CN115253023B - 磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法 - Google Patents
磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115253023B CN115253023B CN202210855307.4A CN202210855307A CN115253023B CN 115253023 B CN115253023 B CN 115253023B CN 202210855307 A CN202210855307 A CN 202210855307A CN 115253023 B CN115253023 B CN 115253023B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- magnetic soft
- soft
- software
- navigation robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 13
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 7
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- OBACEDMBGYVZMP-UHFFFAOYSA-N iron platinum Chemical compound [Fe].[Fe].[Pt] OBACEDMBGYVZMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 claims 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 abstract description 25
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 15
- 238000006748 scratching Methods 0.000 abstract description 8
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002324 minimally invasive surgery Methods 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007675 cardiac surgery Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 238000007631 vascular surgery Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
- A61M25/0113—Mechanical advancing means, e.g. catheter dispensers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
- A61M25/0127—Magnetic means; Magnetic markers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
- A61M25/0133—Tip steering devices
- A61M25/0158—Tip steering devices with magnetic or electrical means, e.g. by using piezo materials, electroactive polymers, magnetic materials or by heating of shape memory materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/09—Guide wires
- A61M25/09041—Mechanisms for insertion of guide wires
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M2025/0177—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters having external means for receiving guide wires, wires or stiffening members, e.g. loops, clamps or lateral tubes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/09—Guide wires
- A61M2025/09108—Methods for making a guide wire
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本发明公开了一种磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法，该磁性软体导航机器人包括：磁性软体引导段、非磁性软体和金属丝，磁性软体引导段的一端与非磁性软体的一端连接，金属丝沿非磁性软体的长度方向嵌入非磁性软体中。该磁性软体导航机器人通过控制外界磁场来改变其运动方向，减小了磁性软体导航机器人刺破血管、刮伤血管壁的风险，提高了介入导航过程中的安全性。本发明的磁性软体导航机器人通过本身磁矩方向分布与外部磁场配合即可实现复杂精确变形，操作方便，易于实现，克服了依靠人为操作改变方向或直线运行时带来的不便，可以作为一种精确高效的医疗介入手术导航器械。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法。
背景技术
小型化和灵巧性是微创外科手术的两个目标，在微创手术中有利于减少创伤，当前大多数用于神经外科、血管外科以及心脏外科的医用导航导丝主要是金属丝，对医用导管起到引导方向和支持作用，现有的导丝依靠引导段造型，在X光或者核磁共振影响引导下，通过外科手术医生操作来完成转向导航功能。现有的金属导丝虽然手术效果良好，但是存在以下问题：(1)导丝操作依靠外科手术医生的操作，而手术决策更多的取决于医生的经验；(2)硬质金属导丝存在刺破血管、刮伤血管壁的风险；(3)为了操作导丝，医生需要暴露在大量射线环境下，不利于手术医生身体健康等。
因此，现有导航导丝有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法。该磁性软体导航机器人通过控制外界磁场来改变其运行方向，能够减小磁性软体导航机器人刺破血管、刮伤血管壁的风险，提高了介入导航过程中的安全性。本发明中的磁性软体导航机器人通过本身磁矩方向分布与外部磁场配合即可实现复杂精确变形，操作方便，易于实现，克服了依靠人为操作改变方向或直线运行时带来的不便，可以作为一种精确高效的医疗介入手术导航器械。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种磁性软体导航机器人。根据本发明的实施例，该磁性软体导航机器人包括磁性软体引导段、非磁性软体和金属丝，所述磁性软体引导段的一端与所述非磁性软体的一端连接，所述金属丝沿所述非磁性软体的长度方向嵌入所述非磁性软体中。
根据本发明上述实施例的磁性软体导航机器人，通过将金属丝沿非磁性软体的长度方向嵌入非磁性软体中，为磁性软体导航机器人主体提供了一定的刚度，能够起到支撑作用，避免非磁性软体部分过于柔软，阻碍驱动力的正常传递，同时金属丝外周包裹着的较为柔软的软体材料，避免金属丝刺破血管、刮伤血管壁，且非磁性软体的一端与磁性软体引导段的一端连接，该磁性软体引导段不仅具有磁性，可以通过控制外界磁场改变磁性软体引导段的运动方向，使磁性软体导航机器人的运动方向得到改变，从而不需要手动操作导丝来改变导丝的运动方向，而且该磁性软体引导段采用的也是较为柔软的软体材料，所以进一步减小了磁性软体导航机器人刺破血管、刮伤血管壁的风险。
另外，根据本发明上述实施例的磁性软体导航机器人还可以具有如下附加技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述磁性软体引导段包括硬磁材料和聚合物材料，其中，所述聚合物材料包括硅橡胶和/或聚氨酯。由此，可以使磁性软体引导段不仅具有磁性而且较为柔软。
在本发明的一些实施例中，所述硬磁材料包括钕铁硼、铁铂合金和钐钴合金中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，在所述磁性软体引导段中，所述硬磁材料和所述聚合物材料的质量比为1:10-5:1。由此，可以使磁性软体引导段不仅具有磁性而且较为柔软。
在本发明的一些实施例中，所述非磁性软体包括所述聚合物材料。由此，可以使非磁性软体较为柔软。
在本发明的一些实施例中，所述金属丝包括镍钛合金、铜、银和钛合金中的至少之一。由此，可以避免与外界磁场响应，影响控制效果。
在本发明的一些实施例中，所述金属丝的截面尺寸为50-1000μm。
本发明的再一个方面，本发明提供了一种制备上述磁性软体导航机器人的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将金属丝插入模具中未固化的聚合物材料中固化，以便得到内嵌有金属丝的非磁性软体；
(2)将未固化聚合物材料与硬磁材料混合后置于模具中固化，以便得到磁性软体引导段；
(3)将所述内嵌有金属丝的非磁性软体的一端和所述磁性软体引导段的一端连接；
(4)对步骤(3)所得机器人的磁性软体引导段进行充磁磁化，以便得到磁性软体导航机器人。
由此，采用该方法可以得到上述操作方便、易于实现，能够通过控制外界磁场来改变运动方向，减小刺破血管、刮伤血管壁风险的精确高效的磁性软体导航机器人。
本发明的又一个方面，本发明提供了一种上述磁性软体导航机器人或采用上述方法制备的磁性软体导航机器人的控制方法，根据本发明的实施例，该控制方法包括：
(1)将磁性软体导航机器人从其磁性软体引导段开始输送至封闭管道；
(2)通过外部磁场控制所述磁性软体引导段的运动方向，通过外部传动装置夹持所述非磁性软体上远离所述磁性软体引导段的一端控制所述磁性软体导航机器人的前进或后退。
根据本发明上述实施例的控制方法，通过外部磁场控制磁性软体引导段的运动方向，实现磁性软体导航机器人的转弯，通过外部传动装置夹持非磁性软体上远离磁性软体引导段的一端控制磁性软体导航机器人的前进或后退，实现磁性软体导航机器人的直线运动。由此，通过外部磁场和外部传动装置相互配合控制磁性软体导航机器人的转弯和前进后退，实现磁性软体导航机器人灵活运动。进一步的，外部磁场的施加方向与磁性软体引导段中硬磁材料磁化方向成一定夹角。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的磁性软体导航机器人结构示意图；
图2是本发明实施例的磁性软体导航机器人制备方法流程图；
图3是本发明实施例的三维电磁平台结构示意图；
图4是本发明实施例的传动装置的主视图；
图5是本发明实施例的传动装置的俯视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种磁性软体导航机器人。根据本发明的实施例，参考图1，该磁性软体导航机器人包括磁性软体引导段200、非磁性软体100和金属丝300。
根据本发明上述实施例的磁性软体导航机器人，通过将金属丝300沿非磁性软体100的长度方向嵌入非磁性软体100中，为磁性软体导航机器人主体提供了一定的刚度，能够起到支撑作用，避免非磁性软体100部分过于柔软，阻碍驱动力的正常传递，同时金属丝300外周包裹较为柔软的软体材料，避免了金属丝刺破血管、刮伤血管壁，且非磁性软体100的一端与磁性软体引导段200的一端连接，该磁性软体引导段200不仅具有磁性，可以通过控制外界磁场改变磁性软体引导段200的运行方向，来带动磁性软体导航机器人的运动方向，从而不需要人为操作导丝来改变导丝的运动方向，而且该磁性软体引导段200采用的也是较为柔软的软体材料，所以进一步减小了磁性软体导航机器人刺破血管、刮伤血管壁的风险。由此，该磁性软体导航机器人通过控制外界磁场来改变其运动方向，减小了磁性软体导航机器人刺破血管、刮伤血管壁的风险，提高了介入导航过程中的安全性。
根据本发明的实施例，磁性软体引导段200包括硬磁材料和聚合物材料。在具有特定形状的磁化模板内对磁性材料充磁后使磁性软体引导段具有磁性且具有定向的磁化方向，聚合物材料使磁性软体引导段较为柔软。由此，采用本申请的磁性软体引导段200不仅可以通过外部磁场控制运动方向，而且质地较为柔软，防止刺破血管、刮伤血管壁。进一步地，非磁性软体100包括聚合物材料。由此，可以使非磁性软体100较为柔软。
根据本发明的实施例，在磁性软体引导段200中，硬磁材料和聚合物材料的质量比为1:10-5:1，发明人发现，若硬磁材料和聚合物材料的质量比大于5:1，则所制成的磁性软体引导段200具有较大的硬度，不利于外部磁场控制引导段变形弯曲，若硬磁材料和聚合物材料的质量比小于1:10，则需要用较大的外部磁场才能够驱动磁性软体引导段达到预设变形，不利于磁性软体引导段的灵活变形，且产生较大的磁场也增加了设备成本和控制难度。由此，采用本申请硬磁材料和聚合物材料的质量比为1:10-5:1的磁性软体引导段200，可以使磁性软体引导段200在一定大小的外部磁场驱动下实现灵活精确的弯曲变形。
需要说明的是，本领域技术人员能够理解的是，硬磁材料、聚合物材料和金属丝是本领域常规材料，硬磁材料只要能被磁化后有磁性即可，聚合物材料性质稳定，质地较柔软，和金属丝可以配合使用即可，金属丝稳定且不会被磁化或影响外部磁场即可，本领域技术人员可根据实际对硬磁材料、聚合物材料和金属丝的具体类型进行选择。例如，聚合物材料包括硅橡胶和/或聚氨酯；硬磁材料包括钕铁硼、铁铂合金和钐钴合金中的至少之一，优选尺寸为0.1～100μm的钕铁硼，更优选尺寸为5μm的钕铁硼；金属丝包括镍钛合金、铜、银和钛合金中的至少之一，并且金属丝300的截面尺寸为50-1000μm。同时，需要说明的是，对于金属丝300、非磁性软体100和磁性软体引导段200的截面形状，本领域技术人员可根据实际进行选择，例如圆形、椭圆形或矩形，此处不再赘述。
本发明的再一个方面，本发明提供了一种制备上述磁性软体导航机器人的方法。根据本发明的实施例，参考图2，该方法包括：
S100：将金属丝内嵌于未固化的聚合物材料中固化
该步骤中，将金属丝插入模具中未固化的聚合物材料中固化，得到内嵌有金属丝的非磁性软体。因为金属丝外周包裹较为柔软的软体材料，避免了金属丝刺破血管、刮伤血管壁。本领域技术人员可以理解的是，为了使聚合物材料在金属丝的外周分布更加均匀，控制效果更好，优选金属丝的截面中心与得到的非磁性软体的截面中心重合；同时本领域技术人员可根据使用的聚合材料的类型和实际情况，对聚合物固化的时间进行选择，此处不在赘述。
S200：将未固化聚合物材料与硬磁材料混合后置于模具中固化
该步骤中，将未固化聚合物材料与硬磁材料混合后置于模具中固化，以便得到磁性软体引导段。磁性材料可通过磁化具有磁性且具有定向的磁化方向，使未固化聚合物材料与硬磁材料混合制备的磁性软体引导段，不仅具有磁性，而且质地柔软。
S300：将内嵌有金属丝的非磁性软体的一端和磁性软体引导段的一端连接
该步骤中，将内嵌有金属丝的非磁性软体的一端和磁性软体引导段的一端连接，使内嵌有金属丝的非磁性软体和磁性软体引导段结合为一体，相互配合实现运动。本领域技术人员可以理解的是，非磁性软体和磁性软体引导段的连接方式是本领域常规方式，本领域技术人员可根据实际选择，例如，在制备非磁性软体和磁性软体引导段的过程中，利用聚合材料的固化作用，将二者连接在一起。或先分别制备好非磁性软体和磁性软体引导段，然后用本领域常规的粘接剂将二者粘接在一起。
S400：对机器人的磁性软体引导段进行充磁磁化
该步骤中，将S300所得机器人的磁性软体引导段放置于磁化模板中进行充磁磁化，磁性软体引导段磁化方向沿磁化模板外形中心法线分布，从而使得磁性软体引导段具有磁性且具有定向的磁化方向，从而得到磁性软体导航机器人。需要说明的是，磁性材料充磁及其充磁装置是本领域常规技术，本领域技术人员可根据实际进行选择，此处不再赘述。
由此，采用该方法可以得到上述操作方便、易于实现，能够通过控制外界磁场来改变运动方向，减小刺破血管、刮伤血管壁风险的精确高效的磁性软体导航机器人。
本发明的又一个方面，本发明提供了上述磁性软体导航机器人或采用上述方法制备的磁性软体导航机器人的控制方法。根据本发明的实施例，参考图1，该磁性软体导航机器人的控制方法如下：
(1)将磁性软体导航机器人从其磁性软体引导段200开始输送至封闭管道，以便后续磁性软体导航机器人在密封管道的运动。需要说明的是，密封管道不限于血管、心脏动脉等，而且包括常见的仪器或装置中的密封长管道等，并且该磁性软体导航机器人用于非治疗目的。
(2)通过外部磁场控制磁性软体引导段200的运动方向，实现磁性软体导航机器人的转弯，通过外部传动装置夹持非磁性软体100上远离磁性软体引导段200的一端控制磁性软体导航机器人的前进或后退，实现磁性软体导航机器人的直线运动。
需要说明的是，外部磁场的施加方向与磁性软体引导段200中硬磁材料磁化方向成一定夹角，并根据需要进入封闭管道的角度调节磁性软体引导段的转向程度。同时，本领域技术人员能够理解的是，外部磁场只要能提供磁场，控制磁性软体引导段200运动即可，外部传动装置只要能夹持非磁性软体100直线运动即可，本领域技术人员可根据实际情况对外部磁场和外部传动装置的具体类型进行选择。
例如，根据本发明的实施例，参考图3，可将三维电磁平台400作为外部磁场，对磁性软体导航机器人施加磁场，控制磁性软体导航机器人的运动方向，在三维电磁平台400外框架上安装有外部传动装置500，来控制磁性软体导航机器人的直线运动。
具体的，参考图4和图5，传动装置500包括底部支架502、电机501和摩擦轮503，底部支架502呈凸字形，且安装在三维电磁平台400外框架上，在底部支架502凸出部位的两侧平台上分别安装电机501，在底部支架502凸出部位的中部设有凹槽，在凹槽内设有两个摩擦轮503，且两个摩擦轮503轴向平行，两个电机501分别控制两个摩擦轮503的转动。将磁性软体导航机器人的非磁性软体100上远离磁性软体引导段200的一端放置于两个摩擦轮503之间，两个摩擦轮503夹持着非磁性软体100，通过两个摩擦轮503的转动带动着非磁性软体100的运动，从而控制磁性软体导航机器人在密闭空间内的直线运动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种磁性软体导航机器人，其特征在于，包括：磁性软体引导段、非磁性软体和金属丝，所述磁性软体引导段的一端与所述非磁性软体的一端连接，所述金属丝沿所述非磁性软体的长度方向嵌入所述非磁性软体中；所述金属丝的截面中心与所述非磁性软体的截面中心重合；
所述磁性软体引导段包括硬磁材料和聚合物材料，其中，所述聚合物材料包括硅橡胶和/或聚氨酯。
2.根据权利要求1所述的磁性软体导航机器人，其特征在于，所述硬磁材料包括钕铁硼、铁铂合金和钐钴合金中的至少之一。
3.根据权利要求1或2所述的磁性软体导航机器人，其特征在于，所述硬磁材料和所述聚合物材料的质量比为1:10-5:1。
4.根据权利要求1所述的磁性软体导航机器人，其特征在于，所述非磁性软体包括所述聚合物材料。
5.根据权利要求1所述的磁性软体导航机器人，其特征在于，所述金属丝材料包括镍钛合金、铜、银和钛合金中的至少之一。
6.根据权利要求1所述的磁性软体导航机器人，其特征在于，所述金属丝的截面尺寸为50-1000μm。
7.一种制备权利要求1-6中任一项所述磁性软体导航机器人的方法，其特征在于，包括：
（1）将金属丝插入模具中未固化的聚合物材料中固化，以便得到内嵌有金属丝的非磁
性软体；
（2）将未固化聚合物材料与硬磁材料混合后置于模具中固化，以便得到磁性软体引导
段；
（3）将所述内嵌有金属丝的非磁性软体的一端和所述磁性软体引导段的一端连接；
（4）对步骤（3）所得机器人的磁性软体引导段进行充磁磁化，以便得到磁性软体导
航机器人。
8.一种权利要求1-6中任一项所述磁性软体导航机器人或采用权利要求7所述方法制备的磁性软体导航机器人的控制方法，其特征在于，包括：
（1）将磁性软体导航机器人从其磁性软体引导段开始输送至封闭管道；
（2）通过外部磁场控制所述磁性软体引导段弯曲变形以调整磁性软体导航机器人的
运动方向，通过外部传动装置夹持所述非磁性软体上远离所述磁性软体引导段的一端控制所述磁性软体导航机器人的前进或后退。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在步骤（2），所述外部磁场的施加方向与所述磁性软体引导段中硬磁材料磁化方向成一定夹角，控制机器人磁性引导段弯曲转向外部磁场方向，从而控制磁性软体导航机器人转向。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210855307.4A CN115253023B (zh) | 2022-07-19 | 2022-07-19 | 磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210855307.4A CN115253023B (zh) | 2022-07-19 | 2022-07-19 | 磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115253023A CN115253023A (zh) | 2022-11-01 |
| CN115253023B true CN115253023B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=83767162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210855307.4A Active CN115253023B (zh) | 2022-07-19 | 2022-07-19 | 磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115253023B (zh) |
Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204364622U (zh) * | 2014-12-25 | 2015-06-03 | 周玉杰 | 一种易于操控的泥鳅导丝 |
| CN205698841U (zh) * | 2016-03-28 | 2016-11-23 | 仇靖 | 一种介入导丝 |
| CN107638623A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-01-30 | 遵义市第人民医院 | 一种带磁性电极的多功能胃肠管 |
| CN108348269A (zh) * | 2015-10-30 | 2018-07-31 | 阿克拉伦特公司 | 用于外科器械的导航的系统和方法 |
| CN108938013A (zh) * | 2017-05-25 | 2018-12-07 | 新加坡国立大学 | 外周血管手术中导管/导丝辅助放置的电磁系统 |
| CN109996502A (zh) * | 2016-09-23 | 2019-07-09 | 阿克拉伦特公司 | 在图像引导的鼻窦医疗规程中使用的抽吸装置 |
| CN209123137U (zh) * | 2017-11-14 | 2019-07-19 | 深圳市益心达医学新技术有限公司 | 介入导丝 |
| CN209662393U (zh) * | 2018-06-25 | 2019-11-22 | 唐彬秩 | 一种借助磁场定位的新生儿picc导管 |
| CN110624169A (zh) * | 2018-06-25 | 2019-12-31 | 唐彬秩 | 一种借助磁场定位的新生儿picc导管 |
| CN210384119U (zh) * | 2019-06-25 | 2020-04-24 | 中国医学科学院阜外医院 | 一种用于腹主动脉瘤介入治疗的导丝组件 |
| CN111420225A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-17 | 河北医科大学第四医院（河北省肿瘤医院） | 一种基于可控磁场引导的picc置管方法 |
| CN112208052A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-12 | 西安交通大学 | 一种基于磁性微粒导向的微型机器人及其制备方法 |
| CN112315565A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-05 | 帝斯博（常州）医疗用品股份有限公司 | 血管介入给药系统 |
| CN112315563A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-05 | 帝斯博（常州）医疗用品股份有限公司 | 血管介入系统 |
| CN112426611A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-02 | 陈宏涛 | 一种可变形微导丝 |
| CN112451835A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-09 | 帝斯博（常州）医疗用品股份有限公司 | 电磁导向辅助牵引系统 |
| CN113018645A (zh) * | 2019-12-07 | 2021-06-25 | 贵州医科大学 | 一种基于通电膨胀药囊的血管壁注射导管系统 |
| CN113143351A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁性微纳机器人在静脉中运动的控制方法 |
| CN113230517A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-10 | 上海市普陀区中心医院 | 一种逆穿用电磁破膜导管系统 |
| CN113893443A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-07 | 深圳麦普奇医疗科技有限公司 | 一种带有镍钛软管的微导丝 |
| CN215608607U (zh) * | 2021-06-18 | 2022-01-25 | 上海市普陀区中心医院 | 一种逆穿用电磁破膜导管系统 |
| CN114377290A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-22 | 华中科技大学 | 一种磁控收缩-舒张装置及系统 |
-
2022
- 2022-07-19 CN CN202210855307.4A patent/CN115253023B/zh active Active
Patent Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204364622U (zh) * | 2014-12-25 | 2015-06-03 | 周玉杰 | 一种易于操控的泥鳅导丝 |
| CN108348269A (zh) * | 2015-10-30 | 2018-07-31 | 阿克拉伦特公司 | 用于外科器械的导航的系统和方法 |
| CN205698841U (zh) * | 2016-03-28 | 2016-11-23 | 仇靖 | 一种介入导丝 |
| CN109996502A (zh) * | 2016-09-23 | 2019-07-09 | 阿克拉伦特公司 | 在图像引导的鼻窦医疗规程中使用的抽吸装置 |
| CN108938013A (zh) * | 2017-05-25 | 2018-12-07 | 新加坡国立大学 | 外周血管手术中导管/导丝辅助放置的电磁系统 |
| CN107638623A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-01-30 | 遵义市第人民医院 | 一种带磁性电极的多功能胃肠管 |
| CN209123137U (zh) * | 2017-11-14 | 2019-07-19 | 深圳市益心达医学新技术有限公司 | 介入导丝 |
| CN209662393U (zh) * | 2018-06-25 | 2019-11-22 | 唐彬秩 | 一种借助磁场定位的新生儿picc导管 |
| CN110624169A (zh) * | 2018-06-25 | 2019-12-31 | 唐彬秩 | 一种借助磁场定位的新生儿picc导管 |
| CN210384119U (zh) * | 2019-06-25 | 2020-04-24 | 中国医学科学院阜外医院 | 一种用于腹主动脉瘤介入治疗的导丝组件 |
| CN113018645A (zh) * | 2019-12-07 | 2021-06-25 | 贵州医科大学 | 一种基于通电膨胀药囊的血管壁注射导管系统 |
| CN111420225A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-07-17 | 河北医科大学第四医院（河北省肿瘤医院） | 一种基于可控磁场引导的picc置管方法 |
| CN112208052A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-12 | 西安交通大学 | 一种基于磁性微粒导向的微型机器人及其制备方法 |
| CN112426611A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-02 | 陈宏涛 | 一种可变形微导丝 |
| CN112315565A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-05 | 帝斯博（常州）医疗用品股份有限公司 | 血管介入给药系统 |
| CN112315563A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-05 | 帝斯博（常州）医疗用品股份有限公司 | 血管介入系统 |
| CN112451835A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-09 | 帝斯博（常州）医疗用品股份有限公司 | 电磁导向辅助牵引系统 |
| CN113143351A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种磁性微纳机器人在静脉中运动的控制方法 |
| CN113230517A (zh) * | 2021-06-18 | 2021-08-10 | 上海市普陀区中心医院 | 一种逆穿用电磁破膜导管系统 |
| CN215608607U (zh) * | 2021-06-18 | 2022-01-25 | 上海市普陀区中心医院 | 一种逆穿用电磁破膜导管系统 |
| CN113893443A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-07 | 深圳麦普奇医疗科技有限公司 | 一种带有镍钛软管的微导丝 |
| CN114377290A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-22 | 华中科技大学 | 一种磁控收缩-舒张装置及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115253023A (zh) | 2022-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060144408A1 (en) | Micro-catheter device and method of using same | |
| US6522909B1 (en) | Method and apparatus for magnetically controlling catheters in body lumens and cavities | |
| US20070016131A1 (en) | Flexible magnets for navigable medical devices | |
| Adebar et al. | Methods for improving the curvature of steerable needles in biological tissue | |
| US20060144407A1 (en) | Magnetic navigation manipulation apparatus | |
| US20070032746A1 (en) | Guide wire with magnetically adjustable bent tip and method for using the same | |
| US20060264907A1 (en) | Catheters having stiffening mechanisms | |
| US20040030244A1 (en) | Method and apparatus for magnetically controlling catheters in body lumens and cavities | |
| US20050182386A1 (en) | Catheter with stiffening element | |
| WO2003057302A1 (en) | Mri compatible guide wire | |
| EP2931111B1 (en) | Mri compatible handle and steerable sheath | |
| Lee et al. | Effective locomotion and precise unclogging motion of an untethered flexible-legged magnetic robot for vascular diseases | |
| EP2548604A1 (en) | Non-metallic guide wire | |
| CN111616802A (zh) | 基于高分子聚合物柔性微管的超细磁控柔性机器人 | |
| Yang et al. | Ultrasound-guided wired magnetic microrobot with active steering and ejectable tip | |
| US9821143B2 (en) | Steerable sheath including elastomeric member | |
| CN115253023B (zh) | 磁性软体导航机器人及其制备方法和控制方法 | |
| CN116077802B (zh) | 一种磁性驱动器的制作方法、介入导管机器人 | |
| Losey et al. | Magnetically assisted remote-controlled endovascular catheter for interventional MR imaging: in vitro navigation at 1.5 T versus x-ray fluoroscopy | |
| JP2023519519A (ja) | 医療装置、装置の制御方法、装置を含むシステム、及び装置の製造方法 | |
| CN115500953A (zh) | 一种血管介入导丝的磁操控系统及磁操控方法 | |
| US20170252539A1 (en) | Magnetic guidance system particularly for neurological device | |
| CN117481810A (zh) | 用于脑血管介入的磁导航系统 | |
| KR20190101190A (ko) | 자기조향 카테터 시스템 | |
| CN218106042U (zh) | 多向控弯介入装置及介入机器人 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |