本发明专利技术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。本发明专利技术尺寸小巧、重量轻巧、结构简单、控制简单、核磁兼容。核磁兼容。核磁兼容。
【技术实现步骤摘要】
一种用于控制套管运动的装置及控制套管运动的方法
[0001]本专利技术涉及医疗器械
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，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
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
[0006]为解决以上问题，本专利技术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。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术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。
[0009]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。
[0010]优选地，所述伸缩单元包括硅胶可伸缩件和由硅胶膜制成的外罩，所述硅胶可伸缩件与所述外罩密封连接以形成密闭空间，且在所述外罩上开设有至少一个第二气孔，以通过至少一个所述第二气孔对所述密闭空间进行充气或放气使得所述伸缩单元能够沿轴向伸缩。
[0011]优选地，所述硅胶可伸缩件在自然状态下处于伸展状态，且所述外罩的轴向长度大于或等于所述硅胶可伸缩件处于伸展状态下的长度。
[0012]优选地，所述用于控制套管运动的装置还包括连接管，所述连接管连接在所述夹取单元的第二端和所述伸缩单元的第一端之间，且所述连接管的内腔与所述第二管状空腔、所述第一管状空腔均相贯通。
[0013]优选地，所述夹取单元、所述伸缩单元和所述连接管均采用硅胶材质制成。
[0014]优选地，所述装置应用于注射器注射应用、活检穿刺应用或者气管插管应用，其中，在注射器注射应用中，所述内管对应为注射器的针头，所述外管对应为注射器的腔体；在活检穿刺应用中，所述内管对应为针管，所述外管对应为引导针管机构；在气管插管应用中，所述内管对应为内窥镜，所述外管对应为气管。
[0015]第二方面，本专利技术公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控制所述套管中的所述内管进行运动，包括以下步骤：
[0016]A0：将所述外管进行固定；
[0017]A1：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向缩小以夹住所述内管；
[0018]A2：通过所述伸缩单元沿轴向收缩以带动所述夹取单元和所述内管一起沿轴向移动；
[0019]A3：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向扩大以释放所述内管；
[0020]A4：通过所述伸缩单元沿轴向伸展以恢复至所述伸缩单元的初始状态；
[0021]A5：重复步骤A1至A4至少0次。
[0022]第三方面，本专利技术公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控制所述套管中的所述内管进行运动，包括以下步骤：
[0023]B0：将所述外管进行固定；
[0024]B1：通过所述伸缩单元沿轴向收缩以带动所述夹取单元沿轴向移动；
[0025]B2：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔的直径沿径向缩小以夹住所述内管；
[0026]B3：通过所述伸缩单元沿轴向伸展以带动所述夹取单元和所述内管一起沿轴向移动；
[0027]B4：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向扩大以释放所述内管；
[0028]B5：重复步骤B1至B4至少0次。
[0029]第四方面，本专利技术公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控
制所述套管中的所述外管进行运动，包括以下步骤：
[0030]C0：将所述内管进行固定；
[0031]C1：通过所述伸缩单元沿轴向收缩以带动所述夹取单元沿轴向移动；
[0032]C2：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔的直径沿径向缩小以夹住所述内管；
[0033]C3：通过所述伸缩单元沿轴向伸展以带动所述外管沿轴向移动；
[0034]C4：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向扩大以释放所述内管；
[0035]C5：重复步骤C1至C4至少0次。
[0036]第五方面，本专利技术公开了一种控制套管运动的方法，采用第一方面所述的装置控制所述套管中的所述外管进行运动，包括以下步骤：
[0037]D0：将所述内管进行固定；
[0038]D1：将所述夹取单元上的所述第一管状空腔沿径向缩小以夹住所述内管；
[0039]D2：通过所述伸缩单元沿轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于控制套管运动的装置，其特征在于，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轴向移动。2.根据权利要求1所述的用于控制套管运动的装置，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的用于控制套管运动的装置，其特征在于，所述伸缩单元包括硅胶可伸缩件和由硅胶膜制成的外罩，所述硅胶可伸缩件与所述外罩密封连接以形成密闭空间，且在所述外罩上开设有至少一个第二气孔，以通过至少一个所述第二气孔对所述密闭空间进行充气或放气使得所述伸缩单元能够沿轴向伸缩。4.根据权利要求3所述的用于控制套管运动的装置，其特征在于，所述硅胶可伸缩件在自然状态下处于伸展状态，且所述外罩的轴向长度大于或等于所述硅胶可伸缩件处于伸展状态下的长度。5.根据权利要求1所述的用于控制套管运动的装置，其特征在于，还包括连接管，所述连接管连接在所述夹取单元的第二端和所述伸缩单元的第一端之间，且所述连接管的内腔与所述第二管状空腔、所述第一管状空腔均相贯通；进一步地，所述夹取单元、所述伸缩单元和所述连接管均采用硅胶材质制成。6.根据权利要求1所述的用于控制套管运动的装置，其特征在于，所述装置应用于注射器注射应用、活检穿刺应用或者气管插管应用，其中，在注射器注射应用中，所述内管对应为注射器的针头，所述外管对应为注射器的腔体；在活检穿刺应用中，所述内管对应为针管，所述外管对应为引导针管机构；在气管插管应用中，所述内管对应...
【专利技术属性】
技术研发人员：高沪昕，任洪亮，方志伟，肖霄，岳文超，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：
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