血管介入手术机器人的制作方法

1.本公开实施例涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种血管介入手术机器人。


背景技术：

2.心血管等血管疾病已成为全球和我国的头号死亡原因，而传统的导丝，导管介入器械在使用上，医生和医护人员会长期暴露于x射线的电离辐射下，穿着沉重的铅衣也会让医生受到二次伤害。借助机器人技术，让医生通过物理隔离或远程操作的方式，可精确治疗并减少对人体的损伤。
3.现阶段，已开发和推出的微创介入手术机器人系统，因为无法适配不同线径规格的导管和导丝，且允许的运动行程较小，只能适用于部分手术，适用范围大大缩小。


技术实现要素：

4.本公开实施例的目的在于提供一种血管介入手术机器人，以解决现有技术中存在的问题。
5.一方面，本公开实施例提供了一种血管介入手术机器人，包括：
6.底座；
7.导管介入装置，活动安装于所述底座，所述导管介入装置包括第一输送机构、第一旋转机构以及第一锁紧机构，所述导管介入装置上设有中空的第一安装套筒，第一导管穿设于所述第一安装套筒中并通过所述第一锁紧机构固定，所述第一输送机构能够带动所述第一导管相对于所述底座移动，所述第一旋转机构能够带动所述第一导管围绕其轴心旋转；
8.导丝介入装置，活动安装于所述底座并位于所述导管介入装置的后侧，所述导丝介入装置包括第二输送机构、第二旋转机构以及夹持机构，所述导丝介入装置上设有导丝安装位，导丝安装于所述导丝安装位，所述夹持机构能够调节所述导丝安装位并将所述导丝固定，所述第二输送机构能够带动所述导丝相对于所述底座移动，所述第二旋转机构带动所述导丝围绕其轴心旋转。
9.在一些实施例中，所述第一输送机构包括设于所述底座上的导轨、与所述导轨滑动连接的第一输送轮、设于所述底座上的齿条、与所述齿条啮合的第一齿轮以及与所述第一齿轮连接的第一输送驱动机构，所述导轨与所述齿条相互平行设置，所述第一输送驱动机构能够驱动所述第一齿轮沿所述齿条移动，从而带动所述第一输送轮沿所述导轨移动；
10.所述第二输送机构包括所述导轨、与所述导轨滑动连接的第二输送轮、所述齿条、与所述齿条啮合的第二齿轮以及与所述第二齿轮连接的第二输送驱动机构，所述第二输送驱动机构能够驱动所述第二齿轮沿所述齿条移动，从而带动所述第二输送轮沿所述导轨移动。
11.在一些实施例中，所述第一锁紧机构和所述第一旋转机构分别安装于所述第一安装套筒的两侧。
12.在一些实施例中，所述第一旋转机构包括相互垂直啮合的第一锥齿轮组以及与所述第一锥齿轮组连接的第一旋转驱动机构，所述第一锥齿轮组的第一锥齿轮与所述第一安装套筒同轴连接，所述第一锥齿轮组的第二锥齿轮与所述第一旋转驱动机构连接。
13.在一些实施例中，所述第一锁紧机构包括锁紧件以及与所述锁紧件相配合的旋转螺母，所述第一安装套筒的一端安装于所述锁紧件内，所述锁紧件的外周朝向所述旋转螺母的一端具有锥形结构，以与所述旋转螺母相互作用提供不同的压紧力将所述第一安装套筒锁紧固定。
14.在一些实施例中，所述第二旋转机构包括相互垂直啮合的第二锥齿轮组、与所述第二锥齿轮组的一端连接的旋转支架以及与所述第二锥齿轮组的另一端连接的第二旋转驱动机构，所述导丝通过所述夹持机构固定于所述旋转支架，所述第二旋转驱动机构能够驱动所述第二锥齿轮组转动，从而带动所述旋转支架和所述导丝一起旋转。
15.在一些实施例中，所述夹持机构包括第一夹持机构和第二夹持机构，所述第一夹持机构包括第一固定轮、第一调节轮以及与所述第一调节轮连接的第一调节机构，所述第一固定轮和第一调节轮之间具有第一间隙形成第一导丝安装位，所述导丝置于所述第一间隙并通过所述第一调节机构调节所述第一调节轮与所述第一固定轮之间的第一相对位置将所述导丝夹持固定；
16.所述第二夹持机构安装于所述旋转支架，所述第二夹持机构包括第二固定轮、第二调节轮以及与所述第二调节轮连接的第二调节机构，所述第二固定轮和第二调节轮之间具有第二间隙形成第二导丝安装位，所述导丝置于所述第二间隙并通过所述第二调节机构调节所述第二调节轮与所述第二固定轮之间的第二相对位置将所述导丝夹持固定。
17.在一些实施例中，所述第一调节机构包括滑轨、与所述滑轨滑动连接的调整悬臂、与所述调整悬臂的一端连接的第一调节旋钮以及与所述调整悬臂的另一端连接调整支架，所述调整支架与所述第一调节轮连接，通过旋转所述第一调节旋钮能够带动所述调整悬臂沿所述滑轨移动并通过所述调整支架带动所述第一调节轮相对于所述第一固定轮移动，从而调节所述第一调节轮与所述第一固定轮之间的夹角。
18.在一些实施例中，所述第二调节机构包括设于所述旋转支架的滑移槽以及第二调节旋钮，所述第二调节轮滑动设于所述滑移槽内并与所述第二调节旋钮连接，通过旋转所述第二调节旋钮能够带动所述第二调节轮沿所述滑移槽移动，从而调节所述第二调节轮与所述第二固定轮之间的距离。
19.在一些实施例中，所述导丝介入装置上还设有中空的第二安装套筒，所述第二安装套筒设于所述导丝的导丝安装位的前侧，第二导管穿设于所述第二安装套筒中，所述第二导管通过设于所述导丝介入装置上的第二锁紧机构固定，所述导丝介入装置上还设有与所述第二安装套筒连接的第三旋转机构，所述第三旋转机构能够带动所述第二安装套筒旋转，从而带动所述第二导管旋转。
20.本公开实施例提供的血管介入手术机器人通过在同一底座上设置导管介入装置以及导丝介入装置，可以在手术过程中同时对导管和导丝进行输送和旋转，且导管介入装置和导丝介入装置的工作互不影响，可以实现类似“人手”的同步操作，提升手术的安全性和便利性。同时，通过第一安装套筒与第一锁紧机构23的配合可以根据实际需要更换不同直径的导管，通过夹持机构对导丝安装位的调节和夹持固定可以根据实际需要更换不同直
径的导丝，扩大机器人的适用范围；另外，导管介入装置和导丝介入装置均为模块化结构，可以作为耗材进行快速拆装、更换，能够降低机器人的使用成本，且能够满足医学无菌隔离要求，进一步提升手术的安全性。
附图说明
21.在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所申请的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
22.图1为本公开实施例的血管介入手术机器人的整体结构示意图；
23.图2为本公开实施例的底座的结构示意图；
24.图3为本公开实施例的导管介入装置的结构示意图；
25.图4为本公开实施例的导管介入装置的另一方向的结构示意图；
26.图5为本公开实施例的导丝介入装置的结构示意图；
27.图6为本公开实施例的导丝介入装置的另一方向的结构示意图；
28.图7为本公开实施例的导丝介入装置的又一方向的结构示意图；
29.图8为本公开实施例的第二旋转机构的结构示意图；
30.图9为本公开实施例的导丝介入装置去除部分结构的俯视图。
31.附图标记：
32.1-底座、11-导轨、12-齿条、13-底板、14-侧板、15-固定架；
33.2-导管介入装置、21-第一输送机构、211-第一输送轮、212-第一齿轮、213-第一输送驱动机构、22-第一旋转机构、221-第一锥齿轮组、222-第一旋转驱动机构、23-第一锁紧机构、231-锁紧件、232-旋转螺母、24-第一支撑座、241-第一竖板；3-第一安装套筒；
34.4-导丝介入装置、41-第二输送机构、411-第二输送轮、412-第二齿轮、413-第二输送驱动机构；42-第二旋转机构、421-第二锥齿轮组、422-旋转支架、423-第二旋转驱动机构、43-夹持机构、431-第一夹持机构、4311-第一固定轮、4312-第一调节轮、4313-滑轨、4314-调整悬臂、4315-第一调节旋钮、4316-调整支架、43161-连杆、43162-连接架、43163-调整轴、43164-齿轮机构、432-第二夹持机构、4321-第二固定轮、4322-第二调节轮、4323-滑移槽、4324-第二调节旋钮；44-第二支撑座、441-第二竖板、45-第二锁紧机构、46-第三旋转机构；5-第二安装套筒；6-隔板。
具体实施方式
35.为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。
36.除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开实施例所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部
分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
37.为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开实施例省略了已知功能和已知部件的详细说明。
38.图1至图9示出了本公开实施例的一种血管介入手术机器人的结构示意图。如图1至图9所示，本公开实施例提供了一种血管介入手术机器人，包括底座1、导管介入装置2以及导丝介入装置4：其中，导管介入装置2活动安装于底座1，导管介入装置2包括第一输送机构21、第一旋转机构22以及第一锁紧机构23，导管介入装置2上设有中空的第一安装套筒3，第一导管穿设于第一安装套筒3中并通过第一锁紧机构23固定，第一输送机构21能够带动第一导管相对于底座1移动，第一旋转机构22能够带动第一导管围绕其轴心旋转；
39.导丝介入装置4活动安装于底座1并位于导管介入装置2的后侧，导丝介入装置4包括导管介入第二输送机构41、第二旋转机构42以及夹持机构43，导丝介入装置4上设有导丝安装位，导丝安装于导丝安装位，夹持机构43能够调节导丝安装位并将导丝固定，第二输送机构41能够带动导丝相对于底座1移动，第二旋转机构42带动导丝围绕其轴心旋转。
40.其中，导管介入装置2靠近人体血管的一侧为手术机器人的前侧，远离血管的一侧为手术机器人的后侧。输送机构带动导管和/或导丝沿朝向血管的方向移动为前进，可以将导管和/或导丝输送至血管内；输送机构带动导管和/或导丝沿远离血管的方向移动为后退，可以将导管和/或导丝从血管中取出。上述导丝介入装置4位于导管介入装置2的后侧即指导管介入装置2设置于手术机器人的前侧，导丝介入装置4设置于手术机器人的后侧。
41.第一导管为空心长管，导丝可以向机器人的前端延伸并穿过安装于第一安装套筒3的第一导管伸入血管中，第一导管和导丝可以分别通过第一输送机构21和第二输送机构41同时输送至血管内进行操作，并能够通过第一旋转机构22和第二旋转机构42在血管内进行相应的旋转操作，使得第一导管和导丝的输送和旋转互不影响。
42.本公开实施例提供的血管介入手术机器人通过在同一底座1上设置导管介入装置2以及导丝介入装置4，可以在手术过程中同时对导管和导丝进行输送和旋转，且导管介入装置2和导丝介入装置4的工作互不影响，可以实现类似“人手”的同步操作，提升手术的安全性和便利性。同时，通过第一安装套筒3与第一锁紧机构23的配合可以根据实际需要更换不同直径的导管，通过夹持机构43对导丝安装位的调节和夹持固定可以根据实际需要更换不同直径的导丝，扩大机器人的适用范围；另外，导管介入装置2和导丝介入装置4均为模块化结构，可以作为耗材进行快速拆装、更换，能够降低机器人的使用成本，且能够满足医学无菌隔离要求，进一步提升手术的安全性。
43.在一些实施例中，如图1至图4所示，第一输送机构21包括设于底座1上的导轨11、与导轨11滑动连接的第一输送轮211、设于底座1上的齿条12、与齿条12啮合的第一齿轮212以及与第一齿轮212连接的第一输送驱动机构213，导轨11与齿条12相互平行设置，第一输送驱动机构213工作能够驱动第一齿轮212沿齿条12移动，从而带动第一输送轮211沿导轨11移动；
44.如图1、图5至图7所示，第二输送机构41包括导轨11、与导轨11滑动连接的第二输送轮411、齿条12、与齿条12啮合的第二齿轮412以及与第二齿轮412连接的第二输送驱动机构413，第二输送驱动机构413能够驱动第二齿轮412沿齿条12移动，从而带动第二输送轮411沿导轨11移动。
45.如图2所示，底座1包括底板13和设于底板13两侧的两个侧板14，导轨11安装于两个侧板14上并通过固定架15固定，齿条12安装于其中一个侧板14上。本实施例中，导轨11为凸出的圆形导轨，通过固定架13固定于底座1的两侧，第一输送轮211和第二输送轮411的结构相同，均为u形导轮，以使u形导轮的u形凹槽部与凸出的导轨11滑动连接。
46.本公开实施例中，第一输送机构21和第二输送机构41均通过导轨11和输送轮，以及相互啮合的齿条12和齿轮的配合实现导管和导丝的输送，且通过不同的输送驱动进行控制，可以实现导管和导丝输送的独立控制，提高机器人的使用便利性。
47.在一些实施例中，如图3所示，第一锁紧机构23和第一旋转机构22分别安装于第一安装套筒3的两侧，通过设于第一安装套筒3的第一端的第一锁紧机构23将不同直径的第一导管固定，并通过设于第一安装套筒3的与第一端相对的第二端的第一旋转机构22带动第一导管旋转，结构合理、操作方便。
48.导管介入装置2还包括第一支撑座24，用于安装上述第一安装套筒3、第一输送轮211、第一齿轮212、第一旋转机构22以及第一锁紧机构23等部件，第一支撑座24的顶部设有间隔一定距离相对设置的两个第一竖板241，第一安装套筒3穿过两个第一竖板241安装于两个第一竖板241，第一输送轮211安装于第一支撑座24朝向导轨11的两侧，并与导轨11滑动连接，第一齿轮212安装于第一支撑座24的底部，并穿过第一支撑座24与设于第一支撑座24的顶部的第一输送驱动机构213连接。
49.将第一齿轮212设于第一支撑座24的底部便于导轨11与第一输送轮211、齿条12与第一齿轮212的配合上下错开，并有利于外形美观。具体实施中，也可以根据实际需要设置上述部件的位置，例如，可以将第一齿轮212设于第一支撑座24的顶部，并将齿条12设于导轨11的上方。
50.如图5所示，导丝介入装置4还包括第二支撑座44，用于安装上述第二输送轮411、第二齿轮412、第二旋转机构42以及夹持机构43，与上述第一支撑座24类似，第二输送轮411安装于第二支撑座44朝向导轨11的两侧，并与导轨11滑动连接，第二齿轮412安装于第二支撑座44的底部，并穿过第二支撑座44与设于第二支撑座44的顶部的第二输送驱动机构413连接。
51.在一些实施例中，如图3所示，第一旋转机构22包括第一锥齿轮组221以及与第一锥齿轮组221连接的第一旋转驱动机构222，第一锥齿轮组221包括相互垂直啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮与第一安装套筒3同轴连接，第二锥齿轮与第一旋转驱动机构222连接。通过相互垂直啮合的第一锥齿轮组221可以直接改变第一旋转驱动机构222输出的动力的方向，并将动力传递至第一安装套筒3，带动第一安装套筒3旋转，传动结构简单，且旋转控制方便。
52.在一些实施例中，如图3所示，第一锁紧机构23包括锁紧件231以及与锁紧件231相配合的旋转螺母232，第一安装套筒3的一端安装于锁紧件231内，锁紧件231的外周朝向旋转螺母232的一端具有锥形结构，以与旋转螺母231相互作用提供不同的压紧力将第一安装
套筒3锁紧固定，从而实现不同直径的第一导管的更换及锁紧固定。即可以将不同直径的第一导管放入第一安装套筒3中，并通过旋转螺母232旋入锁紧件231上渐缩结构的不同位置，提供不同的压紧力，将不同直径尺寸的第一导管锁紧固定，结构简单合理，且通过设置第一安装套筒3可以有效对第一导管进行防护，防止因施加的压紧力过大对第一导管造成损坏。
53.在一些实施例中，如图5、图6和图8所示，用于带动导丝旋转的第二旋转机构42包括第二锥齿轮组421、与第二锥齿轮组421的一端连接的旋转支架422以及与第二锥齿轮组421的另一端连接的第二旋转驱动机构423，第二锥齿轮组421包括相互垂直啮合的第三锥齿轮和第四锥齿轮，第三锥齿轮与旋转支架422连接，第四锥齿轮与第二旋转驱动机构423，导丝通过夹持机构43固定于旋转支架422，第二旋转驱动机构423工作能够驱动第二锥齿轮组421转动，从而带动旋转支架422和导丝一起旋转。
54.第二支撑座44上设有用于安装旋转支架422的两个第二竖板441，旋转支架422安装于两个第二竖板441之间，第二锥齿轮组421的第三锥齿轮安装于第二竖板441的外侧并与旋转支架422连接，第四锥齿轮与安装于第二支撑座44的第二旋转驱动机构423连接。
55.在一些实施例中，如图5、6、8和图9所示，用于对导丝进行夹持的夹持机构43包括第一夹持机构431和第二夹持机构432，第一夹持机构431包括第一固定轮4311、第一调节轮4312以及与第一调节轮4312连接的第一调节机构，第一固定轮4311和第一调节轮4312之间具有第一间隙形成第一导丝安装位，导丝置于第一间隙并通过第一调节机构调节第一调节轮4312与第一固定轮4311之间的第一相对位置将所述导丝夹持固定。
56.优选地，如图6所示，第一调节机构包括滑轨4313、与滑轨4313滑动连接的调整悬臂4314、与调整悬臂4314的一端连接的第一调节旋钮4315以及与调整悬臂4314的另一端连接的调整支架4316，调整支架4316与第一调节轮4312连接，通过旋转第一调节旋钮4315能够带动调整悬臂4314沿滑轨4313移动并通过调整支架4316带动第一调节轮4312相对于第一固定轮4311移动，从而调节第一调节轮4312与第一固定轮4311之间的夹角。
57.如图6和图9所示，调整支架4316包括通过转轴相互转动连接的连杆43161和连接架43162，连杆43161的一端与调整悬臂4314连接，连杆43161的另一端与连接架43162的一端连接，连接架43162的另一端与第一调节轮4312连接。
58.进一步地，连接架43162上穿设有调整轴43163，调整轴4363通过齿轮机构43164与第一调节轮4312连接，旋转第一调节旋钮4315能够使调整悬臂4314沿滑轨4313移动，并通过连杆43161带动连接架43162围绕调整轴43163旋转，并通过齿轮机构43164带动第一调节轮4312随连接架43162转动，从而调整第一调节轮4312与第一固定轮4311之间的夹角，进而调节第一间隙的大小，以适用于不同直径的导丝。本实施例中，通过设置调整轴43163和齿轮机构43164，可以保证连接架43162的稳定转动(或摆动)，保证第一调节轮4312转动的可靠性。
59.如图5、图6、图8和图9所示，第二夹持机构432安装于旋转支架422，第二夹持机构432包括第二固定轮4321、第二调节轮4322以及与第二调节轮4322连接的第二调节机构，第二固定轮4321和第二调节轮4322之间具有第二间隙形成第二导丝安装位，导丝置于第二间隙并通过第二调节机构调节第二调节轮4322与第二固定轮4321之间的第二相对位置将导丝夹持固定。
60.优选地，第二调节机构包括设于旋转支架422的滑移槽4323以及第二调节旋钮
4324，第二调节轮4322滑动设于滑移槽4323内并与第二调节旋钮4324连接，通过旋转第二调节旋钮4324能够带动第二调节轮4322沿滑移槽4323移动，从而调节第二调节轮4322与第二固定轮4321之间的距离。
61.在一些实施例中，如图1和图5所示，导丝介入装置4上还设有中空的第二安装套筒5，第二安装套筒5设于导丝的导丝安装位的前侧，第二导管穿设于第二安装套筒5中，第二导管通过设于导丝介入装置4上的第二锁紧机构45固定，导丝介入装置4上还设有与第二安装套筒5连接的第三旋转机构46，第三旋转机构46能够带动第二安装套筒5旋转，从而带动第二导管旋转。即导丝介入装置4可以同时为导管、导丝介入装置，导丝安装于导丝安装位并穿过第二导管朝向导管介入装置2延伸。第二导管可以通过导丝的第二输送机构42进行输送。第二锁紧机构45和第三旋转机构46分别安装于第二安装套筒5的两侧，第二锁紧机构45和第三旋转机构46的结构与第一锁紧机构23和第一旋转机构22的结构类似，此处不再赘述。
62.在一些实施例中，第一导管的管径大于第二导管的管径，使得第二导管能够穿过第一导管朝向底座1的前端延伸，以便在同时安装有第一导管和第二导管时，将第二导管伸入血管中进行操作，可以实现不同直径的导管的同时工作。
63.优选地，如图1所示，第一安装套筒3的长度大于安第二安装套筒5的长度，以便于适配不同的导管，第一导管优选为长鞘、导引导管等，第二导管优选为中导管，微导管等。
64.在一些实施例中，如图1所示，导管介入装置2和导丝介入装置4之间还设有隔板6，以将二者隔开，避免二者在进行输送时碰撞；同时，隔板6的高度低于导丝安装位、第二安装套筒5以避免对导丝和第二导管的延伸造成影响。
65.本公开实施例提供的血管介入手术机器人，可以适用于心血管、脑血管、外周血管、主动脉、肿瘤血管等血管。
66.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
67.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
68.以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。