[发明专利]一种磁共振兼容的柔性远程力与位移传递装置

说明书

本发明公开了一种磁共振兼容的柔性远程力与位移传递装置，包括依次相连的主动腔、传动腔和从动腔。主动腔和从动腔结构相同，对称设置。主、从动腔内均装有滚动隔膜，滚动隔膜外侧对中设置有中空轻质活塞，中空轻质活塞通过螺纹副与传动轴固连，传动轴的另一端连接驱动/执行机构；主、从动腔的滚动隔膜内侧中心位置各安装一轻质黄铜螺纹钩，然后通过纤维细线连接；传动腔的PVC软管两端分别与主动腔、从动腔密封连接，内灌注传动介质。本发明能够在核磁共振仪的高场强磁场中工作，不对磁共振成像产生干扰，能够高效地传递力与位移，且打破了传统远程传递力机构中施力方向和受力方向必须在同一直线上的约束，同时引入力反馈，更有利于控制的实现。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种磁共振兼容的柔性远程力与位移传递装置，是可用于磁共振成像手术环境的柔性远程力、位移传递装置，具体涉及滚动隔膜的技术，实现力、位移远距离的高效传递。

背景技术

近年来医疗机械的研究与发展受到越来越多的关注。传统的手术器械在很大程度上需要依靠医生的职业技能与积攒多年的手术经验才能完成，因此存在稳定性差和准确性不高等缺点。为了克服传统手术器械的缺点，国内外越来越多的科研机构开始研究磁共振兼容穿刺手术机器人，将其作为一种辅助工具来拓展医生的手术能力，提高精度和稳定性，从而改善患者的诊疗效果。

但是，如果只是单纯地依靠视觉反馈，则会丧失触觉的反馈信息。而触觉反馈，在手术过程中对于医生极为重要，不可或缺。因而，如何在这种手术环境中加入力反馈成为亟待解决的问题。此外，现有技术中施力方向与出力方向基本在同一直线上，这就大大限制了主手机构以及末端执行器摆放位置的可选择性。

因此，本领域技术人员致力于开发一种磁共振兼容手术环境下的柔性远程力、位移传递装置，能够有效地将主手机构所产生的力传递给手术机器人的末端执行器，同时将末端执行器在运动过程中所受到的阻力传递回主手机构，引入力反馈，且施力方向与受力方向可不在同一直线上，从而提高手术的安全性和可操作性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术在磁共振成像环境下远程传递力中存在的不足，本发明提供一种磁共振兼容的柔性远程力与位移传递装置，可以改变传统远程传递力机构中施力方向和受力方向必须在同一直线上的约束，能够高效地传递力与位移，同时不受磁共振成像技术的干扰。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磁共振兼容的柔性远程力、位移传递装置，包括依次相连的主动腔，传动腔，从动腔。

所述主动腔包括主动轴，轴承座，主动侧的腔室，中空的轻质活塞，滚动隔膜，密封珠，轻质黄铜螺纹钩。

其中，主动轴由轴承座支撑，并与中空的轻质活塞通过螺纹副相连接，从而使得活塞在主动腔中得以对中。密封珠位于存在传动介质的一侧，起密封的作用。主动侧的腔室为刚性材料，不可折叠。蜷曲槽能够减小滚动隔膜的弹性力，起缓冲的作用。

所述传动腔包括纤维细线，注水口，出水口，PVC软管，注、出水口的密封帽，注水处小凹槽，止水塞；

其中，所述纤维细线起抵消活塞预加载压力的作用，同时考虑穿刺针在插入人体的过程中承受的15N左右的力，为了手术的安全，纤维细线需至少承担30N的力而不断裂；所述止水塞与出水口壁壁之间为过盈配合，具有良好的密封性；主动腔与传动腔之间通过螺纹结构进行密封；PVC软管可以弯曲折叠，从而改变末端执行器力的输出方向；装置开始工作前，可以利用注射器通过注水处小凹槽对传动腔加入水。密封帽对整个传动腔进行最后的密封。

所述从动腔包括轻质黄铜螺纹钩、从动腔室、密封珠、中空轻质活塞，从动腔的滚动隔膜；

其中，从动轴与活塞之间通过螺纹副相连接，从而将力、位移传递至下一步的执行机构。

进一步地，纤维细线通过黄铜螺纹钩连接主动腔的滚动隔膜与从动腔的滚动隔膜，消除初始滚动隔膜的张紧力。