CN112873836A - 双向拼接式针阵成型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双向拼接式针阵成型装置，包括工作台台板，工作台台板上设有阵列针板，阵列针板包括多个可滑动的双向针柱，阵列针板上方设有消毒针板，消毒针板包括孔板，孔板上设有多个可单向滑动的单向针柱，消毒针板外侧包覆有密封袋；利用数字化技术，将虚拟模型快速转化为现实模型，方便医生研究和使用；设有一次性使用的消毒针板，成本低，与成型装置对接容易，成型后撕开包装即可使用，无须再次消毒。

Description

双向拼接式针阵成型装置
技术领域
本发明涉及辅助医疗器械领域，尤其是涉及一种应用于主动脉及其他动脉血管的虚拟模型成型的双向拼接式针阵成型装置。
背景技术
目前医院通过CT技术，观察研究病人病情，给出解决方案，但是CT拍出来的影像资料并不是很直观，最好的方式是将虚拟影像转化为实体模型供医生参考，现有的技术通常采用3D打印将虚拟模型转化为现实模型，但是打印出来的模型还需要经过消毒，才能带到手术室等无菌场所，紫外线消毒级别不够，高温蒸汽消毒耗时较长，加上3D打印本身打印时间长，适用范围并不广泛。
现有技术参见CN 106618795 A一种应用3D打印模型进行主动脉支架体外开窗的方法，该方法的准备时间和打印时间往往超过一个小时，再加上额外的消毒时间，容易耽误病人病情。
发明内容
本发明提供了一种双向拼接式针阵成型装置，通过关键点数据拟合实体模型，解决了医用的模型成型后需要经过再次消毒才能正常使用的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种双向拼接式针阵成型装置，包括工作台台板，工作台台板上设有阵列针板，阵列针板包括多个可滑动的双向针柱，阵列针板上方设有消毒针板，消毒针板包括孔板，孔板上设有多个可单向滑动的单向针柱，消毒针板用于拓印阵列针板上端面的形状。
优选的方案中，单向针柱外壁设有多个螺旋布置的倒刺，孔板上设有多个挡片，挡片抵靠在单向针柱上，用于单向针柱单向滑动。
优选的方案中，阵列针板与消毒针板之间设有弹性薄板，弹性薄板用于拟合双向针柱端部组成的轮廓面。
优选的方案中，阵列针板还包括阻尼箱，阻尼箱中设有多个针柱套，针柱套与双向针柱滑动套接，阻尼箱两侧设有定位板，双向针柱穿过定位板。
优选的方案中，阻尼箱中还设有气腔，阻尼箱上还设有单向气阀，单向气阀与气腔连通。
优选的方案中，阻尼箱一端还设有调整腔，调整腔与气腔连通，调整腔中滑动连接有柱塞，柱塞外圈套有密封圈，气腔一端还连接有端盖，端盖中螺纹连接有调整顶丝，调整顶丝穿过端盖抵靠在柱塞上。
优选的方案中，工作台台板下方设有三轴机构，三轴机构上设有矩阵按压机构，矩阵按压机构包括按压头，按压头用于按压双向针柱。
优选的方案中，按压头为至少四个，按压头呈矩阵排列，矩阵按压机构还包括第一安装板和微型电机，按压头与第一安装板滑动套接，按压头上端与微型电机连接，微型电机驱动按压头上下滑动。
优选的方案中，按压头一侧设有螺杆，矩阵按压机构还包括第二安装板，螺杆两端分别与第一安装板和第二安装板转动套接，螺杆上套有丝母，还设有锁销，丝母通过锁销与按压头连接；
螺杆上端穿过第二安装板以与微型电机连接。
优选的方案中，消毒针板外侧包覆有密封袋。
本发明的有益效果为：利用数字化技术，将虚拟模型快速转化为现实模型，方便医生研究和使用；设有阵列针板，通过三轴机构调整针柱高度，还设有弹性薄板，曲面拟合准确；双向针柱受力均匀且摩擦阻力方便调节，可实现任意位置悬停；直线运动机构封装在工作台下方，美观、使用方便、安全性高；通过多按压头的阵列按压装置按压针柱，一次按压多个针柱，大大节省成型时间；设有一次性使用的消毒针板，成本低，与成型装置对接容易，内部预先消毒灭菌，成型后撕开包装即可使用，无须再次消毒。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的示意图。
图2是本发明的A处放大示意图。
图3是本发明的消毒针板使用实施示意图。
图4是本发明的阵列针板剖面图B。
图5是本发明的阵列针板剖面图C。
图6是本发明的阻尼箱示意图。
图7是本发明的矩阵按压机构示意图。
图8是本发明的消毒针板拼接示意图。
图9是本发明的主动脉简化模型示意图。
图中：工作台台板1；三轴机构2；矩阵按压机构3；按压头301；第一安装板302；锁销303；丝母304；螺杆305；第二安装板306；微型电机307；阵列针板4；阻尼箱401；针柱套402；双向针柱403；定位板404；气腔405；单向气阀406；柱塞407；密封圈408；端盖409；调整顶丝410；调整腔411；消毒针板5；单向针柱501；倒刺502；孔板503；挡片504；密封袋505；弹性薄板6；导向装置7；定位支架8；主动脉模型9；分支901。
具体实施方式
如图1-9中，一种双向拼接式针阵成型装置，包括工作台台板1，工作台台板1上设有阵列针板4，阵列针板4包括多个可滑动的双向针柱403，阵列针板4上方设有消毒针板5，消毒针板5包括孔板503，孔板503上设有多个可单向滑动的单向针柱501，消毒针板5用于拓印阵列针板4上端面的形状，消毒针板5经过消毒处理后装入密封袋505中。
利用主动脉模型9及其分支901的虚拟数据，提取关键点的数据并将其与阵列针板针柱行列位置对应，利用数字化三轴机构，按压或连续拨动多个双向针柱403，使双向针柱403上端成型为特定轮廓面，该轮廓面挤压密封袋505，密封袋505为薄膜状柔性材料，密封袋505受压变形，继续挤压单向针柱501,单向针柱501上端形成与阵列针板4上端轮廓面相同的曲面，密封袋505封装时消毒针板5已经过消毒处理，为无菌状态。
优选的方案中，单向针柱501外壁设有多个螺旋布置的倒刺502，孔板503上设有多个挡片504，挡片504抵靠在单向针柱501上，用于单向针柱501单向滑动。
挡片504具有一定的弹性，抵靠在单向针柱501外壁能提供一定摩擦力，防止单向针柱501自由滑动，单向针柱501受到正向压迫时，倒刺502压缩挡片504，单向针柱501可滑动，单向针柱501受到逆向压迫时，挡片504卡住倒刺502，单向针柱501不可滑动；相邻的倒刺502沿单向针柱501轴线方向的垂直距离相等，螺旋线单个螺距上的倒刺502数量越多，相邻的倒刺502间距越小，该间距或者说是档位为单向针柱501的最小定位距离，最小定位距离越小单向针柱501移动时可控制的定位精度越高。
优选的方案中，阵列针板4与消毒针板5之间设有弹性薄板6，弹性薄板6用于拟合双向针柱403端部组成的轮廓面。
由于选用较薄的密封袋505可降低经济成本，密封袋505柔性过大，保持一定形状的弹性不足，因此在阵列针板4与消毒针板5之间设置弹性薄板6，弹性薄板6也为柔性材料如橡胶或硅胶，通过控制弹性薄板6的厚度和硬度，获得既能形变又能保持一定流线形状的弹性薄板6，阵列针板4中的双向针柱403压迫该弹性薄板6时，弹性薄板6能最大程度上拟合真实的曲面，再通过该曲面压迫密封袋505内部的单向针柱501，使多个单向针柱501组成同样的曲面轮廓。
优选的方案中，阵列针板4还包括阻尼箱401，阻尼箱401中设有多个针柱套402，针柱套402与双向针柱403滑动套接，阻尼箱401两侧设有定位板404，双向针柱403穿过定位板404；
优选的方案中，阻尼箱401中还设有气腔405，阻尼箱401上还设有单向气阀406，单向气阀406与气腔405连通。
定位板404上的孔为定位孔，对双向针柱403起定位作用，阻尼箱401的四周骨架及上下面为刚性，且内腔封闭，针柱套402为橡胶或硅胶等柔性材质，气腔405中充气时，每个双向针柱403受到等大且单位面积均匀的挤压力，针柱套402对双向针柱403产生一定的摩擦阻力，通过调节气压可统一调节每个双向针柱403受到的阻力，使双向针柱403可悬停，同时也防止双向针柱403受到快速碰撞或挤压时出现位置过冲的“溜车”现象。
优选的方案中，阻尼箱401一端还设有调整腔411，调整腔411与气腔405连通，调整腔411中滑动连接有柱塞407，柱塞407外圈套有密封圈408，气腔405一端还连接有端盖409，端盖409中螺纹连接有调整顶丝410，调整顶丝410穿过端盖409抵靠在柱塞407上。
旋转调整顶丝410，可带动气腔405容积变化，进而改变气压。
优选的方案中，工作台台板1下方设有三轴机构2，三轴机构2上设有矩阵按压机构3，矩阵按压机构3包括按压头301，按压头301用于按压双向针柱403。
三轴机构2可带动矩阵按压机构3实现X、Y和Z三方向的直线移动，并停留在设定位置。
优选的方案中，按压头301为至少四个，按压头301呈矩阵排列，矩阵按压机构3还包括第一安装板302和微型电机307，按压头301与第一安装板302滑动套接，按压头301上端与微型电机307连接，微型电机307驱动按压头301上下滑动。
按压头301组成2X2排列的矩阵，每个按压头301通过独立电机驱动，可调整按压头301高度方向位置，每次可按压四个双向针柱403，效率提高为原来的四倍。
优选的方案中，按压头301一侧设有螺杆305，矩阵按压机构3还包括第二安装板306，螺杆305两端分别与第一安装板302和第二安装板306转动套接，螺杆305上套有丝母304，还设有锁销303，丝母304通过锁销303与按压头301连接；
螺杆305上端穿过第二安装板306以与微型电机307连接。
优选的方案中，消毒针板5外侧包覆有密封袋505，密封袋505为薄膜状柔性材料，消毒针板5消毒后封装入密封袋505中，防止针板成型时人员或机械污染再次消毒针板5。
弹性薄板6外侧四周设有导向装置7，导向装置7用于导向消毒针板5。
导向消毒针板5下放时，通过导向装置7导向并定位，提高下放的定位精度。
成型方法如下，
S1、对主动脉或其他动脉位置进行CT或核磁扫描，获得的带影像数据的DICOM文件；
S2、对DICOM文件进行处理，提取有用部分数据，并转化为三维数字化软件中间格式如STL、STEP、IGS等；
S3、分析并提取的关键点坐标，并排成行列形式，XY值对应阵列针板4行列，Z值对应双向针柱深度；
S4、并将坐标点根据位置分布从中间分为两个部分，利用三维加工软件UG、mastercam等处理关键点坐标数据，分别编写下压路径代码程序；
S5、利用单向气阀406向气腔405充入气体，气压使针柱套402抱紧双向针柱403，形成一定的摩擦阻力；
S6、旋转调整顶丝410改变柱塞407位置，使气腔405中气压随之变化以调整摩擦阻力到合适值；
S7、三轴机构2执行第一部分路径程序，带动矩阵按压机构3到达指定位置；
S8、四个按压头301独立调整高度位置；
S9、三轴机构2带动按压头301下压双向针柱403，执行完毕后抬起并执行下一位置按压直到程序完毕，多个双向针柱403上端组成特定的曲面；
S10、该曲面压迫弹性薄板6，弹性薄板6拟合成特定曲面；
S11、将第一块带密封袋505的消毒针板5正向压迫弹性薄板6，拓印该曲面轮廓；
S12、将阵列针板4针柱复位，执行第二部分程序，重复曲面拟合过程，取出第二块带密封袋505的消毒针板5，拓印该曲面；
S13、将两个消毒针板5的密封袋撕开，利用定位支架8将两个消毒针板5拼接，形成整个模型供工作人员使用。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：包括工作台台板（1），工作台台板（1）上设有阵列针板（4），阵列针板（4）包括多个可滑动的双向针柱（403），阵列针板（4）上方设有消毒针板（5），消毒针板（5）包括孔板（503），孔板（503）上设有多个可单向滑动的单向针柱（501），消毒针板（5）用于拓印阵列针板（4）上端面的形状。
2.根据权利要求1所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：单向针柱（501）外壁设有多个螺旋布置的倒刺（502），孔板（503）上设有多个挡片（504），挡片（504）抵靠在单向针柱（501）上，用于单向针柱（501）单向滑动。
3.根据权利要求1所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：阵列针板（4）与消毒针板（5）之间设有弹性薄板（6），弹性薄板（6）用于拟合双向针柱（403）端部组成的轮廓面。
4.根据权利要求1所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：阵列针板（4）还包括阻尼箱（401），阻尼箱（401）中设有多个针柱套（402），针柱套（402）与双向针柱（403）滑动套接，阻尼箱（401）两侧设有定位板（404），双向针柱（403）穿过定位板（404）。
5.根据权利要求1所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：阻尼箱（401）中还设有气腔（405），阻尼箱（401）上还设有单向气阀（406），单向气阀（406）与气腔（405）连通。
6.根据权利要求1所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：阻尼箱（401）一端还设有调整腔（411），调整腔（411）与气腔（405）连通，调整腔（411）中滑动连接有柱塞（407），柱塞（407）外圈套有密封圈（408），气腔（405）一端还连接有端盖（409），端盖（409）中螺纹连接有调整顶丝（410），调整顶丝（410）穿过端盖（409）抵靠在柱塞（407）上。
7.根据权利要求1所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：工作台台板（1）下方设有三轴机构（2），三轴机构（2）上设有矩阵按压机构（3），矩阵按压机构（3）包括按压头（301），按压头（301）用于按压双向针柱（403）。
8.根据权利要求7所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：按压头（301）为至少四个，按压头（301）呈矩阵排列，矩阵按压机构（3）还包括第一安装板（302）和微型电机（307），按压头（301）与第一安装板（302）滑动套接，按压头（301）上端与微型电机（307）连接，微型电机（307）驱动按压头（301）上下滑动。
9.根据权利要求8所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：按压头（301）一侧设有螺杆（305），矩阵按压机构（3）还包括第二安装板（306），螺杆（305）两端分别与第一安装板（302）和第二安装板（306）转动套接，螺杆（305）上套有丝母（304），还设有锁销（303），丝母（304）通过锁销（303）与按压头（301）连接；
螺杆（305）上端穿过第二安装板（306）以与微型电机（307）连接。
10.根据权利要求1所述一种双向拼接式针阵成型装置，其特征是：消毒针板（5）外侧包覆有密封袋（505）。
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