一种用于血管介入手术的力反馈装置的制作方法

本发明属于血管介入手术辅助设备的技术领域，特别涉及一种用于血管介入手术的力反馈装置。

背景技术：

血管介入手术是在医学影像设备的引导下，利用穿刺针、导丝/导管等医用器械经血管将药物、医疗器材送达病变部位进行靶向治疗的过程。如对收缩的血管进行血管支架的植入、对血管中的血栓进行溶解、将化疗药物送至肝动脉治疗肝癌等。临床经验证明，血管介入手术是治疗心脑血管疾病的有效手段，其靶向治疗的特点，使其具备诸多优点，比如借助导丝和导管延长医生的双手；能够减少手术给患者带来的创伤及痛苦，并且术后恢复快，缩短病人的住院时间，减轻病人的经济负担；可以减少手术室的人员配备，节省医院的人力资源；针对癌症的靶向治疗，可以减少化疗药物对健康器官的伤害等。

由于血管介入手术是将医疗器械通过血管进入人体，到达病灶，所以为了病人的安全考虑，整个手术过程所使用的医疗辅助器械必须要满足非常高的要求。然而在目前所研发出来的介入手术机器人辅助插管系统之中，虽然可以完成导丝/导管在血管内运动状态的调整，但是均没有开发出能够使医生有效感知导丝/导管在行进过程中与血管碰撞或者摩擦产生的力的大小的力反馈装置。其次，部分介入手术机器人的力反馈装置采用摇杆或者手柄作为医生的操作和感知力反馈大小的装置，使得医生不能直接操作导丝/导管并实时感知反馈力的大小。这就很大程度上改变了医生传统手术的操作经验，使得传统手术中积累的经验也不能充分得到利用。不仅影响了用户的临床体验，同时变相的增加了手术的难度，降低了手术的质量，增加了额外的手术风险。因此，目前介入手术机器人力反馈方面的研究在现有基础之上亟待得到“质”的蜕变，使其更加符合人机工程学、易操作、高精度、更能精准还原人工手术时力反馈大小。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种用于血管介入手术的力反馈装置。从人机工程学原理的角度出发，利用磁流变液所具有的固有特性，能让医生直接操作导丝/导管，并能直接实时的感知导丝/导管在血管内受力大小。其具有结构精巧、操作简单、实用性强、工作效率高、可靠性高的特点。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于血管介入手术的力反馈装置，包括底部支撑组件、夹持组件、磁流变液阻尼器组件，所述底部支撑组件的底板负载着整个力反馈装置，底部支撑组件的支承柱支撑夹持组件，底部支撑组件的支撑块支撑磁流变液阻尼器组件。

所述底部支撑组件包括底板、支撑柱和支撑块；所述支撑柱和支撑块分别固定在底板上，所述支撑块上设有弧形凹槽，用于支撑磁流变液阻尼器组件。

所述夹持组件包括旋钮、框架、压块、弹簧、导棒、第一轴、第一摩擦轮、导管、第二轴、第二摩擦轮、联轴器；所述框架底部固定在支撑柱上，所述旋钮与所述框架顶部通过螺纹连接，旋钮下部固定所述压块，通过旋转旋钮上下调整压块的位置；在第一轴的两侧穿过所述导棒，所述弹簧有四根，在所述第一轴上下各安装两根，分别套在所述导棒上，弹簧的上端接触压块，下端接触框架，通过调整压块的位置而使弹簧压缩和释放；所述第一摩擦轮与所述第一轴中部相配合；所述第二轴与框架下部连接在一起，所述第二摩擦轮装配在所述第二轴上，并与所述第一摩擦轮相配合；所述导管夹持在所述第一摩擦轮和所述第二摩擦轮之间，所述联轴器与所述第二轴固结。

所述磁流变液阻尼器组件包括右外壳、大o型圈、轴承、轴承盖、转子、小o型圈、螺栓孔、左外壳、磁流变液间隙、内套筒、线圈；所述左外壳、右外壳通过螺栓孔固结在一起；两个大o型圈分别与左外壳、右外壳配合；所述转子通过所述轴承与所述右外壳装配在一起；所述轴承盖与所述轴承相配合；所述小o型圈与所述转子配合；所述内套筒夹持在两个大o型圈上，两个大o型圈与所述转子共同形成了所述磁流变液间隙；所述线圈缠绕在所述内套筒上面。

本发明与现有技术相比较，具有以下实质性特点和优点：

（1）本发明力反馈装置可以让医生在一端直接操作导管/导丝，通过两个摩擦轮配合转动，就像医生的两个手指一样，紧紧的捏住导管/导丝，完全没有改变医生在传统手术过程中积累的操作习惯，符合人机工程学原理。在对两个摩擦轮预紧的过程中使用四根弹簧，能够使整个夹持装置具有自适应预紧的功能，可以使两个摩擦轮始终保持足够的预紧力。

（2）本发明力反馈装置没有导程方面的限制，完全能够实现导管在轴向上的连续性运动，有效的解决了行程受限的缺点。

（3）本发明力反馈装置采用磁流变液实现力反馈，其响应时间能够精确到毫秒范围内，通过内转子搅动磁流变液，医生可以实时感知手术过程中导管末端与血管碰撞和摩擦所产生的力，极大的提高了医生的沉浸感，使医生获得极佳的用户体验，有效保障了手术的安全性。

（4）本发明力反馈装置结构紧凑、操作简单，医生可以直接上手操作，实用性很强，可以有效节省手术所需时间，提高手术效率。本装置价格较为低廉，完全打破了“高端功能对应高成本，低端功能对应低成本”的传统思维，大大降低了在医疗领域推广应用的门槛。

附图说明

图1为本发明实施例力反馈装置的示意图。

图2为本发明实施例力反馈装置的底部支撑组件示意图。

图3为本发明实施例力反馈装置的夹持组件示意图。

图4为本发明实施例力反馈装置的磁流变液阻尼器组件示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种用于血管介入手术的力反馈装置，包括底部支撑组件1、夹持组件2、磁流变液阻尼器组件3，所述底部支撑组件1的底板4负载着整个力反馈装置，底部支撑组件1的支承柱5支撑夹持组件2，底部支撑组件1的支撑块6支撑磁流变液阻尼器组件3。

如图2所示，所述底部支撑组件1包括底板4、支撑柱5和支撑块6；所述支撑柱5和支撑块6分别固定在底板4上，所述支撑块6上设有弧形凹槽，用于支撑磁流变液阻尼器组件3。

如图3所示，所述夹持组件2包括旋钮7、框架8、压块9、弹簧10、导棒11、第一轴12、第一摩擦轮13、导管14、第二轴15、第二摩擦轮16、联轴器17；所述框架8底部固定在支撑柱5上，所述旋钮7与所述框架8顶部通过螺纹连接，旋钮7下部固定所述压块9，通过旋转旋钮7上下调整压块9的位置；在第一轴12的两侧穿过所述导棒11，所述弹簧10有四根，在所述第一轴12上下各安装两根，分别套在所述导棒11上，弹簧10的上端接触压块9，下端接触框架8，通过调整压块9的位置而使弹簧10压缩和释放；所述第一摩擦轮13与所述第一轴12中部相配合；所述第二轴15与框架8下部连接在一起，所述第二摩擦轮16装配在所述第二轴15上，并与所述第一摩擦轮13相配合；所述导管14夹持在所述第一摩擦轮13和所述第二摩擦轮16之间，所述联轴器17与所述第二轴15固结。

如图4所示，所述磁流变液阻尼器组件3包括右外壳18、大o型圈19、25、轴承20、轴承盖21、转子22、小o型圈23、螺栓孔24、左外壳26、磁流变液间隙27、内套筒28、线圈29；所述左外壳26、右外壳18通过螺栓孔24固结在一起；两个大o型圈19、25分别与左外壳26、右外壳18配合；所述转子22通过所述轴承20与所述右外壳18装配在一起；所述轴承盖21与所述轴承20相配合；所述小o型圈23与所述转子22配合；所述内套筒28夹持在两个大o型圈19、25上，两个大o型圈19、25与所述转子22共同形成了所述磁流变液间隙27；所述线圈29缠绕在所述内套筒28上面。

本发明实施例结构简单、体积小，操作方便，能使医生尽快上手操作，并且能够实时提供给医生力反馈，使医生获得良好的手术现场沉浸感和用户体验。同时该装置的使用可以有效提高手术的效率和成功率，减少手术所需的时间，减轻医护人员的工作强度，而且该装置也间接减轻了病人痛楚，增加了接受治疗的病人人数。