[发明专利]一种应用于血栓清除手术的微小机器人

说明书

本发明公开了一种应用于血栓清除手术的微小机器人及其控制方法。现有血栓清除机器人没有针对清除血栓的运动做出详细设计。本发明包括机器人操作端主体和外部控制传动端模块；机器人操作端主体包括头部展开机构、前后端撑开机构、中部撑开机构、套筒、刀具组件和多层心轴；外部控制传动端模块包括滑动基座组件、固定基座、伺服电机组件和五个驱动机构。本发明的刀具在运动过程中收拢，达到血栓位置后能展开，并能实现刀具沿血管方向前进和旋转运动同时进行，实现机械性清除血栓，刀具外端面为曲面，防止对血管内壁造成伤害；过滤网能单独控制收拢或展开，实现过滤网在运动过程中收拢，达到血栓位置后展开收集被清除的血栓，收集完毕后再收拢。

技术领域

本发明属于微型机器人技术领域，具体涉及一种应用于血栓清除手术的微小机器人。

背景技术

随着医学的发展，严重威胁人类生命健康的心脑血管疾病，尤其是血栓类疾病，成为了当代医学研究的重点和热点之一。血栓形成(thrombosis)是指在一定条件下，血液有形成分在血管内(多数为小血管)形成栓子，造成血管部分或完全堵塞，相应部位血液供应障碍的病理过程。现代医学针对血栓的治疗方式主要有药物溶栓和物理方式除栓两大类，而这两类的治疗方法也各有优劣，且具有针对不同情况的特殊性，往往在实际医疗过程中择情选择。传统血管开放手术中存在着许多待完善的问题，如开放性血栓清除手术对于高发患者群体(以老年人为主)来说，由于其手术存在较大的创口，不利于免疫力较低的老年人患者康复；较长的手术时间对暴露在显像射线下的施术者伤害较大。除了手术过程中的这些不足以外，手术对于施术者的操作要求也较高，精细的血管手术往往需要经验丰富的施术者来进行操作，符合条件的施术者相对于数量较大的患者显然太少，而微小机器人的应用可以大幅降低手术中医疗人员的操作难度。对于目前已有的微小血管机器人，多数主要提供了实现运动的方式和外形，并没有针对清除血栓的目标运动做出详细的设计。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种应用于血栓清除手术的自收束、自展开的具有具体清除血栓结构的微小机器人及其控制方法，通过将微小机器人技术与当前血管内手术技术相结合，在一定程度上降低了血管手术的风险。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种应用于血栓清除手术的微小机器人，包括机器人操作端主体和外部控制传动端模块。所述的机器人操作端主体包括头部展开机构、前后端撑开机构、中部撑开机构、套筒、刀具组件和多层心轴。

所述的头部展开机构包括固定轴、撑开件、热膨胀元件、支撑件和摆杆机构；所述的热膨胀元件和支撑件均与固定轴固定，支撑件与固定轴同轴设置；热膨胀元件内设有磁控元件；所述的撑开件固定在热膨胀元件一端；所述的摆杆机构包括摆杆和盖板；摆杆两端分别与撑开件和盖板中部铰接；盖板一端与支撑件铰接；三个以上摆杆机构沿撑开件周向均布，每相邻两个摆杆机构的盖板之间通过过滤网连接。

所述的前后端撑开机构由连杆连接件一、连杆连接件二和三个以上连杆机构组成，所述的中部撑开机构由连杆连接件一、连杆连接件二和三个以上连杆机构组成；所述的连杆机构包括连杆一、连杆二、连杆三和表面撑开盖；连杆二和连杆三一端均铰接在连杆连接件二上，另一端均与表面撑开盖铰接；连杆二和连杆三长度相等，且平行设置；连杆一一端铰接在连杆连接件一上，另一端铰接在连杆三上；连杆连接件二与连杆连接件一构成沿连杆连接件一轴向的滑动副；前后端撑开机构设有两个，设置在前部的前后端撑开机构的连杆连接件一与套筒构成滑动副；设置在后部的前后端撑开机构的连杆连接件二与中部撑开机构的连杆连接件一固定。

所述的刀具组件主要由刀具架、刀具和刀具架挡板组成；刀具架和中部撑开机构中连杆连接件二的相对面均固定有磁性材料；刀具架上的磁性材料与中部撑开机构中连杆连接件二上固定的磁性材料相互吸附；所述的刀具设有两个，每个刀具内端与铰接在刀具架上的一个刀具传动齿轮固定；刀具架背向多层心轴中第三层传动轴的一端设有限位肩，刀具架挡板与刀具架朝向多层心轴中第三层传动轴的一端固定；