CN110269998B

CN110269998B - 导丝夹紧旋转装置

Info

Publication number: CN110269998B
Application number: CN201910620271.XA
Authority: CN
Inventors: 段文科; 王磊; 李晖; 杜文静; 韩世鹏; 陈静
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2039-07-10
Also published as: CN110269998A

Abstract

本发明公开了一种导丝夹紧旋转装置，包括：导丝夹紧机构，前后移动底板，和导丝旋转机构；所述导丝夹紧机构与所述导丝旋转机构都固定设置在所述前后移动底板上；所述导丝旋转机构包括：旋转电机，同步带，前轴承支撑板，后轴承支撑板；所述旋转电机可带动所述同步带旋转，并通过所述同步带与所述导丝夹紧机构连接。本发明公开的导丝夹紧旋转装置可实现导丝的夹紧和旋转，且控制精度较好。

Description

导丝夹紧旋转装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种导丝夹紧旋转装置。

背景技术

近年来，心血管疾病的发病率逐年升高，已被公认为是威胁人类健康的“第一杀手”。在我国，随着人口老龄化程度急剧增加，心脑血管疾病对老年人健康的威胁越来越严重，人们对该类疾病的关注度也越来越高。我国心脏病患者已达2.3亿，每5个成年人中有1人患心脑血管病。在我国，心脑血管疾病无论在城市还是农村都是居民的第一大死因。据世界卫生组织预计，到2020年，我国每年因心血管疾病死亡的人数将达到400万。心血管疾病的治疗包括药物治疗和介入治疗。介入治疗是包括血管内介入和非血管介入两种方式。经过30多年的发展，介入治疗已经跻身于包括外科、内科在内的医学三大支柱性学科。简单的讲，介入治疗就是不采用大面积开刀来直接暴露病灶的方法，在皮肤上切开直径为几毫米，仅能允许介入导管通过的微小切口，在医学影像设备(血管造影机、透视机、CT、MRI、B超)的引导下对病灶局部进行检测和治疗的创伤最小的治疗方法。

目前介入手术大都是由技术熟练的医生进行操作，医生需要经过一段时间的培训才能进行手术。由于人的血管弯曲狭窄且分支较多，要求操作医生的手在手术过程中不能抖动太大，因此手术时医生要精力高度集中，这样很容易造成医生的疲劳，从而无法保证手术的效率和效果。医生长时间接触手术过程中的放射线，对身体会造成巨大的伤害。这些问题的存在使得介入手术无法得到大面积的推广。

血管介入手术已经成为目前治疗心血管类疾病的重要手段，传统的血管介入手术采用的方式为施术者直接操纵导丝、导管进入人体血管，并且借助数字减影血管造影机、CT、超声和磁共振等影像设备的引导和监视下进行疾病治疗的方式。这种方式医生进行手术时受到X光的辐射，长此以往对医生的身体造成重大伤害；其次是手术的高危险性，对操作医生的操作技巧要求高，必须是高水平的专科医生才能执行，因此存在的困难是医生的缺乏和医生培训的时间长、代价高；再次是手术时间长，医生会因为长时间操作而疲劳，医生的生理颤抖和疲劳时的误操作都会大大降低手术的安全性微创血管介入手术机器人的使用可以代替医生一部分的劳动，降低医生劳动强度，使手术精度和准确性大大提高。所以这就需要精准的导丝操控装置来进行相关的操作。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种导丝夹紧旋转装置。所述导丝夹紧旋转装置包括：

导丝夹紧机构，前后移动底板，和导丝旋转机构；

所述导丝夹紧机构与所述导丝旋转机构都固定设置在所述前后移动底板上；

所述导丝旋转机构包括：

旋转电机，同步带，前轴承支撑板，后轴承支撑板；

所述旋转电机可带动所述同步带旋转，并通过所述同步带与所述导丝夹紧机构连接；

所述导丝夹紧机构包括：

直线电机，弹簧装置，导向定位块，微型凸轮，夹紧压板；

所述弹簧装置设置在所述夹紧压板上，并推动所述夹紧压板闭合；

所述微型凸轮固定设置在所述夹紧压板上；

所述直线电机与所述导向定位块连接，并可驱动所述导向定位块滑动，与可与所述微型凸轮接触，并在所述直线电机的继续推动下克服所述弹簧装置的弹性力使所述夹紧支架松开；

所述导丝一端穿过所述前轴承支撑板和导丝夹紧机构，另一端穿过后轴承支撑板，所述同步带与所述导丝夹紧机构连接。

在一些实施例中，所述导丝夹紧机构还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述夹紧压板上。

在一些实施例中，所述直线电机为直线步进电机，所述旋转电机为旋转步进电机。

所述弹簧装置包括：弹簧和弹簧导向轴，所述弹簧以常推动的形式设置在所述夹紧压板和所述弹簧导向轴之间。

在一些实施例中，所述弹簧装置为4个，并对称设置在所述夹紧压板两边。

在一些实施例中，所述导丝夹紧机构通过同步轮与所述导丝旋转机构的同步带连接。

在一些实施例中，所述导向定位块为楔形定位块，所述导向定位块与所述直线电机连接的一端的宽度大于另一端的宽度。

在一些实施例中，所述导丝旋转机构还包括导电滑环，所述导电滑环通过旋转轴设置在所述前支撑轴承上。

在一些实施例中，所述导丝旋转机构还包括前导丝支撑板以及后导丝支撑板，

所述前导丝支撑板设置在所述前轴承支撑板前端；

所述后导丝支撑板设置在所述后轴承支撑板后端。

在一些实施例中，所述导丝通过前导丝导向轴设置在所述前导丝支撑板上；

所述导丝通过后导丝导向轴设置在所述后轴承支撑板上。

本发明的技术效果：本发明公开的导丝夹紧旋转装置通过实现夹紧导丝的夹紧机构和实现导丝旋转运动的旋转机构的共同作用来实现对导丝夹紧和旋转动作，结构十分紧凑，旋转方式简单高效且整体重量较轻，能够模仿医生实现对导丝的间断性旋转，并且能够实现任意度角度大小的旋转，能够代替医生在X射线的手术环境下进行，减少医生所受的伤害，提高了手术的精确度，且具有高精度、低噪声、易操作的优点。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的导丝夹紧旋转装置的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的导丝夹紧机构的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的压力传感器的安装位置示意图。

本发明实施例涉及的附图标记如下所示：

1-后导丝支撑板，2-后导丝导向轴，3-导丝，4-后轴承支撑板，5-夹紧装置，6-直线电机，7-导电滑环，8-前轴承支撑板，9-同步带轮，10-伸缩杆后端支撑，11-前导丝导向轴，12-前导丝支撑板，13-同步带，14-步进电机底座，15-旋转电机，16-前后移动底板，17-前旋转轴，18-夹紧电机安装板，19-导向定位块，20-微型凸轮，21-夹紧安装右侧板，22-后夹紧端侧板，23-后旋转轴，24-夹紧压板，25-弹簧，26-弹簧导向轴，27-夹紧支架块，28-导轨滑块，29-前夹紧端侧板，30-压力传感器。

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，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

目前大部分已有的微创血管介入机器人的导丝推进方式主要使用摩擦驱动型，这种血管介入机器人驱动方式简单，机构整体体积较小，结构紧凑，但是存在摩擦轮夹紧力太小，容易导致导丝介入过程中打滑，夹紧力太大容易导致损失导丝、导管等问题，使得整体结构传动的精度较差。已发明的旋转机构要么缺少力反馈功能，要么就是整体机构体积庞大复杂，运行过程中振动较大，影响手术精度。

参考图1至图3所示，示意出了根据本发明一个实施例的导丝夹紧旋转装置。

参考图1至图3所示，所述导丝夹紧旋转装置包括：

导丝夹紧机构，前后移动底板16，和导丝旋转机构；

所述导丝夹紧机构与所述导丝旋转机构都固定设置在所述前后移动底板16上；

所述导丝旋转机构包括：

旋转电机15，同步带13，前轴承支撑板8，后轴承支撑板4；

所述旋转电机15可带动所述同步带13旋转，并通过所述同步带13与所述导丝夹紧机构连接；

所述导丝夹紧机构包括：

直线电机6，弹簧25装置，导向定位块19，微型凸轮20，夹紧压板24；

所述弹簧25装置设置在所述夹紧压板24上，并推动所述夹紧压板24闭合；

所述微型凸轮20固定设置在所述夹紧压板24上；

所述直线电机6与所述导向定位块19连接，并可驱动所述导向定位块19滑动，与可与所述微型凸轮20接触，并在所述直线电机6的继续推动下克服所述弹簧25装置的弹性力使所述夹紧支架松开；

所述导丝3一端穿过所述前轴承支撑板8和导丝夹紧机构，另一端穿过后轴承支撑板4，所述同步带13与所述导丝夹紧机构连接。

在一些实施例中，所述导丝夹紧机构还包括：压力传感器30，所述压力传感器30设置在所述夹紧压板24上。

在一些实施例中，所述直线电机6为直线步进电机，所述旋转电机15为旋转步进电机。

所述弹簧25装置包括：弹簧25和弹簧导向轴26，所述弹簧25以常推动的形式设置在所述夹紧压板24和所述弹簧导向轴26之间。

在一些实施例中，所述弹簧25装置为4个，并对称设置在所述夹紧压板24两边。

在一些实施例中，所述导丝夹紧机构通过同步轮与所述导丝旋转机构的同步带13连接。

在一些实施例中，所述导向定位块19为楔形定位块，所述导向定位块19与所述直线电机6连接的一端的宽度大于另一端的宽度。

在一些实施例中，所述导丝旋转机构还包括导电滑环7，所述导电滑环7通过旋转轴设置在所述前支撑轴承上。

在一些实施例中，所述导丝旋转机构还包括前导丝支撑板12以及后导丝支撑板1，

所述前导丝支撑板12设置在所述前轴承支撑板8前端；

所述后导丝支撑板1设置在所述后轴承支撑板4后端。

在一些实施例中，所述导丝3通过前导丝导向轴11设置在所述前导丝支撑板12上；

所述导丝3通过后导丝导向轴2设置在所述后轴承支撑板4上。

下面结合具体的实施例对本发明提供的导丝夹紧旋转装置进行详细的说明。

实施例1：

本发明实施例的导丝夹紧旋转装置可参考如图1至图3所示。

如图1-图3所示，导丝夹紧旋转装置，包括后导丝支撑板1、后导丝导向轴2、导丝3、后轴承支撑板4、夹紧装置5、直线电机6、导电滑环7、前轴承支撑板8、同步带轮9、伸缩杆后端支撑10、前导丝导向轴11、前导丝支撑板12、同步带13、步进电机底座14、旋转旋转电机15、前后移动底板16、前旋转轴17、夹紧电机安装板18、导向定位块19、微型凸轮20、夹紧安装右侧板21、后夹紧端侧板22、后旋转轴23、夹紧压板24、弹簧25、弹簧导向轴26、夹紧支架块27、导轨滑块28、前夹紧端侧板29、柔性压力传感器30。

直线电机6固定在夹紧装置5上，导电滑环7、同步带轮9都安装在前钱旋转轴17中，前轴支撑板8固定在前后移动底板16上，旋转旋转电机15固定在步进电机底座14上，两个作为整体固定在前后移动底板16上。夹紧装置5、导电滑环7通过旋转轴连接，穿过后轴支撑板4(固定在前后移动底板16上)。导丝3穿过后轴支撑板4、夹紧转置5、导电滑环7、前轴支撑板8、同步带轮9、伸缩杆后端支撑10，再穿过前导丝导向轴11、后导丝导向轴2，由后导丝支撑板1、前导丝支撑板12托住导丝起到支撑作用。直线电机6固定在夹紧电机安装座18上，导向定位块19与直线电机6连接，弹簧25安装在弹簧导向轴26上，与夹紧压板24连接，固定在导轨滑块28上。微型凸轮20固定在夹紧支架块27上与夹紧压板24连接。导丝3从前旋转轴17、后旋转轴23穿过。压力传感器30安装在夹紧压板24上。

当需要实现夹紧动作时，直线电机6复位回原点，导向定位块19缩进处于初始位置，微型凸轮20没有受到来自导向定位块20的作用力，不进行动作。夹紧压板24由于受到左右两侧四个弹簧25的作用力，在导轨滑块28上滑动，挤压导丝3达到夹紧目的。同时还可以调节弹簧导向轴26改变夹紧力的大小，夹紧力的大小可通过安装在夹紧压板24上的柔性压力传感器30测量出来，形成夹持力反馈。此夹紧压板有效夹紧面积大，能有效防止导丝打滑。当导丝3被夹紧装置5夹紧之后，安装在步进电机底座14上的旋转旋转电机15启动，通过同步带13带动同步带轮9运动，然后带动旋转轴上的夹紧装置5一起进行旋转运动。旋转角度可达任意角度，夹紧即可旋转，旋转效率高。旋转电机15带有高精度的旋转编码器，可保证较高的旋转精度。导电滑环7可以解决旋转过程中的缠线问题，简化系统结构，提高系统性能。当导丝夹紧装置需要松开导丝时，旋转旋转电机15停止工作，通过同步带13连接的同步带轮9也随之停止。直线电机6开始动作，推动导向定位块19向前运动，微型凸轮20沿导向定位块轨迹滑动，向两侧张开，撑开夹紧压板24，导丝被松开。

本发明提出的一种导丝夹紧旋转装置，包括实现导丝的夹紧机构和使导丝进行旋转运动的旋转机构。夹紧机构接触面积大，能有效防止打滑，解决了介入手术过程中导丝易打滑的问题。夹紧机构的夹紧力可调，夹持压力大小可测，这是很多现有很多装置没有的功能。旋转机构夹紧即可实现任意角度的旋转，机构简单，效率高。张紧可调的同步带轮结构能有效保证旋转精度。本发明提供的导丝夹紧旋转装置，可以模仿医生对导丝进行间断性推进和旋转动作。此外，该装置结构较为紧凑，旋转方式简单且整体重量较轻，为之后进行产业化节约了成本。本发明的导丝夹紧旋转装置能够代替医生实现对导丝的推拉和旋转，降低了手术的难度，提高了手术的可靠性，同时也降低了医生在辐射环境中的身体损伤。

本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种导丝夹紧旋转装置，其特征在于，包括：

导丝夹紧机构，前后移动底板，和导丝旋转机构；

所述导丝旋转机构包括：旋转电机，同步带，前轴承支撑板，后轴承支撑板；

所述导丝夹紧机构包括：直线电机，弹簧装置，导向定位块，微型凸轮，夹紧压板；

所述弹簧装置包括：弹簧和弹簧导向轴，所述弹簧以常推动的形式设置在所述夹紧压板和所述弹簧导向轴之间；所述弹簧装置为4个，并对称设置在所述夹紧压板两边；

所述微型凸轮固定设置在所述夹紧压板上；

所述直线电机与所述导向定位块连接，并可驱动所述导向定位块滑动，可与所述微型凸轮接触，并在所述直线电机的继续推动下克服所述弹簧装置的弹性力使所述夹紧压板松开；

2.根据权利要求1所述的导丝夹紧旋转装置，其特征在于，所述导丝夹紧机构还包括：压力传感器，所述压力传感器设置在所述夹紧压板上。

3.根据权利要求1所述的导丝夹紧旋转装置，其特征在于，所述直线电机为直线步进电机，所述旋转电机为旋转步进电机。

4.根据权利要求1所述的导丝夹紧旋转装置，其特征在于，所述导丝夹紧机构通过同步轮与所述导丝旋转机构的同步带连接。

5.根据权利要求1所述的导丝夹紧旋转装置，其特征在于，所述导向定位块为楔形定位块，所述导向定位块与所述直线电机连接的一端的宽度大于另一端的宽度。

6.根据权利要求1所述的导丝夹紧旋转装置，其特征在于，所述导丝旋转机构还包括导电滑环，所述导电滑环通过旋转轴设置在所述前轴承支撑板上。

7.根据权利要求1所述的导丝夹紧旋转装置，其特征在于，所述导丝旋转机构还包括前导丝支撑板以及后导丝支撑板，

所述前导丝支撑板设置在所述前轴承支撑板前端；

所述后导丝支撑板设置在所述后轴承支撑板后端。

8.根据权利要求7所述的导丝夹紧旋转装置，其特征在于，所述导丝通过前导丝导向轴设置在所述前导丝支撑板上；所述导丝通过后导丝导向轴设置在所述后轴承支撑板上。