CN111462564A - 一种力反馈装置、血管介入培训设备 - Google Patents

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宫圣华
刘嘉欣
关雯雪
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Abstract

本发明适用于手术培训设备技术领域，尤其涉及一种力反馈装置、血管介入培训设备，包括支架，所述力反馈装置还包括：力反馈施力管，所述力反馈施力管与支架固定连接，用于通过医疗器械并为医疗器械提供模拟阻力产生的场所；模拟机构，所述模拟机构与支架固定连接，用于向医疗器械前进提供阻力和通过挤压对医疗器械施加挤压力。本发明实施例提供的一种力反馈装置，医疗器械进入力反馈施力管内后，通过模拟机构对医疗器械施加由挤压产生的摩擦力和阻挡医疗器械前进的阻力，以模拟医疗器械进入血管后遇到的阻力和摩擦力。本发明直接通过医疗器械感知受力，使使用者感受到了更加真实的手感，提高了力反馈的模拟效果，更有利于使用者的技术提升。

Description

一种力反馈装置、血管介入培训设备
技术领域
本发明属于手术培训设备技术领域，尤其涉及一种力反馈装置、血管介入培训设备。
背景技术
微创治疗是一种体贴病人、无需开刀并且普遍应用于临床中的一项主要的技术。其中的血管介入手术就是一种在医学影像设备的引导下，将特制的导丝等精密器械引入人体，对病发部位进行诊断和治疗的重要方法。
现有的力反馈模拟装置中，有的采用通过手柄感受碰撞、阻力和反作用力，有的采用磁流变液和阻尼器配合的模拟方法。
其中，手柄模拟的方式中，使用者无法通过医疗器械感知碰撞、阻力和反作用力；使用磁流变液的方法需要紧贴医疗器械表面，由于其本身会产生摩擦，不适合血管介入手术这种需要频繁更换器械的情况，因此这些装置的力反馈模拟效果不好，不利于提升使用者的技术提升。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种力反馈装置，旨在解决现有力反馈装置中力反馈模拟效果不好的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种力反馈装置，包括支架，所述力反馈装置还包括：
力反馈施力管，所述力反馈施力管与支架固定连接，用于通过医疗器械并为医疗器械提供模拟阻力产生的场所；
模拟机构，所述模拟机构与支架固定连接，用于向医疗器械前进提供阻力和通过挤压对医疗器械施加挤压力。
优选的，所述模拟机构包括：
挤压结构，所述挤压结构一端与支架固定连接，另一端设置在力反馈施力管外围，用于通过挤压力反馈施力管形成对医疗器械的挤压力；
阻挡结构，所述阻挡结构与支架固定连接，用于向力反馈施力管内的医疗器械施加前进的阻力。
优选的，所述挤压结构包括电动夹爪和夹头，电动夹爪一端与支架固定连接，另一端与夹头连接，夹头设置在力反馈施力管外围。
优选的，电动夹爪采用行程可控的高精度电动夹爪。
优选的，所述阻挡结构包括：
被动件，所述被动件设置在力反馈施力管内，并与主动件磁性连接，用于向力反馈施力管的医疗器械施加前进的阻力；
主动件，所述主动件设置在力反馈施力管外，并与驱动组件连接，用于在驱动组件的驱动下带动被动件移动；
驱动组件，所述驱动组件与主动件连接，用于驱动主动件沿力反馈施力管轴线移动。
优选的，驱动组件包括驱动电机，主动件远离被动件一侧与支架滑动连接，驱动电机通过丝杆驱动主动件沿力反馈施力管轴线移动。
优选的，力反馈施力管设有开孔，开孔通过高分子膜密封，模拟机构通过高分子膜对医疗器械施加挤压力。
优选的，力反馈施力管包括透明管和施力管，分别用于观察力反馈施力管中的医疗器械和施加挤压力。
优选的，力反馈施力管中通有液体。
本发明实施例的另一目的在于，一种血管介入培训设备，包括血液循环模拟装置和识别装置，所述设备还包括如上所述的力反馈装置，血液循环模拟装置与力反馈装置连通，识别装置设置在力反馈装置外围。
本发明实施例提供的一种力反馈装置，医疗器械进入力反馈施力管内后，通过模拟机构对医疗器械施加由挤压产生的摩擦力和阻挡医疗器械前进的阻力，以模拟医疗器械进入血管后遇到的阻力和摩擦力。本发明直接通过医疗器械感知受力，使使用者感受到了更加真实的手感，提高了力反馈的模拟效果，更有利于使用者的技术提升。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种力反馈装置的立体结构图。
附图中：1、透明管；2、管接头；3、管接头支架；4、底板；5、施力管；6、电动夹爪；7、夹头；8、高分子膜；9、夹爪支架；10、力反馈施力管支架；11、圆柱磁铁；12、电动滑台支架；13、电动滑台；14、滑台滑块；15、磁铁。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种力反馈装置的立体结构图，包括支架，所述力反馈装置还包括：
力反馈施力管，所述力反馈施力管与支架固定连接，用于通过医疗器械并为医疗器械提供模拟阻力产生的场所；
模拟机构，所述模拟机构与支架固定连接，用于向医疗器械前进提供阻力和通过挤压对医疗器械施加挤压力。
在本发明实施例中，支架包括管接头支架3、底板4、夹爪支架9、力反馈施力管支架10和电动滑台支架12，力反馈施力管通过接头支架3和力反馈施力管支架10与底板4固定连接，模拟机构通过夹爪支架9和电动滑台支架12与底板4固定连接。力反馈施力管用于医疗器械进入，模拟机构通过力反馈施力管对医疗器械施加外力。使用时，使用者将医疗器械伸入力反馈施力管中后，通过模拟机构在力反馈施力管中提供阻挡医疗器械前进的阻力，并从力反馈施力管外部挤压医疗器械，以提供真实的阻力模拟效果，有利于提升使用者的技术。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述模拟机构包括：
挤压结构，所述挤压结构一端与支架固定连接，另一端设置在力反馈施力管外围，用于通过挤压力反馈施力管形成对医疗器械的挤压力；
阻挡结构，所述阻挡结构与支架固定连接，用于向力反馈施力管内的医疗器械施加前进的阻力。
在本发明实施例中，模拟机构包括挤压结构和阻挡结构，其中挤压结构设置在力反馈施力管外，通过减小挤压结构设置的间隙来驱使力反馈施力管发生变形，变形的力反馈施力管对其内的医疗器械形成挤压力，以模拟医疗器械在血管中受到的摩擦力；阻挡结构则通过在医疗器械前进的路径上设置障碍，以提供阻挡医疗器械前进的阻力，从而模拟医疗器械在血管中遭遇阻挡物时的受力情况。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述挤压结构包括电动夹爪和夹头，电动夹爪一端与支架固定连接，另一端与夹头连接，夹头设置在力反馈施力管外围。
在本发明实施例中，挤压结构包括电动夹爪6和夹头7，电动夹爪6通过电动滑台支架12与底板4固定连接，电动夹爪6与夹头7联动连接，力反馈施力管设置在夹头7的夹持间隙中。使用时，电动夹爪6带动夹头7运动，以驱使力反馈施力管变形，以模拟医疗器械受到的摩擦力。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，电动夹爪采用行程可控的高精度电动夹爪。
在本发明实施例中，电动夹爪6具有高精度，且行程可控。在使用时，电动夹爪6通过接受到的电信号灵活且精确的调整夹头7的夹持间隙，从而实现对医疗器械所受摩擦力的精确控制。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述阻挡结构包括：
被动件，所述被动件设置在力反馈施力管内，并与主动件磁性连接，用于向力反馈施力管的医疗器械施加前进的阻力；
主动件，所述主动件设置在力反馈施力管外，并与驱动组件连接，用于在驱动组件的驱动下带动被动件移动；
驱动组件，所述驱动组件与主动件连接，用于驱动主动件沿力反馈施力管轴线移动。
在本发明实施例中，阻挡结构包括被动件、主动件和驱动组件，驱动组件通过电动滑台支架12与底板4固定连接，驱动组件还与主动件连接，主动件与电动滑台13滑动连接，电动滑台13平行于力反馈施力管设置，且通过电动滑台支架12与底板4固定连接，被动件设置在力反馈施力管内，且与主动件磁性连接。在使用时，主动件在驱动组件的驱动下带动被动件在力反馈施力管内移动，以模拟真实的移动阻力。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，驱动组件包括驱动电机，主动件远离被动件一侧与支架滑动连接，驱动电机通过丝杆驱动主动件沿力反馈施力管轴线移动。
在本发明实施例中，主动件为固定连接有磁铁15的滑台滑块14，被动件为圆柱磁铁11，驱动电机与管接头支架3固定连接，滑台滑块14远离磁铁15一侧与电动滑台13滑动连接，圆柱磁铁11设置在力反馈施力管内，且圆柱磁铁11与力反馈施力管轴线平行，驱动电机通过丝杆与滑台滑块14连接。在使用时，驱动电机带动丝杆转动，从而驱动滑台滑块14带动与之固连的磁铁15沿力反馈施力管轴线方向移动，磁铁15通过磁力带动圆柱磁铁11在力反馈施力管内移动，从而形成对医疗器械的阻挡。磁力驱动的方式避免了由于连接导致的密封问题。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，力反馈施力管设有开孔，开孔通过高分子膜密封，模拟机构通过高分子膜对医疗器械施加挤压力。
在本发明实施例中，由于力反馈施力管用于医疗器械通过，并且通过模拟机构中的夹头7使力反馈施力管产生变形，若采用全硬质管道制作力反馈施力管，则影响力反馈施力管的变形效果，若采用软质管则不利于医疗器械的通过。因此，力反馈施力管设置有开孔，开孔通过高分子膜密封，模拟机构中的夹头7通过挤压高分子膜来向医疗器械施加挤压力。由于高分子膜易变形且不易损坏，提高了摩擦力模拟的效果。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，力反馈施力管包括透明管和施力管，分别用于观察力反馈施力管中的医疗器械和施加挤压力。
在本发明实施例中，力反馈施力管包括透明管1和施力管5，高分子膜密封和开孔均设置在施力管5上，施力管5一端与透明管1连接，另一端与力反馈施力管支架10固定连接，透明管1通过管接头2,和管接头支架3与底板4固定连接，透明管1中的医疗器械可以通过外部直接观测，有利于使用者观察医疗器械的位置，并结合实际手感来感知医疗器械的状态。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，力反馈施力管中通有液体。
在本发明实施例中，向透明管1通入液体，以模拟血管中血液的流动，进一步提升使用者的体验。
本发明还提供一种血管介入培训设备，包括血液循环模拟装置和识别装置，所述设备还包括如上所述的力反馈装置，血液循环模拟装置与力反馈装置连通，识别装置设置在力反馈装置外围。
在本发明实施例中，力反馈装置外围设置有识别装置，通过识别装置对力反馈装置中的医疗器械进行观测和识别，用于辅助使用者了解医疗器械的状态；力反馈装置与血液循环模拟装置连通，使用时，医疗器械从血液循环模拟装置中伸入力反馈装置中。
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 (10)

1.一种力反馈装置，包括支架，其特征在于，所述力反馈装置还包括：
力反馈施力管，所述力反馈施力管与支架固定连接，用于通过医疗器械并为医疗器械提供模拟阻力产生的场所；
模拟机构，所述模拟机构与支架固定连接，用于向医疗器械前进提供阻力和通过挤压对医疗器械施加挤压力。
2.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述模拟机构包括：
挤压结构，所述挤压结构一端与支架固定连接，另一端设置在力反馈施力管外围，用于通过挤压力反馈施力管形成对医疗器械的挤压力；
阻挡结构，所述阻挡结构与支架固定连接，用于向力反馈施力管内的医疗器械施加前进的阻力。
3.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，所述挤压结构包括电动夹爪和夹头，电动夹爪一端与支架固定连接，另一端与夹头连接，夹头设置在力反馈施力管外围。
4.根据权利要求3所述的力反馈装置，其特征在于，电动夹爪采用行程可控的高精度电动夹爪。
5.根据权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，所述阻挡结构包括：
被动件，所述被动件设置在力反馈施力管内，并与主动件磁性连接，用于向力反馈施力管的医疗器械施加前进的阻力；
主动件，所述主动件设置在力反馈施力管外，并与驱动组件连接，用于在驱动组件的驱动下带动被动件移动；
驱动组件，所述驱动组件与主动件连接，用于驱动主动件沿力反馈施力管轴线移动。
6.根据权利要求5所述的力反馈装置，其特征在于，驱动组件包括驱动电机，主动件远离被动件一侧与支架滑动连接，驱动电机通过丝杆驱动主动件沿力反馈施力管轴线移动。
7.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，力反馈施力管设有开孔，开孔通过高分子膜密封，模拟机构通过高分子膜对医疗器械施加挤压力。
8.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，力反馈施力管包括透明管和施力管，分别用于观察力反馈施力管中的医疗器械和施加挤压力。
9.根据权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，力反馈施力管中通有液体。
10.一种血管介入培训设备，包括血液循环模拟装置和识别装置，其特征在于，所述设备还包括如权利要求1~9任一所述的力反馈装置，血液循环模拟装置与力反馈装置连通，识别装置设置在力反馈装置外围。
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