一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置及控制方法与流程

本发明涉及微创血管技术领域，更具体的说是涉及一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置及控制方法。

背景技术：

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。介入手术存在以下两点问题，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，导致病人生命危险。其次，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。通过借助机器人技术能够有效应对这一问题，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。

在机器人进行手术中，导丝的夹紧是进行推进和旋转的基础，但是在夹紧中容易出现过紧或过松的问题，过紧容易导致对导丝损坏，过松则容易出现在推送或旋转中打滑；但是现有技术中一般没有测量夹紧力的装置，进而无法随时调整导丝的夹紧力，因此，如何提供一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

为此，本发明的目的在于提出一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置，解决导丝夹紧力导丝夹紧力无法测量和根据需要进行调整的问题。

本发明提供了一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置，包括：

主动端，主动端两侧分别对应连接有一个驱动部，两个驱动部同步带动主动端沿垂直导丝推进方向向前或向后移动；

从动端，从动端包括连接板、高精度称重传感器、从端微型直线导轨、从端滑块、从端连接件及被动搓丝部；连接板靠近导丝的一侧面上固定有高精度称重传感器，其顶端固定有从端微型直线导轨，从端滑块顶部固定有从端连接件、且滑动于从端微型直线导轨上，从端连接件顶部固定有与主动端的主动搓丝部配合搓丝的被动搓丝部；高精度称重传感器将在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置，本发明通过驱动部带动主动端相对从动端沿垂直导丝推进方向向前或向后移动，设置在连接板上的高精度称重传感器在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力变化，并根据受力情况进行调节导丝的夹紧程度，使得机器人采用适当的夹紧力来完成手术操作，保护手术可以安全可靠的进行。同时夹紧力有异常(过大或过小)时，通过机器人推进机构主端控制端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。

进一步地，连接板包括下连接板和上连接板；下连接板包括一体连接的水平板和竖直板，水平板顶部靠近导丝侧设置有第一传感器固定板；上连接板底部靠近导丝侧设置有与第一传感器固定板错开布置的第二传感器固定板；第一传感器固定板和第二传感器固定板尺寸相同，且均设置有第一安装孔，高精度称重传感器上设置有与第一安装孔位置对应的第二安装孔，且第一安装孔和第二安装孔通过螺栓固定。由此高精度称重传感器将上连接板和下连接板连接在一起。

进一步地，被动搓丝部包括固定板、从端电磁铁及从端活动块；固定板固定于从端连接件顶部，且其上竖直固定有从端电磁铁，从端电磁铁上磁性连接有与主端活动块夹紧导丝的从端活动块。

进一步地，每一个驱动部均包括电机支架、丝杠步进电机、驱动连接板、丝母、驱动微型直线导轨及驱动滑块；电机支架底部固定于壳体上，其中部垂直导丝搓动方向转动支撑有丝杠步进电机，丝杠步进电机输出端贯穿驱动连接板，并与驱动连接板上固定的丝母配合，驱动连接板固定于主动端侧面，其侧面上设置有驱动滑块，驱动滑块滑动于固定在壳体侧壁上的驱动微型直线导轨上。

本发明还提供了一种介入手术机器人导丝夹紧力控制方法，采用上述的介入手术机器人导丝夹紧力控制装置，驱动部驱动主动端垂直导丝搓丝方向向前或向后运动，在导丝搓丝夹紧过程中，高精度称重传感器接收到了力的变化，并反馈至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力大小，并根据使用需要调节驱动部改变夹紧力的大小。由此，高精度称重传感器在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力大小，并根据受力情况进行调节导丝的夹紧程度，使得机器人采用适当的夹紧力来完成手术操作，保护手术可以安全可靠的进行。同时夹紧力有异常(过大或过小)时，机器人推进机构主端控制端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。

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附图为本发明提供的一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置的结构示意图；

图2附图示出了从动端的整体示意图；

图3附图示出了从动端的爆炸图；

图中：100-主动端，200-从动端，201-连接板，2011-下连接板，2012-上连接板，2013-第一传感器固定板，2014-第二传感器固定板，2015-第一安装孔，202-高精度称重传感器，2021-第二安装孔，203-从端微型直线导轨，204-从端滑块，205-从端连接件，206-被动搓丝部，2061-固定板，2062-从端电磁铁，2063-从端活动块，300-驱动部，301-电机支架，302-丝杠步进电机，303-驱动连接板，304-丝母，305-驱动微型直线导轨，306-驱动滑块，400-导丝。

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。

参见附图1，本发明实施例公开了一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置，包括：

主动端100，主动端100两侧分别对应连接有一个驱动部300，两个驱动部300同步带动主动端100沿垂直导丝400推进方向向前或向后移动；

从动端200，从动端200包括连接板201、高精度称重传感器202、从端微型直线导轨203、从端滑块204、从端连接件205及被动搓丝部206；连接板201靠近导丝400的一侧面上固定有高精度称重传感器202，其顶端固定有从端微型直线导轨203，从端滑块204顶部固定有从端连接件205、且滑动于从端微型直线导轨203上，从端连接件205顶部固定有与主动端100的主动搓丝部配合搓丝的被动搓丝部206；高精度称重传感器202将在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端。

本发明公开提供了一种介入手术机器人导丝夹紧力控制装置，本发明通过驱动部带动主动端相对从动端沿垂直导丝推进方向向前或向后移动，设置在连接板上的高精度称重传感器在搓丝夹紧过程中接收到力的变化信号传递至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力变化，并根据受力情况进行调节导丝的夹紧程度，使得机器人采用适当的夹紧力来完成手术操作，保护手术可以安全可靠的进行。同时夹紧力有异常(过大或过小)时，通过机器人推进机构主端控制端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。

参见附图2和3，连接板201包括下连接板2011和上连接板2012；下连接板2011包括一体连接的水平板和竖直板，水平板顶部靠近导丝400侧设置有第一传感器固定板2013；上连接板2012底部靠近导丝400侧设置有与第一传感器固定板2013错开布置的第二传感器固定板2014；第一传感器固定板2013和第二传感器固定板2014尺寸相同，且均设置有第一安装孔2015，高精度称重传感器202上设置有与第一安装孔2015位置对应的第二安装孔2021，且第一安装孔2015和第二安装孔2021通过螺栓固定。

具体而言，被动搓丝部206包括固定板2061、从端电磁铁2062及从端活动块2063；固定板2061固定于从端连接件205顶部，且其上竖直固定有从端电磁铁2062，从端电磁铁2062上磁性连接有与主端活动块夹紧导丝400的从端活动块2063。

有利的是，每一个驱动部300均包括电机支架301、丝杠步进电机302、驱动连接板303、丝母304、驱动微型直线导轨305及驱动滑块306；电机支架301底部固定于壳体上，其中部垂直导丝400搓动方向转动支撑有丝杠步进电机302，丝杠步进电机302输出端贯穿驱动连接板303，并与驱动连接板303上固定的丝母304配合，驱动连接板303固定于主动端100侧面，其侧面上设置有驱动滑块306，驱动滑块306滑动于固定在壳体侧壁上的驱动微型直线导轨305上。

本发明提供了一种介入手术机器人导丝夹紧力控制方法，采用上述的的介入手术机器人导丝夹紧力控制装置，驱动部驱动主动端垂直导丝搓丝方向向前或向后运动，在导丝搓丝夹紧过程中，高精度称重传感器接收到了力的变化，并反馈至机器人推进机构主端控制端，机器人推进机构主端控制端通过比较反馈力数值变化，从而检测出夹紧力，并根据使用需要调节驱动部改变夹紧力的大小。

本发明中高精度称重传感器精度为小于等于0.01n的称重传感器。高精度称重传感器的尺寸适当、灵敏度高，当活动块夹紧导丝后，在各部件传动中可以给高精度称重传感器带了微小的变化，机器人推进机构主端控制端通过比较高精度称重传感器的数值变化，从而检测出夹紧力。高精度称重传感器的两端端分别与上连接板和下连接板相固定，上连接板上安装有驱动微型直线导轨和从端电磁铁，下连接板通过导轨和外壳固定。夹紧导丝的主动端，在步进丝杠电机的作用下，与高精度称重传感器相配合，可以实现对导丝夹紧力的控制，即，电机正转，主动端整体向前移动，带动主动端的电磁铁吸附的活动块向前移动，与被动端的活动块相靠近，从而加大导丝的夹紧力。相反，电机反转，夹紧力下降。

导丝夹紧力控制装置可以在放置好导丝后进行初始化时来调节好夹紧力。夹紧力的大小可以自行设置，可以根据实际情况调节夹持紧一点或松一点。而且可以在手术中随时观察夹紧力的变化，必要时可以随时调整夹紧力，使得在实际使用中更加灵活。

由此，本发明采用了高精度称重传感器测夹紧力测量精度高。通过丝杠步进电机控制可以随时调节夹紧力的大小，满足临床需求。整体结构简单、紧凑，稳定性好，操作方便，是整体机器人中的重要环节。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。