一种侧向插拔的血管介入手术机器人器械操作盒的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是指一种侧向插拔的血管介入手术机器人器械操作盒。


背景技术：

2.微创血管介入手术是心脑血管疾病诊断、治疗的基本手段，目前实施的多数血管病变诊断、血管重建手术都需借助这项技术。微创血管介入手术机器人的使用能够有效提升手术过程中器械递送准确性与操控性，降低医生受到的累积辐射伤害。现有血管介入手术机器人中导管、导丝、球囊导管等器械的推进机构存在以下缺陷:多种分散组件复杂不方便于拆卸，不利于手术前导管、导丝消毒和术中的更换；推进机构无法实现导管与导丝的同步递送。对于机器人辅助手术操作而言，器械操作要能够满足导引导管、导丝、球囊导管在一个相对紧凑的空间内协同动作，互相不为干扰。同时，手术操作中对器械的无菌性有着严格要求，需要保证与患者血管直接接触的器械不被操作机构所污染。另一方面，导管、导丝、球囊导管器械的安装与更换效率仍然是手术操作过程中需要考虑的重要问题。因此需要设计一种用于介入手术机器人的器械操作盒，实现相关器械的精准、稳定、无菌与高效操作。
3.现有技术中用于介入手术机器人的器械操作盒多是安装于驱动或传动机构上方，其集成于器械操作盒上的导管驱动模块和球囊导管驱动模块只能适配上下连接的方式，而这种将器械操作盒安装在驱动机构上方的方式至少存在以下缺陷：(1)手术过程中的液体会渗入下方的驱动机构的机体内，容易发生腐蚀结构件或电气短路的问题；(2)造成机器人整体高度较大，导致机器人上装载的管丝等器械无法完全贴近患者血管入口，减少了管丝等器械的有效使用距离，可能导致部分患者的手术无法完成。


技术实现要素：

4.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中器械操作盒安装于驱动机构上方而导致的液体渗入驱动机构机体内发生腐蚀结构件或电气短路的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种侧向插拔的血管介入手术机器人器械操作盒，包括盒体以及集成于所述盒体上的导管驱动模块和球囊导管驱动模块；
6.所述导管驱动模块包括用于驱动导管旋转的导管旋转机构，所述导管旋转机构包括旋转件、第一传动组件和第一驱动连接轴，所述旋转件设置在所述导管上，所述旋转件连接所述第一传动组件，所述第一传动组件连接所述第一驱动连接轴，所述第一驱动连接轴设置在所述盒体的侧面；
7.所述球囊导管驱动模块包括第二传动组件和第二驱动连接轴，所述第二传动组件上设置有球囊导管，通过所述第二传动组件带动所述球囊导管在所述导管内做定向移动，所述第二传动组件连接所述第二驱动连接轴，所述第二驱动连接轴设置在所述盒体的侧面。
8.在本发明的一个实施例中，所述第一驱动连接轴和第二驱动连接轴设置在所述盒
体的一侧或设置在所述盒体的两侧。
9.在本发明的一个实施例中，所述第一驱动连接轴和第二驱动连接轴凸出于所述盒体的侧面设置。
10.在本发明的一个实施例中，所述第一传动组件包括第一传动齿轮组、第一传动轴a、第一传动轴b，第一齿轮a、第一齿轮b和第一齿轮c，所述第一传动齿轮组的动力输入端连接所述第一驱动连接轴，所述第一传动齿轮组的动力输出端连接所述第一传动轴a，所述第一传动轴a设置有第一齿轮a，所述第一齿轮a啮合所述第一齿轮b,所述第一齿轮b设置于所述第一传动轴b的一端，所述第一传动轴b的另一端设置有第一齿轮c，所述第一齿轮c啮合所述旋转件。
11.在本发明的一个实施例中，所述第二传动组件包括第二传动齿轮组、第二传动轴a、第二传动轴b，第二齿轮a、第二齿轮b、第二齿轮c、主动轮和从动轮，所述第二传动齿轮组的动力输入端连接所述第二驱动连接轴，所述第二传动齿轮组的动力输出端连接所述第二传动轴a，所述第二传动轴a设置有第二齿轮a，所述第二齿轮a啮合所述第二齿轮b,所述第二齿轮b设置于所述第二传动轴b上，所述第二齿轮b啮合所述第二齿轮c，所述第二齿轮c连接所述主动轮，所述主动轮带动所述从动轮旋转。
12.在本发明的一个实施例中，所述球囊导管驱动模块还包括调节组件，所述调节组件包括固定板、活动板、第三复位件和旋钮，所述固定板通过所述第三复位件连接所述活动板，所述活动板上设置有从动轮，所述固定板和所述活动板上分别设置有能够容置所述旋钮于其内旋转的第一孔道和第二孔道，所述旋钮在对应所述第二孔道的位置设置有凸起，当所述凸起抵接所述第二孔道时，能够带动所述活动板在所述固定板上移动。
13.在本发明的一个实施例中，还包括盒盖，所述盒盖铰接于所述盒体上。
14.在本发明的一个实施例中，还包括卡座机构，所述卡座机构设置在所述盒体的侧面。
15.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
16.本发明第一驱动连接轴和第二驱动连接轴设置在盒体的侧面，即第一驱动连接轴和第二驱动连接轴通过侧连接的方式与机器人上的驱动机构连接，解决了现有技术中器械操作盒安装于驱动机构上方而导致的液体渗入驱动机构机体内发生腐蚀结构件或电气短路的问题，而且这种驱动侧连接的方式使得机器人置于盒体的侧面，其能够降低机器人的整体高度，使得装载于机器人上的管丝等器械能够完全贴近患者的血管入口，显著增大了管丝等器械的有效使用距离，易于推广使用。
附图说明
17.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
18.图1是本发明的结构示意图。
19.图2是在图1的基础上省略第一盒盖和第二盒盖的结构示意图。
20.图3是本发明导管驱动模块的结构示意图
21.图4是本发明球囊导管驱动模块的结构示意图。
22.图5是本发明调节组件的结构示意图。
23.图6是图5上a部的局部放大示意图。
24.图7是本发明自锁组件的结构示意图。
25.说明书附图标记说明：100、盒体；200、导管驱动模块；210、y阀；220、导管；230、旋转件；241、第一传动齿轮组；242、第一传动轴a；243、第一传动轴b；244、第一齿轮a；245、第一齿轮b；246、第一齿轮c；250、第一驱动连接轴；300、球囊导管驱动模块；310、球囊导管；321、第二传动齿轮组；322、第二传动轴a；323、第二传动轴b；324、第二齿轮a；325、第二齿轮b；326、第二齿轮c；327、主动轮；328、从动轮；330、第二驱动连接轴；341、固定板；3411、第一孔道；342、活动板；3421、第二孔道；343、第三复位件；344、旋钮；3441、凸起；410、插拔件；421、锁扣；4211、倒钩部；422、第一连杆；423、第二连杆；424、第一支撑件；425、第二支撑件；426、按钮；427、固定件；428、第一复位件；429、第二复位件；500、盒盖；600、卡座机构。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
27.参照图1至图7所示，本发明提供一种侧向插拔的血管介入手术机器人器械操作盒，包括盒体100以及集成于盒体100上的导管驱动模块200和球囊导管驱动模块300。
28.上述器械操作盒集导管驱动模块200和球囊导管驱动模块300等功能模块于一体，用于实现多功能需求。
29.导管驱动模块200包括导管旋转机构，盒体100上设置y阀210，y阀210上设置导管220，导管旋转机构包括旋转件230、第一传动组件和第一驱动连接轴，旋转件230设置在导管220上，旋转件230连接第一传动组件，第一传动组件连接第一驱动连接轴250，第一驱动连接轴250设置在盒体100的侧面。
30.球囊导管驱动模块300包括第二传动组件和第二驱动连接轴330，第二传动组件上设置有球囊导管310，通过第二传动组件带动球囊导管310穿过y阀210并在导管220内做定向移动，第二传动组件连接第二驱动连接轴330，第二驱动连接轴330设置在盒体100的侧面。
31.上述第一驱动连接轴250和第二驱动连接轴330设置在盒体100的一侧或设置在盒体100的两侧，即第一驱动连接轴250和第二驱动连接轴330通过侧连接的方式与机器人上的驱动机构连接，解决了现有技术中器械操作盒安装于驱动机构上方而导致的液体渗入驱动机构机体内发生腐蚀结构件或电气短路的问题，而且这种驱动侧连接的方式使得机器人置于盒体的侧面，其能够降低机器人的整体高度，使得装载于机器人上的管丝等器械能够完全贴近患者的血管入口，显著增大了管丝等器械的有效使用距离。
32.其中，第一传动组件包括第一传动齿轮组241、第一传动轴a242、第一传动轴b243，第一齿轮a244、第一齿轮b245和第一齿轮c246，第一传动齿轮组241的动力输入端连接第一驱动连接轴250，第一传动齿轮组241的动力输出端连接第一传动轴a242，第一传动轴a242设置有第一齿轮a244，第一齿轮a244啮合第一齿轮b245,第一齿轮b245设置于第一传动轴b243的一端，第一传动轴b243的另一端设置有第一齿轮c246，第一齿轮c246啮合旋转件230。作为优选的，第一齿轮a244、第一齿轮b245、第一齿轮c246和旋转件230均可以是伞状齿轮。
33.在实际工作时，第一驱动连接轴250连接驱动源(可以是电机等)，该驱动源通过第一传动齿轮组241带动第一齿轮a244旋转，第一齿轮a244通过第一齿轮b245和第一齿轮c246带动旋转件230进行旋转，进而旋转件230带动导管220进行旋转，以适应血管内的分叉及转弯等操作。
34.其中，第二传动组件包括第二传动齿轮组321、第二传动轴a322、第二传动轴b323，第二齿轮a324、第二齿轮b325、第二齿轮c326、主动轮327和从动轮328，第二传动齿轮组321的动力输入端连接第二驱动连接轴330，第二传动齿轮组321的动力输出端连接第二传动轴a322，第二传动轴a322设置有第二齿轮a324，第二齿轮a324啮合第二齿轮b325,第二齿轮b325设置于第二传动轴b323上，第二齿轮b325啮合第二齿轮c326，第二齿轮c326连接主动轮327，主动轮327带动从动轮328旋转。作为优选的，第二齿轮a324、第二齿轮b325、第二齿轮c326均可以是伞状齿轮。
35.在实际工作时，首先将球囊导管310放置于主动轮327与从动轮328之间，第二驱动连接轴330连接驱动源(可以是电机等)，该驱动源通过第二传动齿轮组321带动第二齿轮a324旋转，第二齿轮a324通过第二齿轮b325带动第二齿轮c326进行旋转，进而第二齿轮c326带动主动轮327旋转，主动轮327带动从动轮328旋转，从而实现球囊导管310的递送，即将球囊导管310穿过y阀210并在导管220内做定向移动。
36.由于球囊导管310尺寸的多样性，且主动轮327与从动轮328必须要紧贴球囊导管管310才能实现球囊导管310的输送。因此球囊导管驱动模块还包括调节组件，该调节组件一方面能够方便球囊导管的取放，另一方面能够适应不同尺寸的球囊导管。
37.具体的，调节组件包括固定板341、活动板342、第三复位件343和旋钮344，固定板341通过第三复位件343连接活动板342，活动板342上设置有从动轮328，固定板341和活动板342上分别设置有能够容置旋钮344于其内旋转的第一孔道3411和第二孔道3421，旋钮344在对应第二孔道3421的位置设置有凸起3441，当凸起3441抵接第二孔道3421时，能够带动活动板342在固定板341上移动。作为优选的，第三复位件343可以是弹簧。
38.在实际使用时，当需要放置球囊导管310时，旋转旋钮344使得旋钮344上的凸起3441抵接第二孔道3421并带动活动板342在固定板341上移动，以使从动轮328远离主动轮327，这时候将球囊导管310放置于主动轮327与从动轮328的间隙，然后反向旋转旋钮344使得旋钮344上的凸起3441远离第二孔道3421，以使从动轮328向主动轮327靠近，借助于主动轮327与从动轮328夹紧球囊导管310即可。
39.与驱动侧连接结构相对应的是，本发明还包括侧插拔模块，侧插拔模块包括插拔件410，插拔件410设置在盒体100的侧面，通过插拔件410实现盒体100与机器人的分离式连接，能够实现快速安装和术中无菌环境隔离。
40.上述插拔件410可以是插拔接口，该插拔接口与机器人上的插拔接口相互配合，使得盒体100的插拔接口能够插入机器人的插拔接口或者从机器人的插拔接口拔出即可，因此本实施例插拔接口可以采用现有技术的插拔接口，本发明不以此为限制。
41.应当理解的是，本发明插拔件410的核心内容在于其安装于盒体100的侧面，进而通过侧插拔的方式与机器人连接，因此如果只是简单的对插拔件410做结构上的其他任意改动，只要其插拔件410安装于盒体100的侧面均应属于本发明的保护范围。
42.进一步地，插拔件410凸出于盒体100的侧面设置，即插拔件410采用向外插的方式
连接机器人，实现无菌向有菌环境内切入，细菌不易爬入无菌环境内，从而保证器械操作盒的无菌环境。
43.还有，为了提高盒体100插接于机器人上的稳定性。本发明侧插拔模块还包括自锁组件，自锁组件与插拔件410设置在盒体100的同侧。
44.作为一个优选的实施例，上述自锁组件可以包括锁扣421、第一连杆422、第二连杆423、第一支撑座424、第二支撑座425、按钮426和固定座427，第一连杆422铰接设置在第一支撑座424上，锁扣421铰接设置在第二支撑座425上，且锁扣421铰接第二连杆423，第二连杆423铰接第一连杆422，第一连杆422连接按钮426，按钮426设置在固定座427上，固定座427设置在盒体100上，锁扣421远离第二连杆423的一端设置有倒钩部4211，通过该倒钩部4211能够插接固定于机器人的插口内。在实际工作时，只需将锁扣421插接于机器人的插口即可，当需要拆卸盒体100时，按下按钮426，带动第一连杆422向按压的反方向运动，这时第一连杆422带动第二连杆423运动，第二连杆423带动锁扣421运动，使得锁扣421能够脱离机器人本体的插口即可。
45.为了实现按钮426的自动复位，本发明自锁组件还包括第一复位件428，第一复位件428设置在按钮426和固定座427之间。作为优选的，第一复位件428可以是弹簧，弹簧设置在按钮426和固定座之间，当按钮426受力时，按钮426向靠近固定座的方向移动，这时候弹簧处于压缩状态，因此当按钮426受力结束后，弹簧复位会带动按钮426复位，即同时带动锁扣421复位。
46.进一步的，考虑到第一复位件428失效会影响锁扣421的复位，因此本发明自锁组件还包括第二复位件429，第二复位件429设置在锁扣421与第二支撑座425之间。作为优选的，第二复位件429可以是弹簧，弹簧设置在锁扣421与第二支撑座之间，这里可以借助弹簧的复位带动锁扣421复位，即使在第一复位件428失效后，仍然能够保证锁扣421和按钮426自动复位，从而起到双重保险。
47.应当理解的是，本发明自锁组件的核心内容在于其与插拔件410安装于盒体100的同侧，利用自锁组件的自锁功能来提高插拔件410插接于机器人上的稳定性。上述优选的实施例只是自锁组件有可能采用的其中一种示例性的具体结构，当然还可能采用其他结构，本发明不以此为限制。因此如果只是简单的对自锁组件做结构上的其他任意改动，只要其自锁组件安装于盒体100的侧面均应属于本发明的保护范围。
48.可以想到的是，上述锁扣421同样凸出于盒体100的侧面设置，其插接方式与有益效果可以参照插拔件410的阐述，本发明在这里不做赘述。
49.本发明器械操作盒还包括盒盖500，盒盖500铰接于盒体100上，以实现盒体100重要部分的无菌密封。当然y阀210和球囊导管递送单元330均采用开放式结构，如此能够方便y阀和球囊导管320的拆装。
50.本发明还包括卡座机构600，卡座机构600设置在盒体100的一侧，在盒体100的侧面集成了造影剂注射器的卡座机构600，由于该卡座机构600同整个盒体100共同运动，保证注射器相对于y阀211之间的距离，能够实现造影剂的远程遥控操作。
51.需要说明的是，上述导管220、球囊导管310和y阀210不是该器械操作盒的组成部分，只是为了方便更加清楚的阐述本发明的组成结构而需要提及的部件，导管220、球囊导管310和y阀210均是由使用者装配在器械操作盒上。
52.本发明的工作原理如下：
53.首先将盒体100通过侧面的插拔件410安装在机器人本体上，并通过自锁组件的锁扣421锁定在机器人本体上，之后将第一驱动连接轴250和第二驱动连接轴330分别连接到对应的驱动源，通过机器人本体将导管220递送至血管病灶位置，在递送过程中通过旋转导管220以适应血管内的分叉及转弯等操作，然后旋动旋钮344，将球囊导管310放置于主动轮327与从动轮328之间，并通过主动轮327与从动轮328的旋转带动球囊导管310穿过y阀210并在导管220的穿孔内移动，以将球囊导管310递送至血管病灶位置。
54.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。