[发明专利]一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法

说明书

本发明公开了一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法，所述套管包括相互套合的内管和外管，所述装置包括夹取单元和伸缩单元，夹取单元的第二端与伸缩单元的第一端相连接，夹取单元从第一端到第二端贯穿开设第一管状空腔，伸缩单元从第一端到第二端贯穿开设第二管状空腔；外管连接在伸缩单元的第二端，且外管的空腔与第二管状空腔、第一管状空腔均相贯通以形成完整的贯穿空腔，内管设置于贯穿空腔内；夹取单元上的第一管状空腔能够沿径向缩放以用于夹取内管，且伸缩单元能够沿轴向伸缩，使得夹取单元和伸缩单元能够协同动作以带动内管和外管之间相对轴向移动。本发明尺寸小巧、重量轻巧、结构简单、控制简单、核磁兼容。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法。

背景技术

同心管运动在医疗健康领域较为常见，应用场景有针管注射、气管插管、活检穿刺等。以气管插管为例，医生需要操作内窥镜穿过气管中心孔来提供视野。在该应用场景下，气管为同心管运动中的外管，内窥镜为同心管运动中的内管，气管和内窥镜可以发生相对运动，运动方向为沿着外管或内管的路径。

随着医疗机器人技术的快速发展，针对以上应用场景，大量的自动化机器人或设备被提出。目前主要的同心管运动控制方式有以下三种：(1)利用直线电机或者丝杠传动机构直接推动管子，如中国专利文献CN113017837A；(2)滚轮挤压管子外壁，利用摩擦力推动管子；(3)通过运动控制算法控制多自由度机械臂推动管子。对于方式(1)，硬件结构的长度与同心管的长度成正比，不适用于长度较长的同心管运动，比如气管插管。对于方式(2)，同心管长时间受挤压，易发生损坏，不适用柔软的管壁，如气管。另外驱动装置需要至少两个电机，所以该方式不适用于集成在结构小巧的医疗设备上，如绳驱的穿刺机器人。对于方式(3)，需要使用复杂的控制算法且机械臂占地空间大。

另一方面，为了提高手术的准确性、安全性，术中成像变成发展的热点。以术中核磁共振(iMRI)辅助的穿刺手术为例，核磁共振扫描仪的工作空间为一个直径大约600mm圆柱空间，大大限制了自动穿刺机器人的整体尺寸。此外核磁环境需要机器人具有核磁兼容性。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决以上问题，本发明提出一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法，具有以下特点：1)尺寸小巧；2)重量轻巧；3)结构简单；4)控制简单；5)核磁兼容。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明公开了一种用于控制套管运动的装置，所述套管包括相互套合的内管和外管，所述装置包括夹取单元和伸缩单元，所述夹取单元的第二端与所述伸缩单元的第一端相连接，所述夹取单元从第一端到第二端贯穿开设第一管状空腔，所述伸缩单元从第一端到第二端贯穿开设第二管状空腔；所述外管连接在所述伸缩单元的第二端，且所述外管的空腔与所述第二管状空腔、所述第一管状空腔均相贯通以形成完整的贯穿空腔，所述内管设置于所述贯穿空腔内；所述夹取单元上的所述第一管状空腔能够沿径向缩放以用于夹取所述内管，且所述伸缩单元能够沿轴向伸缩，使得所述夹取单元和所述伸缩单元能够协同动作以带动所述内管和所述外管之间相对沿轴向移动。具体地，在所述内管被固定时所述夹取单元和所述伸缩单元能够协同动作以带动所述外管沿轴向移动，在所述外管被固定时所述夹取单元和所述伸缩单元能够协同动作以带动所述内管沿轴向移动。

优选地，所述夹取单元采用由硅胶膜制成的气囊，且在所述气囊上开设有至少一个第一气孔，以通过至少一个所述第一气孔对所述气囊进行充气或放气使得所述夹取单元上的所述第一管状空腔能够沿径向缩放。