CN113598898B - 电动释放型穿刺针夹持装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动释放型穿刺针夹持装置，包括：机械臂末端连杆和设于机械臂末端连杆上的夹持组件；其中，夹持组件包括左夹爪、右夹爪以及用于驱动左夹爪和右夹爪相对和相背移动的驱动机构；左夹爪和右夹爪的相对端设置为用于夹持固定穿刺针的夹持端；驱动机构包括驱动电机以及与驱动电机的输出端传动连接的动力输出部，动力输出部与左夹爪和右夹爪传动连接。本申请实现了可在远端对驱动电机进行控制，电动释放穿刺针，保证穿刺精度，简化释放穿刺针操作的技术效果，进而解决了相关技术中在释放穿刺针时容易误触碰穿刺针，导致穿刺针位置和角度改变，影响穿刺精度，并且手动释放穿刺针的操作复杂耗时，不便于临床应用的问题。

Description

电动释放型穿刺针夹持装置

技术领域

本申请涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种电动释放型穿刺针夹持装置。

背景技术

经皮穿刺手术中，医生需要手持穿刺针，将穿刺针扎入患者体内病变位置，进行活检诊断或者消融治疗。穿刺手术机器人可以代替医生夹持穿刺针，实现更精准、更稳定的穿刺操作。穿刺手术机器人的末端被设计为可以夹持穿刺针的装置，即穿刺针夹持装置。

穿刺针夹持装置要能提供足够大的夹持力，以便克服穿刺过程中穿刺针受到的组织的阻力。穿刺针夹持装置需要具有释放穿刺针的功能，在穿刺机器人穿刺完成后，穿刺针需要与穿刺针夹持装置脱离，仅留下扎入患者体内的穿刺针与患者一同进行CT扫描，判断穿刺是否到位。

目前，机器人穿刺完成后，医生需要手动将穿刺针与穿刺针夹持装置脱离，在释放穿刺针时需要拆卸螺栓或者扳开卡扣，在释放穿刺针时容易误触碰穿刺针，导致穿刺针位置和角度改变，影响穿刺精度，并且手动释放穿刺针的操作复杂耗时，不便于临床应用。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种电动释放型穿刺针夹持装置，以解决相关技术中释放穿刺针时需要拆卸螺栓或者扳开卡扣，在释放穿刺针时容易误触碰穿刺针，导致穿刺针位置和角度改变，影响穿刺精度，并且手动释放穿刺针的操作复杂耗时，不便于临床应用的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种电动释放型穿刺针夹持装置，该电动释放型穿刺针夹持装置包括：机械臂末端连杆和设于所述机械臂末端连杆上的夹持组件；其中，

所述夹持组件包括左夹爪、右夹爪以及用于驱动所述左夹爪和所述右夹爪相对和相背移动的驱动机构；所述左夹爪和所述右夹爪的相对端设置为用于夹持固定穿刺针的夹持端；

所述驱动机构包括驱动电机以及与所述驱动电机的输出端传动连接的动力输出部，所述动力输出部与所述左夹爪和所述右夹爪传动连接。

进一步的，还包括固定在所述机械臂末端连杆上的固定壳体；

所述动力输出部包括转动设于所述固定壳体上的传动杆，所述传动杆的第一端和第二端分别设置有第一传动螺纹和第二传动螺纹，所述第一传动螺纹和所述第二传动螺纹的螺纹方向相反；所述驱动电机的输出端与所述传动杆传动连接；

所述左夹爪的第一端与所述第一传动螺纹螺纹连接，第二端设置为所述夹持端；

所述右夹爪的第一端与所述第二传动螺纹螺纹连接，第二端设置为所述夹持端；

所述固定壳体上设置有限位机构，用于限制所述左夹爪和所述右夹爪的旋转运动。

进一步的，动力输出部还包括固定套设在所述传动杆上的第一锥齿轮，以及转动设于所述固定壳体上的第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合；

所述驱动电机的输出端与所述第二锥齿轮传动连接。

进一步的，固定壳体包括U形架，所述U形架包括连接部和设于所述连接部两端的支腿部；

所述第二锥齿轮设于所述连接部，所述传动杆设于两个所述支腿部之间，且所述传动杆的两端与对应的所述支腿部转动连接。

进一步的，限位机构设于两个所述支腿部相对的一侧，所述限位机构上沿所述传动杆轴向开设有限位槽，所述左夹爪和所述右夹爪的第一端穿过所述限位槽后与对应的所述第一传动螺纹和所述第二传动螺纹螺纹连接。

进一步的，机械臂末端连杆呈中空设置，所述机械臂末端连杆的中空部套设有传动轴，所述传动轴的第一端穿过所述连接部后与所述第二锥齿轮连接，第二端延伸出所述机械臂末端连杆后与所述驱动电机连接。

进一步的，机械臂末端连杆包括依次连接的第一水平部、倾斜部和第二水平部，所述传动轴设置为柔性轴，所述柔性轴依次穿过所述第二水平部、倾斜部和第一水平部后与所述第二锥齿轮连接。

进一步的，还包括穿刺针固定座，所述穿刺针固定座内开设有用于固定穿刺针的固定孔，所述穿刺针固定座两侧分别设置有与所述左夹爪和所述右夹爪夹持配合的夹持孔。

进一步的，左夹爪和所述右夹爪的相对侧设置有与所述夹持孔夹持配合的夹持凸台。

进一步的，固定壳体包括水平设于所述连接部上的定位板，所述定位板位于所述左夹爪和所述右夹爪的上方；所述定位板下端面设置有定位销，所述穿刺针固定座上端开设有与所述定位销插接配合的定位孔。

在本申请实施例中，通过设置机械臂末端连杆和设于所述机械臂末端连杆上的夹持组件；其中，所述夹持组件包括左夹爪、右夹爪以及用于驱动所述左夹爪和所述右夹爪相对和相背移动的驱动机构；所述左夹爪和所述右夹爪的相对端设置为用于夹持固定穿刺针的夹持端；所述驱动机构包括驱动电机以及与所述驱动电机的输出端传动连接的动力输出部，所述动力输出部与所述左夹爪和所述右夹爪传动连接，达到了控制驱动电机动作即可释放穿刺针或夹持固定穿刺针的目的，从而实现了可在远端对驱动电机进行控制，电动释放穿刺针，保证穿刺精度，简化释放穿刺针操作的技术效果，进而解决了相关技术中释放穿刺针时需要拆卸螺栓或者扳开卡扣，在释放穿刺针时容易误触碰穿刺针，导致穿刺针位置和角度改变，影响穿刺精度，并且手动释放穿刺针的操作复杂耗时，不便于临床应用的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的结构示意图；

图2是根据本申请实施例的另一结构示意图；

图3是根据本申请实施例中动力输出部的结构示意图；

图4是根据本申请实施例中穿刺针固定座的结构示意图；

其中，1机械臂末端连杆，101第一水平部，102倾斜部，103第二水平部，2传动轴，3传动杆，4定位板，5定位销，6左夹爪，7穿刺针固定座，8右夹爪，9固定壳体，91U形架，10穿刺针，11第二锥齿轮，12第二传动螺纹，13夹持凸台，14夹持孔，15定位孔，16第一传动螺纹，17第一锥齿轮，18限位机构，181限位槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种电动释放型穿刺针夹持装置，该电动释放型穿刺针夹持装置包括：机械臂末端连杆1和设于机械臂末端连杆1上的夹持组件；其中，

夹持组件包括左夹爪6、右夹爪8以及用于驱动左夹爪6和右夹爪8相对和相背移动的驱动机构；左夹爪6和右夹爪8的相对端设置为用于夹持固定穿刺针10的夹持端；

驱动机构包括驱动电机以及与驱动电机的输出端传动连接的动力输出部，动力输出部与左夹爪6和右夹爪8传动连接。

本实施例中，机械臂末端连接杆用于与穿刺机器人的机械臂固定连接，穿刺机器人通过机械臂末端连杆1带动夹持组件在空间内进行移动，实现穿刺动作。由于该夹持组件用于夹持固定穿刺针10，因此其至少包括两个夹爪，分别为左夹爪6和右夹爪8，左夹爪6和右夹爪8对穿刺针10的夹持和释放过程为二者的相对移动或相背移动，该装置内设置有驱动机构，由该驱动机构带动左夹爪6和右夹爪8的相对运动和相背离运动。其中，左夹爪6和右夹爪8相对运动时二者互相靠近，从而通过夹持端实现对穿刺针10的夹持固定，在释放时左夹爪6和右夹爪8则相背运动，二者逐渐分开，从而实现对穿刺针10的释放。

本装置中左夹爪6和右夹爪8的夹持和释放动作由驱动机构中的驱动电机带动，驱动电机带动动力输出部动作从而带动左夹爪6和右夹爪8动作。由于驱动电机为电控装置，因此在临床应用中，医生可在远端通过按钮或其他的控制器实现对驱动电机的控制，从而实现对穿刺针10的夹持和释放。实现保证穿刺精度，简化释放穿刺针10操作的技术效果，解决了相关技术中释放穿刺针10时需要拆卸螺栓或者扳开卡扣，在释放穿刺针10时容易误触碰穿刺针10，导致穿刺针10位置和角度改变，影响穿刺精度，并且手动释放穿刺针10的操作复杂耗时，不便于临床应用的问题。

如图1至图4所示，还包括固定在机械臂末端连杆1上的固定壳体9；

动力输出部包括转动设于固定壳体9上的传动杆3，传动杆3的第一端和第二端分别设置有第一传动螺纹16和第二传动螺纹12，第一传动螺纹16和第二传动螺纹12的螺纹方向相反；驱动电机的输出端与传动杆3传动连接；

左夹爪6的第一端与第一传动螺纹16螺纹连接，第二端设置为夹持端；

右夹爪8的第一端与第二传动螺纹12螺纹连接，第二端设置为夹持端；

固定壳体9上设置有限位机构18，用于限制左夹爪6和右夹爪8的旋转运动。

具体的，需要说明的是，固定壳体9作为安装装置固定在机械臂末端连杆1的端部，用于安装传动杆3、左夹爪6、右夹爪8和限位机构18。其具体形状可根据使用需求进行设置。传动杆3的两端与固定壳体9通过轴承实现转动连接，传动杆3呈水平设置，其轴线垂直于穿刺针10的轴线。由于传动杆3两端开设有螺纹方向相反的第一传动螺纹16和第二传动螺纹12，且左夹爪6和右夹爪8分别与第一传动螺纹16和第二传动螺纹12螺纹连接，因此在限位机构18对左夹爪6和右夹爪8的旋转运动进行限制之后，在传动杆3旋转时可带动左夹爪6和右夹爪8同步动作，即可使左夹爪6和右夹爪8相互靠近实现夹持，以及相互远离实现释放。本实施例中传动杆3的旋转动作由驱动电机带动实现，即通过驱动电机带动传动杆3正转和反转实现对穿刺针10的夹持和释放。

如图1至图4所示，动力输出部还包括固定套设在传动杆3上的第一锥齿轮17，以及转动设于固定壳体9上的第二锥齿轮11，第一锥齿轮17和第二锥齿轮11啮合；

驱动电机的输出端与第二锥齿轮11传动连接。

具体的，需要说明的是，由于驱动电机的输出方向与传动杆3的旋转方向不同，因此需要对驱动电机的输出方向进行转化。本实施例通过在传动杆3上固定第一锥齿轮17，而在驱动电机的输出端固定第二锥齿轮11，且第二锥齿轮11和第一锥齿轮17啮合，使得驱动电机在带动第二锥齿轮11绕X方向旋转时，可带动第一锥齿轮17绕Y方向旋转，从而驱动传动杆3绕Y方向进行旋转，实现动力的输出。采用锥齿轮对传动，通过改变传动比，可以放大电机输出力矩，提供足够大的夹持力。

如图1至图4所示，固定壳体9包括U形架91，U形架91包括连接部和设于连接部两端的支腿部；

第二锥齿轮11设于连接部，传动杆3设于两个支腿部之间，且传动杆3的两端与对应的支腿部转动连接。

具体的，需要说明的是，为使固定壳体9内具有充足的安装空间，且结构重量尽可能轻，本实施例中固定壳体9的主体结构为U形架91，利用U形架91两个止推部之间的安装空间实现传动杆3、第一锥齿轮17和第二锥齿轮11的安装，U形架91的支腿部和连接部一体成型。

如图1至图4所示，限位机构18设于两个支腿部相对的一侧，限位机构18上沿传动杆3轴向开设有限位槽181，左夹爪6和右夹爪8的第一端穿过限位槽181后与对应的第一传动螺纹16和第二传动螺纹12螺纹连接。

具体的，需要说明的是，由于左夹爪6和右夹爪8的第一端穿过限位槽181设置，因此限位槽181可起到对左夹爪6和右夹爪8旋转运动的限制作用，从而防止左夹爪6和右夹爪8随着传动杆3旋转，使其只做直线运动。每个支腿部上的限位部至少由四个限位条组成，相邻限位条之间具有间距，该间距即可形成限位槽181，而传动杆3的两端则穿过四个限位条之间。

如图1至图4所示，机械臂末端连杆1呈中空设置，机械臂末端连杆1的中空部套设有传动轴2，传动轴2的第一端穿过连接部后与第二锥齿轮11连接，第二端延伸出机械臂末端连杆1后与驱动电机连接。

具体的，需要说明的是，为进一步是该装置的结构更为紧凑，将机械臂末端连杆1设置为中空结构，可使其重量更轻。传动轴2则安装在机械臂末端连杆1的中空部，机械臂末端连杆1可为异形结构，主要目的在于为患者胸部、腹部留出足够空间，穿刺时机械臂末端连杆1不会碰撞到患者胸部、腹部。本实施例中，机械臂末端连杆1包括依次连接的第一水平部101、倾斜部102和第二水平部103，由于机械臂末端连杆1不是直线结构，因此传动轴2设置为柔性轴，柔性轴依次穿过第二水平部103、倾斜部102和第一水平部101后与第二锥齿轮11连接。

采用柔性轴传动，铁磁材质的驱动电机远离夹爪，不会出现在CT扫描范围内，避免在CT图像上产生伪影导致图像不清晰。整个穿刺针10夹持装置可由无伪影的非金属材质制成，可用于CT实时扫描下医生主从操控机器人穿刺的手术场景。

如图1至图4所示，还包括穿刺针固定座7，穿刺针固定座7内开设有用于固定穿刺针10的固定孔，通过锁定螺丝拧入固定孔内抵紧穿刺针10实现固定，穿刺针固定座7两侧分别设置有与左夹爪6和右夹爪8夹持配合的夹持孔14，左夹爪6和右夹爪8的相对侧设置有与夹持孔14夹持配合的夹持凸台13。

如图1至图4所示，固定壳体9包括水平设于连接部上的定位板4，定位板4位于左夹爪6和右夹爪8的上方；定位板4下端面设置有定位销5，穿刺针固定座7上端开设有与定位销5插接配合的定位孔15。通过定位孔15实现对穿刺针固定座7在夹持之前的定位，提高夹持精准度。

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

Claims (8)

1.一种电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，包括：机械臂末端连杆和设于所述机械臂末端连杆上的夹持组件；其中，

所述夹持组件包括左夹爪、右夹爪以及用于驱动所述左夹爪和所述右夹爪相对和相背移动的驱动机构；所述左夹爪和所述右夹爪的相对端设置为用于夹持固定穿刺针的夹持端；

所述驱动机构包括驱动电机以及与所述驱动电机的输出端传动连接的动力输出部，所述动力输出部与所述左夹爪和所述右夹爪传动连接；

还包括固定在所述机械臂末端连杆上的固定壳体；所述动力输出部包括转动设于所述固定壳体上的传动杆，所述传动杆的第一端和第二端分别设置有第一传动螺纹和第二传动螺纹，所述第一传动螺纹和所述第二传动螺纹的螺纹方向相反；所述驱动电机的输出端与所述传动杆传动连接；所述左夹爪的第一端与所述第一传动螺纹螺纹连接，第二端设置为所述夹持端；所述右夹爪的第一端与所述第二传动螺纹螺纹连接，第二端设置为所述夹持端；所述固定壳体上设置有限位机构，用于限制所述左夹爪和所述右夹爪的旋转运动；

所述固定壳体包括U形架，所述U形架包括连接部和设于所述连接部两端的支腿部；

所述限位机构设于两个所述支腿部相对的一侧，所述限位机构上沿所述传动杆轴向开设有限位槽，所述左夹爪和所述右夹爪的第一端穿过所述限位槽后与对应的所述第一传动螺纹和所述第二传动螺纹螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，所述动力输出部还包括固定套设在所述传动杆上的第一锥齿轮，以及转动设于所述固定壳体上的第二锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮啮合；

所述驱动电机的输出端与所述第二锥齿轮传动连接。

3.根据权利要求2所述的电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，

所述第二锥齿轮设于所述连接部，所述传动杆设于两个所述支腿部之间，且所述传动杆的两端与对应的所述支腿部转动连接。

4.根据权利要求2至3任一项所述的电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，所述机械臂末端连杆呈中空设置，所述机械臂末端连杆的中空部套设有传动轴，所述传动轴的第一端穿过所述连接部后与所述第二锥齿轮连接，第二端延伸出所述机械臂末端连杆后与所述驱动电机连接。

5.根据权利要求4所述的电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，所述机械臂末端连杆包括依次连接的第一水平部、倾斜部和第二水平部，所述传动轴设置为柔性轴，所述柔性轴依次穿过所述第二水平部、倾斜部和第一水平部后与所述第二锥齿轮连接。

6.根据权利要求5所述的电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，还包括穿刺针固定座，所述穿刺针固定座内开设有用于固定穿刺针的固定孔，所述穿刺针固定座两侧分别设置有与所述左夹爪和所述右夹爪夹持配合的夹持孔。

7.根据权利要求6所述的电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，所述左夹爪和所述右夹爪的相对侧设置有与所述夹持孔夹持配合的夹持凸台。

8.根据权利要求7所述的电动释放型穿刺针夹持装置，其特征在于，所述固定壳体包括水平设于所述连接部上的定位板，所述定位板位于所述左夹爪和所述右夹爪的上方；所述定位板下端面设置有定位销，所述穿刺针固定座上端开设有与所述定位销插接配合的定位孔。