一種用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置的製作方法
2023-08-07 08:19:11
專利名稱：一種用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬醫療設備領域，特別涉及一種用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置。
背景技術：
血管介入手術是指醫生在數字減影血管造影成像(DSA)系統的導引下，操控導管(一種帶有剛性的軟管)在人體血管內運動，對病灶進行治療，達到栓塞畸形血管、溶解血栓、擴張狹窄血管等目的。目前，血管介入手術主要由醫生手工完成，主要弊端在於:1)醫生在射線環境下工作，長期操作對身體傷害很大；2)現有手術方法技巧性強，風險性高，專科醫生手術培訓時間長；3)由於操作複雜、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。這些缺點限制了血管介入手術的廣泛應用，機器人技術與血管介入技術有機結合是解決上述問題的重要途徑。針對上述問題,德國漢森醫療(hansen meidical)改造了導管構造,開發出了主動導管系統，問題在於改造後的導管較粗，醫學適用範圍較窄；北京航空航天大學做了推管機構，但是裝拆導管和消毒不便；中科院自動化所模擬人手設計了推管裝置，但是無法連續推進導管，並且無法完成推進和旋轉的同時運動，本專利將克服上述問題，提出了一種新型的導管操縱裝置。
發明內容
本發明的目的是提供了一種用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置，該裝置能夠操縱導管或者導絲在血管內完成推進、旋轉以及推進和旋轉同時進行的動作。本發明提出的用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置包括主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件，其中，所述主指組件包括滾輪，該滾輪旋轉能夠實現導管或導絲推進或者後退，主指組件和副指組件通過組合運動能夠實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉；所述副指組件用於配合主指組件實現導管或導絲旋轉和推進功能，副指組件能夠手動沿著遠離主指組件方向直接移動，鬆手後，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回；所述驅動組件用於實現主指組件和副指組件運動的運動驅動；所述導管或導絲導向組件包括Y閥架單元和入口支撐架，Y閥架單元用於實現Y閥的快速安裝，入口支撐架用於導向進入機構的導管或導絲。優選地，所述導管或導絲操縱裝置操縱導管或導絲包括兩個方向的運動，是導管或導絲推進運動和導管或導絲旋轉運動，導管或導絲推進運動是附著在導管或導絲旋轉運動之上的。
優選地，主指組件和副指組件的滾輪上，安裝有橡膠套，使得主指組件和副指組件壓緊時，能夠產生一定形變，增大與被操作導管或導絲的接觸面積，進而增大產生導管或導絲運動的摩擦力，使得導管或導絲能夠穩定運動，不易打滑。
優選地，所述主指組件包括滾輪、橡膠套、驅動軸、軸承支撐單元、電機架、聯軸器、推進電機、導軌副和連接板，所述推進電機與電機架用螺栓固定，電機的輸出軸通過聯軸器與驅動軸連接，驅動軸通過軸承支撐單元固定支撐，驅動軸末端與滾輪通過螺紋固定連接，橡膠套材料為橡膠，通過過盈配合，套在滾輪上。優選地，主指組件滾輪旋轉可實現導管或導絲推進或者後退，傳動關係為推進電機輸出軸的旋轉運動，通過聯軸器帶動驅動軸運動，進而帶動滾輪旋轉，最終通過橡膠套與副指組件中的橡膠套壓緊，驅動導管或導絲前進或後退。優選地，主指組件和副指組件通過組合運動可實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉，傳動關係為:主指組件中的滾輪、橡膠套、驅動軸、軸承支撐單元、電機架、聯軸器、電機構成的整體，通過連接板與驅動組件連接，在導軌副構成的約束上做上下的直線運動，同時，驅動組件驅動副指組件中的滾輪做相反方向的直線運動，實現導管或導絲的捻轉運動。優選地，副指組件包括滾輪、橡膠套，滾輪軸，軸承支撐單元、副指組件座、彈簧、水平導軌副、副指組件底板、豎直導軌副和連接板，其中橡膠套與滾輪通過過盈配合固定，滾輪與滾輪軸通過螺紋固定連接，滾輪軸通過軸承支撐單元實現固定支撐，軸承支撐單元通過導軌副固定在副指組件底板上，副指組件底板通過連接板與驅動組件的絲槓副輸出連接，副指組件底板通過導軌副連接到驅動組件的固定底座上，副指組件座通過彈簧的拉緊作用，實現副指組件滾輪與主指組件中的滾輪壓緊。本發明利用主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件的位置關係和運動關係，構建了用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置，能夠實現導管或導絲的推進和旋轉，降低了醫生工作量，減少了醫生在輻射環境中的工作時間，並提高了導管或導絲在血管中的運動精度。
圖1是本發明用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置的總體結構圖；圖2是本發明用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置中主指組件結構圖；圖3是本發明用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置中副指組件結構圖；圖4是本發明用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置中驅動組件結構圖；圖5是本發明用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置中導管或導絲導向組件結構圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和有點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。本申請說明書附圖中出現的各附圖標記含義如下:驅動組件1，導管或導絲導向組件2，主指組件3，副指組件4，連接板5，導軌副6，滾輪7，橡膠套8，軸承支撐單元9，驅動軸10，聯軸器11，電機架12，推進電機13，連接板14，副指組件底板15，水平導軌16，豎直導軌17，滾輪18，橡膠套19，軸承支撐單元20，副指組件座21，滾輪軸22，彈簧23，螺母連接架24，螺母連接架25，絲槓26，絲槓27，軸承支撐單元28，底板29，小齒輪30，小齒輪31，大齒輪32，電機架33，旋轉電機34， Y閥架單元35，頂板36，入口支撐架37。
圖1為根據本發明一實施例提供的一種用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置的結構圖。如圖1所示，該操縱裝置包括主指組件3、副指組件4、驅動組件I和導管或導絲導向組件2，該操縱裝置能夠操縱導管或導絲在血管內完成推進、旋轉以及推進和旋轉同時進行的動作。其中，所述主指組件包括滾輪，該滾輪旋轉能夠實現導管或導絲推進或者後退，主指組件和副指組件通過組合運動能夠實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉；所述副指組件用於配合主指組件實現導管或導絲旋轉和推進功能，副指組件能夠手動沿著遠離主指組件方向直接移動，鬆手後，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回；所述驅動組件用於實現主指組件和副指組件運動的運動驅動；所述導管或導絲導向組件包括Y閥架單元和入口支撐架，Y閥架單元用於實現Y閥的快速安裝，入口支撐架用於導向進入機構的導管或導絲。導管或導絲操縱裝置的運動驅動，包括兩個方向的運動，一個是導管或導絲推進運動，另一個是導管或導絲旋轉運動，導管或導絲推進運動組件是附著在導管或導絲旋轉組件之上的。裝卡導管或導絲時，副指組件可用手沿著遠離主指組件方向直接移動，鬆手後，通過內部彈簧拉力作用。主指組件和副指組件上的滾輪上，包覆一層橡膠，使得主指組件和副指組件壓緊時，能夠產生一定形變，增大與被操作導管或導絲的接觸面積，進而增大產生導管或導絲運動的摩擦力，使得導管或導絲能夠穩定運動，不易打滑。圖2為主指組件3的結構圖。參照圖2，所述主指組件包括滾輪7、橡膠套8、驅動軸10、軸承支撐單元9、電機架12、聯軸器11、推進電機13、導軌副6和連接板5。所述推進電機13與電機架用螺栓固定，電機13的輸出軸通過聯軸器與驅動軸10連接，驅動軸10通過軸承支撐單元9固定支撐，驅動軸10末端與滾輪7通過螺紋固定連接，橡膠套8材料為橡膠，通過過盈配合，套在滾輪7上。主指組件滾輪7旋轉可實現導管或導絲推進或者後退，傳動關係為推進電機13輸出軸的旋轉運動，通過聯軸器11帶動驅動軸10運動,進而帶動滾輪7旋轉,最終通過橡膠套8與副指組件4中的橡膠套壓緊，驅動導管或導 絲前進或後退。主指組件3和副指組件4通過組合運動可實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉。傳動關係為:主指組件中的滾輪7、橡膠套8、驅動軸10、軸承支撐單元9、電機架12、聯軸器
11、電機13構成的整體，通過連接板5與驅動組件I連接，在導軌副6構成的約束上做上下的直線運動，同時，驅動組件I驅動副指組件4中的滾輪做相反方向的直線運動，實現導管或導絲的捻轉運動。圖3為副指組件4的結構圖。參照圖3，所述副指組件包括滾輪18、橡膠套19，滾輪軸22，軸承支撐單元20、副指組件座21、彈簧23、水平導軌副16、副指組件底板15、豎直導軌副17和連接板14。所述橡膠套19材料為柔性材料(如橡膠)，橡膠套19與滾輪18通過過盈配合固定，滾輪18與滾輪軸22通過螺紋固定連接，滾輪軸22通過軸承支撐單元20實現固定支撐，軸承支撐單元20通過導軌副固定在副指組件底板15上，副指組件底板15通過連接板14與驅動組件I的絲槓副輸出連接，副指組件底板15通過導軌副17連接到驅動組件I的固定底座上。副指組件座21通過彈簧23的拉緊作用，實現副指組件滾輪18與主指組件中的滾輪壓緊。副指組件4用來配合主指組件3實現導管或導絲旋轉和推進功能，滾輪18與主指組件3中滾輪壓緊，通過主指組件滾輪7旋轉，實現導管或導絲旋轉功能，依靠驅動組件I絲槓副作用於連接板14的驅動，實現了副指組件滾輪18與主指組件3中滾輪7作相反方向的直線運動，進而實現導管或導絲的順時針或逆時針旋轉。圖4為驅動組件I的結構圖。所述驅動組件包括旋轉電機34、電機架33、大齒輪32、小齒輪31、小齒輪30、底板29、軸承支撐單元28、絲槓27、絲槓26、螺母連接架25和螺母連接架24。所述旋轉電機34與電機架33通過螺栓連接，電機34輸出軸與大齒輪32固定連接，大齒輪32與小齒輪31嚙合，小齒輪31與小齒輪30嚙合，齒輪31與絲槓27末端連接，齒輪30與絲槓26末端連接，絲槓26和絲槓27通過軸承支撐單元28固定支撐，螺母連接架24和螺母連接架25分別與絲槓27和絲槓26的螺母連接，絲槓27和絲槓26的螺距規格是相同的，電機架33和軸承支撐單元28均固定連接於底板29上。驅動組件I用來實現主指組件3和副指組件4運動的運動驅動，傳動關係為:電機34輸出軸帶動大齒輪32旋轉，大齒輪32與小齒輪31嚙合，小齒輪31又與小齒輪30嚙合，因此帶動絲槓27和絲槓26的螺母作相反方向的直線運動，通過螺母連接架24和螺母連接架25將運動分別輸出給王指組件3和副指組件4。圖5為導管或導絲導向組件的結構圖。所述導管或導絲導向組件包括Y閥架單元35、入口支撐架37和頂板36。Y閥架單元35用來實現Y閥的快速安裝，入口支撐架為中空結構，導管或導絲從中間穿過，起到支撐導管或導絲的作用。Y閥架單元35裝上醫用Y閥後，結構尺寸上應保證Y閥中心線與入口支撐架37的中心線處於共線位置上。導管或導絲操縱裝置的運動驅動，包括兩個方向的運動，一個是導管或導絲推進運動，另一個是導管或導絲旋轉運動。推進電機13驅動的導管或導絲推進運動是附著在旋轉電機34驅動的導管或導絲旋轉運動上的。裝卡導管或導絲時，副指組件4中的滾輪18可用手沿著遠離主指組件3中滾輪7的方向上直接移動，鬆手後，通過內部彈簧23拉力作用，迫使滾輪18和滾輪7壓緊。主指組件3和副指組件4上的滾輪7和滾輪18上，分別包覆橡膠套8和橡膠套19，使得主指組件和副指組件壓緊時，橡膠套能夠產生一定形變，增大與被操作導管或導絲的接觸面積，進而增大產生導管或導絲運動的摩擦力，使得導管或導絲能夠穩定運動，不易打滑。控制導管或導絲推進的傳動關係為:推進電機13的輸出軸和主指組件滾輪軸10通過聯軸器11連接，帶動主指組件滾輪7旋轉，同時副指組件滾輪18通過彈簧23壓緊導管或導絲，通過摩擦力實現導管或導絲的推進動作。控制導管或導絲旋轉的傳動關係為:旋轉電機34通過齒輪(大齒輪32、小齒輪31和小齒輪30)傳動，以相同速度、相反方向輸入到兩個絲槓(絲槓26和絲槓27)輸入端，進而通過絲槓螺母連接架24和25分別傳遞到主指組件連接板5和副指組件連接板14各自連接的導軌-滑塊副6和17上，帶動主指組件滾輪7和副指組件滾輪18在豎直上沿相反反向移動，同時副指組件滾輪18和主指組件滾輪7通過彈簧壓緊，通過摩擦力將導管或導絲捻轉，實現導管或導絲的旋轉運動。導管或導絲的旋轉運動和推進運動是解耦的，因此可通過同時控制旋轉電機34和推進電機13，實現導管或導絲推進時的一邊旋轉一邊推進的功能。
針對醫學消毒方面，主指組件3和副指組件4的滾輪7和滾輪18是通過螺紋分別和驅動軸10和滾輪軸22連接的,也就是說,滾輪7和滾輪18可以方便拆卸。實際使用時，先在導管或導絲裝置上覆蓋一層醫用隔離膜，再裝上滾輪7和滾輪18，滾輪7和滾輪18可作為消耗品，因此，該裝置便於醫用消毒。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神 和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置，包括主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件，其中， 所述主指組件包括滾輪，該滾輪旋轉能夠實現導管或導絲推進或者後退，主指組件和副指組件通過組合運動能夠實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉； 所述副指組件用於配合主指組件實現導管或導絲旋轉和推進功能，副指組件能夠手動沿著遠離主指組件方向直接移動，鬆手後，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回； 所述驅動組件用於實現主指組件和副指組件運動的運動驅動； 所述導管或導絲導向組件包括Y閥架單元和入口支撐架，Y閥架單元用於實現Y閥的快速安裝，入口支撐架用於導向進入機構的導管或導絲。
2.根據權利要求1所述的導管或導絲操縱裝置，其特徵在於，導管或導絲操縱裝置操縱導管或導絲包括兩個方向的運動，是導管或導絲推進運動和導管或導絲旋轉運動，導管或導絲推進運動是附著在導管或導絲旋轉運動之上的。
3.根據權利要求1所述的導管或導絲操縱裝置，其特徵在於，主指組件和副指組件的滾輪上，安裝有橡膠套，使得主指組件和副指組件壓緊時，能夠產生一定形變，增大與被操作導管或導絲的接觸面積，進而增大產生導管或導絲運動的摩擦力，使得導管或導絲能夠穩定運動，不易打滑。
4.根據權利要求3所述的導管或導絲操縱裝置，其特徵在於，所述主指組件包括滾輪、橡膠套、驅動軸、軸承支撐單元、電機架、聯軸器、推進電機、導軌副和連接板，所述推進電機與電機架用螺栓固定，電機的輸出軸通過聯軸器與驅動軸連接，驅動軸通過軸承支撐單元固定支撐，驅動軸末端與滾輪通過 螺紋固定連接，橡膠套材料為橡膠，通過過盈配合，套在滾輪上。
5.根據權利要求4所述的導管或導絲操縱裝置，其特徵在於，主指組件滾輪旋轉可實現導管或導絲推進或者後退，傳動關係為推進電機輸出軸的旋轉運動，通過聯軸器帶動驅動軸運動，進而帶動滾輪旋轉，最終通過橡膠套與副指組件中的橡膠套壓緊，驅動導管或導絲前進或後退。
6.根據權利要求5所述的導管或導絲操縱裝置，其特徵在於，主指組件和副指組件通過組合運動可實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉，傳動關係為:主指組件中的滾輪、橡膠套、驅動軸、軸承支撐單元、電機架、聯軸器、電機構成的整體，通過連接板與驅動組件連接，在導軌副構成的約束上做上下的直線運動，同時，驅動組件驅動副指組件中的滾輪做相反方向的直線運動，在導管或導絲被壓緊的情況下，實現導管或導絲的捻轉運動。
7.根據權利要求6所述的導管或導絲操縱裝置，其特徵在於，副指組件包括滾輪、橡膠套，滾輪軸，軸承支撐單元、副指組件座、彈簧、水平導軌副、副指組件底板、豎直導軌副和連接板，其中橡膠套與滾輪通過過盈配合固定，滾輪與滾輪軸通過螺紋固定連接，滾輪軸通過軸承支撐單元實現固定支撐，軸承支撐單元通過導軌副固定在副指組件底板上，副指組件底板通過連接板與驅動組件的絲槓副輸出連接，副指組件底板通過導軌副連接到驅動組件的固定底座上，副指組件座通過彈簧的拉緊作用，實現副指組件滾輪與主指組件中的滾輪壓緊。
全文摘要
本發明公開了一種用於血管介入手術的導管或導絲操縱裝置，包括主指組件、副指組件、驅動組件和導管或導絲導向組件。主指組件中滾輪旋轉可實現導管或導絲推進或者後退，主指組件和副指組件通過組合運動可實現導管或導絲正向旋轉和反向旋轉，裝卡導管或導絲時，副指組件可用手沿著遠離主指組件方向直接移動，鬆手後，通過內部彈簧拉力作用，副指組件返回。驅動組件是實現主指組件和副指組件運動的運動驅動。導管或導絲導向組件用來實現導管或導絲導向和Y閥的快速安裝。本發明能夠實現導管或導絲的推進和旋轉，降低了醫生工作量，減少了醫生在輻射環境中的工作時間，並提高了導管或導絲在血管中的運動精度。
文檔編號A61M25/082GK103083784SQ20131005814
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月25日 優先權日2013年2月25日
發明者邊桂彬, 侯增廣, 謝曉亮, 程龍, 李鵬峰, 譚民, 楊帆, 米韶華, 奉振球, 魏鵬 申請人:中國科學院自動化研究所