CN110859669A - 介入手术机器人导管导丝推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及介入手术机器人导管导丝推进装置，包括壳体，其底部具有敞口，在其内部形成安装空间，其顶部与无菌盒磁性连接；导丝驱动机构、导管驱动机构及检测机构均连接于安装空间内，且均与控制器电性连接；其中检测机构的检测杆可伸出于壳体顶部，无菌盒的上盖开启和关闭状态改变检测杆的伸出量；控制器根据检测杆的伸出量信号控制导丝驱动机构带动无菌盒内的导丝驱动组件推进和旋转导丝，及导管驱动机构带动导管驱动组件推进导管。控制器控制导丝驱动机构、导管驱动机构推动导丝和导管进入患者体内指定位置，达到导管和导丝可同时控制的目的；防止导丝打滑，结构紧凑、体积小，机械结构稳定性好，满足介入手术使用需求。

Description

介入手术机器人导管导丝推进装置

技术领域

本发明涉及微创血管介入手术技术领域，更具体的说是涉及一种介入手术机器人导管导丝推进装置。

背景技术

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。和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。介入手术存在以下两点问题，第一，在手术过程中，由于DSA会发出X射线，医生体力下降较快，注意力及稳定性也会下降，将导致操作精度下降，易发生因推送力不当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。其次，长期电离辐射的积累伤害会大幅地增加医生患白血病、癌症以及急性白内障的几率。医生因为做介入手术而不断积累射线的现象，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。因此通过借助机器人技术能够有效应对这一问题，还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能够有效降低放射线对介入医生的伤害，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。

但是目前国内对于介入手术机器人存在如下问题：无法做到同时推进和旋转导丝，这个操作在实际手术中非常实用；机器人对导丝推进过程中容易出现打滑现象，影响手术效果。

因此，如何如何提供一种介入手术机器人导管导丝推进装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种介入手术机器人导管导丝推进装置，解决介入手术机器人导管导丝的同时推进问题，满足介入手术对导管和导丝的使用需求。

本发明提供了一种介入手术机器人导管导丝推进装置，包括：

壳体，壳体底部具有敞口，在其内部形成安装空间，其顶部与无菌盒磁性连接；

导丝驱动机构、导管驱动机构及检测机构均连接于安装空间内，且均与控制器电性连接；

其中检测机构的检测杆可伸出于壳体顶部，无菌盒的上盖开启和关闭状态改变检测杆的伸出量；控制器根据检测杆的伸出量信号控制导丝驱动机构带动无菌盒内的导丝驱动组件推进和旋转导丝，及导管驱动机构带动导管驱动组件推进导管。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种介入手术机器人导管导丝推进装置，用于介入手术中对导管和导丝的向前推送和向后撤出动作控制，以及导丝的旋转控制。通过无菌盒上盖的开启和关闭状态，检测机构将检测杆伸出量信息反馈至控制器，控制器即可通过医生在手术室外的操作手柄，控制导丝驱动机构、导管驱动机构推动导丝和导管进入患者体内指定位置，达到导管和导丝可同时控制的目的；从而实现介入手术治疗的目的，避免医生受到X射线伤害的风险。

进一步地，壳体顶部形状与无菌盒适配，包括底壳和布置于底壳顶部，且内腔连通的顶壳；底壳底部为敞口，其顶部与无菌盒磁性连接，检测杆可伸出于底壳顶部。

进一步地，导丝驱动机构包括导丝夹紧搓动组件、导丝推进组件、电磁铁及滑动组；导丝夹紧搓动组件通过滑动组与底壳内壁可滑动连接；导丝推进组件连接于导丝夹紧搓动组件上，其顶部通过磁铁连接件与电磁铁连接，电磁铁驱动无菌盒内的导丝驱动组件对导丝进行推进、旋转；其中部分电磁铁运动于顶壳中。运动在顶壳内的电磁铁吸附无菌盒内的活动块，运动在底壳顶部的电磁铁吸附无菌盒底部的活动块，实现对导丝的推进和旋转控制。

其中，处于顶壳中的电磁铁可通过磁铁连接件固定在滑动组上；磁铁连接件可以为具有多个安装孔的方管，方管底部与滑动组固定，一侧固定有电磁铁，与电磁铁安装面相对的面上贴有聚四氟贴片，方管后面的中间具有挂钩，用来连接拉簧，在方管的后侧，有凸轮组的直角连接件，在凸轮组的两头装有轴承。

进一步地，导丝推进组件包括第一连接板、齿轮传动组、连杆组、推进滑轨、推进滑块及推进电机；第一连接板通过滑动组可滑动于底壳内壁上；齿轮传动组布置于第一连接板上，且将其旋转运动转变为与其连接的连杆组的往复直线运动；连杆组连接推进滑块，且带动推进滑块可滑动于推进滑轨上，推进滑轨固定于第一连接板上；电磁铁通过连接件连接于推进滑块上；推进电机竖直固定于第一连接板底部，且与控制器电性连接；还包括第一测距部，第一测距部包括第一容栅传感器和第一定栅尺；第一定栅尺固定于推进滑块上，第一容栅传感器对应第一定栅尺固定于第一连接板上；第一容栅传感器与控制器电性连接。

上述凸轮组的一端和齿轮传动组动力连接，可以由齿轮带动凸轮组进行旋转。在拉簧的作用下，聚四氟贴片和凸轮紧紧的贴在一起。由于聚四氟材料具有自润滑的特性，所以方管可以在凸轮上进行滑动，凸轮两两一组，方管可以在两个凸轮上来回滑动。

更进一步地，齿轮传动组包括固定于连接板齿轮架上的第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮、短柄直齿轮及长柄直齿轮；第一伞齿轮与推进电机输出轴动力连接，第二伞齿轮与第一伞齿轮垂直布置，且啮合传动；第三伞齿轮和长柄直齿轮分别与第二伞齿轮啮合，且垂直与第二伞齿轮轴线同轴布置；短柄直齿轮与长柄直齿轮啮合传动；长柄直齿轮和短柄直齿轮上均具有相差一定角度的偏心凸台；连杆组包括与短柄直齿轮的凸台连接的短柄连杆，及与长柄直齿轮的凸台连接的长柄连杆；短柄连杆和长柄连杆分别对应连接两组推进滑块，且使两组推进滑块沿推进滑轨不同方向运动实现推进导丝。

由于长柄直齿轮和短柄直齿轮前端的凸台是偏心的，所以，推进电机转动时，通过齿轮传递带动长柄直齿轮和短柄直齿轮同时转动，通过短柄连杆和长柄连杆两组滑块沿水平方向上左右移动。长柄直齿轮和短柄直齿轮上的凸台初始安装位置为两支处于同一水平面上，两者的凸台距离最远(即相差一定角度)，其中长柄直齿轮和短柄直齿轮齿数相同，此时与第二伞齿轮的轮轴连接的凸轮组(包括两组凸轮安装角度相差180°，每一组包括两个凸轮，)中第一组凸轮于方管接触处可设置为初始0度，由于长柄直齿轮和短柄直齿轮凸台存在上述角度差异，可以使得推进电机带动两组推进滑块的运动始终相反，即一个向左动，另一个向右动，从而可以模拟医生双手交替推送导丝的过程。

上述第一测距部，将定栅尺用双面胶贴在滑块上，把第一容栅传感器通过四个短铜柱固定在第一连接板上，使得容栅传感器可以在定栅尺上贴附滑动。在推送导丝时，可以测得左侧滑块的移动距离，通过对传感器进行取绝对值叠加法，可以测得导丝累计移动距离。

进一步地，导丝夹紧搓动组件包括导丝搓丝机构和导丝夹紧机构；导丝搓丝机构和导丝夹紧机构通过滑动组可滑动于底壳内，且与控制器电性连接。

更进一步地，导丝夹紧机构包括第一夹紧丝杠步进电机、第二夹紧丝杠步进电机以及平行固定于底壳内壁两侧的第一微型直线导轨和第二微型直线导轨；

第一微型直线导轨上安装有第一滑块，第二微型直线导轨上安装有第二滑块；第一滑块上安装有左侧直角板，第二滑块上安装有右侧直角板；左侧直角板和右侧直角板上均设有用于安装丝母的通孔，第一夹紧丝杠步进电机和第二夹紧丝杠步进电机的输出轴与对应丝母装配连接，第一夹紧丝杠步进电机和第二夹紧丝杠步进电机分别通过第一电机连接件和第二电机连接件与底壳固定；左侧直角板和右侧直角板之间通过第一连接板连接在一起；导丝夹紧机构通过第一夹紧丝杠步进电机和第二夹紧丝杠步进电机能够实现整体的前后移动；

导丝搓动机构包括后板丝杠步进电机、前板丝杠步进电机以及第二连接板；左侧直角板和右侧直角板相对的两个面上分别平行固定有第三微型直线导轨和第四微型直线导轨，第三微型直线导轨、第四微型直线导轨与第一微型直线导轨、第二微型直线导轨相垂直，第三微型直线导轨上安装有第三滑块，第四微型直线导轨上安装有第四滑块，第一连接板固定于第三滑块和第四滑块之间；第一连接板上设有用于安装丝母的通孔，后板丝杠步进电机的输出轴与丝母装配连接；后板丝杠步进电机与底壳内壁沿平行于第一微型直线导轨和第二微型直线导轨的方向滑动连接，以实现其跟随导丝夹紧机构前后移动；第一连接板以及安装于其上的夹紧导丝部件通过后板丝杠步进电机能够实现上下移动；

底壳的内壁上还平行固定有第五微型直线导轨和第六微型直线导轨，第五微型直线导轨上安装有第五滑块，第六微型直线导轨上安装有第六滑块；第二连接板固定于第五滑块和第六滑块上，第二连接板设有用于安装丝母的通孔，前板丝杠步进电机的输出轴与丝母装配连接；前板丝杠步进电机通过第三电机连接件与底壳相固定；第二连接板以及安装于其上的夹紧导丝部件通过前板丝杠步进电机能够实现上下移动；

上述丝杠电机均与控制器电性连接。

优选的，左侧直角板上安装有第二容栅传感器，底壳的对应位置配装有与第二容栅传感器相匹配的第二定栅尺，用以测量导丝夹紧机构的前后移动距离。第一夹紧丝杠步进电机和第二夹紧丝杠步进电机可以精准控制导丝夹紧机构向前和向后移动的距离，配合测距的第一容栅传感器和第一定栅可以精准获知对导丝的夹紧程度。

优选的，第一微型直线导轨和第二微型直线导轨上还对应安装有用来确定前后移动的初始位置和极限位置的限位开关。

优选的，第二连接板上安装有第三定栅尺，左侧直角板的对应位置配装有与第三定栅尺相匹配的第三容栅传感器，用以测量第二连接板的上下移动距离。第三容栅传感器配合第三定栅尺可以精准测量第二连接板上下移动的距离，从而可以计算出导丝旋转的角度。

优选的，第一连接板上安装有第四容栅传感器，底壳的对应位置配装有与第四容栅传感器相匹配的第四定栅尺，用以测量第一连接板的上下移动距离。

进一步地，还包括连接件，连接件包括第一组连接件和第二组连接件；第一组连接件固定于推进滑轨上，第二组连接件固定于第二连接板上的电磁铁推进滑块上与第一组连接件配合。第一组连接件安装在推进滑块和方管之间，第二组连接件安装在另一个推进滑块和另一个方管之间，第一容栅传感器固定于所述第一组连接件底部；其中第一组连接件为插接件或插接槽；第二组连接件对应为插接槽或插接件；解决了现有介入手术机器人在做往复运动中，第一连接板侧和第二连接板侧不好配合，影响正常运动的问题，由此方便临床使用。

进一步地，导管驱动机构包括：导管装置支架、导管控制电机、电机连接杆、舵机、舵机拨杆、导管摩擦轮导轨、导管摩擦轮滑块及导管摩擦轮连接件；导管控制电机通过导管装置支架固定于底壳上靠近第二连接板的一侧，电机连接杆套接于导管控制电机输出轴上，其与导管主动摩擦轮底部齿轮啮合驱动；舵机通过支架固定于底壳内靠近导管控制电机的位置，其输出轴上套接有舵机拨杆；导管摩擦轮导轨通过连接板固定于底壳上，导管摩擦轮滑块可滑动于导管摩擦轮导轨上，导管摩擦轮连接件固定于导管摩擦轮滑块上，导管从动摩擦轮连接于导管摩擦轮连接件上；且舵机拨杆可拨动导管摩擦轮连接件沿导管摩擦轮导轨滑动，改变导管从动摩擦轮与导管主动摩擦轮之间的贴合状态；其中，连接板和导管摩擦轮连接件之间连接有回位弹簧。

当接收到无菌盒盖子打开的信号后，舵机会进行动作，旋转60度使得舵机拨杆可以推开导管摩擦轮连接件，由于导管从动摩擦轮在导管摩擦轮连接件凸杆内，因而，导管从动摩擦轮和导管主动摩擦轮分开一小段，从而完成导管打开的动作。当消毒盒的盖子盖住后，舵机可以得到信号，舵机转动到0 度，舵机拨杆和导管摩擦轮连接件两者分离，在拉簧的作用下，导管摩擦轮连接件移动回原位，导管从动摩擦轮和导管主动摩擦轮贴合，两者回到了夹紧的状态。

进一步地，检测机构包括固定环、支撑弹簧及光电开关；固定环固定于底壳内靠近第二连接板的另一侧面，检测杆插入固定环上，且连接处套接有支撑弹簧使检测杆自由状态下其顶端伸出底壳顶部；检测杆中部具有凸块，在底壳上对应检测杆处设置有与控制器电性连接的光电开关，凸块下行可插入光电开关的卡槽上由此传递无菌盒上盖的关闭信号。检测机构是用来检测上方的无菌盒的盖子是否被打开。根据介入手术临床的需要，在无菌盒的盖子打开时，导管的夹持件需要打开，方便医生进行更换导丝等操作；在消毒盒的盖子关闭时，导管的夹持件需要加紧导管，以便能够推送导管进入或撤出血管。

其中固定环固定在底壳上，探测杆穿过固定环的内孔，支撑弹簧套在固定环的外筒上。在支撑弹簧作用下，当没有外力作用时，探测杆始终保持弹起的状态。光电开关固定在底壳对应位置上，当盖子盖住时，探测杆被压下去，挡住了光电开关。当盖子打开时，探测杆弹起来，光电开关处于断开状态。以此来判断消毒盒的盖子是否打开。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的介入手术机器人导管导丝推进装置结构示意图；

图2为本发明提供的介入手术机器人导管导丝推进装置结构示意图 (壳体未示出)；

图3为本发明提供的介入手术机器人导管导丝推进装置的导丝推进组件结构示意图；

图4为图3的爆炸图；

图5为本发明提供的介入手术机器人导管导丝推进装置的导丝夹紧搓动组件的结构示意图；

图6为图5中部分部件爆炸视图；

图7为图5中部分部件爆炸视图；

图8为本发明提供的介入手术机器人导管导丝推进装置的导管驱动机构爆炸图；

图9为本发明提供的介入手术机器人导管导丝推进装置的检测机构的爆炸图；

图中：100-壳体，101-底壳，102-顶壳，200-导丝驱动机构，202-导丝推进组件，2021-第一连接板，2022-齿轮传动组，20221-连接板齿轮架，20222- 第一伞齿轮，20223-第二伞齿轮，20224-第三伞齿轮，20225-短柄直齿轮，20226- 长柄直齿轮，2023-连杆组，20231-短柄连杆，20232-长柄连杆，2024-推进滑轨，2025-推进滑块，2026-推进电机，203-电磁铁，205-连接件，206-第一容栅传感器，300-导丝夹紧搓动组件，301-第一夹紧丝杠步进电机，302-第二夹紧丝杠步进电机，303-第一微型直线导轨，304-第二微型直线导轨，305-第一滑块，306-第二滑块，307-左侧直角板，308-右侧直角板，309-丝母，310-第一电机连接件，311-第二电机连接件，312-后板丝杠步进电机，313-后板丝杠步进电机，314-第二连接板，316-第三微型直线导轨，317-第四微型直线导轨， 318-第三滑块，319-第四滑块，320-第五微型直线导轨，321-第六微型直线导轨，322-第五滑块，323-第六滑块，324-第三电机连接件，400-检测机构，401- 检测杆，4011-凸块，402-固定环，403-支撑弹簧，404-光电开关，500-导管驱动机构，501-导管装置支架，502-导管控制电机，503-电机连接杆，504-舵机， 505-舵机拨杆，506-导管摩擦轮导轨，507-导管摩擦轮滑块，508-导管摩擦轮连接件，509-回位弹簧。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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。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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明实施例公开了一种介入手术机器人导管导丝推进装置，解决介入手术机器人导管导丝的同时推进问题，满足介入手术对导管和导丝的使用需求。

参见附图1-9，本发明提供了介入手术机器人导管导丝推进装置，包括：

壳体100，壳体100底部具有敞口，在其内部形成安装空间，其顶部与无菌盒磁性连接；

导丝驱动机构200、导管驱动机构500及检测机构400均连接于安装空间内，且均与控制器电性连接；

其中检测机构400的检测杆401可伸出于壳体100顶部，无菌盒的上盖开启和关闭状态改变检测杆401的伸出量；控制器根据检测杆401的伸出量信号控制导丝驱动机构200带动无菌盒内的导丝驱动组件推进和旋转导丝，及导管驱动机构500带动导管驱动组件推进导管。

本发明公开提供了一种介入手术机器人导管导丝推进装置，用于介入手术中对导管和导丝的向前推送和向后撤出动作控制，以及导丝的旋转控制。通过无菌盒上盖的开启和关闭状态，检测机构将检测杆伸出量信息反馈至控制器，控制器即可通过医生在手术室外的操作手柄，控制导丝驱动机构、导管驱动机构推动导丝和导管进入患者体内指定位置，达到导管和导丝可同时控制的目的；从而实现介入手术治疗的目的，避免医生受到X射线伤害的风险。

具体而言，壳体100顶部形状与无菌盒适配，包括底壳101和布置于底壳101顶部，且内腔连通的顶壳102；底壳101底部为敞口，其顶部与无菌盒磁性连接，检测杆401可伸出于底壳101顶部。

参见附图2，导丝驱动机构200包括导丝夹紧搓动组件300、导丝推进组件202、电磁铁203及滑动组；导丝夹紧搓动组件300通过滑动组与底壳101 内壁可滑动连接；导丝推进组件202连接于导丝夹紧搓动组件300上，其顶部通过磁铁连接件与电磁铁203连接，电磁铁203驱动无菌盒内的导丝驱动组件对导丝进行推进、旋转；其中部分电磁铁203运动于底壳102中。运动在顶壳内的电磁铁吸附无菌盒内的活动块，运动在底壳顶部的电磁铁吸附无菌盒底部的活动块，实现对导丝的推进和旋转控制。

其中，处于顶壳中的电磁铁可通过磁铁连接件固定在滑动组上；磁铁连接件可以为具有多个安装孔的方管，方管底部与滑动组固定，一侧固定有电磁铁，与电磁铁安装面相对的面上贴有聚四氟贴片，方管后面的中间具有挂钩，用来连接拉簧，在方管的后侧，有凸轮组的直角连接件，在凸轮组的两头装有轴承。

参见附图3，导丝推进组件202包括第一连接板2021、齿轮传动组2022、连杆组2023、推进滑轨2024、推进滑块2025及推进电机2026；第一连接板 2021通过滑动组可滑动于底壳内壁上；齿轮传动组2022布置于第一连接板 2021上，且将其旋转运动转变为与其连接的连杆组2023的往复直线运动；连杆组2023连接推进滑块2025，且带动推进滑块2025可滑动于推进滑轨2024 上，推进滑轨2024固定于第一连接板2021上；电磁铁203通过连接件连接于推进滑块2025上；推进电机2026竖直固定于第一连接板2021底部，且与控制器电性连接；还包括第一测距部，第一测距部包括第一容栅传感器206 和第一定栅尺；第一定栅尺固定于推进滑块2025上，第一容栅传感器206对应第一定栅尺固定于第一连接板2021上；第一容栅传感器206与控制器电性连接。

上述凸轮组的一端和齿轮传动组动力连接，可以由齿轮带动凸轮组进行旋转。在拉簧的作用下，聚四氟贴片和凸轮紧紧的贴在一起。由于聚四氟材料具有自润滑的特性，所以方管可以在凸轮上进行滑动，凸轮两两一组，方管可以在两个凸轮上来回滑动。

具体而言，参见附图4，齿轮传动组2022包括固定于连接板齿轮架20211 上的第一伞齿轮20221、第二伞齿轮20222、第三伞齿轮20223、短柄直齿轮 20224及长柄直齿轮20225；第一伞齿轮20221与推进电机2026输出轴动力连接，第二伞齿轮20222与第一伞齿轮20221垂直布置，且啮合传动；第三伞齿轮20223和长柄直齿轮20225分别与第二伞齿轮20222啮合，且垂直与第二伞齿轮20222轴线同轴布置；短柄直齿轮20224与长柄直齿轮20225啮合传动；长柄直齿轮20225和短柄直齿轮20224上均具有相差一定角度的偏心凸台；连杆组2023包括与短柄直齿轮20224的凸台连接的短柄连杆20231，及与长柄直齿轮20225的凸台连接的长柄连杆20232；短柄连杆20231和长柄连杆20232分别对应连接两组推进滑块2025，且使两组推进滑块2025沿推进滑轨2024不同方向运动实现推进导丝。

由于长柄直齿轮和短柄直齿轮前端的凸台是偏心的，所以，推进电机转动时，通过齿轮传递带动长柄直齿轮和短柄直齿轮同时转动，通过短柄连杆和长柄连杆两组滑块沿水平方向上左右移动。长柄直齿轮和短柄直齿轮上的凸台初始安装位置为两支处于同一水平面上，两者的凸台距离最远(即相差一定角度)，其中长柄直齿轮和短柄直齿轮齿数相同，此时与第二伞齿轮的轮轴连接的凸轮组(包括两组凸轮安装角度相差180°，每一组包括两个凸轮，)中第一组凸轮于方管接触处可设置为初始0度，由于长柄直齿轮和短柄直齿轮凸台存在上述角度差异，可以使得推进电机带动两组推进滑块的运动始终相反，即一个向左动，另一个向右动，从而可以模拟医生双手交替推送导丝的过程。

上述第一测距部，将定栅尺用双面胶贴在滑块上，把第一容栅传感器通过四个短铜柱固定在第一连接板上，使得容栅传感器可以在定栅尺上贴附滑动。在推送导丝时，可以测得左侧滑块的移动距离，通过对传感器进行取绝对值叠加法，可以测得导丝累计移动距离。

在本发明的另一实施例中，导丝夹紧搓动组件300包括导丝搓丝机构和导丝夹紧机构；导丝搓丝机构和导丝夹紧机构通过滑动组可滑动于底壳101 内，且与控制器电性连接。

具体而言，参见附图5-7，导丝夹紧机构包括第一夹紧丝杠步进电机301、第二夹紧丝杠步进电机302以及平行固定于底壳内壁两侧的第一微型直线导轨303和第二微型直线导轨304；

第一微型直线导轨303上安装有第一滑块305，第二微型直线导轨304上安装有第二滑块306；第一滑块305上安装有左侧直角板307，第二滑块306 上安装有右侧直角板308；左侧直角板307和右侧直角板308上均设有用于安装丝母309的通孔，第一夹紧丝杠步进电机301和第二夹紧丝杠步进电机302 的输出轴与对应丝母309装配连接，第一夹紧丝杠步进电机301和第二夹紧丝杠步进电机302分别通过第一电机连接件310和第二电机连接件311与底壳101固定；左侧直角板307和右侧直角板308之间通过第一连接板2021连接在一起；导丝夹紧机构通过第一夹紧丝杠步进电机301和第二夹紧丝杠步进电机302能够实现整体的前后移动；

导丝搓动机构包括后板丝杠步进电机312、前板丝杠步进电机313以及第二连接板314；左侧直角板307和右侧直角板308相对的两个面上分别平行固定有第三微型直线导轨316和第四微型直线导轨317，第三微型直线导轨316、第四微型直线导轨317与第一微型直线导轨303、第二微型直线导轨304相垂直，第三微型直线导轨316上安装有第三滑块318，第四微型直线导轨317上安装有第四滑块319，第一连接板2021固定于第三滑块318和第四滑块319 之间；第一连接板2021上设有用于安装丝母309的通孔，后板丝杠步进电机 312的输出轴与丝母309装配连接；后板丝杠步进电机312与底壳101内壁沿平行于第一微型直线导轨303和第二微型直线导轨304的方向滑动连接，以实现其跟随导丝夹紧机构前后移动；第一连接板2021以及安装于其上的夹紧导丝部件通过后板丝杠步进电机312能够实现上下移动；

底壳101的内壁上还平行固定有第五微型直线导轨320和第六微型直线导轨321，第五微型直线导轨320上安装有第五滑块322，第六微型直线导轨 321上安装有第六滑块323；第二连接板314固定于第五滑块322和第六滑块 323上，第二连接板314设有用于安装丝母309的通孔，前板丝杠步进电机 313的输出轴与丝母309装配连接；前板丝杠步进电机313通过第三电机连接件324与底壳101相固定；第二连接板314以及安装于其上的夹紧导丝部件通过前板丝杠步进电机313能够实现上下移动；

上述丝杠电机均与控制器电性连接。

优选的，左侧直角板上安装有第二容栅传感器，底壳的对应位置配装有与第二容栅传感器相匹配的第二定栅尺，用以测量导丝夹紧机构的前后移动距离。第一夹紧丝杠步进电机和第二夹紧丝杠步进电机可以精准控制导丝夹紧机构向前和向后移动的距离，配合测距的第一容栅传感器和第一定栅可以精准获知对导丝的夹紧程度。

优选的，第一微型直线导轨和第二微型直线导轨上还对应安装有用来确定前后移动的初始位置和极限位置的限位开关。

优选的，第二连接板上安装有第三定栅尺，左侧直角板的对应位置配装有与第三定栅尺相匹配的第三容栅传感器，用以测量第二连接板的上下移动距离。第三容栅传感器配合第三定栅尺可以精准测量第二连接板上下移动的距离，从而可以计算出导丝旋转的角度。

优选的，第一连接板上安装有第四容栅传感器，底壳的对应位置配装有与第四容栅传感器相匹配的第四定栅尺，用以测量第一连接板的上下移动距离。

在本发明的另一个实施例中，参见附图3，还包括连接件205，连接件205 包括第一组连接件和第二组连接件；第一组连接件固定于推进滑轨2024上，第二组连接件固定于第二连接板314上的电磁铁推进滑块上与第一组连接件配合。第一组连接件安装在推进滑块和方管之间，第二组连接件安装在另一个推进滑块和另一个方管之间，第一容栅传感器固定于所述第一组连接件底部；其中第一组连接件为插接件或插接槽；第二组连接件对应为插接槽或插接件；解决了现有介入手术机器人在做往复运动中，第一连接板侧和第二连接板侧不好配合，影响正常运动的问题，由此方便临床使用。

参见附图8，本发明提供的另一些实施例中，导管驱动机构500包括：导管装置支架501、导管控制电机502、电机连接杆503、舵机504、舵机拨杆 505、导管摩擦轮导轨506、导管摩擦轮滑块507及导管摩擦轮连接件508；导管控制电机502通过导管装置支架501固定于底壳101上靠近第二连接板 314的一侧，电机连接杆503套接于导管控制电机502输出轴上，其与导管主动摩擦轮底部齿轮啮合驱动；舵机504通过支架固定于底壳101内靠近导管控制电机502的位置，其输出轴上套接有舵机拨杆505；导管摩擦轮导轨506 通过连接板固定于底壳101上，导管摩擦轮滑块507可滑动于导管摩擦轮导轨506上，导管摩擦轮连接件508固定于导管摩擦轮滑块507上，导管从动摩擦轮连接于导管摩擦轮连接件508上；且舵机拨杆505可拨动导管摩擦轮连接件508沿导管摩擦轮导轨506滑动，改变导管从动摩擦轮与导管主动摩擦轮之间的贴合状态；其中，连接板和导管摩擦轮连接件508之间连接有回位弹簧509。

当接收到无菌盒盖子打开的信号后，舵机会进行动作，旋转60度使得舵机拨杆可以推开导管摩擦轮连接件，由于导管从动摩擦轮在导管摩擦轮连接件凸杆内，因而，导管从动摩擦轮和导管主动摩擦轮分开一小段，从而完成导管打开的动作。当消毒盒的盖子盖住后，舵机可以得到信号，舵机转动到0 度，舵机拨杆和导管摩擦轮连接件两者分离，在拉簧的作用下，导管摩擦轮连接件移动回原位，导管从动摩擦轮和导管主动摩擦轮贴合，两者回到了夹紧的状态。

参见附图9，在本发明提供的另一些实施例中，检测机构400包括固定环 402、支撑弹簧403及光电开关404；固定环402固定于底壳101内靠近第二连接板314的另一侧面，检测杆401插入固定环402上，且连接处套接有支撑弹簧403使检测杆401自由状态下其顶端伸出底壳101顶部；检测杆401 中部具有凸块4011，在底壳101上对应检测杆401处设置有与控制器电性连接的光电开关404，凸块4011下行可插入光电开关404的卡槽上由此传递无菌盒上盖的关闭信号。检测机构是用来检测上方的无菌盒的盖子是否被打开。根据介入手术临床的需要，在无菌盒的盖子打开时，导管的夹持件需要打开，方便医生进行更换导丝等操作；在消毒盒的盖子关闭时，导管的夹持件需要加紧导管，以便能够推送导管进入或撤出血管。

其中固定环固定在底壳上，探测杆穿过固定环的内孔，支撑弹簧套在固定环的外筒上。在支撑弹簧作用下，当没有外力作用时，探测杆始终保持弹起的状态。光电开关固定在底壳对应位置上，当盖子盖住时，探测杆被压下去，挡住了光电开关。当盖子打开时，探测杆弹起来，光电开关处于断开状态。以此来判断消毒盒的盖子是否打开。

综上，本发明提供了一种介入手术机器人导管导丝推进装置，可以随时调整导丝夹紧程度，保证不会有打滑现象，可以满足血管介入手术对导丝的需求。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，体积小巧，非常适宜于手术环境。本发明实现了可以同时控制导管和导丝，控制导丝可以同时推进和旋转，可以满足血管介入手术对导丝的需求。本发明创新性的采用了凸轮组的机械结构设计，实现了交替夹紧松开导丝的控制动作。本发明成本低廉，创新的采用聚四氟的润滑特性来完成横向往复运动过程，简单实用，机械结构稳定性好。本发明通过连接件解决了第一连接板端和第二连接板端不好配合的技术问题。

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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，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进行接合和组合。

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。

Claims (10)

1.介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，包括：

壳体(100)，所述壳体(100)底部具有敞口，在其内部形成安装空间，其顶部与无菌盒磁性连接；

导丝驱动机构(200)、导管驱动机构(500)及检测机构(400)均连接于所述安装空间内，且均与控制器电性连接；

其中所述检测机构(400)的检测杆(401)可伸出于所述壳体(100)顶部，所述无菌盒的上盖开启和关闭状态改变所述检测杆(401)的伸出量；所述控制器根据所述检测杆(401)的伸出量信号控制所述导丝驱动机构(200)带动所述无菌盒内的导丝驱动组件推进和旋转导丝，及所述导管驱动机构(500)带动导管驱动组件推进导管。

2.根据权利要求1所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述壳体(100)顶部形状与无菌盒适配，包括底壳(101)和布置于所述底壳(101)顶部，且内腔连通的顶壳(102)；所述底壳(101)底部为敞口，其顶部与无菌盒磁性连接，所述检测杆(401)可伸出于所述底壳(101)顶部。

3.根据权利要求2所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述导丝驱动机构(200)包括导丝夹紧搓动组件(300)、导丝推进组件(202)、电磁铁(203)及滑动组；所述导丝夹紧搓动组件(300)通过滑动组与所述底壳(101)内壁可滑动连接；所述导丝推进组件(202)连接于所述导丝夹紧搓动组件(300)上，其顶部通过磁铁连接件与所述电磁铁(203)连接，所述电磁铁(203)驱动无菌盒内的导丝驱动组件对导丝进行推进、旋转；其中部分所述电磁铁(203)运动于所述顶壳(102)中。

4.根据权利要求3所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述导丝推进组件(202)包括第一连接板(2021)、齿轮传动组(2022)、连杆组(2023)、推进滑轨(2024)、推进滑块(2025)及推进电机(2026)；所述第一连接板(2021)通过所述滑动组可滑动于所述底壳内壁上；所述齿轮传动组(2022)布置于所述第一连接板(2021)上，且将其旋转运动转变为与其连接的所述连杆组(2023)的往复直线运动；所述连杆组(2023)连接所述推进滑块(2025)，且带动所述推进滑块(2025)可滑动于所述推进滑轨(2024)上，所述推进滑轨(2024)固定于所述第一连接板(2021)上；所述电磁铁(203)通过连接件连接于所述推进滑块(2025)上；所述推进电机(2026)竖直固定于所述第一连接板(2021)底部，且与所述控制器电性连接；

还包括第一测距部，所述第一测距部包括第一容栅传感器(206)和第一定栅尺；所述第一定栅尺固定于所述推进滑块(2025)上，所述第一容栅传感器(206)对应所述第一定栅尺固定于所述第一连接板(2021)上；所述第一容栅传感器(206)与所述控制器电性连接。

5.根据权利要求4所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述齿轮传动组(2022)包括固定于连接板齿轮架(20211)上的第一伞齿轮(20222)、第二伞齿轮(20223)、第三伞齿轮(20224)、短柄直齿轮(20225)及长柄直齿轮(20226)；所述第一伞齿轮(20222)与所述推进电机(2026)输出轴动力连接，所述第二伞齿轮(20223)与所述第一伞齿轮(20222)垂直布置，且啮合传动；所述第三伞齿轮(20224)和所述长柄直齿轮(20226)分别与所述第二伞齿轮(20223)啮合，且垂直与所述第二伞齿轮(20223)轴线同轴布置；所述短柄直齿轮(20225)与所述长柄直齿轮(20226)啮合传动；所述长柄直齿轮(20226)和所述短柄直齿轮(20225)上均具有相差一定角度的偏心凸台；

所述连杆组(2023)包括与所述短柄直齿轮(20225)的凸台连接的短柄连杆(20231)，及与所述长柄直齿轮(20226)的凸台连接的长柄连杆(20232)；所述短柄连杆(20231)和所述长柄连杆(20232)分别对应连接两组所述推进滑块(2025)，且使两组所述推进滑块(2025)沿所述推进滑轨(2024)不同方向运动实现推进导丝。

6.根据权利要求4所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述导丝夹紧搓动组件(300)包括导丝搓丝机构和导丝夹紧机构；所述导丝搓丝机构和所述导丝夹紧机构通过所述滑动组可滑动于所述底壳(101)内，且与所述控制器电性连接。

7.根据权利要求6所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述导丝夹紧机构包括第一夹紧丝杠步进电机(301)、第二夹紧丝杠步进电机(302)以及平行固定于所述底壳内壁两侧的第一微型直线导轨(303)和第二微型直线导轨(304)；

所述第一微型直线导轨(303)上安装有第一滑块(305)，所述第二微型直线导轨(304)上安装有第二滑块(306)；所述第一滑块(305)上安装有左侧直角板(307)，所述第二滑块(306)上安装有右侧直角板(308)；所述左侧直角板(307)和所述右侧直角板(308)上均设有用于安装丝母(309)的通孔，所述第一夹紧丝杠步进电机(301)和所述第二夹紧丝杠步进电机(302)的输出轴与对应所述丝母(309)装配连接，所述第一夹紧丝杠步进电机(301)和所述第二夹紧丝杠步进电机(302)分别通过第一电机连接件(310)和第二电机连接件(311)与所述底壳(101)固定；所述左侧直角板(307)和所述右侧直角板(308)之间通过所述第一连接板(2021)连接在一起；所述导丝夹紧机构通过所述第一夹紧丝杠步进电机(301)和所述第二夹紧丝杠步进电机(302)能够实现整体的前后移动；

所述导丝搓动机构包括后板丝杠步进电机(312)、前板丝杠步进电机(313)以及第二连接板(314)；所述左侧直角板(307)和所述右侧直角板(308)相对的两个面上分别平行固定有第三微型直线导轨(316)和第四微型直线导轨(317)，所述第三微型直线导轨(316)、所述第四微型直线导轨(317)与所述第一微型直线导轨(303)、所述第二微型直线导轨(304)相垂直，所述第三微型直线导轨(316)上安装有第三滑块(318)，所述第四微型直线导轨(317)上安装有第四滑块(319)，所述第一连接板(2021)固定于所述第三滑块(318)和所述第四滑块(319)之间；所述第一连接板(2021)上设有用于安装所述丝母(309)的通孔，所述后板丝杠步进电机(312)的输出轴与所述丝母(309)装配连接；所述后板丝杠步进电机(312)与所述底壳(101)内壁沿平行于所述第一微型直线导轨(303)和所述第二微型直线导轨(304)的方向滑动连接，以实现其跟随所述导丝夹紧机构前后移动；所述第一连接板(2021)以及安装于其上的夹紧导丝部件通过所述后板丝杠步进电机(312)能够实现上下移动；

所述底壳(101)的内壁上还平行固定有第五微型直线导轨(320)和第六微型直线导轨(321)，所述第五微型直线导轨(320)上安装有第五滑块(322)，所述第六微型直线导轨(321)上安装有第六滑块(323)；所述第二连接板(314)固定于所述第五滑块(322)和所述第六滑块(323)上，所述第二连接板(314)设有用于安装所述丝母(309)的通孔，所述前板丝杠步进电机(313)的输出轴与所述丝母(309)装配连接；所述前板丝杠步进电机(313)通过第三电机连接件(324)与所述底壳(101)相固定；所述第二连接板(314)以及安装于其上的夹紧导丝部件通过所述前板丝杠步进电机(313)能够实现上下移动；

上述丝杠电机均与所述控制器电性连接。

8.根据权利要求7所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于还包括连接件(205)，所述连接件(205)包括第一组连接件和第二组连接件；所述第一组连接件固定于所述推进滑轨(2024)上，所述第二组连接件固定于第二连接板(314)上的电磁铁推进滑块上与所述第一组连接件配合。

9.根据权利要求8所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述导管驱动机构(500)包括：导管装置支架(501)、导管控制电机(502)、电机连接杆(503)、舵机(504)、舵机拨杆(505)、导管摩擦轮导轨(506)、导管摩擦轮滑块(507)及导管摩擦轮连接件(508)；

所述导管控制电机(502)通过所述导管装置支架(501)固定于所述底壳(101)上靠近所述第二连接板(314)的一侧，所述电机连接杆(503)套接于所述导管控制电机(502)输出轴上，其与导管主动摩擦轮底部齿轮啮合驱动；所述舵机(504)通过支架固定于所述底壳(101)内靠近所述导管控制电机(502)的位置，其输出轴上套接有所述舵机拨杆(505)；所述导管摩擦轮导轨(506)通过连接板固定于所述底壳(101)上，所述导管摩擦轮滑块(507)可滑动于所述导管摩擦轮导轨(506)上，所述导管摩擦轮连接件(508)固定于所述导管摩擦轮滑块(507)上，导管从动摩擦轮连接于所述导管摩擦轮连接件(508)上；且所述舵机拨杆(505)可拨动所述导管摩擦轮连接件(508)沿所述导管摩擦轮导轨(506)滑动，改变导管从动摩擦轮与导管主动摩擦轮之间的贴合状态；

其中，所述连接板和所述导管摩擦轮连接件(508)之间连接有回位弹簧(509)。

10.根据权利要求9所述的介入手术机器人导管导丝推进装置，其特征在于，所述检测机构(400)包括固定环(402)、支撑弹簧(403)及光电开关(404)；所述固定环(402)固定于所述底壳(101)内靠近所述第二连接板(314)的另一侧面，所述检测杆(401)插入所述固定环(402)上，且连接处套接有所述支撑弹簧(403)使所述检测杆(401)自由状态下其顶端伸出所述底壳(101)顶部；所述检测杆(401)中部具有凸块(4011)，在所述底壳(101)上对应所述检测杆(401)处设置有与所述控制器电性连接的所述光电开关(404)，所述凸块(4011)下行可插入所述光电开关(404)的卡槽上由此传递无菌盒上盖的关闭信号。

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