CN115154847A - 细长型医疗器械的操作装置及测力方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种细长型医疗器械的操作装置及测力方法，该操作装置包括驱动装置、与驱动装置传动连接的固定架、装设于固定架上的合力检测装置和干扰检测装置、与合力检测装置连接的夹持装置、以及与合力检测装置和干扰检测装置连接的控制器；夹持装置用于夹持细长型医疗器械；驱动装置用于驱动所述固定架，以驱动夹持装置递送细长型医疗器械；合力检测装置用于检测细长型医疗器械递送过程的合力，并发送给所述控制器，所述干扰检测装置用于检测细长型医疗器械递送过程的干扰力，并发送给所述控制器；控制器用于接收合力检测装置发送的合力和干扰检测装置发送的干扰力，并将合力和干扰力的差值确定为递送阻力。

Description

细长型医疗器械的操作装置及测力方法

技术领域

本发明涉及到手术机器人领域，具体而言，涉及到一种细长型医疗器械的操作装置及测力方法。

背景技术

血管介入手术是治疗心脑血管疾病的重要手段，相比传统的外科手术治疗，对人体的创伤大幅减小。血管介入手术的过程通常为：先使用穿刺针穿刺人体体表浅动脉或浅静脉，接着导丝与导管即细长型医疗器械经穿刺点切口进入人体血管系统，然后导丝导管被交替推送直至将导管推送到靶位置，再借助导管为通道将诊疗器械和/或药物送达靶位置，从而在血管内对病灶实施治疗。

手术机器人可以帮助医生执行细长型医疗器械的进退。而细长型医疗器械在血管系统中移动时会遇到阻力，医生在操作手术机器人时需要时时感受到这一阻力，才能更精准地进行操作。因此需要压力传感器测量细长型医疗器械受到的阻力值，然后根据这一阻力值向医生模拟细长型医疗器械在血管中受到的阻力。但是压力传感器在测量的时候，不只会测量到细长型医疗器械受到的阻力值，还会测量到一些干扰力的力值，比如压力传感器需要随着细长型医疗器械一起移动，那么在移动的过程中，压力传感器会测量到移动时的震动力值，还有进行加减速时的力值等等。因此压力传感器输出的值不只包含了细长型医疗器械受到的阻力值，还包含了干扰力的力值，这就会造成测量的误差，影响使用者的使用。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种细长型医疗器械的操作装置及测力方法，旨在解决压力传感器测量细长型医疗器械的递送阻力时出现误差的问题。

本发明公开了以下技术方案：

一种细长型医疗器械的操作装置，包括驱动装置、与驱动装置传动连接的固定架、装设于所述固定架上的合力检测装置和干扰检测装置、与所述合力检测装置连接的夹持装置、以及与所述合力检测装置和干扰检测装置连接的控制器；所述夹持装置用于夹持细长型医疗器械；所述驱动装置用于驱动所述固定架，以驱动所述夹持装置递送细长型医疗器械；所述合力检测装置用于检测细长型医疗器械递送过程的合力，并发送给所述控制器，所述干扰检测装置用于检测细长型医疗器械递送过程的干扰力，并发送给所述控制器；所述控制器用于接收所述合力检测装置发送的合力和干扰检测装置发送的干扰力，并将合力和干扰力的差值确定为递送阻力。

进一步地，还包括配重件，所述配重件设置在所述干扰检测装置上。

进一步地，所述配重件的重量与所述夹持装置的重量相同。

进一步地，所述合力检测装置与所述干扰检测装置对称设置在细长型医疗器械两侧。

进一步地，所述合力检测装置包括第一框架、第一压力传感装置；所述第一框架与所述固定架滑动连接；所述第一框架与所述夹持装置连接；所述第一压力传感装置设置在所述第一框架和所述固定架之间；其中，当细长型医疗器械遇到递送阻力时，所述固定架与所述第一框架之间进行相对滑动产生作用力，所述作用力作用在所述第一压力传感装置上。

进一步地，所述第一压力传感装置包括第一压力传感器和第一弹性件；所述固定架包括第一平板和第一立板，所述第一立板设置在所述第一平板上；所述第一压力传感器一端与所述第一框架连接，另一端与所述第一立板连接；所述第一弹性件一端与所述第一框架连接，另一端与所述第一立板连接。

进一步地，所述干扰检测装置包括第二框架、第二压力传感装置；所述第二框架与所述固定架滑动连接；所述第二压力传感装置设置在所述第二框架和所述固定架之间；所述配重件设置在所述第二框架上。

进一步地，所述第二压力传感装置包括第二压力传感器和第二弹性件；所述固定架包括第二平板和第二立板，所述第二立板设置在所述第二平板上；所述第二压力传感器一端与所述第二框架连接，另一端与所述第二立板连接；所述第二弹性件一端与所述第二框架连接，另一端与所述第二立板连接。

进一步地，所述合力检测装置还包括滑轨和滑块；所述滑轨沿着所述驱动装置带动所述固定架移动的方向设置在所述第一框架上；所述滑块设置在所述固定架上；所述滑块嵌入所述滑轨内，并与所述滑轨滑动连接。

本申请还提供一种从端细长型医疗器械的测力方法，采用上述任意一项所述的细长型医疗器械的操作装置，包括：获取所述合力检测装置测得的第一力值，以及获取所述干扰检测装置测得的第二力值；将所述第一力值减去所述第二力值得到第三力值，其中，所述第三力值为细长型医疗器械受到的递送阻力。

有益效果：

在本申请中，合力检测装置检测到的力值包括细长型医疗器械递送过程受到的递送阻力值和细长型医疗器械递送过程中受到的干扰力值。干扰检测装置检测到的力值包括细长型医疗器械递送过程中受到的干扰力值，将合力检测装置检测到的力值减去干扰检测装置检测到的力值，会得到细长型医疗器械递送过程受到的递送阻力值。这样就能够更精准地得到细长型医疗器械在递送过程受到的递送阻力值，消除了合力检测装置的误差，增加了介入手术机器人的精度，方便医生的操作。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图；

图2是本发明一实施例的从端细长型医疗器械的测力方法的流程示意图。

其中：1、驱动装置；2、固定架；3、合力检测装置；4、干扰检测装置；5、夹持装置；6、配重件；7、第一框架；8、第一压力传感器；9、第一弹性件；10、第二框架；11、第二压力传感器；12、第二弹性件；13、细长型医疗器械。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

参照图1，提出本发明的一实施例，一种从端细长型医疗器械13的操作装置，包括驱动装置1、与驱动装置1传动连接的固定架2、装设于所述固定架2上的合力检测装置3和干扰检测装置4、与所述合力检测装置3连接的夹持装置5、以及与所述合力检测装置3和干扰检测装置4连接的控制器；所述夹持装置5用于夹持细长型医疗器械13；所述驱动装置1用于驱动所述固定架2，以驱动所述夹持装置5递送细长型医疗器械13；所述合力检测装置3用于检测细长型医疗器械13递送过程的合力，并发送给所述控制器，所述干扰检测装置4用于检测细长型医疗器械13递送过程的干扰力，并发送给所述控制器；所述控制器用于接收所述合力检测装置3发送的合力和干扰检测装置4发送的干扰力，并将合力和干扰力的差值确定为递送阻力。

在上述实施例中，细长型医疗器械13是导丝或导管。合力检测装置3检测到的力值包括细长型医疗器械13递送过程受到的递送阻力值和细长型医疗器械13递送过程中受到的干扰力值。干扰检测装置4检测到的力值包括细长型医疗器械13递送过程中受到的干扰力值，将合力检测装置3检测到的力值减去干扰检测装置4检测到的力值，会得到细长型医疗器械13递送过程受到的递送阻力值。这样就能够更精准地得到细长型医疗器械13在递送过程受到的递送阻力值，消除了合力检测装置3的误差，增加了介入手术机器人的精度，方便医生的操作。

上述实施例的具体过程：

夹持装置5和合力检测装置3连接，合力检测装置3和干扰检测装置4设置在固定架2上，驱动装置1带动固定架2进行往复运动，那么合力检测装置3、干扰检测装置4、夹持装置5也会在驱动装置1的带动下进行往复运动。夹持装置5用来夹持细长型医疗器械13即导丝导管，因此细长型医疗器械13在驱动装置1的带动下进行往复运动，细长型医疗器械13可以在人体血管系统中前进或后退。

医生在使用本发明的手术机器人时，会利用主端装置的操作杆操作驱动装置1推动细长型医疗器械13前进，当细长型医疗器械13在人体血管中遇到递送阻力，医生需要增加驱动装置1的驱动力，但是由于人体内部结构比较复杂和脆弱，这一操作需要更加谨慎。因此需要让医生实时感受到细长型医疗器械13受到的递送阻力，这样能够帮助医生更准确地进行操作。所以会利用动力装置在医生的操作杆上模拟细长型医疗器械13受到的递送阻力。越精确地测量出细长型医疗器械13在人体内受到的递送阻力，模拟的递送阻力也就越准确。但是一般的测力装置在测量细长型医疗器械13受到的递送阻力时，不可避免地会测量到干扰力。比如驱动装置1运行时，会存在振动，一般的测力装置受到振动的干扰导致测得的数据偏大；或者驱动装置1进行加速或者减速，也会给测力装置造成干扰。因此一般的测力装置测得的值都会偏大，这样介入手术机器人在操作杆上模拟的递送阻力就会偏大，影响医生操作。

在本发明中，设置了合力检测装置3与夹持装置5连接，用来测量细长型医疗器械13即导丝导管在血管中移动受到的递送阻力。同样地，合力检测装置3不可避免地也会测到干扰力，因此合力检测装置3输出的值就是细长型医疗器械13受到的递送阻力和干扰力的和。但是本发明的装置中设置了干扰检测装置4，通过干扰检测装置4可以消除干扰力的影响，即将合力检测装置3检测到的力值减去干扰检测装置4检测到的力值，会得到细长型医疗器械13递送过程受到的递送阻力值，控制器将递送阻力值发送给主端装置，且动力装置和操作杆连接，主端装置控制动力装置实时复现与递送阻力值相同的阻力，医生在控制操作杆的时候能够感知精准的递送阻力，保证医生操作更加精准。

具体地，干扰检测装置4会测试力值，但干扰检测装置4不和夹持装置5连接，即干扰检测装置4不和细长型医疗器械13连接，所以干扰检测装置4不会检测细长型医疗器械13受到的递送阻力。而干扰检测装置4和合力检测装置3共同设置在固定架2上，干扰检测装置4也和合力检测装置3、夹持装置5一起进行移动，这就意味着干扰检测装置4和合力检测装置3处于同一环境中，干扰检测装置4会测到驱动装置1运行时振动产生的力，或者其他装置产生的力，或者驱动装置1加速或者减速给干扰检测装置4造成的力等等。因此干扰检测装置4检测的是整个装置在移动过程中受到的各种各样的力，即干扰力。干扰检测装置4检测到的干扰力和合力检测装置3检测到的干扰力的力值相差不大，将合力检测装置3检测到的合力值减去干扰检测装置4检测到的干扰力值，得到的差值会和细长型医疗器械13受到的递送阻力值更接近，将这个差值作为递送阻力输出。合力检测装置3将检测到的细长型医疗器械13递送过程的合力发送给所述控制器，干扰检测装置4将检测到的细长型医疗器械13递送过程的干扰力也发送给控制器；控制器接收到合力值和干扰力值之后，进行减法计算得出递送阻力值进行输出。

在一个更优的实施例中，合力检测装置3和干扰检测装置4的结构可以大致相同，以减少结构造成的误差，这样能够让干扰检测装置4检测到的值和合力检测装置3检测到的干扰力值更接近。

在具体的实施例中，驱动装置1可以设置为电机和丝杆，电机的输出轴上连接有齿轮。齿轮和丝杆螺纹连接，使得电机可以沿着丝杆进行直线移动。也可以将驱动装置1设置为电机、丝杆和螺母，电机的输出轴与丝杆传动连接，丝杆和螺母螺纹连接，螺母沿着丝杆进行直线运动，固定架2与螺母固定连接。当然，驱动装置1可以设置为传送带等，在此不做限定。

在一实施例中，还包括配重件6，所述配重件6设置在所述干扰检测装置4上。

在上述实施例中，由于合力检测装置3会和夹持装置5连接，在移动过程中，夹持装置5的重量或者结构会给合力检测装置3造成影响，合力检测装置3会检测到夹持装置5给予的力。而干扰检测装置4不和夹持装置5连接，这样一来，干扰检测装置4检测到的干扰力值和合力检测装置3检测到的干扰力值就会有差异。因此在干扰检测装置4上设置配重件6，让配重件6模拟夹持装置5造成的影响，消除夹持装置5给合力检测装置3造成的误差。在一个更优的实施例中，可以将配重件6的重量和夹持装置5的重量设置得一致，也可以将配重件6的形状和结构设置得与夹持装置5的形状和结构一致，也可以将配重件6、干扰检测装置4之间的连接方式设置得与夹持装置5、合力检测装置3之间的连接方式相同。这样可以更大程度地消除夹持装置5造成的干扰，让干扰检测装置4检测到的干扰力值和合力检测装置3检测到的干扰力值更接近。

在一实施例中，所述配重件6的重量与所述夹持装置5的重量相同。

在上述实施例中，配重件6和夹持装置5的重量相同，这样一来，夹持装置5对合力检测装置3施加的干扰力和配重件6对干扰检测装置4施加的干扰力相等，干扰检测装置4检测到的干扰力值和合力检测装置3检测到的干扰力值会更接近，控制器得出的细长型医疗器械13受到的递送阻力会更精确。

在一实施例中，所述合力检测装置3与所述干扰检测装置4对称设置在细长型医疗器械13两侧。

在上述实施例中，驱动装置1会带动细长型医疗器械13沿着细长型医疗器械13延伸的方向进行移动，合力检测装置3与干扰检测装置4对称设置在细长型医疗器械13两侧，当有外界振动产生时，会同时以相同的力或规律作用在合力检测装置3与干扰检测装置4上，干扰检测装置4检测到的干扰力值和合力检测装置3检测到的干扰力值会一致。

在一实施例中，所述合力检测装置3包括第一框架7、第一压力传感装置；所述第一框架7与所述固定架2滑动连接；所述第一框架7与所述夹持装置5连接；所述第一压力传感装置设置在所述第一框架7和所述固定架2之间；其中，当细长型医疗器械13遇到递送阻力时，所述固定架2与所述第一框架7之间进行相对滑动产生作用力，所述作用力作用在所述第一压力传感装置上。

在上述实施例中，第一框架7与夹持装置5连接，夹持装置5与细长型医疗器械13连接，当细长型医疗器械13在人体内遇到递送阻力时，递送阻力同样会作用在第一框架7上。由于第一框架7与固定架2滑动连接，在递送阻力的作用下，第一框架7在固定架2上滑动。由于第一压力传感装置设置在第一框架7和固定架2之间，第一框架7和固定架2之间的空间发生变化，第一压力传感装置会被挤压或者拉伸，具体地，如果第一框架7沿着远离固定架2的方向移动，则第一压力传感装置会被拉伸，如果第一框架7沿着靠近固定架2的方向移动，第一压力传感装置会被挤压。所以固定架2或者第一框架7会对第一压力传感装置产生作用力。综上所述，在递送阻力的作用下，第一压力传感装置被挤压或者拉伸，第一压力传感装置测得的值包括了递送阻力的值。一般地，第一压力传感装置会包括压力传感器，也可以将第一压力传感装置设置为压力传感器和软胶件，软胶件能够防止振动。

在一实施例中，所述第一压力传感装置包括第一压力传感器8和第一弹性件9；所述固定架2包括第一平板和第一立板，所述第一立板设置在所述第一平板上；所述第一压力传感器8一端与所述第一框架7连接，另一端与所述第一立板连接；所述第一弹性件9一端与所述第一框架7连接，另一端与所述第一立板连接。

在上述实施例中，第一压力传感器8一端与第一框架7连接，另一端与固定架2上的立板连接，第一弹性件9一端与第一框架7连接，另一端与固定架2上的立板连接。固定架2与第一框架7之间进行相对滑动产生作用力会作用在第一弹性件9和第一压力传感器8上。第一压力传感器8测量合力。

在一实施例中，所述干扰检测装置4包括第二框架10、第二压力传感装置；所述第二框架10与所述固定架2滑动连接；所述第二压力传感装置设置在所述第二框架10和所述固定架2之间；所述配重件6设置在所述第二框架10上。

在上述实施例中，干扰检测装置4中设置有第二框架10、第二压力传感装置，同样地，合力检测装置3中也设置有第一框架7、第一压力传感装置，两者结构相似，第二框架10与固定架2滑动连接，第一框架7与固定架2滑动连接，两者的连接方式也相似，第二框架10内也设置了配重件6。因此干扰检测装置4测得的干扰力值与合力检测装置3测得的干扰力值也大致相等。

在一实施例中，所述第二压力传感装置包括第二压力传感器11和第二弹性件12；所述固定架2包括第二平板和第二立板，所述第二立板设置在所述第二平板上；所述第二压力传感器11一端与所述第二框架10连接，另一端与所述第二立板连接；所述第一弹性件9一端与所述第二框架10连接，另一端与所述第二立板连接。

在上述实施例中，第二压力传感装置与第一压力传感装置的结构相似，第二压力传感器11和第二弹性件12的设置方式和第一压力传感器8和第一弹性件9的设置方式相似。因此干扰检测装置4测得的干扰力值与合力检测装置3测得的干扰力值也大致相等。在具体的实施例中，第二平板和第一平板可以设置为同一平板。

在一实施例中，合力检测装置3还包括滑轨和滑块；所述滑轨沿着所述驱动装置1带动所述固定架2移动的方向设置在所述第一框架7上；所述滑块设置在所述固定架2上；所述滑块嵌入所述滑轨内，并与所述滑轨滑动连接。

在上述实施例中，滑轨和滑块的设置让第一框架7和固定架2能够相对滑动。

本发明还提供一种从端细长型医疗器械的测力方法，采用上述任意一项所述的细长型医疗器械的操作装置，包括：

S1：获取所述合力检测装置测得的第一力值，以及获取所述干扰检测装置测得的第二力值；

S2：将所述第一力值减去所述第二力值得到第三力值，其中，所述第三力值为细长型医疗器械受到的递送阻力。

在上述实施例中，第二力值为干扰检测装置模拟的合力检测装置测量到的干扰力值，第一力值为合力检测装置测量到的细长型医疗器械遇到的递送阻力和干扰力的合值，将第一力值减去第二力值得到的第三力值就是细长型医疗器械受到的递送阻力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，包括驱动装置、与驱动装置传动连接的固定架、装设于所述固定架上的合力检测装置和干扰检测装置、与所述合力检测装置连接的夹持装置、以及与所述合力检测装置和所述干扰检测装置连接的控制器；

所述夹持装置用于夹持细长型医疗器械；

所述驱动装置用于驱动所述固定架，以驱动所述夹持装置递送细长型医疗器械；

所述合力检测装置用于检测细长型医疗器械递送过程的合力，并发送给所述控制器，所述干扰检测装置用于检测细长型医疗器械递送过程的干扰力，并发送给所述控制器；

所述控制器用于接收所述合力检测装置发送的合力和所述干扰检测装置发送的干扰力，并将合力和干扰力的差值确定为递送阻力。

2.根据权利要求1所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，还包括配重件，所述配重件设置在所述干扰检测装置上。

3.根据权利要求2所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，所述配重件的重量与所述夹持装置的重量相同。

4.根据权利要求1所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，所述合力检测装置与所述干扰检测装置对称设置在细长型医疗器械两侧。

5.根据权利要求1所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，所述合力检测装置包括第一框架、第一压力传感装置；

所述第一框架与所述固定架滑动连接；

所述第一框架与所述夹持装置连接；

所述第一压力传感装置设置在所述第一框架和所述固定架之间；

其中，当细长型医疗器械遇到递送阻力时，所述固定架与所述第一框架之间进行相对滑动产生作用力，所述作用力作用在所述第一压力传感装置上。

6.根据权利要求5所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，所述第一压力传感装置包括第一压力传感器和第一弹性件；

所述固定架包括第一平板和第一立板，所述第一立板设置在所述第一平板上；

所述第一压力传感器一端与所述第一框架连接，另一端与所述第一立板连接；

所述第一弹性件一端与所述第一框架连接，另一端与所述第一立板连接。

7.根据权利要求2所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，所述干扰检测装置包括第二框架、第二压力传感装置；

所述第二框架与所述固定架滑动连接；

所述第二压力传感装置设置在所述第二框架和所述固定架之间；

所述配重件设置在所述第二框架上。

8.根据权利要求7所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，所述第二压力传感装置包括第二压力传感器和第二弹性件；

所述固定架包括第二平板和第二立板，所述第二立板设置在所述第二平板上；

所述第二压力传感器一端与所述第二框架连接，另一端与所述第二立板连接；

所述第二弹性件一端与所述第二框架连接，另一端与所述第二立板连接。

9.根据权利要求5所述的细长型医疗器械的操作装置，其特征在于，所述合力检测装置还包括滑轨和滑块；

所述滑轨沿着所述驱动装置带动所述固定架移动的方向设置在所述第一框架上；

所述滑块设置在所述固定架上；

所述滑块嵌入所述滑轨内，并与所述滑轨滑动连接。

10.一种从端细长型医疗器械的测力方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述的细长型医疗器械的操作装置，包括：

获取所述合力检测装置测得的第一力值，以及获取所述干扰检测装置测得的第二力值；

将所述第一力值减去所述第二力值得到第三力值，其中，所述第三力值为细长型医疗器械受到的递送阻力。

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