CN113017897B - 一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，包括：主体架、稳定机构、注射装置、夹紧装置、护臂装置、手柄和控制装置；主体架上部设有供手臂穿过的夹持孔，下方活动连接有稳定机构，一侧固定连接有夹紧装置；夹紧装置上固定连接有护臂装置，护臂装置滑动连接在主体架上；稳定机构上设置有陀螺仪模块，下方活动连接有注射装置；主体架上滑动连接有手柄；当使用时，医生将手臂伸入主体架内，通过手柄来控制注射装置的注射角度、具体位置、注射量，以及夹紧装置的夹紧松开，并在陀螺仪模块的实时信号数据配合下通过稳定机构和护臂装置实现自动防抖动调节，解决了牙科医生在注射麻醉剂时，不够稳定、精准的问题，适用于各种牙科诊所。

Description

一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体为一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置。

背景技术

麻醉的含义是用药物或其他方法使病人整体或局部暂时失去感觉，以达到无痛的目的进行手术治疗，不同部位的麻醉需要使用不同的剂量；

但是通过对现有的牙科麻醉的研究发现，基本通过医生手持进行注射，不够精准，如果手臂受到影响发生抖动，就会导致在麻醉时针头不够稳定，注射不够精准；

因此我们急需发明一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，来解决上述问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，具体技术方案如下：

一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，包括：主体架、注射装置和控制装置；其特征在于，所述主体架上部设有供操作人员手臂穿过的夹持孔，下方通过连接块活动连接有稳定机构；所述主体架一侧固定连接有夹紧装置，所述夹紧装置上固定连接有护臂装置，所述护臂装置通过导轨滑动连接在主体架上；所述稳定机构上设置有陀螺仪模块，下方活动连接有注射装置；所述主体架上通过设置在夹持孔一侧的环形轨道滑动连接有手柄；所述控制装置与稳定机构、注射装置、夹紧装置、护臂装置、手柄及陀螺仪模块电性连接；

当使用时，医生将手臂伸入主体架的夹持孔内，通过手柄来控制注射装置注射角度、具体位置与麻醉剂注射动作，以及夹紧装置的夹紧松开动作，并在陀螺仪模块的实时信号数据配合下通过稳定机构和护臂装置实现自动防抖动调节，保证注射装置操作时的稳定。

进一步地，所述稳定机构包括：进退电机、稳定机构大齿轮、齿轨、摆角调节电机、导杆；

所述导杆转动安装在连接块上，所述摆角调节电机固定安装在连接块上，且输出轴与导杆一端固定连接；所述进退电机通过U形固定板与导杆无转动连接，且输出轴上固定连接有稳定机构小齿轮；所述齿轨滑动并无相对转动的安装在导杆上，且与U形固定板平行设置；所述稳定机构大齿轮转动连接在U形固定板上，并与稳定机构小齿轮啮合；所述稳定机构大齿轮一侧同步固定连接有长齿轮，所述长齿轮啮合在所述齿轨上；所述齿轨下端固定连接有圆齿盘。

进一步地，所述注射装置包括：注射器、注射装置支架；所述圆齿盘通过其外侧设置的圆形连接块与注射装置支架滑动连接，所述注射装置支架上固定连接有转动电机，且所述转动电机的输出轴上固定连接有转动齿轮；所述转动齿轮与圆齿盘内部相互啮合；所述注射装置支架通过若干个连接伸缩杆与注射器活动连接；所述注射器上设有推进伸缩杆，用于注射器的注射。

进一步地，所述夹紧装置包括：丝杠、加紧大齿轮；所述主体架上固定连接有夹紧电机，所述夹紧电机的输出轴上固定连接有夹紧小齿轮，所述夹紧小齿轮与夹紧大齿轮啮合连接，所述加紧大齿轮转动安装在丝杠支撑座上，所述丝杠支撑座固定安装在主体架上；所述丝杠贯穿并滑动连接在杠支撑座上，且所述加紧大齿轮内部通过设置内螺纹与所述丝杠向啮合，并通过夹紧电机驱动加紧大齿轮转动，进而使丝杠上下移动。

进一步地，所述护臂装置包括：护臂、滚轮；所述滚轮转动连接在护臂内，所述主体架的夹持孔内壁上设有若干个从动导轮；所述护臂上固定安装有护臂电机，所述护臂电机的输出轴上固定安装有护臂小齿轮，所述护臂小齿轮与安装在所述滚轮一端上的护臂大齿轮啮合。

进一步地，所述连接伸缩杆最少设置为三个，且呈圆周均匀分布；所述推进伸缩杆设置为两个，对称分布在注射器的两侧。

进一步地，所述滚轮最少设置为两个，且所述滚轮之间采用链条同步驱动。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

1.本发明首先在夹紧装置调解下实现护臂装置对牙科医生手臂的夹紧，而后控制装置在陀螺仪模块的实时信号数据配合下通过稳定机构和护臂装置实现自动防抖动调节，从而保证了牙科医生在操作注射装置时的稳定性；待注射装置基本达到注射位置后，通过手柄来控制注射装置的注射角度、具体位置以及麻醉剂注射，从而实现了稳定、精准的注射；采用自动防抖动+手动进一步控制注射器208精确位置及注射的方式不仅解决了牙科医生因手抖而无法保证注射装置稳定的问题，而且解决了对于一些较难注射部位不易操作的问题。

2.本发明稳定机构中通过摆角调节电机和导杆的设置，有效解决了牙科医生手臂肘部向上扬起或向下倾斜时注射装置无法保证平稳的问题；同时通过进退电机与齿轨的设置，解决了牙科医生手臂左右小幅度摆动时注射装置无法保证平稳的问题。

3.本发明通过护臂装置中滚轮以及主体架的夹持孔内从动导轮的配合，有效解决了牙科医生手臂转动时注射装置无法保证平稳的问题。

4.本发明通过圆齿盘和若干个连接伸缩杆的设置，不仅可以通过手柄实现更加精准的注射，而且可以适应不同角度的注射，给麻醉工作带来了极大方便；与此同时，通过注射装置上的推动伸缩杆，手控手柄就可以实现麻醉剂注射，使得注射过程一气呵成，快捷方便。

5.本发明通过夹紧装置带动护壁装置的上下运动，可以使得护臂适当的夹紧医生手臂，使得整个牙科麻醉辅助装置既可以夹紧医生手臂，又不会从医生手臂上脱落。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明整体结构另一角度示意图。

图3为本发明稳定机构和注射装置结构示意图。

图4为本发明稳定机构侧面示意图。

图5为本发明注射装置结构示意图。

图6为本发明夹紧装置结构示意图。

图7为本发明护臂装置结构示意图。

图8为本发明A处结构放大示意图。

图9为本发明控制装置框架组成示意图。

附图标号：稳定机构-1；注射装置-2；夹紧装置-3；护臂装置-4；主体架-5；进退电机-101；稳定机构小齿轮-102；稳定机构大齿轮-103；长齿轮-104；齿轨-105；摆角调节电机-106；圆齿盘-107；导杆-108；U形固定板-109；转动电机-201；转动齿轮-202；注射装置支架-203；圆形连接块-204；连接伸缩杆-205；推进伸缩杆-206；注射器-208；陀螺仪模块-209；夹紧电机-301；夹紧小齿轮-302；夹紧大齿轮-303；丝杠-304；护臂-401；护臂电机-403；护臂小齿轮-404；护臂大齿轮-405；滚轮-406；环形轨道-501；连接块-502；导轨-503；从动导轮-504；手柄-6。

具体实施例

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例，如图1-3及6所示，一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，包括：主体架5、注射装置2和控制装置；主体架5上部设有供操作人员手臂穿过的夹持孔，下方通过连接块502活动连接有稳定机构1；主体架5一侧固定连接有夹紧装置3，夹紧装置3上固定连接有护臂装置4，护臂装置4通过导轨503滑动连接在主体架5上；稳定机构1上设置有陀螺仪模块209，下方活动连接有注射装置2；主体架5上通过设置在夹持孔一侧的环形轨道501滑动连接有手柄6；控制装置与稳定机构1、注射装置2、夹紧装置3、护臂装置4、手柄6及陀螺仪模块209电性连接；

当使用时，医生将手臂伸入主体架5的夹持孔内，通过手柄6来控制注射装置2的注射角度、具体位置与麻醉剂注射动作，以及夹紧装置3的夹紧松开动作，并在陀螺仪模块209的实时信号数据配合下通过稳定机构1和护臂装置4实现自动防抖动调节，保证注射装置2操作时的稳定。

本实施例中，如图3-4所示，稳定机构1具体包括：进退电机101、稳定机构大齿轮103、齿轨105、摆角调节电机106、导杆108；导杆108转动安装在连接块502上，摆角调节电机106固定安装在连接块502上，且输出轴与导杆108一端固定连接；进退电机101通过U形固定板109与导杆108无转动连接，且输出轴上固定连接有稳定机构小齿轮102；齿轨105滑动并无相对转动的安装在导杆108上，且与U形固定板109平行设置；稳定机构大齿轮103转动连接在U形固定板109上，并与稳定机构小齿轮102啮合；稳定机构大齿轮103一侧同步固定连接有长齿轮104，长齿轮104啮合在所述齿轨105上；齿轨105下端固定连接有圆齿盘107；进退电机101、摆角调节电机106均与控制装置电性连接；

通过摆角调节电机106带动齿轨105进而带动注射装置2绕导杆108转动，解决了牙科医生手臂肘部向上扬起或向下倾斜时注射装置无法保证平稳的问题；通过进退电机101带动齿轨105在导杆108上左右滑动，解决了牙科医生手臂左右小幅度摆动时注射装置无法保证平稳的问题；由此实现了注射装置在以医生手臂肘部为中心进行上下转动的X轴、左右水平小幅度摆动的Z轴所形成的两轴上的稳定。

本实施例中，如图6所示，夹紧装置3具体包括：丝杠304、加紧大齿轮303；主体架5上固定连接有夹紧电机301，夹紧电机301的输出轴上固定连接有夹紧小齿轮302，夹紧小齿轮302与夹紧大齿轮303啮合连接，加紧大齿轮303转动安装在丝杠支撑座上，丝杠支撑座固定安装在主体架5上；丝杠304贯穿并滑动连接在杠支撑座上，且加紧大齿轮303内部通过设置内螺纹与所述丝杠304向啮合，并通过夹紧电机301驱动加紧大齿轮303转动，进而使丝杠304上下移动。

如图8所示，护臂装置4具体包括：护臂401、滚轮406；滚轮406转动连接在护臂401内，主体架5的夹持孔内壁上设有若干个从动导轮504；护臂401上固定安装有护臂电机403，护臂电机403的输出轴上固定安装有护臂小齿轮404，护臂小齿轮404与安装在所述滚轮406一端上的护臂大齿轮405啮合；

滚轮406用于医生手臂小幅转动时，反向带动主体架5转动，以保证注射装置2的稳定；同时，为了保证滚轮406的工作稳定性和准确性，滚轮406设为两个，并采用链条同步驱动；

夹紧电机301、护臂电机403均与控制装置电性连接；

医生手臂伸入主体架5的夹持孔内后，夹紧电机301带动丝杠304向上运动，从而带动护臂401加紧手臂，使得整个牙科麻醉辅助装置稳定地固定在医生手臂上，不会脱落，保证医生操作的稳定性；于此同时，通过滚轮406和从动导轮504的配合，从而当医生手臂转动时，可以保证整个牙科麻醉辅助装置不会随着医生手臂的转动而进行转动，解决了牙科医生手臂自转时注射装置无法保证平稳的问题，由此实现了注射装置在手臂自转的Y轴上的稳定。

本实施例中，如图3、5所示，注射装置2还具体包括：注射器208、注射装置支架203；圆齿盘107通过其外侧设置的圆形连接块204与注射装置支架203滑动连接，注射装置支架203上固定连接有转动电机201，且转动电机201的输出轴上固定连接有转动齿轮202；转动齿轮202与圆齿盘107内部相互啮合；注射装置支架203通过六个连接伸缩杆205与注射器208活动连接；注射器208上对称设有两个推进伸缩杆206，用于注射器208的注射；连接伸缩杆205和进伸缩杆206均与控制装置电性连接；

具体地，连接伸缩杆205、推进伸缩杆206均采用TJC-C3系列迷你电动伸缩杆，行程分别选用25mm和50mm；手柄6上设有开关机键、防抖动开启键、夹紧电机301正反转控制键、转动电机201正反转控制键、六个连接伸缩杆205角度控制摇杆及推进伸缩杆206进退键；

注射器208在圆齿盘107上的转动以及注射器208的角度变化通过手柄6手动控制，能够进一步精准控制注射的具体部位和角度；并且通过推动伸缩杆206，实现了麻醉剂注射，使得注射过程一气呵成，快捷方便。

本实施例中，如图9所示，控制装置包括微控制器、存储模块和电源模块，同时，陀螺仪模块209采用亚博智能品牌的MPU-6050模块；本发明装置在工作过程中，设置在齿轨105下端的陀螺仪模块209通过对以医生手臂肘部为中心进行上下转动的X轴、左右水平小幅度摆动的Z轴以及手臂自转的Y轴三自由度立体空间进行位移及角度的捕捉与定位，并通过控制装置的协调控制，实现齿轨105始终稳定地处于竖直向下的状态。

本发明工作方法：

第一步，牙科医生将手臂伸入主体架5的夹持孔内并握住手柄，感觉位置合适后，打开开关机键，通过手动操作手柄上的夹紧电机301正反转控制键使护臂401夹紧手臂；

第二步，手臂持本发明装置放于患者口腔上方，打开防抖动开启键，而后进一步将注射器208对准患者口腔需要麻醉的部位，在对准过程中，陀螺仪模块209进行三自由度立体空间位移及角度的捕捉与定位，并通过控制装置的协调控制实现齿轨105始终稳定地处于竖直向下的状态；

第三步，待注射器208无法通过第二步继续靠近麻醉部位时，转入手动控制，当需要注射器208转角度时，开启六个连接伸缩杆205角度控制钮进行注射器208的角度控制，当注射器208转角度后进一步靠近麻醉部位时，开启转动电机201正反转控制键进行靠近，最终在六个连接伸缩杆205和转动电机201相互配合下完成注射器208的精确对准；

第四步，手动开启推进伸缩杆206进退键，进行麻醉剂注射；

第五步，注射完成后，手臂持本发明装置退出患者口腔，并通过开关机键关机；

由此完成麻醉剂的辅助注射。

Claims (7)

1.一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，包括：主体架（5）、注射装置（2）和控制装置；其特征在于：所述主体架（5）上部设有供操作人员手臂穿过的夹持孔，下方通过连接块（502）活动连接有稳定机构（1）；所述主体架（5）一侧固定连接有夹紧装置（3），所述夹紧装置（3）上固定连接有护臂装置（4），所述护臂装置（4）通过导轨（503）滑动连接在主体架（5）上；所述稳定机构（1）上设置有陀螺仪模块（209），下方活动连接有注射装置（2）；所述主体架（5）上通过设置在夹持孔一侧的环形轨道（501）滑动连接有手柄（6）；所述控制装置与稳定机构（1）、注射装置（2）、夹紧装置（3）、护臂装置（4）、手柄（6）及陀螺仪模块（209）电性连接；

当使用时，医生将手臂伸入主体架（5）的夹持孔内，通过手柄（6）来控制注射装置（2）的注射角度、具体位置与麻醉剂注射动作，以及夹紧装置（3）的夹紧松开动作，并在陀螺仪模块（209）的实时信号数据配合下通过稳定机构（1）和护臂装置（4）实现自动防抖动调节，保证注射装置（2）操作时的稳定。

2.根据权利 要求1所述的一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，其特征在于，所述稳定机构（1）包括：进退电机（101）、稳定机构大齿轮（103）、齿轨（105）、摆角调节电机（106）、导杆（108）；

所述导杆（108）转动安装在连接块（502）上，所述摆角调节电机（106）固定安装在连接块（502）上，且输出轴与导杆（108）一端固定连接；所述进退电机（101）通过U形固定板（109）与导杆（108）无转动连接，且输出轴上固定连接有稳定机构小齿轮（102）；所述齿轨（105）滑动并无相对转动的安装在导杆（108）上，且与U形固定板（109）平行设置；所述稳定机构大齿轮（103）转动连接在U形固定板（109）上，并与稳定机构小齿轮（102）啮合；所述稳定机构大齿轮（103）一侧同步固定连接有长齿轮（104），所述长齿轮（104）啮合在所述齿轨（105）上；所述齿轨（105）下端固定连接有圆齿盘（107）。

3.根据权利要求2所述的一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，其特征在于，所述注射装置（2）还包括：注射器（208）、注射装置支架（203）；

所述圆齿盘（107）通过其外侧设置的圆形连接块（204）与注射装置支架（203）滑动连接，所述注射装置支架（203）上固定连接有转动电机（201），且所述转动电机（201）的输出轴上固定连接有转动齿轮（202）；所述转动齿轮（202）与圆齿盘（107）内部相互啮合；所述注射装置支架（203）通过若干个连接伸缩杆（205）与注射器（208）活动连接；所述注射器（208）上设有推进伸缩杆（206），用于注射器（208）的注射。

4.根据权利 要求1或2所述的一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，其特征在于，所述夹紧装置（3）包括：丝杠（304）、加紧大齿轮（303）；

所述主体架（5）上固定连接有夹紧电机（301），所述夹紧电机（301）的输出轴上固定连接有夹紧小齿轮（302），所述夹紧小齿轮（302）与夹紧大齿轮（303）啮合连接，所述加紧大齿轮（303）转动安装在丝杠支撑座上，所述丝杠支撑座固定安装在主体架（5）上；所述丝杠（304）贯穿并滑动连接在杠支撑座上，且所述加紧大齿轮（303）内部通过设置内螺纹与所述丝杠（304）向啮合，并通过夹紧电机（301）驱动加紧大齿轮（303）转动，进而使丝杠（304）上下移动。

5.根据权利要求4所述的一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，其特征在于，所述护臂装置（4）包括：护臂（401）、滚轮（406）；

所述滚轮（406）转动连接在护臂（401）内，所述主体架（5）的夹持孔内壁上设有若干个从动导轮（504）；所述护臂（401）上固定安装有护臂电机（403），所述护臂电机（403）的输出轴上固定安装有护臂小齿轮（404），所述护臂小齿轮（404）与安装在所述滚轮（406）一端上的护臂大齿轮（405）啮合。

6.根据权利 要求3所述的一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，其特征在于，所述连接伸缩杆（205）最少设置为三个，且呈圆周均匀分布；所述推进伸缩杆（206）设置为两个，对称分布在注射器（208）的两侧。

7.根据权利要求5所述的一种基于陀螺仪技术的防抖动牙科麻醉辅助装置，其特征在于，所述滚轮（406）最少设置为两个，且所述滚轮（406）之间采用链条同步驱动。

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