介入手术机器人操作手柄制造技术

本发明专利技术公开了一种介入手术机器人操作手柄，包括基座、与所述基座端部可拆卸连接的凸出关节、水平方向延伸的操作柄；所述操作柄一端固定连接所述关节；所述基座包括的内部区域包括能源模块、数据处理模块及其通讯模块。所述关节内设有力反馈模块；所述操作柄设有运动控制模块；所述力反馈模块、运动控制模块与所述数据处理模块进行电学连接。医生使用本发明专利技术的操作手柄可顺利作出递送、捻转的重要动作，找到临场感，缩短学习周期；本发明专利技术可准确地控制体内介入导管的旋转速度与角度，有利于医生将导管调整至最优姿态；能够使医生得到准确的导管末端所受阻力的反馈信息；器件成本低、可靠性高且支持遥操作与远程控制。靠性高且支持遥操作与远程控制。靠性高且支持遥操作与远程控制。

【技术实现步骤摘要】
介入手术机器人操作手柄


[0001]本专利技术涉及智能医疗器械
，更具体地，涉及一种介入手术机器人操作手柄。

技术介绍

[0002]经皮冠状动脉介入治疗(PCI)手术是从周围血管插入导管并送至心脏及大血管各处的技术，可以用来实现临床电生理检查、开展某些心脏疾病的微创手术。这类手术具有操作精确、手术时间短、手术创伤小、术后恢复时间短、患者遭受的痛苦轻等优势，逐渐成为治疗心血管疾病的主要手段之一。但是，在现有技术条件下，PCI手术需要在X射线的辅助下完成，介入手术医生必须长期暴露于X射线下，X射线的辐射对医生的健康造成了严重的危害。为了防辐射，医生需要穿10
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20kg的含铅防护衣，这对介入手术医生的体力要求高，医生疲劳的状态对手术效果也有一定程度的负面影响。
[0003]为了改善介入手术医生的工作环境且提升介入手术效果，工程技术人员研制了心血管介入手术机器人辅助医生完成介入微创手术，医生通过远程遥操作的方式，能够在无X射线的安全环境中控制心血管介入手术机器人完成心血管介入手术。然而，远程PCI手术对手术医生的操作经验与手感要求很高，医生对介入机器人的掌控和反馈手感的依赖很强。因此，介入机器人的操作手柄不仅需要能够完成对手术机器人发布操作命令，例如导管的进退、旋转等，还需要将导管在体内运动遇到的阻力反馈到操作者的手上，帮助医生判断当前导管在血管中的状态，增强医生的手术临场感，提高手术的安全性，降低医疗事故风险。
[0004]目前，各类心血管介入手术机器人的人机交互界面主要有两种：触摸屏和操作手柄。触摸屏控制法是通过触摸屏上的按键控制介入手术机器人，以实现导管的进退与旋转等动作，这种控制方式与医生实际手术动作没有任何关联，更无法为医生提供实时的触觉反馈。
[0005]操作手柄控制法是目前较常用的介入手术机器人操作方式，手术医生能够通过使用操作手柄做出一定的动作来操作机器人，也能够通过操作手柄获取一定的触觉反馈信息，但现有的操作手柄仍存在不符合医生手持操作习惯、给予医生准确触觉反馈不足等问题。例如Siemens旗下Corindus公司开发的Corpath GRX系统采用了类似于游戏手柄的操作端来完成介入机器人对导管的控制，不符合医生在传统手术过程中的操作习惯，医生无法将传统手术中的经验充分应用于机器人上。
[0006]因此，开发一种符合医生手持操作习惯且能给予医生准确触觉反馈的介入手术机器人操作手柄是一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]由于现有技术存在上述缺陷，本专利技术提供了一种介入手术机器人操作手柄，以解决目前操作手柄不符合医生手持操作习惯、给予医生准确触觉反馈不足的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供一种介入手术机器人操作手柄，其特征在于，包括基
座、与所述基座端部可拆卸连接的凸出关节、水平方向延伸的操作柄；所述操作柄一端固定连接所述关节；所述基座包括外壳和内部区域，所述内部区域包括能源模块、数据处理模块及其通讯模块；所述关节内设有力反馈模块；所述操作柄设有运动控制模块；所述力反馈模块、运动控制模块与所述数据处理模块进行电学连接；所述能源模块为所述力反馈模块和运动控制模块提供电源。
[0009]介入手术医生通过握住所述操作手柄的直线操作柄进行导管运动控制，通过所述力反馈模块感受导管在体内受到的阻力，有助于医生在手术过程中做出正确的判断与操作，进而提升手术的安全性和手术效果。
[0010]进一步地，所述能源模块包括可充电电池及其充电接口；所述数据处理模块包括计算机微处理器；所述通讯模块包括有线或无线通信组件。所述操作手柄集成电源和处理器，可独立拆卸携带，充电十分便捷。
[0011]进一步地，所述力反馈模块包括磁流变液阻尼器及其控制电路；所述控制电路与基座中的微处理器电学连接。通过控制磁流变液阻尼器，介入手术医生在推拉、搓捻手柄时，能准确地感受到体内导管的阻力。
[0012]进一步地，所述运动控制模块包括检测偏转的六轴传感器、检测前进或后退位移的压拉力传感器、以及检测捻转的压力传感器。所述六轴传感器用以检测介入手术医生进行搓捻动作时手柄的旋转角度；所述压拉力传感器可以检测手术医生操作手柄时手柄所受到的压力与拉力，进而转化为介入手术导管在体内前进/后退的作用量；所述压力传感器用以检测介入手术医生进行搓捻动作时施加的压力。所述六轴传感器和压拉力传感器获得的数据在处理器端结合处理后，可准确地控制体内介入导管的旋转速度与角度，有利于医生将导管调整至最优姿态进行手术。
[0013]进一步地，所述运动控制模块还包括FBG光纤传感器、磁定位传感器的标定器中的一个或两个附加传感器。所述FBG光纤传感器可测量扭矩，进而反馈到体内导管上；所述磁定位传感器的标定器可测量空间位置，使得手部操作与体内导丝的位置实现同步。
[0014]进一步地，所述操作柄为同心管状结构，外表面附着有压力传感器，头部设有六轴传感器；所述操作柄与所述力反馈模块电学连接，与所述基座中的微处理器电学连接；所述操作柄内部穿过电线以实现所述六轴传感器与微处理器之间的信号交换；所述关节与所述操作柄的结合部设有压拉力传感器。
[0015]进一步地，所述压力传感器为柔性薄膜压力传感器，能够检测介入手术医生进行搓捻动作时对手柄施加的压力。此特征还使得所述操作手柄表面具有柔性，模拟了实际介入手术中导管的特性，能够让医生具有临场操作感。
[0016]进一步地，所述操作柄为同心管状结构，外表面附着有压力传感器，头部设有六轴传感器，中部设有所述附加传感器；所述操作柄与所述力反馈模块电学连接，与所述基座中的微处理器电学连接；所述操作柄内部穿过电线以实现所述六轴传感器与微处理器之间的信号交换；所述关节与所述操作柄的结合部设有压拉力传感器。此特征使得所述操作手柄可扩展更加全面的功能。
[0017]进一步地，所述操作柄内部用绝缘薄片分隔开不同传感器的信号传输线和/或电线。此特征使得所述操作手柄结构清晰，便于生产和维护。
[0018]进一步地，所述基座的外壳通过3D打印技术制作。此特征使得所述操作手柄根据
不同用户的定制性强。
[0019]与现有技术相比，上述专利技术具有如下优点或者有益效果：
[0020]1、医生能使用本专利技术的操作手柄顺利作出递送、捻转的重要动作，能够让医生找到临场感，缩短学习周期，且能够将已有的、较为成熟的手术经验沿袭到机器人的操作上；
[0021]2、可准确地控制体内介入导管的旋转速度与角度，从而有利于医生将导管调整至最优姿态以顺利进行手术；
[0022]3、在手术过程中，医生能够通过这款手柄得到准确的导管末端所受阻力的反馈信息；
[0023]4、器件成本低、可靠性高且支持遥操作与远程控制。
附图说明
[0024]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介入手术机器人操作手柄，其特征在于，包括基座(1)、与所述基座(1)端部可拆卸连接的凸出关节(2)、水平方向延伸的操作柄(3)；所述操作柄(3)一端固定连接所述关节(2)；所述基座(1)包括外壳(11)和内部区域，所述内部区域包括能源模块、数据处理模块及其通讯模块；所述关节(2)内设有力反馈模块；所述操作柄(3)设有运动控制模块；所述力反馈模块、运动控制模块与所述数据处理模块进行电学连接；所述能源模块为所述力反馈模块和运动控制模块提供电源。2.根据权利要求1所述的一种介入手术机器人操作手柄，其特征在于，所述能源模块包括可充电电池及其充电接口；所述数据处理模块包括计算机微处理器；所述通讯模块包括有线或无线通信组件。3.根据权利要求1所述的一种介入手术机器人操作手柄，其特征在于，所述力反馈模块包括磁流变液阻尼器及其控制电路；所述控制电路与基座中的微处理器电学连接。4.根据权利要求1所述的一种介入手术机器人操作手柄，其特征在于，所述运动控制模块包括检测偏转的六轴传感器、检测前进或后退位移的压拉力传感器、以及检测捻转的压力传感器。5.根据权利要求4所述的一种介入手术机器人操作手柄，其特征在于，所述运动控制模块还包括FBG光纤传感器、磁定位传感器的标定器中的一个或两个附加传感器。6.根据权利要求4所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐鹏，姚天亮，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：