CN114877044A - 齿轮传动消隙机构及穿刺设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了齿轮传动消隙机构及穿刺设备，包括弧形导轨，滑动安装在弧形导轨上的第一安装板，所述弧形导轨的一侧还固定安装有弧形齿条，所述第一安装板上安装有驱动机构，所述驱动机构包括与所述弧形齿条啮合并驱动所述第一安装板沿弧形导轨的往复滑动的驱动齿轮，还包括安装在所述第一安装板上的消隙机构，所述消隙机构包括至少一个用于消除驱动齿轮和弧形齿条啮合跳动间隙的弹性构件。本申请提供的齿轮传动消隙机构能够始终保持齿轮和弧形齿条的相互啮合的状态，克服因加工或者安装误差引起的弧形齿条弧度异常而引起的啮合异常或者跳齿导致的传动精度降低的问题。

Description

齿轮传动消隙机构及穿刺设备

技术领域

本申请涉及机械设备技术领域，尤其涉及医用医疗器械技术领域，特别是用于穿刺诊疗的外科器械设备，具体涉及齿轮传动消隙机构及穿刺设备。

背景技术

穿刺活检是骨与软组织肿瘤获取组织病理诊断的主要方法。骨与软组织肿瘤是严重危害人类健康及生命的疾病，近年来发病率逐渐上升，且发病年龄逐渐下降，早期发现、正确的诊断、及时治疗对预后有重要的影响。随着检查手段及方法的不断提高，使诊断的正确率逐渐提高，但仍有很大一部分肿瘤不具备典型的影像学特点，诊断困难。正确的诊断需要临床、影像及病理三结合。其中，病理诊断对治疗方案的选择起着关键作用。穿刺活检是获取病理诊断的主要途径。然而，活检前应像制定手术方案一样高度重视，周密计划。因为这是肿瘤治疗的开始，是至关重要的第一步，不正确的活检会给患者带来灾难性的后果。因此活检术的关键在于穿刺的准确性，现有技术中最为常见的还是通过CT、PET-CT、MRI等手段获取患者患部的影像，然后通过影响确定穿刺部位及方向，已获得目标组织。由于穿刺的准确性对于穿刺活检起着至关重要的作用，因此穿刺的穿刺点和穿刺角度是最为重要的。针对特殊的部位，如骨质、血管、脏器密布的区域，穿刺的难度极高，这对于精准穿刺提出了极大的挑战。

通过穿刺也可以进行多种微创治疗，例如微波消融、射频消融、粒子植入等。穿刺治疗有着创伤小、恢复快、疗效好的特点，近年来被越来越多的医疗机构广泛开展。但各类微创治疗均要求术者将治疗作用源精准地穿刺到特定肿瘤位置，有着较高的精度要求。失准的穿刺可能导致肿瘤靶区消融不净，严重影响疗效，也有可能导致穿刺针误穿血管等危及器官致使术中风险。

因此，为了提高活检及微创治疗穿刺的精准性，需要一种能够降低甚至消除穿刺偏差的装置，以避免甚至杜绝多次穿刺甚至因穿刺偏差造成的事故。针对穿刺精度的提高是本领域研发工程师不懈努力和追求的方向。

本申请是在本申请人专利号为202111576616X的基础上进行的改进设计，主要在穿刺定位执行过程中的精度提高和偏移误差消除做出的进一步改进。

发明内容

为了进一步提高定位穿刺的精度，消除执行机构因制造或者装配误差导致的定位精度降低的问题，本申请提供齿轮传动消隙机构及穿刺设备，用于实现定位穿刺机构在弧形导轨上进行滑动实现不同角度穿刺时，因驱动机构之间的传动误差导致实际执行精度降低的问题。

本申请实现空间任一角度定位和穿刺时是通过结合弧形导轨的空间转动、定位穿刺机构在弧形导轨上的滑移偏转，以及第一直线移动机构和第二直线移动机构的往复直线移动复合而成，然而在实际校验过程中申请人发明团队发现，在单一的直线运动过程中，实际执行精度与理论精度的重合度高，但涉及到弧形导轨的偏移后，精度相较于单一的直线运动而言会有所降低，经过研发团队的反复研究试验，发现主要引入精度误差的是驱动机构在传动过程中，由于弧形导轨的弧度无法做到绝对的整圆，使得在驱动过程中齿轮与齿轮之间的啮合会存在间隙误差，发生轻微的跳齿/打齿现象，从而降低了定位穿刺的精度。为了解决这一技术问题，降低甚至消除因加工或者装配误差导致的精度降低的问题，申请人研发团队针对原有结构进行结构上的改进，并同时增设了齿轮传动消隙机构，避免啮合存在间隙，消除跳齿/打齿现象。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

齿轮传动消隙机构，包括弧形导轨，滑动安装在弧形导轨上的第一安装板，所述弧形导轨的一侧还固定安装有弧形齿条，所述第一安装板上安装有驱动机构，所述驱动机构包括与所述弧形齿条啮合并驱动所述第一安装板沿弧形导轨的往复滑动的驱动齿轮，还包括安装在所述第一安装板上的消隙机构，所述消隙机构包括至少一个用于消除驱动齿轮和弧形齿条啮合跳动间隙的弹性构件。

优选地，作为上述消隙机构的其中一种较好的结构设置，所述第一安装板上铰接有用于固定安装所述驱动机构的第二安装板，所述第二安装板上还设置有至少一个通孔，所述第一安装板上固定安装有贯穿所述通孔用于限制第二安装板摆动幅度的紧固件,所述紧固件与通孔之间存在环状间隙；所述弹性构件为弹簧，所述弹簧的一端连接第二安装板，弹簧另一端连接所述第一安装板。

进一步地，所述第二安装板沿径向向外延伸形成用于安装第一安装座的凸部，所述第一安装板上安装有第二安装座，所述第二安装座上设置有用于安装所述弹簧的导向杆，所述导向杆上安装有可沿导向杆往复移动的调节器，所述调节器与第一安装座之间设置有套设在导向杆上的所述弹簧。

为了实现弧形齿条和驱动齿轮稳定啮合的目的，优选可以采用下述两种方案：

第一种：所述第二安装板与第一安装板的铰接点位于第二安装板的下方，所述第一安装座位于铰接点的左侧，弹簧始终处于被压缩状态。

第二种：所述第二安装板与第一安装板的铰接点位于第二安装板的上方，所述第一安装座位于铰接点的左侧，弹簧始终处于被拉伸状态。

值得说明的是，无论使用上述哪一种方案，其总体的发明构思是不变的，均是通过弹性构件，如弹簧产生的正压力或者拉力，使得弧形齿条和驱动齿轮之间不会产生格外的间隙，以致驱动齿轮与弧形齿条之间的啮合产生异常跳动引入传动误差。在弹性构件，如弹簧或者弹片作用下，驱动齿轮始终与弧形齿条保持良好的啮合状态，及时弧形齿条存在细微的加工或者安装误差，那么在弹性构件的弹力作用下，驱动齿轮将与弧形齿条实现自适应啮合，从而达到消除多余间隙的目的。

为了实现线性调节，优选地，所述调节器与所述导向杆采用螺纹连接。

本申请还提供一种穿刺设备，包括安装有上述齿轮传动消隙机构。

具体地，所述弧形导轨固定安装在弧形臂上，所述弧形臂两端铰接在用于支撑穿刺设备的框架上；所述第一安装板上还安装有第一直线移动机构，所述第一直线移动机构包括往复移动的第一滑座，所述第一滑座上还固定安装有与所述第一直线移动机构垂直设置的第二直线移动机构，所述第二直线移动机构包括往复移动并用于安装持针器的第二滑座。

作为优选的方案之一，所述第一直线移动机构包括固定安装在所述第一安装板上的至少一根第一直线导轨和第一电机，所述第一电机驱动连接有第一丝杆，所述第一丝杆驱动连接有所述第一滑座，所述第一滑座滑动设置在所述第一直线导轨上。

再进一步优选，所述第二直线移动机构包括与所述第一滑座固定连接的至少一根第二直线导轨，固定安装在第二直线导轨一端的第二电机，与第二电机驱动连接的第二丝杆，与第二丝杆驱动连接并滑动设置在所述第二直线导轨上用于安装持针器的第二滑座。

有益效果：

本申请提供的齿轮传动消隙机构能够始终保持齿轮和弧形齿条的相互啮合的状态，克服因加工或者安装误差引起的弧形齿条弧度异常而引起的啮合异常或者跳齿导致的传动精度降低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请穿刺设备的结构轴测图。

图2是图1另一视觉结构轴测图。

图3是图1另一视觉结构轴测图。

图4是图3中A区结构放大图。

图5是图4中B区结构放大图。

图6是第二直线移动机构结构轴侧图。

图7是弧形导轨与定位穿刺机构的装配状态后视图。

图8是图7的主视图。

图9是图8中C区结构放大图。

图10是图8中沿剖切符号E-E的剖视图。

图11是图10中D区结构放大图。

图中：1-底座；2-框架；3-弧形臂；4-弧形导轨；41-弧形齿条；5-定位穿刺机构；51-驱动机构；511-第三电机；512-驱动齿轮；513-滑轮；52-第一直线移动机构；521-第一电机；522-第一丝杆；523-第一直线导轨；524-第一滑座；53-第二直线移动机构；531-第二电机；532-第二丝杆；533-第二直线导轨；534-第二滑座；54-第一安装板；6-消隙机构；61-第二安装板；62-第一安装座；63-弹簧；64-调节器；65-导向杆；66-第二安装座；67-套管；68-紧固件；69-环状间隙。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

结合说明书附图1-图5所示，本实施例提供的齿轮传动消隙机构，包括弧形导轨4，滑动安装在弧形导轨4上的第一安装板54，所述弧形导轨4的一侧还固定安装有弧形齿条41，所述第一安装板54上安装有驱动机构51，所述驱动机构51包括与所述弧形齿条41啮合并驱动所述第一安装板54沿弧形导轨4的往复滑动的驱动齿轮512，还包括安装在所述第一安装板54上的消隙机构6，所述消隙机构6包括至少一个用于消除驱动齿轮512和弧形齿条41啮合跳动间隙的弹性构件。

工作原理阐述：

弧形导轨4：是用于支撑并限制第一安装板54运行轨迹的结构件，第一安装板54在驱动机构51的驱动下，实现沿弧形导轨4往复滑动。

弧形齿条41：是用于与驱动机构51的第三电机511输出轴驱动连接，通过提供驱动力使得第一安装板54以及包括安装在第一安装板54上的消隙机构6在内的所有构件都随第一安装板54沿弧形导轨4往复滑动偏转。

由于不可避免的加工和安装误差，使得弧形导轨4与弧形齿条41的曲率并不能保持绝对的同步，也不能保证均为正圆曲率，因此在实际传动过程中，由于上述误差会导致精度的下降。为了避免曲率不一致导致驱动齿轮512和弧形齿条41传动啮合过程中出现间隙，从而导致精度下降；为了解决这一客技术问题，本实施例增设了消隙机构6，通过弹性构件形变产生的弹力直接或者间接作用于驱动齿轮512，使得驱动齿轮512与弧形齿条41始终保持啮合状态，消除因制造或者装配误差产生的间隙，从而提高定位或者穿刺的精度。

值得说明的是，第一安装板54沿弧形导轨4的往复滑动的结构为现有设计，本实施例采用多个滑轮513夹持在弧形导轨4的上下两侧实现对整个第一安装板54的滑动固定；当然，亦可采用与弧形导轨4想匹配的滑座实现或者其他可选的现有结构设计。

实施例2：

为了提供更好，更为稳定的消隙效果，在实施例1的结构和原理基础上，本实施例还提供另一种更为细化的结构方案，详见图1-图5，图8-图11所示，本实施例作为上述消隙机构6的其中一种较好的结构设置，所述第一安装板54上铰接有用于固定安装所述驱动机构51的第二安装板61，所述第二安装板61上还设置有至少一个通孔，所述第一安装板54上固定安装有贯穿所述通孔用于限制第二安装板61摆动幅度的紧固件68,所述紧固件68与通孔之间存在环状间隙69；所述弹性构件为弹簧63，所述弹簧63的一端连接第二安装板61，弹簧63另一端连接所述第一安装板54。如图9所示，在弹簧63的作用下，整个第二安装板61及驱动机构51均会以第二安装板61与第一安装板54的铰接点为圆心偏转，偏转的方向为驱动齿轮512靠近弧形齿条41的方向，从而消除间隙和跳动的问题。由于制造和装配误差是微小的，因此第二安装板61的偏转幅度必须要受到限制，否则将会额外引入新的误差。限制第二安装板61的方式是通过紧固件68和通孔的配合实现，紧固件68与第一安装板54可拆卸固定连接，并贯穿通孔，使得第二安装板61在偏转过程中其最大偏转幅度取决于通孔内径与紧固件68外径的差距，二者差距越大，那么可偏转的角度越大，反之则越小。值得说明的是，偏转的角度或者幅度并不受具体尺寸的限制，而是根据实际应用构件的实际尺寸和进度而灵活设定更改，通常情况下，通过更换不同直径的紧固件68的方式是一种可行且成本较低的方式。

进一步地，为了避免在多次反复摩擦接触过程中导致第二安装板61上的通孔和紧固件68磨损，同时为了限制第二安装板61沿轴向方向移动或者倾斜，作为另一种优选方式，可以在紧固件68上套设套管67，套管67的轴向外径与通孔之间存在环状间隙69，详见图11所示，所述套管67还设置有一环状端盖，设置于紧固件68与第二安装板61之间。通过环状端盖和紧固件68用于抵靠第二安装板61，防止第二安装板61在轴向方向存在偏斜。

所述第二安装板61沿径向向外延伸形成用于安装第一安装座62的凸部，所述第一安装板54上安装有第二安装座66，所述第二安装座66上设置有用于安装所述弹簧63的导向杆65，所述导向杆65上安装有可沿导向杆65往复移动的调节器64，所述调节器64与第一安装座62之间设置有套设在导向杆65上的所述弹簧63。

为了实现弧形齿条41和驱动齿轮512稳定啮合的目的，优选可以采用下述两种方案：

第一种：所述第二安装板61与第一安装板54的铰接点位于第二安装板61的下方，所述第一安装座62位于铰接点的左侧，弹簧63始终处于被压缩状态。

第二种：所述第二安装板61与第一安装板54的铰接点位于第二安装板61的上方，所述第一安装座62位于铰接点的左侧，弹簧63始终处于被拉伸状态。

值得说明的是，无论使用上述哪一种方案，其总体的发明构思是不变的，均是通过弹性构件，如弹簧63产生的正压力或者拉力，使得弧形齿条和驱动齿轮之间不会产生格外的间隙，以致驱动齿轮512与弧形齿条41之间的啮合产生异常跳动引入传动误差。在弹性构件，如弹簧63或者弹片作用下，驱动齿轮512始终与弧形齿条41保持良好的啮合状态，及时弧形齿条41存在细微的加工或者安装误差，那么在弹性构件的弹力作用下，驱动齿轮512将与弧形齿条41实现自适应啮合，从而达到消除多余间隙的目的。

按照上述发明构思的启示下，本领域技术人员还可以采用非铰接方式实现间隙消除，例如：将带有驱动齿轮512的驱动机构51滑动设置在第一安装板54上，通过弹簧63或者其他弹性构件始终对驱动机构51施加一正压力，使得驱动齿轮512始终与弧形齿条41保持良好的啮合状态，从而达到稳定啮合，消除间隙的目的。同理，本实施例不仅适用于齿轮与齿条之间的应用，亦可应用于其他涉及齿轮啮合的结构上，以避免或者降低传动误差。

为了实现线性调节，本实施例中，所述调节器64与所述导向杆65采用螺纹连接。通过改变调节器64的位置实现对弹簧63的压力或者拉力的调节，从而满足不同工况下保证啮合所需的外部作用力。

实施例3：

本实施例提供一种如图1-图6所示的穿刺设备，安装有实施例1和/或实施例2所述的齿轮传动消隙机构。

具体地，包括滑动设置在弧形导轨4上的定位穿刺机构5，所述弧形导轨4固定安装在弧形臂3上，所述弧形臂3两端铰接在用于支撑穿刺设备的框架2上；框架2的结构设置不局限于附图所示，可以适应性的在框架2的底部增设底座1以方便后期安装和定位调整，所述定位穿刺机构5包括第一安装板54、第一直线移动机构52、第二直线移动机构53和驱动机构51，所述第一安装板54上还安装有第一直线移动机构52，所述第一直线移动机构52包括往复移动的第一滑座524，所述第一滑座524上还固定安装有与所述第一直线移动机构52垂直设置的第二直线移动机构53，所述第二直线移动机构53包括往复移动并用于安装持针器的第二滑座534。

作为优选的方案之一，所述第一直线移动机构52包括固定安装在所述第一安装板54上的至少一根第一直线导轨523和第一电机521，所述第一电机521驱动连接有第一丝杆522，所述第一丝杆522驱动连接有所述第一滑座524，所述第一滑座524滑动设置在所述第一直线导轨523上。

再进一步优选，所述第二直线移动机构53包括与所述第一滑座524固定连接的至少一根第二直线导轨533，固定安装在第二直线导轨533一端的第二电机531，与第二电机531驱动连接的第二丝杆532，与第二丝杆532驱动连接并滑动设置在所述第二直线导轨533上用于安装持针器的第二滑座534。

所述第一直线移动机构52和第二直线移动机构53的工作原理相同，第二电机531作为动力提供装置驱动第二丝杆532转动，从而推动第二滑座534在第二直线导轨533上往复移动。通过第一直线移动机构52和第二直线移动机构53的同时复合运动，能够在有效移动范围内实现同一角度的任一位置的平移定位穿刺。

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。凡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 (10)

1.齿轮传动消隙机构，包括弧形导轨（4），滑动安装在弧形导轨（4）上的第一安装板（54），所述弧形导轨（4）的一侧还固定安装有弧形齿条（41），所述第一安装板（54）上安装有驱动机构（51），所述驱动机构（51）包括与所述弧形齿条（41）啮合并驱动所述第一安装板（54）沿弧形导轨（4）的往复滑动的驱动齿轮（512），其特征在于：还包括安装在所述第一安装板（54）上的消隙机构（6），所述消隙机构（6）包括至少一个用于消除驱动齿轮（512）和弧形齿条（41）啮合跳动间隙的弹性构件。

2.根据权利要求1所述的齿轮传动消隙机构，其特征在于：所述第一安装板（54）上铰接有用于固定安装所述驱动机构（51）的第二安装板（61），所述第二安装板（61）上还设置有至少一个通孔，所述第一安装板（54）上固定安装有贯穿所述通孔用于限制第二安装板（61）摆动幅度的紧固件（68）,所述紧固件（68）与通孔之间存在环状间隙（69）；所述弹性构件为弹簧（63），所述弹簧（63）的一端连接第二安装板（61），弹簧（63）另一端连接所述第一安装板（54）。

3.根据权利要求2所述的齿轮传动消隙机构，其特征在于：所述第二安装板（61）沿径向向外延伸形成用于安装第一安装座（62）的凸部，所述第一安装板（54）上安装有第二安装座（66），所述第二安装座（66）上设置有用于安装所述弹簧（63）的导向杆（65），所述导向杆（65）上安装有可沿导向杆（65）往复移动的调节器（64），所述调节器（64）与第一安装座（62）之间设置有套设在导向杆（65）上的所述弹簧（63）。

4.根据权利要求3所述的齿轮传动消隙机构，其特征在于：所述第二安装板（61）与第一安装板（54）的铰接点位于第二安装板（61）的下方，所述第一安装座（62）位于铰接点的左侧，弹簧（63）始终处于被压缩状态。

5.根据权利要求3所述的齿轮传动消隙机构，其特征在于：所述第二安装板（61）与第一安装板（54）的铰接点位于第二安装板（61）的上方，所述第一安装座（62）位于铰接点的左侧，弹簧（63）始终处于被拉伸状态。

6.根据权利要求3所述的齿轮传动消隙机构，其特征在于：所述调节器（64）与所述导向杆（65）采用螺纹连接。

7.穿刺设备，其特征在于：包括权利要求1-6任一项所述的齿轮传动消隙机构。

8.根据权利要求7所述的穿刺设备，其特征在于：所述弧形导轨（4）固定安装在弧形臂（3）上，所述弧形臂（3）两端铰接在用于支撑穿刺设备的框架（2）上；所述第一安装板（54）上还安装有第一直线移动机构（52），所述第一直线移动机构（52）包括往复移动的第一滑座（524），所述第一滑座（524）上还固定安装有与所述第一直线移动机构（52）垂直设置的第二直线移动机构（53），所述第二直线移动机构（53）包括往复移动并用于安装持针器的第二滑座（534）。

9.根据权利要求7所述的穿刺设备，其特征在于：所述第一直线移动机构（52）包括固定安装在所述第一安装板（54）上的至少一根第一直线导轨（523）和第一电机（521），所述第一电机（521）驱动连接有第一丝杆（522），所述第一丝杆（522）驱动连接有所述第一滑座（524），所述第一滑座（524）滑动设置在所述第一直线导轨（523）上。

10.根据权利要求9所述的穿刺设备，其特征在于：所述第二直线移动机构（53）包括与所述第一滑座（524）固定连接的至少一根第二直线导轨（533），固定安装在第二直线导轨（533）一端的第二电机（531），与第二电机（531）驱动连接的第二丝杆（532），与第二丝杆（532）驱动连接并滑动设置在所述第二直线导轨（533）上用于安装持针器的第二滑座（534）。

Images