CN112945440B - 医用取石网篮扭控性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用取石网篮扭控性能测试装置及测试方法，用于对医用取石网篮的扭转角和扭转力传递性能测试，包括主动扭转模块、扭转角传递性测试模块和扭转力传递性测试模块；主动扭转模块包括扭转输入模块、尾端夹具、第一扭转力传感器，用于夹持医用取石网篮尾部，驱动旋转和测旋转力、旋转角；扭转角传递性能测试模块包括接触自停装置和感应标签，感应标签固定在医用取石网篮头部兜石网篮丝上，感应标签触碰到接触自停装置的接触杆时，触发控制扭转输入模块停；扭转力传递性能测试模块包括头端夹具、第二扭转力传感器、扭转力反馈模块，用于夹固网篮部头端，测扭转力。装置结构简单，测试方法简便，为医用取石网篮的性能检测提供一种新的测试方法。

Description

医用取石网篮扭控性能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种检测技术领域，特别涉及一种医用取石网篮扭控性能测试装置及测试方法。

背景技术

结石是全球范围内的一种常见、多发疾病，虽然患结石疾病的死亡率不高，但却严重影响患者的生活质量。为了减轻患者的痛苦，降低手术风险，多数临床患者采用内镜取石术进行治疗。内镜取石术是近年的新型微创技术，是利用先进的内窥镜技术，通过取石网篮直接将石头从体内取出，特别适用于非泥沙状的结石治疗。采用内镜网篮取石术时，一般会先进行碎石处理，若想要固定或者取出碎石，就需要采用取石网篮，一方面是为了固定结石不逆向流动，让碎石的操作顺利进行，另一方面是为了取出结石。向外取结石时，如果没有取石网篮的帮助，是很艰难的，特别是大的结石，更需要取石网篮。然而，取石网篮的选择会对碎石后取石处理效果产生严重影响。

由于医用取石网篮特殊的材料和结构，加工过程中需经过热定形后才可具备良好的传递性，并通过旋转医用取石网篮尾端实现网篮360度旋转，轻松高效抓取小结石和粉碎性结石。因此，传递性能是评价取石网篮的一个重要指标。传递性能又分为扭转角度传递性能和扭转力的传递性能，统称为扭控性能，目前，关于取石网篮扭控性能的的测试装置缺少相关研究报导。专利CN108158656A中介绍了一种血管腔内介入手术机器人导丝/导管操作扭矩检测装置，该装置能够实现从端导丝或导管操作扭矩的在线检测，主要用于外科医生操作导管/导丝时的训练，提升医生对导管/导丝扭转阻力的感知，不可直接测试导丝/导管的扭控性能。

发明内容

本发明是针对取石网篮缺乏有效检测的问题，提出了一种医用取石网篮扭控性能测试装置及测试方法。

本发明的技术方案为一种医用取石网篮扭控性能测试装置，用于对医用取石网篮的扭转角和扭转力传递性能测试，其特征在于，测试装置包括底座一端固定的主动扭转模块、扭转角传递性测试模块和扭转力传递性测试模块；主动扭转模块包括扭转输入模块、尾端夹具、第一扭转力传感器，尾端夹具夹持医用取石网篮尾部，尾端夹具在扭转输入模块驱动下带动传动部网篮线旋转，第一扭转力传感器对传动部网篮线尾部扭力进行检测；扭转角传递性能测试模块包括接触自停装置和感应标签，感应标签固定在医用取石网篮头部兜石网篮丝上，感应标签触碰到接触自停装置的接触杆时，触发控制扭转输入模块停；扭转力传递性能测试模块包括头端夹具、第二扭转力传感器、扭转力反馈模块，头端夹具夹固网篮部头端，第二扭转力传感器检测医用取石网篮头端扭力送扭转力反馈模块；医用取石网篮穿过鞘管，医用取石网篮的头尾部置于鞘管两端外，鞘管夹置于底座上的数个支撑柱上，使待测取石网篮始终保持在一个水平线上。

优选的：所述头端夹具用传感器夹具替代，传感器夹具为一椭球形，将传感器夹具套入网篮腔内固定医用取石网篮头部，同时检测医用取石网篮头部网篮丝上的力。

优选的：所述所述扭转输入模块上设置有数据采集器，实时监测扭转角度、扭转速度以及扭转力的大小。

优选的：所述扭转反馈模块上设置有数据采集器，实时监测扭转力的大小。

优选的：所述接触自停装置与扭转输入模块电连接，感应标签触碰到接触自停装置的接触杆后发出信号，触发控制扭转输入模块停。

优选的：所述支底座上带有刻度及滑轨，支撑柱卡入滑轨中固定，支撑柱根据鞘管的长度调节个数和相邻支撑柱之间的距离。

优选的：所述扭转力反馈模块根据医用取石网篮长度，在底座的滑轨上调节位置，并通过限位器固定；与网篮线尾端相连的扭转输入模块固定，位置不可调整。

所述医用取石网篮扭控性能测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：

扭转角度传递性能测试：

1)根据医用取石网篮长度，选取对应长度的鞘管，将鞘管安装于支撑柱上；

2)将医用取石网篮穿过鞘管，尾端用尾端夹具夹持住，头端露于鞘管之外；

3)实验开始时，调整医用取石网篮位置，使感应标签紧邻但不触碰自停装置的接触杆的一侧后，将医用取石网篮头部用头端夹具夹持住；

4)：开启扭转输入模块，医用取石网篮尾端扭转输入模块使其先顺时针转动，当头部转过360度时，医用取石网篮上的感应标签接触到自停装置的接触杆，这时自停装置发出指令，使得扭转输入模块停止；

步骤5)：读取扭转输入模块上显示的角度α_顺；

步骤6)：重复步骤4)和步骤5)，是医用取石网篮逆时针转动，得到角度数值α_逆；计算所得扭转角度传递系数为k_顺＝α_顺/360，k_逆＝α_逆/360，当扭转角传递系数越接近1且k_顺和k_逆数值相近，表明医用取石网篮扭转角传递性能越好；

扭转力传递性能测试：

A：根据医用取石网篮长度，选取对应长度的鞘管，将鞘管安装于支撑柱上；

B：开启扭转输入模块，设置医用取石网篮尾端的转动角度0-β°和转动速度v，扭转输入模块使得医用取石网篮开始转动，这时扭转输入模块上的数据采集器实时采集到取石网篮尾端的扭转力曲线f_1顺以及扭转结束瞬间的扭转力F_1顺，医用取石网篮头端扭转力反馈模块上的数据采集器能够实时采集到医用取石网篮头端的扭转力曲线f_2顺以及扭转结束瞬间的扭转力F_2顺；

C：重复步骤B，使网篮逆时针转动，得到F_1逆和F_2逆，计算得到扭转力传递系数为K_顺＝F_1顺/F_2顺，K_逆＝F_1逆/F_2逆；当扭转力传递系数越接近1且K_顺和K_逆数值相近，表明医用取石网篮的扭转力传递性能越好。

本发明的有益效果在于：本发明医用取石网篮扭控性能测试装置及测试方法，可用于测试医用取石网篮扭控性能，即扭转角和扭转力的传递性能。该装置的结构简单，测试方法简便，测量结果可以指导医用取石网篮类产品的加工工艺，也能为医用取石网篮的性能检测提供一种测试标准。

附图说明

图1为发明医用取石网篮扭控性能测试装置结构示意图；

图2为本发明装置中自停装置测试原理俯视图；

图3为本发明装置中网篮部传感器夹具示意图。

附图标识：1、底座；2、扭转输入模块；3、尾端夹具；4、第一扭转力传感器；5、鞘管；6、支撑柱；7、接触自停装置；8、扭转力反馈模块；9、第二扭转力传感器；10、头端夹具；11、待测网篮；12、感应标签；13、传感器夹具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示医用取石网篮扭控性能测试装置结构示意图，装置用于待测医用取石网篮11的扭控性能测试，待测取石网篮11包括头端的网篮部和后牵的传动部，网篮部由头尾合并4根网篮丝构成，可作为网兜兜取结石，传动部为网篮线，两者为一整体；测试装置包括底座一端的主动扭转模块、扭转角传递性测试模块和底座另一端的扭转力传递性测试模块。主动扭转模块包括扭转输入模块2、尾端夹具3、第一扭转力传感器4，尾端夹具3夹持医用传动部网篮线尾部，尾端夹具3在扭转输入模块2的驱动下旋转带动传动部网篮线旋转，第一扭转力传感器4对传动部网篮线尾部扭力进行检测。如图2所示自停装置测试原理俯视图，扭转角传递性能测试模块包括接触自停装置7和感应标签12，接触自停装置7置于网篮部侧边，感应标签12固定在网篮部的一根网篮丝上，当网篮部扭转，感应标签12跟着转动，当感应标签12触碰到接触自停装置7的接触杆时，触发控制扭转输入模块2停。扭转力传递性能测试模块包括头端夹具10、第二扭转力传感器9、扭转力反馈模块8，头端夹具10夹固网篮部头端，第二扭转力传感器9对网篮部头端扭力进出检测送扭转力反馈模块8。取石网篮后牵的网篮线穿过鞘管5，头端的网篮部和传动部网篮线尾部置于鞘管5两端外，鞘管5夹置于底座1上的数个支撑柱6上，使待测取石网篮11始终保持在一个水平线上。

如图3所示网篮部传感器夹具示意图，头端夹具10用传感器夹具13替代，用于测试4根网篮丝的夹持力，传感器夹具13为一椭球形，测试时，网篮部将传感器夹具13套入网篮腔内固定网篮头部的同时，能够感应到网篮丝上的力。

所述扭转输入模块2上设置有数据采集器，可以实时监测扭转角度、扭转速度以及扭转力的大小。扭转输入模块可设置顺时针和逆时针双向反复转动。

所述扭转反馈模块8上设置有数据采集器，可以实时监测扭转力的大小。

所述接触自停装置与扭转输入模块电连接。扭转输入模块启动后，网篮丝上的标签随着网篮旋转360°，当其触碰到自停装置的接触杆后发出信号，终止扭转输入模块的运行。

所述支撑柱6可以自由拆装，底座1上带有刻度及滑轨，适用于安装不同长度鞘管5时调节相邻支撑柱6之间的距离，支撑柱6的数量根据测试样品的长度选择，范围为3-10个。鞘管5直径范围为3-4Fr，长度范围为60-110cm。

所述扭转反馈模块8可根据医用取石网篮长度，在底座1的滑轨上调节位置，并通过限位器固定；与网篮线尾端相连的扭转输入模块2固定，位置不可调整。

第一扭转力传感器4和第二扭转力传感器9的力值范围为0-20N。

实施例1：

一种医用取石网篮扭控性能测试方法，具体步骤如下：

步骤1)：取石网篮11长度110cm，选取长度为100cm的鞘管5，安装于支撑柱6上。

步骤2)：将取石网篮11穿过鞘管，尾部用尾端夹具3夹持住，头端露于鞘管5之外。

步骤3)：实验开始时，调整取石网篮11位置，使感应标签12紧邻但不触碰自停装置7的接触杆的一侧后，将取石网篮11头部用头端夹具10夹持住。

步骤4)：开启扭转输入模块2，取石网篮11尾端扭转输入模块2使取石网篮11先顺时针转动，当头部转过360度时，取石网篮11上的感应标签12接触到自停装置7的接触杆，这时自停装置发出指令，使得扭转输入模块2停止。

步骤5)：读取扭转输入模块上显示的角度，α_顺＝375°。

步骤6)：重复步骤4)和步骤5)，使取石网篮11逆时针转动，得到角度数值α_逆＝375°。计算所得扭转角度传递系数为k_顺＝α_顺/360＝375/360＝1.042，k_逆＝α_逆/360＝375/360＝1.042。当扭转角传递系数越接近1且k_顺和k_逆数值相近，表明医用取石网篮扭转角传递性能越好。

实施例2：

一种医用取石网篮扭控性能测试方法，具体步骤如下：

步骤1)：取石网篮11长度80cm，选取长度为70cm的鞘管5，安装于支撑柱6上。

步骤2)：将取石网篮11穿过鞘管5，尾端用尾端夹具3夹持住，头端露于鞘管5之外。

步骤3)：实验开始时，调整取石网篮11位置，使感应标签12紧邻但不触碰自停装置的接触杆的一侧后，将取石网篮11头部用头端夹具10夹持住。

步骤4)：开启扭转输入模块2，取石网篮11尾端扭转输入模块2使网篮先顺时针转动，当头部转过360度时，取石网篮11上的感应标签12接触到自停装置7的接触杆，这时自停装置发出指令，使得扭转输入模块2停止。

步骤5)：读取扭转输入模块2上显示的角度，α_顺＝368°。

步骤6)：重复步骤4)和步骤5)，是取石网篮11逆时针转动，得到角度数值α_逆＝368°。计算所得扭转角度传递系数为k_顺＝α_顺/360＝368/360＝1.022，k_逆＝α_逆/360＝368/360＝1.022。

实例3：

一种医用取石网篮扭控性能测试，包括以下步骤：

步骤1)：取石网篮11长度80cm，选取长度为70cm的鞘管5，安装于支撑柱6上。

步骤2)：开启扭转输入模块2，设置取石网篮11尾端的转动角度0-90°和转动速度0.1m/s，扭转输入模块2使得取石网篮11开始转动，这时扭转输入模块2上的数据采集器能够实时采集到取石网篮11尾端的扭转力曲线f_1顺以及扭转结束瞬间的扭转力F_1顺＝15.6cN，取石网篮11头端扭转反馈模块8上的数据采集器能够实时采集到取石网篮11头端的扭转力曲线f_2顺以及扭转结束瞬间的扭转力F_2顺＝10.3cN。

步骤3)：重复步骤2)，使网篮逆时针转动，得到F_1逆＝15.6cN，F_2逆＝10.5cN，计算得到扭转力传递系数为K_顺＝F_1顺/F_2顺＝15.6/10.3＝1.515，

K_逆＝F_1逆/F_2逆＝15.6/10.5＝1.486。当扭转力传递系数越接近1且K_顺和K_逆数值相近，表明医用取石网篮的扭转力传递性能越好。

需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (8)

1.一种医用取石网篮扭控性能测试装置，用于对医用取石网篮的扭转角和扭转力传递性能测试，其特征在于，测试装置包括底座一端固定的主动扭转模块、扭转角传递性测试模块和扭转力传递性测试模块；主动扭转模块包括扭转输入模块、尾端夹具、第一扭转力传感器，尾端夹具夹持医用取石网篮尾部，尾端夹具在扭转输入模块驱动下带动传动部网篮线旋转，第一扭转力传感器对传动部网篮线尾部扭力进行检测；扭转角传递性能测试模块包括接触自停装置和感应标签，感应标签固定在医用取石网篮头部兜石网篮丝上，感应标签触碰到接触自停装置的接触杆时，触发控制扭转输入模块停；扭转力传递性能测试模块包括头端夹具、第二扭转力传感器、扭转力反馈模块，头端夹具夹固网篮部头端，第二扭转力传感器检测医用取石网篮头端扭力,医用取石网篮头端扭力检测值送扭转力反馈模块；医用取石网篮穿过鞘管，医用取石网篮的头尾部置于鞘管两端外，鞘管夹置于底座上的数个支撑柱上，使待测取石网篮始终保持在一个水平线上。

2.根据权利要求1所述医用取石网篮扭控性能测试装置，其特征在于，所述头端夹具用传感器夹具替代，传感器夹具为一椭球形，将传感器夹具套入网篮腔内固定医用取石网篮头部，同时检测医用取石网篮头部网篮丝上的力。

3.根据权利要求1所述医用取石网篮扭控性能测试装置，其特征在于，所述扭转输入模块上设置有数据采集器，实时监测扭转角度、扭转速度以及扭转力的大小。

4.根据权利要求1所述医用取石网篮扭控性能测试装置，其特征在于，所述扭转反馈模块上设置有数据采集器，实时监测扭转力的大小。

5.根据权利要求1所述医用取石网篮扭控性能测试装置，其特征在于，所述接触自停装置与扭转输入模块电连接，感应标签触碰到接触自停装置的接触杆后发出信号，触发控制扭转输入模块停。

6.根据权利要求1所述医用取石网篮扭控性能测试装置，其特征在于，所述底座上带有刻度及滑轨，支撑柱卡入滑轨中固定，支撑柱根据鞘管的长度调节个数和相邻支撑柱之间的距离。

7.根据权利要求1所述医用取石网篮扭控性能测试装置，其特征在于，所述扭转力反馈模块根据医用取石网篮长度，在底座的滑轨上调节位置，并通过限位器固定；与网篮线尾端相连的扭转输入模块固定，位置不可调整。

8.根据权利要求1-7所述任意一项所述医用取石网篮扭控性能测试装置的测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

扭转角度传递性能测试：

1)根据医用取石网篮长度，选取对应长度的鞘管，将鞘管安装于支撑柱上；

2)将医用取石网篮穿过鞘管，尾端用尾端夹具夹持住，头端露于鞘管之外；

3)实验开始时，调整医用取石网篮位置，使感应标签紧邻但不触碰自停装置的接触杆的一侧后，将医用取石网篮头部用头端夹具夹持住；

4)：开启扭转输入模块，医用取石网篮尾端扭转输入模块使其先顺时针转动，当头部转过360度时，医用取石网篮上的感应标签接触到自停装置的接触杆，这时自停装置发出指令，使得扭转输入模块停止；

步骤5)：读取扭转输入模块上显示的角度α_顺；

步骤6)：重复步骤4)和步骤5)，使医用取石网篮逆时针转动，得到角度数值α_逆；计算所得扭转角度传递系数为k_顺＝α_顺/360，k_逆＝α_逆/360，当扭转角传递系数越接近1且k_顺和k_逆数值相近，表明医用取石网篮扭转角传递性能越好；

扭转力传递性能测试：

A：根据医用取石网篮长度，选取对应长度的鞘管，将鞘管安装于支撑柱上；

B：开启扭转输入模块，设置医用取石网篮尾端的转动角度0-β°和转动速度v，扭转输入模块使得医用取石网篮开始转动，这时扭转输入模块上的数据采集器实时采集到取石网篮尾端的扭转力曲线f_1顺以及扭转结束瞬间的扭转力F_1顺，医用取石网篮头端扭转力反馈模块上的数据采集器能够实时采集到医用取石网篮头端的扭转力曲线f_2顺以及扭转结束瞬间的扭转力F_2顺；

C：重复步骤B，使网篮逆时针转动，得到F_1逆和F_2逆，计算得到扭转力传递系数为K_顺＝F_1顺/F_2顺，K_逆＝F_1逆/F_2逆；当扭转力传递系数越接近1且K_顺和K_逆数值相近，表明医用取石网篮的扭转力传递性能越好。

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