一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置製造方法
2023-10-30 23:25:27
一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置製造方法
【專利摘要】一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於它包括軸向推送單元、旋轉單元、夾取單元、手術導管、操作力檢測單元和傾角可調底座；其工作方法包括信號檢測、傳遞、處理、動作；優越性在於：可以模仿醫生的介入操作動作，操作精度高，有效提高手術安全性；可以保證不同的接受治療者或者不同的介入位置均能調整到操作者所期望的角度；裝置整體採用鋁合金材料，尺寸小、質量輕。
【專利說明】一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置
(—)【技術領域】:
[0001]本發明屬於醫療設備【技術領域】，尤其是一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，特別適用於血管造影、血栓或異物的摘除、治療腫瘤或血管畸形、溶解血栓、血管擴張等方面。
(二)【背景技術】:
[0002]世界衛生組織的調查統計顯示，心腦血管疾病已經成為人類疾病死亡的三大原因之一，每年我國900萬患心腦血管疾病的人中就有250萬人死亡。全球每年有1670萬人死於心腦血管疾病，佔所有疾病死亡率的29.2%。傳統的開顱開胸手術方法也能治療該疾病，但是這種手術方法對病人的損傷非常大。目前，針對腦血管疾病最直接、最有效的方法是腦血管微創外科介入療法。介入手術療法的優點是能夠減少手術給患者帶來的創傷及痛苦，並且術後恢復快，縮短病人的住院時間，減輕病人的經濟負擔。還可以減少手術室的人員配備，節省醫院的人力資源。但腦血管外科微創手術目前還只能由醫生手工完成，這種介入手術方式是在數字減影血管造影技術和X射線的輔助和導航下完成的，醫生長期在X射線下工作，會受到很大的輻射；而且手術的高危險性對操作醫生的操作技巧要求高；手術時間較長，手術安全性會因為醫生的疲勞而降低。
[0003]主從微創血管介入手術輔助系統能有效解決醫生手工完成血管介入手術存在的問題。醫生在遙操作主側根據現場反饋信息發出控制命令，導管的介入動作則由手術現場的導管從操作裝置來實現。在眾多研究中，手術現場的導管操作機器人裝置設計都基於摩擦滾輪的方式，這種方式容易對導管造成損壞，損壞的導管也可能對血管造成傷害，同時摩擦推動本身存在推進誤差 。導管軸向操作力的採集反饋已成為一個重點，但導管旋轉扭矩往往被忽視。
(三)
【發明內容】
:
[0004]本發明的目的在於提供一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，它可以克服現有技術的不足，是一種可以模仿傳統介入手術中醫生對導管抓取推送動作的裝置，其結構簡單，操作方便，且能能夠模仿人工手術的過程。
[0005]本發明的技術方案:一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於它包括軸向推送單元、旋轉單元、夾取單元、手術導管、操作力檢測單元和傾角可調底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調底座上，其輸出帶動旋轉單元、夾取單元和操作力檢測單元在軸向運動；所述旋轉單元安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板上，其輸出端連接夾取單元，使夾取單元進行旋轉；所述手術導管穿過夾取單元；所述夾取單元的輸出為夾緊或鬆開手術導管；所述操作力檢測單元的輸入端檢測夾取單元對手術導管的推送力信號以及旋轉單元的扭矩信號；所述傾角可調底座是從操作器裝置的安裝底座。
[0006]所述軸向推送單元由線性滑臺、滑臺驅動電機和滑動端轉接板構成；所述旋轉單元由旋轉驅動電機、旋轉驅動電機安裝板、聯軸器1、聯軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶輪II和同步帶構成；其中，所述滑臺驅動電機的輸出端連接線性滑臺，為線性滑臺的滑動端的移動提供驅動力；所述線性滑臺安裝在傾角可調底座上；所述滑動端轉接板安裝在線性滑臺的滑動端；所述旋轉驅動電機安裝在旋轉驅動電機安裝板上，其輸出端通過聯軸器1、扭矩傳感器、聯軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II連接電動夾具I ;所述旋轉驅動電機安裝板安裝在滑動端轉接板上。
[0007]所述線性滑臺的行程可以根據單程推進尺寸選擇為0-400_。
[0008]所述夾取單元由電動夾具1、電動夾具I1、夾具連接軸1、夾具連接軸I1、前端安裝立板和後端夾具安裝板構成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調底座上，其輸出帶動旋轉單元、夾取單元的電動夾具I和操作力檢測單元在軸向運動；所述電動夾具I兩端分別連接夾具連接軸I和夾具連接軸II，其輸出夾緊或鬆開手術導管；所述夾具連接軸I 一端與電動夾具I連接起到支撐作用，一端與操作力檢測單元以軸承方式連接；所述夾具連接軸II 一端與電動夾具I連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板以軸承方式連接；所述電動夾具II安裝在後端夾具安裝板上，其輸出夾緊或鬆開手術導管；所述前端安裝立板安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板上；所述後端夾具安裝板安裝在傾角可調底座上。
[0009]所述操作力檢測單元由扭矩傳感器、拉壓力傳感器、拉壓力傳感器安裝板、拉壓環形套和圓盤構成；其中，所述夾取單元的夾具連接軸I的一端與拉壓力傳感器安裝板以軸承方式連接；所述扭矩傳感器通過軸向推送單元的聯軸器I與旋轉單元的旋轉驅動電機的輸出端連接，檢測其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器安裝在拉壓力傳感器安裝板上，所述拉壓力傳感器的輸入端採集通過拉壓環形套和圓盤傳遞來的軸向操作力信號；所述拉壓力傳感器安裝板安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板上；所述拉壓環形套安裝在拉壓力傳感器的檢測軸上；所述圓盤安裝在夾取單元的夾具連接軸I上，其邊緣嵌入到拉壓環形套中；所述電動夾具I的輸入端通過聯軸器1、扭矩傳感器、聯軸器I1、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II與旋轉驅動電機的輸出端連接。
[0010]所述扭矩傳感器的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S。
[0011]所述拉壓力傳感器的量程為0-5N，精度為0.025% R.0。
[0012]所述拉壓力傳感器安裝板為U型拉壓力傳感器安裝板。
[0013]所述傾角可調底座由底座前端立板、底座架、支撐板、立板連接軸、套管、套管連接軸、調整杆、連接軸和緊固螺絲構成；其中，所述底座前端立板安裝在底座架上；所述套管與底座架連接，且可圍繞套管連接軸旋轉；所述調整杆依可調整嵌入長度的緊固螺絲嵌入在套管中；所述傾角可調底座的支撐板分別通過立板連接軸與底座前端立板連接，通過連接軸與調整杆連接，立板連接軸和連接軸是可以旋轉的連接軸；所述軸向推送單元的線性滑臺安裝在支撐板上；所述夾取單元的後端夾具安裝板安裝在支撐板上。
[0014]所述傾角可調底座為手動調節架；所述連接支撐板與底座前端立板的立板連接軸可以旋轉；所述連接套管和底座架的套管連接軸可以旋轉；所述連接支撐板和調整杆的連接軸可以旋轉；
[0015]所述電動夾具I由夾具電機、夾具電機安裝板、凸輪、銷釘、夾具片、夾具板1、夾具板I1、彈簧和螺絲構成；其中，所述夾具電機安裝在夾具電機安裝板上；所述凸輪與夾具電機的輸出端連接，並卡在夾具片中間；所述夾具板I與夾具電機安裝板呈平行安裝；所述夾具板II上有螺紋孔，所述夾具板II與夾具板I之間、夾具板II與夾具電機安裝板之間均依螺絲連接；所述夾具片通過銷釘固定在夾具板I與夾具電機安裝板之間；所述夾具板II上有螺紋孔，所述彈簧穿過夾具板II上螺紋孔，一端壓在夾具片上，一端與夾具板II上螺紋孔內的螺絲相接；所述電動夾具II與電動夾具I有相同的結構。
[0016]所述夾具電機是微型步進電機。
[0017]所述主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置採用鋁合金材料。
[0018]一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置的工作方法，其特徵在於包括以下幾個操作部分:
[0019]①介入角度的調節:
[0020]針對不同的接受治療者或者手術介入位置，通過調節傾角可調底座獲得0-45°的任意介入角度。調整杆深入套管的長度決定了介入角度的大小，當調整杆深入套管的長度達到操作者期望的介入角度時，通過緊固螺絲將其固定住；
[0021]②導管的推送旋轉操作:
[0022]所述電動夾具I和電動夾具II交替夾住手術導管，當電動夾具I夾住手術導管時，手術導管處於介入工作狀態；當電動夾具II夾住手術導管時，手術導管保持原有狀態不動，滑臺驅動電機驅動線性滑臺使線性滑臺滑動端移動到線性滑臺的後端；其中，電動夾具I夾緊手術導管的夾緊力被安裝在夾具片夾緊位置的壓敏傳感器所測量，以保證電動夾具I能夠夾住手術導管運動而不產生相對滑動，同時又不對手術導管造成損壞。電動夾具I夾緊力的大小可以通過擰進夾具板II上螺紋孔的螺絲長度來調節彈簧的鬆緊控制。
[0023]③導管操作力的檢測:
[0024]所述對手術導管的操作力檢測包括軸向操作力的檢測和旋轉扭矩的檢測:
[0025]1、所述軸向操作力的檢測由拉壓力傳感器完成，所述拉壓環形套在沒有拉壓力時被圓盤接觸但沒有擠壓，圓盤隨軸的旋轉不影響拉壓環形套；當電動夾具I夾住手術導管做軸向運動時，手術導管對電動夾具I的反作用力可以使電動夾具I在軸向產生微移動，這個微移動通過圓盤和拉壓環形套的組合傳遞到拉壓力傳感器，拉壓力傳感器即可檢測到對手術導管的軸向操作力；
[0026]I1、所述旋轉扭矩的檢測由扭矩傳感器完成，所述扭矩傳感器安裝在旋轉驅動電機的輸出端和同步帶輪軸之間；當扭矩傳感器檢測到旋轉驅動電機的輸出扭矩後，實時的輸出扭矩減去空載時的輸出扭矩，即可得到對手術導管操作時的實時扭矩。
[0027]所述步驟②中的導管的推送旋轉操作，電動夾具I的夾緊模仿醫生的抓管動作，線性滑臺的推進和旋轉驅動電機的旋轉模仿醫生手的送管、旋管動作；當手術導管被電動夾具I夾住時，從操作器對手術導管的操作有兩個自由度，包括旋轉和軸向運動，由以下幾個步驟構成:
[0028]1、旋轉驅動電機的旋轉通過聯軸器1、扭矩傳感器、聯軸器I1、同步帶輪軸、同步帶、夾具連接軸II，最終傳遞到電動夾具I，從而帶動電動夾具I所夾緊的手術導管一起旋轉，實現手術導管的旋轉運動；
[0029]I1、滑臺驅動電機的旋轉使線性滑臺滑動端滑動，從而實現推動電動夾具所夾緊的手術導管軸向運動。
[0030]本發明的優越性在於:1、模仿傳統手術中醫生對導管的操作動作，符合仿生學的設計要求，利於使用醫生在傳統手術中所積累的導管操作經驗和技巧；2、用抓取推送的方式取代摩擦滾輪推進，提高了操作精度，同時對手術導管26不造成損壞；3、操作器上帶有操作力檢測傳感器組，將操作力實時反饋給操作者，增加操作者的現場操作感，有效提高手術安全性；4、傾角可調底座可以保證不同的接受治療者或者不同的介入位置均能調整到操作者所期望的角度；5、裝置整體採用鋁合金材料，尺寸小、質量輕。
(四)【專利附圖】
【附圖說明】:
[0031]圖1為本發明所涉一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置的結構框圖。
[0032]圖2為本發明所涉一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置的整體結構示意圖。
[0033]圖3為本發明所涉一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置的導管旋轉實現和軸嚮導管操作力及導管旋轉扭矩檢測的結構原理示意圖。
[0034]圖4為本發明所涉一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置中電動夾具I的結構示意圖(其中圖4-a為分解圖、圖4-b為組合圖)。
[0035]圖5為本發明所涉一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置中傾角可調底座的結構不意圖。
[0036]其中，I為底座前端立板，2為底座架,3為套管,4為立板連接軸,5為調整杆,6為同步帶輪I，7為同步帶輪軸，8為圓盤，9為拉壓力傳感器安裝板，10為聯軸器I，11為旋轉驅動電機安裝板，12為緊固螺絲，13為連接軸，14為滑臺驅動電機，15為後端夾具安裝板，16為滑動端轉接板，17 為聯軸器II, 18為前端安裝立板,19為同步帶,20為電動夾具I ,20-1為夾具板I，20-2為彈簧，20-3為夾具板II，20-4為螺絲，20-5為夾具片，20_6為夾具電機安裝板，20-7為夾具電機，20-8為凸輪，20-9為銷釘，21為夾具連接軸I，22為拉壓環形套，23為拉壓力傳感器，24為扭矩傳感器，25為旋轉驅動電機，26為手術導管，27為電動夾具II，28為線性滑臺，29為支撐板，30為套管連接軸，31為夾具連接軸II，32為同步帶輪II。(五)【具體實施方式】:
[0037]實施例:一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置(見圖1、圖2)，其特徵在於它包括軸向推送單元、旋轉單元、夾取單元、手術導管26、操作力檢測單元和傾角可調底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調底座上，其輸出帶動旋轉單元、夾取單元和操作力檢測單元在軸向運動；所述旋轉單元安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板16上，其輸出端連接夾取單元，使夾取單元進行旋轉；所述手術導管26穿過夾取單元；所述夾取單元的輸出為夾緊或鬆開手術導管26 ;所述操作力檢測單元的輸入端檢測夾取單元對手術導管26的推送力信號以及旋轉單元的扭矩信號；所述傾角可調底座是從操作器裝置的安裝底座。
[0038]所述軸向推送單元(見圖2)由線性滑臺28、滑臺驅動電機14和滑動端轉接板16構成；所述旋轉單元(見圖2，圖3)由旋轉驅動電機25、旋轉驅動電機安裝板11、聯軸器110、聯軸器1117、同步帶輪軸7、同步帶輪16、同步帶輪1132和同步帶19構成；其中，所述滑臺驅動電機14的輸出端連接線性滑臺28，為線性滑臺28的滑動端的移動提供驅動力；所述線性滑臺28安裝在傾角可調底座上；所述滑動端轉接板16安裝在線性滑臺28的滑動端；所述旋轉驅動電機25安裝在旋轉驅動電機安裝板11上，其輸出端通過聯軸器110、扭矩傳感器24、聯軸器1117、同步帶輪軸7、同步帶輪16、同步帶19、同步帶輪1132及夾具連接軸1131連接電動夾具120 ;所述旋轉驅動電機安裝板11安裝在滑動端轉接板16上。
[0039]所述線性滑臺28的行程可以根據單程推進尺寸選擇為0-400mm，本實施例的有效行程為200mm。
[0040]所述夾取單元(見圖1，圖2，圖3)由電動夾具120、電動夾具1127、夾具連接軸121、夾具連接軸1131、前端安裝立板18和後端夾具安裝板15構成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調底座上，其輸出帶動旋轉單元、夾取單元的電動夾具120和操作力檢測單元在軸向運動；所述電動夾具120兩端分別連接夾具連接軸121和夾具連接軸1131，其輸出夾緊或鬆開手術導管26 ;所述夾具連接軸121 —端與電動夾具120連接起到支撐作用，一端與操作力檢測單元以軸承方式連接；所述夾具連接軸Π31 —端與電動夾具120連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板18以軸承方式連接；所述電動夾具1127安裝在後端夾具安裝板15上，其輸出夾緊或鬆開手術導管26 ;所述前端安裝立板18安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板16上；所述後端夾具安裝板15安裝在傾角可調底座上。
[0041]所述操作力檢測單元(見圖1、圖2)由扭矩傳感器24、拉壓力傳感器23、拉壓力傳感器安裝板9、拉壓環形套22和圓盤8構成；其中，所述夾取單元的夾具連接軸121的一端與拉壓力傳感器安裝板9以軸承方式連接；所述扭矩傳感器24通過軸向推送單元的聯軸器IlO與旋轉單元的旋轉驅動電機25的輸出端連接，檢測其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器23安裝在拉壓力傳感器安裝板9上，所述拉壓力傳感器23的輸入端採集通過拉壓環形套22和圓盤8傳遞來的軸向操作力信號；所述拉壓力傳感器安裝板9安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板16上；所述拉壓環形套22安裝在拉壓力傳感器23的檢測軸上；所述圓盤8安裝在夾取單元的夾具連接軸121上，其邊緣嵌入到拉壓環形套22中；所述電動夾具120的輸入端通過聯軸器110、扭矩傳感器24、聯軸器1117、同步帶輪16、同步帶19、同步帶輪1132及夾具連接軸1131與旋轉驅動電機25的輸出端連接。
[0042]所述扭矩傳感器24的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S，本實施例取量程為
0.1匪，精度為 ±0.3% F.S。
[0043]所述拉壓力傳感器23的量程為0-5N精度為0.025% R.0，本實施例取量程為2N精度為 0.025% R.0。
[0044]所述拉壓力傳感器安裝板9為U型拉壓力傳感器安裝板。
[0045]所述傾角可調底座(見圖5)由底座前端立板1、底座架2、支撐板29、立板連接軸
4、套管3、套管連接軸30、調整杆5、連接軸13和緊固螺絲12構成；其中，所述底座前端立板I安裝在底座架2上；所述套管3與底座架2連接，且可圍繞套管連接軸30旋轉；所述調整杆5依可調整嵌入長度的緊固螺絲12嵌入在套管3中；所述傾角可調底座的支撐板29分別通過立板連接軸4與底座前端立板I連接，通過連接軸13與調整杆5連接，立板連接軸4和連接軸13是可以旋轉的連接軸；所述軸向推送單元的線性滑臺28安裝在支撐板29上；所述夾取單元的後端夾具安裝板15安裝在支撐板29上。
[0046]所述傾角可調底座為手動調節架(見圖5);所述連接支撐板29與底座前端立板I的立板連接軸4可以旋轉；所述連接套管3和底座架2的套管連接軸30可以旋轉；所述連接支撐板29和調整杆5的連接軸13可以旋轉；
[0047]所述電動夾具120 (見圖4-a、圖4-b)由夾具電機20_7、夾具電機安裝板20_6、凸輪20-8、銷釘20-9、夾具片20-5、夾具板120-1、夾具板1120-3、彈簧20-2和螺絲20-4構成；其中，所述夾具電機20-7安裝在夾具電機安裝板20-6上；所述凸輪20-8與夾具電機20-7的輸出端連接，並卡在夾具片20-5中間；所述夾具板120-1與夾具電機安裝板20_6呈平行安裝；所述夾具板Π20-3上有螺紋孔，所述夾具板II20-3與夾具板120-1之間、夾具板II20-3與夾具電機安裝板20-6之間均依螺絲連接；所述夾具片20-5通過銷釘20_9固定在夾具板120-1與夾具電機安裝板20-6之間；所述夾具板II20-3上有螺紋孔，所述彈簧20-2穿過夾具板II20-3上螺紋孔，一端壓在夾具片20-5上，一端與夾具板II20-3上螺紋孔內的螺絲20-4相接；所述電動夾具1127與電動夾具120有相同的結構。
[0048]所述夾具電機20-7是微型步進電機。
[0049]所述主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置採用鋁合金材料。
[0050]一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置的工作方法，其特徵在於包括以下幾個操作部分:
[0051]①介入角度的調節:
[0052]針對不同的接受治療者或者手術介入位置，通過調節傾角可調底座獲得0-45°的任意介入角度。調整杆5深入套管3的長度決定了介入角度的大小，當調整杆5深入套管3的長度達到操作者期望的介入角度時，通過緊固螺絲12將其固定住；
[0053]②導管的推送旋轉操作:
[0054]所述電動夾具120和電動夾具1127交替夾住手術導管26，當電動夾具120夾住手術導管26時，手術導管26處於介入工作狀態；當電動夾具1127夾住手術導管26時，手術導管26保持原有狀態不動，滑臺驅動電機14驅動線性滑臺28使線性滑臺28滑動端移動到線性滑臺28的後端；其中，電動夾具120夾緊手術導管26的夾緊力被安裝在夾具片20-5夾緊位置的壓敏傳感器所測量，以保證電動夾具120能夠夾住手術導管26運動而不產生相對滑動，同時又不對手術導管26造成損壞。電動夾具120夾緊力的大小可以通過擰進夾具板II20-3上螺紋孔的螺絲20-4長度來調節彈簧20-2的鬆緊控制。
[0055]③導管操作力的檢測:
[0056]所述對手術導管26的操作力檢測包括軸向操作力的檢測和旋轉扭矩的檢測(見圖3):
[0057]1、所述軸向操作力的檢測由拉壓力傳感器23完成，所述拉壓環形套22在沒有拉壓力時被圓盤8接觸但沒有擠壓，圓盤8隨軸的旋轉不影響拉壓環形套22 ;當電動夾具120夾住手術導管26做軸向運動時，手術導管26對電動夾具I 20的反作用力可以使電動夾具120在軸向產生微移動，這個微移動通過圓盤8和拉壓環形套22的組合傳遞到拉壓力傳感器23，拉壓力傳感器23即可檢測到對手術導管26的軸向操作力；
[0058]I1、所述旋轉扭矩的檢測由扭矩傳感器24完成，所述扭矩傳感器24安裝在旋轉驅動電機25的輸出端和同步帶輪軸7之間；當扭矩傳感器24檢測到旋轉驅動電機25的輸出扭矩後，實時的輸出扭矩減去空載時的輸出扭矩，即可得到對手術導管26操作時的實時扭矩。
[0059]所述步驟②中的導管的推送旋轉操作，電動夾具120的夾緊模仿醫生的抓管動作，線性滑臺28的推進和旋轉驅動電機25的旋轉模仿醫生手的送管、旋管動作；當手術導管26被電動夾具120夾住時，從操作器對手術導管26的操作有兩個自由度，包括旋轉和軸向運動，由以下幾個步驟構成:
[0060]1、旋轉驅動電機25的旋轉通過聯軸器110、扭矩傳感器24、聯軸器1117、同步帶輪軸7、同步帶19、夾具連接軸1131，最終傳遞到電動夾具120，從而帶動電動夾具120所夾緊的手術導管26 —起旋轉，實現手術導管26的旋轉運動；
[0061]I1、滑臺驅動電機14的旋轉使線性滑臺28滑動端滑動，從而實現推動電動夾具20所夾緊的手術導管 26軸向運動。
【權利要求】
1.一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於它包括軸向推送單元、旋轉單元、夾取單元、手術導管、操作力檢測單元和傾角可調底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調底座上，其輸出帶動旋轉單元、夾取單元和操作力檢測單元在軸向運動；所述旋轉單元安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板上，其輸出端連接夾取單元，使夾取單元進行旋轉；所述手術導管穿過夾取單元；所述夾取單元的輸出為夾緊或鬆開手術導管；所述操作力檢測單元的輸入端檢測夾取單元對手術導管的推送力信號以及旋轉單元的扭矩信號；所述傾角可調底座是從操作器裝置的安裝底座。
2.根據權利要求1所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述軸向推送單元由線性滑臺、滑臺驅動電機和滑動端轉接板構成；所述旋轉單元由旋轉驅動電機、旋轉驅動電機安裝板、聯軸器1、聯軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶輪II和同步帶構成；其中，所述滑臺驅動電機的輸出端連接線性滑臺，為線性滑臺的滑動端的移動提供驅動力；所述線性滑臺安裝在傾角可調底座上；所述滑動端轉接板安裝在線性滑臺的滑動端；所述旋轉驅動電機安裝在旋轉驅動電機安裝板上，其輸出端通過聯軸器1、扭矩傳感器、聯軸器I1、同步帶輪軸、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II連接電動夾具I ;所述 旋轉驅動電機安裝板安裝在滑動端轉接板上。
3.根據權利要求2所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述線性滑臺的行程可以根據單程推進尺寸選擇為0-400_。
4.根據權利要求1所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述夾取單元由電動夾具1、電動夾具I1、夾具連接軸1、夾具連接軸I1、前端安裝立板和後端夾具安裝板構成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調底座上，其輸出帶動旋轉單元、夾取單元的電動夾具I和操作力檢測單元在軸向運動；所述電動夾具I兩端分別連接夾具連接軸I和夾具連接軸II，其輸出夾緊或鬆開手術導管；所述夾具連接軸I 一端與電動夾具I連接起到支撐作用，一端與操作力檢測單元以軸承方式連接；所述夾具連接軸II 一端與電動夾具I連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板以軸承方式連接；所述電動夾具II安裝在後端夾具安裝板上，其輸出夾緊或鬆開手術導管；所述前端安裝立板安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板上；所述後端夾具安裝板安裝在傾角可調底座上。
5.根據權利要求1所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述操作力檢測單元由扭矩傳感器、拉壓力傳感器、拉壓力傳感器安裝板、拉壓環形套和圓盤構成；其中，所述夾取單元的夾具連接軸I的一端與拉壓力傳感器安裝板以軸承方式連接；所述扭矩傳感器通過軸向推送單元的聯軸器I與旋轉單元的旋轉驅動電機的輸出端連接，檢測其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器安裝在拉壓力傳感器安裝板上，所述拉壓力傳感器的輸入端採集通過拉壓環形套和圓盤傳遞來的軸向操作力信號；所述拉壓力傳感器安裝板安裝在軸向推送單元的滑動端轉接板上；所述拉壓環形套安裝在拉壓力傳感器的檢測軸上；所述圓盤安裝在夾取單元的夾具連接軸I上，其邊緣嵌入到拉壓環形套中；所述電動夾具I的輸入端通過聯軸器1、扭矩傳感器、聯軸器I1、同步帶輪1、同步帶、同步帶輪II及夾具連接軸II與旋轉驅動電機的輸出端連接。
6.根據權利要求5所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述扭矩傳感器的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S ;所述拉壓力傳感器的量程為0-5N，精度為0.025% R.0 ;所述拉壓力傳感器安裝板為U型拉壓力傳感器安裝板。
7.根據權利要求1所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述傾角可調底座由底座前端立板、底座架、支撐板、立板連接軸、套管、套管連接軸、調整杆、連接軸和緊固螺絲構成；其中，所述底座前端立板安裝在底座架上；所述套管與底座架連接，且可圍繞套管連接軸旋轉；所述調整杆依可調整嵌入長度的緊固螺絲嵌入在套管中；所述傾角可調底座的支撐板分別通過立板連接軸與底座前端立板連接，通過連接軸與調整杆連接，立板連接軸和連接軸是可以旋轉的連接軸；所述軸向推送單元的線性滑臺安裝在支撐板上；所述夾取單元的後端夾具安裝板安裝在支撐板上。
8.根據權利要求7所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述傾角可調底座為手動調節架；所述連接支撐板與底座前端立板的立板連接軸可以旋轉；所述連接套管和底座架的套管連接軸可以旋轉；所述連接支撐板和調整杆的連接軸可以旋轉。
9.根據權利要求4所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述電動夾具I由夾具電機、夾具電機安裝板、凸輪、銷釘、夾具片、夾具板1、夾具板I1、彈簧和螺絲構成；其中，所述夾具電機安裝在夾具電機安裝板上；所述凸輪與夾具電機的輸出端連接，並卡在夾具片中間；所述夾具板I與夾具電機安裝板呈平行安裝；所述夾具板II上有螺紋孔，所述夾具板II與夾具板I之間、夾具板II與夾具電機安裝板之間均依螺絲連接；所述夾具片通過銷釘固定在夾具板I與夾具電機安裝板之間；所述夾具板II上有螺紋孔，所述彈簧穿過夾具板II上螺紋孔，一端壓在夾具片上，一端與夾具板II上螺紋孔內的螺絲相接；所述電動夾具II與電動夾具I有相同的結構。
10.根據權利要求9所述一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置，其特徵在於所述夾具電機是微型步進電機。
11.一種主從微創血管介入手術輔助系統從操作器裝置的工作方法，其特徵在於包括以下幾個操作部分: ①介入角度的調節: 針對不同的接受治療者或者手術介入位置，通過調節傾角可調底座獲得0-45°的任意介入角度。調整杆深入套管的長度決定了介入角度的大小，當調整杆深入套管的長度達到操作者期望的介入角度時，通過緊固螺絲將其固定住； ②導管的推送旋轉操作: 所述電動夾具I和電動夾具II交替夾住手術導管，當電動夾具I夾住手術導管時，手術導管處於介入工作狀態；當電動夾具II夾住手術導管時，手術導管保持原有狀態不動，滑臺驅動電機驅動線性滑臺使線性滑臺滑動端移動到線性滑臺的後端；其中，電動夾具I夾緊手術導管的夾緊力被安裝在夾具片夾緊位置的壓敏傳感器所測量，以保證電動夾具I能夠夾住手術導管運動而不產生相對滑動，同時又不對手術導管造成損壞；電動夾具I夾緊力的大小可以通過擰進夾具板II上螺紋孔的螺絲長度來調節彈簧的鬆緊控制； 其中，導管的推送旋轉操作，電動夾具I的夾緊模仿醫生的抓管動作，線性滑臺的推進和旋轉驅動電機的旋轉模仿醫生手的送管、旋管動作；當手術導管被電動夾具I夾住時，從操作器對手術導管的操作有兩個自由度，包括旋轉和軸向運動，由以下幾個步驟構成: I、旋轉驅動電機的旋轉通過聯軸器1、扭矩傳感器、聯軸器I1、同步帶輪軸、同步帶、夾具連接軸II，最終傳遞到電動夾具I，從而帶動電動夾具I所夾緊的手術導管一起旋轉，實現手術導管的旋轉運動； II、滑臺驅動電機的旋轉使線性滑臺滑動端滑動，從而實現推動電動夾具所夾緊的手術導管軸向運動； ③導管操作力的檢測: 所述對手術導管的操作力檢測包括軸向操作力的檢測和旋轉扭矩的檢測: I、所述軸向操作力的檢測由拉壓力傳感器完成，所述拉壓環形套在沒有拉壓力時被圓盤接觸但沒有擠壓，圓盤隨軸的旋轉不影響拉壓環形套；當電動夾具I夾住手術導管做軸向運動時，手術導管對電動夾具I的反作用力可以使電動夾具I在軸向產生微移動，這個微移動通過圓盤和拉壓環形套的組合傳遞到拉壓力傳感器，拉壓力傳感器即可檢測到對手術導管的軸向操作力； II、所述旋轉扭矩的檢測由扭矩傳感器完成，所述扭矩傳感器安裝在旋轉驅動電機的輸出端和同步帶輪軸之間；當扭矩傳感器檢測到旋轉驅動電機的輸出扭矩後，實時的輸出扭矩減去空載時的輸出扭矩，即 可得到對手術導管操作時的實時扭矩。
【文檔編號】A61B17/00GK104042259SQ201410206956
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】郭健, 郭書祥, 王鵬, 邵林, 王雲亮 申請人:天津理工大學