导管旋转和支撑装置和用于导丝的运动控制装置的制作方法

1.本公开涉及一种手术机器人技术领域，特别地涉及一种导管旋转和支撑装置、用于导丝的运动控制装置以及手术机器人。


背景技术：

2.传统的导丝和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。借助机器人技术可以让医生通过物理隔离或远程操作的方式，可精确治疗并减少损伤。
3.现阶段，在已开发和推出的微创介入手术机器人系统，导管的旋转必然引起相应的驱动元件旋转，导致装置复杂，实际应用性不足，容易造成医疗事故，同时没有合适的无菌保护，极易发生感染。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提出了一种导管旋转和支撑装置、用于导丝的运动控制装置以及手术机器人，以解决现有技术中现有导管装置的实际应用性不足，造成医疗实物，同时没有合适的无菌保护，极易发生感染等问题。
5.一方面，本公开实施例提供一种导管旋转和支撑装置，包括底座，在所述底座上设置齿轮基座和用于支撑导管的导向鞘支撑座，在所述齿轮基座上设置齿轮组，所述导管通过所述齿轮组带动旋转并在所述导向鞘支撑座上与导丝结合。
6.在一些实施例中，所述齿轮基座包括第一齿轮基座和第二齿轮基座，在所述第一齿轮基座上设置第一齿轮，在所述第二齿轮基座上设置与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，在所述底座上设置隔离联轴器和齿轮轴，所述齿轮轴的一端与所述隔离联轴器固定连接，其另一端与所述第二齿轮同轴连接。
7.在一些实施例中，所述第一齿轮基座与所述底座相互垂直设置，所述第二齿轮基座与所述底座平行设置。
8.在一些实施例中，所述第一齿轮和所述第二齿轮均为锥齿轮。
9.在一些实施例中，在所述第一齿轮基座上设置第一导向鞘支撑座，在所述底座上设置第二导向鞘支撑座，所述第二齿轮位于所述第一导向鞘支撑座和所述第二导向鞘支撑座之间。
10.在一些实施例中，所述第一导向鞘支撑座上设置凹槽以支撑所述导向鞘，在所述第二导向鞘支撑座上设置通孔以便于所述导向鞘穿过并与所述导丝结合。
11.在一些实施例中，还包括导向鞘夹紧环，所述导向鞘夹紧环和所述第一导向鞘支撑座分别位于所述第一齿轮基座的两端。
12.在一些实施例中，在所述底座内还设置密封圈。
13.在一些实施例中，在所述第一齿轮基座和所述第二齿轮基座上设置轴承以分别支撑所述第一齿轮和第二齿轮。
14.在一些实施例中，在所述第一齿轮上固定设置导管夹紧下环，在所述导管夹紧下环上连接导管夹紧上环，所述导管设置在所述导管夹紧下环与所述导管夹紧上环之间并实现夹紧。
15.在一些实施例中，在所述导管夹紧上环与所述导管夹紧下环之间的压合处设置缓冲材料。
16.在一些实施例中，在所述底座上设置连接件，所述第二齿轮基座通过所述连接件与所述底座连接。
17.在一些实施例中，在所述第二齿轮基座的两侧分别设置卡合部，所述第二齿轮基座通过所述卡合部卡合固定在所述底座上。
18.在一些实施例中，在所述第二齿轮基座的两侧具有第一凸起部和第二凸起部，所述第一凸起部和所述第二凸出部分别通过第一弹性件和第二弹性件与第一固定扣和第二固定扣相连接。
19.在一些实施例中，在所述第一凸起部和所述第二凸出部上设置第一固定槽和第二固定槽，所述第一弹性件的一端与所述第一固定槽连接，另一端与所述第一固定扣连接，所述第二弹性件的一端与所述第二固定槽连接，另一端与所述第二固定扣连接。
20.在一些实施例中，所述第一弹性件和所述第二弹性件采用扭簧。
21.在一些实施例中，所述底座采用块状或者平板状的结构。
22.另一方面，本公开实施例提供一种用于导丝的运动控制装置，其包括上述技术方案中任一项所述的导管旋转和支撑装置。
23.再一方面，本公开实施例提供一种手术机器人，其包括上述运动控制装置。
24.本公开实施例能够实现有源和无源耗材的隔离，能够考虑到无菌保护套的安装和使用，降低了患者感染风险，对于不同的粗细规格的导管也有适用性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本公开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公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本公开一实施例的导管旋转和支撑装置的结构示意图；
27.图2为本公开一实施例的导管旋转和支撑装置的结构示意图；
28.图3为本公开一实施例的导管旋转和支撑装置的剖视图；
29.图4为本公开一实施例的导管旋转和支撑装置的安装示意图。
30.附图标记：
31.1-导管；2-导向鞘夹紧环；3-第一齿轮基座；4-导管夹紧上环；5-第一固定扣；6-底座；7-第一固定槽；8-第二齿轮基座；9-第二齿轮；10-第二导向鞘支撑座；11-第二固定槽；12-第二固定扣；13-第一齿轮；14-导向鞘； 15-第一弹性件；16-第二弹性件；17-第一轴承；18-第二轴承；19-导管夹紧下环；20-齿轮轴；21-密封圈；22-隔离联轴器；23-第三轴承；24-第四轴承； 25-第一导向鞘支撑座；61-连接件。
具体实施方式
32.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。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
33.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所述领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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。
34.为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
35.本公开实施例提供一种导管旋转和支撑装置，所述导管旋转和支撑装置用于固定导管并能够使得所述导管实现旋转等运动，所述导管旋转和支撑装置尤其可以设置在用于导丝的运动控制装置中，控制所述导管的运动以便于所述导丝进入到所述导管中并通过所述导管伸入到患者体内，这里的所述运动控制装置是手术机器人等医疗设备中的重要组成部分。
36.本公开实施例的所述导管旋转和支撑装置包括底座，在所述底座上设置齿轮基座和用于支撑导管的导向鞘支撑座，在所述齿轮基座上设置齿轮组，所述齿轮组与外部的驱动装置连接并驱动其旋转，所述导管通过所述齿轮组带动旋转并在所述导向鞘支撑座上实现与导丝的结合。
37.如图1和图2所示，图1和图2示出了一种导管旋转和支撑装置的结构示意图，所述导管旋转和支撑装置具体包括底座6，所述底座6可以选择块状或者平板状的结构，以便于能够安装在例如所述用于导丝的运动控制装置中的适当位置，方便同时控制导丝和导管的运动，以便于具有较好的通用性和适用性。具体地，在所述底座6上设置第一齿轮基座3和第二齿轮基座8，其中，所述第一齿轮基座3与所述底座6相互垂直设置，所述第二齿轮基座8与所述底座6平行设置。其中，所述第一齿轮基座3和所述第二齿轮基座8 可以分别设置在所述底座6上，也可以所述第二齿轮基座8设置在所述底座 6上，所述第一齿轮基座3设置在所述第二齿轮基座8上。
38.进一步地，在所述第一齿轮基座3上设置第一齿轮13，在所述第二齿轮基座8上设置第二齿轮9，这里的所述第一齿轮13和所述第二齿轮9构成齿轮组，其中，所述第一齿轮13和所述第二齿轮9相互啮合设置；优选地，可以通过所述第二齿轮9的转动带动所述第一齿轮13的转动，这里所述第一齿轮13可以是被动齿轮，所述第二齿轮9可以是主动齿轮。在一个优选的实施方式中，所述第一齿轮13和所述第二齿轮9均为锥齿轮，这里的所述锥齿轮能够实现两个齿轮的准确啮合，在节省空间的基础上还能将运动实现稳定传输。
39.在实际操作中，所述导管1从所述第一齿轮基座3上的所述第一齿轮13 中穿过，这里的所述第一齿轮13和所述第二齿轮9的作用在于能够实现带动所述导管1的旋转。具体地，所述导管1从所述第一齿轮基座3的第一侧3a 穿到所述第一齿轮基座3的第二侧3b，从而穿过设置在所述第一齿轮基座3 上的所述第一齿轮13，并能够与所述第一齿轮13同轴旋转。
40.进一步地，为了固定导向鞘，在所述第一齿轮基座3上的第一侧3a设置导向鞘夹紧环2和第一导向鞘支撑座25，其中，所述导向鞘夹紧环2和所述第一导向鞘支撑座25分别位于所述第一齿轮基座3的两端，所述底座6上设置第二导向鞘支撑座10，所述第二齿轮9位于所述第一导向鞘支撑座25和所述第二导向鞘支撑座10之间，其中，所述第一导向鞘支撑座25和所述第二导向鞘支撑座10用于支撑和固定导向鞘14，其中，所述第一导向鞘支撑座25上设置凹槽以便于所述导向鞘14的支撑，在所述第二导向鞘支撑座10 上设置通孔以便于所述导向鞘14的穿过；
41.这样，所述导向鞘可以通过所述第一导向鞘支撑座25的支撑，当有多个所述导向鞘时，其他的所述导向鞘还可以通过所述导向鞘夹紧环2夹紧，以进一步穿过所述第二导向鞘支撑座10，从而能够从所述第一齿轮基座3的第一侧3a延伸至所述第一齿轮基座3的第二侧3b并在所述第二导向鞘支撑座 10中实现与所述导管1的结合，这里的所述导管1容纳在所述导向鞘14中。
42.进一步地，如图3所示，为了实现作为主动齿轮的所述第二齿轮9的转动并进一步带动所述第一齿轮13旋转，在所述底座6上设置隔离联轴器22 和齿轮轴20，这里的所述隔离联轴器22例如可以与位于外部的驱动装置的输出轴连接，以便于传送动力，所述齿轮轴20的一端与所述隔离联轴器22 固定连接，其另一端与所述第二齿轮9同轴连接，这样驱动装置能够通过所述隔离联轴器22带动所述齿轮轴20旋转，所述齿轮轴20的旋转即可带动所述第二齿轮9转动，从而实现所述第二齿轮9的主动旋转。此外，在所述底座6内还设置密封圈21，其作为滚动密封使用。
43.此外，为了保证所述第一齿轮13和所述第二齿轮9的旋转，在所述第一齿轮基座3上设置第一轴承17和第二轴承18，所述第一轴承17和所述第二轴承18用于支撑所述第一齿轮13并提供所述第一齿轮13相对于所述第一齿轮基座3的旋转自由度；在所述第二齿轮基座8上设置第三轴承23和第四轴承24，所述第三轴承23和所述第四轴承24套设在所述齿轮轴20上，其用于支撑所述第二齿轮9并提供所述第二齿轮9相对于所述第二齿轮基座8的旋转自由度。
44.进一步地，为了实现所述导管1的固定以便于能够在所述第二导管鞘支撑座10中实现与所述导管鞘14的结合，在所述第一齿轮13上固定设置导管夹紧下环19，在所述导管夹紧下环19上连接导管夹紧上环4，所述导管1 设置在所述导管夹紧下环19与所述导管夹紧上环4之间并实现夹紧，这里的所述导管夹紧下环19与所述导管夹紧上环4之间存在转动自由度以便于夹紧不同尺寸的所述导管1。
45.具体地，当将所述导管1从所述第一齿轮基座3的第一侧3a穿到所述第一齿轮基座3的第二侧3b，从而穿过设置在所述第一齿轮基座3上的所述第一齿轮13后，将所述导管夹紧上环4和所述导管夹紧下环19之间打开一定的角度，然后将所述导管夹紧上环4向内侧扣向所述导管夹紧下环19以固定所述导管1。
46.优选的是，在所述导管夹紧上环4与所述导管夹紧下环19之间的压合处设置适当的例如橡胶等缓冲材料以保护所述导管1，这样，在所述导管夹紧上环4和所述导管夹紧下环19之间完成扣合后，即可压紧固定所述导管1。这里通过所述导管夹紧上环4和所述导管夹紧下环19之间的配合以及在压合处采用橡胶材料，可适用于不同尺寸的所述导管1的安装。
47.这样，当在所述导管1被压紧的情况下，可以通过所述第一齿轮13的转动带动所述导管1实现旋转，具体地，通过所述隔离联轴器22的旋转，带动所述齿轮轴20的转动，进而使得所述第二齿轮9带动所述第一齿轮13转动，即可实现所述导管1的旋转。
48.进一步地，如图4所示，考虑到所述导管1需要在无菌环境下使用，为此，需要不但在所述底座6上罩设保护套，更需要在所述导管旋转和支撑装置整体上罩设保护套，为此，这里的所述第二齿轮基座8和所述第一齿轮基座13等都设置在导管旋转耗材中，当需要进行导管旋转耗材的更换时，例如更换导管时，需要将所述第二齿轮基座8从所述底座6上取下，所述第二齿轮基座8在使用时将被设置并固定在所述底座6上，这就需要在所述底座6 和所述第二齿轮基座8之间实现可拆卸连接，为此，可以在所述底座6上设置连接件61，所述第二齿轮基座8通过所述连接件61与所述底座6连接，所述第一齿轮基座3设置在所述第二齿轮基座8上。
49.此外，为了便于更换操作，在所述第二齿轮基座8的两侧分别设置卡合部，所述第二齿轮基座8通过所述卡合部能够卡合固定在所述底座16上。
50.具体地，在所述第二齿轮基座8的两侧具有第一凸起部和第二凸起部，在所述第一凸起部和所述第二凸出部上设置第一固定槽7和第二固定槽11，所述第一凸起部和所述第二凸出部分别通过第一弹性件15和第二弹性件16 与第一固定扣5和第二固定扣12相连接；其中，所述第一弹性件15的一端与所述第一固定槽7连接，另一端与所述第一固定扣5连接，所述第二弹性件16的一端与所述第二固定槽11连接，另一端与所述第二固定扣12连接，这里的所述第一弹性件15和所述第二弹性件16可以采用扭簧或者其他形式的弹性件；这样，这里所述第一固定扣5和所述第二固定扣12与所述第二齿轮基座8之间实现活动连接，能够将所述第二齿轮基座8卡合固定在所述底座6上。
51.当需要在所述底座6上固定所述第二齿轮基座8时，首先将无菌保护套 b置于指定位置，然后根据图4箭头所示方向，将导管旋转耗材a向下贴合无菌保护套b，从而实现安装。
52.在未安装时，在所述第一弹性件15和所述第二弹性件16的扭矩作用下，例如所述第一固定扣5会如图4所示顺时针旋转，而在安装时，所述第一固定扣5会根据对应结合件的结构，在扭矩的作用产生夹紧力从而实现导管旋转耗材a和无菌保护套b的共同固定，其中，所述第二弹性件16和所述第二固定扣12与另一侧的结构对称，安装原理一致。
53.本公开实施例还提供一种用于导丝的运动控制装置，其包括上述实施例中任一项所述的导管旋转和支撑装置，其中，所述导丝插入设置在所述导管 1中，并随着所述导管1的旋转等运动以实现自身运动，从而能够实现将所述导丝伸入到患者体内，。
54.本公开实施例还提供一种手术机器人，其包括上述实施例中的运动控制装置。
55.本公开实施例能够实现有源和无源耗材的隔离，能够考虑到无菌保护套的安装和使用，降低了患者感染风险，对于不同的粗细规格的导管也有适用性。
56.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所
示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
57.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。
58.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。