CN110270000A - 导丝推送力测定装置及导丝推送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导丝推送力测定装置。导丝推送力测定装置包括：后轴支撑板，压力传感器，压板结构，以及后旋转轴；后旋转轴可旋转地安置于所述后轴支撑板中；压板结构套设在所述后旋转轴上，且所述压板结构可相对所述后旋转轴旋转；压力传感器设置在所述压板结构与所述后轴支撑板之间，且分别与所述压板结构和所述后轴支撑板固定连接。本发明公开的导丝推送力测定装置可实现导丝推送力的测定。本发明还公开了一种导丝推送装置。

Description

导丝推送力测定装置及导丝推送装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种导丝推送力测定装置及导丝推送装置。

背景技术

心血管疾病是目前世界非传染疾病里死亡数最高的疾病。根据世界卫生组织(WHO)2018年的报告，每10例死亡中就有4.4例是由心血管疾病导致。在中国，随着国民生活水平的不断提高，过多的糖类，油脂的摄入以及过多的吸烟使得我国的心血管疾病的病发率和死亡率呈明显上升趋势。根据中国循环杂志2017年中国心血管病报告，中国现患者人数2.9亿，心血管疾病死亡占居民疾病死亡构成40％以上，已成为威胁国民健康的最大疾病。传统针对心血管疾病的治疗方式由内科的药物治疗和外科的手术治疗，但是内科的药物治疗效果都不尽如意。传统内科治疗的方式是通过摄入各种药物来达到治疗的目的，但是存在治疗效果差、费用高且无法根治等诸多问题；外科的手术治疗他通过切开人体外组织进行治疗的一种方式，但是该方式存在着病人痛苦较大、住院恢复时间较长且会留下疤痕等问题。随着医学介入的发展，介入手术逐渐成为治疗心血管疾病的重要手段，血管介入手术是在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，利用穿刺针、导管及其他介入器材，通过人体自然孔道或微小的创口将特定的器械导入人体病变部位进行微创治疗的一系列技术的总称，该方法对心血管疾病的治疗效果较佳，对某些疾病能够达到完全治愈的疗效。但是到目前为止，传统血管介入手术依旧采用施术者直接操纵导丝、导管的方式进行，存在较大的弊端：1)施术者长期身着铅衣在X辐射的环境下工作，但是铅衣无法屏蔽所有的X射线，常年累计的辐射会对施术者的身体产生巨大的伤害，同时沉重的铅衣会对施术者的身体造成负担；2)由于手术时间较长，且均为人工操作，手术的精确度较差，会对手术的效果产生不良的影响，甚至严重的会导致损伤病人的血管；3)由于人体血管较复杂，施术者在进行手术时需借助图像引导以及解剖学的知识，需要较强的技巧，且主观意愿较强。这些问题的存在使得介入手术无法得到大面积的推广。

随着科技的不断进步，手术也逐渐微创化、智能化。血管介入手术已经成为目前治疗心血管疾病的一种常用重要手段。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，施术者可以直观地感受到术中的力觉反馈。而新型的技术是应用介入机器人进行血管介入手术，目前的血管介入手术机器人主要采用的是主从操控系统，来实现术中的微操作,但是普遍存在的问题是系统缺乏高保真力觉映射机制。血管介入手术机器人需要基于力反馈的主从位置跟踪控制才能达到遥操作手术的目的。由于缺乏有效的力觉高保真映射机制，所以手术过程中无法提供精准的力觉反馈给施术者，进而降低了手术的精确性和安全性。

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：

一方面，本发明提供了一种导丝推送力测定装置。所述导丝推送力测定装置包括：

后轴支撑板，压力传感器，压板结构，以及后旋转轴；

所述后旋转轴可旋转地安置于所述后轴支撑板中；

所述压板结构套设在所述后旋转轴上，且所述压板结构可相对所述后旋转轴旋转；

所述压力传感器设置在所述压板结构与所述后轴支撑板之间，且分别与所述压板结构和所述后轴支撑板固定连接。

在一些实施例中，所述后旋转轴通过第一轴承可旋转地设置在所述后轴支撑板上。

在一些实施例中，所述压板结构包括：轴承压板，压力传感器压板，第二轴承以及固定件；

所述压力传感器压板通过所述第二轴承可旋转地设置在所述后旋转轴上，

所述轴承压板与所述固定件配合将所述压力传感器压板和所述第二轴承固定连接。

在一些实施例中，所述压力传感器包括：前端感应部件以及后端；

所述前端感应部件与所述压板结构固定连接；

所述后端与所述后轴承支撑板固定连接。

在一些实施例中，所述压力传感器为法兰式压力传感器。

在一些实施例中，所述第一轴承为深沟球轴承或角接触轴承。

在一些实施例中，所述第二轴承为深沟球轴承或角接触轴承。

在一些实施例中，所述轴承压板和所述压力传感器压板都为圆环状。

另一方面，本发明还提供了一种导丝推送装置。所述导丝推送装置，包括夹紧机构，导丝导管以及如前所述的导丝推送力测定装置；

所述夹紧机构与所述后旋转轴连接，

所述导丝导管一端连接所述夹紧机构另一端设置在所述后旋转轴中间。

本发明的技术效果：本发明公开的导丝推送力测定装置和导丝推送装置通过后轴支撑板，压力传感器，压板结构，以及后旋转轴之间的配合来实现导丝推送力的测定，能够改善介入血管机器人缺乏阻力反馈或阻力测量精度低的缺点，实现了对导丝、导管进给阻力高保真的反馈机制；且能够在不影响导丝导管的正常推进和旋转的条件下进行导丝导管轴向力的直接测量，不需要通过杠杆原理或位移转化原理来进行间接测量。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的导丝推送装置的整体结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的导丝推送装置的侧面结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的导丝推送力测定装置的剖面结构示意图；

图4为根据本发明一个实施例的导丝推送力测定装置的爆炸图。

本发明实施例涉及的附图标记如下所示：

1-导丝导管，2-第一不锈钢内六角螺丝，3-夹紧机构，4-第三不锈钢内六角螺丝，5-第二不锈钢内六角螺丝，6-平头内六角螺丝，7-压力传感器，8-压力传感器压板，9-轴承压板，10-第二六角锁紧螺母，11-第一六角锁紧螺母，12-后轴承支撑板，13-第二轴承，14-后旋转轴，15-第一轴承。

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。

目前大部分已有的血管介入手术机器人基本上都能实现对导丝、导管的操控。且应用于血管介入手术中的多数为主从式机器人系统，分为放射室内和放射室外两部分，利用网络进行通信，放射室内的从段机构对导管进行把持、旋捻和推进等操作，医生在放射室外通过主端控制导管运动。在血管介入手术中，由于血管结构的复杂性、脆弱性和形状的多样性，所以手术的难度是非常高的。为了保证病人的安全性和手术的效率，医生需要全面且精准的引导信息，其中包括了力觉反馈的信息。在传统介入手术中，医生需要借助各种仪器来进行手术，如X射线，CT/MRI，DSA(数字减影血管造影)等。医生通过仪器提供的图像的位置和导管反馈力的接触引导，快速安全高效地推进导管到目标位置，尤其是在血管密集遮挡的地方，受制于图像设备和成像质量，医生会更加依赖于力觉引导，来及时掌握导管精细的介入状态。若医生改用主从式机器人系统进行手术，改由从端机构夹紧、旋捻、推进导丝导管，则医生会缺失力觉引导。这不但影响施术者手眼协调，更加限制施术者其操作经验的发挥，降低手术的效率和增加手术的风险，因此主从式血管介入手术机器人有必要加入有效的力觉高保真映射机制，持续改善机器人的效率和安全性。

参考图1至图4所示，示意出了根据本发明一个实施例的导丝推送力测定装置和导丝推送装置。

参考图1至图4所示，所述导丝推送力测定装置包括：

后轴支撑板12，压力传感器7，压板结构，以及后旋转轴14；

所述后旋转轴14可旋转地安置于所述后轴支撑板12中；

所述压板结构套设在所述后旋转轴14上，且所述压板结构可相对所述后旋转轴14旋转；

所述压力传感器7设置在所述压板结构与所述后轴支撑板12之间，且分别与所述压板结构和所述后轴支撑板12固定连接。

在一些实施例中，所述后旋转轴14通过第一轴承15可旋转地设置在所述后轴支撑板12上。

在一些实施例中，所述压板结构包括：轴承压板9，压力传感器压板8，第二轴承13以及固定件；

所述压力传感器压板8通过所述第二轴承13可旋转地设置在所述后旋转轴14上，

所述轴承压板9与所述固定件配合将所述压力传感器压板8和所述第二轴承13固定连接。

压板结构由轴承压板9，第二轴承13，固定件，压力传感器压板8所组成。由于第二轴承13的存在，所以导丝导管1的旋转推进运动并不会影响导丝导管1进给阻力的传递；

在一些实施例中，所述压力传感器7包括：前端感应部件以及后端；

所述前端感应部件与所述压板结构固定连接；

所述后端与所述后轴支撑板12固定连接。

在一些实施例中，所述压力传感器7为六轴压力传感器。

在一些实施例中，所述压力传感器7为法兰式传感器。

在一些实施例中，所述第一轴承15为深沟球轴承或角接触轴承。

在一些实施例中，所述第二轴承13为深沟球轴承或角接触轴承。

在一些实施例中，所述轴承压板9和所述压力传感器压板8都为圆环状，且所述轴承压板9的外直径小于所述压力传感器压板8的外直径。

参考图1至图2所示，本发明实施例提供的所述导丝推送装置包括：夹紧机构3，导丝导管1以及如前所述的导丝推送力测定装置；

所述夹紧机构3与所述后旋转轴14连接，

所述导丝导管1一端连接所述夹紧机构3另一端设置在所述后旋转轴14中间。

导丝导管1沿轴线方向穿过压板结构，压力传感器7，后轴支撑板12，第二轴承13，这种构型设计使得导丝导管1的轴向阻力能够被直接测量出来，而不需要应用杠杆原理进行力值补偿，准确度高。且夹紧机构3与压力传感器7直接刚性连接，力的传递过程中不会减弱和失真，保证了测量的精确度。

本发明的技术效果：本发明公开的导丝推送力测定装置和导丝推送装置通过后轴支撑板，压力传感器，压板结构，以及后旋转轴之间的配合来实现导丝推送力的测定，能够改善介入血管机器人缺乏阻力反馈或阻力测量精度低的缺点，实现了对导丝、导管进给阻力高保真的反馈机制；且能够在不影响导丝导管的正常推进和旋转的条件下进行导丝导管轴向力的直接测量，不需要通过杠杆原理或位移转化原理来进行间接测量。

下面结合具体的实施例对本发明提供的导丝推送力测定装置和导丝推送装置进行详细的说明。

实施例1：

本发明实施例的导丝推送力测定装置可参考如图1至图4所示。

如图1-图4所示,所述的导丝推送力测定装置安装于后轴支撑板12上由第一六角螺母11和第一不锈钢内六角螺丝2锁紧并固定，所述装置另一侧是与夹紧机构3通过后旋转轴14相连。所述装置由后轴承支撑板12，第一六角锁紧螺母11，第二六角锁紧螺母10，第一不锈钢内六角螺丝2,第二不锈钢内六角螺丝5，第三不锈钢内六角螺丝4，第一轴承15，第二轴承13，压力传感器7，轴承压板9，压力传感器压板8,平头内六角螺丝6，后旋转轴14，夹紧机构3，导丝导管1所组成。

其中轴承压板96和第二轴承13由平头内六角螺丝6将轴承压板9和第二轴承13固定在压力传感器压板8上形成完整的压板结构。将上述压板结构套入后旋转轴14之上并使用第二六角锁紧螺母10锁紧并固定。将压力传感器7套入后旋转轴14之上，由第二不锈钢内六角螺丝5把六轴力传感器前端感压部位与压板结构锁紧并固定，压力传感器7后端与后轴承支撑板12通过第一内六角螺丝2固定。将第一轴承15放入后轴承支撑板12之内并套入后旋转轴14之上，利用第一六角锁紧螺母11将第一轴承15，后轴承支撑板12与后旋转轴14相连锁紧。

当夹紧机构3夹紧导丝导管1，在导丝导管1推进入血管时，压力传感器7会感知到夹紧机构3的一个固定预压力，当导丝导管1进入到血管当中受到阻力时，夹紧机构3会获得向后的作用力，作用力通过后旋转轴14传递到第二轴承13和压力传感器压板8。然后压力传感器压板8将阻力传递到压力传感器7上。压力传感器7感知到压力传递便完成了导丝导管1进给阻力的测定。

本发明实施例提出的导丝推送力测定装置，采用复合设计实现血管介入手术机器人导丝推送力的测定。所述后旋转轴压紧深沟球轴承，深沟球轴承安装于压力传感器压板当中，压力传感器压板与六维力传感器的压力检测端相连，六轴力传感器的后端固定于轴承支撑板上。当夹紧机构夹紧导丝导管，在导丝导管进入血管前，六轴压力传感器会感知到夹紧机构的一个固定预压力，当导丝导管进入到血管当中受到阻力时，夹紧机构会获得向后的作用力，作用力通过后旋转轴，深沟球轴承，压力传感器压板最终传导到六轴力传感器的压力检测端，完成导丝导管进给阻力的测定。以上机构的设计改善了目前血管介入手术机器人缺乏力觉高保真映射机制，且不影响导丝的正常旋转与推送。

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 (9)

1.一种导丝推送力测定装置，其特征在于，包括：

后轴支撑板，压力传感器，压板结构，以及后旋转轴；

所述后旋转轴可旋转地安置于所述后轴支撑板中；

所述压板结构套设在所述后旋转轴上，且所述压板结构可相对所述后旋转轴旋转；

所述压力传感器设置在所述压板结构与所述后轴支撑板之间，且分别与所述压板结构和所述后轴支撑板固定连接。

2.根据权利要求1所述的导丝推送力测定装置，其特征在于，所述后旋转轴通过第一轴承可旋转地设置在所述后轴支撑板上。

3.根据权利要求1所述的导丝推送力测定装置，其特征在于，所述压板结构包括：轴承压板，压力传感器压板，第二轴承以及固定件；

所述压力传感器压板通过所述第二轴承可旋转地设置在所述后旋转轴上，

所述轴承压板与所述固定件配合将所述压力传感器压板和所述第二轴承固定连接。

4.根据权利要求1所述的导丝推送力测定装置，其特征在于，所述压力传感器包括：前端感应部件以及后端；

所述前端感应部件与所述压板结构固定连接；

所述后端与所述后轴承支撑板固定连接。

5.根据权利要求1所述的导丝推送力测定装置，其特征在于，所述压力传感器为法兰式压力传感器。

6.根据权利要求2所述的导丝推送力测定装置，其特征在于，所述第一轴承为深沟球轴承或角接触轴承。

7.根据权利要求3所述的导丝推送力测定装置，其特征在于，所述第二轴承为深沟球轴承或角接触轴承。

8.根据权利要求3所述的导丝推送力测定装置，其特征在于，所述轴承压板和所述压力传感器压板都为圆环状。

9.一种导丝推送装置，其特征在于，包括夹紧机构，导丝导管以及如权利要求1-8任一项所述的导丝推送力测定装置，所述夹紧机构与所述后旋转轴连接，所述导丝导管一端连接所述夹紧机构另一端设置在所述后旋转轴中间。