CN116036445A - 导丝直线和旋转同步执行机构、手术器械及手术机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，提出了一种导丝直线和旋转同步执行机构、手术器械及手术机器人，包括：第一导丝驱动轮，连接有第一驱动机构；第二导丝驱动轮，与第一导丝驱动轮平行设置；牵拉钢丝，中间连接有第二驱动机构，两端分别与第一驱动机构和第二驱动机构的一端连接；本发明在第一驱动机构的驱动下，可以驱动第一导丝驱动轮转动，从而驱动夹持在第一导丝驱动轮和第二导丝驱动轮之间的导丝做直线运动；同时，在第二驱动机构驱动牵拉钢丝作用下实现对第一导丝驱动轮或第二导丝驱动轮轴向移动，第一导丝驱动轮和第二导丝驱动轮对导丝进行搓捻动作，从而实驱动夹持在第一导丝驱动轮和第二导丝驱动轮之间的导丝做旋转运动。

Description

导丝直线和旋转同步执行机构、手术器械及手术机器人

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种导丝直线和旋转同步执行机构、手术器械及手术机器人。

背景技术

微创血管介入手术是心脑血管疾病诊断和治疗的基本手段，目前实施的多数血管病变诊断和血管重建手术都需借助这项技术。介入导丝的操作是微创血管介入手术的核心内容之一，决定着手术质量的好坏。目前，介入医生借助数字剪影血管造影成像技术手动完成介入导丝在病人血管内的定位操作，使用机器人装置进行介入导丝的定位操作，有利于提高定位操作精度与稳定度，将医护人员从辐射中解放出来，避免医护人员因穿着厚重铅衣而带来的附加伤害，避免医护人员因疲倦而造成术中操作不可靠的情况，改善传统介入手术极度依赖医护人员个人经验的情况，降低介入手术的学习曲线，为血管介入手术提供更精确的操作。

医用导管为空腔管状结构，内部的空腔用作造影剂注射通道或医疗器械输送通道。由于导管硬度较强不便于完成血管的选择，因此采用柔顺性较强的实心导丝引导导管进入靶定血管。手术过程中，医生在股动脉或桡动脉进行血管穿刺并留置血管鞘，作为导管进入血管的入口。导管经血管鞘进入患者体内的血管，介入导丝从导管内部的通道进入血管。通常由介入医生与其副手两人四手完成对介入导丝前进与后撤以及旋转的控制。

发明人发现，在利用机器人辅助血管介入手术时，利用机器人实现介入导丝前进与后撤以及介入导丝的旋转是最为核心的功能之一。要实现对介入导丝的运动控制，首先须实现介入导丝的无损夹持。由于介入导丝表面具有超滑泥鳅涂层，传统的夹持方法易出现夹持不紧或夹持过紧而损坏介入导丝表面涂层的情况。而介入导丝转动不能受夹持装置的干扰，因此介入导丝旋转装置必须与夹持装置一体化。同时，介入导丝会直接进入患者体内，对无菌条件有较高的要求。

目前，大部分介入导丝操作机构不能同步执行导丝的直线运动和旋转运动，执行直线运动时，旋转运动暂停，执行旋转运动时，直线运动暂停。而这种操作形式与临床医生同时进行介入导丝的直线运动和旋转运动这一实际操作不符，因此，该种操作形式极大地降低了手术的效率；而部分介入导丝操作机构在执行介入导丝直线运动的同时通过驱动整体装置来实现旋转运动，这种直线运动和旋转运动同步驱动的方式，需要驱动整体装置来实，需要的较大的驱动力，且通过整体装置旋转实现导丝旋转的控制方式，控制精度和稳定性不能得到保障。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了导丝直线和旋转同步执行机构、手术器械及手术机器人，能够实现介入导丝直线运动和旋转运动同步进行，提高介入手术效率，避免了现有操作形式所存在的降低手术效率的问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种导丝直线和旋转同步执行机构，采用如下技术方案：

一种导丝直线和旋转同步执行机构，包括：

第一导丝驱动轮，连接有第一驱动机构；

第二导丝驱动轮，与所述第一导丝驱动轮平行设置；

牵拉钢丝，中间连接有第二驱动机构，两端分别与所述第一导丝驱动轮和所述导丝驱动轮的一端连接。

进一步的，所述第一导丝驱动轮和所述第二导丝驱动轮远离所述牵拉钢丝的一端均设置有弹簧。

进一步的，所述弹簧为恒力弹簧。

进一步的，所述第二驱动机构为电机，所述牵拉钢丝的中间缠绕在所述第二驱动机构的输出轴上。

进一步的，所述第一导丝驱动轮和所述第二导丝驱动轮之间夹持有导丝；所述导丝的轴线与所述第一导丝驱动轮的轴线垂直。

进一步的，所述第一驱动机构为电机，所述第一驱动机构的输出轴连接有第一锥齿轮；所述第一导丝驱动轮的轴线上通过连接轴连接有第二锥齿轮；所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合。

进一步的，所述连接轴与所述第二锥齿轮滑动连接。

进一步的，所述连接轴外壁上设置有滑轨，所述第二锥齿轮中间开设通孔，所述通孔内壁上开设有滑槽；所述滑轨滑动连接于所述滑轨内。

为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种手术器械，采用如下技术方案：

一种手术器械，采用了如第一方面中所述的导丝直线和旋转同步执行机构。

为了实现上述目的，第三方面，本发明还提供了一种手术机器人，采用如下技术方案：

一种手术机器人，采用了如第二方面中所述的手术器械。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明在第一驱动机构的驱动下，可以驱动第一导丝驱动轮转动，从而驱动夹持在第一导丝驱动轮和第二导丝驱动轮之间的导丝做直线运动；同时，在第二驱动机构驱动牵拉钢丝作用下实现对第一导丝驱动轮或第二导丝驱动轮轴向移动，第一导丝驱动轮和第二导丝驱动轮对导丝进行搓捻动作，从而实驱动夹持在第一导丝驱动轮和第二导丝驱动轮之间的导丝做旋转运动，在实现对导丝进行同步直线运动和旋转运动驱动的基础上，避免了通过驱动整体装置旋转控制导丝旋转运动方式时存在的控制精度低和不稳定的问题。

2、本发明在第一导丝驱动轮和第二导丝驱动轮远离牵拉钢丝的一端均设置有恒力弹簧，在实现对第一导丝驱动轮或第二导丝驱动轮轴向移动后，可以在第二驱动机构反向驱动时利用恒力弹簧将第一导丝驱动轮或第二导丝驱动轮复位，结构和驱动方式简单；

3、本发明的驱动方式，可以实现导丝的精确直线运动与旋转运动控制，不会对导丝造成任何损伤；执行机构可以与机器人本体采用分离式结构，可实现术中无菌环境隔离。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

其中，100、导丝直线和旋转同步执行机构；1、第一导丝驱动轮；2、第二导丝驱动轮；3、第二驱动机构；4、牵拉钢丝；5、恒力弹簧；6、第一驱动机构；7、第一锥齿轮；8、第二锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1：

正如背景技术中记载的，传统部分介入导丝操作机构在执行介入导丝直线运动的同时通过驱动整体装置来实现旋转运动，这种直线运动和旋转运动同步驱动的方式，需要驱动整体装置来实，需要的较大的驱动力，且通过整体装置旋转实现导丝旋转的控制方式，控制精度和稳定性不能得到保障；针对上述问题，如图1所示，本实施例提供了一种导丝直线和旋转同步执行机构，包括第一导丝驱动轮1、第二导丝驱动轮2、第二驱动机构3、牵拉钢丝4、恒力弹簧5、第一驱动机构6、第一锥齿轮7和第二锥齿轮8；

所述第一导丝驱动轮1连接所述第一驱动机构6；所述第二导丝驱动轮2与所述第一导丝驱动轮2平行设置；所述第一导丝驱动轮1和所述导丝驱动轮2之间夹持有导丝；

所述牵拉钢丝4中间连接有第二驱动机构3，两端分别与所述第一导丝驱动轮1和所述导丝驱动轮2的一端连接。

具体的，在所述第一驱动机构6的驱动下，可以驱动所述第一导丝驱动轮1转动，从而驱动夹持在所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2之间的导丝做直线运动；同时，在所述第二驱动机构3驱动所述牵拉钢丝4作用下实现对所述第一导丝驱动轮1或所述第二导丝驱动轮2轴向移动，所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2对导丝进行搓捻动作，从而实驱动夹持在所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2之间的导丝做旋转运动，在实现对导丝进行同步直线运动和旋转运动驱动的基础上，避免了通过驱动整体装置旋转控制导丝旋转运动方式时存在的控制精度低和不稳定的问题。

所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2远离所述牵拉钢丝4的一端均设置有弹簧；所述弹簧为恒力弹簧5。在所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2远离所述牵拉钢丝4的一端均设置有所述恒力弹簧5，在实现对所述第一导丝驱动轮1或所述第二导丝驱动轮2轴向移动后，可以在所述第二驱动机构3反向驱动时利用所述恒力弹簧5将所述第一导丝驱动轮1或所述第二导丝驱动轮2复位，结构和驱动方式简单。所述弹簧可以与所述第一导丝驱动轮1的连接轴分开设置，也可以套设在所述连接轴上，所述弹簧一端与所述第一导丝驱动轮1的端面连接，另一端通过连接板等常规部件与导丝直线和旋转同步执行机构100的基座等连接。所述第二导丝驱动轮2上可以不设置连接轴，一端直接通过弹簧和连接板等与旋转同步执行机构100的基座等连接；可以理解的，所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2与所述导丝直线和旋转同步执行机构100之间通过滑轨和滑道的方式进行滑动连接，结合所述连接轴外壁上设置的滑轨以及所述第二锥齿轮8中间开设通孔内壁上开设的滑槽，满足了所述第一导丝驱动轮1或所述第二导丝驱动轮2在轴向上的移动。

所述第二驱动机构3可以设置为电机，所述牵拉钢丝5的中间缠绕在所述第二驱动机构3的输出轴上；所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2之间夹持有导丝；所述导丝的轴线与所述第一导丝驱动轮1的轴线垂直。当所述第二驱动机构3的输出轴转动，可以带动所述牵拉钢丝5对所述第一导丝驱动轮1或所述第二导丝驱动轮2进行拉动，实现所述第一导丝驱动轮1或所述第二导丝驱动轮2的轴向运动，从而实现对导丝的搓捻，实现导丝的转动运动。

所述第一驱动机构6为电机，所述第一驱动机构6的输出轴连接有第一锥齿轮7；所述第一导丝驱动轮1的轴线上通过连接轴连接有第二锥齿轮8；所述第一锥齿轮7和所述第二锥齿轮8啮合。当所述第一驱动机构6的输出轴转动时，带动所述第一锥齿轮7和所述第二锥齿轮8转动，驱动所述第一导丝驱动轮1转动，从而实现驱动导丝直线运动。

所述连接轴与所述第二锥齿轮8滑动连接；可选的，所述连接轴外壁上设置有滑轨，所述第二锥齿轮8中间开设通孔，所述通孔内壁上开设有滑槽；所述滑轨滑动连接于所述滑轨内；保证当所述第一导丝驱动轮1做轴线运动时，还可以与所述第二锥齿轮8连接。

本实施例的工作原理和过程为：

旋转运动的驱动：所述第二驱动机构3的输出轴带动所述牵拉钢丝4实现牵拉动作，所述牵拉钢丝4的两端分别绕顺时针和逆时针旋转，使得所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2发生轴线运动，实现对导丝的搓捻动作，从而实现导丝的旋转运动；所述恒力弹簧5是为了保证所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2能够随时有一个返回的力，从而能够使得导丝正反向旋转连续。

直线运动的驱动：所述第一驱动机构6驱动所述第一锥齿轮7转动，所述第一锥齿轮7带动所述第二锥齿轮转动，实现对所述第一导丝驱动轮1的转动驱动，所述第一导丝驱动轮1驱动所述第一导丝驱动轮1和所述第二导丝驱动轮2之间的导丝做前后直线运动。

实施例2：

一种手术器械，采用了如实施例1中所述的导丝直线和旋转同步执行机构100；所述手术器械可以为通过导丝驱动实现的现有装置，在此不再详述。

实施例3：

一种手术机器人，采用了如实施例2中所述的手术器械，所述手术机器人包括本体和机械臂等，所述手术器械可以设置在机械臂上，可以通过现有机器人实现，在此不再详述。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，包括：

第一导丝驱动轮，连接有第一驱动机构；

第二导丝驱动轮，与所述第一导丝驱动轮平行设置；

牵拉钢丝，中间连接有第二驱动机构，两端分别与所述第一导丝驱动轮和所述导丝驱动轮的一端连接。

2.如权利要求1所述的导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，所述第一导丝驱动轮和所述第二导丝驱动轮远离所述牵拉钢丝的一端均设置有弹簧。

3.如权利要求2所述的导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，所述弹簧为恒力弹簧。

4.如权利要求1所述的导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，所述第二驱动机构为电机，所述牵拉钢丝的中间缠绕在所述第二驱动机构的输出轴上。

5.如权利要求1所述的导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，所述第一导丝驱动轮和所述第二导丝驱动轮之间夹持有导丝；所述导丝的轴线与所述第一导丝驱动轮的轴线垂直。

6.如权利要求1所述的导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，所述第一驱动机构为电机，所述第一驱动机构的输出轴连接有第一锥齿轮；所述第一导丝驱动轮的轴线上通过连接轴连接有第二锥齿轮；所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合。

7.如权利要求6所述的导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，所述连接轴与所述第二锥齿轮滑动连接。

8.如权利要求7所述的导丝直线和旋转同步执行机构，其特征在于，所述连接轴外壁上设置有滑轨，所述第二锥齿轮中间开设通孔，所述通孔内壁上开设有滑槽；所述滑轨滑动连接于所述滑轨内。

9.手术器械，其特征在于，采用了如权利要求1-8任一项所述的导丝直线和旋转同步执行机构。

10.手术机器人，其特征在于，采用了如权利要求9所述的手术器械。

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