CN113679456A - 一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置 - Google Patents

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Abstract

一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置，其组成包括：支撑球套、进给机构、柔性针、斜齿轮、俯仰转动电机、俯仰转动电机座、齿条支撑架、竖直弧形齿条、水平转动电机、直齿轮、水平转动电机滑座、弧形齿条导轨、底座；进给机构实现柔性针的进给、退回和自转；俯仰转动电机带动斜齿轮转动，进而进给机构俯仰转动，调整柔性针俯仰方向角度；水平转动电机带动直齿轮转动，进而水平转动电机滑座在弧形齿条导轨的导轨上滑动，进而进给机构水平转动，调整柔性针偏摆方向角度；俯仰转动电机和水平转动电机联合运动实现柔性针入针角度的调整，可以提供多种角度的穿刺路径规划，更加容易完成对靶点的穿刺，达到了提高穿刺的稳定性、准确性和可达性的目的。

Description

一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置
技术领域
本发明涉及一种可变换入针角度的柔性针穿刺装置，属于医疗器材设备技术领域。
背景技术
微创介入医疗是近年来迅速发展起来的一门崭新的医疗技术，是介于外科、内科之间的新兴医疗方法，靶向穿刺技术是应用前景最广阔的医疗手段之一。目前，微创使用的针均为钢针，穿刺过程中不能绕开骨骼、神经、血管等障碍，也不能灵活有效的修正误差，准确穿刺目标靶点，因此提出了采用柔性针，柔性针带有斜尖，而且针轴相对组织具有足够的柔性，所以在刺入组织时，由于受到组织的侧向力，针轴会产生弯曲，穿刺出弧型轨迹，利用自身的柔性弯曲绕开骨骼、血管等障碍物，准确穿刺靶点；医生手工穿刺时，对柔性针很难操控，影响穿刺的稳定性、准确性与可达性。
发明内容
针对以上问题，本发明提出一种可调整入针角度柔性针穿刺机构，可以精准调整柔性针刺入组织的角度，可以提供多种角度的穿刺路径规划，更加容易完成对靶点的穿刺，达到了提高穿刺的稳定性、准确性和可达性的目的。
本发明的技术方案是：
一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置，其组成包括：支撑球套、进给机构、柔性针、斜齿轮、俯仰转动电机、俯仰转动电机座、齿条支撑架、竖直弧形齿条、水平转动电机、直齿轮、水平转动电机滑座、弧形齿条导轨、底座；其特征在于支撑球套固定在底座的前端，支撑球套的球套和进给机构前端的球头通过球副联接，弧形齿条导轨上面设有弧形导轨，下面设有弧形齿条，弧形齿条导轨的弧形齿条通过螺钉固定在底座的后端；水平转动电机滑座下面设有弧形滑块，水平转动电机滑座的弧形滑块与弧形齿条导轨的导轨联接，水平转动电机固定在水平转动电机滑座上，水平转动电机的输出轴与直齿轮连接，直齿轮与弧形齿条导轨的齿条相啮合，齿条支撑架整体呈弧形，齿条支撑架的底部通过螺钉固定在水平转动电机滑座上，竖直弧形齿条通过螺钉固定在齿条支撑架上；俯仰转动电机座通过螺钉固定在进给机构的后端，俯仰转动电机通过螺钉固定在俯仰转动电机座上，斜齿轮与俯仰转动电机的输出轴连接，斜齿轮与竖直弧形齿条相啮合；俯仰转动电机输出轴带动斜齿轮转动，进而进给机构绕支撑球套的球套中心俯仰转动，调整柔性针俯仰方向角度；水平转动电机的输出轴带动直齿轮转动，进而水平转动电机滑座在弧形齿条导轨的导轨上滑动，进而带动进给机构前端的球体绕支撑球套的球套中心水平转动，调整柔性针偏摆方向角度；俯仰转动电机和水平转动电机联合运动调整柔性针的入针角度。
作为优选，所述的进给机构是由支撑架、夹针装置、自转电机座、自转电机、进给电机座、进给电机、联轴器、滑台、丝杠、导轨组成，所述的支撑架前端设有球头杆，球头杆前端设有球头，球头杆沿轴线设有通孔，支撑架的中间设有“U”型架，支撑架的后端设有支撑板，导轨通过螺钉固定在“U”型架前端，进给电机座通过螺钉固定在“U”型架后端，进给电机通过螺钉固定在进给电机座上，丝杠一端通过轴承与“U”型架连接，另一端通过联轴器与进给电机的输出轴连接，滑台上面设有螺纹孔，下面设有矩形凹槽；滑台的矩形凹槽与导轨联接，丝杠与滑台联接，自转电机座通过螺钉固定在滑台上，自传电机通过螺钉固定在自传电机座上，夹针装置安装在自转电机的输出轴上，夹针装置与球头杆处于同一轴线，柔性针后端安装在夹针装置上，柔性针的前端穿过球头杆的通孔；自转电机通过夹针装置带动柔性针自转；进给电机通过联轴器带动丝杠转动，进而带动滑台沿着导轨前后运动，实现柔性针的进给和退回。
本发明的有益效果是：
本发明采用的俯仰旋转电机实现齿轮传动并与球副相配合，保证了柔性针俯仰方向角度的精确调整。
本发明采用的水平旋转电机实现齿轮传动并与球副相配合，保证了柔性针偏摆方向角度的精确调整。
本发明通过柔性针俯仰角度的调整、偏摆角度的调整和自转相互配合，实现了柔性针全角度的调整，提供了更多的穿刺路径，能够更加容易和精准的完成对靶点的穿刺。
附图说明
附图1，本发明的整体结构示意图前视图
附图2，本发明的整体结构示意图后视图
附图3，本发明的进给机构结构示意图
附图4，本发明中水平转动电机滑座示意图
附图5，本发明中齿条支撑架示意图
附图6，本发明中支撑架示意图
附图中各部件的标记如下：1、支撑球套，2、进给机构，2-1、支撑架，2-1-1、球头杆，2-1-2、“U”型架，2-1-3、支撑板，2-2、夹针装置，2-3、自转电机座，2-4、自转电机，2-5、进给电机座，2-6、进给电机，2-7、联轴器，2-8、滑台，2-9、丝杠，2-10、导轨，3、柔性针，4、斜齿轮，5、俯仰转动电机，6、俯仰转动电机座，7、齿条支撑架，8、竖直弧形齿条，9、水平转动电机，10、直齿轮,11、水平转动电机滑座，12、弧形齿条导，13、底座。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体结构来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明具体实施方式采用以下技术方案：由支撑球套1、进给机构2、柔性针3、斜齿轮4、俯仰转动电机5、俯仰转动电机座6、齿条支撑架7、竖直弧形齿条8、水平转动电机9、直齿轮10、水平转动电机滑座11、弧形齿条导轨12、底座13组成；其特征在于支撑球套1固定在底座13的前端，支撑球套1的球套和进给机构2前端的球头通过球副联接，弧形齿条导轨12上面设有弧形导轨，下面设有弧形齿条，弧形齿条导轨12的弧形齿条通过螺钉固定在底座13的后端；水平转动电机滑座11下面设有弧形滑块，水平转动电机滑座11的弧形滑块与弧形齿条导轨12的导轨联接，水平转动电机9固定在水平转动电机滑座11上，水平转动电机9的输出轴与直齿轮10连接，直齿轮10与弧形齿条导轨12的齿条相啮合，齿条支撑架7整体呈弧形，齿条支撑架7的底部通过螺钉固定在水平转动电机滑座11上，竖直弧形齿条8通过螺钉固定在齿条支撑架7上；俯仰转动电机座6通过螺钉固定在进给机构2的后端，俯仰转动电机5通过螺钉固定在俯仰转动电机座6上，斜齿轮4与俯仰转动电机5的输出轴连接，斜齿轮4与竖直弧形齿条8相啮合；俯仰转动电机5输出轴带动斜齿轮4转动，进而进给机构2绕支撑球套1的球套中心俯仰转动，调整柔性针3俯仰方向角度；水平转动电机9的输出轴带动直齿轮10转动，进而水平转动电机滑座11在弧形齿条导轨12的导轨上滑动，进而带动进给机构2前端的球体绕支撑球套1的球套中心水平转动，调整柔性针3偏摆方向角度；俯仰转动电机5和水平转动电机9联合运动调整柔性针3的入针角度。
进一步的，所述的进给机构是由支撑架2-1、夹针装置2-2、自转电机座2-3、自转电机2-4、进给电机座2-5、进给电机2-6、联轴器2-7、滑台2-8、丝杠2-9、导轨2-10组成，所述的支撑架2-1前端设有球头杆2-1-1，球头杆2-1-1前端设有球头，球头杆2-1-1沿轴线设有通孔，支撑架2-1的中间设有“U”型架2-1-2，支撑架2-1的后端设有支撑板2-1-3，导轨2-10通过螺钉固定在“U”型架2-1-2前端，进给电机座2-5通过螺钉固定在“U”型架2-1-2后端，进给电机2-6通过螺钉固定在进给电机座2-5上，丝杠2-9一端通过轴承与“U”型架2-1-2连接，另一端通过联轴器2-7与进给电机2-6的输出轴连接，滑台2-8上面设有螺纹孔，下面设有矩形凹槽；滑台2-8的矩形凹槽与导轨2-10联接，丝杠2-9与滑台2-8联接，自转电机座2-3通过螺钉固定在滑台2-8上，自传电机2-4通过螺钉固定在自传电机座2-3上，夹针装置2-2安装在自转电机2-4的输出轴上，夹针装置2-2与球头杆2-1-1处于同一轴线，柔性针3后端安装在夹针装置2-2上，柔性针3的前端穿过球头杆2-1-1的通孔；自转电机2-4通过夹针装置2-2带动柔性针3自转；进给电机2-6通过联轴器2-7带动丝杠2-9转动，进而带动滑台2-8沿着导轨2-10前后运动，实现柔性针3的进给和退回。
本发明的工作过程下：
实例1:入针角度调整实例：俯仰转动电机5输出轴带动斜齿轮4转动，进而进给机构2绕支撑球套1的球套中心俯仰转动，调整柔性针3俯仰方向角度；水平转动电机9的输出轴带动直齿轮10转动，进而水平转动电机滑座11在弧形齿条导轨12的导轨上滑动，进而带动进给机构2前端的球体绕支撑球套1的球套中心水平转动，调整柔性针3偏摆方向角度；俯仰转动电机5和水平转动电机8联合运动调整柔性针的入针角度。
实例2：穿刺实例：进给电机2-5通过联轴器2-7带动丝杠2-10转动，进而带动滑台2-8沿着导轨2-11前后运动，实现柔性针3的进给和退回；自转电机2-4通过夹针装置2-2带动柔性针3转动，实现柔性针的自转。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置，其组成包括：支撑球套（1）、进给机构（2）、柔性针（3）、斜齿轮（4）、俯仰转动电机（5）、俯仰转动电机座（6）、齿条支撑架（7）、竖直弧形齿条（8）、水平转动电机（9）、直齿轮（10）、水平转动电机滑座（11）、弧形齿条导轨（12）、底座（13）；其特征在于支撑球套（1）固定在底座（13）的前端，支撑球套(1)的球套和进给机构(2)前端的球头通过球副联接，弧形齿条导轨（12）上面设有弧形导轨，下面设有弧形齿条，弧形齿条导轨（12）的弧形齿条通过螺钉固定在底座（13）的后端；水平转动电机滑座（11）下面设有弧形滑块，水平转动电机滑座（11）的弧形滑块与弧形齿条导轨（12）的导轨联接，水平转动电机（9）固定在水平转动电机滑座（11）上，水平转动电机（9）的输出轴与直齿轮（10）连接，直齿轮（10）与弧形齿条导轨（12）的齿条相啮合，齿条支撑架（7）整体呈弧形，齿条支撑架（7）的底部通过螺钉固定在水平转动电机滑座（11）上，竖直弧形齿条（8）通过螺钉固定在齿条支撑架（7）上；俯仰转动电机座（6）通过螺钉固定在进给机构(2)的后端，俯仰转动电机（5）通过螺钉固定在俯仰转动电机座（6）上，斜齿轮（4）与俯仰转动电机（5）的输出轴连接，斜齿轮（4）与竖直弧形齿条（8）相啮合；俯仰转动电机（5）输出轴带动斜齿轮（4）转动，进而进给机构（2）绕支撑球套（1）的球套中心俯仰转动，调整柔性针（3）俯仰方向角度；水平转动电机（9）的输出轴带动直齿轮（10）转动，进而水平转动电机滑座（11）在弧形齿条导轨（12）的导轨上滑动，进而带动进给机构（2）前端的球体绕支撑球套（1）的球套中心水平转动，调整柔性针（3）偏摆方向角度；俯仰转动电机（5）和水平转动电机（9）联合运动调整柔性针（3）的入针角度。
2.根据权利要求1所述的一种可调整入针角度的柔性针穿刺装置，其特征在于所述的进给机构是由支撑架（2-1）、夹针装置（2-2）、自转电机座（2-3）、自转电机（2-4）、进给电机座（2-5）、进给电机（2-6）、联轴器（2-7）、滑台（2-8）、丝杠（2-9）、导轨（2-10）组成，所述的支撑架（2-1）前端设有球头杆（2-1-1），球头杆（2-1-1）前端设有球头，球头杆（2-1-1）沿轴线设有通孔，支撑架（2-1）的中间设有“U”型架（2-1-2），支撑架（2-1）的后端设有支撑板（2-1-3），导轨（2-10）通过螺钉固定在“U”型架（2-1-2）前端，进给电机座（2-5）通过螺钉固定在“U”型架（2-1-2）后端，进给电机（2-6）通过螺钉固定在进给电机座（2-5）上，丝杠（2-9）一端通过轴承与“U”型架（2-1-2）连接，另一端通过联轴器（2-7）与进给电机（2-6）的输出轴连接，滑台（2-8）上面设有螺纹孔，下面设有矩形凹槽；滑台（2-8）的矩形凹槽与导轨（2-10）联接，丝杠（2-9）与滑台（2-8）联接，自转电机座（2-3）通过螺钉固定在滑台（2-8）上，自传电机（2-4）通过螺钉固定在自传电机座（2-3）上，夹针装置（2-2）安装在自转电机（2-4）的输出轴上，夹针装置（2-2）与球头杆（2-1-1）处于同一轴线，柔性针（3）后端安装在夹针装置（2-2）上，柔性针（3）的前端穿过球头杆（2-1-1）的通孔；自转电机（2-4）通过夹针装置（2-2）带动柔性针（3）自转；进给电机（2-6）通过联轴器（2-7）带动丝杠（2-9）转动，进而带动滑台（2-8）沿着导轨（2-10）前后运动，实现柔性针（3）的进给和退回。
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