CN115364336B - 导管输送装置及血管介入手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导管输送装置及血管介入手术机器人，涉及心血管手术器械技术领域，导管输送装置包括导管前进机构、导管旋转机构和压电式薄膜环，导管前进机构用于驱动导管旋转机构进行直线移动，导管旋转机构包括旋转驱动结构、夹持组件和用于导管穿过的空心管，压电式薄膜环设置于空心管的内壁处，夹持组件用于夹持固定导管，且空心管位于夹持组件与人体之间，旋转驱动结构用于驱动夹持组件旋转。通过压电式薄膜环的设置，可以自动判断导管在血管中受阻的情况，提高了手术安全性。

Description

导管输送装置及血管介入手术机器人

技术领域

本发明涉及心血管手术器械技术领域，具体而言，涉及一种导管输送装置及血管介入手术机器人。

背景技术

心血管疾病已成为全球头号死亡原因，导管作为血管介入手术中的重要组成部分，主要负责对患者病灶处的治疗，当导管到达主动脉弓之后，如果要进行下一步的操作，即导管的前进和旋转，则通过设备控制来实现。而在导管前进的过程中，虽然有导丝作为引导，但还是有可能碰到血管拐弯处或病灶等，如果医生感应不到导管受阻而继续对导管进行下一步操作的话，就会对患者造成伤害。

发明内容

本发明解决的问题是现有手术过程中难以有效判断导管是否在血管中受阻。

本发明提供一种导管输送装置，包括导管前进机构、导管旋转机构和压电式薄膜环，所述导管前进机构用于驱动所述导管旋转机构进行直线移动，所述导管旋转机构包括旋转驱动结构、夹持组件和用于导管穿过的空心管，所述压电式薄膜环设置于所述空心管的内壁处，所述夹持组件用于夹持固定所述导管，且所述空心管位于所述夹持组件与人体之间，所述旋转驱动结构用于驱动所述夹持组件旋转。

本发明提供的一种导管输送装置，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

导管在进入身体之前，导管的前端先穿过导管旋转机构中的空心管内的压电式薄膜环，然后再用夹持组件将导管夹持固定住，可以通过导管前进机构驱动导管旋转机构整体前移以将导管的前端送入血管，随着导管在血管中的深入，如果导管受阻，导管会发生一定程度的弯曲变形，因为导管是穿过压电式薄膜环的，当导管发生形变之后，其变形会挤压压电式薄膜环，使压电式薄膜环的某一部分受到拉伸或者压缩形变，从而产生一个电信号，该电信号可以被反馈至控制装置，由于电信号与阻力力矩呈线性关系，即电信号越大，说明压电式薄膜环的变形越大，导管所受阻力越大，如果阻力超过预设值，接收电信号的控制装置可以控制警报装置工作，进而提醒医生导管已经在血管中受到超出了预设值的阻力，需要进行一定程度的位姿调整，比如通过导管前进机构向后移动以带动导管向人体外退出一部分，或者通过旋转驱动结构驱动导管旋转，通过这种位姿调整后再继续深入导管即可，保证了手术安全性。

进一步地，所述导管前进机构包括第一电机、第一传动轴、第二传动轴、同步带和移动件，所述第一传动轴和所述第二传动轴通过所述同步带传动连接，所述第一电机与所述第一传动轴驱动连接，所述移动件设置于所述同步带，所述导管旋转机构与所述移动件连接。

进一步地，所述导管前进机构还包括第三传动轴，所述第一电机的轴向垂直于所述第三传动轴，所述第一电机与所述第三传动轴驱动连接，所述第三传动轴与所述第一传动轴传动连接。

进一步地，所述导管前进机构还包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一圆齿轮和第二圆齿轮，所述第一锥齿轮设置于所述第一电机的输出轴上，所述第二锥齿轮设置于所述第三传动轴上并与所述第一锥齿轮啮合，所述第一圆齿轮设置于所述第三传动轴上，所述第二圆齿轮设置于所述第一传动轴上并与所述第一圆齿轮啮合。

进一步地，所述导管前进机构还包括直线导轨和滑块，所述滑块滑动连接于所述直线导轨，且所述滑块分别与所述移动件和所述导管旋转机构连接。

进一步地，所述导管输送装置还包括固定箱，所述固定箱的一侧壁设置有长条形孔，所述导管前进机构设置于所述固定箱内，所述导管旋转机构设置在所述固定箱的外部，所述导管旋转机构设置有连接件，所述连接件远离所述导管旋转机构的一端伸入所述长条形孔并与所述移动件连接，所述连接件设置有通孔，所述长条形孔内设置有遮挡条，所述连接件通过所述通孔滑动套设于所述遮挡条。

进一步地，所述导管旋转机构与所述连接件磁吸连接。

进一步地，所述旋转驱动结构包括移动箱、第二电机、第四传动轴、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第五锥齿轮和第六锥齿轮，所述第二电机和所述第四传动轴设置于所述移动箱，且所述第四传动轴的一端设置有所述第三锥齿轮，所述第四传动轴的另一端伸出所述移动箱并连接有所述第四锥齿轮，所述第二电机的轴线垂直于所述第四传动轴，所述第五锥齿轮设置于所述第二电机的输出轴上并与所述第三锥齿轮啮合；

导管前进机构还包括固定支架，所述固定支架设置于所述移动箱的外部，所述空心管转动设置于所述固定支架，所述第六锥齿轮设置于所述空心管的一端并与所述第四锥齿轮啮合，所述夹持组件设置于所述空心管的另一端。

进一步地，所述夹持组件包括连接管座和锁紧管头，所述连接管座连接于所述空心管的外部，所述连接管座远离所述空心管的一端开设有多个周向分布的缺口槽，所述锁紧管头用于螺纹连接于所述连接管座，且所述锁紧管头的内壁包括锥形壁。

本发明还提供一种血管介入手术机器人，包括如前所述的导管输送装置。

由于所述血管介入手术机器人的技术改进和有益效果与所述导管输送装置一样，因此不再对所述血管介入手术机器人进行赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的导管输送装置的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明实施例导管输送装置去掉固定箱顶盖以及移动箱后的结构示意图；

图4为本发明实施例的导管旋转结构去掉移动箱顶盖后的结构示意图。

附图标记说明：

11、第一电机；12、第一传动轴；13、第二传动轴；14、第三传动轴；15、同步带；16、移动件；17、第一锥齿轮；18、第二锥齿轮；19、第一圆齿轮；20、第二圆齿轮；21、直线导轨；22、滑块；23、固定箱；231、长条形孔；232、遮挡条；24、连接件；241、磁吸件；3、旋转驱动结构；31、移动箱；32、第二电机；33、第三锥齿轮；34、第四锥齿轮；35、第五锥齿轮；36、第六锥齿轮；37、第四传动轴；41、固定支架；42、空心管；5、压电式薄膜环；6、夹持组件；61、连接管座；611、缺口槽；62、锁紧管头。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

而且，附图中Z轴表示竖向，也就是上下位置，并且Z轴的正向（也就是Z轴的箭头指向）表示上，Z轴的负向（也就是与Z轴的正向相反的方向）表示下；附图中X轴表示纵向，也就是前后位置，并且X轴的正向（也就是X轴的箭头指向）表示前，X轴的负向（也就是与X轴的正向相反的方向）表示后；附图中Y轴表示横向，也就是左右位置，并且Y轴的正向（也就是Y轴的箭头指向）表示左，Y轴的负向（也就是与Y轴的正向相反的方向）表示右。同时需要说明的是，前述Z轴、X轴和Y轴表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图4，本发明实施例的一种导管输送装置，包括导管前进机构、导管旋转机构和压电式薄膜环5，所述导管前进机构用于驱动所述导管旋转机构进行直线移动，所述导管旋转机构包括旋转驱动结构3、夹持组件6和用于导管穿过的空心管42，所述压电式薄膜环5设置于所述空心管42的内壁处，所述夹持组件6用于夹持固定所述导管，且所述空心管42位于所述夹持组件6与人体之间，所述旋转驱动结构3用于驱动所述夹持组件6旋转。

本实施例中，导管在进入身体之前，导管的前端先穿过导管旋转机构中的空心管42内的压电式薄膜环5，然后再用夹持组件6将导管夹持固定住，可以通过导管前进机构驱动导管旋转机构整体前移以将导管的前端送入血管，随着导管在血管中的深入，如果导管受阻，导管会发生一定程度的弯曲变形，因为导管是穿过压电式薄膜环5的，当导管发生形变之后，其变形会挤压压电式薄膜环5，使压电式薄膜环5的某一部分受到拉伸或者压缩形变，从而产生一个电信号，该电信号可以被反馈至控制装置，由于电信号与阻力力矩呈线性关系，即电信号越大，说明压电式薄膜环5的变形越大，导管所受阻力越大，如果阻力超过预设值，接收电信号的控制装置可以控制警报装置工作，进而提醒医生导管已经在血管中受到超出了预设值的阻力，需要进行一定程度的位姿调整，比如通过导管前进机构向后移动以带动导管向人体外退出一部分，或者通过旋转驱动结构3驱动导管旋转，通过这种位姿调整后再继续深入导管即可，保证了手术安全性。

参见图3，可选地，所述导管前进机构包括第一电机11、第一传动轴12、第二传动轴13、同步带15和移动件16，所述第一传动轴12和所述第二传动轴13通过所述同步带15传动连接，所述第一电机11与所述第一传动轴12驱动连接，所述移动件16设置于所述同步带15，所述导管旋转机构与所述移动件16连接。

本实施例中，第一传动轴12、第二传动轴13均可绕各自轴线转动，第一电机11可带动第一传动轴12转动，在第二传动轴13将同步带15张紧的情况下，转动的第一传动轴12使得同步带15运动，同步带15上设置有移动件16，可以通过第一电机11的正反转，实现移动件16向前或向后移动，由于导管旋转机构是和移动件16连接的，实现被夹持固定在导管旋转机构上的导管能够随移动件16同步移动。

其中，第一传动轴12和第二传动轴13上可以分别设置有一个带轮，同步带15具体是套设在两个带轮上的。

参见图3，可选地，所述导管前进机构还包括第三传动轴14，所述第一电机11的轴向垂直于所述第三传动轴14，所述第一电机11与所述第三传动轴14驱动连接，所述第三传动轴14与所述第一传动轴12传动连接。

本实施例中，除第一传动轴12和第二传动轴13外，导管前进机构还包括第三传动轴14，第三传动轴14能绕自身轴线转动，第一电机11不直接与第一传动轴12驱动连接，而是直接与第三传动轴14驱动连接，第一电机11卧倒布置可以减小其对高度空间的占用，并且，通过第三传动轴14的设置，可以减小在第一传动轴12上设置用于与第一电机11驱动连接的相关结构。

参见图3，可选地，所述导管前进机构还包括第一锥齿轮17、第二锥齿轮18、第一圆齿轮19和第二圆齿轮20，所述第一锥齿轮17设置于所述第一电机11的输出轴上，所述第二锥齿轮18设置于所述第三传动轴14上并与所述第一锥齿轮17啮合，所述第一圆齿轮19设置于所述第三传动轴14上，所述第二圆齿轮20设置于所述第一传动轴12上并与所述第一圆齿轮19啮合。

本实施例中，正如前所述，第三传动轴14的设置，使得不用在第一传动轴12上设置与第一锥形齿轮啮合的第二锥形齿轮，而是将第二锥形齿轮设置在第三传动轴14上，使得第一传动轴12设置带轮后，高度不会过高。

另外，带轮布置在第二圆齿轮20的下方，进而可以使同步带15高度尽量降低，也能使得通过移动件16与同步带15连接的导管旋转机构的高度可尽可能降低。由于带轮布置在第一传动轴12靠近下端的位置，从这一方面来讲，如果去掉第三传动轴14，而是将第二锥齿轮18设置在第一传动轴12上部的话，第一传动轴12上的第二锥齿轮18为了避免被带轮干扰，就需要将第一传动轴12上的第二锥齿轮18直径设计较大，直径较大的第二锥齿轮18可能会与其他结构干涉，也会占用较大的空间。

同步带15运动原理是：第一电机11带动第一锥齿轮17转动，第一锥齿轮17带动与其啮合的第二锥齿轮18转动，第二锥齿轮18带动与其同轴的第一圆齿轮19转动，第一圆齿轮19带动与其啮合的第二圆齿轮20转动，第二圆齿轮20进而带动第一传动轴12转动，最终实现同步带15的运动。

参见图3，可选地，所述导管前进机构还包括直线导轨21和滑块22，所述滑块22滑动连接于所述直线导轨21，且所述滑块22分别与所述移动件16和所述导管旋转机构连接。

本实施例中，滑块22顶部与导管旋转机构连接，滑块22一侧与移动件16连接，如此，保证移动件16移动时的直线度，也就保证导管旋转机构移动的直线度。

参见图1-图4，可选地，所述导管输送装置还包括固定箱23，所述固定箱23的一侧壁设置有长条形孔231，所述导管前进机构设置于所述固定箱23内，所述导管旋转机构设置在所述固定箱23的外部，所述导管旋转机构设置有连接件24，所述连接件24远离所述导管旋转机构的一端伸入所述长条形孔231并与所述移动件16连接，所述连接件24设置有通孔，所述长条形孔231内设置有遮挡条232，所述连接件24通过所述通孔滑动套设于所述遮挡条232。

本实施例中，导管前进机构设置在固定箱23中，第一传动轴12、第二传动轴13和第三传动轴14分别转动连接于固定箱23内，第一电机11、直线导轨21和滑块22均设置于固定箱23中，固定箱23顶壁设置有长条形孔231，长条形孔231中还设置有遮挡条232，连接件24的底部与滑块22固定连接，连接件24的顶部穿过长条形孔231并与导管旋转机构连接，并且，连接件24设置有通孔，通孔与遮挡条232过渡配合，保证连接件24能沿长条形孔231移动，通过遮挡条232的设置，最大可能地对固定箱23内部结构进行防护，最大程度地防止手术过程中血液、血块、杂物等迸溅后进入固定箱23内部。

参见图3，可选地，所述导管旋转机构与所述连接件24磁吸连接。

本实施例中，可以在连接件24的顶部设置凸起的磁吸件241，该磁吸件241与导管旋转机构磁吸连接，方便导管旋转机构的拆卸，便于后续的清洗。

参见图2和图4，可选地，所述旋转驱动结构3包括移动箱31、第二电机32、第四传动轴37、第三锥齿轮33、第四锥齿轮34、第五锥齿轮35和第六锥齿轮36，所述第二电机32和所述第四传动轴37设置于所述移动箱31，且所述第四传动轴37的一端设置有所述第三锥齿轮33，所述第四传动轴37的另一端伸出所述移动箱31并连接有所述第四锥齿轮34，所述第二电机32的轴线垂直于所述第四传动轴37，所述第五锥齿轮35设置于所述第二电机32的输出轴上并与所述第三锥齿轮33啮合；

导管前进机构还包括固定支架41，所述固定支架41设置于所述移动箱31的外部，所述空心管42转动设置于所述固定支架41，所述第六锥齿轮36设置于所述空心管42的一端并与所述第四锥齿轮34啮合，所述夹持组件6设置于所述空心管42的另一端。

本实施例中，具体是移动箱31与连接件24顶部设置的磁吸件241磁吸连接，移动箱31的底壁外部可以设置有与磁吸件241形状匹配的凹槽，磁吸件241与凹槽配合后，除了磁吸力，还会对移动箱31进行水平面（XY平面）上的限位，连接效果更佳。移动箱31可以是一个金属箱，也可以是在凹槽的槽底设置与磁吸件241磁性相吸的金属片。

导管旋转原理是：导管穿过空心管42且被夹持组件6固定后，通过第二电机32带动第五锥齿轮35转动，第五锥齿轮35带动第三锥齿轮33转动，第三锥齿轮33带动同轴的第四锥齿轮34转动，第四锥齿轮34带动第六锥齿轮36转动，第二锥齿轮18带动空心管42和夹持组件6转动，进而实现导管的旋转。

其中，第二电机32卧倒布置在移动箱31中，减小对高度空间的占用，第四传动轴37的顶端伸出移动箱31的顶盖后设置第四锥齿轮34，移动箱31的顶盖只需要开设一个用于供第四传动轴37伸出的孔即可，最大程度的防止手术过程中血液、血块、杂物等迸溅后进入移动箱31内部。

参见图2和图4，可选地，所述夹持组件6包括连接管座61和锁紧管头62，所述连接管座61连接于所述空心管42的外部，所述连接管座61远离所述空心管42的一端开设有多个周向分布的缺口槽611，所述锁紧管头62用于螺纹连接于所述连接管座61，且所述锁紧管头62的内壁包括锥形壁。

本实施例中，连接管座61固定套设在空心管42的后端，连接管座61的前部外壁设置有第一螺纹，连接管座61的后部设置有多个周向分布的缺口槽611，使连接管座61的后端具有弹性变形的能力，锁紧管头62的内壁后部具有锥形壁，锁紧管头62的内壁前部具有与第一螺纹配合的第二螺纹，随着锁紧管头62在连接管座61上向前的旋进，锁紧管头62后部的锥形壁逐渐迫使连接管座61后端向着轴向的位置收缩变形，进而将其内部的导管夹持固定，可以通过锁紧管头62相对连接管座61的位置，实现连接管座61后端变形收缩至不同的程度，进而实现不同规格导管的夹持固定，适用性更强。

本发明还提供一种血管介入手术机器人，包括如前所述的导管输送装置。

由于所述血管介入手术机器人的技术改进和有益效果与所述导管输送装置一样，因此不再对所述血管介入手术机器人进行赘述。

术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种导管输送装置，其特征在于，包括导管前进机构、导管旋转机构和压电式薄膜环(5)，所述导管前进机构用于驱动所述导管旋转机构进行直线移动，所述导管旋转机构包括旋转驱动结构(3)、夹持组件(6)和用于导管穿过的空心管(42)，所述压电式薄膜环(5)设置于所述空心管(42)的内壁处，所述夹持组件(6)用于夹持固定所述导管，且所述空心管(42)位于所述夹持组件(6)与人体之间，所述旋转驱动结构(3)用于驱动所述夹持组件(6)旋转；

所述导管前进机构包括第一电机(11)、第一传动轴(12)、第二传动轴(13)、同步带(15)和移动件(16)，所述第一传动轴(12)和所述第二传动轴(13)通过所述同步带(15)传动连接，所述第一电机(11)与所述第一传动轴(12)驱动连接，所述移动件(16)设置于所述同步带(15)，所述导管旋转机构与所述移动件(16)连接；

所述旋转驱动结构(3)包括移动箱(31)、第二电机(32)、第四传动轴(37)、第三锥齿轮(33)、第四锥齿轮(34)、第五锥齿轮(35)和第六锥齿轮(36)，所述第二电机(32)和所述第四传动轴(37)设置于所述移动箱(31)，且所述第四传动轴(37)的一端设置有所述第三锥齿轮(33)，所述第四传动轴(37)的另一端伸出所述移动箱(31)并连接有所述第四锥齿轮(34)，所述第二电机(32)的轴线垂直于所述第四传动轴(37)，所述第五锥齿轮(35)设置于所述第二电机(32)的输出轴上并与所述第三锥齿轮(33)啮合；

导管前进机构还包括固定支架(41)，所述固定支架(41)设置于所述移动箱(31)的外部，所述空心管(42)转动设置于所述固定支架(41)，所述第六锥齿轮(36)设置于所述空心管(42)的一端并与所述第四锥齿轮(34)啮合，所述夹持组件(6)设置于所述空心管(42)的另一端；

所述夹持组件(6)包括连接管座(61)和锁紧管头(62)，所述连接管座(61)连接于所述空心管(42)的外部，所述连接管座(61)远离所述空心管(42)的一端开设有多个周向分布的缺口槽(611)，所述锁紧管头(62)用于螺纹连接于所述连接管座(61)，且所述锁紧管头(62)的内壁包括锥形壁。

2.根据权利要求1所述的导管输送装置，其特征在于，所述导管前进机构还包括第三传动轴(14)，所述第一电机(11)的轴向垂直于所述第三传动轴(14)，所述第一电机(11)与所述第三传动轴(14)驱动连接，所述第三传动轴(14)与所述第一传动轴(12)传动连接。

3.根据权利要求2所述的导管输送装置，其特征在于，所述导管前进机构还包括第一锥齿轮(17)、第二锥齿轮(18)、第一圆齿轮(19)和第二圆齿轮(20)，所述第一锥齿轮(17)设置于所述第一电机(11)的输出轴上，所述第二锥齿轮(18)设置于所述第三传动轴(14)上并与所述第一锥齿轮(17)啮合，所述第一圆齿轮(19)设置于所述第三传动轴(14)上，所述第二圆齿轮(20)设置于所述第一传动轴(12)上并与所述第一圆齿轮(19)啮合。

4.根据权利要求1所述的导管输送装置，其特征在于，所述导管前进机构还包括直线导轨(21)和滑块(22)，所述滑块(22)滑动连接于所述直线导轨(21)，且所述滑块(22)分别与所述移动件(16)和所述导管旋转机构连接。

5.根据权利要求1所述的导管输送装置，其特征在于，还包括固定箱(23)，所述固定箱(23)的一侧壁设置有长条形孔(231)，所述导管前进机构设置于所述固定箱(23)内，所述导管旋转机构设置在所述固定箱(23)的外部，所述导管旋转机构设置有连接件(24)，所述连接件(24)远离所述导管旋转机构的一端伸入所述长条形孔(231)并与所述移动件(16)连接，所述连接件(24)设置有通孔，所述长条形孔(231)内设置有遮挡条(232)，所述连接件(24)通过所述通孔滑动套设于所述遮挡条(232)。

6.根据权利要求5所述的导管输送装置，其特征在于，所述导管旋转机构与所述连接件(24)磁吸连接。

7.一种血管介入手术机器人，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的导管输送装置。