CN114191083A - 适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器，其包括用于起支撑作用的控制器固定座；控制器固定座上设有相邻卡接槽和齿轮槽；用于卡接不同Y阀的Y阀快换底座，Y阀快换底座设置在卡接槽内；用于驱动Y阀连接的导管进行旋转的齿轮组件，设置在齿轮槽内；用于夹紧和松开导丝的手指装配体，设置在控制器固定座的外侧；和用于扣合于控制器固定座上并对其内部进行覆盖的上端盖。本发明解决了机器人辅助状态下的微创血管介入手术中导管、Y阀的夹持和关联动作的执行问题，能够使主端操作指令合理迅速的传递到相对应位置，真正意义上解决了远程控制的执行，使医生的双手得到解放。

Description

适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器

技术领域

本发明涉及一种适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器，属于微创血管介入手术技术领域。

背景技术

目前，在临床中，医生借助数字剪影血管造影成像技术(DSA)，手动完成导丝-导管在病人血管内的定位操作。常规被动导丝、指引导管、球囊导管是手术中使用的基本器械。使用机器人装置进行导丝(导管或其他器械)定位操作，有利于提高定位操作精度、用于降低医生疲劳度、改善手术质量。

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，如现有申请号为201410206956.7的发明专利，公开了一种主从微创血管介入手术辅助系统从操作器装置，它包括轴向推送单元、旋转单元、夹取单元、手术导管、操作力检测单元和倾角可调底座，其工作方法包括信号检测、传递、处理、动作。其可以模仿医生的介入操作动作，操作精度高，有效提高手术安全性；可以保证不同的接受治疗者或不同的介入位置均能调整到操作者所期望的角度。但是现有的用于微创血管介入手术机器人技术多为科研院所研发的原型机，均未进行一次性无菌方面的设计，在产品的临床实用性上存在一定的设计不足之处。同时，现有的设计在临床使用上并未能解决在造影手术中导管、Y阀、三通阀门等相关联部分的快速拆装和迭代，本发明通过对相关结构进行有针对性的优化和更改，进一步提出快速拆装模块的技术方案，不仅解决了相关联部分的快速拆装问题，同时也将该部分进行模块进行无菌处理，以此实现该模块的一次性、无菌化的技术特点，从而更加符合临床实际的需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种在机器人辅助状态下的导管、Y阀的加持固定和整体的前进、后撤、导管的旋转动作的固定和驱动装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器，其包括用于起支撑作用的控制器固定座，所述控制器固定座上设有相邻卡接槽和齿轮槽；

用于卡接不同Y阀的Y阀快换底座，卡接设置在控制器固定座的卡接槽内；

用于驱动Y阀连接的导管进行旋转的齿轮组件，设置在所述控制器固定座的齿轮槽内；

用于夹紧和松开导丝的手指装配体，设置在紧挨卡接槽的控制器固定座的外侧；和

用于扣合于控制器固定座上并对其内部进行覆盖的上端盖；所述控制器固定座和扣合于其上的上端盖上靠近齿轮槽的一侧开设有导管孔供导管穿过。

如上所述的一次性无菌导管控制器，优选地，所述Y阀快换底座的中间设为与Y阀相互匹配的凹槽，Y阀快换底座的两侧边外侧中央分别设有突出的凸棱，所述卡接槽对应设有与凸棱卡接的卡槽，用于将Y阀快换底座与控制器固定座对应卡接固定。

如上所述的一次性无菌导管控制器，优选地，所述齿轮组件包括电机齿轮和齿轮连杆，其中，电机齿轮和齿轮连杆连接设于控制器固定座上，所述电机齿轮设于齿轮槽内，齿轮连杆设于控制器固定座下方对应齿轮槽的外侧；

在工作时，该齿轮组件是与外配的导管齿轮配合使用，导管齿轮套合于外配的Y阀上，导管齿轮与电机齿轮成90°锥齿轮外啮合。

如上所述的一次性无菌导管控制器，优选地，还包括用于供导管穿过并支撑导管运动的导管支撑件，所述导管支撑件包括滚轮和滚轮支架，其中，所述滚轮支架固定设于控制器固定座上齿轮槽的外侧，并垂直于导管孔设置，所述滚轮设于滚轮支架内，供导管穿过。

如上所述的一次性无菌导管控制器，优选地，所述手指装配体包括

用于支撑手指装配体组件的支撑架，所述支撑架固定设于控制器固定座上；

用于夹紧和松开导丝的抓手，抓手设于支撑架上，抓手的下端与支撑架转动连接；

用于给抓手提供夹紧和松开动作的连杆，设于支撑架与抓手之间，与抓手转动连接；

用于给抓手提供水平方向运动动力的驱动器，设于支撑架与抓手之间，与连杆转动连接；

用于固定驱动器的连杆压板，固定连接驱动器，设于支撑架的外侧；和用于工作时与外部舵机连接的舵机连接轴，所述舵机连接轴固定设于驱动器与连杆压板之间。

如上所述的一次性无菌导管控制器，优选地，所述驱动器包括第一驱动块和第二驱动块，第一驱动块与第二驱动块为一体结构，第一驱动块设有半圆形槽与连杆压板的半圆形槽配合将舵机连接轴夹紧，第二驱动块设有矩形槽，通过矩形槽与连杆实现转动连接。

进一步地，抓手的中部设有通孔，用于与连杆做避让，且通孔宽度与连杆宽度相同，通孔长度大于连杆长度。

进一步地，支撑架设有U形槽，第一驱动块的两端滑动连接在U形槽内；支撑架底部设有圆形通孔，第一驱动块底部连接有导向杆，导向杆上套有弹簧，弹簧设在U形槽内，导向杆贯穿圆形通孔，并沿圆形通孔上下滑动。

如上所述的一次性无菌导管控制器，优选地，所述一次性无菌导管控制器还包括端盖夹紧，其中，端盖夹紧设于上端盖的一边，用于将上端盖与控制器固定座的一边卡接固定，上端盖与控制器固定座的另一边通过轴连接固定。

如上所述的一次性无菌导管控制器，优选地，所述一次性无菌导管控制器还包括船型连接夹，所述船型连接夹设有两个或多个，分别固定设于控制器固定座两侧的下边缘。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器，在机器人辅助的状态下实现对导管、Y阀的夹持固定，及整体的前进、后撤、导管的旋转动作的固定和驱动装置，通过合理的结构设置，使该控制器能够固定目前市面上常见的Y阀和造影管，使导管控制器的普适性很强；通过Y阀快换底座的设置实现了快速拆装，方便更换不同的Y阀，实现一次性无菌操作。

本发明提供的适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器，解决了机器人辅助状态下的微创血管介入手术中导管、Y阀的夹持和关联动作的执行问题，能够使主端操作指令合理迅速的传递到相对应位置，真正意义上解决了远程控制的执行，使医生的双手得到解放。

附图说明

图1为本发明适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器的立体图；

图2为本发明适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器的剖面图；

图3为本发明适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器的内部结构示意图；

图4为适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器安装有Y阀的立体图；

图5为手指装配体的结构示意图；

图6为手指装配体结构的侧视图；

图7为图6中A-A面的剖视图；

图8为手指装配体的驱动器的结构示意图。

【附图标记说明】

1：Y阀快换底座；

1-1：导管；

1-2：卡接槽；

1-3：齿轮槽；

1-4：导管孔；

1-5：导丝；

2：船型连接夹；

2-2：Y阀三通；

3：电机齿轮；

4：端盖夹紧；

5：控制器固定座；

6：上端盖；

7：齿轮连杆；

8：滚轮支架；

9：滚轮；

10：导管齿轮；

11：手指装配体；

12：抓手；

13：舵机连接轴；

14：连杆；

15：驱动器；

15-1：第一驱动块；

15-2：第二驱动块；

16：连接压板；

17：支撑架。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

一种适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器，如图1-4所示，其包括控制器固定座5，Y阀快换底座1，齿轮组件，手指装配体11、导管支撑件和上端盖6。如图3中，控制器固定座5上设有与Y阀快换底座1适配的卡接槽1-2和齿轮槽1-3，卡接槽1-2和齿轮槽1-3相邻设置。其中，Y阀快换底座1卡接设置在卡接槽1-2内，Y阀快换底座1用于固定不同长度的Y阀。在齿轮槽1-3内固定设置有齿轮组件，齿轮组件用于驱动Y阀连接的导管的旋转。上端盖6用于扣合于控制器固定座上，上端盖用于将内部结构进行覆盖，对内部结构进行防护和支撑。上端盖6与控制器固定座5半连接固定。上端盖6的一边与控制器固定座5的一边通过轴连接固定；在控制器固定座5和上端盖6上靠近齿轮槽1-3的一侧开设有导管孔1-4，导管孔1-4与齿轮槽1-3是相通的。如图4中，导管孔1-4供导管1-1穿过，导管1-1内设有导丝1-5。手指装配体11设于控制器固定座5与导管孔1-4相对的另一侧，也就是说设于控制器固定座5上紧邻卡接槽1-2的外侧。手指装配体11主要是用于夹紧和松开导丝1-5，从而来固定导丝1-5的形态。导管支撑件固定设于控制器固定座5上，靠近齿轮槽1-3的外侧，并垂直于导管孔1-4设置，用于固定支撑导管，供导管穿过并支撑导管的运动。该一次性无菌导管控制器可用于导管、导丝在不同工作状态下的需求使用。

如图3所示，Y阀快换底座1的两侧边中央分别设有突出的凸棱，控制器固定座5的卡接槽对应设有与凸棱卡接的卡槽，用于将Y阀快换底座1与控制器固定座5对应卡接固定，通过卡接容易安装也易于更换Y阀快换底座1。

齿轮组件包括电机齿轮3和齿轮连杆7；其中，电机齿轮3和齿轮连杆7连接设于控制器固定座5上的齿轮槽1-3内外，电机齿轮3设于齿轮槽内，齿轮连杆7穿过控制器固定座5设于控制器固定座5上对应齿轮槽的下方。齿轮组件在工作时，是与外配的导管齿轮10配合使用，导管齿轮10为异性配合件。如Y阀快换底座1上适配地安装有Y阀三通2-2，Y阀三通2-2为一种Y阀的通用耗材，可根据需要更换不同类型的Y阀。导管齿轮10固定套合于Y阀三通2-2的蝶形尾翼上，导管齿轮10与电机齿轮3成90°锥齿轮外啮合。通过将导管齿轮10套合在Y阀三通2-2的蝶形尾翼上，Y阀三通2-2的蝶形尾翼的末端固定连接导管1-1，这样就使导管齿轮10与导管1-1取得刚性连接，为导管的旋转提供动力。当外部电机带动齿轮连杆7旋转，齿轮连杆7即带动电机齿轮3旋转，电机齿轮3从而带动导管齿轮10的旋转，进一步用于带动导管1-1的旋转。

导管支撑件包括滚轮9和滚轮支架8，滚轮支架8固定设于控制器固定座5上，位于齿轮槽1-3的外侧，滚轮支架8的设置方向垂直于导管孔1-4，滚轮9固定设于滚轮支架8内，滚轮9可在滚轮支架8上随意转动，用于穿过导管，并支撑导管的前进与后撤的动作。

手指装配体11，手指装配体设于控制器固定座上紧邻卡接槽的外侧，通过两个M2×28螺钉进行连接和固定，通过底部的舵机往复运动的转化，将垂直运动更改为水平运动，以实现对导丝1-5的夹持。

具体地，手指装配体的结构如图5-8所示，其包括抓手12、舵机连接轴13、连杆14、驱动器15、连杆压板16和支撑架17；其中，支撑架17用于支撑手指装配体组件，支撑架17固定设于控制器固定座上。抓手12用于夹紧和松开导丝，抓手12设于支撑架17上，抓手12的下端与支撑架17转动连接。连杆14用于给抓手12提供夹紧和松开动作，设于支撑架17与抓手12之间，连杆14与抓手12转动连接。驱动器15用于给抓手12提供水平方向运动动力，设于支撑架17与抓手12之间，与连杆14转动连接。连杆压板用于固定驱动器，固定连接驱动器，设于支撑架的外侧。用于工作时与外部舵机连接的舵机连接轴，设于驱动器与连杆压板之间。

具体地，支撑架17固定连接在控制器固定座5的外侧，支撑架17用于支撑抓手12；支撑架17与抓手12的下端转动连接。连杆14和驱动器15设于支撑架17与抓手12之间，驱动器15与连杆14转动连接，连杆14与抓手12转动连接。驱动器15固定连接连杆压板16，连杆压板16设于支撑架17外侧，舵机连接轴13穿过连杆压板16设于驱动器15与连杆压板16的之间。驱动器15与连杆压板16可通过螺纹紧固。

进一步地，如图6和图8所示，驱动器15包括第一驱动块15-1和第二驱动块15-2，第一驱动块15-1与第二驱动块15-1为一体结构，第一驱动块15-1设有半圆形槽与连杆压板16的半圆形槽配合将舵机连接轴13夹紧，第二驱动块15-2设有矩形槽，通过矩形槽与连杆14实现转动连接。抓手12中部设有通孔，用于与连杆14做避让，且通孔宽度与连杆14宽度相同，通孔长度大于连杆14长度。支撑架17设有U形槽，第一驱动块15-1的两端滑动连接在U形槽内。支撑架17底部设有圆形通孔，第一驱动块15-1底部连接有导向杆，导向杆上套有弹簧，弹簧在支撑架17内设置，导向杆贯穿圆形通孔，并沿圆形通孔在弹簧的回弹作用下能上下滑动。

工作时，舵机连接轴13底部的螺纹外接有直线舵机，由舵机提供竖直方向的往复运动副，也就是说，手指装配体由舵机连接轴13底部的螺纹与直线舵机的螺纹相连接，带动与舵机连接轴13固定的连杆压板16在竖直方向的往复上下运动，第一驱动块设有半圆形槽与连杆压板16的半圆形槽配合将舵机连接轴13夹紧，从而带动第一驱动块进行上下往复运动，第一驱动块与第二驱动块为一体结构，第二驱动块与连杆14通过转动连接拉动固定在支撑架17上的抓手12进行摆动，从而使两个抓手前端部分为水平方向的张开、闭合的往复运动，从而用于夹紧和松开导丝，以此固定导丝的形态。

本发明的一次性无菌导管控制器还包括端盖夹紧4，端盖夹紧4设于不与控制器固定座5连接的上端盖6的另一边，将上端盖6与控制器固定座5的另一边卡接固定，齿轮组件设于上端盖6与控制器固定座5的内部。

控制器固定座5的两侧的下边缘分别固定设有两个船型连接夹2，用于将控制器固定座5固定在关联机构上。

本发明提供的一次性无菌导管控制器，将导管齿轮与Y阀进行连接，然后将导管与Y阀连接，然后将Y阀安装在快换底座上，此时电机齿轮和导管齿轮形成90°锥齿轮外啮合，电机旋转运动副能够有效传递到导管上；后端协同运动状态为手指装配体在舵机竖直往复运动的驱动下转化为水平往复运动，从而实现张开、闭合两种状态，进而实现对导丝进行夹紧、松开的动作；整体在关联机构的驱动下实现前后运动，以实现导管的前进、后撤的控制。

本发明的工作原理，如图3，在Y阀的蝶形尾翼上端套入导管齿轮10，之后将导管原有的鲁尔接头与Y阀鲁尔接头进行螺纹连接，三通阀亦是如此，如上建立了通用耗材整体，将该整体中的Y阀放置在Y阀快换底座1上，而Y阀快换底座1放置在控制器固定座5的固定位置上，从而使通用耗材整体、Y阀快换底座1、控制器固定座5形成有机械刚性连接的整体。在控制器固定座5两侧均布两个船型连接夹2，船型连接夹2通过机械锁止的方式将上述有机械刚性连接的整体固定在关联部件：导管控制器的船型连接板(导管控制器和船型连接板此处不体现)上，导管的前进、后撤动作是由导管控制器的前进、后撤进而带动与之相链接的导管及通用耗材整体进行前进和后撤的动作，导管的旋转由齿轮连杆7所关联的导管控制器中的盘式电机提供旋转驱动力进行顺时针和逆时针旋转，控制器固定座一端的手指装配体的作用是在整体模块前进和后撤的间隙，通过手指装配体将关联导丝进行夹紧，从而实现导丝全程可控，增加手术的安全性和可靠性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于微创血管介入手术机器人的一次性无菌导管控制器，其特征在于，其包括：

用于起支撑作用的控制器固定座；所述控制器固定座上设有相邻卡接槽和齿轮槽；

用于卡接不同Y阀的Y阀快换底座，Y阀快换底座设置在控制器固定座的卡接槽内；

用于驱动Y阀连接的导管进行旋转的齿轮组件，设置在所述控制器固定座的齿轮槽内；

用于夹紧和松开导丝的手指装配体，设置在紧挨卡接槽的控制器固定座的外侧；和

用于扣合于控制器固定座上并对其内部进行覆盖的上端盖，在所述控制器固定座和扣合于其上的上端盖上靠近齿轮槽的一侧开设有导管孔。

2.如权利要求1所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，所述Y阀快换底座的中间设为与Y阀相互匹配的凹槽，Y阀快换底座的两侧边外侧中央分别设有突出的凸棱，所述卡接槽对应设有与凸棱卡接的卡槽。

3.如权利要求1所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，所述齿轮组件包括电机齿轮和齿轮连杆，其中，电机齿轮和齿轮连杆连接设于控制器固定座上，所述电机齿轮设于齿轮槽内，齿轮连杆设于控制器固定座下方对应齿轮槽的外侧；

在工作时，该齿轮组件是与外配的导管齿轮配合使用，导管齿轮套合于外配的Y阀上，导管齿轮与电机齿轮成90°锥齿轮外啮合。

4.如权利要求1所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，还包括用于供导管穿过并支撑导管运动的导管支撑件，所述导管支撑件包括滚轮和滚轮支架，其中，所述滚轮支架固定设于控制器固定座上齿轮槽的外侧，并垂直于导管孔设置，所述滚轮设于滚轮支架内。

5.如权利要求1所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，所述手指装配体包括

用于支撑手指装配体组件的支撑架，所述支撑架固定设于控制器固定座上；

用于夹紧和松开导丝的抓手，抓手设于支撑架上，抓手的下端与支撑架转动连接；

用于给抓手提供夹紧和松开动作的连杆，设于支撑架与抓手之间，与抓手转动连接；

用于给抓手提供水平方向运动动力的驱动器，设于支撑架与抓手之间，与连杆转动连接；

用于固定驱动器的连杆压板，固定连接驱动器，设于支撑架的外侧；和用于工作时与外部舵机连接的舵机连接轴，所述舵机连接轴固定设于驱动器与连杆压板之间。

6.如权利要求5所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，所述驱动器包括第一驱动块和第二驱动块，第一驱动块与第二驱动块为一体结构，第一驱动块设有半圆形槽与连杆压板的半圆形槽配合将舵机连接轴夹紧，第二驱动块设有矩形槽，通过矩形槽与连杆实现转动连接。

7.如权利要求5所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，抓手的中部设有通孔，用于与连杆做避让，且通孔宽度与连杆宽度相同，通孔长度大于连杆长度。

8.如权利要求5所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，支撑架设有U形槽，第一驱动块的两端滑动连接在U形槽内；支撑架底部设有圆形通孔，第一驱动块底部连接有导向杆，导向杆上套有弹簧，弹簧设在U形槽内，导向杆贯穿圆形通孔，并沿圆形通孔上下滑动。

9.如权利要求1所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，所述一次性无菌导管控制器还包括端盖夹紧，其中，端盖夹紧设于上端盖的一边，用于将上端盖与控制器固定座的一边卡接固定，上端盖与控制器固定座的另一边通过轴连接固定。

10.如权利要求1所述的一次性无菌导管控制器，其特征在于，所述一次性无菌导管控制器还包括船型连接夹，所述船型连接夹设有两个或多个，分别固定设于控制器固定座两侧的下边缘。

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