專利名稱：微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置的制作方法
技術領域：
本發明公開了 一種微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，屬于醫療設備領域。
背景技術：
隨著社會的日益進步和人們生活水平的不斷提高，人類對自身疾病的診斷、治療、 預防以及衛生健康給予越來越多的關注。為了提高手術精度和工具的靈活性、增加手術醫 生的舒適性、降低手術風險，減小手術醫生的疲勞，微創手術機器人系統應運而生。微創介 入以微創、無痛、舒適的特點，迅速發展。微創手術技術的發展必然帶動相關手術機器人技 術的研究熱潮。而微創血管介入手術又是微創手術的一個重要方面，這主要是由于心腦血 管疾病是人類主要的疾病，并且致死率、致殘率較高。血管介入手術是借助于介入導管沿血 管的管腔到達較遠的病變部位(如冠狀動脈、腦、肝、腎等血管內)，然后對病變部位實行治 療的一種微創手術。這種手術方式不僅能有效治療血管疾病，還具有大大縮短手術時間，極 大減輕手術痛苦及恢復過程快等諸多優點，已經在國內外廣泛地開展。傳統的手術方法是 在X射線影像或其他灰度圖像的監控和引導下，由技術熟練的醫生手工直接完成導管的插 入和治療。但是由于現有的導管前端的彎曲半徑固定以及人體內血管存在彎曲狹長、不規 則、分支多等特點，導致操作過程中破壞血管壁或發生誤入血管分支等情況，使醫務人員和 患者更長時間地暴露在X射線的輻射之中，影響了手術的效率和安全性。并且傳統方法技 巧性強，風險性高，專科醫生手術培訓時間長，同時操作復雜、手術時間長，醫生疲勞和人手 操作不穩定等因素會直接影響手術質量，進而影響患者生存質量。現有的送管機構，一方面，需要醫務人員將所需送的導管從送管機構的一端穿入 送管機構，操作起來費時費力；另一方面，電機與操作部分組件之間拆卸不方便，不利于術 前消毒和數次使用后的更換；再者，為實現導管的轉動，需要包括電機在內的機構整體跟隨 轉動，這樣就給布線及控制帶來不便，并且限制了轉動的圈數。因此，發明一種微創血管介 入手術機器人導管捻旋裝置有著極其重要的現實應用意義。本發明的目的在于提供一種能夠實現在血管介入手術過程中，捻旋介入導管軸向 旋轉，輔助導管到達特定的分支血管的捻旋裝置。
發明內容
本發明用作微創血管介入手術機器人的末端執行器，它包括捻旋部件和張合部 件。其中捻旋部件用于搓動所要送的導管軸向旋轉，張合部件的作用是在其張開時，可以拿 出或放入導管；而捻旋過程中，張合部件閉合，夾緊管對其進行捻旋。捻旋部件主要包括捻旋動力部和捻旋執行部。動力部主要包括主動齒輪、動力輸 入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動帶。通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實現對導管的夾持，通 過兩段平行帶間的相對運動實現對導管的捻旋。電機反轉，各軸轉向相反，從而實現對導管 的反向捻旋。張合部件主要包括雙向旋轉電磁鐵、一組四連桿機構和兩組五連桿機構，其中五連桿機構中包含兩組平行四邊形機構。通過雙向旋轉電磁鐵的旋轉帶動四連桿機構動作， 進而帶動五連桿機構中的兩組平行四邊形機構做反向的擺動，實現張合機構的張合動作。本發明的微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置結構緊湊、體積小、重量輕、加工 安裝方便，便于推廣應用；采用捻旋機構捻動導管轉動，避免了電機跟隨轉動帶來的繞線問 題，并能實現任意圈數的轉動；采用雙向旋轉電磁鐵控制張合機構的張合，電磁鐵通電時， 張合機構張開，進行放進管或取出管的操作，電磁鐵斷電時，張合機構閉合，夾緊導管工作， 控制方法簡單；裝置中包含張合機構，在其張開時，可以將導管裝入或拿出，避免了穿管動 作，使操作更簡單方便；整個執行部件可以與電機、電磁鐵分開，單獨取出，便于使用前的消 毒和數次使用后的更換；采用連桿機構進行張合機構的動力傳動，連桿機構中的運動副元 素的幾何形狀簡單，便于加工制造，連桿機構還可以很方便地用來達到增力、擴大行程和實 現遠距離傳動的目的；五連桿機構中包含兩組做反向同步運動的平行四邊形機構，避免了 在夾緊導管時，由于雙向用力不均，帶來的導管位置的徑向攢動。
圖1、微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置總體結構示意2、微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置局部結構示意3、微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置帶傳動路線示意圖
具體實施例方式下面給出本發明的具體實施方案，并結合附圖加以說明。微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置總體結構示意圖如圖1所示，主要包括用 于使導管轉動的捻旋部件和夾持導管的張合部件。如圖所示，捻旋部件主要包括提供動力的電機部件和捻旋動作的執行部件。啟動 電機19，帶動主動齒輪25轉動，進而帶動與主動齒輪嚙合的動力輸入齒輪16轉動，并將動 力通過齒輪15繼續傳遞到捻旋部件的動力輸入軸第一捻旋軸31，通過傳動帶30依次帶動 第四捻旋軸26、第三捻旋軸28、第二捻旋軸29、第三捻旋軸36、第四捻旋軸34轉動，各傳動 軸的位置如圖3所示，機構中第三捻旋軸28、第四捻旋軸26和第三捻旋軸36、第四捻旋軸 34形成圖3所示的帶傳動路線。在壓緊塊21的作用下，將導管壓緊在兩段平行的傳動帶之 間，兩段平行傳動帶做反向運動，實現對導管的捻旋。電機反轉，反向捻旋導管。帶的松緊 可以通過移動張緊輪27和35來調節。電機19通過電機支架20固定在箱殼1上。第二齒 輪16通過小軸24支撐在第三支架32上，第三支架32通過電機支架20固定在箱殼1上。 第一捻旋軸31、第二捻旋軸29由第一支架8來支撐，第一支架8與外部機架固聯。第三捻 旋軸28、第四捻旋軸26安裝在第一殼體39和第二殼體37內，第三捻旋軸34和第四捻旋軸 36安裝在第一殼體9和第二殼體38內。張合部件主要包括雙向旋轉電磁鐵2，四連桿機構和五連桿機構。雙向旋轉電磁鐵 2通電旋轉，帶動由擺桿4、拉桿5、擺動板6組成的四連桿機構動作，通過擺動板6的擺動， 頂住第一連板22和第二連板23，兩連板夾角發生變化，帶動由第一連桿10、第二連桿11、 第五連桿14和第一殼體9組成的平行四邊形機構與由第三連桿12、第四連桿13、第五連 桿14和第二殼體37組成的平行四邊形機構做反方向擺動。兩連板通過銷17連在一起，銷17插入到導向架7的導向槽內，保證該連接點只做上下方向的直線運動。導向架7通過螺 釘固聯在支架8上。擺動板向上擺動時，帶動與連板相連的兩平行四邊形機構均向外擺動， 第一連桿10、第二連桿11與第一殼體9連接在一起，第三連桿12、第四連桿13與第二殼體 37連接在一起，因此第一殼體9和第二殼體37隨連桿一起擺動，進而帶動安裝在第一殼體 9上的第三捻旋軸28、第四捻旋軸26和安裝在第二殼體37內的第三捻旋軸34、第四捻旋 軸36隨殼體擺動，完成張開動作；電磁鐵斷電，擺動板6在自身重力作用下向下擺動，兩組 平行四邊形機構則在彈簧33彈力作用下恢復至閉合位置，完成閉合動作。為保證動作的穩 定性和可靠性，本發明采用了兩組完全相同的五連桿機構分別安裝在第一殼體9、第二殼體 37和第一殼體39、第二殼體38上。因此在張合過程中，第一殼體9和第二殼體38始終同 步張合，第一殼體39和第二殼體37亦始終同步擺動。雙向旋轉電磁鐵2通過電磁鐵支架 3與箱殼1固聯，擺動板6通過銷釘與第二支架18連接，第二支架18固定在箱殼1上。箱 殼1與外部機架固聯。
權利要求
一種微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于包括捻動導管旋轉的捻旋部件和在導管放入和取出時張開，在捻旋導管過程中閉合的張合部件。
2.根據權利要求1所述的微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于導管 捻旋裝置包括捻旋部件和張合部件，其中捻旋部件用于捻動所要送的導管做軸向旋轉；張 合部件的作用是在其張開時，拿出或放入導管，所述捻旋部件主要包括捻旋動力部和捻旋 執行部，動力部主要包括主動齒輪、動力輸入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動帶，所述張合部件主 要包括雙向旋轉電磁鐵、一組四連桿機構和兩組五連桿機構。
3.根據權利要求2所述的微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 捻旋部件，通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實現對導管的夾持，通過兩段平行帶間的相 對運動實現對導管的捻旋；電機反轉，各軸轉向相反，從而實現對導管的反向捻旋。
4.根據權利要求2所述的微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 張合部件，通過雙向旋轉電磁鐵的旋轉帶動四連桿機構動作，進而帶動五連桿機構中的兩 組平行四邊形機構做反向的擺動，實現張合機構的張合動作。
5.根據權利要求2所述的微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 的捻旋動力部由電機驅動，帶動主動齒輪(25)轉動，進而帶動與主動齒輪嚙合的動力輸入 齒輪(16)轉動，并將動力通過齒輪(15)繼續傳遞到捻旋執行部。
6.根據權利要求2所述的微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 的捻旋執行部，第一捻旋軸(31)轉動，通過傳動帶(30)依次帶動第四捻旋軸(26)、第三捻 旋軸(28)、第二捻旋軸(29)、第三捻旋軸(36)、第四捻旋軸(34)轉動，利用兩段平行帶之間 的摩擦夾緊導管，并利用兩段平行帶之間的相對運動捻動導管旋轉。
7.根據權利要求2所述的微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，其特征在于所述 五連桿機構中包含兩組對稱的平行四邊形機構，分別由第一連桿(10)、第二連桿(11)、第 一殼體(9)和第三連桿(12)、第四連桿(13)、第二殼體(37)組成，張合動作時，兩平行四邊 形機構始終做同步反向擺動，與連桿相連的殼體及殼體內部的捻旋軸隨之擺動。
全文摘要
本發明公開了一種微創血管介入手術機器人導管捻旋裝置，屬于醫療設備領域。它用作微創血管介入手術機器人的末端執行器，包括捻旋部件和張合部件，其中捻旋部件用于捻動所要送的導管做軸向旋轉。張合部件的作用是在其張開時，拿出或放入導管；而捻旋過程中，張合部件閉合。捻旋部件主要包括動力部和執行部。動力部主要包括主動齒輪、動力輸入齒輪、小軸、捻旋軸和傳動帶。通過壓緊的兩段平行帶之間的摩擦實現對導管的夾持，通過兩段平行帶間的相對運動實現對導管的捻旋。張合部件主要包括雙向旋轉電磁鐵、四連桿機構和五連桿機構。通過雙向旋轉電磁鐵的旋轉帶動四連桿機構動作，進而帶動五連桿機構中的兩組平行四邊形機構擺動，實現張合動作。
文檔編號A61M25/082GK101879346SQ20101022061
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月3日 優先權日2010年7月3日
發明者侯增廣, 徐桂玲, 方唯一, 易新, 李亮, 楊雪, 王洪波, 胡國清, 譚民 申請人:燕山大學