一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于它是由主側(cè)部分和從側(cè)部分構(gòu)成；其工作方法包括信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理、動(dòng)作；優(yōu)越性在于：操作導(dǎo)管所傳遞信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確手術(shù)的安全性能夠有效地提高；對(duì)異常操作和系統(tǒng)故障實(shí)時(shí)檢測(cè)，有效地保障系統(tǒng)的安全；推進(jìn)誤差低；導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器不僅能檢測(cè)接觸力大小還能區(qū)分受力方向。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)
(—)【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，特別適用于血管造影、血栓或異物的摘除、治療腫瘤或血管畸形、溶解血栓等方面。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]心腦血管疾病已成為人類(lèi)三大死亡病因之一，嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康。血管疾病的情況主要有血管腫瘤、血栓堵塞、血管畸形、血管收縮、血管硬化等。導(dǎo)管介入手術(shù)是現(xiàn)行的治療心腦血管疾病最有效的方法，與“開(kāi)放性”手術(shù)相比，它具有創(chuàng)傷小、安全性、術(shù)后恢復(fù)快、并發(fā)癥少等優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的血管介入手術(shù)也存在一些問(wèn)題，首先導(dǎo)管介入手術(shù)在醫(yī)學(xué)影像設(shè)備的引導(dǎo)下進(jìn)行，醫(yī)生長(zhǎng)期受到X光的輻射，對(duì)醫(yī)生的身體造成傷害；其次是手術(shù)的高危險(xiǎn)性，對(duì)操作醫(yī)生的操作技巧要求高，必須是高水平的專(zhuān)科醫(yī)生才能執(zhí)行，因此存在的困難是醫(yī)生的缺乏和醫(yī)生培訓(xùn)的時(shí)間長(zhǎng)、代價(jià)高；再次是手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)，醫(yī)生會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間操作而疲勞，醫(yī)生的生理顫抖和疲勞時(shí)的誤操作都會(huì)大大降低手術(shù)的安全性。
[0003]遙操作主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)能夠有效解決上述問(wèn)題，醫(yī)生可以在一個(gè)安全不受X光輻射的環(huán)境中操作手術(shù)，醫(yī)生的生理顫抖和誤操作都可以通過(guò)系統(tǒng)過(guò)濾掉，減少了醫(yī)生的培訓(xùn)時(shí)間。近年來(lái)，遙操作主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)手術(shù)中醫(yī)生直接操作手術(shù)器械，器械與人體組織的接觸信息可以直接傳給醫(yī)生，而微創(chuàng)手術(shù)中醫(yī)生手術(shù)中的觸覺(jué)信息由于手術(shù)器械的關(guān)系大多很難得到。因此，在微創(chuàng)手術(shù)中，醫(yī)生由于缺少了觸覺(jué)信息 而使得手術(shù)增加了危險(xiǎn)，可能因操作不當(dāng)或過(guò)猛損壞了病人的器官。觸覺(jué)反饋在很多研究中都有涉及，但反饋方式傳統(tǒng)的直接通過(guò)手術(shù)器械的方式相差甚遠(yuǎn)，醫(yī)生的操作方式和傳統(tǒng)的方式也大大不同，通常是直接的發(fā)送動(dòng)作指令。因此，傳統(tǒng)介入手術(shù)所積累的經(jīng)驗(yàn)技巧得不到很好的利用，不符合人體工學(xué)的要求。在眾多研究中，手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)管操作機(jī)器人裝置設(shè)計(jì)都基于摩擦滾輪的方式，這種方式容易對(duì)導(dǎo)管造成損壞，損壞的導(dǎo)管也可能對(duì)血管造成傷害，同時(shí)摩擦推動(dòng)本身存在推進(jìn)誤差。導(dǎo)管軸向操作力的采集反饋已成為一個(gè)重點(diǎn)，但導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)扭矩往往被忽視。同時(shí)，在導(dǎo)管前端受力的檢測(cè)中，對(duì)導(dǎo)管側(cè)壁接觸力的檢測(cè)沒(méi)有幾乎涉及或者只是檢測(cè)有沒(méi)有接觸力和其大小，而不區(qū)分受力方向。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，允許醫(yī)生像傳統(tǒng)手術(shù)一樣去操作，根據(jù)醫(yī)生的操作信息完成介入動(dòng)作，并能將實(shí)時(shí)的力覺(jué)信息和視覺(jué)信息直觀的反饋給醫(yī)生，能夠提高介入手術(shù)的安全性和可操作性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于它是由主側(cè)部分和從側(cè)部分構(gòu)成；其中，所述主側(cè)部分包括主操作器、主控制器和主側(cè)PC ;所述從側(cè)部分包括IP攝像頭、從操作器、從控制器、從側(cè)PC和手術(shù)導(dǎo)管；所述主操作器的輸入端接收醫(yī)生的操作信號(hào)和主控制器的反饋控制信號(hào)，其輸出端與主控制器的輸入端連接同時(shí)向操作者提供力反饋；所述主控制器的輸入端接收主操作器的操作信息和主側(cè)PC的反饋信息，其輸出端與主操作器的輸入端連接，輸出傳給主操作器的反饋控制信號(hào)，同時(shí)所述主控制器的輸出端還與主側(cè)PC連接，將主操作器的操作信息上傳到主側(cè)PC ;所述主側(cè)PC的輸入端采集IP攝像頭的圖像信息，同時(shí)與主控制器和從側(cè)PC呈雙向連接，其輸出端輸出供手術(shù)醫(yī)生參考的視覺(jué)反饋信號(hào)；所述IP攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像，其輸出端與主側(cè)PC連接；所述從側(cè)PC與主側(cè)PC和從控制器分別呈雙向連接；所述從控制器的輸入端接收手術(shù)導(dǎo)管的動(dòng)作信號(hào)；所述從控制器還與從操作器呈雙向連接；所述從操作器的輸出端與手術(shù)導(dǎo)管連接；同時(shí)從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作動(dòng)作作為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像被IP攝像頭記錄。
[0006]所述手術(shù)導(dǎo)管是帶有力傳感器的手術(shù)導(dǎo)管；所述傳感器是導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器和導(dǎo)管前端碰撞力傳感器。
[0007]所述IP攝像頭的輸出端通過(guò)Internet與主側(cè)PC連接；所述從側(cè)PC與主側(cè)PC直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接。
[0008]所述主操作器包括軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧?、扭矩反饋輸出單元、主夾具單元、操作信息采集單元、主側(cè)導(dǎo)管、直線(xiàn)導(dǎo)軌和高度可調(diào)底座；其中，所述軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧惭b在高度可調(diào)底座上，其輸出端輸出為對(duì)主側(cè)導(dǎo)管的阻尼信號(hào)；所述扭矩反饋輸出單元安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上，其輸出端輸出對(duì)主夾具單元的力矩信號(hào)；所述主夾具單元的輸出端與主側(cè)導(dǎo)管配合連接；所述操作信息采集單元的輸入端采集扭矩反饋輸出單元輸出端輸出的旋轉(zhuǎn)角度信息和軸向運(yùn)動(dòng)信息，其輸出連接主控制器；所述主側(cè)導(dǎo)管穿過(guò)主夾具單元；所述直線(xiàn)導(dǎo)軌安裝在高 度可調(diào)底座；所述高度可調(diào)底座是主操作器的安裝底座；所述主夾具單元的輸出端與主側(cè)導(dǎo)管的連接為夾緊主側(cè)導(dǎo)管或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管。
[0009]所述軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧苫钊麠U、阻尼器、阻尼器支撐板I和阻尼器支撐板II構(gòu)成；其中，所述阻尼器安裝在阻尼器支撐板I和阻尼器支撐板II上，其輸出端輸出為對(duì)活塞桿的阻尼信號(hào)；所述活塞桿的輸入端接收阻尼器的阻尼信號(hào)，其輸出端輸出對(duì)主側(cè)導(dǎo)管的阻尼信號(hào)；所述阻尼器支撐板I和阻尼器支撐板II均安裝在高度可調(diào)底座上。
[0010]所述阻尼器由阻尼器壁、活塞、線(xiàn)圈和聚氨酯海綿構(gòu)成；其中，所述活塞與活塞桿連接；所述線(xiàn)圈纏在活塞上；所述聚氨酯海綿覆蓋在纏有線(xiàn)圈的活塞上。
[0011 ] 所述的聚氨酯海綿中吸附磁流變液至飽和。
[0012]所述扭矩反饋輸出單元由力矩輸出電機(jī)、力矩輸出電機(jī)安裝板、主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶輪II和主側(cè)同步帶構(gòu)成；其中，所述力矩輸出電機(jī)安裝在力矩輸出電機(jī)安裝板上，其輸出端輸出扭矩信號(hào)，通過(guò)主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶輪II和主側(cè)同步帶與主夾具單元連接；所述力矩輸出電機(jī)安裝板安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上；所述主側(cè)同步帶輪I安裝在力矩輸出電機(jī)的輸出軸上；所述主側(cè)同步帶輪II與主夾具單元連接。
[0013]所述主夾具單元由主側(cè)電動(dòng)夾具1、主側(cè)電動(dòng)夾具I1、主側(cè)夾具連接軸、電刷盤(pán)、軸支撐板和王側(cè)后端夾具安裝板構(gòu)成；其中，所述王側(cè)電動(dòng)夾具I連接在王側(cè)夾具連接軸上，所述主側(cè)電動(dòng)夾具I的輸入端接收通過(guò)主側(cè)夾具連接軸以及扭矩反饋輸出單元的主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶輪I1、主側(cè)同步帶傳遞的扭矩反饋輸出單元輸出的扭矩信號(hào)，其輸出端夾緊或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管；所述主側(cè)電動(dòng)夾具II安裝在主側(cè)后端夾具安裝板上，其輸出端夾緊或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管；所述軸支撐板上有穿孔，所述主側(cè)夾具連接軸通過(guò)穿孔與軸支撐板呈軸承連接；所述主側(cè)夾具連接軸上安裝有主側(cè)同步帶輪II;所述主側(cè)夾具連接軸的前端與軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧械幕钊麠U呈螺紋連接，其后端與主側(cè)電動(dòng)夾具I連接；所述軸支撐板安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板上，支撐主側(cè)夾具連接軸；所述主側(cè)后端夾具安裝板安裝在高度可調(diào)底座上；所述電刷盤(pán)安裝在主側(cè)夾具連接軸上，防止主側(cè)電動(dòng)夾具I的引線(xiàn)纏線(xiàn)。
[0014] 所述主側(cè)電動(dòng)夾具I由夾具板1、彈簧、夾具板I1、螺絲、夾具片、夾具電機(jī)安裝板、夾具電機(jī)、凸輪和銷(xiāo)釘構(gòu)成；其中，所述夾具電機(jī)安裝在夾具電機(jī)安裝板上；所述凸輪連接夾具電機(jī)的輸出端，并與夾具片連接；所述夾具板I連接在主側(cè)夾具連接軸上；所述夾具板II與夾具板I之間、夾具板II與夾具電機(jī)安裝板之間均通過(guò)螺絲連接；所述夾具片通過(guò)銷(xiāo)釘固定在夾具板I與夾具電機(jī)安裝板之間；所述夾具板II上有螺紋孔，所述彈簧穿過(guò)夾具板II上螺紋孔，一端壓在夾具片上，一端與擰進(jìn)夾具板II上螺紋孔的螺絲相接。
[0015]所述主側(cè)電動(dòng)夾具II與主側(cè)電動(dòng)夾具I有相同的結(jié)構(gòu)。
[0016]所述直線(xiàn)導(dǎo)軌由直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道和直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊構(gòu)成；其中，所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊上安裝有扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板；所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道上，且所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊與直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道之間是滾珠連接。
[0017]所述高度可調(diào)底座由升降臺(tái)1、升降臺(tái)II和升降臺(tái)安裝板構(gòu)成；其中，所述升降臺(tái)安裝板安裝在升降臺(tái)I和升降臺(tái)II上；所述升降臺(tái)安裝板上安裝有軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧淖枘崞髦伟錓和阻尼器支撐板I1、主夾具單元的主側(cè)后端夾具安裝板以及直線(xiàn)導(dǎo)軌的直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道。
[0018]所述升降臺(tái)I由升降臺(tái)底板、螺紋桿、軸1、軸I1、升降臺(tái)頂板和升降臺(tái)支撐桿構(gòu)成；其中，所述升降臺(tái)支撐桿下端安裝在升降臺(tái)底板上，上端支撐升降臺(tái)頂板；所述軸I作為升降臺(tái)支撐桿的旋轉(zhuǎn)軸；所述軸II為升降臺(tái)支撐桿的旋轉(zhuǎn)軸；所述螺紋桿穿過(guò)軸I和軸II，且與軸I和軸II的連接螺紋方向相反。
[0019]所述升降臺(tái)II與升降臺(tái)I具有相同結(jié)構(gòu)。
[0020]所述操作信息采集單元由直線(xiàn)位移傳感器、直線(xiàn)位移傳感器滑塊和光電編碼器構(gòu)成；其中，所述直線(xiàn)位移傳感器安裝在升降臺(tái)安裝板上，其輸入端接收直線(xiàn)位移傳感器滑塊的位置信號(hào)；所述直線(xiàn)位移傳感器滑塊安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板上；所述光電編碼器安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)上，其輸入端接收力矩輸出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)。
[0021]所述的主側(cè)導(dǎo)管為微創(chuàng)介入手術(shù)醫(yī)用導(dǎo)管。
[0022]所述阻尼器、直線(xiàn)導(dǎo)軌的行程和直線(xiàn)位移傳感器的量程對(duì)應(yīng)相等，可選擇為0-400mmo
[0023]所述從操作器包括軸向推送單元、旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元、操作力檢測(cè)單元和傾角可調(diào)底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)單元安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上，其輸出端連接從夾取單元，使從夾取單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述手術(shù)導(dǎo)管穿過(guò)從夾取單元；所述從夾取單元的輸出為夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述操作力檢測(cè)單元的輸入端檢測(cè)從夾取單元對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的推送力信號(hào)以及旋轉(zhuǎn)單元的扭矩信號(hào)；所述傾角可調(diào)底座是從操作器裝置的安裝底座。[0024]所述軸向推送單元由線(xiàn)性滑臺(tái)、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)單元由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板、聯(lián)軸器1、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、從側(cè)同步帶輪
1、從側(cè)同步帶輪II和從側(cè)同步帶構(gòu)成；其中，所述滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接線(xiàn)性滑臺(tái)，為線(xiàn)性滑臺(tái)的滑動(dòng)端的移動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力；所述線(xiàn)性滑臺(tái)安裝在傾角可調(diào)底座上；所述滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板安裝在線(xiàn)性滑臺(tái)的滑動(dòng)端；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板上，其輸出端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、從側(cè)同步帶輪1、從側(cè)同步帶、從側(cè)同步帶輪II及從側(cè)夾具連接軸II連接從側(cè)電動(dòng)夾具I ;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板安裝在滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上。
[0025]所述線(xiàn)性滑臺(tái)的行程可以根據(jù)單程推進(jìn)尺寸選擇為0_400mm。
[0026]所述從夾取單元由從側(cè)電動(dòng)夾具1、從側(cè)電動(dòng)夾具I1、從側(cè)夾具連接軸1、從側(cè)夾具連接軸I1、前端安裝立板和從側(cè)后端夾具安裝板構(gòu)成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元的從側(cè)電動(dòng)夾具I和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述從側(cè)電動(dòng)夾具I兩端分別連接從側(cè)夾具連接軸I和從側(cè)夾具連接軸II，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述從側(cè)夾具連接軸I 一端與從側(cè)電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與操作力檢測(cè)單元以軸承方式連接；所述從側(cè)夾具連接軸II 一端與從側(cè)電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板以軸承方式連接；所述從側(cè)電動(dòng)夾具II安裝在從側(cè)后端夾具安裝板上，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述前端安裝立板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述從側(cè)后端夾具安裝板安裝在傾角可調(diào)底座上。
[0027]所述操作 力檢測(cè)單元由扭矩傳感器、拉壓力傳感器、拉壓力傳感器安裝板、拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)構(gòu)成；其中，所述從夾取單元的從側(cè)夾具連接軸I的一端與拉壓力傳感器安裝板以軸承方式連接；所述扭矩傳感器通過(guò)軸向推送單元的聯(lián)軸器I與旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接，檢測(cè)其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器安裝在拉壓力傳感器安裝板上，所述拉壓力傳感器的輸入端采集通過(guò)拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)傳遞來(lái)的軸向操作力信號(hào)；所述拉壓力傳感器安裝板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述拉壓環(huán)形套安裝在拉壓力傳感器的檢測(cè)軸上；所述圓盤(pán)安裝在從夾取單元的從側(cè)夾具連接軸I上，其邊緣嵌入到拉壓環(huán)形套中；所述從側(cè)電動(dòng)夾具I的輸入端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、從側(cè)同步帶輪1、從側(cè)同步帶、從側(cè)同步帶輪II及從側(cè)夾具連接軸II與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接。
[0028]所述扭矩傳感器的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S。
[0029]所述拉壓力傳感器的量程為0-5N，精度為0.025% R.0。
[0030]所述拉壓力傳感器安裝板為U型拉壓力傳感器安裝板。
[0031]所述傾角可調(diào)底座由底座前端立板、底座架、支撐板、立板連接軸、套管、套管連接軸、調(diào)整桿、連接軸和緊固螺絲構(gòu)成；所述底座前端立板安裝在底座架上；所述套管與底座架連接，且可圍繞套管連接軸旋轉(zhuǎn)；所述調(diào)整桿依可調(diào)整嵌入長(zhǎng)度的緊固螺絲嵌入在套管中；所述傾角可調(diào)底座的支撐板分別通過(guò)立板連接軸與底座前端立板連接，通過(guò)連接軸與調(diào)整桿連接，立板連接軸和連接軸是可以旋轉(zhuǎn)的連接軸；所述軸向推送單元的線(xiàn)性滑臺(tái)安裝在支撐板上；所述從夾取單元的從側(cè)后端夾具安裝板安裝在支撐板上。
[0032]所述傾角可調(diào)底座為手動(dòng)調(diào)節(jié)架；所述支撐板與底座前端立板的立板連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述連接套管和底座架的套管連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述支撐板和調(diào)整桿的連接軸可以旋轉(zhuǎn)；[0033]所述從側(cè)電動(dòng)夾具I和從側(cè)電動(dòng)夾具II與主側(cè)電動(dòng)夾具I有相同的結(jié)構(gòu)。
[0034]所述導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器由銅電極、壓敏橡膠、銅導(dǎo)線(xiàn)、被選通的傳感器元件、直流電壓源和恒值電阻構(gòu)成；所述壓敏橡膠是排列成3X3的壓敏橡膠傳感器矩陣結(jié)構(gòu)；所述的銅電極具有粘性，黏在壓敏橡膠構(gòu)成的傳感器矩陣兩側(cè)，一側(cè)作為行電極，另一側(cè)作為列電極；所述的銅導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)銅電極連接在傳感器矩陣兩側(cè)，一側(cè)作為行電極引線(xiàn)，一側(cè)作為列電極引線(xiàn)；所述的被選通的傳感器元件是壓敏橡膠排列成3X3的傳感器矩陣經(jīng)銅導(dǎo)線(xiàn)引出通過(guò)行選通和列選通后串聯(lián)到有直流電壓源和恒值電阻電路中的傳感器矩陣元件。
[0035]所述導(dǎo)管前端碰撞力傳感器是一種基于光纖的碰撞檢測(cè)傳感器，其輸出經(jīng)過(guò)解調(diào)后傳遞給從控制器。
[0036]一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的工作方法，其特征在于其包括以下步驟:
[0037]①調(diào)節(jié)操作器的合適高度:
[0038]1、在進(jìn)行手術(shù)操作時(shí)，根據(jù)不同醫(yī)生對(duì)操作器的高度要求，首先手動(dòng)調(diào)節(jié)升降臺(tái)I和升降臺(tái)II獲??；所述的升降臺(tái)I，螺紋桿上有正反螺紋，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋桿時(shí)可以使軸I和軸II靠攏或者分離，從而調(diào)節(jié)升降臺(tái)底板和升降臺(tái)頂板間的距離，起到升降的效果；
[0039]I1、同樣，針對(duì)不同的接受治療者或者手術(shù)介入位置，通過(guò)調(diào)節(jié)傾角可調(diào)底座獲得0-45°的任意介入角度；調(diào)整桿深入套管的長(zhǎng)度決定了介入角度的大小，當(dāng)調(diào)整桿深入套管的長(zhǎng)度達(dá)到醫(yī)生期望的介入角度時(shí)，通過(guò)緊固螺絲將其固定??；
[0040]②主操作器檢測(cè)醫(yī)生的操作信息:
[0041]在微創(chuàng)血管介入手術(shù)過(guò)程中，醫(yī)生根據(jù)主側(cè)PC上的視覺(jué)反饋和手上的力反饋情況，直接操作安裝在主操作器上的一根真實(shí)導(dǎo)管，醫(yī)生的操作信息需要檢測(cè)和提取出來(lái)；
[0042]主操作器上的主側(cè)電動(dòng)夾具I和主側(cè)電動(dòng)夾具II交替工作，當(dāng)主側(cè)電動(dòng)夾具I夾住主側(cè)導(dǎo)管時(shí)，主側(cè)導(dǎo)管和活塞桿以及安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上的扭矩反饋輸出單元、光電編碼器，直線(xiàn)位移傳感器滑塊固定成一個(gè)整體，操作主側(cè)導(dǎo)管能使這個(gè)整體運(yùn)動(dòng)；其中，夾具片的張開(kāi)角度由夾具電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)決定，不同的夾具電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)凸輪去控制夾具片的張開(kāi)角度；
[0043]當(dāng)主側(cè)電動(dòng)夾具I松開(kāi)后,主側(cè)電動(dòng)夾具II夾緊主側(cè)導(dǎo)管時(shí)，因?yàn)橹鱾?cè)電動(dòng)夾具II安裝在與高度可調(diào)底座固定的主側(cè)后端夾具安裝板上，因此主側(cè)導(dǎo)管與高度可調(diào)底座保持不動(dòng)，拉動(dòng)活塞桿帶動(dòng)主側(cè)電動(dòng)夾具1、以及安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上的扭矩反饋輸出單元、光電編碼器，直線(xiàn)位移傳感器滑塊整體移動(dòng)以調(diào)整活塞到阻尼器的后側(cè)而不影響主側(cè)導(dǎo)管的位置，然后主側(cè)電動(dòng)夾具I夾緊，主側(cè)電動(dòng)夾具II松開(kāi)，開(kāi)始新一程的操作；
[0044]所述主側(cè)電動(dòng)夾具I夾住主側(cè)導(dǎo)管時(shí)，醫(yī)生操作主側(cè)導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)自由度，包括軸向和旋轉(zhuǎn):
[0045]1、對(duì)于軸向運(yùn)動(dòng)信息的采集，安裝在力矩輸出電機(jī)安裝板上的直線(xiàn)位移傳感器滑塊隨著主側(cè)導(dǎo)管同步移動(dòng)，直線(xiàn)位移傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)直線(xiàn)位移傳感器滑塊位置的變化即可得出主側(cè)導(dǎo)管的軸向位移及速率；
[0046]I1、對(duì)于旋轉(zhuǎn)信息，主側(cè)導(dǎo)管的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)主側(cè)同步帶和力矩輸出電機(jī)的輸出軸保持同步，因此安裝在力矩輸出電機(jī)上的光電編碼器可以檢測(cè)主側(cè)導(dǎo)管的旋轉(zhuǎn)信息；
[0047] ③操作信息的傳遞:
[0048]主操作器檢測(cè)到的操作信息上傳到主控制器，主控制器進(jìn)行處理后上傳主側(cè)PC，主側(cè)PC與從側(cè)PC的通信將這個(gè)信息傳遞到從側(cè)PC，從側(cè)PC再將其下傳到從控制器；
[0049]④從操作器執(zhí)行介入操作:
[0050]所述從控制器接收到主端傳遞過(guò)來(lái)的操作信號(hào)后，對(duì)從操作器輸出操作控制信號(hào)；從操作器的從側(cè)電動(dòng)夾具I和從側(cè)電動(dòng)夾具II交替夾住手術(shù)導(dǎo)管，與主側(cè)的主側(cè)電動(dòng)夾具I和主側(cè)電動(dòng)夾具II相對(duì)應(yīng)；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具I夾住手術(shù)導(dǎo)管時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管處于介入工作狀態(tài)；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具II夾住手術(shù)導(dǎo)管時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管保持原有狀態(tài)不動(dòng)，滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性滑臺(tái)使線(xiàn)性滑臺(tái)滑動(dòng)端移動(dòng)到線(xiàn)性滑臺(tái)的后端；
[0051]從側(cè)電動(dòng)夾具I的夾緊模仿醫(yī)生的抓管動(dòng)作，線(xiàn)性滑臺(tái)的推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)模仿醫(yī)生手的送管、旋管動(dòng)作；當(dāng)手術(shù)導(dǎo)管被從側(cè)電動(dòng)夾具I夾住時(shí)，從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作有兩個(gè)自由度，包括旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成:
[0052]1、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、從側(cè)同步帶、從側(cè)夾具連接軸II，最終傳遞到從側(cè)電動(dòng)夾具I，從而帶動(dòng)從側(cè)電動(dòng)夾具I所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管一起旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0053]I1、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)使線(xiàn)性滑臺(tái)滑動(dòng)端滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推動(dòng)從側(cè)電動(dòng)夾具I所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管軸向運(yùn)動(dòng)；
[0054]⑤從操作器的操作力檢測(cè):
[0055]所述從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作力檢測(cè)包括軸向操作力的檢測(cè)和旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)):
[0056]1、所述軸向操作力的檢測(cè)由拉壓力傳感器完成，所述拉壓環(huán)形套在沒(méi)有拉壓力時(shí)被圓盤(pán)接觸但沒(méi)有擠壓，圓盤(pán)隨軸的旋轉(zhuǎn)不影響拉壓環(huán)形套；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具I夾住手術(shù)導(dǎo)管做軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管對(duì)從側(cè)電動(dòng)夾具I的反作用力可以使從側(cè)電動(dòng)夾具I在軸向產(chǎn)生微移動(dòng)，這個(gè)微移動(dòng)通過(guò)圓盤(pán)和拉壓環(huán)形套的組合傳遞到拉壓力傳感器，拉壓力傳感器即可檢測(cè)到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力；
[0057]I1、所述旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)由扭矩傳感器完成，所述扭矩傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端和同 步帶輪軸之間；當(dāng)扭矩傳感器檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩后，實(shí)時(shí)的輸出扭矩減去空載時(shí)的輸出扭矩，即可得到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管操作時(shí)的實(shí)時(shí)扭矩；
[0058]⑥導(dǎo)管前端的受力檢測(cè):
[0059]所述從操作器介入操作過(guò)程中，手術(shù)導(dǎo)管前端的受力有前端碰撞力和側(cè)壁接觸力:
[0060]1、對(duì)于側(cè)壁接觸力的檢測(cè)，采用基于壓敏橡膠的導(dǎo)管前端碰撞力傳感器；該壓敏橡膠在自然狀態(tài)下是絕緣體，但在有微小壓力的情況下，電阻驟減，當(dāng)壓力到達(dá)1.5N時(shí)，隨著壓力的增加，其電阻不再改變；權(quán)威血管介入外科醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)得到血管能夠承受的壓力為0.49N,因此所設(shè)計(jì)的導(dǎo)管前端碰撞力傳感器。能夠滿(mǎn)足檢測(cè)需求；
[0061]壓敏橡膠排列成3X3的傳感器矩陣經(jīng)銅導(dǎo)線(xiàn)分別將行電極和列電極引到兩片模擬通道選通芯片的輸入端，模擬通道選通芯片輸出端引出串聯(lián)到有直流電壓源、恒值電阻的電路中；從控制器依次給模擬通道選通芯片送行列選通信號(hào)，同一時(shí)刻只有處在選通行列交叉處的被選通的傳感器元件串聯(lián)到電路中；此時(shí)，被選通的傳感器元件相當(dāng)于一個(gè)壓敏電阻，通過(guò)檢測(cè)恒值電阻的分壓值，即可得到當(dāng)前選通的壓敏橡膠元件所受的壓力；從控制器采用類(lèi)似循環(huán)掃描的方式給模擬通道選通芯片選通信號(hào)，恒值電阻的分壓值實(shí)時(shí)采集送到從控制器，從控制器通過(guò)電壓值判斷當(dāng)前選通元件是否受力；這個(gè)受力大小和位置信息都傳遞到從控制器中；
[0062]I1、對(duì)于前端碰撞力的檢測(cè),米用一種基于光纖的碰撞檢測(cè)傳感器，其輸出經(jīng)過(guò)解調(diào)后傳遞給從控制器；
[0063]⑦反饋信息的傳遞:
[0064]所述從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息以及手術(shù)導(dǎo)管前端受到的前端碰撞力信息和側(cè)壁接觸力信息均上傳到從控制器；從控制器將這些信息上傳到從側(cè)PC，又經(jīng)從側(cè)PC通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給主側(cè)PC;其中從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息經(jīng)主側(cè)PC下傳給主控制器；所述IP攝像頭采集的實(shí)時(shí)圖像通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)直接傳給主側(cè)PC ；
[0065]⑧主操作器的力反饋:
[0066]主控制器根據(jù)從側(cè)傳遞回來(lái)的對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息控制主操作器實(shí)現(xiàn)力反饋，其中:
[0067]1、對(duì)于軸向操作力反饋，通過(guò)阻尼器結(jié)構(gòu)應(yīng)用智能材料磁流變液來(lái)實(shí)現(xiàn):阻尼器壁和活塞間有間隙，活塞上纏有線(xiàn)圈；聚氨酯海綿浸泡磁流變液飽和后覆蓋在纏有線(xiàn)圈的活塞上；當(dāng)向線(xiàn)圈中通上電流時(shí)將產(chǎn)生以活塞、磁流變液、阻尼器壁、磁流變液、活塞的封閉磁回路，此時(shí)推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，磁流變液則會(huì)產(chǎn)生剪切力，對(duì)活塞形成阻力；不同的磁場(chǎng)大小產(chǎn)生不同阻力，而磁 場(chǎng)的大小可以通過(guò)控制線(xiàn)圈中的電流大小來(lái)獲得，通過(guò)主側(cè)電動(dòng)夾具I將活塞桿和主側(cè)導(dǎo)管固定在一起，這個(gè)阻力通過(guò)主側(cè)導(dǎo)管傳遞到醫(yī)生的手上形成軸向力反饋；
[0068]I1、扭矩的反饋，通過(guò)力矩輸出電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，扭矩反饋輸出單元安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上，力矩輸出電機(jī)的輸出通過(guò)主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶、主側(cè)同步帶輪I1、主側(cè)夾具連接軸傳遞到活塞桿，活塞桿和主側(cè)導(dǎo)管一起運(yùn)動(dòng)，因此輸出力矩可以通過(guò)和活塞桿一起運(yùn)動(dòng)的主側(cè)導(dǎo)管傳遞到醫(yī)生手上，力矩輸出電機(jī)的輸出扭矩的大小由供電電流大小決定，而電流由從端反饋回來(lái)的扭矩信息和連接所固有的扭矩來(lái)決定；
[0069]⑨主側(cè)PC上的視覺(jué)反饋
[0070]醫(yī)生在感觸來(lái)自手上的力反饋的同時(shí)，還需要知道現(xiàn)場(chǎng)情況以及手術(shù)導(dǎo)管前端的受力才能保證介入手術(shù)的安全操作；醫(yī)生通過(guò)主側(cè)PC獲得視覺(jué)反饋:
[0071]1、IP攝像頭傳回來(lái)的實(shí)時(shí)圖像，在做修正后以圖像窗口的形式展示給醫(yī)生；
[0072]I1、導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器所檢測(cè)到的導(dǎo)管前端側(cè)壁受力情況，用虛擬指示燈矩陣來(lái)指示受力位置，用虛擬指示燈的顏色來(lái)受力大小等級(jí)；
[0073]II1、導(dǎo)管前端碰撞力傳感器所檢測(cè)到的前端碰撞力，以進(jìn)度條的形式展現(xiàn)給醫(yī)生碰撞力的大小，進(jìn)度條下配上實(shí)時(shí)的數(shù)值顯示。
[0074]本發(fā)明的優(yōu)越性在于:1、醫(yī)生像傳統(tǒng)手術(shù)中一樣直接操作一根真實(shí)導(dǎo)管，設(shè)計(jì)符合人體工學(xué)的要求，能夠充分利用傳統(tǒng)手術(shù)中所獲取的操作經(jīng)驗(yàn)技巧；2、通過(guò)醫(yī)生操作導(dǎo)管所傳遞的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的力反饋?zhàn)屷t(yī)生有親臨現(xiàn)場(chǎng)操作的感覺(jué)，醫(yī)生根據(jù)力覺(jué)反饋和視覺(jué)反饋執(zhí)行手術(shù)決策，手術(shù)的安全性能夠有效地提高；3、控制器對(duì)異常操作和系統(tǒng)故障實(shí)時(shí)檢測(cè)，過(guò)濾掉不正常的操作，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障時(shí)立刻鎖死介入操作機(jī)構(gòu)，從而有效地保障系統(tǒng)的安全；4、從操作器設(shè)計(jì)模仿醫(yī)生的抓送方式，設(shè)計(jì)符合仿生學(xué)的要求，同時(shí)能夠有效降低推進(jìn)誤差；5、即使在傳統(tǒng)的血管介入手術(shù)中，醫(yī)生通過(guò)手對(duì)導(dǎo)管前端接觸力的感知也是微乎其微的，醫(yī)生完全憑經(jīng)驗(yàn)操作，在本設(shè)計(jì)中，在導(dǎo)管前端加上了導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器和前端碰撞力傳感器，特別是導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器不僅能檢測(cè)傳感器大小還能區(qū)分受力方向。
(四)【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】:
[0075]圖1為本發(fā)明所涉及的一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的系統(tǒng)整體示意圖。
[0076]圖2為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的主操作器裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0077]圖3為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的主操作器裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0078]圖4為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的主操作器裝置的軸向力反饋?zhàn)枘崞鹘Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0079]圖5為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的主操作器裝置扭矩反饋輸出單元與直線(xiàn)導(dǎo)軌11的安裝示意圖。
[0080]圖6為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的主操作器裝置主側(cè)電動(dòng)夾具117結(jié)構(gòu)示意圖(其中圖6-a為分解圖，圖6-b為組合圖)。
[0081]圖7為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的主操作器裝置升降臺(tái)Il結(jié)構(gòu)示意圖。
[0082]圖8為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的從操作器裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0083]圖9為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的從操作器裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0084]圖10為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的從操作器裝置導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)和軸向?qū)Ч懿僮髁皩?dǎo)管旋轉(zhuǎn)扭矩檢測(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0085]圖11為本發(fā)明所涉一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的從操作器裝置傾角可調(diào)底座結(jié)構(gòu)不意圖。
[0086]圖12為本發(fā)明所涉及的一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器的檢測(cè)陣列結(jié)構(gòu)示意圖。
[0087]圖13為本發(fā)明所涉及的一種微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器的檢測(cè)原理示意圖。
[0088] 其中，I為升降臺(tái)I，1-1為升降臺(tái)底板，1-2為螺紋桿，1-3為軸I，1-4為軸II，1-5為升降臺(tái)頂板，1-6為升降臺(tái)支撐桿，2為升降臺(tái)安裝板，3為直線(xiàn)位移傳感器，4為直線(xiàn)位移傳感器滑塊，5為升降臺(tái)II，6為力矩輸出電機(jī)安裝板，7為活塞桿，8為阻尼器支撐板I，9為阻尼器，9-1為阻尼器壁，9-2為活塞，9-3為線(xiàn)圈，9-4為聚氨酯海綿，10為阻尼器支撐板II，11為直線(xiàn)導(dǎo)軌，11-1為直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道，11-2為直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊，12為光電編碼器，13為力矩輸出電機(jī)，14為主側(cè)夾具連接軸，15為主側(cè)同步帶輪I，16為主側(cè)同步帶輪II，17為主側(cè)電動(dòng)夾具I，17-1為夾具板I，17-2為彈簧，17-3為夾具板II，17-4為螺絲，17-5為夾具片，17-6為夾具電機(jī)安裝板，17-7為夾具電機(jī)，17-8為凸輪，17-9為銷(xiāo)釘，18為主側(cè)導(dǎo)管，19為主側(cè)后端夾具安裝板，20為主側(cè)電動(dòng)夾具II，21為電刷盤(pán)，22為主側(cè)同步帶，23為軸支撐板。24為底座前端立板,25為底座架,26為套管,27為立板連接軸,28為調(diào)整桿,29為從側(cè)同步帶輪I，30為同步帶輪軸，31為圓盤(pán)，32為拉壓力傳感器安裝板，33為聯(lián)軸器I，34為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板，35為緊固螺絲，36為連接軸，37為滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，38為從側(cè)后端夾具安裝板，39為滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板,40為聯(lián)軸器11,41為前端安裝立板,42為從側(cè)同步帶,43為從側(cè)電動(dòng)夾具1，44為從側(cè)夾具連接軸1，45為拉壓環(huán)形套，46為拉壓力傳感器，47為扭矩傳感器，48為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，49為手術(shù)導(dǎo)管，50為從側(cè)電動(dòng)夾具II，51為線(xiàn)性滑臺(tái)，52為支撐板，53為套管連接軸，54為從側(cè)夾具連接軸II，55為從側(cè)同步帶輪II，56為銅電極，57為壓敏橡膠，58為銅導(dǎo)線(xiàn)，59為被選通的傳感器元件，60為直流電壓源，61為恒值電阻。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0089]實(shí)施例:一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)，其特征在于它是由主側(cè)部分和從側(cè)部分構(gòu)成；其中，所述主側(cè)部分包括主操作器、主控制器和主側(cè)PC;所述從側(cè)部分包括IP攝像頭、從操作器、從控制器、從側(cè)PC和手術(shù)導(dǎo)管49 ;所述主操作器的輸入端接收醫(yī)生的操作信號(hào)和主控制器的反饋控制信號(hào)，其輸出端與主控制器的輸入端連接同時(shí)向操作者提供力反饋；所述主控制器的輸入端接收主操作器的操作信息和主側(cè)PC的反饋信息，其輸出端與主操作器的輸入端連接，輸出傳給主操作器的反饋控制信號(hào)，同時(shí)所述主控制器的輸出端還與主側(cè)PC連接，將主操作器的操作信息上傳到主側(cè)PC ;所述主側(cè)PC的輸入端采集IP攝像頭的圖像信息，同時(shí)與主控制器和從側(cè)PC呈雙向連接，其輸出端輸出供手術(shù)醫(yī)生參考的視覺(jué)反饋信號(hào)；所述IP攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像，其輸出端與主側(cè)PC連接；所述從側(cè)PC與主側(cè)PC和 從控制器分別呈雙向連接；所述從控制器的輸入端接收手術(shù)導(dǎo)管49的動(dòng)作信號(hào)；所述從控制器還與從操作器呈雙向連接；所述從操作器的輸出端與手術(shù)導(dǎo)管49連接；同時(shí)從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的操作動(dòng)作作為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像被IP攝像頭記錄。
[0090]所述手術(shù)導(dǎo)管49是帶有力傳感器的手術(shù)導(dǎo)管49 ;所述傳感器是導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器和導(dǎo)管前端碰撞力傳感器(見(jiàn)圖1)。
[0091]所述IP攝像頭的輸出端通過(guò)Internet與主側(cè)PC連接；所述從側(cè)PC與主側(cè)PC直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接(見(jiàn)圖1)。
[0092]所述主操作器(見(jiàn)圖2、圖3)包括軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧?、扭矩反饋輸出單元、主夾具單元、操作信息采集單元、主側(cè)導(dǎo)管18、直線(xiàn)導(dǎo)軌11和高度可調(diào)底座；其中，所述軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧惭b在高度可調(diào)底座上，其輸出端輸出為對(duì)主側(cè)導(dǎo)管18的阻尼信號(hào)；所述扭矩反饋輸出單元安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌11上，其輸出端輸出對(duì)主夾具單元的力矩信號(hào)；所述主夾具單元的輸出端與主側(cè)導(dǎo)管I8配合連接；所述操作信息采集單元的輸入端采集扭矩反饋輸出單元輸出端輸出的旋轉(zhuǎn)角度信息和軸向運(yùn)動(dòng)信息，其輸出連接主控制器；所述主側(cè)導(dǎo)管18穿過(guò)主夾具單元；所述直線(xiàn)導(dǎo)軌11安裝在高度可調(diào)底座；所述高度可調(diào)底座是主操作器的安裝底座；所述主夾具單元的輸出端與主側(cè)導(dǎo)管18的連接為夾緊主側(cè)導(dǎo)管18或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管18。
[0093]所述軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧?見(jiàn)圖3)由活塞桿7、阻尼器9、阻尼器支撐板18和阻尼器支撐板IIlO構(gòu)成；其中，所述阻尼器9安裝在阻尼器支撐板18和阻尼器支撐板IIlO上，其輸出端輸出為對(duì)活塞桿7的阻尼信號(hào)；所述活塞桿7的輸入端接收阻尼器9的阻尼信號(hào)，其輸出端輸出對(duì)主側(cè)導(dǎo)管18的阻尼信號(hào)；所述阻尼器支撐板18和阻尼器支撐板IIlO均安裝在高度可調(diào)底座上。
[0094] 所述阻尼器9 (見(jiàn)圖4)由阻尼器壁9-1、活塞9-2、線(xiàn)圈9_3和聚氨酯海綿9_4構(gòu)成；其中，所述活塞9-2與活塞桿7連接；所述線(xiàn)圈9-3纏在活塞9-2上；所述聚氨酯海綿9-4覆蓋在纏有線(xiàn)圈9-3的活塞9-2上。
[0095]所述的聚氨酯海綿9-4中吸附磁流變液至飽和。
[0096]所述扭矩反饋輸出單元(見(jiàn)圖2、圖3)由力矩輸出電機(jī)13、力矩輸出電機(jī)安裝板
6、主側(cè)同步帶輪115、主側(cè)同步帶輪1116和主側(cè)同步帶22構(gòu)成；其中，所述力矩輸出電機(jī)13安裝在力矩輸出電機(jī)安裝板6上，其輸出端輸出扭矩信號(hào)，通過(guò)主側(cè)同步帶輪115、主側(cè)同步帶輪1116和主側(cè)同步帶22與主夾具單元連接；所述力矩輸出電機(jī)安裝板6安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌11上；所述主側(cè)同步帶輪115安裝在力矩輸出電機(jī)13的輸出軸上；所述主側(cè)同步帶輪1116與主夾具單元連接。
[0097]所述主夾具單元(見(jiàn)圖2、圖3)由主側(cè)電動(dòng)夾具117、主側(cè)電動(dòng)夾具1120、主側(cè)夾具連接軸14、電刷盤(pán)21、軸支撐板23和主側(cè)后端夾具安裝板19構(gòu)成；其中，所述主側(cè)電動(dòng)夾具117連接在主側(cè)夾具連接軸14上，所述主側(cè)電動(dòng)夾具117的輸入端接收通過(guò)主側(cè)夾具連接軸14以及扭矩反饋輸出單元的主側(cè)同步帶輪115、主側(cè)同步帶輪1116、主側(cè)同步帶22傳遞的扭矩反饋輸出單元輸出的扭矩信號(hào)，其輸出端夾緊或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管18 ;所述主側(cè)電動(dòng)夾具Π20安裝在主側(cè)后端夾具安裝板19上，其輸出端夾緊或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管18 ;所述軸支撐板23上有穿孔，所述主側(cè)夾具連接軸14通過(guò)穿孔與軸支撐板23呈軸承連接；所述主側(cè)夾具連接軸14上安裝有主側(cè)同步帶輪1116 ;所述主側(cè)夾具連接軸14的前端與軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧械幕钊麠U7呈螺紋連接，其后端與主側(cè)電動(dòng)夾具117連接；所述軸支撐板23安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板6上，支撐主側(cè)夾具連接軸14 ;所述主側(cè)后端夾具安裝板19安裝在高度可調(diào)底座上；所述電刷盤(pán)21安裝在主側(cè)夾具連接軸14上，防止主側(cè)電動(dòng)夾具117的引線(xiàn)纏線(xiàn)。
[0098]所述主側(cè)電動(dòng)夾具117(見(jiàn)圖6-a，圖6-b)由夾具板117_1、彈簧17_2、夾具板1117-3、螺絲17-4、夾具片17-5、夾具電機(jī)安裝板17_6、夾具電機(jī)17_7、凸輪17_8和銷(xiāo)釘17-9構(gòu)成；其中，所述夾具電機(jī)17-7安裝在夾具電機(jī)安裝板17-6上；所述凸輪17_8連接夾具電機(jī)17-7的輸出端，并與夾具片17-5連接；所述夾具板117-1連接在主側(cè)夾具連接軸14上；所述夾具板II17-3與夾具板117-1之間、夾具板II17-3與夾具電機(jī)安裝板17_6之間均通過(guò)螺絲連接；所述夾具片17-5通過(guò)銷(xiāo)釘17-9固定在夾具板117-1與夾具電機(jī)安裝板17-6之間；所述夾具板II17-3上有螺紋孔，所述彈簧17-2穿過(guò)夾具板II17-3上螺紋孔，一端壓在夾具片17-5上，一端與擰進(jìn)夾具板II17-3上螺紋孔的螺絲17-4相接。
[0099]所述主側(cè)電動(dòng)夾具1120與主側(cè)電動(dòng)夾具117有相同的結(jié)構(gòu)。
[0100]所述直線(xiàn)導(dǎo)軌11 (見(jiàn)圖5)由直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道11-1和直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊11-2構(gòu)成；其中，所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊11-2上安裝有扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板6 ;所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊11-2安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道11-1上，且所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊11-2與直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道11-1之間是滾珠連接。
[0101]所述高度可調(diào)底座(見(jiàn)圖2、圖3)由升降臺(tái)I1、升降臺(tái)115和升降臺(tái)安裝板2構(gòu)成；其中，所述升降臺(tái)安裝板2安裝在升降臺(tái)Il和升降臺(tái)115上；所述升降臺(tái)安裝板2上安裝有軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧淖枘崞髦伟?8和阻尼器支撐板1110、主夾具單元的主側(cè)后端夾具安裝板19以及直線(xiàn)導(dǎo)軌11的直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道11-1。
[0102]所述升降臺(tái)Il (見(jiàn)圖7)由升降臺(tái)底板1-1、螺紋桿1-2、軸11_3、軸111_4、升降臺(tái)頂板1-5和升降臺(tái)支撐桿1-6構(gòu)成；其中，所述升降臺(tái)支撐桿1-6下端安裝在升降臺(tái)底板1-1上，上端支撐升降臺(tái)頂板1-5 ;所述軸11-3作為升降臺(tái)支撐桿1-6的旋轉(zhuǎn)軸；所述軸Π1-4為升降臺(tái)支撐桿1-6的旋轉(zhuǎn)軸；所述螺紋桿1-2穿過(guò)軸11-3和軸111-4，且與軸11-3和軸II1-4的連接螺紋方向相反。
[0103]所述升降臺(tái)115與升降臺(tái)Il具有相同結(jié)構(gòu)。
[0104]所述操作信息采集單元(見(jiàn)圖2、圖3)由直線(xiàn)位移傳感器3、直線(xiàn)位移傳感器滑塊4和光電編碼器12構(gòu)成；其中，所述直線(xiàn)位移傳感器3安裝在升降臺(tái)安裝板2上，其輸入端接收直線(xiàn)位移傳感器滑塊4的位置信號(hào)；所述直線(xiàn)位移傳感器滑塊4安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板6上；所述光電編碼器12安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)13上，其輸入端接收力矩輸出電機(jī)13的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)。
[0105]所述的主側(cè)導(dǎo)管18為微創(chuàng)介入手術(shù)醫(yī)用導(dǎo)管。
[0106]所述阻尼器9、直線(xiàn)導(dǎo)軌11的行程和直線(xiàn)位移傳感器3的量程對(duì)應(yīng)相等，可選擇為
0-400mm,本實(shí)施例為200mm。
[0107]所述從操作器(見(jiàn)圖8、圖9)包括軸向推送單元、旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元、操作力檢測(cè)單元和傾角可調(diào)底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元和操 作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)單元安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板39上，其輸出端連接從夾取單元，使從夾取單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述手術(shù)導(dǎo)管49穿過(guò)從夾取單元；所述從夾取單元的輸出為夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管49 ;所述操作力檢測(cè)單元的輸入端檢測(cè)從夾取單元對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的推送力信號(hào)以及旋轉(zhuǎn)單元的扭矩信號(hào)；所述傾角可調(diào)底座是從操作器裝置的安裝底座。
[0108]所述軸向推送單元(見(jiàn)圖9)由線(xiàn)性滑臺(tái)51、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)37和滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板39構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)單元(見(jiàn)圖9，圖10)由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板34、聯(lián)軸器133、聯(lián)軸器1140、同步帶輪軸30、從側(cè)同步帶輪129、從側(cè)同步帶輪1155和從側(cè)同步帶42構(gòu)成；其中，所述滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)37的輸出端連接線(xiàn)性滑臺(tái)51，為線(xiàn)性滑臺(tái)51的滑動(dòng)端的移動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力；所述線(xiàn)性滑臺(tái)51安裝在傾角可調(diào)底座上；所述滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板39安裝在線(xiàn)性滑臺(tái)51的滑動(dòng)端；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板34上，其輸出端通過(guò)聯(lián)軸器133、扭矩傳感器47、聯(lián)軸器1140、同步帶輪軸30、從側(cè)同步帶輪129、從側(cè)同步帶42、從側(cè)同步帶輪1155及從側(cè)夾具連接軸1154連接從側(cè)電動(dòng)夾具143 ;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板34安裝在滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板39上。
[0109]所述線(xiàn)性滑臺(tái)51的行程可以根據(jù)單程推進(jìn)尺寸選擇為0_400mm，本實(shí)施例的有效行程為200mm。
[0110]所述從夾取單元(見(jiàn)圖8，圖9，圖10)由從側(cè)電動(dòng)夾具143、從側(cè)電動(dòng)夾具1150、從側(cè)夾具連接軸144、從側(cè)夾具連接軸1154、前端安裝立板41和從側(cè)后端夾具安裝板38構(gòu)成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元的從側(cè)電動(dòng)夾具143和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述從側(cè)電動(dòng)夾具143兩端分別連接從側(cè)夾具連接軸144和從側(cè)夾具連接軸1154，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管49 ;所述從側(cè)夾具連接軸144 一端與從側(cè)電動(dòng)夾具143連接起到支撐作用，一端與操作力檢測(cè)單元以軸承方式連接；所述從側(cè)夾具連接軸Π54 —端與從側(cè)電動(dòng)夾具143連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板41以軸承方式連接；所述從側(cè)電動(dòng)夾具1150安裝在從側(cè)后端夾具安裝板38上，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管49 ;所述前端安裝立板41安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板39上；所述從側(cè)后端夾具安裝板38安裝在傾角可調(diào)底座上。
[0111]所述操作力檢測(cè)單元(見(jiàn)圖8、圖9)由扭矩傳感器47、拉壓力傳感器46、拉壓力傳感器安裝板32、拉壓環(huán)形套45和圓盤(pán)31構(gòu)成；其中，所述從夾取單元的從側(cè)夾具連接軸144的一端與拉壓力傳感器安裝板32以軸承方式連接；所述扭矩傳感器47通過(guò)軸向推送單元的聯(lián)軸器133與旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48的輸出端連接，檢測(cè)其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器46安裝在拉壓力傳感器安裝板32上，所述拉壓力傳感器46的輸入端采集通過(guò)拉壓環(huán)形套45和圓盤(pán)31傳遞來(lái)的軸向操作力信號(hào)；所述拉壓力傳感器安裝板32安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板39上；所述拉壓環(huán)形套45安裝在拉壓力傳感器46的檢測(cè)軸上；所述圓盤(pán)31安裝在從夾取單元的從側(cè)夾具連接軸144上，其邊緣嵌入到拉壓環(huán)形套45中；所述從側(cè)電動(dòng)夾具14 3的輸入端通過(guò)聯(lián)軸器133、扭矩傳感器47、聯(lián)軸器1140、從側(cè)同步帶輪129、從側(cè)同步帶42、從側(cè)同步帶輪1155及從側(cè)夾具連接軸1154與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48的輸出端連接。
[0112]所述扭矩傳感器47的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S。本實(shí)施例取量程為
0.15NM，精度為 ±0.3% F.S。
[0113]所述拉壓力傳感器46的量程為0-5N，精度為0.025% R.0。本實(shí)施例取量程為
2.5N，精度為 0.025% R.0。
[0114]所述拉壓力傳感器安裝板32為U型拉壓力傳感器安裝板。
[0115]所述傾角可調(diào)底座(見(jiàn)圖11)由底座前端立板24、底座架25、支撐板52、立板連接軸27、套管26、套管連接軸53、調(diào)整桿28、連接軸36和緊固螺絲35構(gòu)成；所述底座前端立板24安裝在底座架25上；所述套管26與底座架25連接，且可圍繞套管連接軸53旋轉(zhuǎn)；所述調(diào)整桿28依可調(diào)整嵌入長(zhǎng)度的緊固螺絲35嵌入在套管26中；所述傾角可調(diào)底座的支撐板52分別通過(guò)立板連接軸27與底座前端立板24連接，通過(guò)連接軸36與調(diào)整桿28連接，立板連接軸27和連接軸36是可以旋轉(zhuǎn)的連接軸；所述軸向推送單元的線(xiàn)性滑臺(tái)51安裝在支撐板52上；所述從夾取單元的從側(cè)后端夾具安裝板38安裝在支撐板52上。
[0116]所述傾角可調(diào)底座為手動(dòng)調(diào)節(jié)架(見(jiàn)圖11);所述支撐板52與底座前端立板24的立板連接軸27可以旋轉(zhuǎn)；所述連接套管26和底座架25的套管連接軸53可以旋轉(zhuǎn)；所述支撐板52和調(diào)整桿28的連接軸36可以旋轉(zhuǎn)；
[0117]所述從側(cè)電動(dòng)夾具143和從側(cè)電動(dòng)夾具1150與主側(cè)電動(dòng)夾具117有相同的結(jié)構(gòu)。
[0118]所述導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器(圖12、圖13)由銅電極56、壓敏橡膠57、銅導(dǎo)線(xiàn)58、被選通的傳感器元件59、直流電壓源60和恒值電阻61構(gòu)成；所述壓敏橡膠57是排列成3X3的壓敏橡膠傳感器矩陣結(jié)構(gòu)；所述的銅電極具有粘性，黏在壓敏橡膠57構(gòu)成的傳感器矩陣兩側(cè)，一側(cè)作為行電極，另一側(cè)作為列電極；所述的銅導(dǎo)線(xiàn)58通過(guò)銅電極56連接在傳感器矩陣兩側(cè)，一側(cè)作為行電極引線(xiàn)，一側(cè)作為列電極引線(xiàn)；所述的被選通的傳感器元件59是壓敏橡膠57排列成3X3的傳感器矩陣經(jīng)銅導(dǎo)線(xiàn)58引出通過(guò)行選通和列選通后串聯(lián)到有直流電壓源60和恒值電阻61電路中的傳感器矩陣元件。[0119]所述導(dǎo)管前端碰撞力傳感器是一種基于光纖的碰撞檢測(cè)傳感器，其輸出經(jīng)過(guò)解調(diào)后傳遞給從控制器。
[0120]一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的工作方法，其特征在于其包括以下步驟:
[0121]①調(diào)節(jié)操作器的合適高度:
[0122]1、在進(jìn)行手術(shù)操作時(shí)，根據(jù)不同醫(yī)生對(duì)操作器的高度要求，首先手動(dòng)調(diào)節(jié)升降臺(tái)Il和升降臺(tái)115獲??；所述的升降臺(tái)Il (見(jiàn)圖7)，螺紋桿1-2上有正反螺紋，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋桿1-2時(shí)可以使軸11-3和軸II1-4靠攏或者分離,從而調(diào)節(jié)升降臺(tái)底板1-1和升降臺(tái)頂板
1-5間的距離，起到升降的效果；
[0123]I1、同樣，針對(duì)不同的接受治療者或者手術(shù)介入位置，通過(guò)調(diào)節(jié)傾角可調(diào)底座獲得0-45°的任意介入角度；調(diào)整桿28深入套管26的長(zhǎng)度決定了介入角度的大小，當(dāng)調(diào)整桿28深入套管26的長(zhǎng)度達(dá)到醫(yī)生期望的介入角度時(shí)，通過(guò)緊固螺絲35將其固定住；
[0124]②主操作器檢測(cè)醫(yī)生的操作信息:
[0125]在微創(chuàng)血管介入手術(shù)過(guò)程中，醫(yī)生根據(jù)主側(cè)PC上的視覺(jué)反饋和手上的力反饋情況，直接操作安裝在主操作器上的一根真實(shí)導(dǎo)管，醫(yī)生的操作信息需要檢測(cè)和提取出來(lái)；
[0126]主操作器上的主側(cè)電動(dòng)夾具117和主側(cè)電動(dòng)夾具1120交替工作，當(dāng)主側(cè)電動(dòng)夾具117夾住主側(cè)導(dǎo)管18時(shí)，主側(cè)導(dǎo)管18和活塞桿7以及安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌11上的扭矩反饋輸出單元、光電編碼器12，直線(xiàn)位移傳感器滑塊4固定成一個(gè)整體，操作主側(cè)導(dǎo)管18能使這個(gè)整體運(yùn)動(dòng)；其中，夾具片17-5的張開(kāi)角度由夾具電機(jī)17-7的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)決定，不同的夾具電機(jī)17-7的旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)凸輪17-8去控制夾具片17-5的張開(kāi)角度；
[0127]當(dāng)主側(cè)電動(dòng)夾具117松開(kāi)后，主側(cè)電動(dòng)夾具1120夾緊主側(cè)導(dǎo)管18時(shí)，因?yàn)橹鱾?cè)電動(dòng)夾具Π20安裝在與高度可調(diào)底座固定的主側(cè)后端夾具安裝板19上，因此主側(cè)導(dǎo)管18與高度可調(diào)底座保持不動(dòng)，拉動(dòng)活塞桿7帶動(dòng)主側(cè)電動(dòng)夾具117、以及安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌11上的扭矩反饋輸出單元、光電編碼器12，直線(xiàn)位移傳感器滑塊4整體移動(dòng)以調(diào)整活塞9-2到阻尼器9的后側(cè)而不影響主側(cè)導(dǎo)管18的位置，然后主側(cè)電動(dòng)夾具117夾緊，主側(cè)電動(dòng)夾具1120松開(kāi)，開(kāi)始新一程的操作；
[0128]所述主側(cè)電動(dòng)夾具117夾住主側(cè)導(dǎo)管18時(shí)，醫(yī)生操作主側(cè)導(dǎo)管18的運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)自由度，包括軸向和旋轉(zhuǎn):
[0129]1、對(duì)于軸向運(yùn)動(dòng)信息的米集，安裝在力矩輸出電機(jī)安裝板6上的直線(xiàn)位移傳感器滑塊4隨著主側(cè)導(dǎo)管18同步移動(dòng)，直線(xiàn)位移傳感器3實(shí)時(shí)感應(yīng)直線(xiàn)位移傳感器滑塊4位置的變化即可得出主側(cè)導(dǎo)管18的軸向位移及速率；
[0130] I1、對(duì)于旋轉(zhuǎn)信息，主側(cè)導(dǎo)管18的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)主側(cè)同步帶22和力矩輸出電機(jī)13的輸出軸保持同步，因此安裝在力矩輸出電機(jī)13上的光電編碼器12可以檢測(cè)主側(cè)導(dǎo)管18的旋轉(zhuǎn)信息；
[0131]③操作信息的傳遞:
[0132]主操作器檢測(cè)到的操作信息上傳到主控制器，主控制器進(jìn)行處理后上傳主側(cè)PC，主側(cè)PC與從側(cè)PC的通信將這個(gè)信息傳遞到從側(cè)PC，從側(cè)PC再將其下傳到從控制器；
[0133]④從操作器執(zhí)行介入操作:
[0134]所述從控制器接收到主端傳遞過(guò)來(lái)的操作信號(hào)后，對(duì)從操作器輸出操作控制信號(hào)；從操作器的從側(cè)電動(dòng)夾具143和從側(cè)電動(dòng)夾具1150交替夾住手術(shù)導(dǎo)管49，與主側(cè)的主側(cè)電動(dòng)夾具117和主側(cè)電動(dòng)夾具1120相對(duì)應(yīng)；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具143夾住手術(shù)導(dǎo)管49時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管49處于介入工作狀態(tài)；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具1150夾住手術(shù)導(dǎo)管49時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管49保持原有狀態(tài)不動(dòng)，滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)37驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性滑臺(tái)51使線(xiàn)性滑臺(tái)51滑動(dòng)端移動(dòng)到線(xiàn)性滑臺(tái)51的后端；
[0135]從側(cè)電動(dòng)夾具143的夾緊模仿醫(yī)生的抓管動(dòng)作，線(xiàn)性滑臺(tái)51的推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48的旋轉(zhuǎn)模仿醫(yī)生手的送管、旋管動(dòng)作；當(dāng)手術(shù)導(dǎo)管49被從側(cè)電動(dòng)夾具143夾住時(shí)，從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的操作有兩個(gè)自由度，包括旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成:
[0136]1、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48的旋轉(zhuǎn)通過(guò)聯(lián)軸器133、扭矩傳感器47、聯(lián)軸器1140、同步帶輪軸30、從側(cè)同步帶42、從側(cè)夾具連接軸1154，最終傳遞到從側(cè)電動(dòng)夾具143，從而帶動(dòng)從側(cè)電動(dòng)夾具143所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管49 一起旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)管49的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
[0137]I1、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)37的旋轉(zhuǎn)使線(xiàn)性滑臺(tái)51滑動(dòng)端滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推動(dòng)從側(cè)電動(dòng)夾具143所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管49軸向運(yùn)動(dòng)；
[0138]⑤從操作器的操作力檢測(cè):
[0139]所述從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的操作力檢測(cè)包括軸向操作力的檢測(cè)和旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)(見(jiàn)圖10):
[0140]1、所述軸向操作力的檢測(cè)由拉壓力傳感器46完成，所述拉壓環(huán)形套45在沒(méi)有拉壓力時(shí)被圓盤(pán)31接觸但沒(méi)有擠壓，圓盤(pán)31隨軸的旋轉(zhuǎn)不影響拉壓環(huán)形套45 ;當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具143夾住手術(shù)導(dǎo)管49做軸向運(yùn)動(dòng)時(shí),手術(shù)導(dǎo)管49對(duì)從側(cè)電動(dòng)夾具143的反作用力可以使從側(cè)電動(dòng)夾具143在軸向產(chǎn)生微移動(dòng)，這個(gè)微移動(dòng)通過(guò)圓盤(pán)31和拉壓環(huán)形套45的組合傳遞到拉壓力傳感器46，拉壓力傳感器46即可檢測(cè)到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的軸向操作力；
[0141]I1、所述旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)由扭矩傳感器47完成，所述扭矩傳感器47安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48的輸出端和同步帶輪軸30之間；當(dāng)扭矩傳感器47檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)48的輸出扭矩后，實(shí)時(shí)的輸出扭矩減去空載時(shí)的輸出扭矩，即可得到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49操作時(shí)的實(shí)時(shí)扭矩；
[0142]⑥導(dǎo)管前端的受力檢測(cè):
[0143]所述從操作器介入操作過(guò)程中，手術(shù)導(dǎo)管49前端的受力有前端碰撞力和側(cè)壁接觸力:
[0144]1、對(duì)于側(cè)壁接觸力的檢測(cè)，采用基于壓敏橡膠57的導(dǎo)管前端碰撞力傳感器(見(jiàn)圖
12、圖13);該壓敏橡膠在自然狀態(tài)下是絕緣體，但在有微小壓力的情況下，電阻驟減，當(dāng)壓力到達(dá)1.5N時(shí)，隨著壓力的增加，其電阻不再改變；權(quán)威血管介入外科醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)得到血管能夠承受的壓力為0.49N,因此所設(shè)計(jì)的導(dǎo)管前端碰撞力傳感器。能夠滿(mǎn)足檢測(cè)需求。
[0145]壓敏橡膠57排列成3X3的傳感器矩陣經(jīng)銅導(dǎo)線(xiàn)58分別將行電極和列電極引到兩片模擬通道選 通芯片的輸入端，模擬通道選通芯片輸出端引出串聯(lián)到有直流電壓源60、恒值電阻61的電路中；從控制器依次給模擬通道選通芯片送行列選通信號(hào)，同一時(shí)刻只有處在選通行列交叉處的被選通的傳感器元件59串聯(lián)到電路中；此時(shí)，被選通的傳感器元件59相當(dāng)于一個(gè)壓敏電阻，通過(guò)檢測(cè)恒值電阻61的分壓值，即可得到當(dāng)前選通的壓敏橡膠元件59所受的壓力；從控制器采用類(lèi)似循環(huán)掃描的方式給模擬通道選通芯片選通信號(hào)，恒值電阻的分壓值實(shí)時(shí)采集送到從控制器，從控制器通過(guò)電壓值判斷當(dāng)前選通元件是否受力；這個(gè)受力大小和位置信息都傳遞到從控制器中；[0146]I1、對(duì)于前端碰撞力的檢測(cè),米用一種基于光纖的碰撞檢測(cè)傳感器，其輸出經(jīng)過(guò)解調(diào)后傳遞給從控制器；
[0147]⑦反饋信息的傳遞:
[0148]所述從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息以及手術(shù)導(dǎo)管49前端受到的前端碰撞力信息和側(cè)壁接觸力信息均上傳到從控制器；從控制器將這些信息上傳到從側(cè)PC，又經(jīng)從側(cè)PC通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給主側(cè)PC ;其中從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息經(jīng)主側(cè)PC下傳給主控制器；所述IP攝像頭采集的實(shí)時(shí)圖像通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)直接傳給主側(cè)PC ；
[0149]⑧主操作器的力反饋:
[0150]主控制器根據(jù)從側(cè)傳遞回來(lái)的對(duì)手術(shù)導(dǎo)管49的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息控制主操作器實(shí)現(xiàn)力反饋，其中:
[0151]1、對(duì)于軸向操作力反饋，通過(guò)阻尼器結(jié)構(gòu)應(yīng)用智能材料磁流變液來(lái)實(shí)現(xiàn):阻尼器壁9-1和活塞9-2間有間隙，活塞9-2上纏有線(xiàn)圈9-3 ;聚氨酯海綿9_4浸泡磁流變液飽和后覆蓋在纏有線(xiàn)圈9-3的活塞9-2上；當(dāng)向線(xiàn)圈9-3中通上電流時(shí)將產(chǎn)生以活塞9-2、磁流變液、阻尼器壁9-1、磁流變液、活塞9-2的封閉磁回路，此時(shí)推動(dòng)活塞9-2運(yùn)動(dòng)，磁流變液則會(huì)產(chǎn)生剪切力，對(duì)活塞9-2形成阻力；不同的磁場(chǎng)大小產(chǎn)生不同阻力，而磁場(chǎng)的大小可以通過(guò)控制線(xiàn)圈9-3中的電流大小來(lái)獲得，通過(guò)主側(cè)電動(dòng)夾具117將活塞桿7和主側(cè)導(dǎo)管18固定在一起，這個(gè)阻力通過(guò)主側(cè)導(dǎo)管18傳遞到醫(yī)生的手上形成軸向力反饋；
[0152]I1、扭矩的反饋，通過(guò)力矩輸出電機(jī)13來(lái)實(shí)現(xiàn)，扭矩反饋輸出單元安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌11上，力矩輸出電機(jī) 13的輸出通過(guò)主側(cè)同步帶輪115、主側(cè)同步帶22、主側(cè)同步帶輪1116、主側(cè)夾具連接軸14傳遞到活塞桿7，活塞桿7和主側(cè)導(dǎo)管18 —起運(yùn)動(dòng)，因此輸出力矩可以通過(guò)和活塞桿7 —起運(yùn)動(dòng)的主側(cè)導(dǎo)管18傳遞到醫(yī)生手上，力矩輸出電機(jī)13的輸出扭矩的大小由供電電流大小決定，而電流由從端反饋回來(lái)的扭矩信息和連接所固有的扭矩來(lái)決定;
[0153]⑨主側(cè)PC上的視覺(jué)反饋
[0154]醫(yī)生在感觸來(lái)自手上的力反饋的同時(shí)，還需要知道現(xiàn)場(chǎng)情況以及手術(shù)導(dǎo)管49前端的受力才能保證介入手術(shù)的安全操作；醫(yī)生通過(guò)主側(cè)PC獲得視覺(jué)反饋:
[0155]1、IP攝像頭傳回來(lái)的實(shí)時(shí)圖像，在做修正后以圖像窗口的形式展示給醫(yī)生；
[0156]I1、導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器所檢測(cè)到的導(dǎo)管前端側(cè)壁受力情況，用虛擬指示燈矩陣來(lái)指示受力位置，用虛擬指示燈的顏色來(lái)受力大小等級(jí)；
[0157]II1、導(dǎo)管前端碰撞力傳感器所檢測(cè)到的前端碰撞力，以進(jìn)度條的形式展現(xiàn)給醫(yī)生碰撞力的大小，進(jìn)度條下配上實(shí)時(shí)的數(shù)值顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于它是由主側(cè)部分和從側(cè)部分構(gòu)成；其中，所述主側(cè)部分包括主操作器、主控制器和主側(cè)PC;所述從側(cè)部分包括IP攝像頭、從操作器、從控制器、從側(cè)PC和手術(shù)導(dǎo)管；所述主操作器的輸入端接收醫(yī)生的操作信號(hào)和主控制器的反饋控制信號(hào)，其輸出端與主控制器的輸入端連接同時(shí)向操作者提供力反饋；所述主控制器的輸入端接收主操作器的操作信息和主側(cè)PC的反饋信息，其輸出端與主操作器的輸入端連接，輸出傳給主操作器的反饋控制信號(hào)，同時(shí)所述主控制器的輸出端還與主側(cè)PC連接，將主操作器的操作信息上傳到主側(cè)PC ;所述主側(cè)PC的輸入端采集IP攝像頭的圖像信息，同時(shí)與主控制器和從側(cè)PC呈雙向連接，其輸出端輸出供手術(shù)醫(yī)生參考的視覺(jué)反饋信號(hào)；所述IP攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像，其輸出端與主側(cè)PC連接；所述從側(cè)PC與主側(cè)PC和從控制器分別呈雙向連接；所述從控制器的輸入端接收手術(shù)導(dǎo)管的動(dòng)作信號(hào)；所述從控制器還與從操作器呈雙向連接；所述從操作器的輸出端與手術(shù)導(dǎo)管連接；同時(shí)從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作動(dòng)作作為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像被IP攝像頭記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述手術(shù)導(dǎo)管是帶有力傳感器的手術(shù)導(dǎo)管；所述傳感器是導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器和導(dǎo)管前端碰撞力傳感器；所述IP攝像頭的輸 出端通過(guò)Internet與主側(cè)PC連接；所述從側(cè)PC與主側(cè)PC直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述主操作器包括軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧?、扭矩反饋輸出單元、主夾具單元、操作信息采集單元、主側(cè)導(dǎo)管、直線(xiàn)導(dǎo)軌和高度可調(diào)底座；其中，所述軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧惭b在高度可調(diào)底座上，其輸出端輸出為對(duì)主側(cè)導(dǎo)管的阻尼信號(hào)；所述扭矩反饋輸出單元安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上，其輸出端輸出對(duì)主夾具單元的力矩信號(hào)；所述主夾具單元的輸出端與主側(cè)導(dǎo)管配合連接；所述操作信息采集單元的輸入端采集扭矩反饋輸出單元輸出端輸出的旋轉(zhuǎn)角度信息和軸向運(yùn)動(dòng)信息，其輸出連接主控制器；所述主側(cè)導(dǎo)管穿過(guò)主夾具單元；所述直線(xiàn)導(dǎo)軌安裝在高度可調(diào)底座；所述高度可調(diào)底座是主操作器的安裝底座；所述主夾具單元的輸出端與主側(cè)導(dǎo)管的連接為夾緊主側(cè)導(dǎo)管或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧苫钊麠U、阻尼器、阻尼器支撐板I和阻尼器支撐板II構(gòu)成；其中，所述阻尼器安裝在阻尼器支撐板I和阻尼器支撐板II上，其輸出端輸出為對(duì)活塞桿的阻尼信號(hào)；所述活塞桿的輸入端接收阻尼器的阻尼信號(hào)，其輸出端輸出對(duì)主側(cè)導(dǎo)管的阻尼信號(hào)；所述阻尼器支撐板I和阻尼器支撐板II均安裝在高度可調(diào)底座上； 所述扭矩反饋輸出單元由力矩輸出電機(jī)、力矩輸出電機(jī)安裝板、主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶輪II和主側(cè)同步帶構(gòu)成；其中，所述力矩輸出電機(jī)安裝在力矩輸出電機(jī)安裝板上，其輸出端輸出扭矩信號(hào)，通過(guò)主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶輪II和主側(cè)同步帶與主夾具單元連接；所述力矩輸出電機(jī)安裝板安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上；所述主側(cè)同步帶輪I安裝在力矩輸出電機(jī)的輸出軸上；所述主側(cè)同步帶輪II與主夾具單元連接； 所述主夾具單元由主側(cè)電動(dòng)夾具1、主側(cè)電動(dòng)夾具I1、主側(cè)夾具連接軸、電刷盤(pán)、軸支撐板和主側(cè)后端夾具安裝板構(gòu)成；其中，所述主側(cè)電動(dòng)夾具I連接在主側(cè)夾具連接軸上，所述主側(cè)電動(dòng)夾具I的輸入端接收通過(guò)主側(cè)夾具連接軸以及扭矩反饋輸出單元的主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶輪I1、主側(cè)同步帶傳遞的扭矩反饋輸出單元輸出的扭矩信號(hào)，其輸出端夾緊或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管；所述主側(cè)電動(dòng)夾具II安裝在主側(cè)后端夾具安裝板上，其輸出端夾緊或松開(kāi)主側(cè)導(dǎo)管；所述軸支撐板上有穿孔，所述主側(cè)夾具連接軸通過(guò)穿孔與軸支撐板呈軸承連接；所述主側(cè)夾具連接軸上安裝有主側(cè)同步帶輪II;所述主側(cè)夾具連接軸的前端與軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧械幕钊麠U呈螺紋連接，其后端與主側(cè)電動(dòng)夾具I連接；所述軸支撐板安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板上，支撐主側(cè)夾具連接軸；所述主側(cè)后端夾具安裝板安裝在高度可調(diào)底座上；所述電刷盤(pán)安裝在主側(cè)夾具連接軸上，防止主側(cè)電動(dòng)夾具I的引線(xiàn)纏線(xiàn) ； 所述直線(xiàn)導(dǎo)軌由直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道和直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊構(gòu)成；其中，所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊上安裝有扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板；所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道上，且所述直線(xiàn)導(dǎo)軌滑塊與直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道之間是滾珠連接； 所述升降臺(tái)I由升降臺(tái)底板、螺紋桿、軸1、軸I1、升降臺(tái)頂板和升降臺(tái)支撐桿構(gòu)成；其中，所述升降臺(tái)支撐桿下端安裝在升降臺(tái)底板上，上端支撐升降臺(tái)頂板；所述軸I作為升降臺(tái)支撐桿的旋轉(zhuǎn)軸；所述軸II為升降臺(tái)支撐桿的旋轉(zhuǎn)軸；所述螺紋桿穿過(guò)軸I和軸II，且與軸I和軸II的連接螺紋方向相反；所述升降臺(tái)II與升降臺(tái)I具有相同結(jié)構(gòu)； 所述操作信息采集單元由直線(xiàn)位移傳感器、直線(xiàn)位移傳感器滑塊和光電編碼器構(gòu)成；其中，所述直線(xiàn)位移傳感器安裝在升降臺(tái)安裝板上，其輸入端接收直線(xiàn)位移傳感器滑塊的位置信號(hào)；所述直線(xiàn)位移傳感器滑塊安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)安裝板上；所述光電編碼器安裝在扭矩反饋輸出單元的力矩輸出電機(jī)上，其輸入端接收力矩輸出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度信號(hào)； 所述高度可調(diào)底座由升降臺(tái)1、升降臺(tái)II和升降臺(tái)安裝板構(gòu)成；其中，所述升降臺(tái)安裝板安裝在升降臺(tái)I和升降臺(tái)II上；所述升降臺(tái)安裝板上安裝有軸向力反饋?zhàn)枘崞鲉卧淖枘崞髦伟錓和阻尼器支撐板I1、主夾具單元的主側(cè)后端夾具安裝板以及直線(xiàn)導(dǎo)軌的直線(xiàn)導(dǎo)軌軌道； 所述的主側(cè)導(dǎo)管為微創(chuàng)介入手術(shù)醫(yī)用導(dǎo)管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述阻尼器由阻尼器壁、活塞、線(xiàn)圈和聚氨酯海綿構(gòu)成；其中，所述活塞與活塞桿連接；所述線(xiàn)圈纏在活塞上；所述聚氨酯海綿覆蓋在纏有線(xiàn)圈的活塞上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述的聚氨酯海綿中吸附磁流變液至飽和。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述主側(cè)電動(dòng)夾具I由夾具板1、彈簧、夾具板I1、螺絲、夾具片、夾具電機(jī)安裝板、夾具電機(jī)、凸輪和銷(xiāo)釘構(gòu)成；其中，所述夾具電機(jī)安裝在夾具電機(jī)安裝板上；所述凸輪連接夾具電機(jī)的輸出端，并與夾具片連接；所述夾具板I連接在主側(cè)夾具連接軸上；所述夾具板II與夾具板I之間、夾具板II與夾具電機(jī)安裝板之間均通過(guò)螺絲連接；所述夾具片通過(guò)銷(xiāo)釘固定在夾具板I與夾具電機(jī)安裝板之間；所述夾具板II上有螺紋孔，所述彈簧穿過(guò)夾具板II上螺紋孔，一端壓在夾具片上，一端與擰進(jìn)夾具板II上螺紋孔的螺絲相接；所述主側(cè)電動(dòng)夾具II與主側(cè)電動(dòng)夾具I有相同的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述阻尼器、直線(xiàn)導(dǎo)軌的行程和直線(xiàn)位移傳感器的量程對(duì)應(yīng)相等，可選擇為0-400mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述從操作器包括軸向推送單元、旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元、操作力檢測(cè)單元和傾角可調(diào)底座；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述旋轉(zhuǎn)單元安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上，其輸出端連接從夾取單元，使從夾取單元進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；所述手術(shù)導(dǎo)管穿過(guò)從夾取單元；所述從夾取單元的輸出為夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述操作力檢測(cè)單元的輸入端檢測(cè)從夾取單元對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的推送力信號(hào)以及旋轉(zhuǎn)單元的扭矩信號(hào)；所述傾角可調(diào)底座是從操作器裝置的安裝底座。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述軸向推送單元由線(xiàn)性滑臺(tái)、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板構(gòu)成；所述旋轉(zhuǎn)單元由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板、聯(lián)軸器1、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、從側(cè)同步帶輪1、從側(cè)同步帶輪II和從側(cè)同步帶構(gòu)成；其中，所述滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接線(xiàn)性滑臺(tái)，為線(xiàn)性滑臺(tái)的滑動(dòng)端的移動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力；所述線(xiàn)性滑臺(tái)安裝在傾角可調(diào)底座上；所述滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板安裝在線(xiàn)性滑臺(tái)的滑動(dòng)端；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板上，其輸出端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、從側(cè)同步帶輪1、從側(cè)同步帶、從側(cè)同步帶輪II及從側(cè)夾具連接軸II連接從側(cè)電動(dòng)夾具I ;所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝板安裝在滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上； 所述從夾取單元由從側(cè)電動(dòng)夾具1、從側(cè)電動(dòng)夾具I1、從側(cè)夾具連接軸1、從側(cè)夾具連接軸I1、前端安裝立板和從側(cè)后端夾具安裝板構(gòu)成；其中，所述軸向推送單元安裝在傾角可調(diào)底 座上，其輸出帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)單元、從夾取單元的從側(cè)電動(dòng)夾具I和操作力檢測(cè)單元在軸向運(yùn)動(dòng)；所述從側(cè)電動(dòng)夾具I兩端分別連接從側(cè)夾具連接軸I和從側(cè)夾具連接軸II，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述從側(cè)夾具連接軸I 一端與從側(cè)電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與操作力檢測(cè)單元以軸承方式連接；所述從側(cè)夾具連接軸II 一端與從側(cè)電動(dòng)夾具I連接起到支撐作用，一端與前端安裝立板以軸承方式連接；所述從側(cè)電動(dòng)夾具II安裝在從側(cè)后端夾具安裝板上，其輸出夾緊或松開(kāi)手術(shù)導(dǎo)管；所述前端安裝立板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述從側(cè)后端夾具安裝板安裝在傾角可調(diào)底座上； 所述操作力檢測(cè)單元由扭矩傳感器、拉壓力傳感器、拉壓力傳感器安裝板、拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)構(gòu)成；其中，所述從夾取單元的從側(cè)夾具連接軸I的一端與拉壓力傳感器安裝板以軸承方式連接；所述扭矩傳感器通過(guò)軸向推送單元的聯(lián)軸器I與旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接，檢測(cè)其輸出扭矩；所述拉壓力傳感器安裝在拉壓力傳感器安裝板上，所述拉壓力傳感器的輸入端采集通過(guò)拉壓環(huán)形套和圓盤(pán)傳遞來(lái)的軸向操作力信號(hào)；所述拉壓力傳感器安裝板安裝在軸向推送單元的滑動(dòng)端轉(zhuǎn)接板上；所述拉壓環(huán)形套安裝在拉壓力傳感器的檢測(cè)軸上；所述圓盤(pán)安裝在從夾取單元的從側(cè)夾具連接軸I上，其邊緣嵌入到拉壓環(huán)形套中；所述從側(cè)電動(dòng)夾具I的輸入端通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、從側(cè)同步帶輪I、從側(cè)同步帶、從側(cè)同步帶輪II及從側(cè)夾具連接軸II與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接； 所述傾角可調(diào)底座由底座前端立板、底座架、支撐板、立板連接軸、套管、套管連接軸、調(diào)整桿、連接軸和緊固螺絲構(gòu)成；所述底座前端立板安裝在底座架上；所述套管與底座架連接，且可圍繞套管連接軸旋轉(zhuǎn)；所述調(diào)整桿依可調(diào)整嵌入長(zhǎng)度的緊固螺絲嵌入在套管中；所述傾角可調(diào)底座的支撐板分別通過(guò)立板連接軸與底座前端立板連接，通過(guò)連接軸與調(diào)整桿連接，立板連接軸和連接軸是可以旋轉(zhuǎn)的連接軸；所述軸向推送單元的線(xiàn)性滑臺(tái)安裝在支撐板上；所述從夾取單元的從側(cè)后端夾具安裝板安裝在支撐板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述線(xiàn)性滑臺(tái)的行程可以根據(jù)單程推進(jìn)尺寸選擇為0-400_。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述扭矩傳感器的量程為0-0.2匪，精度為±0.3% F.S ;所述拉壓力傳感器的量程為0-5N，精度為.0.025% R.0 ;所述拉壓力傳感器安裝板為U型拉壓力傳感器安裝板。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述傾角可調(diào)底座為手動(dòng)調(diào)節(jié)架；所述支撐板與底座前端立板的立板連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述連接套管和底座架的套管連接軸可以旋轉(zhuǎn)；所述支撐板和調(diào)整桿的連接軸可以旋轉(zhuǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述從側(cè)電動(dòng)夾具I和從側(cè)電動(dòng)夾具II與主側(cè)電動(dòng)夾具I有相同的結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器由銅電極、壓敏橡膠、銅導(dǎo)線(xiàn)、被選通的傳感器元件、直流電壓源和恒值電阻構(gòu)成；所述壓敏橡膠是排列成3X3的壓敏橡膠傳感器矩陣結(jié)構(gòu)；所述的銅電極具有粘性，黏在壓敏橡膠構(gòu) 成的傳感器矩陣兩側(cè)，一側(cè)作為行電極，另一側(cè)作為列電極；所述的銅導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)銅電極連接在傳感器矩陣兩側(cè)，一側(cè)作為行電極引線(xiàn)，一側(cè)作為列電極引線(xiàn)；所述的被選通的傳感器元件是壓敏橡膠排列成3X3的傳感器矩陣經(jīng)銅導(dǎo)線(xiàn)引出通過(guò)行選通和列選通后串聯(lián)到有直流電壓源和恒值電阻電路中的傳感器矩陣元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)管前端碰撞力傳感器是一種基于光纖的碰撞檢測(cè)傳感器，其輸出經(jīng)過(guò)解調(diào)后傳遞給從控制器。
17.—種主從微創(chuàng)血管介入手術(shù)輔助系統(tǒng)的工作方法，其特征在于其包括以下步驟: ①調(diào)節(jié)操作器的合適高度: ` I、在進(jìn)行手術(shù)操作時(shí)，根據(jù)不同醫(yī)生對(duì)操作器的高度要求，首先手動(dòng)調(diào)節(jié)升降臺(tái)I和升降臺(tái)II獲??；所述的升降臺(tái)I，螺紋桿上有正反螺紋，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋桿時(shí)可以使軸I和軸II靠攏或者分離，從而調(diào)節(jié)升降臺(tái)底板和升降臺(tái)頂板間的距離，起到升降的效果； `II、同樣，針對(duì)不同的接受治療者或者手術(shù)介入位置，通過(guò)調(diào)節(jié)傾角可調(diào)底座獲得`.0-45°的任意介入角度；調(diào)整桿深入套管的長(zhǎng)度決定了介入角度的大小，當(dāng)調(diào)整桿深入套管的長(zhǎng)度達(dá)到醫(yī)生期望的介入角度時(shí)，通過(guò)緊固螺絲將其固定住； ②主操作器檢測(cè)醫(yī)生的操作信息: 在微創(chuàng)血管介入手術(shù)過(guò)程中，醫(yī)生根據(jù)主側(cè)PC上的視覺(jué)反饋和手上的力反饋情況，直接操作安裝在主操作器上的一根真實(shí)導(dǎo)管，醫(yī)生的操作信息需要檢測(cè)和提取出來(lái)； 主操作器上的主側(cè)電動(dòng)夾具I和主側(cè)電動(dòng)夾具II交替工作，當(dāng)主側(cè)電動(dòng)夾具I夾住主側(cè)導(dǎo)管時(shí)，主側(cè)導(dǎo)管和活塞桿以及安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上的扭矩反饋輸出單元、光電編碼器，直線(xiàn)位移傳感器滑塊固定成一個(gè)整體，操作主側(cè)導(dǎo)管能使這個(gè)整體運(yùn)動(dòng)；其中，夾具片的張開(kāi)角度由夾具電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)決定，不同的夾具電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)凸輪去控制夾具片的張開(kāi)角度； 當(dāng)主側(cè)電動(dòng)夾具I松開(kāi)后，主側(cè)電動(dòng)夾具II夾緊主側(cè)導(dǎo)管時(shí)，因?yàn)橹鱾?cè)電動(dòng)夾具II安裝在與高度可調(diào)底座固定的主側(cè)后端夾具安裝板上，因此主側(cè)導(dǎo)管與高度可調(diào)底座保持不動(dòng)，拉動(dòng)活塞桿帶動(dòng)主側(cè)電動(dòng)夾具1、以及安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上的扭矩反饋輸出單元、光電編碼器，直線(xiàn)位移傳感器滑塊整體移動(dòng)以調(diào)整活塞到阻尼器的后側(cè)而不影響主側(cè)導(dǎo)管的位置，然后主側(cè)電動(dòng)夾具I夾緊，主側(cè)電動(dòng)夾具II松開(kāi)，開(kāi)始新一程的操作； 所述主側(cè)電動(dòng)夾具I夾住主側(cè)導(dǎo)管時(shí)，醫(yī)生操作主側(cè)導(dǎo)管的運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)自由度，包括軸向和旋轉(zhuǎn): . I、對(duì)于軸向運(yùn)動(dòng)信息的采集，安裝在力矩輸出電機(jī)安裝板上的直線(xiàn)位移傳感器滑塊隨著主側(cè)導(dǎo)管同步移動(dòng)，直線(xiàn)位移傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)直線(xiàn)位移傳感器滑塊位置的變化即可得出主側(cè)導(dǎo)管的軸向位移及速率； II、對(duì)于旋轉(zhuǎn)信息，主側(cè)導(dǎo)管的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)主側(cè)同步帶和力矩輸出電機(jī)的輸出軸保持同步，因此安裝在力矩輸出電機(jī)上的光電編碼器可以檢測(cè)主側(cè)導(dǎo)管的旋轉(zhuǎn)信息； ③操作信息的傳遞: 主操作器檢測(cè)到的操作信息上傳到主控制器，主控制器進(jìn)行處理后上傳主側(cè)PC，主側(cè)PC與從側(cè)PC的通信將這個(gè)信息傳遞到從側(cè)PC，從側(cè)PC再將其下傳到從控制器； ④從操作器執(zhí)行介入操作: 所述從控制器接收到主端傳遞過(guò)來(lái)的操作信號(hào)后，對(duì)從操作器輸出操作控制信號(hào)；從操作器的從側(cè)電動(dòng)夾具I和從側(cè)電動(dòng)夾具II交替夾住手術(shù)導(dǎo)管，與主側(cè)的主側(cè)電動(dòng)夾具I和主側(cè)電動(dòng)夾具II相對(duì)應(yīng)；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具I夾住手術(shù)導(dǎo)管時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管處于介入工作狀態(tài)；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具II夾住手術(shù)導(dǎo)管時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管保持原有狀態(tài)不動(dòng)，滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)性滑臺(tái)使線(xiàn)性滑臺(tái)滑動(dòng)端移動(dòng)到線(xiàn)性滑臺(tái)的后端； 從側(cè)電動(dòng)夾具I的夾緊模仿醫(yī)生的抓管動(dòng)作，線(xiàn)性滑臺(tái)的推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)模仿醫(yī)生手的送管、旋管動(dòng)作；當(dāng)手術(shù)導(dǎo)管被從側(cè)電動(dòng)夾具I夾住時(shí)，從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作有兩個(gè)自由度，包括旋轉(zhuǎn)和軸向運(yùn)動(dòng)，由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成: I、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)聯(lián)軸器1、扭矩傳感器、聯(lián)軸器I1、同步帶輪軸、從側(cè)同步帶、從側(cè)夾具連接軸II，最終傳遞到從側(cè)電動(dòng)夾具I，從而帶動(dòng)從側(cè)電動(dòng)夾具I所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管一起旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； II、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)使線(xiàn)性滑臺(tái)滑動(dòng)端滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)推動(dòng)從側(cè)電動(dòng)夾具I所夾緊的手術(shù)導(dǎo)管軸向運(yùn)動(dòng)； ⑤從操作器的操作力檢測(cè): 所述從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的操作力檢測(cè)包括軸向操作力的檢測(cè)和旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)):I、所述軸向操作力的檢測(cè)由拉壓力傳感器完成，所述拉壓環(huán)形套在沒(méi)有拉壓力時(shí)被圓盤(pán)接觸但沒(méi)有擠壓，圓盤(pán)隨軸的旋轉(zhuǎn)不影響拉壓環(huán)形套；當(dāng)從側(cè)電動(dòng)夾具I夾住手術(shù)導(dǎo)管做軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，手術(shù)導(dǎo)管對(duì)從側(cè)電動(dòng)夾具I的反作用力可以使從側(cè)電動(dòng)夾具I在軸向產(chǎn)生微移動(dòng)，這個(gè)微移動(dòng)通過(guò)圓盤(pán)和拉壓環(huán)形套的組合傳遞到拉壓力傳感器，拉壓力傳感器即可檢測(cè)到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力； II、所述旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)由扭矩傳感器完成，所述扭矩傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端和同步帶輪軸之間；當(dāng)扭矩傳感器檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出扭矩后，實(shí)時(shí)的輸出扭矩減去空載時(shí)的輸出扭矩，即可得到對(duì)手術(shù)導(dǎo)管操作時(shí)的實(shí)時(shí)扭矩； ⑥導(dǎo)管前端的受力檢測(cè): 所述從操作器介入操作過(guò)程中，手術(shù)導(dǎo)管前端的受力有前端碰撞力和側(cè)壁接觸力: I、對(duì)于側(cè)壁接觸力的檢測(cè)，采用基于壓敏橡膠的導(dǎo)管前端碰撞力傳感器；該壓敏橡膠在自然狀態(tài)下是絕緣體，但在有微小壓力的情況下，電阻驟減，當(dāng)壓力到達(dá)1.5N時(shí)，隨著壓力的增加，其電阻不再改變；權(quán)威血管介入外科醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)得到血管能夠承受的壓力為.0.49N,因此所設(shè)計(jì)的導(dǎo)管前端碰撞力傳感器。能夠滿(mǎn)足檢測(cè)需求； 壓敏橡膠排列成3X3的傳感器矩 陣經(jīng)銅導(dǎo)線(xiàn)分別將行電極和列電極引到兩片模擬通道選通芯片的輸入端，模擬通道選通芯片輸出端引出串聯(lián)到有直流電壓源、恒值電阻的電路中；從控制器依次給模擬通道選通芯片送行列選通信號(hào)，同一時(shí)刻只有處在選通行列交叉處的被選通的傳感器元件串聯(lián)到電路中；此時(shí)，被選通的傳感器元件相當(dāng)于一個(gè)壓敏電阻，通過(guò)檢測(cè)恒值電阻的分壓值，即可得到當(dāng)前選通的壓敏橡膠元件所受的壓力；從控制器采用類(lèi)似循環(huán)掃描的方式給模擬通道選通芯片選通信號(hào)，恒值電阻的分壓值實(shí)時(shí)采集送到從控制器，從控制器通過(guò)電壓值判斷當(dāng)前選通元件是否受力；這個(gè)受力大小和位置信息都傳遞到從控制器中； II、對(duì)于前端碰撞力的檢測(cè),米用一種基于光纖的碰撞檢測(cè)傳感器，其輸出經(jīng)過(guò)解調(diào)后傳遞給從控制器； ⑦反饋信息的傳遞: 所述從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息以及手術(shù)導(dǎo)管前端受到的前端碰撞力信息和側(cè)壁接觸力信息均上傳到從控制器；從控制器將這些信息上傳到從側(cè)PC,又經(jīng)從側(cè)PC通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給主側(cè)PC ;其中從操作器對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息經(jīng)主側(cè)PC下傳給主控制器；所述IP攝像頭采集的實(shí)時(shí)圖像通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)直接傳給主側(cè)PC ； ⑧主操作器的力反饋: 主控制器根據(jù)從側(cè)傳遞回來(lái)的對(duì)手術(shù)導(dǎo)管的軸向操作力信息和旋轉(zhuǎn)扭矩信息控制主操作器實(shí)現(xiàn)力反饋，其中: I、對(duì)于軸向操作力反饋，通過(guò)阻尼器結(jié)構(gòu)應(yīng)用智能材料磁流變液來(lái)實(shí)現(xiàn):阻尼器壁和活塞間有間隙，活塞上纏有線(xiàn)圈；聚氨酯海綿浸泡磁流變液飽和后覆蓋在纏有線(xiàn)圈的活塞上；當(dāng)向線(xiàn)圈中通上電流時(shí)將產(chǎn)生以活塞、磁流變液、阻尼器壁、磁流變液、活塞的封閉磁回路，此時(shí)推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，磁流變液則會(huì)產(chǎn)生剪切力，對(duì)活塞形成阻力；不同的磁場(chǎng)大小產(chǎn)生不同阻力，而磁場(chǎng)的大小可以通過(guò)控制線(xiàn)圈中的電流大小來(lái)獲得，通過(guò)主側(cè)電動(dòng)夾具I將活塞桿和主側(cè)導(dǎo)管固定在一起，這個(gè)阻力通過(guò)主側(cè)導(dǎo)管傳遞到醫(yī)生的手上形成軸向力反饋； II、扭矩的反饋，通過(guò)力矩輸出電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，扭矩反饋輸出單元安裝在直線(xiàn)導(dǎo)軌上，力矩輸出電機(jī)的輸出通過(guò)主側(cè)同步帶輪1、主側(cè)同步帶、主側(cè)同步帶輪I1、主側(cè)夾具連接軸傳遞到活塞桿，活塞桿和主側(cè)導(dǎo)管一起運(yùn)動(dòng)，因此輸出力矩可以通過(guò)和活塞桿一起運(yùn)動(dòng)的主側(cè)導(dǎo)管傳遞到醫(yī)生手上，力矩輸出電機(jī)的輸出扭矩的大小由供電電流大小決定，而電流由從端反饋回來(lái)的扭矩信息和連接所固有的扭矩來(lái)決定； ⑨主側(cè)PC上的視覺(jué)反饋 醫(yī)生在感觸來(lái)自手上的力反饋的同時(shí)，還需要知道現(xiàn)場(chǎng)情況以及手術(shù)導(dǎo)管前端的受力才能保證介入手術(shù)的安全操作；醫(yī)生通過(guò)主側(cè)PC獲得視覺(jué)反饋: I、IP攝像頭傳回來(lái)的實(shí)時(shí)圖像，在做修正后以圖像窗口的形式展示給醫(yī)生； II、導(dǎo)管側(cè)壁接觸力傳感器所檢測(cè)到的導(dǎo)管前端側(cè)壁受力情況，用虛擬指示燈矩陣來(lái)指示受力位置，用虛擬指示燈的顏色來(lái)受力大小等級(jí)；III、 導(dǎo)管前端碰撞力傳感器所檢測(cè)到的前端碰撞力，以進(jìn)度條的形式展現(xiàn)給醫(yī)生碰撞力的大小，進(jìn)度條下配上實(shí)時(shí)的數(shù)值顯示。
【文檔編號(hào)】A61B19/00GK103976766SQ201410209032
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】郭書(shū)祥, 王鵬, 郭健, 邵林, 王云亮 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)