CN112022245A - 轴向送管机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向送管机构，包括相对设置的至少一对摩擦轮和驱动摩擦轮的摩擦轮驱动机构；以及调节至少一对摩擦轮之间的距离的间距调节机构；至少一对摩擦轮之间形成导管轴向输送通道。本发明的轴向送管机构，通过设置至少一对摩擦轮形成导管轴向输送通道，并设置间距调节机构，安装导管时，通过间距调节机构扩大摩擦轮之间的间距，从而方便放入导管，然后通过摩擦轮夹紧导管，通过摩擦轮转动的摩擦力驱动导管轴向输送，保证可靠性。

Description

轴向送管机构

技术领域

本发明涉及介入技术领域，特别涉及一种轴向送管机构。

背景技术

介入技术是应用现代高科技手段进行的一种微创性治疗，是在医学影像的引导下，将特制的导管，导丝等精密器械引入人体，对体内病灶进行诊断和局部治疗。介入治疗的多数项目都是在血管内进行的，它不需开刀，只需要在血管、皮肤上作直径微小的创口，把特制的导管、导丝插入血管内即可治疗过去无法治疗，必须手术治疗或内科治疗疗效欠佳的疾病，如肿瘤，血管瘤，各种出血，脑血管畸形等。

对于某种疾病类型，例如动脉硬化，患者的心脏的图像可显示一个或多个冠状动脉受阻。诊断程序之后，可对患者进行基于导管的介入治疗。介入治疗方法通常是，导丝被插入到血管内，然后推送导丝到达期望位置。导管随后沿着导丝被插入，并到达患者病灶位置。某些治疗中，导管配备有用于安装在人体的支架以及安装支架所需的球囊。在肿瘤治疗中，可以通过该导管灌注化疗药物，以及灌注用于栓塞的栓塞剂。

对于手动插入导丝，医生在导丝的近端施加轴向推力和转矩，用于控制导丝到达期望的位置。在此操作时，需要影像设备的辅助来帮助医生确定导丝在血管中的位置。目前常用的影像设备为DSA，该设备使用具有对人有辐射伤害的X射线进行成像。长期处于X射线的照射下会对医生的眼睛，皮肤，生殖系统造成不可逆的伤害。采用远程控制的机器人可以将医生从辐射环境中隔离出来，避免受到的辐射。

目前血管介入手术机器人主要采用主从端操作结构，以将医生与放射线隔离。专利US7887549B2中的送导丝设备为进行心血管手术而设计，其导管与导丝呈Y型，导丝具有旋转和轴向运动两个自由度，导管从一侧进入与导丝汇合后进入血管。在外周血管介入手术中使用的导丝导管，导丝需要从导管尾部插入，该专利无法解决这个问题。专利2017208089972，公布了一种介入手术机器人从端及其移动平台可以解决导管与导丝的协作问题，但该专利的结构复杂，导管安装的不方便，驱动方式不可靠性。

发明内容

本发明提供了一种安装方便，驱动可靠的轴向送管机构。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种轴向送管机构，轴向送管机构包括相对设置的至少一对摩擦轮和驱动摩擦轮的摩擦轮驱动机构；以及调节至少一对摩擦轮之间的距离的间距调节机构；至少一对摩擦轮之间形成导管轴向输送通道。

进一步地，摩擦轮驱动机构包括驱动轴和驱动驱动轴的主动电机，驱动轴设置有换向齿轮和同步带轮；至少一对摩擦轮中位于第一侧的摩擦轮通过驱动轴上的换向齿轮驱动，位于第二侧的摩擦轮通过驱动轴上的同步带轮驱动。

进一步地，摩擦轮为两对，两对摩擦轮沿导管轴向输送方向设置；轴向送管机构还包括固定架，驱动轴和位于第一侧的摩擦轮的轮轴设置在固定架上；间距调节机构包括设置在固定架上的调节座和相对调节座可沿垂直于导管输送方向移动的调节架；位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置在调节架上。

进一步地，驱动轴设置有换向齿轮、第一同步带轮和第二同步带轮，主动电机通过主动带轮、第一同步带与第一同步带轮驱动连接；位于第一侧的摩擦轮的轮轴上分别设置有从动齿轮，换向齿轮与从动齿轮啮合；位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置从动带轮，第二同步带轮通过第二同步带与从动带轮驱动连接；间距调节机构还包括张紧第二同步带的张紧机构。

进一步地，张紧机构包括张紧座、张紧架和张紧弹簧；张紧架沿预设方向可滑动地设置在张紧座上，张紧弹簧两端分别抵接在张紧座和张紧架上；张紧架的端部设置有张紧轮，张紧轮抵压在第二同步带的外侧。

进一步地，间距调节机构还包括手动调节机构，手动调节机构包括设置在调节座上的调节手柄与调节手柄固定连接的第一凸轮，调节架上设置有与第一凸轮配合的第一调节凸起。

进一步地，间距调节机构还包括自动调节机构，自动调节机构包括设置在调节座上的第二凸轮和驱动第二凸轮的调节电机，调节架上设置有与第二凸轮配合的第二调节槽。

进一步地，轴向送管机构还包括设置在摩擦轮入口端的限位夹和设置在摩擦轮出口端的管夹。

进一步地，轴向送管机构还包括可拆卸地设置在固定架上的安装板；限位夹、管夹和摩擦轮设置在安装板上，且摩擦轮与对应轮轴可拆卸连接。

进一步地，摩擦轮的入口端设置有第一限位夹；摩擦轮的出口端设置第二限位夹；安装板上还设置有位于摩擦轮的出口端的导向板，管夹设置在导向板的自由端上。

进一步地，导向板向下倾斜预设角度，或者倾斜角度可调节；或者导向板的长度可调节。

进一步地，固定架上设置有固定板，固定板上设置有向上延伸的卡扣，安装板的侧面设置有与卡扣配合的卡槽或者卡孔。

进一步地，摩擦轮驱动机构还包括测量主动电机的扭矩的扭矩测量装置，扭矩测量装置包括扭力传感器和电机固定座；主动电机的电机定子可转动地设置在电机固定座上；扭力传感器的第一端固定在电机固定座上，扭力传感器的第二端固定在电机定子上。

综上所述，本发明的轴向送管机构，通过设置至少一对摩擦轮形成导管轴向输送通道，并设置间距调节机构，安装导管时，通过间距调节机构扩大摩擦轮之间的间距，从而方便放入导管，然后通过摩擦轮夹紧导管，通过摩擦轮转动的摩擦力驱动导管轴向输送，保证可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的轴向送管机构的第一分解结构示意图；

图2是根据本发明的轴向送管机构的第二分解结构示意图。

图3是根据本发明的轴向送管机构的扭矩测量装置的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

结合图1和2所示，本发明提供了一种轴向送管机构50，包括相对设置的至少一对摩擦轮51和驱动摩擦轮51的摩擦轮驱动机构52；以及调节至少一对摩擦轮51之间的距离的间距调节机构53；至少一对摩擦轮51之间形成导管轴向输送通道，通道两侧的摩擦轮51转动方向相反，从而通过摩擦力驱动导管前后运动。安装导管时，通过间距调节机构扩大摩擦轮51之间的间距，从而方便放入导管，然后通过摩擦轮51夹紧导管，通过摩擦轮转动的摩擦力驱动导管轴向输送，保证可靠性。

一般地，轴向送管机构50设置在固定平台的前端部，用于夹持导管鞘，并驱动导管沿轴线方向运动，从而与固定平台上的导轨及输送机构配合，从而实现导管及导丝的运动。当然，轴向送管机构50也可以用于夹持多层导管的其中一层导管，例如常见的是在肝动脉栓塞时，夹持在主动脉中的最外层导管。

根据需要，可以在摩擦轮51的外周面上设置与导管配合的凹槽，从而增大摩擦轮51与导管的接触面积，保证可靠传动。具体地，如图1和2所示，摩擦轮51为两对，两对摩擦轮51沿导管轴向输送方向设置，两对摩擦轮51中，位于第一侧的两个摩擦轮51的外周面上设置有与导管配合的凹槽，位于第二侧的两个摩擦轮51的外周面为平面结构。

进一步地，摩擦轮驱动机构52包括驱动轴521和驱动该驱动轴521的主动电机525，驱动轴521设置有换向齿轮521a和同步带轮；位于第一侧的摩擦轮51通过驱动轴521上的换向齿轮521a驱动，位于第二侧的摩擦轮51通过驱动轴521上的同步带轮驱动。也即通过同步带同向传动，齿轮反向传动的特点，从而使位于两侧的摩擦轮51转动方向相反，共同驱动导管运动。

另外，为了测量导管及摩擦轮51所受阻力，摩擦轮驱动机构还包括测量主动电机525的扭矩的扭矩测量装置60，从而测量导管所受轴向阻力。具体地，结合图2和图3所示，扭矩测量装置包括扭力传感器61和电机固定座62，电机固定座固定设置，主动电机525的电机定子可转动地设置在电机固定座62上，扭力传感器61的第一端固定在电机固定座62上，第二端固定在电机定子上。也即电机定子与转子同轴地可转动地设置在电机固定座62上，且扭力传感器61两端分别固定在电机固定座62和电机定子上。也即电机定子在周向仅通过扭力传感器61固定，在主动电机525工作时，主动电机525的电机转子受到电机定子施加的电磁扭矩和负载施加的阻力矩。根据物理学定律，当主动电机525转子作匀速运动时，所受外力和为零。此时主动电机525受到的两个方向相反的扭矩相等，即电磁扭矩与负载阻力矩相等。而此时，定子受到来自转子的电磁扭矩反作用力，其大小与转子受到的电磁扭矩相等，同时定子还受到电机固定座62通过扭力传感器61传递的反作用力矩，这两个力矩平衡保证定子不发生移动。该反作用力矩通过的扭力传感器61测量的力与力臂相乘即可得到。

因此，根据上述分析可知，根据扭力传感器61所测的力可以计算出匀速运动时主动电机525转子所受到的扭矩，即可得到导管3受到的轴向阻力，解决了现有技术中需要通过滑环引线而导致结构复杂的问题，而且测量精度更高更可靠。

另外，在转子加速或减速运动时，相应的考虑转子的转动惯量进行补偿即可。本发明的扭矩测量装置，免去了滑环机构，利用现有的扭力传感器61，使系统稳定性更容易保证。

结合图3所示，电机固定座62设置有具有环状部的支座，环状部上具有轴承孔621，电机定子通过轴承63固定在轴承孔621中，从而保证电子定子与电机固定座62之间周向仅通过扭力传感器61受力。

优选地，为了方便安装和加工，导管输送机构30还包括转动座64，转动座64与电机定子固定连接，转动座64具有与轴承内孔配合的轴部。也即通过设置一个转动座64与轴承63配合，从而避免在电机定子上直接加工，能够有效地降低加工复杂度。

结合图3所示，扭矩测量装置还包括固定在环状部上的第一支架65和固定在转动座64上的第二支架66；扭力传感器61两端分别固定在第一支架65和第二支架66上。通过设置第一支架65和第二支架66，方便扭力传感器61安装和固定。优选地，结合图1和图2所示，第一支架65和第二支架66与扭力传感器61相对的两个侧面分别固定，提高安装固定可靠性。

结合图1和2所示，轴向送管机构50还包括固定架54，驱动轴521和位于第一侧的摩擦轮51的轮轴设置在固定架54上，间距调节机构53包括设置在固定架54上的调节座531和相对调节座531可沿垂直于导管输送方向移动的调节架532；位于第二侧的摩擦轮51的轮轴设置在调节架532上。也即驱动轴521和第一侧的摩擦轮51的位置固定不变，第二侧的摩擦轮51通过调节架532移动，从而调节相对第一侧的摩擦轮51的距离，适应不同直径规格的导管3。优选地，为了保证调节架532移动的稳定性和可靠性，可以在调节架532和调节座531上设置相互配合的滑槽和滑轨。

结合图1和2所示，驱动轴521设置有换向齿轮521a、第一同步带轮521b和第二同步带轮521c，主动电机525通过主动带轮522、第一同步带523与第一同步带轮521b驱动连接；位于第一侧的摩擦轮51的轮轴上分别设置有从动齿轮511，换向齿轮521a与从动齿轮511啮合；位于第二侧的摩擦轮51的轮轴设置从动带轮512，第二同步带轮521c通过第二同步带524与从动带轮512驱动连接。也即主动电机525通过第一同步带523驱动驱动轴521，驱动轴521上的换向齿轮521a驱动位于第一侧的两个摩擦轮51；驱动轴521上的第二同步带轮521c通过第二同步带524驱动第二侧两个摩擦轮51。通过第一同步带523和第二同步带524的分开设置，使得摩擦轮51的间距调节时，第一同步带523及第一侧的摩擦轮51的传动均不受到影响，仅改变第二同步带524的传动，提高整个机构的可靠性。

结合图1和图2所示，间距调节机构53还包括张紧第二同步带524的张紧机构537，也即通过张紧机构537配合，保证在第二侧摩擦轮51位置调整时，还能够可靠传动。具体地，张紧机构537包括张紧座537a、张紧架537b和张紧弹簧(图中未示出)；张紧架537b沿预设方向可滑动地设置在张紧座537a上，张紧弹簧两端分别抵接在张紧座537a和张紧架537b上，张紧架537b的端部设置有张紧轮537c，张紧轮537c抵压在第二同步带524的外侧。即通过张紧弹簧的预压弹力，使得在间距调节过程中，张紧轮537c始终压紧在第二同步带524上，从而保证第二同步带524张紧，能够可靠地驱动第二侧的摩擦轮51。

优选地，间距调节机构53还包括手动调节机构533，手动调节机构533包括设置在调节座531上的调节手柄533a与调节手柄533a固定连接的第一凸轮533b，调节架532上设置有与第一凸轮533b配合的第一调节凸起533c或者第一调节槽；即通过调节手柄533a转动第一凸轮533b，第一凸轮533b与第一调节凸起533c挤压或者与第一调节槽侧壁挤压，从而推动整个调节架532移动，进而使得第二侧的摩擦轮51相对第一侧的摩擦轮51间距调节，适应不同直径规格的导管。

根据需要，间距调节机构53还可以包括自动调节机构534，自动调节机构534同样可以采用与手动调节机构533类似的凸轮凹槽机构，即自动调节机构534包括设置在调节座531上的第二凸轮534a和驱动第二凸轮534a的调节电机534d，调节架532上设置有与第二凸轮534a配合的第二调节槽534b，调节电机534d通过齿轮组534c驱动第二凸轮534a，从而实现自动调节间距。

另外，为了进一步提高稳定性和可靠性，轴向送管机构50还包括设置在摩擦轮51入口端的限位夹55和设置在摩擦轮51出口端的管夹56，通过在入口端设置限位夹55，将导管限制在一定范围内，保证导管的位置相对稳定，防止干扰导致导管从摩擦轮51之间脱落。在出口端设置管夹56，用于夹持导管鞘或导管，保持导管稳定。

优选地，轴向送管机构50还包括可拆卸地设置在固定架54上的安装板57；限位夹55、管夹56和摩擦轮51设置在安装板57上，且摩擦轮51与对应轮轴可拆卸连接。上述结构均可以采用塑胶件制作成一次性使用，用以满足医疗中的要求。

为了方便拆卸，上述安装板57与固定架54卡接。具体地，可以在固定架54上设置有固定板541，固定板541上设置有向上延伸的卡扣542，安装板57的侧面设置有与卡扣542配合的卡槽或者卡孔572。根据需要，还可以设置相应的定位孔柱，从而提高连接可靠性，并且实现方便拆卸。另外，为了防止可拆卸摩擦轮51与对轮轴发生轴向窜动，可以在轮轴上设置相应的弹性凸起，对摩擦轮51轴向限位。

如图1和2所示，为了进一步提高可靠性，可以在摩擦轮51的入口端设置有第一限位夹551；摩擦轮51的出口端设置第二限位夹552，从而将导管限制在一定范围内。安装板57上具有向前延伸一定距离的导向板571，也即导向板571位于摩擦轮51的出口端并向前延伸一定距离，管夹56设置在导向板571的自由端上，也即使管夹56更接近于介入操作口，有利于提高操作的精准度。优选地，导向板571向下倾斜预设角度，预设角度与介入操作口的自然角度匹配，更进一步提高介入操作的精准度。另外，根据需要，该倾斜角度可调节或者导向板571的长度可调节，从而满足不同介入操作需求。

结合图1至2来说明本发明的轴向送管机构的导管装入过程，具体包括：

1、首先，打开轴向送管机构50前端的管夹56，将导管鞘卡入管夹56中，并且扣紧。

2、将导管3前端插入导管鞘，操作手动调节机构533的调节手柄533a，从而使调节架532相对调节座531运动，使两侧的摩擦轮51之间的间隙足够大，打卡摩擦轮51入口端和出口端的限位夹55，将导管放入摩擦轮之间间隙。

3、手持导管3剩余部分，松开调节机构133，使摩擦轮夹紧导管，轴向送管机构导管装入完成。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种轴向送管机构，其特征在于，所述轴向送管机构包括相对设置的至少一对摩擦轮和驱动所述摩擦轮的摩擦轮驱动机构；以及调节所述至少一对摩擦轮之间的距离的间距调节机构；

所述至少一对摩擦轮之间形成导管轴向输送通道。

2.根据权利要求1所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述摩擦轮驱动机构包括驱动轴和驱动所述驱动轴的主动电机，所述驱动轴设置有换向齿轮和同步带轮；

所述至少一对摩擦轮中位于第一侧的摩擦轮通过所述驱动轴上的换向齿轮驱动，位于第二侧的摩擦轮通过所述驱动轴上的同步带轮驱动。

3.根据权利要求2所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述摩擦轮为两对，两对所述摩擦轮沿所述导管轴向输送方向设置；

所述轴向送管机构还包括固定架，所述驱动轴和位于第一侧的摩擦轮的轮轴设置在所述固定架上；

所述间距调节机构包括设置在所述固定架上的调节座和相对所述调节座可沿垂直于所述导管输送方向移动的调节架；

位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置在所述调节架上。

4.根据权利要求3所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述驱动轴设置有换向齿轮、第一同步带轮和第二同步带轮，所述主动电机通过主动带轮、第一同步带与所述第一同步带轮驱动连接；

位于第一侧的摩擦轮的轮轴上分别设置有从动齿轮，所述换向齿轮与所述从动齿轮啮合；

位于第二侧的摩擦轮的轮轴设置从动带轮，所述第二同步带轮通过第二同步带与所述从动带轮驱动连接；

所述间距调节机构还包括张紧所述第二同步带的张紧机构。

5.根据权利要求4所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述张紧机构包括张紧座、张紧架和张紧弹簧；所述张紧架沿预设方向可滑动地设置在所述张紧座上，所述张紧弹簧两端分别抵接在所述张紧座和所述张紧架上；

所述张紧架的端部设置有张紧轮，所述张紧轮抵压在所述第二同步带的外侧。

6.根据权利要求3所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述间距调节机构还包括手动调节机构，所述手动调节机构包括设置在所述调节座上的调节手柄与所述调节手柄固定连接的第一凸轮，所述调节架上设置有与所述第一凸轮配合的第一调节凸起。

7.根据权利要求3或6所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述间距调节机构还包括自动调节机构，所述自动调节机构包括设置在所述调节座上的第二凸轮和驱动所述第二凸轮的调节电机，所述调节架上设置有与所述第二凸轮配合的第二调节槽。

8.根据权利要求3所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述轴向送管机构还包括设置在所述摩擦轮入口端的限位夹和设置在所述摩擦轮出口端的管夹。

9.根据权利要求8所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述轴向送管机构还包括可拆卸地设置在固定架上的安装板；

所述限位夹、所述管夹和所述摩擦轮设置在所述安装板上，且所述摩擦轮与对应轮轴可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述摩擦轮的入口端设置有第一限位夹；所述摩擦轮的出口端设置第二限位夹；

所述安装板上还设置有位于所述摩擦轮的出口端的导向板，所述管夹设置在所述导向板的自由端上。

11.根据权利要求10所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述导向板向下倾斜预设角度，或者倾斜角度可调节；或者所述导向板的长度可调节。

12.根据权利要求9所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述固定架上设置有固定板，所述固定板上设置有向上延伸的卡扣，所述安装板的侧面设置有与所述卡扣配合的卡槽或者卡孔。

13.根据权利要求2所述的轴向送管机构，其特征在于，

所述摩擦轮驱动机构还包括测量所述主动电机的扭矩的扭矩测量装置，所述扭矩测量装置包括扭力传感器和电机固定座；

所述主动电机的电机定子可转动地设置在所述电机固定座上；

所述扭力传感器的第一端固定在所述电机固定座上，所述扭力传感器的第二端固定在所述电机定子上。

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