CN207980153U - 一种介入手术用导管导丝控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种介入手术用导管导丝控制装置，属于微创血管介入手术技术领域。该装置包括夹持机构、套筒驱动组件和刹车制动组件；所述的夹持机构包括套筒、制动件和夹持件，带有夹持端头的夹持件装入制动件后，制动件与套筒螺纹连接，夹持件在夹持端头的一端具有切口，夹持端头与套筒锥面配合；所述的套筒驱动组件用于驱动套筒转动；所述的刹车制动组件用于夹紧或松开制动件。本实用新型可实现导丝、导管的高效精确无损夹紧和放松，可对导管导丝进行协同操作。
Description
技术领域
本实用新型属于微创血管介入手术技术领域，涉及对于介入手术中导管导丝的控制技术，更具体地说，涉及一种介入手术用导管导丝控制装置。
背景技术
日益高发的心脑血管疾病严重影响国民健康与社会生活，为中国医疗卫生体系带来巨大压力。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，全球每年有1670万人死于心脑血管疾病，占所有疾病死亡率的29.2％，每年我国900万心脑血管疾病患者中就有250万人死亡。
心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段，能减少传统开颅、开胸手术给患者带来的创伤及痛苦，术后恢复时间短，能够有效提高医疗资源利用率。然而，传统心脑血管介入手术由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内。一方面，手术过程中，由于放射线影响，医生体力下降较快，注意力及稳定性随之降低，导致操作精度下降，易发生因推送力不当而引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人生命危险。另一方面，长期电离辐射的累积伤害会大幅地增加术者罹患白血病、癌症以及急性白内障的几率。“吃线”问题已经成为损害医生职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。借助机器人技术进行导管、导丝遥操作的手术方法能够有效应对这一问题，可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能有效降低放射线对主刀医生的伤害，降低术中事故的发生几率。因此，心脑血管介入手术辅助机器人越来越多的被人们所关注，逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。
国外血管介入手术机器人研究相对较早，但尚未完全实现临床应用。国内相关研究起步较晚，主要有北京理工大学、天津理工大学、北京航空航天大学和哈尔滨工业大学等。
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，如天津理工大学申请的申请号为：201410206956.7，公开日为：2014年9月17日的发明专利，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。优越性在于：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者不同的介入位置均能调整到操作者所期望的角度；装置整体采用铝合金材料，尺寸小、质量轻。该发明能够很好地完成导丝的推送，并且采用磁流变液来实现力反馈，存在运动部件惯量小、反馈灵敏等优点。又如，北京航空航天大学申请的申请号为：201210510169.2，公开日为：2014年9月17日的专利文献，公开了一种主从式遥操作血管介入手术机器人，包括主端操控机构、从端推进机构、PMAC控制器；主端操控机构作为医生的操作端；从端推进机构作为机器人的执行机构，在手术室内代替医生把持导管，完成导管的运动功能；PMAC控制箱用来实现主端操控机构与从端推进机构间的信息传递，从而使从端导管推进机构按照主端操控机构的运动信息进行运动，其采用主从遥操作方式辅助医生实施手术，从端推进机构实现导管的轴向进给和周向旋转运动。再如，哈尔滨工业大学于2011年1月17日申请的名称为一种用于血管内微创介入手术的导管机器人系统的专利，它的主手手柄及计算机主机置于控制室内，控制柜、导管手柄、主从介入装置、磁场发生器及可控导管置于手术室内，主手手柄位姿信号经计算机主机处理后传递给控制柜，控制柜内有运动控制卡和驱动器，运动控制卡接收命令发送指令到驱动器，驱动器将控制信号传递给主从介入装置的各个电机，进而控制介入装置实现可控导管的推/拉、旋转和弯曲操作，位姿传感器采集到可控弯曲段的位姿信息，位姿信号经运动控制卡传给计算机主机进行信号处理。该方案采用了可控导管，可获得可控导管弯曲可控段的位姿信息，保证可控导管前端的灵活性以及插管手术的可操纵性，同时通过主手手柄控制主从介入装置实现可控导管的推\拉、旋转和弯曲动作，并能获得手术室可控导管输送力信息，保证插管的精确性与稳定性。
上述方案都是对于国内对于血管介入手术机器人较为先进的研究，但它们都存在如下几方面问题：(1)导丝、导管夹持结构方面，无法精确高效地实现导丝、导管的夹紧和放松，夹持效率和成功率较低；(2)导丝、导管推送力检测方面，由于结构部件间摩擦力影响，影响了推送力检测精度；(3)只能单独推送导丝或导管，不能在手术过程中协同推送导管和导丝，使其不能完全模拟医生的操作动作，并且在一些需要导丝导管同时配合前进的部位难以操作，进而造成操作精度低、手术效率低下、对医生的辅助程度低、存在一定的安全隐患。
发明人一直致力于此方面的研究，并在此之前申请了相关专利，如中国专利申请号为：201510064919.1，公开日为：2015年5月20日的专利文献，公开了一种用于介入手术机器人的测量装置，它的基座通过合页连接有上盖；上盖设有凹形限位板以及推块，当上盖闭合时，凹形限位板将柱齿轮与主动轮、惰轮压紧，限制竖直方向位移，推块将左侧U型挡片向右侧推进，另右侧U型挡片、左侧U型挡片将导丝驱动辅助件夹紧；基座安装在直线驱动组件的滑块上。该方案可有效减少推送力在传导过程中的损失、降低因装配或振动等原因引起的较大误差，但其也只用于驱动导丝，且对于导丝的夹持、放松、旋转、推送、推送力测量等联合操作精度相对较低。
在此之后，发明人持续对介入手术机器人的技术进行研究，并于2016年3月3日申请了申请号为：201610119761.8，名称为：主从微创血管介入手术机器人从端及其控制方法的专利，它包括从端控制机构和从端移动平台，从端控制机构由夹持驱动机构Ⅰ、推力反馈机构Ⅱ、无损夹持机构Ⅲ、夹持控制机构Ⅳ组成，同时本发明还给出了其控制方法。该方案通过设计了无损夹持机构、夹持控制机构、夹持驱动机构和推力反馈机构，来完成手术过程中导丝的夹持、放松、旋转、推送、推送力测量等操作，增加了推送力测量的准确性，提高了导丝夹持的可靠性，但是其结构相对复杂。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有血管介入手术机器人在导丝、导管操作过程中夹持机构不合理导致的导丝、导管夹持效率和成功率低的问题，本实用新型提供一种介入手术用导管导丝控制装置，可实现导丝、导管的高效精确无损夹紧和放松。考虑导管、导丝推送力检测与扭转推拉、夹持放松等操作协同工作的合理性，该装置进一步采用导轨滑块组合设计导丝、导管推送力检测结构，以降低结构摩擦力对测力精度的影响。
2、技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种介入手术用导管导丝控制装置，包括夹持机构、套筒驱动组件和刹车制动组件；所述的夹持机构包括套筒、制动件和夹持件，带有夹持端头的夹持件装入制动件后，制动件与套筒螺纹连接；所述制动件可驱动夹持件沿轴向移动使夹持端头夹紧或松开导管或导丝；
所述的套筒驱动组件用于驱动套筒转动；
所述的刹车制动组件用于夹紧或松开制动件。
作为进一步改进，所述套筒的一端具有螺纹孔，螺纹孔的尾端为锥孔；所述的制动件具有与套筒的螺纹孔配合的螺纹段；所述夹持件装入套筒后夹持端头外露，夹持端头具有与套筒中锥孔相配合的外锥面，夹持端头沿外锥面的周向设有切口。
作为进一步改进，所述刹车制动组件包括刹车块和连接刹车块的驱动元件；所述制动件设置有刹车盘，刹车制动组件的驱动元件可驱动刹车块压紧或松开刹车盘。
作为进一步改进，所述的驱动元件为推拉式电磁铁。
作为进一步改进，所述套筒驱动组件包括连接套筒的大人字齿轮、与大人字齿轮啮合的小人字齿轮和用于驱动小人字齿轮的电机。
作为进一步改进，所述的电机连接联轴器，联轴器通过滚珠花键副与小人字齿轮连接。
作为进一步改进，所述的夹持机构通过导轨滑块组件支撑设置在支撑板上。
作为进一步改进，所述支撑板安装在壳体内，壳体可拆卸安装有上盖。
作为进一步改进，所述的上盖相对的两侧均设有耳板，上盖通过耳板与壳体可拆卸连接。
作为进一步改进，所述导轨滑块组件具有两组，分别对套筒的两端进行支撑，每组导轨滑块组件包括分别安装在支撑板和上盖上的两对滑动导轨，它们分别连接有下托板和上托板，下托板安装下半轴承座，上托板安装上半轴承座，上半轴承座和下半轴承座组合成完整的轴承座对安装在套筒上的轴承进行支撑。
作为进一步改进，所述的刹车制动组件位于下托板上，支撑板和下托板之间设置测力仪。
上述的一种介入手术用导管导丝控制装置的控制方法，包括以下步骤：
对导管或导丝夹持的步骤为：首先，刹车制动组件夹紧夹持机构的制动件；然后，套筒驱动组件驱动夹持机构的套筒转动，制动件与套筒螺纹配合，制动件推动夹持件的夹持端头与套筒锥面配合，使得夹持端头收缩夹紧或松开导管或导丝；
对导管或导丝轴向推拉的步骤为：在导管或导丝夹紧后，在外力作用下，夹持机构随同导管或导丝一起沿轴向进行运动，实现导管或导丝的推拉操作；
对导管或导丝扭转的步骤为：在导管或导丝夹紧后，刹车制动组件松开夹持机构的制动件，套筒驱动组件驱动夹持机构的套筒转动，制动件和夹持件随动，夹持件带动导管或导丝扭转。
进一步地，所述刹车制动组件包括刹车块和连接刹车块的驱动元件；所述制动件设置有刹车盘，刹车制动组件的驱动元件可驱动刹车块压紧或松开刹车盘；
刹车制动组件夹紧制动件的步骤为：驱动元件驱动刹车块动作，刹车块与刹车盘接触压紧或分离，完成制动件的夹紧或松开。
进一步地，所述套筒驱动组件包括连接套筒的大人字齿轮、与大人字齿轮啮合的小人字齿轮和用于驱动小人字齿轮的电机；
套筒驱动组件驱动套筒转动的步骤为：电机驱动小人字齿轮转动，小人字齿轮与大人字齿轮啮合传动，大人字齿轮带动套筒转动；电机的正反转控制套筒的正反转。
进一步地，所述的夹持机构通过导轨滑块组件支撑设置在支撑板上；所述支撑板安装在壳体内，壳体可拆卸安装有上盖；所述导轨滑块组件具有两组，分别对套筒的两端进行支撑，每组导轨滑块组件包括分别安装在支撑板和上盖上的两对滑动导轨，它们分别连接下托板和上托板，下托板安装下半轴承座，上托板安装上半轴承座，上半轴承座和下半轴承座组合成完整的轴承座对安装在套筒上的轴承进行支撑；所述的刹车制动组件位于下托板上，支撑板和下托板之间设置测力仪；
导管或导丝的推送阻力实时检测步骤为：在导管或导丝夹紧后，刹车制动组件松开紧夹持机构的制动件，在外力作用下，夹持机构随同导管或导丝一起沿轴向运动，导轨滑块组件跟随滑动，通过下托板将推送阻力传递至测力仪，测力仪接受阻力信号，并将阻力信号转化为电信号传递给外部控制系统，实现推送阻力实时检测。
3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型介入手术用导管导丝控制装置，对导管导丝的夹持机构进行了创新性设计，采用套筒和制动件的螺纹旋接驱动夹持件的夹持端头通过锥面配合挤压进行收缩或张开，从而夹紧或松开导管或导丝，根据螺纹旋合深度控制夹持件的夹持端头的开口大小，控制夹持力度，满足对于导管、导丝不同夹紧力的无极调节，易于实现无损夹持；而且利用锥面配合夹紧方式，接触面大，夹紧力均匀可靠，不会出现打滑现象；该种方式，可集夹持、扭转、推送等操作与一体，相比现有导管导丝夹持结构得到大大简化，可高效、精确、可靠地对导管导丝进行夹持；
(2)本实用新型介入手术用导管导丝控制装置，夹持机构中套筒和制动件都设有中心孔，可供导管或导丝穿过，其套筒具有螺纹孔，螺纹孔的尾端为锥孔，制动件具有与套筒的螺纹孔配合的螺纹段，夹持件装入套筒后夹持端头外露，且夹持端头端具有切口，套筒和制动件螺纹旋合时，可推动夹持件的夹持端头端与套筒的锥孔锥面接触并挤压，因为切口的存在，夹持端头径向收缩，开口变小，从而可以夹紧导管或导丝；
(3)本实用新型介入手术用导管导丝控制装置，夹持机构对导管导丝的夹持是通过套筒驱动组件和刹车制动组件的配合完成的，套筒和制动件采用螺纹旋接方式，必然存在相对的旋转，刹车制动组件对制动件进行夹持，套筒驱动组件驱动套筒旋转，从而实现套筒和制动件螺纹旋接的结构需求；刹车制动组件采用驱动元件驱动刹车块来压紧或松开制动件上刹车盘的结构形式，非常简易，也易于控制；
(4)本实用新型介入手术用导管导丝控制装置，夹持机构采用套筒和制动件螺纹旋合的方式，它们在相对转动的同时，必然还有沿轴向的直线运动，这就要求套筒驱动组件和刹车制动组件适应此种特殊传动方式，而制动件由刹车制动组件锁死，因此套筒需要轴向动作；为了满足此种需求，套筒驱动组件采用大小人字齿轮的啮合传动，能够承受轴向力；更重要的是，电机与小人字齿轮之间通过滚珠花键副连接，小人字齿轮在转动的同时，可几乎无阻力的进行轴向运动，以满足套筒的动作需求，降低后续对导管导丝推送阻力检测精度的影响；
(5)本实用新型介入手术用导管导丝控制装置，夹持机构、套筒驱动组件和刹车制动组件都设置在壳体内，并通过上盖盖合，整体较为封闭，对装置保护较好，有利于保证装置精度，而且取下上盖，即可取出夹持机构，方便快捷，便于导管、导丝的拆装；
(6)本实用新型介入手术用导管导丝控制装置，为满足夹持机构的特殊夹持方式，采用导轨滑块组件对夹持机构进行支撑，不仅能稳定支撑，也可满足套筒轴向移动的需求，并且通过上下两组导轨滑块组件来支撑固定轴承，支撑稳定可靠，而且拆装方便，便于取下夹持机构；
(7)本实用新型介入手术用导管导丝控制装置，支撑板和下托板之间设置测力仪，配合导轨滑块组件的结构形式，可以对导管导丝的推送阻力进行实时高精度的检测，从而在手术过程中感受推送力的变化，提高操作安全性；
(8)本实用新型的控制方法，通过操控介入手术用导管导丝控制装置可进行导管导丝的夹紧、推送、扭转等多种操作，能够满足手术对于导管或导丝的操作方式要求，而且模拟医生手持导管导丝的操作方式，操作更加真实，易于被医生所接受，同时可实时反馈推送力，犹如医生的触觉，操作更加逼真，方便医生对于导管导丝推送力的把握。
附图说明
图1为本实用新型介入手术用导管导丝控制装置可见内部结构的三维立体结构图；
图2为本实用新型介入手术用导管导丝控制装置中局部部件爆炸示意图；
图3为本实用新型介入手术用导管导丝控制装置中夹紧机构的剖视结构图及其局部放大图。
附图中的标号分别为：
1、壳体；
2、上盖；201、耳板；
3、夹持机构；310、套筒；320、制动件；321、螺纹段；322、刹车盘；330、夹持件；331、夹持端头；
4、套筒驱动组件；410、大人字齿轮；420、小人字齿轮；430、电机；440、滚珠花键副；450、联轴器；460、支撑板；
5、刹车制动组件；510、磁铁支架；520、刹车块；521、导柱；530、推拉式电磁铁；
6、导轨滑块组件；610、滑动导轨；620、上托板；630、上半轴承座；640、下托板；650、下半轴承座；
7、测力仪。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。
实施例1
如图1、图2、图3所示，本实施例的一种介入手术用导管导丝控制装置，包括壳体1、夹持机构3、套筒驱动组件4和刹车制动组件5，夹持机构3、套筒驱动组件4和刹车制动组件5都设置在壳体1内。
其中，如图1所示，壳体1为类似U型结构，具有前后侧壁，在图1中为看清装置内部结构，已将壳体1的前壁去除；壳体1的顶部开口可拆卸安装上盖2，具体地，上盖2的前后两个相对的侧面上各安装有一个耳板201，耳板201和壳体1之间通过螺钉连接。壳体1盖上上盖2后形成相对封闭的空间，对其内部零部件进行保护，有利于保证装置精度。
结合图2和图3所示，夹持机构3包括套筒310、制动件320和夹持件330，它们三者都具有可供导管或导丝穿过的中心孔；其中，套筒310的一端设有螺纹孔，在螺纹孔的尾端具有锥孔，锥孔开口大小为90°，当然这只是一种优选方式；制动件320的一端具有与套筒310的螺纹孔配合的螺纹段321。夹持件330的一端相对较大，形成夹持端头331，夹持端头331前后两端都具有锥面，夹持件330在夹持端头331的这一端上沿轴向均匀开设有四个切口，当然切口数量根据需要确定，优选四个，切口一直延伸到夹持件330长度方向的中间，从而夹持端头331可以被挤压，开口收缩；将夹持件330的非夹持端头331端插入到制动件320的螺纹段321的一端中心孔中，夹持端头331露在制动件320外，且制动件320端部具有与夹持端头331后端的外锥面相配合的内锥孔；再将制动件320的螺纹段321与套筒310的螺纹孔旋合，形成一体，夹持端头331的前端锥面可与套筒310的内锥面接触配合。
相比现有的对导管导丝的夹持方式，包括发明人之前设计的方式，本实施例对夹持机构3进行了创新性设计，采用套筒310和制动件320的螺纹旋接驱动夹持件330的夹持端头331通过锥面配合挤压进行收缩或张开，从而夹紧或松开导管或导丝，根据螺纹旋合深度控制夹持件330的夹持端头331的开口大小，控制夹持力度，满足对于导管、导丝不同夹紧力的无极调节，易于实现无损夹持；而且利用锥面配合夹紧方式，接触面大，夹紧力均匀可靠，不会出现打滑现象；该种方式，可集夹持、扭转、推送等操作与一体，相比现有导管导丝夹持结构得到大大简化，可高效、精确、可靠地对导管导丝进行夹持。
需要说明的是，夹持机构3可以同时适用导管和导丝的夹持操作，因导管为塑料材质，较软，夹持导管时，夹持件330优选塑料材质；而导丝为金属材质，夹持时，夹持件330优选金属材质，从而，只需更换夹持件330即可，无需针对性的设计不同的夹持机构3。
夹持机构3对导管导丝的夹持是通过套筒驱动组件4和刹车制动组件5的配合完成的，套筒310和制动件320采用螺纹旋接方式，必然存在相对的旋转，套筒驱动组件4用于驱动套筒310转动，刹车制动组件5用于夹紧或松开制动件320，从而实现套筒310和制动件320螺纹旋接的结构需求。
具体到本实施例中，刹车制动组件5包括刹车块520和连接刹车块520的驱动元件，驱动元件采用推拉式电磁铁530，当然也可以采用现有技术中其它动力元件，只要能够实现对刹车块520的驱动即可，推拉式电磁铁530固定在磁铁支架510上，刹车块520与推拉式电磁铁530的推杆通过螺栓连接。为刹车制动组件5能够有效简便的对制动件320进行制动，制动件320远离螺纹段321的一端设置有刹车盘322，刹车制动组件5的驱动元件可驱动刹车块520压紧或松开刹车盘322；在刹车块520的前侧具有支柱，通过轴承对制动件320进行转动支撑，并且支柱上设有导孔，对应刹车块520的前端设有导柱521，导柱521伸入导孔内，对刹车块520的前后运动进行导向，同时也是对刹车块520的支撑。此刹车制动组件5采用驱动元件驱动刹车块520来压紧或松开制动件320上刹车盘322的结构形式，非常简易，也易于控制。
进一步地，夹持机构3采用套筒310和制动件320螺纹旋合的方式，它们在相对转动的同时，必然还有沿轴向的直线运动，这就要求套筒驱动组件4和刹车制动组件5适应此种特殊传动方式，而由上述刹车制动组件5结构可知，制动件320由刹车制动组件5锁死，因此套筒310就需要轴向动作，这就对套筒驱动组件4的结构提出要求。本实施例中，套筒驱动组件4包括大人字齿轮410、小人字齿轮420、电机430和电机支架；其中，电机支架固定在壳体1的底板上，电机430固定在电机支架上；对于大人字齿轮410和小人字齿轮420，是相对而言，小人字齿轮420只是相对大人字齿轮410的直径较小，大人字齿轮410通过键安装在套筒310上，小人字齿轮420与电机430连接，大人字齿轮410和小人字齿轮420啮合传动。为了满足套筒310转动和轴向移动的动作需求，套筒驱动组件4采用大小人字齿轮的啮合传动，能够承受轴向力，它们在啮合传动的过程中还做横移动作。但电机430固定在电机支架不能运动，需要保证电机430驱动小人字齿轮420转动的同时，可适应小人字齿轮420的轴向移动，因此，本实施例电机430连接联轴器450，联轴器450通过滚珠花键副440与小人字齿轮420连接，可实现小人字齿轮420几乎无阻力的轴向运动，也能极大降低后续对导管导丝推送阻力检测精度的影响。
需要特别说明的是，夹持机构3在工作时需要进行支撑，不能悬空动作，而鉴于夹持方式的特殊性，本实施例夹持机构3通过导轨滑块组件6支撑设置在支撑板460上，支撑板460的两侧固定在壳体1的前后侧壁上，其底面与电机支架连接。导轨滑块组件6具有两组，分别对套筒310的两端进行支撑，每组导轨滑块组件6包括分别安装在支撑板460和上盖2上的两对滑动导轨610，它们分别连接有下托板640和上托板620，下托板640安装下半轴承座650，上托板620安装上半轴承座630，上半轴承座630和下半轴承座650组合成完整的轴承座对安装在套筒310上的轴承进行支撑。采用导轨滑块组件6对夹持机构3进行支撑，不仅能稳定支撑，也可满足套筒310轴向移动的需求，并且通过上下两组导轨滑块组件6来支撑固定轴承，支撑稳定可靠，而且拆装方便，便于取下夹持机构3。同时，刹车制动组件5也安装在下托板640上。
实施例2
采用本实施例1的一种介入手术用导管导丝控制装置，可对导管或导丝进行夹紧、推拉、扭转操作，这里以导管为例进行说明，具体如下。
①导管的夹持操作
首先，导管穿过夹持机构3的制动件320、夹持件330和套筒310；然后，刹车制动组件5工作，对制动件320进行制动，具体是，推拉式电磁铁530得电，拉动刹车块520接近制动件320的刹车盘322，并接触压紧刹车盘322，制动件320制动；接着，套筒驱动组件4驱动夹持机构3的套筒310转动，具体是，电机430得电，驱动小人字齿轮420转动，小人字齿轮420与大人字齿轮410啮合传动，大人字齿轮410带动套筒310转动；制动件320与套筒310螺纹配合长度增加，套筒310在导轨滑块组件6的支撑下向靠近制动件320方向运动，挤压夹持件330，夹持端头331的开口逐渐减小，直至夹紧导管。电机430的反向旋转控制套筒310的反向旋转，即可松开对导管的夹持。
②导管的轴向推拉操作
在导管夹紧的状态下，在外力作用下，可以将该装置安装在操作平台上，操作平台带动装置运动，夹持机构3随同导管一起沿轴向进行运动，实现导管的推拉操作。
③导管的扭转操作
在导管夹紧的状态下，刹车制动组件5松开夹持机构3的制动件320，套筒驱动组件4驱动夹持机构3的套筒310转动，制动件320和夹持件330随着转动，夹持件330带动导管扭转。
该控制方法通过操控介入手术用导管导丝控制装置可进行导管夹紧、推送、扭转等多种操作，能够满足手术对于导管或导丝的操作方式要求，而且模拟医生手持导管的操作方式，操作更加真实，易于被医生所接受。
实施例3
本实施例的一种介入手术用导管导丝控制装置，在实施例1的基础上，在支撑板460和安装刹车制动组件5的下托板640之间设置测力仪7，用于检测导管导丝的推送力。采用该装置除了能够实现实施例2中对导管或导丝进行夹紧、推拉、扭转操作，还可以检测导管或导丝的推送阻力，这里以导丝为例进行说明，具体如下。
导丝夹紧操作同实施例2，在导丝夹紧后，刹车制动组件5松开紧夹持机构3的制动件320，在外力推送作用下，夹持机构3随同导丝一起沿轴向运动，导轨滑块组件6跟随滑动，通过下托板640将推送阻力传递至测力仪7，测力仪7接受阻力信号，并将阻力信号转化为电信号传递给外部控制系统，实现推送阻力实时检测。
该控制方法在实施例2的基础上，可实时反馈推送力，犹如医生的触觉，操作更加逼真，方便医生对于导丝推送力的把握。
实施例4
本实施例的一种介入手术用导管导丝控制装置，其结构与实施例3相同，而是进一步提供导管或导丝的夹紧或放松的控制方法。本实施例以导丝为例(导管相同)，在电机430旋转一定角度θ，带动小人字齿轮420和大人字齿轮410啮合传动，进而带动套筒310旋转一定角度，从而套筒310与刹车盘322之间实现固定角度的相对旋转，使夹持件330夹紧或放松导丝。
对于旋转角度θ的标定方法如下：
根据血管介入手术所需选择导丝直径，并选择对应的夹持件330，将导丝依次穿过制动件320、夹持件330和套筒310，此时导丝处于放松状态，将此时套筒310的内螺纹与夹持件330的螺纹段321的外螺纹啮合位置标定为初始位置，通过电机430驱动套筒310转动不同角度，直至导丝夹紧，记录电机430旋转角度，重复50次，取各次电机430旋转角度的平均值作为夹紧或放松旋转角度θ。
在以上操作过程中，对于导丝夹紧的定义如下：对导丝施加一定扭矩负载τe和一定阻力负载Fe，在导丝和装置上做标记点，施加由小到大的验证负载，标记点相对位置恰好变化的情况下，认为导丝恰好夹紧。扭矩负载τe和阻力负载Fe的值如下计算：
τe＝ατmax
τmax为血管介入手术过程中导丝扭转最大阻力矩，α为安全系数。
Fe＝αFmax
Fmax为血管介入手术中过程中导丝推送最大阻力，α为安全系数。
另外，在夹持过程中需要保证导丝或导管的无损夹持，其方法为：选择合适功率的推拉式电磁铁530，使得推拉式电磁铁530拉动刹车块520压紧刹车盘322后，刹车盘322与刹车块520之间滑动摩擦力f与扭矩负载τe间满足如下关系：
f＝β·τe·r
重复进行实验，逐渐增大电机430旋转角度，大人字齿轮410施加给套筒310、夹持件330、刹车盘322的扭转逐渐增大，刹车盘322与刹车块520间滑动摩擦力f>β·τe·r时，刹车盘322与刹车块520间将发生打滑，此时，夹持件330与导丝或导管间的压力不再增大，以保护导丝、导管，实现无损夹持。
本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。
Claims (11)
1.一种介入手术用导管导丝控制装置，包括夹持机构(3)，其特征在于：还包括套筒驱动组件(4)和刹车制动组件(5)；所述的夹持机构(3)包括套筒(310)、制动件(320)和夹持件(330)，带有夹持端头(331)的夹持件(330)装入制动件(320)后，制动件(320)与套筒(310)螺纹连接；所述制动件(320)可驱动夹持件(330)沿轴向移动使夹持端头(331)夹紧或松开导管或导丝；
所述的套筒驱动组件(4)用于驱动套筒(310)转动；
所述的刹车制动组件(5)用于夹紧或松开制动件(320)。
2.根据权利要求1所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述套筒(310)的一端具有螺纹孔，螺纹孔的尾端为锥孔；所述的制动件(320)具有与套筒(310)的螺纹孔配合的螺纹段(321)；所述夹持件(330)装入套筒(310)后夹持端头(331)外露，夹持端头(331)具有与套筒(310)中锥孔相配合的外锥面，夹持端头(331)沿外锥面的周向设有切口。
3.根据权利要求1所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述刹车制动组件(5)包括刹车块(520)和连接刹车块(520)的驱动元件；所述制动件(320)设置有刹车盘(322)，刹车制动组件(5)的驱动元件可驱动刹车块(520)压紧或松开刹车盘(322)。
4.根据权利要求3所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述的驱动元件为推拉式电磁铁(530)。
5.根据权利要求1或3所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述套筒驱动组件(4)包括连接套筒(310)的大人字齿轮(410)、与大人字齿轮(410)啮合的小人字齿轮(420)和用于驱动小人字齿轮(420)的电机(430)。
6.根据权利要求5所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述的电机(430)连接联轴器(450)，联轴器(450)通过滚珠花键副(440)与小人字齿轮(420)连接。
7.根据权利要求5所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述的夹持机构(3)通过导轨滑块组件(6)支撑设置在支撑板(460)上。
8.根据权利要求7所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述支撑板(460)安装在壳体(1)内，壳体(1)可拆卸安装有上盖(2)。
9.根据权利要求8所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述的上盖(2)相对的两侧均设有耳板(201)，上盖(2)通过耳板(201)与壳体(1)可拆卸连接。
10.根据权利要求8所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述导轨滑块组件(6)具有两组，分别对套筒(310)的两端进行支撑，每组导轨滑块组件(6)包括分别安装在支撑板(460)和上盖(2)上的两对滑动导轨(610)，它们分别连接有下托板(640)和上托板(620)，下托板(640)安装下半轴承座(650)，上托板(620)安装上半轴承座(630)，上半轴承座(630)和下半轴承座(650)组合成完整的轴承座对安装在套筒(310)上的轴承进行支撑。
11.根据权利要求10所述的一种介入手术用导管导丝控制装置，其特征在于：所述的刹车制动组件(5)位于下托板(640)上，支撑板(460)和下托板(640)之间设置测力仪(7)。
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