CN116269508A - 一种体内介入成像装置及回撤驱动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种体内介入成像装置，属于医疗器械领域，回撤驱动结构滑动安装于底座，导管固定安装于回撤驱动结构，电机与蜗杆传动连接，蜗杆与涡轮啮合，涡轮轴与涡轮固定连接，涡轮轴上设有凸轮槽，凸轮槽包括第一槽位以及第二槽位，开闭轴转动安装于输出轴，输出轴与输出部件连接，开闭轴端部位于凸轮槽中，电机正转时，开闭轴位于第一槽位，开闭轴与输出轴配合带动输出轴转动，输出部件与底座配合带动导管相对底座回撤，此时，由于涡轮蜗杆自锁，回撤机构不能反向驱动；当电机反转时，涡轮轴转动使开闭轴端部位于第二槽位中，开闭轴相对输出轴转动并与输出轴分离，回撤机构手动实现前进和后退。本发明还涉及体内介入成像装置包括的回撤驱动结构。

Description

一种体内介入成像装置及回撤驱动结构

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其是涉及体内介入成像装置及体内介入成像装置所包含的回撤驱动结构。

背景技术

体内介入成像是一种将成像技术与导管技术相结合，利用导管末端连接的成像传感器进行医学诊疗的技术。成像导管一般对体内腔道的横截面进行成像，可精准分析内壁、斑块等形态结构，例如：消化道超声、支气管超声、血管内超声、血管光学相干层析等成像方法

回撤装置是体内介入成像系统的重要组成部分，以血管内超声成像为例，成像换能器对血管直径方向的截面进行成像，通过回撤机构控制超声导管在血管内移动，进而血管轴线切面方向成像，可以增加成像的维度，实现三维成像。回撤机构的性能和可靠性影响着检测的准确性和安全性。

现有技术中，申请号为CN201521061975.1的专利揭示了一种超声探头回调装置及血管内超声设备，但该装置的回撤机构不具备自锁能力，在实际应用中容易因外界干扰因素，如振动、碰撞耦合等导致反向驱动，进而使得导管的运动存在不确定性，影响检测效果，严重的甚至造成医疗事故。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电机正转时传动结构能够自锁，电机反转能够手动实现前进和后退的体内介入成像装置。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种电机正转时传动结构能够自锁，电机反转能够手动实现前进和后退的回撤驱动结构。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种体内介入成像装置，包括底座、回撤驱动结构以及导管，所述回撤驱动结构滑动安装于所述底座，所述导管固定安装于所述回撤驱动结构，所述回撤驱动结构包括壳体、电机、蜗杆、涡轮、离合组件以及输出部件，所述电机与所述蜗杆传动连接，所述蜗杆与所述涡轮啮合，所述离合组件包括涡轮轴、开闭轴以及输出轴，所述涡轮轴与所述涡轮固定连接，所述涡轮轴上设有凸轮槽，所述凸轮槽包括第一槽位以及第二槽位，所述开闭轴转动安装于所述输出轴，所述输出轴与所述输出部件连接，所述开闭轴端部位于所述凸轮槽中，当所述电机正转时，所述开闭轴位于所述第一槽位，所述开闭轴与所述输出轴配合使所述开闭轴带动所述输出轴转动，所述输出部件与所述底座配合带动所述导管相对所述底座回撤，当所述电机反转时，所述涡轮轴转动使所述开闭轴端部位于所述第二槽位中，所述开闭轴相对所述输出轴转动并与所述输出轴分离。

进一步地，所述开闭轴设有第一齿轮，所述输出轴设有第二齿轮，当所述电机正转时，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；当所述电机反转时，所述第一齿轮与所述第二齿轮分离。

进一步地，所述离合组件还包括耐磨套，所述开闭轴一端部位于所述耐磨套中，所述耐磨套与所述输出轴转动连接。

进一步地，所述开闭轴另一端部也位于所述耐磨套中，所述耐磨套位于所述凸轮槽中。

进一步地，所述输出部件为齿轮，所述底座包括齿条，所述齿轮与所述齿条啮合。

进一步地，所述回撤驱动结构还包括弹性柱塞，所述弹性柱塞包括柱体、弹性件以及球头，所述球头通过所述弹性件浮动安装于所述柱体，所述输出轴设有限滑槽，所述球头位于所述限滑槽中。

进一步地，所述蜗杆远离所述电机的端部设有操作槽。

进一步地，所述底座包括底板、导轨、滑块以及安装座，所述导轨固定于所述底板，所述滑块滑动安装于所述导轨，所述安装座固定于所述滑块，所述回撤驱动结构固定于所述安装座。

进一步地，所述底座包括底板、支撑架以及支座，所述支撑架固定于所述底板，所述支座安装于所述支撑架端部，所述支座包括主体、触针以及指示灯，所述主体设有收容槽，所述触针安装于所述收容槽中，所述触针与所述指示灯连接，所述导管安装于所述收容槽时与所述触针抵触使所述指示灯被点亮。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种回撤驱动结构，包括壳体、电机、蜗杆、涡轮、离合组件以及输出部件，所述电机与所述蜗杆传动连接，所述蜗杆与所述涡轮啮合，所述离合组件包括涡轮轴、开闭轴以及输出轴，所述涡轮轴与所述涡轮固定连接，所述涡轮轴上设有凸轮槽，所述凸轮槽包括第一槽位以及第二槽位，所述开闭轴转动安装于所述壳体，所述输出轴与所述输出部件连接，所述开闭轴端部位于所述凸轮槽中，当所述电机正转时，所述开闭轴位于所述第一槽位，所述开闭轴与所述输出轴配合使所述开闭轴带动所述输出轴转动，所述输出部件输出转动；当所述电机反转时，所述涡轮轴转动使所述开闭轴端部位于所述第二槽位中，所述开闭轴相对所述输出轴转动并与所述输出轴分离。

相比现有技术，本发明体内介入成像装置具有以下优点：

(1)电机正转时，蜗杆与涡轮啮合，开闭轴位于第一槽位，开闭轴与输出轴配合使开闭轴带动输出轴转动，输出部件与底座配合带动导管相对底座回撤，此时，由于涡轮蜗杆自锁，回撤机构不能反向驱动，即：此状态时回撤机构只能实现往后滑移运动，保障了治疗过程安全性。

(2)当电机反转时，涡轮轴转动使开闭轴端部位于第二槽位中，开闭轴相对输出轴转动并与输出轴分离，回撤机构可手动实现前进和后退。

(3)蜗杆远离电机的端部设有操作槽，在电机出现故障等异常情况下，可以手动拧动蜗杆，实现离合机构的手动开闭锁。

(4)离合组件还包括耐磨套，开闭轴一端部位于耐磨套中，耐磨套与输出轴转动连接；开闭轴另一端部也位于耐磨套中，耐磨套位于凸轮槽中，耐磨套将涡轮轴上的凸轮槽与开闭轴的相对滑动转换为两组滚动，有效减小运动阻尼，提高传递效率。

(5)开闭轴设有第一齿轮，输出轴设有第二齿轮，当电机正转时，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一齿轮与第二齿轮为共轭齿，减小传动的回程间隙，提高啮合和传动可靠性。

(6)球头通过弹性件浮动安装于柱体，球头位于输出轴的限滑槽中，在超过接触力时，输出部件相对输出轴打滑，可在开闭机构锁闭但操作人员误操作时保护开闭机构不因过扭力损坏。

(7)导管安装于收容槽时与触针抵触使指示灯被点亮，在导管安装到位后有可视化指示，防止误操作，提高了安全性。

附图说明

图1为本发明体内介入成像装置的一组装图；

图2为图1的体内介入成像装置的另一组装图；

图3为图1的体内介入成像装置的分解图；

图4为图3的体内介入成像装置的底座的立体图；

图5为图4的底座的支座的立体图；

图6为图3的体内介入成像装置的回撤驱动结构的内部结构示意图；

图7为图6的回撤驱动结构的蜗杆的立体图；

图8为图6的回撤驱动结构的离合组件的立体图；

图9为图8的离合组件的涡轮轴的立体图；

图10为图6的回撤驱动结构的局部结构立体图；

图11为图10的回撤驱动结构的局部结构剖视图；

图12为图6的回撤驱动结构的另一剖视图。

图中：10、底座；11、底板；12、齿条；13、导轨；14、限位块；15、安装座；16、电池；17、支撑架；18、支座；181、主体；1810、收容部；1811、收容槽；1812、安装杆；182、触针；183、指示灯；19、滑块；20、回撤驱动结构；21、壳体；210、安装面；211、弹簧槽；22、电机；23、蜗杆；230、操作槽；24、涡轮；25、离合组件；250、涡轮轴；2501、凸轮槽；2502、第一槽位；2503、第二槽位；251、开闭轴；2510、第一齿轮；252、输出轴；2520、第二齿轮；2521、限滑槽；253、耐磨套；254、单向器；2540、摩擦轴；2541、弹性件；26、输出部件；27、弹性柱塞；270、柱体；271、弹性件；272、球头；28、消隙齿轮；29、编码器；30、导管；31、安装部；32、本体；320、定位面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1至图3为本发明体内介入成像装置，体内介入成像装置包括底座10、回撤驱动结构20、导管30。

请继续参阅图4，底座10包括底板11、齿条12、导轨13、限位块14、安装座15、电池16、支撑架17、支座18以及滑块19。

底板11包括第一板体以及第二板体，第二板体从第一板体侧边延伸而出并垂直于第一板体。底板11的截面呈L形。齿条12固定于第二板体的顶端。导轨13为直线导轨，导轨13固定于第一板体，导轨13的延伸方向与齿条12的延伸方向平行。限位块14的数量为两个，两限位块14分别固定于导轨13的两端部，滑块19相对导轨13滑动至两极限位置时，分别与两限位块14抵触。安装座15固定于滑块19，用于安装回撤驱动结构20。安装座15设有两相对的斜面，使回撤驱动结构20与安装座15定位。电池16固定于第一板体，电池16与支座18上的指示灯183电性连接，电池16为指示灯183供电。支撑架17固定于第一板体的端部，支撑架17用于支撑导管30的安装部31。支撑架17的顶部设有安装槽，安装槽呈长条形。

请继续参阅图5，支座18包括主体181、触针182、指示灯183。主体181包括收容部1810以及安装杆1812，安装杆1812从收容部1810底部延伸而出。安装杆1812伸入安装槽中，并通过螺母锁定。安装杆1812通过安装在安装槽不同位置，调节支座18的位置。通过在安装杆1812与安装槽之间设置不同数量的垫片，调节支座18的高度。收容部1810设有收容槽1811，收容槽1811收容导管30的安装部31。触针182安装于收容槽1811中，指示灯183固定于主体181并与触针182连接。导管30安装时抵触触针182，触针182使指示灯183开启，以指示导管30安装到位。

请继续参阅图6及图7，回撤驱动结构20包括壳体21、电机22、蜗杆23、涡轮24、离合组件25、输出部件26、弹性柱塞27、消隙齿轮28以及编码器29。

壳体21用于收容电机22、蜗杆23、涡轮24、离合组件25、输出部件26、弹性柱塞27、消隙齿轮28以及编码器29。具体的，壳体21包括两部分，一部分用于安装消隙齿轮28、离合组件25以及输出部件26。另一部分用于安装蜗杆23以及涡轮24。壳体21设有安装面210，安装面210为斜面，便于壳体21安装。壳体21还设有弹簧槽211，弹簧槽211的数量为多个，多个弹簧槽211位于圆周上。每一弹簧槽211呈弧形，一端靠近圆心，另一端远离圆心。

电机22为直流伺服电机。电机22的输出端与蜗杆23连接，电机22带动蜗杆23转动。涡轮24与蜗杆23啮合。蜗杆23远离电机22的末端设有操作槽230，在电机22出现故障等异常情况下，可以通过操作槽230手动拧动蜗杆23，实现离合机构的手动开闭锁。

请继续参阅图8至图11，离合组件25包括涡轮轴250、开闭轴251、输出轴252、耐磨套253以及单向器254。

涡轮轴250与涡轮24固定连接，涡轮轴250部分位于涡轮24内，剩余部分从涡轮24伸出。涡轮轴250的端部设有凸轮槽2501，凸轮槽2501包括第一槽位2502以及第二槽位2503，第一槽位2502与第二槽位2503连通。凸轮槽2501的数量为多个，多个凸轮槽2501均匀设置于涡轮轴250的端部。

开闭轴251的数量为多个并与凸轮槽2501的数量相同。每一开闭轴251包括两端部以及连接两端部的延伸部。两端部相互平行，延伸部与两端部垂直。延伸部与一端部的交汇处设有第一齿轮2510。开闭轴251的一端部与输出轴252转动连接，开闭轴251的另一端部位于凸轮槽2501中。

耐磨套253安装在开闭轴251的两端部，耐磨套253将涡轮轴250上的凸轮槽2501与开闭轴251的相对滑动转换为两组滚动，有效减小运动阻尼，提高传递效率。

输出轴252设有第二齿轮2520，第二齿轮2520用于与第一齿轮2510啮合，使开闭轴251能带动输出轴252转动。第一齿轮2510与第二齿轮2520为共轭齿，减小传动的回程间隙，提高啮合和传动可靠性。输出轴252还设有限滑槽2521，限滑槽2521用于安装弹性柱塞27，在超过接触力时，输出部件26相对输出轴252打滑，可在开闭机构锁闭但操作人员误操作时保护开闭机构不因过扭力损坏。

单向器254包括摩擦轴2540以及弹性件2541。摩擦轴2540以及弹性件2541的数量与弹簧槽211的数量相同。弹性件2541为弹簧。摩擦轴2540以及弹性件2541位于弹簧槽211中，摩擦轴2540位于弹簧槽211的窄端。弹性件2541抵触摩擦轴2540。

输出部件26通过弹性柱塞27安装于输出轴252。在本实施例中，输出部件26为齿轮。

弹性柱塞27包括柱体270、弹性件271以及球头272。弹性件271安装于柱体270的内部。球头272安装于柱体270端部，球头272与弹性件271连接，通过弹性件271浮动安装于柱体270。具体的，弹性件271为弹簧。柱体270设有外螺纹，柱体270通过螺纹安装于输出部件26。球头272位于限滑槽2521中，在超过接触力时，弹性件271受到挤压力回缩，带动球头272脱离限滑槽2521，使输出部件26相对输出轴252打滑，可在开闭机构锁闭但操作人员误操作时保护开闭机构不因过扭力损坏。

消隙齿轮28与输出部件26啮合，消隙齿轮28可以补偿由于不可避免的齿侧间隙引起的反向位置检测误差，保证了系统的位置精度。

编码器29的数量为两个，两编码器29分别为速度环编码器和位置环编码器，速度环编码器布置在电机22轴端，位置环编码器安装于消隙齿轮28。

导管30包括安装部31以及本体32，安装部31位于本体32端部并从本体32延伸而出。安装部31呈圆柱形并且直径小于本体32的宽度。本体32设有定位面320，定位面320为斜面，便于导管30安装时定位。

组装体内介入成像装置时，回撤驱动结构20固定于底座10的安装座15，输出部件26与齿条12啮合。导管30的本体32安装于回撤驱动结构20上，安装部31安装于支座18，导管30安装时抵触触针182，触针182使指示灯183开启，以指示导管30安装到位。

使用体内介入成像装置时，电机22正转，蜗杆23与涡轮24啮合，开闭轴251位于第一槽位2502，开闭轴251与输出轴252配合使开闭轴251带动输出轴252转动，输出部件26与底座10配合带动导管30相对底座10回撤，此时，由于涡轮24蜗杆23自锁，回撤机构不能反向驱动，即：此状态时回撤机构只能实现往后滑移运动，保障了治疗过程安全性。此时，输出轴252转动过程中，如图12所示，输出轴252顺时针转动，输出轴252带动摩擦轴2540在弹簧槽211中移动，摩擦轴2540抵触弹性件2541，弹性件2541压缩，由于弹簧槽211呈弧形，一端靠近圆心，另一端远离圆心，摩擦轴2540在弹簧槽211中移动后，摩擦轴2540远离输出轴252，输出轴252可以连续转动。当电机22反转时，涡轮24轴转动使开闭轴251端部位于第二槽位2503中，开闭轴251相对壳体21转动并与输出轴252分离，回撤机构可手动实现前进和后退。当输出轴252逆时针转动时，输出轴252带动摩擦轴2540在弹簧槽211中移动，摩擦轴2540在输出轴252的带动以及弹性件2541的抵触下，摩擦轴2540在弹簧槽211中移动，摩擦轴2540靠近输出轴252，输出轴252逆时针旋转时将因运动摩擦而挤紧，进而使得输出轴252不能旋转。

本申请体内介入成像装置采用模块化设计的同时，各传动部分尽量减少了传动原件，结构紧凑，制造成本低。在电机22出现故障等异常情况下，可以手动拧动蜗杆23，实现离合机构的手动开闭锁。耐磨套253将涡轮24轴上的凸轮槽2501与开闭轴251的相对滑动转换为两组滚动，有效减小运动阻尼，提高传递效率。第一齿轮2510与第二齿轮2520为共轭齿，减小传动的回程间隙，提高啮合和传动可靠性。球头272通过弹性件271浮动安装于柱体270，在超过接触力时，输出部件26相对输出轴252打滑，可在开闭机构锁闭但操作人员误操作时保护开闭机构不因过扭力损坏。导管30安装于收容槽1811时与触针182抵触使指示灯183被点亮，在导管30安装到位后有可视化指示，防止误操作，提高了安全性。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进演变，都是依据本发明实质技术对以上实施例做的等同修饰与演变，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种体内介入成像装置，包括底座、回撤驱动结构以及导管，其特征在于：所述回撤驱动结构滑动安装于所述底座，所述导管固定安装于所述回撤驱动结构，所述回撤驱动结构包括壳体、电机、蜗杆、涡轮、离合组件以及输出部件，所述电机与所述蜗杆传动连接，所述蜗杆与所述涡轮啮合，所述离合组件包括涡轮轴、开闭轴以及输出轴，所述涡轮轴与所述涡轮固定连接，所述涡轮轴上设有凸轮槽，所述凸轮槽包括第一槽位以及第二槽位，所述开闭轴转动安装于所述壳体，所述输出轴与所述输出部件连接，所述开闭轴端部位于所述凸轮槽中，当所述电机正转时，所述开闭轴位于所述第一槽位，所述开闭轴与所述输出轴配合使所述开闭轴带动所述输出轴转动，所述输出部件与所述底座配合带动所述导管相对所述底座回撤，当所述电机反转时，所述涡轮轴转动使所述开闭轴端部位于所述第二槽位中，所述开闭轴相对所述壳体转动并与所述输出轴分离。

2.根据权利要求1所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述开闭轴设有第一齿轮，所述输出轴设有第二齿轮，当所述电机正转时，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；当所述电机反转时，所述第一齿轮与所述第二齿轮分离。

3.根据权利要求1所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述离合组件还包括耐磨套，所述开闭轴一端部位于所述耐磨套中，所述耐磨套与所述输出轴转动连接。

4.根据权利要求3所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述开闭轴另一端部也位于所述耐磨套中，所述耐磨套位于所述凸轮槽中。

5.根据权利要求1所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述输出部件为齿轮，所述底座包括齿条，所述齿轮与所述齿条啮合。

6.根据权利要求1所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述回撤驱动结构还包括弹性柱塞，所述弹性柱塞包括柱体、弹性件以及球头，所述球头通过所述弹性件浮动安装于所述柱体，所述输出轴设有限滑槽，所述球头位于所述限滑槽中。

7.根据权利要求1所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述蜗杆远离所述电机的端部设有操作槽。

8.根据权利要求1所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述底座包括底板、导轨、滑块以及安装座，所述导轨固定于所述底板，所述滑块滑动安装于所述导轨，所述安装座固定于所述滑块，所述回撤驱动结构固定于所述安装座。

9.根据权利要求1所述的体内介入成像装置，其特征在于：所述底座包括底板、支撑架以及支座，所述支撑架固定于所述底板，所述支座安装于所述支撑架端部，所述支座包括主体、触针以及指示灯，所述主体设有收容槽，所述触针安装于所述收容槽中，所述触针与所述指示灯连接，所述导管安装于所述收容槽时与所述触针抵触使所述指示灯被点亮。

10.一种回撤驱动结构，包括壳体以及电机，其特征在于：所述回撤驱动结构还包括蜗杆、涡轮、离合组件以及输出部件，所述电机与所述蜗杆传动连接，所述蜗杆与所述涡轮啮合，所述离合组件包括涡轮轴、开闭轴以及输出轴，所述涡轮轴与所述涡轮固定连接，所述涡轮轴上设有凸轮槽，所述凸轮槽包括第一槽位以及第二槽位，所述开闭轴转动安装于所述输出轴，所述输出轴与所述输出部件连接，所述开闭轴端部位于所述凸轮槽中，当所述电机正转时，所述开闭轴位于所述第一槽位，所述开闭轴与所述输出轴配合使所述开闭轴带动所述输出轴转动，所述输出部件输出转动；当所述电机反转时，所述涡轮轴转动使所述开闭轴端部位于所述第二槽位中，所述开闭轴相对所述输出轴转动并与所述输出轴分离。

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