CN217040290U - 用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，所述导管旋转驱动装置设置在器械操作盒上，位于所述器械操作盒的下方，该器械操作盒的横向一侧与机器人本体侧向连接，所述导管旋转驱动装置包括导管旋转动力输入轴以及传动组件，所述传动组件的末端齿轮用于与配设在器械操作盒上的导管连接件的旋转驱动件啮合传动，驱动导管连接件以及配装在导管连接件上的导管旋转，所述导管旋转动力输入轴沿所述器械操作盒的横向延伸，其动力输入端从器械操作盒侧面伸出，用于与设置在机器人本体一侧的导管旋转驱动轴连接。

Description

用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种用于血管介入手术机器人的实现导管旋转的驱动装置。

背景技术

微创血管介入手术是心脑血管疾病诊断、治疗的基本手段，目前实施的多数血管病变诊断、血管重建手术都需借助这项技术。微创血管介入手术机器人的使用能够有效提升手术过程中器械递送的准确性与操控性，降低医生受到的累积辐射伤害。现有血管介入手术机器人中，导管、导丝、球囊导管等器械的推进机构存在以下缺陷:多种分散组件复杂不方便于拆卸，不利于手术前导管、导丝消毒和术中的更换；推进机构无法实现导管与导丝的同步递送。对于机器人辅助手术操作而言，器械操作要能够满足导引导管、导丝、球囊导管在一个相对紧凑的空间内协同动作，互相不为干扰。同时，手术操作中对器械的无菌性有着严格要求，需要保证与患者血管直接接触的器械不被操作机构所污染。另一方面，导管、导丝、球囊导管等器械的安装与更换效率仍然是手术操作过程中需要考虑的重要问题。因此需要设计一种用于血管介入手术机器人的器械操作盒，能够实现相关器械的精准、稳定、无菌与高效操作。

现有技术中用于血管介入手术机器人的器械操作盒多是安装于动力单元上方，但是这种将器械操作盒安装在动力单元上方的方式至少存在以下缺陷：(1)手术过程中的液体会渗入下方的动力单元的机体内，容易发生结构件腐蚀或电气短路的问题；(2)造成机器人从端部分整体厚度大，导致机器人上装载的管丝等器械无法完全贴近患者血管入口，减小了管丝等器械的有效使用距离，可能导致部分患者的手术无法或难以完成。

鉴于传统技术存在的上述问题，业内存在对结构性能进一步改善的血管介入手术机器人的需求。

实用新型内容

本实用新型旨在克服传统技术存在的上述缺陷，其目的是提供一种用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其使得器械操作盒能够通过侧连接方式与机器人本体连接，从而解决现有技术中器械操作盒安装于动力单元上方而导致的液体渗入动力单元机体内发生腐蚀结构件或电气短路的问题，并减少机器人从端部分的总体厚度而便于手术的操作。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，所述导管旋转驱动装置设置在器械操作盒上，位于所述器械操作盒的下方，该器械操作盒的横向一侧与机器人本体侧向连接，所述导管旋转驱动装置包括导管旋转动力输入轴以及传动组件，所述传动组件的末端齿轮用于与配设在器械操作盒上的导管连接件的旋转驱动件啮合传动，驱动导管连接件以及配装在导管连接件上的导管旋转，所述导管旋转动力输入轴沿所述器械操作盒的横向延伸，其动力输入端从器械操作盒侧面伸出，用于与设置在机器人本体一侧的导管旋转驱动轴连接。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术取得了如下技术效果：

根据本实用新型的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其动力输入轴沿器械操作盒的横向延伸，动力输入轴的动力输入端从器械操作盒的侧面伸出，能够通过侧连接方式与机器人本体一侧的动力单元的导管旋转动力输出轴连接，而且采用适配的传动组件来连接导管旋转动力输入轴与旋转驱动件，使得血管介入手术机器人的器械操作盒能够通过侧连接方式与机器人本体连接，从而解决了现有技术中器械操作盒安装于动力单元上方而导致的液体渗入动力单元机体内发生腐蚀结构件或电气短路的问题，而且这种侧连接的方式使得器械操作盒置于机器人本体的横向侧面，降低机器人从端部分的整体厚度，使得装载于机器人上的管丝等器械能够完全贴近患者的血管入口，显著增大了管丝等器械的有效使用距离，易于推广使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，其中：

图1A是透视图，图示了用于血管介入手术机器人的从端部分的总体结构；

图1B是透视图，图示了用于血管介入手术机器人的机器人本体的局部结构；

图2是透视图，图示了用于血管介入手术机器人的器械操作盒组件；

图3A是从导管旋转动力输入轴一侧看到的透视图，图示了根据本实用新型第一实施例的导管旋转驱动装置；

图3B是根据本实用新型第一实施例的导管旋转驱动装置的透视图，其中传动机构的部分外壳被去掉，以显示传动机构的内部结构；

图4是根据本实用新型第二实施例的导管旋转驱动装置的透视图；

图5是根据本实用新型第三实施例的导管旋转驱动装置的透视图；

图6A是从导管旋转动力输入轴一侧看到的透视图，图示了根据本实用新型第四实施例的导管旋转驱动装置；

图6B是根据本实用新型第四实施例的导管旋转驱动装置的透视图，其中传动机构的部分外壳被去掉，以显示传动机构的内部结构；

图7A是从导管旋转动力输入轴一侧看到的透视图，图示了根据本实用新型第五实施例的导管旋转驱动装置；以及

图7B是从背离导管旋转动力输入轴一侧看到的透视图，图示了根据本实用新型第五实施例的导管旋转驱动装置。

具体实施方式

下面对本实用新型的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置进行详细的说明。在此应当指出，本实用新型的实施例仅仅是例示性的，其仅用于说明本实用新型的原理而非限制本实用新型。

首先参见图1A，其以透视图的形式图示了用于血管介入手术机器人的从端部分的总体结构。如图1A所示，从端部分包括机器人本体1和器械操作盒组件2。机器人本体1包括基座机构和动力单元，动力单元包括导管动力盒5与导丝动力盒4，导管动力盒安装在设置在基座机构中的滑块上并随滑块一起移动，导丝动力盒4设置在导管动力盒后部并与导管动力盒侧向连接固定。器械操作盒组件2的横向一侧与所述导管动力盒5的相邻一侧侧向连接，器械操作盒组件2随导管动力盒一起移动。

为了描述的方便，在以下的说明以及申请文件其它部分中，器械操作盒组件的移动方向定义为纵向，器械操作盒组件的与纵向垂直的宽度方向定义为横向；使用中器械操作盒组件朝向人体血管的一端称为前端，背离血管的一端称为后端；器械操作盒组件操作面所在一侧称为上侧，与器械操作盒组件操作面相对的一侧称为下侧。

下面参见图2，其以透视图的形式图示了用于血管介入手术机器人的器械操作盒组件2，该器械操作盒组件通过接插件以可拆卸的方式侧向安装在机器人本体的横向一侧。如图2所示，器械操作盒组件2包括器械操作盒300，器械操作盒上设置有导管301，导管沿器械操作盒的纵向延伸，其前端自器械操作盒的前端伸出，后端与导管连接件302的前端连接，而导管连接件的后端与Y阀303连接，Y阀固定地安装在器械操作盒300上。导管连接件上设置有通常呈齿轮形式的旋转驱动件304，导管连接件与导管可相对于Y阀从而器械操作盒旋转。在手术操作期间，导管通常需要实现两种运动即旋转运动以及纵向前后运动，器械操作盒可相对于机器人本体的基座机构前后纵向移动，由此带动导管一起前后移动，实现导管的纵向移动；旋转驱动件304通过导管旋转驱动装置与驱动源比如电机连接，在驱动源的驱动下旋转，从而带动导管一起旋转实现导管的旋转运动。

图3A和3B图示了根据本实用新型第一实施例的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置100，其中图3A是从导管旋转动力输入轴一侧看到的透视图，而图3B是传动机构的部分外壳去掉后的透视图，以显示传动机构的内部结构。导管旋转驱动装置设置在器械操作盒300上，并位于所述器械操作盒的下方。如图3A和3B所示，导管旋转驱动装置100包括导管旋转动力输入轴101，以及设置在导管旋转动力输入轴与旋转驱动件304之间的传动组件，由导管旋转动力输入轴101输入的动力经传动组件传递给旋转驱动件304，驱动旋转驱动件从而导管旋转。

如图3A图3B以及图2所示，导管旋转动力输入轴101沿器械操作盒的横向延伸，通过轴承支承在安装在器械操作盒上的传动机构1015的外壳1016的外壳壁上或者固定于器械操作盒的其它结构部件上。导管旋转动力输入轴的动力输出端1012上设置有第一传动齿轮102，而动力输入端1011从器械操作盒侧面伸出(见图2)，用于与机器人本体一侧的动力单元的驱动源(比如电机等)的导管旋转驱动轴901连接，请参见图1B。作为一种优选的方案，导管旋转动力输入轴的动力输入端1011形成有轴孔1013，轴孔横截面轮廓可呈多边形或D形，用于与驱动源的导管旋转驱动轴901实现非转动连接。

传动组件包括中间传动轴105和输出轴109，中间传动轴105与导管旋转动力输入轴101平行设置。中间传动轴通过轴承支承在外壳壁上，中间传动轴的动力输入端1051设置有第二传动齿轮106。所述第一传动齿轮102和第二传动齿轮106之间设置有中间传动齿轮104，中间传动齿轮安装在中间齿轮轴103上，该中间齿轮轴103与导管旋转动力输入轴101平行设置并通过轴承支承在所述外壳壁上，中间传动齿轮104分别与第一传动齿轮102和第二传动齿轮106啮合。

中间传动轴105的动力输出端1052设置有呈伞齿轮形式的第三传动齿轮107。所述输出轴109垂直于中间传动轴且沿上下方向设置，并通过轴承支承在器械操作盒的水平结构壁上，输出轴109的动力输入端设置有呈伞齿轮形式的第四传动齿轮108，输出轴的动力输出端设置有呈伞齿轮形式的第五传动齿轮110，第五传动齿轮位于器械操作盒表面上方。所述第四传动齿轮108与第三传动齿轮107啮合，而第五传动齿轮110用于与呈伞齿轮形式的旋转驱动件304啮合。

在操作中，导管旋转动力输入轴101接收动力源的动力，经由传动组件将动力传递给旋转驱动件304，从而带动导管旋转以适应血管内的分叉及转弯等操作。

下面参见图4，其图示了根据本实用新型第二实施例的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置。

第二实施例的导管旋转驱动装置与第一实施例的导管旋转驱动装置在总体结构上大致相同，区别在于：

在第二实施例的导管旋转驱动装置中，省略了中间齿轮轴以及中间传动齿轮，导管旋转动力输入轴111上的第一传动齿轮112直接与中间传动轴115上的第二传动齿轮116啮合，从而简化了传动组件的结构。

下面参见图5，其图示了根据本实用新型第三实施例的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置。

第三实施例的导管旋转驱动装置与第一实施例的导管旋转驱动装置在总体结构上大致相同，区别在于：

在第三实施例的导管旋转驱动装置中，省略了第一传动齿轮、中间传动齿轮及中间齿轮轴、第二传动齿轮，导管旋转动力输入轴131的动力输出端设置有第三传动齿轮117并直接驱动第三传动齿轮，从而简化了传动组件的结构。

下面参见图6A和图6B，其图示了根据本实用新型第四实施例的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置。

第四实施例的导管旋转驱动装置与第一实施例的导管旋转驱动装置在总体结构上大致相同，区别在于：

在第一实施例中，由第一传动齿轮102、中间传动齿轮104以及第二传动齿轮106组成的齿轮组用作导管旋转动力输入轴101与中间传动轴105之间的传动机构。而在第四实施例的导管旋转驱动装置中，导管旋转动力输入轴141的动力输出端设置有第一带轮142，中间传动轴145的动力输入端设置有第二带轮146，传动带144分别套绕于第一带轮和第二带轮，从而采用带轮-传动带传动机构将动力从导管旋转动力输入轴141传输给中间传动轴145。

下面参见图7A和图7B，其图示了根据本实用新型第五实施例的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置。

第五实施例的导管旋转驱动装置与第一实施例的导管旋转驱动装置的主要区别体现在以下方面。

在第五实施例中，输出轴159垂直于导管旋转动力输入轴151以及中间传动轴155且沿纵向设置，并通过轴承支承在器械操作盒的铅直结构壁上，输出轴159的动力输入端设置有呈伞齿轮形式的第四传动齿轮158，输出轴159的动力输出端设置有呈直齿轮形式的第五传动齿轮160，所述第四传动齿轮158与第三传动齿轮157啮合。第五传动齿轮160通过器械操作盒水平结构壁上形成的开口部分外露，用于在正下方与呈直齿轮形式的旋转驱动件啮合。

此外，作为第五实施例导管旋转驱动装置的一种改型，对于导管旋转动力输入轴与中间传动轴之间的传动结构，可以类似于第二实施例导管旋转驱动装置那样，采用导管旋转动力输入轴上的第一传动齿轮与中间传动轴上的第二传动齿轮直接啮合的方式，从而省去中间传动齿轮。

再者，作为第五实施例导管旋转驱动装置的另一种改型，可以类似于第三实施例导管旋转驱动装置那样，省去第一传动齿轮、中间传动齿轮及中间齿轮轴、第二传动齿轮，导管旋转动力输入轴动力输出端设置有所述第三传动齿轮并直接驱动第三传动齿轮，从而简化了传动组件的结构。

还有，作为第五实施例导管旋转驱动装置的又一种改型，对于导管旋转动力输入轴与中间传动轴之间的传动结构，可以类似于第四实施例导管旋转驱动装置那样，在导管旋转动力输入轴的动力输出端设置第一带轮，在中间传动轴的动力输入端设置第二带轮，并将传动带分别套绕于第一带轮和第二带轮上，从而采用带轮-传动带传动机构将动力从导管旋转动力输入轴传输给中间传动轴。

根据本实用新型的技术方案，导管旋转驱动装置的导管旋转动力输入轴沿器械操作盒的横向延伸，其动力输入端自器械操作盒的横向一侧伸出，并采用传动组件以适配旋转驱动件与导管旋转动力输入轴之间的传动结构，由此使得导管旋转动力输入轴能够与设置在机器人本体一侧的动力单元中的驱动源以侧连接的方式进行连接，进而使得器械操作盒能够通过接插件侧向安装在机器人本体一侧上，解决了现有技术中器械操作盒安装于动力单元上方而导致液体渗入动力单元机体内造成发生结构件腐蚀或电气短路的问题，而且这种侧连接的方式使得机器人从端部分整体厚度减小，使得装载于器械操作盒上的导管等器械能够完全贴近患者的血管入口，显著增大了导管等器械的有效使用距离。从而，本实用新型相对于现有技术取得了显著的技术效果。

上面参照附图接合具体实施例对本实用新型进行了描述，但这仅仅是为了说明的目的，而本实用新型并不局限于此。因此，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在本实用新型的技术精神和范围内进行各种变化和修改，而这些变化和修改也应理解为属于本实用新型范畴，本实用新型的范围由要求保护的技术方案及其等同方案予以限定。

Claims (11)

1.一种用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述导管旋转驱动装置设置在器械操作盒上，位于所述器械操作盒的下方，该器械操作盒的横向一侧与机器人本体侧向连接，所述导管旋转驱动装置包括导管旋转动力输入轴以及传动组件，所述传动组件的末端齿轮用于与配设在器械操作盒上的导管连接件的旋转驱动件啮合传动，驱动导管连接件以及配装在导管连接件上的导管旋转，所述导管旋转动力输入轴沿所述器械操作盒的横向延伸，其动力输入端从器械操作盒侧面伸出，用于与设置在机器人本体一侧的导管旋转驱动轴连接。

2.根据权利要求1所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述传动组件包括中间传动轴以及输出轴，所述中间传动轴与所述导管旋转动力输入轴平行设置，所述输出轴与所述中间传动轴垂直设置，所述导管旋转动力输入轴经由传动机构与所述中间传动轴连接，所述中间传动轴的动力输出端设置有伞齿轮，该伞齿轮与设置在所述输出轴的动力输入端的伞齿轮啮合，所述末端齿轮设置在所述输出轴的动力输出端。

3.根据权利要求2所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮传动机构，包括设置在所述导管旋转动力输入轴的动力输出端上的呈直齿轮形式的第一传动齿轮，以及设置在所述中间传动轴的动力输入端上的呈直齿轮形式的第二传动齿轮。

4.根据权利要求3所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述齿轮传动机构还包括中间传动齿轮，该中间传动齿轮安装在与所述导管旋转动力输入轴平行的中间齿轮轴上并与所述第一传动齿轮和第二传动齿轮啮合。

5.根据权利要求2所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述传动机构为带传动机构，包括设置在所述导管旋转动力输入轴的动力输出端上的第一带轮、设置在所述中间传动轴的动力输入端上的第二带轮、以及套绕在所述第一带轮和第二带轮上的传动带。

6.根据权利要求1所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述传动组件包括输出轴，所述输出轴与所述导管旋转动力输入轴垂直设置，所述导管旋转动力输入轴的动力输出端设置有伞齿轮，该伞齿轮与设置在所述输出轴的动力输入端的伞齿轮啮合，所述末端齿轮设置在所述输出轴的动力输出端。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述旋转驱动件是齿轮。

8.根据权利要求2-6中任一项所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述输出轴沿上下方向设置，所述末端齿轮是伞齿轮。

9.根据权利要求8所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述旋转驱动件是与所述末端齿轮啮合的伞齿轮。

10.根据权利要求2-6中任一项所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述输出轴沿纵向设置，所述末端齿轮是直齿轮。

11.根据权利要求10所述的用于血管介入手术机器人的导管旋转驱动装置，其特征在于，所述旋转驱动件是与所述末端齿轮啮合的直齿轮。

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