[实用新型]一种用于血管介入手术机器人的导管推进操作装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于血管介入手术机器人的导管推进操作装置，属于医疗器械领域。

背景技术

在微创血管介入手术过程中，由于操作对象较小（人体血管的直径一般小于2mm），而且手术工作时间很长，使得医生疲惫，可能会出现医生手的颤动、疲劳、肌肉神经的反馈，导致动作的不准确，加大了患者的痛苦，降低了手术的成功率。并且，医生长期在X射线环境下操作对身体伤害很大；专科医生必须经过长期训练才能够进行微创手术操作；现有手术方法技巧性较强，风险性较高，这些缺点限制了血管介入手术的广泛应用。因此，将定位精度较高的机器人应用于医疗手术成为一个新的研究方向，近年来微创手术机器人的研究已经成为机器人应用的新领域。随着血管介入手术机器人的研究与发展，对与其配套使用的血管介入手术机器人的导管推进操作装置的研究也相继展开。

目前，由于血管介入手术机器人仍然处于研究阶段，国内还没有比较成熟的机器人机构用于微创血管介入，因此，对于其操作装置的研究也是刚刚起步。对于从国外引进的用于临床的手术机器人，其操作装置也是借助国外引进的三维力操作装置来控制导管的推进和旋转两个自由度。这种操作装置存在一些弊端：首先，由于操作装置和导管推进装置结构完全不同，属于异构式主从操作装置，操作起来不太方便，需要操作者牢记二者之间的运动对应关系，能够及时针对导管位置，判断导管需要的动作，进而将导管需要的动作方式转换至操作装置的动作方式，操作时包含了人为思考的过程，这样就带来的时间上的延迟和人为判断错误的可能性；其次，现有操作装置不具有力反馈功能，操作者只能通过三维仿真图像来判断导管所处的位置，具有不可避免的系统时延和人为视觉误差，给手术带来了不安全的因素；再者，现有的操作装置只能控制送管机构动作的启停和动作的方向，送管过程中，不能改变其动作的速度，采用统一速度完成整个送管动作，速度过快，影响导管的定位精度，采用低速送管，又影响了送管的效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种结构简单，既能实现对导管推进动作的控制，又能改善现有导管推送操作装置与送管装置异构，操作不协调弊端的用于血管介入手术机器人的导管推进操作装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种用于血管介入手术机器人的导管推进操作装置，包括操作机构、开关机构和控制操作机构动作的控制系统，所述操作机构包括手柄、移动操作机构和旋转操作机构；所述移动操作机构包括导轨、连接板、同步带传动机构、电机和旋转编码器，所述连接板通过滑块设置在导轨上，从而实现在导轨上的滑动，手柄通过连接板与同步带传动机构连接，同步带传动机构与电机的减速器输出轴连接，电机上还连接有旋转编码器，所述旋转编码器与控制系统连接；所述旋转操作机构包括手轮、手轮座和旋转编码器，所述手轮设置在手柄的末端，手轮与手轮座连接，手轮座与旋转编码器的输出轴固定连接，所述旋转编码器与控制系统连接。

进一步地，所述手柄通过手柄顶端的顶座与立杆连接，所述立杆与连接板连接。

进一步地，所述用于血管介入手术机器人的导管推进操作装置的外部还设置一个无上盖的箱壳，以使整体更牢固，结构更紧凑，更美观。

本实用新型的工作原理如下：

手柄通过连接板固连在同步带上，同步带通过同步带轮与电机减速器输出轴相连，移动手柄，通过立杆带动连接板在导轨上滑动，从而带动同步带转动，同步带带动电机转动，进而转化为与电机相连的旋转编码器的转动，旋转编码器将这一信号发送到控制系统，控制导管推进装置的移动，电机接收到反馈回来的信号，就会产生带动同步带转动的力矩，人手就能感觉到同步带传递过来的力矩，实现力反馈。人手直接转动与旋转编码器相连的手轮，将人手捻旋手轮的转动转化为编码器的转动，编码器将转动信号发送给控制系统，控制系统控制送管机构捻旋导管，完成转动导管的动作。

本实用新型的有益效果体现在以下几个方面：

1、操作方式与人工送管方式完全相同，拉动手柄向前移动，送管机构进行送管，捻旋手柄前端的转轮，送管机构旋转导管，操作简单方便；

2、具有实时力反馈功能。移动指上的力传感器一旦检测到导管碰触血管壁的力，将检测到的信号发送给控制系统，控制系统将信号处理后，向电机发送指令，电机旋转，人手就会感受到电机传递过来的扭矩，进而停止送管，向后拉回或旋转导管，直至感受不到反馈回来的力，再继续向前送管；

3、采用高分辨率的编码器，精确的反映运行状态，提高控制精度；