CN113576551A - 一种肠道用螺旋式定点操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肠道用螺旋式定点操作机构，包括壳体及均设置在壳体内的磁控驱动机构、行星齿轮系和旋转架，行星齿轮系包括太阳轮和周向角度差180°的两个行星轮，太阳轮与磁控驱动机构驱动连接，行星轮与壳体内的齿圈啮合，行星轮上同轴连接有螺套，螺套与旋转架的对应的行星管活动套设连接，与螺套螺纹连接的螺杆上设有可更换的推药活塞或取样针管，螺套旋转能够带动推药活塞或取样针管沿对应的行星管做直线运动，行星管的顶面与顶盖的内平面贴合，顶盖上设有开口，行星管能够通过开口与外界连通，且两个螺套的螺纹方向相反。本发明实现一次摄入在身体里并同时完成双靶点施药或取样或施药与取样相结合使用的功能，功能强大且结构简单易控制。

Description

一种肠道用螺旋式定点操作机构

技术领域

本发明涉及医疗用具技术领域，具体涉及一种肠道用螺旋式定点操作机构。

背景技术

我国幅员辽阔、人口众多，随着生活水平的提高和人口老龄化的加剧，对于手术质量的要求明显提高，肠道疾病是人类的高发病症，其中仅腹腔疾病的全球患病率已达1％（即70,000,000例患者）。肠道疾病，特别是在小肠和结肠部分的疾病，对公共安全带来极大危害，近年来，肠癌发病率增加，死亡率居癌症死因第三位。肠道疾病检查或活检时目前通常使用带有柔软电缆的内窥镜（肠镜），目前肠镜是肠道疾病诊断的主要手段，在视觉的指导下进行操作，给患者带来相当程度的不适，经常需要进行术中镇静；因为其侵入性的原因，导致这种内窥镜并不适用于3岁以下的幼童。由于肠道平均长度为7米，距离人体自然孔道较远，小肠成为肠道最难进入的器官，使得肠镜检查在肠道疾病诊断中具有相当重要的地位，但是该方法采用的插管、吹气或镇静等手段，会引起患者很大程度的不适。胶囊机器人的出现是医疗诊断领域的重大突破，完全避免了传统检查方式的痛苦，具有广阔的应用前景。目前具有活检或施药功能的胶囊机器人研究均聚焦在只具有单靶点活检或施药功能，无法实现多靶点活检或施药的功能。且没有将施药和活检功能进行综合，现有设计结构大都较为复杂，不易控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种肠道用螺旋式定点操作机构，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种肠道用螺旋式定点操作机构，包括呈胶囊状的壳体及均设置在所述壳体内的磁控驱动机构、行星齿轮系和旋转架，所述行星齿轮系包括太阳轮和周向角度差180°的两个行星轮，所述太阳轮与所述磁控驱动机构驱动连接，所述行星轮与位于所述壳体内壁上的齿圈啮合，所述行星轮上同轴固定连接有螺套，所述螺套与所述旋转架的对应的行星管活动套设连接，与所述螺套螺纹连接的螺杆的外端上设有可更换的推药活塞或取样针管，所述螺套旋转能够带动所述推药活塞或取样针管沿对应的所述行星管做直线运动，所述行星管的顶面与所述顶盖的内平面贴合连接，所述顶盖上设有开口，所述行星管能够通过所述开口与外界连通，其中，两个所述螺套的螺纹方向相反。

进一步地，所述磁控驱动机构为半球磁铁，所述半球磁铁与所述壳体的半球形尾壳配合连接，与所述太阳轮同轴固定连接的齿轮轴与所述半球磁铁固定连接。

更进一步地，所述半球磁铁的中心孔由依次连通的两个十字导孔和位于所述半球磁铁的球面上的沉槽组成，两个所述十字导孔之间具有45°角度差，所述齿轮轴包括依次连接的十字轴和光轴，所述十字轴与一所述十字导孔插接连接后使所述太阳轮的轴肩面与所述半球磁铁平面端贴合，一压紧套套设在所述光轴上且与另一所述十字导孔插接连接，连接在所述光轴上的压紧螺母抵持在所述压紧套上，且所述压紧螺母位于所述沉槽内。

更进一步地，所述尾壳内设有一与所述齿轮轴同轴的盲孔，且所述光轴的末端与所述盲孔配合。

进一步地，所述螺套的凸轴穿过对应的所述行星轮的安装通孔与一锁紧螺母连接，连接在所述凸轴周面上的至少一个凸块与位于对应所述行星轮上的对应的卡槽配合，且所述锁紧螺母位于所述行星轮的凹槽内。

进一步地，所述行星管的顶部具有一轴肩，所述封口盘通过位于所述封口盘上的两个限位通孔与两个所述行星管套接连接，所述封口盘的底面抵持在所述轴肩上，所述封口盘的顶面与所述行星管的端面齐平且与所述顶盖的内平面贴合。

更进一步地，所述壳体还包括圆筒状的主壳体，所述主壳体的两端均设置有内螺孔，所述主壳体的两端分别与所述顶盖和所述尾壳螺纹连接，所述齿圈位于所述主壳体内壁上。

进一步地，所述螺杆的上端设有一弹性锁定机构，固定连接在所述推药活塞底部或所述取样针管底部的连接套与对应所述螺杆套接后与所述弹性锁定机构锁合连接，其中，所述弹性锁定机构的与所述螺杆同轴的操作杆能够穿过所述推药活塞或所述取样针管的底板向上延伸。

更进一步地，所述弹性锁定机构还包括两个锁杆、连接在两个所述锁杆之间的拉簧、驱动块和顶压弹簧，两个所述锁杆与位于对应所述螺杆上的径向穿孔滑动配合，所述驱动块与轴向设置在所述螺杆上的导向孔滑动配合，位于所述驱动块上的两个斜导向面分别与对应所述锁杆的内端面贴合，所述操作杆与所述驱动块固定连接，所述顶压弹簧套设在所述操作杆上且两端分别抵持在所述驱动块上和所述推药活塞上或所述取样针管上使所述锁杆外伸与所述连接套卡合连接。

更进一步地，所述操作杆的外周面上具有环形槽，套设在所述操作杆上的密封套与所述环形槽配合，所述密封套位于所述操作杆与所述推药活塞或所述取样针管之间。

从上述的技术方案可以看出，本发明的优点是：

1.本申请能在多自由度外加磁场的主动响应下，实现一次摄入在身体里并同时完成双靶点施药或取样或施药与取样相结合使用的功能；

2.运行平稳、能够精准取样或施药，且结构简单，易控制。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为图2的D-D方向剖视图。

图4为图2的C-C方向剖视图。

图5为本发明的内部结构示意图。

图6为本发明的行星齿轮系的结构示意图。

图7为本发明的弹性锁定机构的结构示意图。

附图标记列表：壳体1、尾壳11、盲孔111、主壳体12、齿圈121、顶盖13、开口131、半球磁铁2、行星齿轮系3、太阳轮31、齿轮轴32、行星轮33、安装通孔331、卡槽332、凹槽333、旋转架4、行星管41、螺套5、螺杆6、推药活塞7、连接套71、取样针管8、封口盘9、压紧套10、压紧螺母20、锁紧螺母30、弹性锁定机构40、锁杆401、拉簧402、驱动块403、操作杆404、顶压弹簧405、密封套406。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1至图7对本申请作进一步说明，如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种肠道用螺旋式定点操作机构，包括呈胶囊状的壳体1及均设置在所述壳体1内的磁控驱动机构、行星齿轮系3和旋转架4，所述壳体1具有均呈半球形的顶盖13和尾壳11，所述壳体1还包括圆筒状的主壳体12，所述主壳体12的两端均设置有内螺孔，所述主壳体12的两端分别与所述顶盖13和所述尾壳11螺纹连接形成胶囊状，方便对内部的零部件进行更换，所述行星齿轮系3包括太阳轮31和周向角度差180°的两个行星轮33，所述太阳轮31与所述磁控驱动机构驱动连接，所述行星轮33与位于所述主壳体12内壁上的齿圈121啮合，所述行星轮33上同轴固定连接有螺套5，所述螺套5与所述旋转架4的对应的行星管41的圆筒段活动套设连接，与所述螺套5螺纹连接的螺杆6的外端上设有可更换的推药活塞7或取样针管8，所述螺套5旋转能够带动所述推药活塞7或取样针管8沿对应的所述行星管41做直线运动，所述行星管41的顶面与所述顶盖13的内平面贴合连接，所述顶盖13上设有开口131，所述行星管41能够通过所述开口131与外界连通，其中，所述开口131呈扇环形，两个所述螺套5的螺纹方向相反，所述推药活塞7呈椭圆盘状，所述取样针管8呈椭圆桶状，所述行星管41还具有与所述推药活塞7或所述取样针管8配合的椭圆筒段，使用时，可根据医生的使用需求，变更安装在所述行星管41内的推药活塞7或取样针管8，即使两个所述螺杆6上均连接有所述推药活塞7或取样针管8，实现双靶点施药或双靶点取样，或使两个所述螺杆6上分别连接有推药活塞7和取样针管8，使本申请具有能够实现活检机构和施药机构综合运动的功能，还可更换不同厚度的推药活塞7或不同深度的取样针管8来调节施药量或取药量，使用方便。

所述磁控驱动机构由电磁驱动装置、电源和磁控开关组成或直接使用半球磁铁2，所述磁控驱动机构由电磁驱动装置、电源和磁控开关组成组成时，所述电磁驱动装置的电磁线圈与电源连接，电源与磁控开关连接，通过遥控装置控制磁控开关的闭合与断开，电磁驱动装置动作为本申请提供原动力；所述磁控驱动机构为所述半球磁铁2时，所述半球磁铁2通过多自由度外加磁场的主动响应下能够沿本申请的轴线正反旋转，进而为本申请工作通过动力。

所述磁控驱动机构为半球磁铁2，所述半球磁铁2与所述壳体1的半球形尾壳11配合连接，与所述太阳轮31同轴固定连接的齿轮轴32与所述半球磁铁2固定连接，所述半球磁铁2在多自由度外加磁场的主动响应下能够沿本申请的轴线正反旋转，进而为本申请提供动力来源。

如图4和图6所示，具体地，所述半球磁铁2的中心孔由依次连通的两个十字导孔和位于所述半球磁铁2的球面上的沉槽组成，两个所述十字导孔之间具有45°角度差，所述齿轮轴32包括依次连接的十字轴和光轴，所述十字轴与一所述十字导孔插接连接后使所述太阳轮31的轴肩面与所述半球磁铁2平面端贴合使所述太阳轮31的下端面与所述半球磁铁2之间具有一定间隙，进而降低旋转摩擦力，一压紧套10套设在所述光轴上且与另一所述十字导孔插接连接，连接在所述光轴上的压紧螺母20抵持在所述压紧套10上，且所述压紧螺母20位于所述沉槽内，所述半球磁铁2与所述太阳轮31采用这种从两端夹紧、交错限位、螺纹紧固的方式，不仅增大了所述半球磁铁2对所述齿轮轴32和所述压紧螺母20的作用力受力面，同时也弥补了所述半球磁铁2在所述齿轮轴32轴向上的加工误差，使所述半球磁铁2和所述太阳轮31的轴肩紧密贴合，从而限制了所述半球磁铁2在所述齿轮轴32上的径向晃动。

所述尾壳11内设有一与所述齿轮轴32同轴的盲孔111，且所述光轴的末端与所述盲孔111配合，使所述齿轮轴32尾部可架在所述尾壳11上并不影响其灵活转动，这样可消除所述齿轮轴32结合所述半球磁铁2因装配间隙而导致在高速旋转时的左右晃动，使所述齿轮轴32转动更加平稳。

所述螺套5的凸轴穿过对应的所述行星轮33的安装通孔331与一锁紧螺母30连接，连接在所述凸轴周面上的至少一个凸块与位于对应所述行星轮33上的对应的卡槽332配合可使所述螺套5和对应所述行星轮33两者之间在所述行星轮33发生转动时不产生相对运动，且所述锁紧螺母30位于所述行星轮33的凹槽333内，所述锁紧螺母30位于所述凹槽333内不仅可以将所述螺套5紧紧固定在所述行星轮33上使之在轴向上锁死，进而使所述螺套5跟随对应所述行星轮33一起自转并公转，且所述锁紧螺母30不会影响所述行星轮33的动作。

所述行星管41的顶部具有一轴肩，所述封口盘9通过位于所述封口盘9上的两个限位通孔与两个所述行星管41套接连接，所述封口盘9的底面抵持在所述轴肩上，所述封口盘9的顶面与所述行星管41的端面齐平且与所述顶盖13的内平面贴合，当本申请还未开始工作时，所述顶盖13的所述开口131一直被所述封口盘9堵住保证胶囊腔内的密闭环境，避免肠道内食物残渣进入本申请，影响胶囊内部机构的运转；当进行工作时，对应所述行星管41能够分别移动至所述所述开口131处并通过所述开口131与外界连通，并完成所述推药活塞7将位于对应所述行星管41内的药品推出或所述取样针管8穿过所述开口131进行取样，工作完成后所述半球磁铁2逆向旋转，能够使取样针管、行星管、顶盖三者间形成一个有效的密闭空间，避免取样得到的活体组织被污染，造成取样无效。

如图7所示，所述螺杆6的上端设有一弹性锁定机构40，固定连接在所述推药活塞7底部或所述取样针管8底部的连接套71与对应所述螺杆6套接后与所述弹性锁定机构40锁合连接使所述推药活塞7或所述取样针管8更换方便，其中，所述弹性锁定机构40的与所述螺杆6同轴的操作杆404能够穿过所述推药活塞7或所述取样针管8的底板向上延伸，在不拆分所述壳体1的前提下对所述推药活塞7或所述取样针管8方便更换，使用方便，避免所述行星齿轮系3重复安装定位，也能够节约所述螺杆6、所述螺套5和所述行星齿轮系3组成的驱动套装。

具体的，所述弹性锁定机构40还包括两个锁杆401、连接在两个所述锁杆401之间的拉簧402、驱动块403和顶压弹簧405，两个所述锁杆401与位于对应所述螺杆6上的径向穿孔滑动配合，所述驱动块403与轴向设置在所述螺杆6上的导向孔滑动配合，位于所述驱动块403上的两个斜导向面分别与对应所述锁杆401的内端面贴合，所述操作杆404与所述驱动块403固定连接，所述顶压弹簧405套设在所述操作杆404上且两端分别抵持在所述驱动块403上和所述推药活塞7上或所述取样针管8上，所述顶压弹簧405使两个所述锁杆401保持外伸状态使所述锁杆401与位于所述连接套71上的卡槽卡合连接。

所述操作杆404的外周面上具有环形槽，套设在所述操作杆404上的密封套406与所述环形槽配合，所述密封套406位于所述操作杆404与所述推药活塞7或所述取样针管8之间，所述密封套406的设置提高了所述操作杆404与所述推药活塞7或所述取样针管8之间的连接密封性。

工作开始前，两个所述螺杆6均位于起始位置，且所述封口盘9堵住所述开口131，避免肠道内食物残渣或各种液体进入胶囊内，影响胶囊内部机构的运转，对应的行星管41、安装在该行星管41内的推药活塞7或所述取样针管8及所述顶盖13之间形成密闭的空间，避免施药前装在行星管内的药物被污染，造成施药无效或肠道内食物残渣或各种液体进入所述取样针管8内影响取样可靠性；工作开始后，以所述半球磁铁2在外部特定磁场作用下的转动作为整个机构的动力来源来使所述半球磁铁2旋转或使本申请移动或转向，通过所述行星齿轮系3可知，所述半球磁铁2转动带动所述齿轮轴32转动进而带动所述太阳轮31转动，所述太阳轮31转动带动了夹在所述太阳轮31和所述齿圈121之间并与其两者同时啮合的两个所述行星轮33进行自转和公转，即在绕自身回转轴线转动（自转）的同时还绕着所述齿轮轴32的轴线转动（公转），两个所述行星轮33进行公转会带动所述旋转架4进行自转，若所述太阳轮31绕一个方向（正向）开始转动，所述旋转架4也会沿同向自转，进而会带动对应的一个行星管41转至所述顶盖13的所述开口131处，所述行星轮33自转的同时带动对应的所述螺套5旋转，所述螺套5时会带动对应的所述螺杆6旋出或旋入所述螺套5进而使所述推药活塞7或所述取样针管8爬升或拉回至本申请内，由于两个所述螺杆6的运动方向相反，因而一次只能完成一个动作，并且移动至所述开口131处的所述螺杆6呈旋出状态，且所述推药活塞7或所述取样针管8呈顶出本申请的状态进而完成施药或取样；所述太阳轮31绕另一个方向（逆向）开始转动，在某一时刻两个所述螺杆6都回到起始位置，所述封口盘9堵住所述开口131，对应的行星管41、安装在该行星管41内的推药活塞7或所述取样针管8及所述顶盖13之间形成密闭的空间，避免取到的活检组织受到污染，导致取样无效，所述太阳轮31继续绕另一个方向工作时，使另一个行星管41转至所述顶盖13的所述开口131处，工作原理同上，因而能够实现双靶点施药或取样或施药与取样相结合使用，且结构简单，使用方便。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，包括呈胶囊状的壳体（1）及均设置在所述壳体（1）内的磁控驱动机构、行星齿轮系（3）和旋转架（4），所述行星齿轮系（3）包括太阳轮（31）和周向角度差180°的两个行星轮（33），所述太阳轮（31）与所述磁控驱动机构驱动连接，所述行星轮（33）与位于所述壳体（1）内壁上的齿圈（121）啮合，所述行星轮（33）上同轴固定连接有螺套（5），所述螺套（5）与所述旋转架（4）的对应的行星管（41）活动套设连接，与所述螺套（5）螺纹连接的螺杆（6）的外端上设有可更换的推药活塞（7）或取样针管（8），所述螺套（5）旋转能够带动所述推药活塞（7）或取样针管（8）沿对应的所述行星管（41）做直线运动，所述行星管（41）的顶面与所述顶盖（13）的内平面贴合连接，所述顶盖（13）上设有开口（131），所述行星管（41）能够通过所述开口（131）与外界连通，其中，两个所述螺套（5）的螺纹方向相反。

2.如权利要求1所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述磁控驱动机构为半球磁铁（2），所述半球磁铁（2）与所述壳体（1）的半球形尾壳（11）配合连接，与所述太阳轮（31）同轴固定连接的齿轮轴（32）与所述半球磁铁（2）固定连接。

3.如权利要求2所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述半球磁铁（2）的中心孔由依次连通的两个十字导孔和位于所述半球磁铁（2）的球面上的沉槽组成，两个所述十字导孔之间具有45°角度差，所述齿轮轴（32）包括依次连接的十字轴和光轴，所述十字轴与一所述十字导孔插接连接后使所述太阳轮（31）的轴肩面与所述半球磁铁（2）平面端贴合，一压紧套（10）套设在所述光轴上且与另一所述十字导孔插接连接，连接在所述光轴上的压紧螺母（20）抵持在所述压紧套（10）上，且所述压紧螺母（20）位于所述沉槽内。

4.如权利要求3所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述尾壳（11）内设有一与所述齿轮轴（32）同轴的盲孔（111），且所述光轴的末端与所述盲孔（111）配合。

5.如权利要求1所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述螺套（5）的凸轴穿过对应的所述行星轮（33）的安装通孔（331）与一锁紧螺母（30）连接，连接在所述凸轴周面上的至少一个凸块与位于对应所述行星轮（33）上的对应的卡槽（332）配合，且所述锁紧螺母（30）位于所述行星轮（33）的凹槽（333）内。

6.如权利要求1所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述行星管（41）的顶部具有一轴肩，所述封口盘（9）通过位于所述封口盘（9）上的两个限位通孔与两个所述行星管（41）套接连接，所述封口盘（9）的底面抵持在所述轴肩上，所述封口盘（9）的顶面与所述行星管（41）的端面齐平且与所述顶盖（13）的内平面贴合。

7.如权利要求2所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述壳体（1）还包括圆筒状的主壳体（12），所述主壳体（12）的两端均设置有内螺孔，所述主壳体（12）的两端分别与所述顶盖（13）和所述尾壳（11）螺纹连接，所述齿圈（121）位于所述主壳体（12）内壁上。

8.如权利要求1所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述螺杆（6）的上端设有一弹性锁定机构（40），固定连接在所述推药活塞（7）底部或所述取样针管（8）底部的连接套（71）与对应所述螺杆（6）套接后与所述弹性锁定机构（40）锁合连接，其中，所述弹性锁定机构（40）的与所述螺杆（6）同轴的操作杆（404）能够穿过所述推药活塞（7）或所述取样针管（8）的底板向上延伸。

9.如权利要求8所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述弹性锁定机构（40）还包括两个锁杆（401）、连接在两个所述锁杆（401）之间的拉簧（402）、驱动块（403）和顶压弹簧（405），两个所述锁杆（401）与位于对应所述螺杆（6）上的径向穿孔滑动配合，所述驱动块（403）与轴向设置在所述螺杆（6）上的导向孔滑动配合，位于所述驱动块（403）上的两个斜导向面分别与对应所述锁杆（401）的内端面贴合，所述操作杆（404）与所述驱动块（403）固定连接，所述顶压弹簧（405）套设在所述操作杆（404）上且两端分别抵持在所述驱动块（403）上和所述推药活塞（7）上或所述取样针管（8）上使所述锁杆（401）外伸与所述连接套（71）卡合连接。

10.如权利要求8所述的肠道用螺旋式定点操作机构，其特征在于，所述操作杆（404）的外周面上具有环形槽，套设在所述操作杆（404）上的密封套（406）与所述环形槽配合，所述密封套（406）位于所述操作杆（404）与所述推药活塞（7）或所述取样针管（8）之间。

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