一种磁控清除血栓机器人

1.本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种磁控清除血栓机器人。


背景技术：

2.近十几年来，血栓问题一直危害着人们的生命健康，据统计每年大约每千人中有一到二人会受到血栓的不利影响。目前已存在的清栓方式主要分为导管接触性溶栓(catheter-directed thrombolysis，cdt)和机械血栓清除(percutaneous mechanical thrombectomy，pmt)两种，但是二者都有一定的局限性。导管接触性溶栓方法通过导管将溶栓药物直接运输到血栓周围，但药物溶栓效率低，无法使用于抢救窗口期较短的病人，且常可能会引发其他部位出血；机械血栓清除方法则控制导管端部对血栓进行切除、抽吸等清栓动作，清栓效率较高，但导管介入方式的控制性能不佳，例如相对较大尺寸的导管很难进入人体深处区域执行清栓任务，且存在破坏血管壁以及造成较大创口的风险，因此找到一种安全有效地清理血栓的方式和设备是解决此类血栓难题的关键。
3.磁控微型机器人是一种小型化、能执行特定任务的特种机器人，可以通过外加磁场进行无接触的远程控制，不需要与外界控制系统直接相连，因此能够以无创或微创的方式进入人体内深处区域空间以及复杂弯曲的微血管处对病灶进行直接治疗，所以在血栓清除、靶向药物输送、目标位置活检、体内深处成像等领域有着巨大的应用潜力。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是提供一种磁控清除血栓机器人，用于同步实现机械破栓与药物溶栓。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种磁控清除血栓机器人，包括：
7.胶囊式储能组件，包括胶囊与弹性储能件；所述的胶囊包括容纳槽体、嵌设于容纳槽体开口处的感应加热金属盖体，以及设于感应加热金属盖体外缘处的固液相变层；所述的感应加热金属盖体通过固液相变层与容纳槽体开口过盈配合，并将弹性储能件弹性压缩于容纳槽体内；以及
8.刺栓组件，包括设于感应加热金属盖体上的磁驱钻体；
9.所述的容纳槽体的外侧壁设有槽体磁化层，其磁化方向平行于容纳槽体轴向；所述的磁驱钻体的侧壁上设有径向磁化的钻体磁化层；
10.所述的容纳槽体内还填充有溶栓药剂。
11.进一步地，所述的容纳槽体呈圆柱状。
12.进一步地，所述的容纳槽体的开口端部边缘，沿周向间隔布设有多个阻挡侧壁，所述的阻挡侧壁沿容纳槽体轴向的延伸长度与磁驱钻体轴向长度相适配。
13.进一步地，所述的容纳槽体包括由外向内同轴开设于槽体顶端的盖体容纳槽与弹性件容纳槽，
14.所述的感应加热金属盖体嵌设于盖体容纳槽内，并将弹性储能件压缩于弹性件容纳槽内。
15.进一步地，所述的弹性储能件包括弹簧以及其他具有弹性储能作用的装置，例如弹片等。
16.进一步地，所述的固液相变层由固化成型于感应加热金属盖体外缘处的固液相变材料构成；当所述的感应加热金属盖体在射频磁场作用下发热时，所述的固液相变材料能够受热液化；
17.所述的感应加热金属盖体的尺寸小于盖体容纳槽开口尺寸，并通过固液相变层与盖体容纳槽过盈配合。
18.进一步地，所述的感应加热金属盖体为铜质盖体，其它能够满足以下特点的金属盖片也适用于本发明：能够在射频磁场作用下在导体内产生涡流，并通过涡流产生焦耳热。
19.进一步地，所述的感应加热金属盖体尺寸小于容纳槽体开口处的尺寸，使得当感应加热金属盖体在射频磁场作用下发热，并使固液相变层液化时，感应加热金属盖体与容纳槽体开口之间失去过盈配合连接，盖体被弹性储能件顶开，刺栓组件随之射出。
20.进一步地，所述的磁驱钻体包括圆锥状螺纹壳体、沿轴向贯穿开设于圆锥状螺纹壳体内的安装通孔，以及设于安装通孔内并伸出于顶端外的刺针。
21.进一步地，所述的刺针通过压入方式与安装通孔过盈配合，其连接方式与容纳槽体、感应加热金属盖体之间的连接方式相同。
22.进一步地，所述的槽体磁化层与钻体磁化层均为钕铁硼磁颗粒涂层。
23.与现有技术相比，本发明具有以下特点：
24.本发明除栓机器人采用弹簧储能和磁控驱动方式，赋予刺栓组件的弹射与钻刺双重动作机制，可无接触并精准有效地实现血栓破除，并同时实现机械破栓和药物溶栓，有望提升除栓效率，弥补导管接触性溶栓和机械血栓清除所带来的缺陷，可应用于复杂路径血管下的清栓医疗场景。
附图说明
25.图1为实施例中一种磁控清除血栓小尺寸机器人的结构示意图；
26.图2为实施例中一种磁控清除血栓小尺寸机器人的剖面图；
27.图3为容纳槽体的结构示意图；
28.图4为圆锥状螺纹壳体的主视图；
29.图5为圆锥状螺纹壳体右视图；
30.图6为实施例中制备步骤s3中容纳槽体、弹性储能件、感应加热金属盖体的装配示意图；
31.图7为实施例中制备步骤s4中容纳槽体、圆锥状螺纹壳体、刺针的装配示意图；
32.图中标记说明：
33.1-容纳槽体、2-感应加热金属盖体、3-弹性储能件、4-磁驱钻体、401-圆锥状螺纹壳体、402-刺针。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
35.实施例：
36.如图1、图2所示的一种磁控清除血栓小尺寸机器人，包括胶囊式储能组件与刺栓组件。其中，胶囊式储能组件包括胶囊与弹性储能件3。胶囊包括容纳槽体1、嵌设于容纳槽体1开口处的感应加热金属盖体2，以及设于感应加热金属盖体2外缘处的固液相变层；感应加热金属盖体2通过固液相变层与容纳槽体1开口过盈配合，并将弹性储能件3弹性压缩于容纳槽体1内。刺栓组件包括设于感应加热金属盖体2上的磁驱钻体4。容纳槽体1的外侧壁设有槽体磁化层，其磁化方向平行于槽体开口方向；同样的，磁驱钻体4的侧壁上设有径向磁化的钻体磁化层。其中，槽体磁化层与钻体磁化层可以响应外加旋转磁场以带动容纳槽体1、磁驱钻体4完成滚动、螺旋等动作，从而实现机器人在血管内可控移动，以及对血栓的机械清除工作。
37.为便于机器人在血管内进行滚动、螺旋，本实施例将容纳槽体1设计为圆柱状。在圆柱状槽体的端面上，由外向内同轴开设有盖体容纳槽与弹性件容纳槽，感应加热金属盖体2嵌设于盖体容纳槽内，并将弹性储能件3压缩于弹性件容纳槽内。
38.感应加热金属盖体2具体选用铜质盖片，其直径略小于盖体容纳槽直径。外缘处涂覆一周loctite-401医用胶水，固化后形成固液相变层，且其直径略大于盖体容纳槽直径，并通过压入等方式与盖体容纳槽过盈配合。当机器人靠近血栓时，通过对机器人施加射频磁场，使铜片温度急剧升高，固液相变层受热液化，感应加热金属盖体2与盖体容纳槽之间连接失效，弹性储能件3的弹性势能释放，推动感应加热金属盖体2以及感应加热金属盖体2上的磁驱钻体4，刺向血栓，利用冲击作用进行破栓，紧接着，利用磁驱钻体4的轴向螺旋动作进行旋磨破栓。
39.此外，在弹性件容纳槽内还填充有溶栓药剂，从而在机械破栓的同时，释放溶栓药剂，以同步达到药物溶栓的效果。
40.本实施例中弹性储能件3选用弹簧，在其他实施例中也可选用耐高温弹簧。
41.如图2所示，磁驱钻体4包括圆锥状螺纹壳体401、沿轴向贯穿开设于圆锥状螺纹壳体401内的安装通孔，以及设于安装通孔内并伸出于顶端外的刺针402。其中，刺针402选用金属刺针，并与安装通孔过盈配合。
42.为避免移动过程中，磁驱钻体4对血管侧壁造成损伤，在容纳槽体1的开口端部边缘，沿周向间隔布设有多个阻挡侧壁，每个阻挡侧壁沿容纳槽体1轴向的延伸长度与磁驱钻体4轴向长度相适配。
43.本实施例中，槽体磁化层与钻体磁化层均为钕铁硼磁颗粒涂层，具体成型方式包括：对于槽体磁化层，通过在容纳槽体1外圆表面均匀涂有钕铁硼磁颗粒，并一同放入充磁机上沿圆柱状外壳轴向磁化得到；对于钻体磁化层，通过在圆锥状螺纹壳体401外圆表面均匀涂有钕铁硼磁颗粒，并一同放入充磁机上沿圆锥状螺旋外壳径向磁化得到。
44.本机器人在组装时可采用以下步骤：
45.s1：通过3d打印技术制备设有中心通孔的圆锥状螺纹壳体401(如图4、图5所示)，
以及具有阻挡侧壁的容纳槽体1(如图3所示)，尺寸参数可以根据血管具体尺寸进行调整；
46.s2：将涂有钕铁硼磁颗粒的圆锥状螺纹壳体401与容纳槽体1分别进行磁化；
47.s3：如图6所示，将401医用胶水涂抹于感应加热金属盖体2外缘一周，固化后形成直径略大于弹性件容纳槽开口直径的固液相变层，之后将弹性储能件3与溶栓药剂一同放置于弹性件容纳槽内，再压入感应加热金属盖体2封闭，并同时将弹性储能件3压紧；
48.s4：如图7所示，刺针402与圆锥状螺纹壳体401通过压入方式过盈配合，圆锥状螺纹壳体401与感应加热金属盖体2之间则通过医用胶水粘接，即得到磁控清除血栓小尺寸机器人。
49.使用时，首先，在外部旋转磁场作用下，包裹在机器人外壳上的钕铁硼磁粒子产生磁力矩，带动机器人在血管中沿机器人外壳轴向翻滚移动，当到达血栓处时，第一步，对此机器人施加射频磁场(本实施例中的磁场参数包括频率375khz，磁场强度330oe)，嵌入圆柱状外壳的铜片产生感应加热，温度急剧升高，固液相变层液化，载有刺破组件的铜片被储能弹簧施力弹射向血栓，同时胶囊内药物也被射向栓块，进行溶栓；第二步，对已弹射向血栓的刺栓组件施加旋转磁场，控制刺栓组件旋转并朝刺破方向前进，直至刺破血栓。
50.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。