CN114404784A - 一种血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构，其包括用于为导丝夹持组件提供支撑作用的夹持器底座，用于为导丝旋转提供动力的锥齿轮机构，用于为扭矩机构的夹紧或松开提供锥形定位的轴承机构，用于夹紧或松开导丝的扭矩机构，和用于扣合于夹持器底座的夹持器上侧外壳。本发明提供的一次性无菌导丝控制器夹持机构，将导丝前进、后撤、旋转三个运动形式的集中控制，同时结构更加简便、控制更加精准。通过本发明的使用使得在手术中，医生放置导丝、更换导丝的步骤更加简单快捷，能够减少操作步骤、减少手术时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构，属于微创血管介入手术技术领域。
背景技术
目前心脑血管疾病的治疗主要采用心脑血管微创介入疗法，其能减少传统开颅、开胸等手术给患者带来的创伤及痛苦，且术后恢复时间短、能减轻病人的经济负担，还可以减少手术室的人员配备，节省医院的人力资源。但脑血管外科微创手术目前还只能由医生手工完成，这种介入手术方式是在数字减影血管造影技术和X射线的辅助和导航下完成的，医生长期在X射线下工作，会受到很大的辐射；而且手术的高危险性对操作医生的操作技巧要求高；手术时间较长，手术安全性会因为医生的疲劳而降低。现在的心脑血管微创介入疗法多借助血管介入手术机器人操作，将导丝-导管在病人血管内的进行定位操作，其导丝的夹持机构都是在操作平台上实现推送的，现有技术结构多为前进、后撤和旋转运动分开控制，导致导丝运动不够连贯，或者集中控制其结构较为复杂。
现有技术多为原型机的理论研究的技术方案，虽然能够实现导丝的夹持和递送的操作，但大多数方案结构复杂、设计冗余较多，且大多为原理验证结构，不具有临床实际使用价值。
而本发明从实际临床需求出发，将导丝的夹持机构进行临床化、简易化改进，使其结构可靠性和稳定性得到进一步提升；通过结构的快拆、快装的技术改进，进一步增强模块的通用性和可快速更换的特性；同时本发明将相关结构件进行一次性无菌设计和处理，使相关结构更具临床实用价值。
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，本发明提供一种血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构。
(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：
一种血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构，其包括
用于为导丝夹持组件提供支撑作用的夹持器底座，所述夹持器底座上相邻设有齿轮槽和卡接槽；
用于为导丝旋转提供动力的锥齿轮机构，设于所述齿轮槽内；
用于为扭矩机构的夹紧或松开提供锥形定位的轴承机构，设于所述卡接槽内，所述轴承机构与锥齿轮机构的部分通过套合连接在一起；
用于夹紧或松开导丝的扭矩机构，设于锥齿轮机构与轴承机构套合部位的之间；和
用于扣合于夹持器底座的夹持器上侧外壳，与夹持器底座连接形成的半封闭腔体，将所述锥齿轮机构和轴承机构包裹在腔体中；
其中，所述锥齿轮机构、扭矩机构和轴承机构的中心在水平轴方向为中空设置，用于导丝穿过。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述锥齿轮机构包括导丝电机轴、电机锥齿轮、弹簧套管和导丝锥齿轮，所述电机锥齿轮与导丝电机轴通过轴连接固定设于齿轮槽的内外，导丝电机轴垂直设于齿轮槽的外侧，电机锥齿轮设于齿轮槽内；所述导丝锥齿轮固定套在弹簧套管上，导丝锥齿轮与电机锥齿轮呈90°锥齿轮啮合状态；所述弹簧套管的一端伸出所述齿轮槽的外侧，另一端的端面通过过盈配合连接扭矩机构，其外端通过套合连接在轴承机构上。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述轴承机构包括弹簧套管后、导丝弹簧轴、扭矩轴承、扭矩轴承挡圈、螺钉挡板和导丝弹簧轴轴承，其中，所述导丝弹簧轴靠近锥齿轮机构的一端设有端帽，端帽的横截面面积比导丝弹簧轴的轴横截面面积大，矩轴承挡套套设在端帽上，螺钉挡板通过螺纹设于扭矩轴承挡套上；扭矩轴承固定设于扭矩轴承挡套内，扭矩机构可活动性插入扭矩轴承内，导丝弹簧轴在水平方向前推进或后退，连带着扭矩轴承向前或向后运动，扭矩机构即可活动性插入扭矩轴承内，使得扭矩机构进行抓紧或松开导丝的动作；弹簧套管后的一端套设在螺钉挡板上，另一端套设在弹簧套管上，弹簧套管后为扭矩机构形成一个空腔；导丝弹簧轴轴承设有两个，分别固定套设在弹簧套管后上和弹簧套管上，导丝弹簧轴轴承的外侧卡接在卡接槽内。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述卡接槽与弹簧套管后和套设的导丝弹簧轴轴承相互匹配。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述轴承机构还包括松紧拉动件和松紧拉动锁紧，所述紧拉动件固定设于导丝弹簧轴上，松紧拉动锁紧与松紧拉动件相互适配，固定于导丝弹簧轴上，用于借助外力为导丝弹簧轴的向前推进或后退往复移动提供动力。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，弹簧套管、弹簧套管后和导丝弹簧轴的水平轴向中心为中空设置。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述轴承机构还包括弹簧，弹簧套设于导丝弹簧轴上，所述弹簧的一端抵住松紧拉动锁紧，另一端抵住夹持器上侧外壳。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述扭矩机构为锥形同轴导引设置，其水平轴向中心为中空设置，扭矩机构的一端与弹簧套管过盈配合连接，另一端设为锥形，在其锥形面设为可张合的两个爪、三个爪、四个爪或多个爪。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述夹持器底座与夹持器上侧外壳通过螺栓固定连接。
如上所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，优选地，所述夹持器底座的下方两侧分别固定设有船型连接夹。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明提供的血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构，将导丝前进、后撤、旋转三个运动形式进行集中控制，同时使结构更加简便、控制更加精准。本发明的一次性无菌导丝控制器夹持机构的使用，使得在手术中医生放置导丝、更换导丝的步骤更加简单快捷，能够减少操作步骤、减少手术时间。通过船型连接夹和定位孔对应的凸起的设计实现模块的快速拆装，能够有效解决实际临床使用过程中的无菌操作的问题。使设备整体更具临床实用价值，更具临床推广意义。
附图说明
图1为本发明一次性无菌导丝控制器夹持机构的剖面图；
图2为本发明一次性无菌导丝控制器夹持机构的立体图；
图3为本发明一次性无菌导丝控制器夹持机构的夹持器底座内部的结构示意图；
图4为本发明一次性无菌导丝控制器夹持机构的爆炸图；
图5为本发明一次性无菌导丝控制器夹持机构的使用时的位置图。
【附图标记说明】
1：夹持器底座；
1-1：导丝；
2：导丝电机轴；
3：电机锥齿轮；
3-1：齿轮槽；
4：弹簧套管；
5：弹簧套管后；
6：松紧拉动件；
7：松紧拉动锁紧；
8：导丝锥齿轮；
9：导丝弹簧轴；
10：螺钉挡板；
11：扭矩轴承挡套；
12：夹持器上侧外壳；
13：船型连接夹；
14：扭矩机构；
15：扭矩轴承；
16：导丝弹簧轴承；
17：导丝驱动器；
18：导丝控制器夹持机构。
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
一种血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构，如图1和图2所示，包括夹持器底座1、夹持器上侧外壳12、锥齿轮机构、扭矩机构14和轴承机构。夹持器底座1用于为导丝加持组件的提供支撑作用，夹持器底座1上相邻设有齿轮槽3-1和卡接槽；锥齿轮机构用于为导丝的旋转提供动力，设于齿轮槽3-1内；轴承机构用于为扭矩机构14的夹紧或松开提供锥形定位，设于卡接槽内，所述轴承机构与锥齿轮机构的部分套合在一起；扭矩机构14用于夹紧或松开导丝，设于锥齿轮机构与轴承机构套合部位的之间；还包括有夹持器上侧外壳12用于扣合夹持器底座1，所述锥齿轮机构、扭矩机构14和轴承机构的中心在水平轴方向为中空设置，供导丝1-1穿过。
具体地，锥齿轮机构设于夹持器底座1上，锥齿轮机构与扭矩机构14通过过盈配合的形式连接，为导丝旋转提供动力。扭矩机构14设为锥形同轴导引，锥形同轴导引就是其本身一端为锥形设置，另一端通过过盈配合连接在锥齿轮机构上，扭矩机构14与锥齿轮机构和轴承机构在同一轴向上，用于夹紧或松开导丝，从而实现引导导丝的作用。其锥形面上设有可张合的几个爪，用于夹紧或松开导丝。扭矩机构14套设于轴承机构内，也就是说轴承机构用于为扭矩机构14的夹紧提供锥形定位的基准。将锥齿轮机构与扭矩机构14通过过盈配合的形式连接简称连接体，连接体和轴承机构共同设置在夹持器底座上。夹持器上侧外壳12和夹持器底座1连接形成的半封闭腔体，将上述锥齿轮机构、扭矩机构14和轴承机构包裹在腔体中，形成一个整体的导丝夹持器，夹持器底座1与夹持器上侧外壳12可通过螺栓固定连接。导丝1-1穿过锥齿轮机构、扭矩机构14和轴承机构的轴中心位置，并穿出导丝夹持器的两端。
如图3和图4所示，锥齿轮机构包括导丝电机轴2、电机锥齿轮3、弹簧套管4和导丝锥齿轮8，其中，导丝电机轴2和电机锥齿轮3连接设于夹持器底座1上的左侧的齿轮槽3-1外内，导丝电机轴2垂直设于夹持器底座1下方，在齿轮槽3-1的外侧；电机锥齿轮3设于齿轮槽3-1内，导丝电机轴2的旋转带动电机锥齿轮3旋转。导丝锥齿轮8固定套在弹簧套管4上，导丝锥齿轮8与电机锥齿轮3呈90°锥齿轮啮合状态，弹簧套管4的一端伸出夹持器底座1上齿轮槽3-1的外侧，弹簧套管4的另一端的外端套合在轴承机构上。弹簧套管4另一端的端面内侧通过过盈配合连接有扭矩机构14。弹簧套管4的中心在水平轴向上均设为中空，供导丝1-1穿过。导丝电机轴2连接的外部电机带动导丝电机轴2转动，导丝电机轴2带动电机锥齿轮3转动，从而带动与电机锥齿轮3齿合的导丝锥齿轮8的旋转，进而使得弹簧套管4跟着进行旋转，弹簧套管4的旋转带动与之过盈配合的扭矩机构14的旋转，在扭矩机构14夹紧导丝1-1的状态下，可以带动导丝1-1进行旋转运动。可见锥齿轮机构将外部的电机的旋转从竖直状态转接到水平状态，为导丝的旋转提供动力，进而促使导丝进行旋转。
轴承机构包括弹簧套管后5、导丝弹簧轴9、扭矩轴承15、扭矩轴承挡套11、螺钉挡板10和导丝弹簧轴轴承16。其中，导丝弹簧轴9的中心在水平轴向上设为中空设置，用于导丝1-1穿过；导丝弹簧轴9靠近锥齿轮机构的一端设有端帽，端帽横截面的面积比导丝弹簧轴的轴横截面面积大，端帽上套设有扭矩轴承挡套11，扭矩轴承挡套11的外侧通过螺纹连接有螺钉挡板10。扭矩轴承15设于扭矩轴承挡套11内，扭矩轴承15紧靠端帽设置，将扭矩轴承15的外圈固定设在扭矩轴承挡套11内，扭矩机构14可活动性插入扭矩轴承15内。导丝弹簧轴9在水平方向通过旋转进行向前推进或后退，连带着扭矩轴承15向前或向后运动；使得扭矩机构14的锥形面与扭矩轴承15的中间进行活动性插入套接，进而使得扭矩机构14的锥形面的三个爪或四个爪闭合或松开，从而将导丝抓紧或松开。弹簧套管后5的一端通过螺纹连接螺钉挡板10，另一端套设于弹簧套管4上，从而与弹簧套管4连接在一起。弹簧套管4上设有一个导丝弹簧轴轴承16，弹簧套管后5上也套设有导丝弹簧轴轴承16，两个导丝弹簧轴轴承16卡接在夹持器底座1的卡槽上，将轴承机构固定在夹持器底座上的卡槽内。导丝弹簧轴轴承16卡接在夹持器底座1上，使得弹簧套管后5与弹簧套管4在导丝弹簧轴轴承16内可实现自由旋转转动。
轴承机构还包括松紧拉动件和松紧拉动锁紧，松紧拉动件6通过螺纹旋拧到导丝弹簧轴9的螺纹杆上，然后松紧拉动锁紧7旋紧在松紧拉动件右侧旋紧，以此来保证松紧拉动件6能够有效固定在导丝弹簧轴9的螺纹杆上。松紧拉动件的作用是用于借助外力时，带动与之相连接的导丝弹簧轴9及螺钉挡板10，在弹簧套管后5内部形成的圆柱形空腔内水平方向向前或向后的移动，进而带动与之相连接的扭矩轴承15向前或向后移动。
轴承机构还包括弹簧，弹簧设于导丝弹簧轴上，设于夹持器底座中，弹簧的一端抵在松紧拉动锁紧上，另一端抵在夹持器底座上的夹持器上侧外壳上。弹簧的作用是为扭矩机构提供有弹簧压力。
夹持器底座1靠近下边缘的两侧面上还固定设有两个船型连接夹13，用于将整个一次性无菌导丝控制器夹持机构固定。夹持器底座1的下方对称设有四个凸起，用于定位。
本发明的原理是轴承机构在一定范围内往复推动扭矩机构的锥形面，利用扭矩机构的锥形定位原理，使扭矩机构进行夹紧、松开的动作，进而完成对导丝的夹紧、松开的动作，便于医生放置、更换导丝；与扭矩机构进行连接的锥齿轮机构在扭矩机构夹紧的状态下可以进行顺时针和逆时针方向旋转，从而带动导丝进行旋转。
扭矩机构有弹簧压力为机构提供预紧力，默认状态下为夹紧；关联的直线舵机在工作瞬间将弹簧推开至弹簧压缩状态，将轴承机构与扭矩机构脱离，扭矩机构回弹至打开即松开状态；锥齿轮机构在盘式电机的驱动下，通过1模等比锥齿轮将水平旋转副转化为竖直旋转副，与关联的扭矩机构相连接，从而为导丝旋转提供动力。
上述机构均安装在夹持器底座1和夹持器上侧外壳12的有效空间内运动。
工作时，如图5所示，本发明的一次性无菌导丝控制器夹持机构18是固定设于导丝驱动器17(本发明中不体现)上方。导丝驱动器17上方设有船型连接板，船型连接板上设有四个定位孔，与导丝控制器夹持机构18的夹持器底座上的四个凸起对应设置，以实现导丝控制器夹持机构18在船型连接板上的定位，船型连接夹将导丝控制器夹持机构18夹设在船型连接板上。导丝控制器夹持机构18的夹持器底座两侧均布的船型连接夹通过120°扭簧张力的作用，使导丝驱动器与导丝控制器夹持机构18进行刚性连接。
建立刚性连接之后，导丝控制器夹持机构18的前进、后撤是随着导丝驱动器17的前进、后撤而动作的；导丝的旋转，是通过导丝驱动器17中盘式电机的旋转从而驱动导丝控制器夹持机构18中的锥齿轮机构的旋转，进而带动导丝的旋转。从而将导丝前进、后撤、旋转三个运动形式的集中控制，同时使结构更加简便、控制更加精准。
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)
1.一种血管介入手术机器人一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，其包括
用于为导丝夹持组件提供支撑作用的夹持器底座，所述夹持器底座上相邻设有齿轮槽和卡接槽；
用于为导丝旋转提供动力的锥齿轮机构，设于所述齿轮槽内；
用于为扭矩机构的夹紧或松开提供锥形定位的轴承机构，设于所述卡接槽内，所述轴承机构与锥齿轮机构的部分通过套合连接在一起；
用于夹紧或松开导丝的扭矩机构，设于锥齿轮机构与轴承机构套合部位的之间；和
用于扣合于夹持器底座的夹持器上侧外壳，与夹持器底座连接形成的半封闭腔体，将所述锥齿轮机构和轴承机构包裹在腔体中；
其中，所述锥齿轮机构、扭矩机构和轴承机构的中心在水平轴方向为中空设置，用于导丝穿过。
2.如权利要求1所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述锥齿轮机构包括导丝电机轴、电机锥齿轮、弹簧套管和导丝锥齿轮，其中，所述电机锥齿轮与导丝电机轴通过轴连接固定设于齿轮槽的内外，导丝电机轴垂直设于齿轮槽的外侧，电机锥齿轮设于齿轮槽内；所述导丝锥齿轮固定套在弹簧套管上，导丝锥齿轮与电机锥齿轮呈90°锥齿轮啮合状态；所述弹簧套管一端伸出所述齿轮槽的外侧，另一端的端面通过过盈配合连接所述扭矩机构，其外端通过套合连接在轴承机构上。
3.如权利要求2所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述轴承机构包括弹簧套管后、导丝弹簧轴、扭矩轴承、扭矩轴承挡圈、螺钉挡板和导丝弹簧轴轴承，其中，所述导丝弹簧轴靠近锥齿轮机构的一端设有端帽，端帽的横截面面积比导丝弹簧轴的轴横截面面积大，矩轴承挡套套设在端帽上，螺钉挡板固定设于扭矩轴承挡套上；扭矩轴承固定设于扭矩轴承挡套内，扭矩机构可活动性插入扭矩轴承内，导丝弹簧轴在水平方向前推进或后退，连带着扭矩轴承向前或向后运动，即可活动性插入扭矩轴承内，使得扭矩机构进行抓紧或松开导丝的动作；弹簧套管后的一端套设在螺钉挡板上，另一端套设在弹簧套管上，弹簧套管后为扭矩机构形成一个空腔；导丝弹簧轴轴承设有两个，分别固定套设在弹簧套管后上和弹簧套管上，导丝弹簧轴轴承的外侧卡接在卡接槽上。
4.如权利要求3所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述卡接槽与弹簧套管后和套设的导丝弹簧轴轴承相互匹配。
5.如权利要求3所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述轴承机构还包括松紧拉动件和松紧拉动锁紧，所述紧拉动件固定设于导丝弹簧轴上，松紧拉动锁紧与松紧拉动件相互适配，固定于导丝弹簧轴上，用于借助外力为导丝弹簧轴的左右往复移动提供动力。
6.如权利要求3所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，弹簧套管、弹簧套管后和导丝弹簧轴的中心在水平轴向为中空设置。
7.如权利要求3所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述轴承机构还包括弹簧，弹簧套设于导丝弹簧轴上，所述弹簧的一端抵住松紧拉动锁紧，另一端抵住夹持器上侧外壳。
8.如权利要求1所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述扭矩机构为锥形同轴导引设置，其水平轴向中心为中空设置，扭矩机构的一端与弹簧套管过盈配合连接，另一端设为锥形，其锥形面设为可张合的两个爪、三个爪、四个爪或多个爪。
9.如权利要求1所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述夹持器底座与夹持器上侧外壳通过螺栓固定连接。
10.如权利要求1所述的一次性无菌导丝控制器夹持机构，其特征在于，所述夹持器底座的下方两侧分别固定设有船型连接夹。
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