基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管，包括中空工作通道、低熔点合金层、加热丝、密封层、磁环与低熔点合金层密封硅胶；钕铁硼材质的圆环状磁环位于可变刚度导管末端，其内壁与垂直于其端面穿过其空心部分的中空工作通道所用小直径空心硅胶管外壁连接、其外壁与密封层内壁连接；中空工作通道所用小直径空心硅胶管外壁与密封层内壁之间连接由材质为相变温度47℃的低熔点合金构成的室温条件下为圆筒状的低熔点合金层，低熔点合金层内径向居中放置的加热丝垂直地两端分别置于低熔点合金层上端面密封硅胶与下端面密封硅胶中；本发明专利技术具有结构合理、易于制造、便于实现小型化、安全性高、可控性强、精确度高的特点。精确度高的特点。精确度高的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管


[0001]本专利技术涉及一种基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管。

技术介绍

[0002]许多眼部疾病需通过剥离视网膜前膜等高精度手术才能消除。目前的眼科手术机器人多采用RCM机构或将自由度集中于细长刚体末端，导致手术机器人末端执行器械会有运动受限、灵活性不够、柔顺性不足、避障能力差等缺点。眼科手术机器人伸入眼内的部分既要尺寸够小且具备柔性，使其能在眼内安全运动，获得尽可能大的工作空间，同时最大限度地降低因接触眼球组织而造成损伤的风险。眼科手术机器人又要具备刚性，当到达目标区域时，实现足够的手术操作力与稳定性。然而目前仍缺乏小型多自由度灵巧变刚度技术与高安全性的控制技术，使得眼科手术安全性仍未能得到质的提升。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管。
[0004]本专利技术基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管的技术方案是这样实现的：基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管，所述可变刚度导管包括中空工作通道、低熔点合金层、加热丝、密封层、磁环与低熔点合金层密封硅胶，所述低熔点合金层密封硅胶包括低熔点合金层上端面密封硅胶与低熔点合金层下端面密封硅胶；所述中空工作通道为耐受温度为
‑
60℃～200℃的无色透明小直径空心硅胶管的空心部分，所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管内径为0.18～0.9mm、外径为0.3～1.5mm、长度为30～150mm；所述密封层为耐受温度与所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管相同、沿所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管长度方向居中套在所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管外与所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管同圆心的内径为0.7～3.5mm、外径为1～5mm、长度为28～148mm的无色透明大直径空心硅胶管的管壁；材质为钕铁硼的圆环状磁环位于所述可变刚度导管末端，所述磁环内壁与垂直于其端面穿过其空心部分的所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管外壁连接、所述磁环外壁与所述密封层内壁连接，所述磁环长度为0.5～4mm，所述磁环下端面与所述密封层下端面垂直距离为0～2mm；所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管外壁与密封层内壁之间连接长度为20～145mm的由材质为相变温度47℃的低熔点合金构成的室温条件下为圆筒状的低熔点合金层，所述低熔点合金层上端面连接圆环状低熔点合金层上端面密封硅胶，所述低熔点合金层上端面密封硅胶为自所述低熔点合金层上端面至垂直距离为1～5mm的所述密封层上端面间由所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管外壁与所述密封层内壁之间连接的具有生物相容性的粘合型硅胶；所述低熔点合金层下端面连接圆环状的低熔点合金层下端面密封硅胶，所述低熔点合金层下端面密封硅胶为自所述低熔点合金层下端面至其下方垂直距离为2～20mm的所述磁环上端面间由所述中空工作通道所用小直径空心硅胶管外壁与所述密封层内壁之间连
接的具有生物相容性的粘合型硅胶；低熔点合金层内径向居中放置间距为120
°
或180
°
、长度为20～150mm、直径为0.06～0.3mm的细铁丝构成的加热丝，所述加热丝垂直地一端置于所述低熔点合金层上端面密封硅胶的0.5～5mm处、另一端插入所述低熔点合金层下端面密封硅胶的0.5～5mm处。
[0005]本专利技术基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管的制备方法依次包括如下步骤：
[0006](1)、使内径为0.3～1.5mm、外径为0.7～3.5mm、长度为0.5～4mm的材质为钕铁硼的圆环状磁环端面与管壁用作密封层的耐受温度为
‑
60℃～200℃、内径为0.7～3.5mm、外径为1～5mm、长度为28～148mm的无色透明大直径空心硅胶管的端面平行将所述圆环状磁环套入所述大直径空心硅胶管内使得所述磁环下端面与所述密封层下端面垂直距离为0～2mm；将空心部分用作中空工作通道的耐受温度为
‑
60℃～200℃、内径为0.18～0.9mm、外径为0.3～1.5mm、长度为30～150mm的无色透明小直径空心硅胶管从所述磁环中央穿过形成套管，所述大直径空心硅胶管与所述小直径空心硅胶管同圆心且沿长度方向位于所述小直径空心硅胶管的居中位置；
[0007](2)、使用配有点胶针头的注射器将低熔点合金层下端面密封硅胶即具有生物相容性的粘合型硅胶自步骤(1)所述套管的圆环状空间上方垂直注入套管间的圆环状空间内，注射后形成的圆环状的低熔点合金层下端面密封硅胶长度为2～20mm；使用间距为120
°
或180
°
、长度为20～150mm、直径为0.06～0.3mm的细铁丝作为加热丝，将三根细铁丝120
°
分布或二根细铁丝180
°
分布沿所述套管长度方向垂直、低熔点合金层内径向居中插入凝固的低熔点合金层下端面密封硅胶0.5～5mm处；
[0008](3)、将重量为2～20g相变温度为47℃的低熔点合金置于烧杯中，恒温水浴锅温度设定为70℃加热融化上述低熔点合金；
[0009](4)、使用配有点胶针头的注射器将步骤(3)所述融化后的低熔点合金自步骤(2)所述套管的圆环状空间上方快速注入套管间的圆环状空间内的低熔点合金层下端面密封硅胶之上20～145mm形成低熔点合金层，待所述低熔点合金层凝固后，采用低熔点合金层上端面密封硅胶即具有生物相容性的粘合型硅胶注入所述低熔点合金层之上1～5mm将套管间的圆环状空间密封，防止后续使用时低熔点合金层中低熔点合金融化流出，所述低熔点合金层上端面密封硅胶中包含置于其中的加热丝一端的长度为0.5～5mm。
[0010]本专利技术基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管(简称可变刚度导管)用于眼底注射或者视网膜剥离手术的使用方法依次包括如下步骤：
[0011](1)、将末端未安装手术器械或末端安装手术器械的可变刚度导管自末端即可变刚度导管安装磁环一端开始的长度10～30mm通过虹膜切口插入眼内，上述可变刚度导管眼外的其余部分处于刚性状态；
[0012](2)、启动电磁感应加热器，与上述电磁感应加热器配合使用的线圈放置在人体头部眼睛周围，经过7～12s使步骤(1)所述可变刚度导管由室温加热至47℃以上，所述可变刚度导管转变为柔性状态；
[0013](3)、对步骤(2)所述可变刚度导管外部施加由OctoMag eMNS、三维亥姆霍兹磁场发生器或者通过机械臂带动强磁铁产生的驱动磁场，上述驱动磁场强度为10mT～100mT、上述驱动磁场方向为
‑
120
°
～+120
°
，通过控制上述驱动磁场强度、驱动磁场方向以及可变刚
度导管伸入眼内的长度将可变刚度导管末端移动到需要进行眼底注射或者视网膜剥离的目标位置；
[0014](4)、关闭步骤(2)所述电磁感应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应加热原理和磁场驱动原理的可变刚度导管，其特征在于，所述可变刚度导管包括中空工作通道(1)、低熔点合金层(2)、加热丝(3)、密封层(4)、磁环(5)与低熔点合金层密封硅胶(6)，所述低熔点合金层密封硅胶(6)包括低熔点合金层上端面密封硅胶(6
‑
1)与低熔点合金层下端面密封硅胶(6
‑
2)；所述中空工作通道(1)为耐受温度为
‑
60℃～200℃的无色透明小直径空心硅胶管的空心部分，所述中空工作通道(1)所用小直径空心硅胶管内径为0.18～0.9mm、外径为0.3～1.5mm、长度为30～150mm；所述密封层(4)为耐受温度与所述中空工作通道(1)所用小直径空心硅胶管相同、沿所述中空工作通道(1)所用小直径空心硅胶管长度方向居中套在所述中空工作通道(1)所用小直径空心硅胶管外与所述中空工作通道(1)所用小直径空心硅胶管同圆心的内径为0.7～3.5mm、外径为1～5mm、长度为28～148mm的无色透明大直径空心硅胶管的管壁；材质为钕铁硼的圆环状磁环(5)位于所述可变刚度导管末端，所述磁环(5)内壁与垂直于其端面穿过其空心部分的所述中空工作通道(1)所用小直径空心硅胶管外壁连接、所述磁环(5)外壁与所述密封层(4)内壁连接，所述磁环(5)长度为0.5～4mm，所述磁环(5)下端面与所述密封层(4)下端面垂直距离为0～2mm；所述中空工作通道(1)所用小直径空心硅胶管外...

【专利技术属性】
技术研发人员：左思洋，李欣灵，王海波，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：