CN113662589A - 柔性装夹旋转装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性装夹旋转装置和方法，其中装置包括：套管、安装在套管一端的转接组件、安装在套管的外圆柱面上的轴承、一部分固定在套管内的中心杆，安装在套管内的直线轴承、卡簧、弹簧、压力传感器和传感器压板，安装在中心杆一端的装夹套管、安装在装夹套管内的弹片；本发明采用弹片来装夹咽拭子，装夹力度轻柔，对中性及可靠性好，防止了咽拭子在装夹时出现折断现象；同时，当咽拭子在采样时遇到的阻力较大时，弹片与咽拭子会发生相对滑动，减少了不适感；本发明设有缓冲结构和压力传感器，缓冲结构起缓冲的作用，提高了咽拭子采样的舒适性；同时压力传感器能实时反馈压力值的变化情况，提高了咽拭子采样的安全性。

Description

柔性装夹旋转装置和方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种柔性装夹旋转装置和方法。

背景技术

为实现咽拭子的自动采样，咽拭子采样装置需要安装有固定咽拭子的装夹器；传统的咽拭子装夹器的夹持力大且无法感知采样时接触力的大小，在采样过程中容易产生危险，不满足安全性的要求；同时，传统的咽拭子夹持器不具有缓冲结构和便于装配咽拭子的对中设计，因此不便于咽拭子的自动装配且采样的舒适性很差；另外，传统的咽拭子夹持器为刚性固定咽拭子，容易使咽拭子的杆部折断。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提出了一种柔性装夹旋转装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提出的柔性装夹旋转装置，包括：套管、安装在套管的一端用于和其他外部组件连接的转接组件、安装在套管的外圆柱面上的轴承、一部分固定在套管内且另一部分伸出套管用于传递力的中心杆、在套管内分别安装有套在中心杆上用于支撑及润滑中心杆的直线轴承、用于固定直线轴承的卡簧、压力传感器和用于传递力及将压力传感器压紧在转接组件上的传感器压板、安装在中心杆和传感器压板之间用于缓冲中心杆运动的弹簧，安装在中心杆一端用于承载及固定咽拭子的装夹套管、安装在装夹套管内用于压紧咽拭子的弹片。

优选地，在套管上靠近转接组件的一端的外圆柱面上设有通槽；在中心杆上靠近弹簧的一端设有定位键；定位键和通槽配合，保证套管旋转时带动中心杆同时旋转。

优选地，在套管的外圆柱面上设有用于轴向定位轴承的轴肩。

优选地，在传感器压板的一端开设有用于固定弹簧的环槽，环槽的尺寸和弹簧的尺寸相同。

优选地，压力传感器选用薄膜传感器。

优选地，在装夹套管的轴向，一组弹片的数量至少为3个，且所有弹片的安装位置共线；在装夹套管的径向，弹片的组数不少于3组，且各组弹片沿圆周均匀分布。

优选地，在转接组件上设有用于使压力传感器的线脚穿过的通孔。

优选地，装夹套管靠近咽拭子的一端为中空圆台的形状，中空圆台的内孔孔径与咽拭子的杆部直径相同。

本发明提出的一种柔性装夹旋转方法，包括以下步骤：

S1、人工或通过机械手将咽拭子装夹在装夹套管上，咽拭子的杆部被弹片压紧固定；

S2、柔性装夹旋转装置带动咽拭子同步旋转并移动，当咽拭子接触到被采样部位时，弹簧缓冲咽拭子的头部对被采样部位的冲击，并将力传导到压力传感器上；

S3、压力传感器在接到力的信号后，停止移动柔性装夹旋转装置，同时保持柔性装夹旋转装置带动咽拭子转动，当咽拭子的头部在被采样部位旋转采样完成后，停止旋转并反向移动柔性装夹旋转装置，将咽拭子移离被采样部位，完成咽拭子采样。

本发明能够取得以下技术效果：

本发明采用装夹套管边缘安装弹片的方式来装夹咽拭子，装夹力度轻柔，对中性及可靠性好，有效防止了咽拭子的杆部在装夹时出现折断及损坏的现象；同时，当咽拭子在口腔内转动采样遇到的阻力较大时，弹片与咽拭子会发生相对滑动，在一定程度上减少了采样的不适感；本发明内部设有缓冲结构和压力传感器，当咽拭子在采样过程中接触被采样部位时，缓冲结构起缓冲的作用，保证咽拭子采样比较轻柔，被采样者无明显痛感，提高了咽拭子采样的舒适性；同时压力传感器能实时反馈压力值的变化情况，提高了咽拭子采样的安全性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的柔性装夹旋转装置的全剖视图；

图2是根据本发明实施例的柔性装夹旋转装置的外观示意图；

图3是根据本发明实施例的套管的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的中心杆的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的柔性装夹旋转装置的靠近转接组件端的放大视图；

图6是根据本发明实施例的装夹套管的全剖视图；

图7是根据本发明实施例的柔性装夹旋转方法的流程图。

其中的附图标记包括：装夹套管1、弹片2、中心杆3、定位键301、轴承4、直线轴承5、套管6、通槽601、弹簧7、传感器压板8、压力传感器9、转接组件10、卡簧11。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

下面结合图1至图7对本发明的具体工作方式进行详细说明：

如图1所示，本发明提出的柔性装夹旋转装置，包括：装夹套管1、弹片2、中心杆3、轴承4、直线轴承5、套管6、弹簧7、传感器压板8、压力传感器9、转接组件10、卡簧11。

装夹套管1安装在中心杆3的一端，用于承载及固定咽拭子。如图6所示，为了便于咽拭子装夹时的对中，装夹套管1靠近咽拭子的一端为中空圆台的形状，中空圆台的内孔孔径与咽拭子的杆部直径相同。当咽拭子靠近装夹套管1时，咽拭子的杆部最先接触中空圆台，咽拭子继续运动时会被中空圆台的内壁导向中空圆台的内孔，保证了咽拭子装夹时的对中方便。装夹套管1上设有安装弹片2的孔，孔的尺寸及数量和弹片2对应。在本发明的实施例中，装夹套管1和中心杆3采用过盈配合的方式装配在一起，保证中心杆3能够带动装夹套管1一起转动。

弹片2安装在装夹套管1内，用于压紧咽拭子。为保证装夹咽拭子的对中性以及可靠性，在装夹套管1的轴向，一组弹片2的数量至少为三个，且所有弹片2的安装位置共线；在装夹套管1的径向，弹片2的组数不少于三组，且各组弹片2沿圆周均匀分布。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，选用三个弹片2为一组，共三组弹片2，每组弹片2在装夹套管1的径向成120°角均匀分布。在本发明的一个实施例中，弹片2选用顶针弹片。

中心杆3一部分固定在套管6内，并穿过直线轴承5；另一部分伸出套管6，与装夹套管1连接。中心杆3用于传递咽拭子与被采样部位的接触力和带动装夹套管1转动。如图4所示，在中心杆3上靠近弹簧7的一端设有定位键301，定位键301用于和套管6上外圆柱面上的通槽601配合，保证套管6旋转时带动中心杆3同时旋转。

轴承4装在套管6的外圆柱面上的，被套管6的外圆柱面上的轴肩约束。在实际应用中，轴承4安装在外部组件上，用于承载柔性装夹旋转装置，可以根据实际外部组件的尺寸，来选用合适的轴承4。

直线轴承5安装在套管6内部，被卡簧11轴向固定，并套在中心杆3上。直线轴承5用于支撑及润滑中心杆3。

套管6用于承载内部各个组件，并带动中心杆3转动。如图3所示，通槽601设在套管6上靠近转接组件10的一端的外圆柱面上；通槽601和中心杆3上的定位键301配合，保证套管6旋转时带动中心杆3同时旋转。套管6的外圆柱面上设有用于轴向定位轴承4的轴肩。套管6的内部设有用于固定卡簧11的凹槽。

弹簧7安装在套管6的内部，且位于中心杆3和传感器压板8之间。弹簧7用于缓冲中心杆3的运动冲击，保证咽拭子轻柔地采样。如图5所示，弹簧7被传感器压板8上的环槽约束固定。

传感器压板8安装在套管6的内部。用于传递力及将压力传感器9压紧在转接组件10上。传感器压板8的一端开设有用于固定弹簧7的环槽，环槽的尺寸和弹簧7的尺寸相同。

压力传感器9安装在套管6的内部，且位于传感器压板8和转接组件10之间。压力传感器9用于测量咽拭子和被采样部位的接触压力。压力传感器9选用薄膜传感器。如图5所示。压力传感器9的线脚穿过转接组件10上的通孔，与外部组件连接，传输具体的压力数据。

转接组件10安装在套管6的一端，用于和其他外部组件连接以及保证套管6的密封性。转接组件10上设有用于使压力传感器9的线脚穿过的通孔。

卡簧11安装在套管6的内部凹槽中，用于固定直线轴承5。

如图7所示，本发明提出的柔性装夹旋转方法，应用本发明提出的柔性装夹旋转装置，包括以下步骤：

S1、人工或通过机械手将咽拭子装夹在装夹套管1上，咽拭子的杆部被弹片2压紧固定；

S2、柔性装夹旋转装置带动咽拭子同步旋转并移动，当咽拭子接触到被采样部位时，弹簧7缓冲咽拭子的头部对被采样部位的冲击，并将力传导到压力传感器9上；

S3、压力传感器9在接到力的信号后，传输给外部组件，外部组件收到力的信号后，停止移动柔性装夹旋转装置，同时保持柔性装夹旋转装置带动咽拭子转动，当咽拭子的头部在被采样部位旋转采样完成后，停止旋转并反向移动柔性装夹旋转装置，将咽拭子移离被采样部位，完成咽拭子采样。

综上所述，本发明提出一种柔性装夹旋转装置和方法。本发明采用装夹套管1的边缘安装弹片2的方式来装夹咽拭子，装夹力度轻柔，对中性及可靠性好，有效防止了咽拭子的杆部在装夹时出现折断及损坏的现象；同时，当咽拭子在口腔内转动采样遇到的阻力较大时，弹片2与咽拭子会发生相对滑动，在一定程度上减少了采样的不适感；本发明内部设有弹簧7和压力传感器9，当咽拭子在采样过程中接触被采样部位时，弹簧7起缓冲的作用，保证咽拭子采样比较轻柔，被采样者无明显痛感，提高了咽拭子采样的舒适性；同时压力传感器9能实时反馈压力值的变化情况，提高了咽拭子采样的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种柔性装夹旋转装置，其特征在于，包括：套管、安装在所述套管的一端用于和其他外部组件连接的转接组件、安装在所述套管的外圆柱面上的轴承、一部分固定在所述套管内且另一部分伸出所述套管用于传递力的中心杆，在所述套管内分别安装有套在所述中心杆上用于支撑及润滑所述中心杆的直线轴承、用于固定所述直线轴承的卡簧、压力传感器和用于传递力及将所述压力传感器压紧在所述转接组件上的传感器压板，在所述中心杆和所述传感器压板之间安装有用于缓冲所述中心杆运动的弹簧，在所述中心杆一端安装有用于承载及固定咽拭子的装夹套管、在所述装夹套管内安装有用于压紧所述咽拭子的弹片。

2.如权利要求1所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，在所述套管上靠近所述转接组件的一端的外圆柱面上设有通槽；在所述中心杆上靠近所述弹簧的一端设有定位键；所述定位键和所述通槽配合，保证所述套管旋转时带动所述中心杆同时旋转。

3.如权利要求1所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，在所述套管的外圆柱面上设有用于轴向定位所述轴承的轴肩。

4.如权利要求1所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，在所述传感器压板的一端开设有用于固定所述弹簧的环槽，所述环槽的尺寸和所述弹簧的尺寸相同。

5.如权利要求1所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，所述压力传感器为薄膜传感器。

6.如权利要求1所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，在所述装夹套管的轴向，一组所述弹片的数量至少为3个，且所有所述弹片的安装位置共线；在所述装夹套管的径向，所述弹片的组数不少于3组，且所述各组弹片沿圆周均匀分布。

7.如权利要求1所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，在所述转接组件上设有用于使所述压力传感器的线脚穿过的通孔。

8.如权利要求1所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，所述装夹套管靠近所述咽拭子的一端为中空圆台的形状，所述中空圆台的内孔孔径与所述咽拭子的杆部直径相同。

9.一种柔性装夹旋转方法，其应用如权利要求1-8中任一项所述的柔性装夹旋转装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1、人工或通过机械手将所述咽拭子装夹在所述装夹套管上，所述咽拭子的杆部被所述弹片压紧固定；

S2、所述柔性装夹旋转装置带动所述咽拭子同步旋转并移动，当所述咽拭子接触到被采样部位时，所述弹簧缓冲所述咽拭子的头部对所述被采样部位的冲击，并将力传导到所述压力传感器上；

S3、所述压力传感器在接到力的信号后，停止移动所述柔性装夹旋转装置，同时保持所述柔性装夹旋转装置带动所述咽拭子转动，当所述咽拭子的头部在所述被采样部位旋转采样完成后，停止旋转并反向移动所述柔性装夹旋转装置，将所述咽拭子移离所述被采样部位，完成所述咽拭子采样。

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