一种夹持旋捻装置及介入手术机器人的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种夹持旋捻装置及介入手术机器人。


背景技术：

2.近年来，血管介入治疗技术发展迅速，该技术是在医学影像的引导下，医生将特制的精密医疗器械送入人体内，对体内病态进行精准治疗。血管介入治疗技术为许多以往认为难治之症开辟了新的治疗途径，具有不开刀、创伤小、恢复快、治疗好等特点。目前血管介入治疗方法也存在一定的问题，医生长时间暴露在x射线、ct等放射性的辐射下，给医生的健康造成了伤害；手部的局限性以及长时间准确把握手术刀具都会使医生感到非常疲劳，疲劳和人手操作不稳定等因素会严重影响手术质量，只有经验丰富的医生才能进行，因此，通过介入手术机器人辅助成为血管介入治疗发展的重要方向。
3.介入手术机器人包括夹持旋捻装置，其需要实现夹持器械(包括导丝、导管等)、搓动旋捻器械转动的功能，以使器械在人体内完成指定动作。但是现有技术中的夹持旋捻装置，要么需要多个驱动源分别对每个夹头组件进行夹持驱动、旋捻驱动，结构复杂、成本高；要么夹持驱动和旋捻驱动具有耦合关系，只有在两个夹头组件运动到预设位置后才可以实现旋捻驱动，灵活性差，难以满足介入手术需要频繁更换不同尺寸器械的需求。
4.因此，亟待需要一种夹持旋捻装置及介入手术机器人来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提出一种夹持旋捻装置，驱动组件少，且夹持、旋捻动作互不干涉，对不同规格的器械均可以在合适的夹持力下进行旋捻，不会出现滑差、执行精度高。
6.本发明的另一个目的在于提出一种介入手术机器人，通过设置上述的夹持旋捻装置，成本低、执行精度高。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种夹持旋捻装置，包括：
9.支撑件；
10.两个夹头组件，均能相对所述支撑件移动；
11.第一驱动组件，能够驱动两个所述夹头组件沿第一方向靠近或远离彼此；
12.第二驱动组件，包括两个输出端及两个联动件，两个所述输出端能分别输出沿第二方向相反的运动，每个所述联动件的两端分别对应与一个所述输出端和一个所述夹头组件铰接，所述第二驱动组件能驱动两个所述夹头组件在所述第二方向沿相反的方向运动，所述第一方向和所述第二方向垂直。
13.可选地，所述第一驱动组件包括：
14.传动板，沿所述第二方向与所述支撑件滑动配合，所述传动板上设置有两个倾斜滑槽，两个所述倾斜滑槽关于平行于所述第二方向的轴线对称；
15.两个运动部，沿所述第一方向与所述支撑件滑动配合，每个所述运动部包括配合件，每个所述配合件对应与一个所述倾斜滑槽滑动配合，每个所述夹头组件与一个所述运动部连接；
16.第一驱动源，能驱动所述传动板沿所述第二方向运动，以带动两个所述夹头组件沿所述第一方向靠近或远离彼此。
17.可选地，所述夹持旋捻装置还包括：
18.第一导轨，设置在所述支撑件上且沿所述第二方向延伸，所述传动板与所述第一导轨滑动配合；
19.第二导轨，设置在所述支撑件上且沿所述第一方向延伸，两个所述运动部均与所述第二导轨滑动配合。
20.可选地，所述运动部还包括沿所述第二方向延伸的第三导轨，每个所述夹头组件对应与一个所述运动部的所述第三导轨滑动配合。
21.可选地，所述第二驱动组件包括：
22.两个传动轮，分别可转动地设置于所述支撑件上，两个所述传动轮沿所述第二方向布置；
23.传动带，绕设于两个所述传动轮上，且具有两个沿所述第二方向延伸的直线段，每个所述联动件的一端对应与一个所述直线段铰接；
24.第二驱动源，能驱动任一个所述传动轮转动，以使两个直线段分别带动对应的所述夹头组件沿所述第二方向反向运动。
25.可选地，所述第二驱动组件还包括两个连接块，每个所述连接块对应固定于一个所述直线段上以构成所述输出端，每个所述联动件对应与一个所述连接块铰接。
26.可选地，所述夹头组件包括本体部和夹头部，所述本体部用于与所述第一驱动组件和所述联动件连接，所述夹头部与所述本体部可拆卸连接。
27.可选地，所述本体部包括轴向沿所述第二方向延伸的导套，所述导套的内壁上设置有沿径向延伸的卡槽；
28.所述夹头部包括导柱以及与所述导柱弹性连接的插销，所述导柱能插接于所述导套，所述插销的一端位于所述导柱内，另一端能沿所述导柱的径向伸出所述导柱并插入所述卡槽。
29.可选地，所述夹头部还包括：
30.按键，所述按键的第一端位于所述导柱外，所述按键的第二端沿所述导柱的轴向伸入所述导柱内，所述按键的第二端设置有第一斜面，所述插销位于所述导柱内的部分设置有第二斜面，沿所述导柱的轴向按压所述按键时，所述第一斜面与所述第二斜面滑动抵接，并驱动所述插销缩入导柱内；
31.第二弹性件，其两端分别与所述导柱和所述按键连接，所述第二弹性件能驱动所述按键复位。
32.一种介入手术机器人，包括所述的夹持旋捻装置。
33.本发明有益效果为：
34.本发明的夹持旋捻装置，通过第一驱动组件能够驱动两个夹头组件沿第一方向相对运动，从而能够夹持住器械，通过设置联动件，第二驱动组件能驱动两个夹头组件分别在
第二方向沿相反的方向运动，从而实现对器械的旋捻动作。且将联动件的两端分别设置为与夹头组件和第二驱动组件的输出端铰接，从而实现第一驱动组件对夹头组件的驱动和第二驱动组件对夹头组件的驱动的解耦，即使第一驱动组件对夹头组件的驱动和第二驱动组件对夹头组件的驱动互不干涉，当两个夹头组件夹持不同直径的器械时(即两个夹头组件之间的距离发生变化)，第二驱动组件均可以驱动两个夹头组件在第二方向反向运动以旋捻器械。本实施例的夹持旋捻装置驱动组件少，且夹持、旋捻动作互不干涉，对不同规格的器械均可以在合适的夹持力下进行旋捻，不会出现滑差、执行精度高。
35.本发明的介入手术机器人，通过设置上述的夹持旋捻装置，成本低、执行精度高。
附图说明
36.图1是本发明具体实施方式提供的夹持旋捻装置的正向视角示意图；
37.图2是本发明具体实施方式提供的夹持旋捻装置去掉支撑件后背向视角的示意图；
38.图3是本发明具体实施方式提供的夹头组件的结构示意图；
39.图4是本发明具体实施方式提供的夹头部的纵向剖视图；
40.图5是本发明具体实施方式提供的夹头部的爆炸图。
41.图中：
42.100-器械；
43.1-支撑件；
44.2-夹头组件；
45.21-本体部；211-滑座；212-导套；2121-卡槽；
46.22-夹头部；221-导柱；2211-第一安装孔；2212-第二安装孔；2213-容置槽；222-第一弹性件；223-插销；2231-第二斜面；2232-第三斜面；2233-缺口；224-按键；2241-第一斜面；225-第二弹性件；226-连接板；2261-贯穿孔；227-夹持板组；228-限位罩；
47.3-第一驱动组件；
48.31-传动板；311-倾斜滑槽；
49.32-运动部；321-配合件；322-运动载板；323-第三导轨；33-第一驱动源；
50.4-第二驱动组件；41-传动轮；42-传动带；421-直线段；43-第二驱动源；44-连接块；
51.5-联动件；
52.61-第一导轨；62-第二导轨；
53.71-第一滑块；72-第二滑块；73-第三滑块。
具体实施方式
54.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
55.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.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。
57.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
58.本实施例提供了一种夹持旋捻装置和介入手术机器人。介入手术机器人包括夹持旋捻装置，夹持旋捻装置能够夹持介入手术中使用的器械100并搓动旋捻器械100，以使器械100完成指定动作。具体地，器械100可以为介入人体内进行拍摄(例如ivus导管)或实际手术操作(例如冲击波球囊导管、药物球囊导管等)的导管或导丝。
59.图1为本实施例提供的夹持旋捻装置的结构示意图。图中x向表示第一方向，第一方向为水平方向，z向为第二方向，第二方向为竖直方向，y向为另一个水平方向，其中x向、y向、z向互相垂直。如图1所示，夹持旋捻装置包括支撑件1、两个夹头组件2、第一驱动组件3、第二驱动组件4。支撑件1呈l型，并包括垂直连接的竖板和横板，竖板位于x-z平面内，横板位于x-y平面内。两个夹头组件2均设置在竖板的同一侧且沿x向布置，两个夹头组件2分别与支撑件1活动连接，第一驱动组件3能够驱动两个夹头组件2沿第一方向靠近或远离彼此，第二驱动组件4具有两个输出端及两个联动件5，两个输出端能分别输出沿第二方向相反的运动，每个联动件5的两端分别对应与一个输出端和一个夹头组件2铰接，第二驱动组件4能驱动两个夹头组件2在第二方向沿相反的方向运动。
60.本实施例的夹持旋捻装置，通过第一驱动组件3能够驱动两个夹头组件2沿第一方向相对运动，从而能够夹持住器械100，通过设置联动件5，第二驱动组件4能驱动两个夹头组件2分别在第二方向沿相反的方向运动，从而实现对器械100的旋捻动作。且将联动件5的两端分别设置为与夹头组件2和第二驱动组件4的输出端铰接，从而实现第一驱动组件3对夹头组件2的驱动、第二驱动组件4对夹头组件2的驱动之间的解耦，即使第一驱动组件3对夹头组件2的驱动和第二驱动组件4对夹头组件2的驱动互不干涉，当两个夹头组件2夹持不同直径的器械100时(即两个夹头组件2之间的距离发生变化)，第二驱动组件4均可以驱动两个夹头组件2在第二方向反向运动以旋捻器械100。本实施例的夹持旋捻装置驱动组件少，且夹持、旋捻动作互不干涉，对不同规格的器械100均可以在合适的夹持力下进行旋捻，不会出现滑差、执行精度高。本实施例的介入手术机器人通过设置上述的夹持旋捻装置，成本低、执行精度高。
61.优选地，如图1和图2所示，第一驱动组件3包括传动板31、两个运动部32和第一驱动源33。传动板31设置在竖板的一侧，且沿第二方向与支撑件1滑动配合，传动板31沿第一
方向延伸，且传动板31上设置有两个倾斜滑槽311，两个倾斜滑槽311关于平行于第二方向的轴线对称，两个运动部32沿第一方向与支撑件1滑动配合，每个运动部32包括配合件321，每个配合件321对应与一个倾斜滑槽311滑动配合，每个夹头组件2与一个运动部32连接，第一驱动源33能驱动传动板31沿第二方向运动，此过程中，由于运动部32上的配合件321与传动板31上的倾斜滑槽311滑动配合，在倾斜滑槽311的导向作用下，使配合件321(即运动部32)产生沿第一方向的运动分量，由于两个倾斜滑槽311关于第二方向的轴线对称设置，则两个运动部32会相对运动或向背运动，进而使两个夹头组件2能夹紧器械100或松开器械100。第一驱动组件3能够实现通过一个驱动源驱动两个夹头组件2运动，且驱动原理是将第二方向的运动转化为第一方向的运动，从而使整个夹持旋捻装置沿第一方向的结构更为紧凑，此外，两个对称设置的倾斜滑槽311能保证两个夹头组件2运动的同步性，驱动精度更好。需要说明的是，本实施例中，倾斜滑槽311中的倾斜，表示滑槽的延伸方向与第一方向(水平方向)和第二方向(竖直方向)均具有一定的夹角。
62.具体而言，本实施例中，配合件321可以为凸轮轴承随动器，故可以减小运动部32受到的摩擦力，使得夹持或松开器械100的过程更顺畅。可选地，如图1所示，第一驱动源33可以为气缸，气缸固定在支撑件1上且位于一个运动部32的一侧，气缸的输出端沿第二方向延伸并与传动板31连接，从而能驱动传动板31沿第二方向运动。其他实施例中，第一驱动源33的具体结构不限于此，可以为现有技术中任意能够输出直线运动的部件或组件。
63.优选地，如图1和图2所示，夹持旋捻装置还包括第一导轨61和第二导轨62，第一导轨61设置在支撑件1上且沿第二方向延伸，传动板31上连接有第一滑块71，传动板31通过第一滑块71与第一导轨61滑动配合，第二导轨62设置在支撑件1上且沿第一方向延伸，运动部32包括运动载板322，配合件321设置在运动载板322朝向传动板31的一侧，运动载板322朝向传动板31的一侧还设置有第二滑块72，运动载板322通过第二滑块72与第二导轨62滑动配合。通过设置第一导轨61和第二导轨62能分别对传动板31和运动部32的运动方向进行限制和导向，从而保证传动板31和运动部32的运动轨迹的准确性。
64.具体地，本实施例中，如图2所示，夹持旋捻装置包括两个第一导轨61，两个第一导轨61沿第一方向间隔布置，传动板31沿第一方向的两端分别通过一个第一滑块71对应与一个第一导轨61滑动配合，从而进一步提高传动板31的运动精度。进一步地，运动载板322为沿第二方向延伸的条状结构，夹持旋捻装置包括四个第二导轨62，其中两个第二导轨62为一组，两个组别的第二导轨62沿第一方向布置，同一组的两个第二导轨62沿第二方向间隔布置，运动载板322沿第二方向的两端分别通过一个第二滑块72与同一组的两个第二导轨62滑动配合，通过设置四个第二导轨62使得运动部32的运动更平稳、方向更精准。
65.优选地，如图1所示，运动部32还包括沿第二方向设置的第三导轨323，第三导轨323设置在运动载板322背离传动板31的一侧，每个夹头组件2通过一个第三滑块73与对应的运动部32的第三导轨323滑动配合，从而保证第二驱动组件4能够驱动夹头组件2沿第二方向往复运动以旋捻器械100。且在第一驱动组件3驱动两个夹头组件2沿第一方向运动的过程中，联动件5的两端分别相对于夹头组件2和第二驱动组件4的输出端转动，从而能适应性调整夹头组件2与对应的第二驱动组件4的输出端沿第一方向之间的位置变化，避免第二驱动组件4干涉第一驱动组件3的驱动。
66.优选地，如图1所示，第二驱动组件4包括两个传动轮41、传动带42和第二驱动源
43。两个传动轮41分别可转动地设置于支撑件1上，两个传动轮41沿第二方向布置，传动带42绕设于两个传动轮41上，且具有两个沿第二方向延伸的直线段421，每个联动件5的一端对应与一个直线段421铰接，第二驱动源43能驱动任一个传动轮41转动，从而使传动带42转动，进而使两个直线段421分别带动对应的夹头组件2沿第二方向反向运动。本实施例的第二驱动组件4可以实现通过一个驱动源带动两个夹头组件2沿第二方向运动，且传动带42上的两个直线段421的速度大小相同，从而保证两个夹头组件2相对运动速度的一致性，进而保证对器械100旋捻的精准度。
67.具体地，本实施例中，如图1所示，两个传动轮41和传动带42设置在两个运动部32之间，从而使整个夹持旋捻装置的结构更为紧凑。可选地，第二驱动源43为电机，电机固定在支撑件1上，电机的输出端与下方的传动轮41连接并能驱动传动轮41转动，其他实施例中，电机的输出端也可以与第二传动轮41连接，在此不做具体限定。
68.优选地，如图1所示，第二驱动组件4还包括两个连接块44，每个连接块44对应连固定于一个直线段421上以构成输出端，每个联动件5对应与一个连接块44铰接，通过设置连接块44便于实现与第二驱动组件4的输出端与联动件5的铰接。
69.优选地，本实施例中，如图1和图3所示，夹头组件2包括本体部21和夹头部22，本体部21用于与第一驱动组件3和联动件5连接，夹头部22与本体部21可拆卸连接，从而可以根据实际需要灵活更换夹头组件2，或者方便地将夹头组件2取下进行消毒，使夹持旋捻装置的使用更灵活。
70.具体地，如图1、图3和图4所示，本体部21包括滑座211和导套212，滑座211与第三滑块73连接，由于第三滑块73设置在运动部32上，进而实现第一驱动组件3能驱动夹头组件2沿第一方向运动；联动件5与滑座211铰接，进而实现第二驱动组件4能驱动夹头组件2沿第二方向运动。导套212设置在滑座211的上端，导套212的轴向沿第二方向延伸，导套212的内壁上设置有沿径向延伸的卡槽2121。
71.夹头部22包括连接板226、夹持板组227和导柱221，夹持板组227与连接板226连接，两个夹头组件2的夹持板组227相对设置，夹持板组227具有平行于y-z平面的表面，该表面用于夹持器械100。导柱221设置在连接板226的下方导柱221能插接于导套212。夹头部22还包括与导柱221弹性连接的插销223，插销223一端位于导柱221内，另一端能沿导柱221的径向伸出导柱221并插入卡槽2121。在连接本体部21和夹头部22时，先通过外力将插销223按压进导柱221内，接着将导柱221插接于导套212内，当插销223运动至与导套212上的卡槽2121相对后，插销223失去外部对其沿径向的按压力，此时插销223在弹性作用力下沿径向伸出导柱221并伸入到卡槽2121内，从而实现夹头部22与本体部21的连接，在拆卸夹头部22时，只要驱动插销223缩回至导柱221内即可将导柱221从导套212内取出。本实施例中，导柱221内设置有第一弹性件222，第一弹性件222的两端分别与导柱221和插销223连接，第一弹性件222用于驱动插销223沿径向伸出导柱221。具体地，第一弹性件222为弹簧。
72.优选地，如图4所示，插销223能伸出导柱221的一端，远离连接板226的一侧设置有第三斜面2232。第三斜面2232在将导柱221插入到导套212的过程中起到导向的作用，从而便于将插销223按压入导柱221内，进而便于导柱221插入到导套212内。可选地，第一弹性件222可以为弹簧。进一步地，插销223能伸出导柱221的一端，靠近连接板226的一侧设置有缺口2233，缺口2233具有垂直于径向的表面，该表面能够与导套212的内壁抵接，从而对插销
223伸出导柱221的长度进行限位。
73.优选地，如图5所示，导柱221由两个半圆柱拼接而成，从而便于实现将插销223和第一弹性件222安装在导柱221内。具体地，半圆柱上设置有容置槽2213，容置槽2213沿径向贯穿半圆柱，第一弹性件222和插销223设置在容置槽2213内。进一步地，两个半圆柱上均设置有第一安装孔2211，从而便于通过紧固件将两个半圆柱连接在一起。半圆柱上还设置有第二安装孔2212，第二安装孔2212用于实现导柱221与连接板226的连接。
74.优选地，本实施例中，如图3所示，导套212的内壁设置有两个卡槽2121，对应的，如图5所示，导柱221内设置有两组第一弹性件222和插销223，通过两个插销223分别与两个卡槽2121的配合，使本体部21和夹头部22连接更可靠。
75.优选地，如图3-图5所示，夹头部22还包括按键224和第二弹性件225。按键224的第一端位于导柱221外，按键224的第二端沿导柱221的轴向穿过连接板226并伸入导柱221内，按键224的第二端设置有第一斜面2241，插销223位于导柱221内的部分设置有第二斜面2231，沿导柱221的轴向按压按键224时，第一斜面2241与第二斜面2231滑动抵接，并驱动插销223沿轴向缩入导柱221内，第二弹性件225的两端分别与导柱221(即与连接板226)和按键224连接，第二弹性件225能驱动按键224复位。在拆卸夹头部22时，按压按键224，按键224伸入导柱221的一端会抵压插销223，在第一斜面2241和第二斜面2231的配合下，插销223缩入到导柱221内，从而可以将夹头部22从本体部21上取下，操作方便，当将夹头部22取下后，松开按键224，此时第二弹性件225驱动按键224复位，以便于下一次使用。
76.本实施例中，如图5所示，第二弹性件225可以为弹簧，且第二弹性件225可以设置多个，具体数量在此不做限定。进一步地，按键224的第二端包括两个柱体，每个柱体上设置有一个第二斜面2231，每个柱体用于对应按压一个插销223。进一步地，连接板226上设置有两个贯穿孔2261，每个贯穿孔2261用于按键224第二端的一个柱体穿设，以便于柱体能够伸入到导柱221的容置槽2213内以与插销223抵接。
77.优选地，本实施例中，如图4和图5所示，夹头部22还包括限位罩228，限位罩228与连接板226连接并套设在按键224外，按键224的第一端能从限位罩228伸出，且按键224的第一端凸出于限位罩228至少一个行程，以便于能够被有效按压，限位罩228能够起到对按键224的保护和限位的作用。
78.本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。