CN113974664A - 一种c臂机线缆控制装置及其c臂机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种C臂机线缆控制装置及其C臂机，包括：线缆限制件，其上设有供线缆运动的线缆运动通道；线缆自所述C形臂线缆出口处引出，穿设于所述线缆运动通道内，并经所述线缆限制件限制防止所述线缆进入限定在所述C形臂内的无菌区。本发明结构简单，利用不同功能模块的组合形成封闭环作为线缆限制件，限制线缆的运动，防止线缆侵入无菌工作区域，成本低，装配简易。

Description

一种C臂机线缆控制装置及其C臂机

技术领域

本发明涉及C臂机结构技术领域，尤其涉及一种C臂机线缆控制装置及其C臂机。

背景技术

移动式C形臂X射线机为一系列单个自由度模块的串联，末端为一个C形臂结构，并于C形臂的两端安装有X射线源和X射线检测器。通过各个模块的运动组合实现对X射线源和X射线检测器之间物体的扫描和透视，C形臂末端相对于基座的运动决定了线缆长度的变化，也对线缆的位置状态提出了控制的需求。

发明内容

发明目的：本发明设计了一种C臂机集成线缆控制装置及其C臂机，集成线缆控制和扶手的功能。

技术方案：

一种C臂机线缆控制装置，包括：

线缆限制件，其上设有供线缆运动的线缆运动通道；

线缆自所述C形臂线缆出口处引出，穿设于所述线缆运动通道内，并经所述线缆限制件限制防止所述线缆进入限定在所述C形臂内的无菌区。

在所述线缆上位于所述线缆运动通道两侧分别固定有限制所述线缆在所述线缆运动通道内伸缩的限位件。

所述限位件为固定套设于所述线缆上且其外径大于所述线缆运动通道宽度的限位环。

所述线缆在所述C形臂旋转或滑转时在所述线缆运动通道内平移，并以所述线缆运动通道两端作为其平移的极限位置。

所述线缆运动通道的长度设计为使得所述线缆运动通道两端与所述线缆出口处之间的连线夹角为150～180°。

所述线缆限制件位于所述C形臂至少一侧的结构形成扶手。

所述线缆限制件平行于所述C形臂所在平面安装，此时形成的所述线缆运动通道位于所述C形臂内外侧中至少一侧。

所述线缆限制件垂直于所述C形臂所在平面安装，此时形成的所述线缆运动通道位于所述C形臂所在平面两侧中至少一侧。

所述线缆限制件为方形结构，其中两相对的边分别与所述C形臂固连；另外两相对的边位于所述C形臂两侧形成扶手，并与所述C形臂之间形成线缆运动通道，所述线缆穿设于其中一线缆运动通道中。

所述线缆限制件设计为与所述C形臂对应的弧形结构，其与所述C形臂配合形成的所述线缆运动通道也为对应的弧形通道。

在所述C形臂线缆出口处安装有用于穿设线缆的线缆护套。

所述线缆护套通过抱箍固定安装在C形臂线缆出口处；在所述线缆护套内端的外侧壁沿径向向外延伸形成有凸台，在抱箍的内壁上相应位置设置有限位槽，所述线缆护套通过其凸台与限位槽配合转动安装在C形臂线缆出口处。

还包括固定件，所述固定件固定安装在所述C臂机的滑转运动模块上，所述线缆经所述线缆限制件后固定于所述固定件上。

所述固定件固定在所述C形臂位于初始位置时固定安装于所述滑转运动模块顶部。

在所述固定件中部开设有线束出口，所述线缆穿设于所述固定件内，且该段线缆外套设的波纹管上与所述固定件上的线束出口对应位置处设有开口。

所述线缆穿设于所述固定件内时，该段线缆垂直于所述C形臂所在平面安装。

一种应用前述C臂机线缆控制装置的C臂机。

有益效果：

1、本发明集成线缆控制和扶手的功能，当医生需要手动调节C形臂的姿态时，各模块的自由度解锁后，作为医生抓握的着力点，具有不封闭的外形特点；同时也会用作碰撞的边界，保护贵重组件。

2、本发明结构简单，利用不同功能模块的组合形成封闭环作为线缆限制件，限制线缆的运动，防止线缆侵入无菌工作区域，成本低，装配简易；

3、本发明无需动力装置对线缆状态进行控制，依靠重力和线缆限制件的相对位置使线缆在线缆通道内运动，实现对位置和长度的控制。

附图说明

图1为本发明装置在C臂机上的安装示意图；

图2为本发明的线缆接口的爆炸视图；

图3为本发明的线缆接口的剖视图；

图4为本发明线缆限制件的结构示意图；

图5为本发明的第一固定件的爆炸视图；

图6为本发明的第二固定件的结构图；

图7为滑转运动的线缆控制状态图；其中，图7(a)为顺时针滑转运动的线缆控制状态图；图7(b)为逆时针滑转运动的线缆控制状态图；

图8为旋转运动的线缆控制状态图；其中，图8(a)为顺时针旋转运动的线缆控制状态图；图8(b)为逆时针旋转运动的线缆控制状态图。

图中，100.C臂机，1.基座，2.摆转运动模块，3.竖直运动模块，4.水平运动模块，5.旋转运动模块，6.滑转运动模块，7.C形臂，8.X射线检测器，9.X射线源，10.线缆，11、线缆接口，12、线缆限制件，13、第一固定件，14、第二固定件；

1101、接口底座，1102、线缆护套，1103、左抱箍，1104、右抱箍，1105、壳体；

11021、凸台，11022、线缆通道；

1201、扶手，1202、第一限位环，1203、第二限位环；

1301、第一固定座，1302、第一固定块；

1401、第二固定座，1402、第二固定块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

图1为本发明装置在C臂机上的安装示意图，如图1所示，本发明的C臂机包括立于地面上的基座1，C臂机可以通过基座1上的滚轮在地面上移动，基座1上串联连接了一系列可以相对运动的模块，依次是摆转运动模块2、竖直运动模块3、水平运动模块4、旋转运动模块5及滑转运动模块6，各运动模块的运动分别对应为绕C臂机坐标系的Y轴旋转、沿C臂机坐标系的Y轴平移、沿C臂机坐标系的X轴平移、绕C形臂坐标系的X轴旋转及绕C形臂坐标系的Z轴旋转；其中，C臂机坐标系为以基座为原点，以竖直方向为Y轴，以水平前进方向为X轴，通过右手定则确定Z轴建立的坐标系；C形臂坐标系是以C形臂的滑转中心为原点，以C形臂的滑转轴线为Z轴，以竖直方向为Y轴，通过右手定则确定X轴建立的坐标系。运动链的末端是C形臂7，C形臂7的两端分别固定安装有相对的X射线检测器8和X射线源9，待透视物体置于两者之间。X射线检测器8和X射线源9通过穿设于C型臂7内的线缆10与基座1内的电源连接，此时C型臂7与基座1之间存在线缆10，由于相对运动的存在，在滑转运动模块6带动C型臂7旋转时，其与基座1之间的线缆10会侵入到无菌操作区域，故要求在运动过程中对线缆10的状态进行一定的控制，本发明通过本发明设计的线缆限制件12完成控制与限制。

如图1所示，本发明C臂机线缆适应性控制的装置包括固定在基座1上面向C形臂的端面上的第二固定件14、固定在滑转运动模块6上的第一固定件13、固定在C形臂7内侧中部设置的线缆出口处的线缆接口11及固定安装C形臂7上位于线缆接口11侧的线缆限制件12。

图2为本发明的线缆接口的爆炸视图，图3为本发明的线缆接口的剖视图，如图2、3所示，本发明的线缆接口11包括固定安装在C形臂7内侧中部设置的线缆出口处的接口底座1101、通过抱箍转动安装在接口底座1101上的线缆护套1102，线缆10从C形臂7内侧中部设置的线缆出口伸出外露，并穿设在线缆护套1102内形成的线缆通道11022内，通过线缆护套1102起到保护作用，同时支撑线缆10在线缆出口处保持一定的弯曲强度；其中，如图3所示，抱箍包括左抱箍1103和右抱箍1104，且左抱箍1103和右抱箍1104为相互配合的半圆环形结构，二者均套设在线缆护套1102外，并通过螺钉固定安装在接口底座1101上；在线缆护套1102内端的外侧壁沿径向向外延伸形成有凸台11021，在左抱箍1103和右抱箍1104的内壁上相应位置处开设有对应的限位槽，在左抱箍1103和右抱箍1104通过过盈配合将线缆护套1102安装在接口底座1101上时，线缆护套1102通过其凸台11021与左抱箍1103和右抱箍1104上的限位槽配合，防止其轴向窜动。线缆护套1102与穿设于线缆护套1102中的线缆10摩擦配合。

在本发明中，在抱箍外还固定安装有壳体1105，以对整个线缆接口11进行保护。

本发明中，线缆护套1102转动安装在接口底座1101上，但本发明并不止于此，本发明还可以将线缆护套1102直接固定安装在接口底座1101上。

进一步地，线缆护套1102的材料采用硅胶或橡胶材料。

图4为本发明的线缆限制件的爆炸视图，如图4所示，本发明的线缆限制件12包括固定安装在C形臂7上位于线缆接口11侧的扶手1201，本实施例中，扶手1201为方形结构，其中两相对的边分别与C形臂7固连，另外两相对的边与C形臂7之间形成线缆运动通道，该线缆运动通道宽度大于线缆10的直径。线缆10根据实际需求穿设于其中一线缆运动通道中，且其上位于线缆运动通道两侧分别固定有第一限位环1202和第二限位环1203，且更靠近线缆接口11的为第一限位环1202；第一限位环1202和第二限位环1203与线缆10之间设计为至少要约束其不沿着线缆10滑动，且第一限位环1202和第二限位环1203的外径大于前述线缆运动通道的宽度，使得二者能够始终位于线缆运动通道两侧。

第一限位卡环1202在线缆10上的位置根据线缆本身的弯曲物理性质以及线缆接口与线缆运动通道之间的最远距离处的相对位置关系决定的线缆10的相应姿态确定，以适应线缆10的自然状态，从而可以避免线缆10的折弯和拉伸。第二限位卡环1203在线缆10上的位置根据线缆本身的弯曲物理性质以及线缆10随着C形臂摆转和旋转时的长度变化确定。

在医生需要手动调节C形臂的姿态时，各模块的自由度解锁后，本发明设计的扶手可以作为医生抓握的着力点，具有不封闭的外形特点。

本发明中，扶手1201可以设计为与C形臂对应的弧形结构，其与C形臂配合形成的线缆运动通道也为对应的弧形通道。但本发明并不不止于此，本发明的扶手1201可以设计为其他形状，只需要在C形臂至少一侧与C形臂配合形成线缆运动通道即可，如将线缆限制件设计为方形结构，其两相对的边分别与C形臂固连；另外两相对的边位于C形臂两侧形成扶手，并与C形臂之间形成线缆运动通道，线缆穿设于其中一线缆运动通道中。

在本发明中，扶手1201的安装平面可以垂直于C形臂所在平面安装，此时形成的线缆运动通道位于C形臂所在平面两侧中至少一侧；但本发明并不止于此，本发明中，扶手1201的安装平面也可以平行于C形臂所在平面安装，此时形成的线缆运动通道位于C形臂内外侧中至少一侧，其中，C形臂内外侧分别表示C形臂内圆周内侧和C形臂外圆周外侧。

本发明中，线缆运动通道的长度设计为使得线缆运动通道两端与线缆接口11之间的连线夹角为150～180°。

图5为本发明的第一固定件的爆炸视图，如图1、5所示，本发明的第一固定件13固定安装在滑转运动模块6上，包括第一固定座1301及第一固定块1302，其中第一固定座1301固定安装在滑转运动模块6上，在其上开设有用于安装线缆10的安装槽，第一固定块1302与第一固定座1301相对侧上开设对应的安装槽，第一固定块1302与第一固定座1301配合固定安装，线缆10设置于二者配合形成的容置腔内，并通过其外套设的波纹管与二者配合形成的容置腔之间的摩擦力实现安装。

进一步地，本发明的第一固定件13通过第一固定座1301固定安装在C形臂位于初始位置时滑转运动模块6的顶部。

进一步地，第一固定件13垂直于C形臂所在平面安装，使得设置于第一固定块1302与第一固定座1301配合形成的容置腔内的线缆10段垂直于C形臂所在平面。

进一步地，在第一固定座1301中部设有线束出口，对应的此处套设于线缆10外的波纹管在对应位置处断开，且在其断开处设有沿径向向外延伸的环形凸起，在第一固定座1301和第一固定块1302的安装槽上开设有与之对应的弧形槽，波纹管通过其弧形凸起与第一固定座1301和第一固定块1302的安装槽上开设有的弧形槽配合，从而转动安装在第一固定块1302与第一固定座1301配合形成的容置腔内。本发明中，设置线束出口便于线缆束中线缆的引入或者引出，以与对应模块连接实现不同模块的电连接和信号传输。

图6为本发明的第二固定件的结构图，如图6所示，本发明的第二固定件14包括第二固定座1401及第二固定块1402，其中，第二固定座1401及第二固定块1402的结构与第一固定件13的各结构类似，在此不再赘述。

本发明中，外露线缆10经由线缆接口11引出后，通过第一限位环1202和第二限位环1203配合限位活动穿设在扶手1201与C形臂7之间形成的线缆运动通道内，并依次穿设过第一固定件13和第二固定件14后与基座1内电源或控制单元连接。

当C臂机末端相对于基座1发生相对运动时，外露线缆存在侵入无菌操作区的风险，通过本发明的C形臂线缆控制装置可以约束线缆状态，本发明的线缆接口11被布置在C形臂上，作为外露线缆10的起始点，通过限位控制件12将线缆10外露一定长度后约束其只能在线缆运动通道内延伸一段距离，延伸的极限距离为第一限位环1202和第二限位环1203之间的距离，且只能沿线缆运动通道运动，其运动极限位置为线缆运动通道两端处，从而可以约束线缆状态，使得其不侵入无菌操作区。

当C形臂7处于初始状态时，由于受到重力，所以外露线缆朝下，如图1所示。又因为第一固定件13处在C形臂7外侧，所以线缆10朝向朝外，竖直方向以接触线缆运动通道下端为止，水平方向是以线缆10的第一限位环1202和扶手1201干涉限位为止；将此时与线缆接触的线缆运动通道下端设定为第一极限位置，同时将与第一极限位置相对的位置即线缆运动通道上端设定为第二极限位置。本发明可以多预留线缆接口11到第一限位环1202的线缆长，该段线缆在初始状态时不受到其他线缆段的拉扯，因为力被作用在第一限位环1202上。

本发明中，线缆可在线缆运动通道中进行伸缩运动直到第一限位环1202或第二限位环1203与限位装置(例如扶手1201)干涉而停止伸缩运动。线缆可在线缆运动通道的第一极限位置与第二极限位置之间进行平移运动。

图7为滑转运动的线缆控制状态图，如图7所示，当滑转运动顺时针发生时，线缆10会随着C形臂7运动，此时扶手1201也会随着顺时针运动，当超过水平临界点后，由于线缆10重力的存在，线缆10会从线缆运动通道内向下滑出，此时第一限位环1202会远离扶手1201，随着滑转角度加大，远离会一直持续到第二限位环1203接触限位装置(例如扶手1201)，此时实现限位，从而将线缆10限制住，该运动可以描述为线缆10在线缆运动通道内的伸缩；第二限位环1203的作用即防止过多的线缆10经线缆运动通道进入C形臂7内导致其侵入无菌操作区域。但是另一方面，这种线缆10经有线缆运动通道进入C形臂7内的动作是必要的，原因是由于相对运动的存在，线缆接口11与第一固定件13之间的间距不断变大，只能将其间的重叠线段拉，如图7(a)所示。

当滑转运动逆时针发生时，由于重力和第一固定件13的拉扯，线缆10的朝向并没有改变，线缆由第一极限位置向第二极限位置方向运动直到线缆运动到第二极限位置该运动可以描述为线缆10在线缆运动通道内的平移，状态如图7(b)所示。

图8为旋转运动的线缆控制状态图，如图8所示，当旋转运动顺时针发生时，一部分线缆10会和滑转运动模块6接触，随着旋转角的增加，滑转运动模块6会承载一部分线缆10的重力。当旋转运动超过90度临界点时，线缆10会由于重力向第一固定件13接近并越过，此时线缆10通过第一限位环1202进行限位，使得线缆不能相对于线缆运动通道进行伸缩，并且随着C臂机顺时针旋转角度逐渐变大，线缆10会在线缆运动通道中发生由第一极限位置向第二极限位置方向的平移运动直到线缆运动到第二极限位置停止，，C臂机从初始状态顺时针旋转90度的状态如图8(a)所示。

当旋转运动逆时针发生时，由于重力和第一固定件13的拉扯，线缆10的朝向并没有改变，线缆10通过第一限位环1202进行限位，使得线缆不能相对于线缆运动通道进行伸缩，并且随着C臂机逆时针旋转角度变大，线缆10在线缆运动通道中发生由第一极限位置向第二极限位置方向的平移运动直到线缆运动到第二极限位置停止，C臂机从初始状态逆时针旋转90度的状态如图8(b)所示。

本发明只约束外露线缆出口点和经过设定长度自然状态的线缆后的一点，在C形臂7运动过程中，不会对线缆10的运动产生任何约束和干涉，无需跟随线缆10走向，线缆限制件限制线缆的运动，防止线缆侵入无菌工作区域。而且本发明的扶手集成线缆控制和扶手的功能，当医生需要手动调节C形臂的姿态时，各模块的自由度解锁后，作为医生抓握的着力点，具有不封闭的外形特点；同时也会用作碰撞的边界，保护贵重组件。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种C臂机线缆控制装置，其特征在于：包括：

线缆限制件，其上设有供线缆运动的线缆运动通道；

线缆自所述C形臂线缆出口处引出，穿设于所述线缆运动通道内，并经所述线缆限制件限制防止所述线缆进入限定在所述C形臂内的无菌区。

2.根据权利要求1所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：在所述线缆上位于所述线缆运动通道两侧分别固定有限制所述线缆在所述线缆运动通道内伸缩的限位件。

3.根据权利要求2所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述限位件为固定套设于所述线缆上且其外径大于所述线缆运动通道宽度的限位环。

4.根据权利要求1所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆在所述C形臂旋转或滑转时在所述线缆运动通道内平移，并以所述线缆运动通道两端作为其平移的极限位置。

5.根据权利要求4所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆运动通道的长度设计为使得所述线缆运动通道两端与所述线缆出口处之间的连线夹角为150～180°。

6.根据权利要求1所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆限制件位于所述C形臂至少一侧的结构形成扶手。

7.根据权利要求6所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆限制件平行于所述C形臂所在平面安装，此时形成的所述线缆运动通道位于所述C形臂内外侧中至少一侧。

8.根据权利要求6所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆限制件垂直于所述C形臂所在平面安装，此时形成的所述线缆运动通道位于所述C形臂所在平面两侧中至少一侧。

9.根据权利要求6所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆限制件为方形结构，其中两相对的边分别与所述C形臂固连；另外两相对的边位于所述C形臂两侧形成扶手，并与所述C形臂之间形成线缆运动通道，所述线缆穿设于其中一线缆运动通道中。

10.根据权利要求6所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆限制件设计为与所述C形臂对应的弧形结构，其与所述C形臂配合形成的所述线缆运动通道也为对应的弧形通道。

11.根据权利要求1所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：在所述C形臂线缆出口处安装有用于穿设线缆的线缆护套。

12.根据权利要求11所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆护套通过抱箍固定安装在C形臂线缆出口处；在所述线缆护套内端的外侧壁沿径向向外延伸形成有凸台，在抱箍的内壁上相应位置设置有限位槽，所述线缆护套通过其凸台与限位槽配合转动安装在C形臂线缆出口处。

13.根据权利要求1所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：还包括固定件，所述固定件固定安装在所述C臂机的滑转运动模块上，所述线缆经所述线缆限制件后固定于所述固定件上。

14.根据权利要求13所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述固定件固定在所述C形臂位于初始位置时固定安装于所述滑转运动模块顶部。

15.根据权利要求14所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：在所述固定件中部开设有线束出口，所述线缆穿设于所述固定件内，且该段线缆外套设的波纹管上与所述固定件上的线束出口对应位置处设有开口。

16.根据权利要求1所述的C臂机线缆控制装置，其特征在于：所述线缆穿设于所述固定件内时，该段线缆垂直于所述C形臂所在平面安装。

17.一种应用权利要求1～16任一所述的C臂机线缆控制装置的C臂机。

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