于控制伺服电机组32，排风扇38用于主机37的散热。还可以设置紧急开关35。

键盘34、紧急开关35、底座36、主机37和风扇38。丝杆导柱组件31、键盘34、紧急开关35、主机37、风扇38固定在底座36上。电机支架33固定在丝杆导柱组件31上，伺服电机组32固定在电机支架33上。电机支架33通过丝杆导柱组件31实现升降，而在伺服电机组32的带动下，可以实现一共四个自由度的运动，能较好地实现介入机器人姿态和位置的调整。

本发明的血管介入手术设备是通过在血管介入手术机器人上增设四个自由度的机械臂结构形成，可以实现根据手术要求调整导丝推进机构的高度、位置，同时保证对血管介入推进机构的稳定支持，满足了血管介入手术的安全稳定的需求。机械臂下方配有轮子，方便血管介入手术机器人整体的搬运和移动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种血管介入手术机器人，其特征在于，所述机器人包括：

导丝推进模块，用于实现血管介入手术中导丝的稳定推送；

导管推进模块，用于实现血管介入手术中导管的推送；

设于所述导丝推进模块上的导丝旋转模块，所述导丝旋转模块包括：

旋转夹持机构，用于夹持所述导丝；

旋转驱动机构，与所述旋转夹持机构相连，用于带动所述旋转夹持机构旋转，以带动所述导丝旋转；

所述旋转驱动机构包括：设于第一旋转驱动动力源的旋转轴上的驱动组件、与所述驱动组件连接的第一传动组件、与所述第一传动组件连接并套设于所述旋转夹持机构的第二传动组件、设于所述第一传动组件的用于测量扭矩的扭矩传感器、以及设于所述第二传动组件的用于测量沿支撑夹持机构旋转轴延伸方向的作用力的力反馈机构，所述驱动组件的旋转驱动力依次通过所述第一传动组件和所述第二传动组件传递到所述旋转夹持机构；

其中，所述力反馈机构包括承力板、挡板和压力传感器，所述承力板与所述第二传动组件相连，所述压力传感器设于所述承力板和所述挡板之间；

所述第一传动组件包括连接轴、以及分别固定于所述连接轴两端的两个大齿轮，所述扭矩传感器置于所述连接轴上；

所述驱动组件为与其中一个大齿轮啮合的驱动齿轮；

所述第二传动组件为与另一个大齿轮啮合的传动齿轮；

所述旋转夹持机构包括具有中空腔的输出轴和设于所述输出轴一端的夹持部。

2.如权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述夹持部为夹头，所述导丝旋转模块还包括用于夹住所述夹头的夹套和电动夹，所述夹套设于所述电动夹上。

3.如权利要求2所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述导丝旋转模块还包括支撑机构，用于支撑所述旋转夹持机构；

和/或，所述导丝旋转模块还包括用于支撑所述导丝的无菌导套，所述无菌导套设于导丝输入所述输出轴前的输送路径上。

4.如权利要求3所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述支撑机构包括固定于底座上的轴承支座和设于所述轴承支座上的直线轴承，所述直线轴承用于支撑所述输出轴。

5.如权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述导丝推进模块包括通过联轴器与第二旋转驱动动力源旋转轴连接的第一丝杆，设于所述第一丝杆两端的限位挡板，通过丝杆螺母套设于所述第一丝杆上的支撑部，设于所述支撑部上的移动基座，设于所述支撑部底部的滑块，与所述滑块相适配的导轨，所述导丝推进模块还包括红外传感器，所述红外传感器用于限制所述移动基座的位置。

6.如权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述导管推进模块包括第一摩擦轮、第二摩擦轮、球囊导管、第一支撑部、Y型连接件、连接件支座、第三旋转驱动动力源、联轴器、第二支撑部，其中：所述第二支撑部用于支撑所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮；所述第三旋转驱动动力源旋转通过联轴器带动所述第二摩擦轮旋转，所述第二摩擦轮通过摩擦力带动所述球囊导管前进或后退，所述第一摩擦轮被球囊导管前进或后退的摩擦力带动从而一起转动；所述第一支撑部和所述Y型连接件相连，支撑所述导丝和所述球囊导管的运动；所述连接件支座用于支撑所述Y型连接件；所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮套有硅胶摩擦套，所述硅胶摩擦套可拆卸。

7.如权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述机器人还包括可拆卸安装于所述导丝推进方向上的伸缩杆模块，所述伸缩杆模块用于支撑所述旋转夹持机构输出的导丝，并且随着所述导丝推进机构的推进而伸缩；

和/或，所述机器人还包括可拆卸安装有用于将造影剂注射入受体中的造影剂注射模块，包括：第四旋转驱动动力源、推板、挡板、注射器、第二丝杆和导柱，其中：所述第四旋转驱动动力源与第二丝杆组件相连，所述推板通过所述第二丝杆组件和所述导柱支撑；所述推板、所述挡板上设有用于放置所述注射器的凹槽，从而支撑注射器；所述第四旋转驱动动力源旋转通过所述第二丝杆带动所述推板前进，从而推动所述注射器的柱塞，实现造影剂的注射。

8.如权利要求1所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述机器人还包括控制器阵列模块，用于集中控制电机的协同运动，包括底板、电机驱动器和控制器，所述电机驱动器和所述控制器固定在所述底板上。

9.如权利要求7所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述机器人还包括可拆卸外壳，用于防尘，所述可拆卸外壳上安装有所述伸缩杆模块。

10.如权利要求9所述的血管介入手术机器人，其特征在于，所述可拆卸外壳包括导管推进模组防尘盖、造影剂注射模组防尘盖、主机上壳、主机下壳、连接盘、电控箱防尘盖、直线运动模组防尘盖、导丝旋转模组上壳、导丝旋转模组下壳和线束圈。

11.一种血管介入手术设备，其特征在于，包括权利要求1-10任一所述机器人和与所述机器人相连的机械臂。

12.如权利要求11所述血管介入手术设备，其特征在于，所述机械臂包括

与所述机器人连接的支架驱动机构，用于驱动所述机器人运动；

与所述支架驱动机构连接的升降机构，用于调整所述支架驱动机构的高度；与所述升降机构连接的底座，用于支撑所述升降机构、所述驱动机构和所述机器人；

用于控制所述支架驱动机构的控制机构。

13.如权利要求12所述血管介入手术设备，其特征在于，所述支架驱动机构包括至少两个支撑组件、连在两个所述支撑组件之间的旋转驱动组件和旋转支撑组件，所述旋转驱动组件的旋转轴与所述支撑组件相连，所述旋转支撑组件的旋转端与所述机器人相连，另一端与所述机械臂末端的支撑组件相连。

14.如权利要求13所述血管介入手术设备，其特征在于，所述旋转支撑组件的旋转端设有支架，所述支架用于支撑所述机器人。

15.如权利要求12所述血管介入手术设备，其特征在于，所述升降机构包括支撑台、滚珠丝杠、导柱、挡块和驱动部，所述驱动部与所述滚珠丝杠相连，所述滚珠丝杠顶端与所述支撑台相连，所述导柱分别设于所述滚珠丝杠两侧面，贯穿所述支撑台，所述挡块设于所述导柱顶端。

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