介入手术机器人四点式触觉力反馈装置的制作方法

本发明涉及微创血管介入手术技术领域，具体的说，涉及对于介入手术中机器人从端对导丝反馈的控制技术，更具体的说，涉及一种介入手术机器人四点式触觉力反馈装置。

背景技术：

全球每年有近3000万人死于心脑血管疾病，占所有疾病死亡率的30％左右，其中，我国患有心脑血管疾病人数近3亿。心脑血管疾病已经成为人类疾病死亡的三大原因之一，严重影响着国民健康和人们的正常生活。

心脑血管微创介入疗法是针对心脑血管疾病的主要治疗手段。和传统外科手术相比，有着切口小、术后恢复时间短等明显优势。心脑血管介入手术是由医生手动将导管、导丝以及支架等器械送入病患体内来完成治疗的过程。

但是介入手术存在以下2点问题，第一，在手术过程中，由于dsa会发出x射线，医生体力下降较快，注意力及稳定性也会下降，将导致操作精度下降，易发生因推送力不当引起的血管内膜损伤、血管穿孔破裂等事故，导致病人出现生命危险；第二，长期电离辐射的积累伤害会大幅地增加医生患白血病、癌症以及急性白内障的几率。医生因为做介入手术而不断积累射线的现象，已经成为损害医生职业生命、制约介入手术发展不可忽视的问题。

而通过借助机器人技术对导丝遥操作的手术方法能够有效应对上述这一问题，还可以大幅提高手术操作的精度与稳定性，同时能够有效降低放射线对介入医生的伤害，降低术中事故的发生几率。因此，心脑血管介入手术辅助机器人越来越多的被人们所关注，逐渐成为当今各科技强国在医疗机器人领域的重点研发对象。

但是目前现有的血管介入手术机器人存在有如下几个方面的问题：(1)结构相对比较臃肿复杂，导丝的力反馈检测装置会导致导丝在机器人上的安装和更换不方便；(2)采用直接用传感器测导丝受力变化，对无菌环境无法有效保障；(3)尚无很好的间接测量导丝在夹持端的受力方法。

因此如何改进现有的血管介入手术机器人的结构以克服上述诸多问题，是本领域技术人员的一个重要研究方向。

技术实现要素：

本发明提供的一种介入手术机器人四点式触觉力反馈装置，其目的在于解决现有介入手术机器人对导丝受力检测不足，受力检测装置难以安装，不适用于临床需要的问题。

为此，本发明的目的在于提出一种介入手术机器人四点式触觉力反馈装置，安装于推进机构主动端上，所述介入手术机器人四点式触觉力反馈装置的相对一侧为推进机构从动端，所述介入手术机器人四点式触觉力反馈装置和所述推进机构从动端设有至少两组，所述推进机构主动端用以实现对导丝的交替夹紧，所述推进机构从动端用以辅助所述推进机构主动端夹紧导丝；

所述介入手术机器人四点式触觉力反馈装置包括：

方管连接件，所述方管连接件安装于所述推进机构主动端上；

薄膜压力传感器，所述薄膜压力传感器紧密贴装在所述方管连接件远离所述推进机构主动端一侧的方形面上且该方形面的四周设有用于穿过锁紧螺丝的第一通孔，所述薄膜压力传感器的四周设有用于穿过所述锁紧螺丝的第二通孔，所述薄膜压力传感器内部中点位置的上下左右设有至少四个所述压力感应触点；

压力触点连接件，所述压力触点连接件的四周设有用于穿过所述锁紧螺丝的第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔对应设置，以将所述压力触点连接件、所述薄膜压力传感器与所述方管连接件顺次连接起来；所述第三通孔内设置有螺丝衬套，所述锁紧螺丝由所述第三通孔外部穿入并与所述螺丝衬套配合安装，以使所述压力触点连接件能够在所述锁紧螺丝上做小幅度的自由运动；所述压力触点连接件上还设有能够与所述压力感应触点相贴合的凸出小圆台；

电磁铁，所述电磁铁安装于所述压力触点连接件远离所述薄膜压力传感器的一侧，用以吸附导丝夹持件。

本发明装置用于介入手术中导丝做前进、后退或者旋转运动，在导丝的夹持端，能够检测到导丝在运动过程中的受力情况，根据受力情况的变化，来实时进行判断，给于操作者及时有效的信息反馈，保护手术可以安全可靠的进行。当发生异常情况时，也能给于操作者及时的提醒，是一种安全保护装置，辅助医生更好的进行介入手术治疗。

本发明装置采用了间接测力的方式，解决了导丝和测力装置不方便安装的问题，保障了导丝的无菌环境；通过多触点对比检测，结合对应算法，可以判断出导丝受力变化情况。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

优选的，所述推进机构从动端以及所述介入手术机器人四点式触觉力反馈装置整体设有两组。

通过推进机构主动端对导丝的交替夹紧、推进机构从动端的辅助夹紧以及位于推进机构主动端上两组介入手术机器人四点式触觉力反馈装置在导丝夹紧时的信号采集，确保了医生可以及时判断出导丝上受力的变化情况，避免危险的发生。

优选的，两个所述介入手术机器人四点式触觉力反馈装置跟随所述推进机构主动端交替动作，并在夹紧导丝时进行信号采集。

优选的，所述薄膜压力传感器内部中点位置的上下左右设有四个所述压力感应触点，所述压力触点连接件上设有能够与四个所述压力感应触点相贴合的四个所述凸出小圆台。

上下左右四个压力感应触点以及对应的四个凸出小圆台可以采集到导丝前后、上下的受力情况，以确保医生能够全面、准确的了解导丝上受力的变化情况。

优选的，所述薄膜压力传感器、所述压力触点连接件为方形。

优选的，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔均设有四个，分别位于所述方管连接件、所述薄膜压力传感器、所述压力触点连接件的四个角上。

将薄膜压力传感器、压力触点连接件设计成与方管连接件上的方形面相一致的方形，可以使压力触点连接件、薄膜压力传感器与方管连接件可以匹配在一起并便于进行连接。

优选的，所述锁紧螺丝能够调整自身张紧程度。

在安装时需调整锁紧螺丝的张紧程度，使得压力触点连接件能够在薄膜压力传感器的测量阈值内。调整好后，再将螺丝固定牢固。

本发明介入手术机器人四点式触觉力反馈装置，整体结构简单，结构紧凑，安装方法简单，操作方便，是整体机器人中的重要环节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为介入手术机器人四点式触觉力反馈装置整体安装示意图；

图2为介入手术机器人四点式触觉力反馈装置结构示意图；

图3为介入手术机器人四点式触觉力反馈装置前视爆炸图；

图4为介入手术机器人四点式触觉力反馈装置后视爆炸图；

其中，图中，

100-推进机构主动端；

200-推进机构从动端；

300-导丝；

400-介入手术机器人四点式触觉力反馈装置，

401-方管连接件，4011-第一通孔，402-薄膜压力传感器，4021-第二通孔，4022-压力感应触点，403-压力触点连接件，4031-第三通孔，4032-凸出小圆台，404-电磁铁。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

下面根据图1-4详细描述本发明实施例的一种介入手术机器人四点式触觉力反馈装置400。

如图1所示，本发明实施例公开了一种介入手术机器人四点式触觉力反馈装置400，安装于推进机构主动端100上，介入手术机器人四点式触觉力反馈装置400的相对一侧为推进机构从动端200，介入手术机器人四点式触觉力反馈装置400和推进机构从动端200各设有两组，推进机构主动端100用以实现对导丝300的交替夹紧，推进机构从动端200用以辅助推进机构主动端100夹紧导丝300。如图1所示，导丝300被两组夹持件夹住。

两组介入手术机器人四点式触觉力反馈装置400安装于推进机构主动端100上并与两组推进机构从动端200相对，这两组介入手术机器人四点式触觉力反馈装置400的结构相同，如图2-4所示，均包括：方管连接件401、薄膜压力传感器402、压力触点连接件403、电磁铁404。

方管连接件401安装于推进机构主动端100的构成部件上，由推进机构主动端100推动进行前后移动。

薄膜压力传感器402紧密贴装在方管连接件401远离推进机构主动端100一侧的方形面上且该方形面的四个角上设有用于穿过锁紧螺丝(图中未示出)的第一通孔4011。薄膜压力传感器402为方形结构，其四个角上设有用于穿过锁紧螺丝的第二通孔4021。压力触点连接件403为方形结构，其四个角上设有设有用于穿过锁紧螺丝的第三通孔4031。第一通孔4011、第二通孔4021和第三通孔4031对应设置，以将压力触点连接件403、薄膜压力传感器402与方管连接件401顺次连接起来。

第三通孔4031内还进一步设置有螺丝衬套(图中未示出)，锁紧螺丝由第三通孔4031外部穿入并与螺丝衬套配合安装，以使压力触点连接件403能够在锁紧螺丝上做小幅度的自由运动，确保导丝300上受力的变化情况可以通过压力触点连接件403精准反映到薄膜压力传感器402上。

需要注意的是，安装时需先调整四个锁紧螺丝的张紧程度，使得压力触点连接件403能够在薄膜压力传感器402的测量阈值内。待调整好后，再将螺丝固定牢固。

薄膜压力传感器402内部中点位置的上下左右设有四个压力感应触点4022，压力触点连接件403上设有能够与四个压力感应触点4022相贴合的四个凸出小圆台4032。薄膜压力传感器402内部的四个压力感应触点4022灵敏度较高，可以来检测前端受到的压力情况，通过压力触点连接件403上对应贴合的凸出小圆台4032可将导丝300上的受力反映到薄膜压力传感器402上。

电磁铁404安装于压力触点连接件403远离薄膜压力传感器402的一侧，用以吸附导丝夹持件，从而带动导丝300进行运动。

本发明中的两组介入手术机器人四点式触觉力反馈装置400形状大小一致，功能相同，只是在不同位置和时机来起作用。具体的，本发明装置用于往复推进机构中，在同一时间，有且仅有一组导丝夹持件来夹紧导丝300，所以只有在导丝300夹紧时，该触觉力反馈装置才会进行信号采集，在松开导丝300时，不需采集传感器的信号。

本发明在薄膜压力传感器402上选取了中点位置的上下左右四个压力感应触点4022，这四个点的信号相互独立，通过采集这四个点的信号变化值，加以分析，就可以间接判断出导丝300上受力的变化情况，从而感知到导丝端的异常，进而给医生及时指示，避免危险的发生。

其具体原理为：如图1所示，箭头的指向为导丝300的前进方向，当薄膜压力传感器402上左侧的点数值增加和右侧的点数值减小时，则说明导丝300受到向前的阻力，导丝300有一定的倾斜，使得左侧点的受力增大，右侧点的受力减小；当这个值超过一定范围后，说明阻力过大，很有可能导丝300已经碰壁了，此时在屏幕上给医生指示，提醒有异常状况，避免危险；同理，这也可以应用到上下的触点。通过这四个点之间的分析，可以算出合理的危险阈值，从而有效的保障手术安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。