CN206499516U

CN206499516U - 一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构

Info

Publication number: CN206499516U
Application number: CN201621290734.9U
Authority: CN
Inventors: 赵燕江; 黄磊; 张永德; 胡海龙; 杨吉超; 刘佳
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2026-11-29

Abstract

一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，其组成包括：第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、柔性针芯、柔性套管。第一驱动装置通过齿轮传动可以实现第一丝杠滑台和摩擦轮的同时运动，进而分别驱动柔性针芯和柔性套管的直线进给，可以实现柔性针芯和柔性套管的同步进给；第二驱动装置通过第二丝杠滑台的运动，可以实现针芯的单独进给；第三驱动装置通过第三电机的自转运动可以实现柔性针芯的自转；通过柔性针芯与柔性套管的配合，减少了针与组织的扭转摩擦，提高了斜尖转角的精度。

Description

一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构

技术领域

本实用新型涉及一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，属于医疗器械领域。

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。而传统穿剌手术采用的是刚性针，无法对针尖位置进行有效的控制，导致穿刺过程中针尖偏离预定目标，导致穿剌失败；为完成穿刺任务需要进行重复穿刺，增加病人痛苦、延长手术时间；因此，针对传统穿刺针的缺点，国外的学者提出采用柔性针操控技术，柔性针采用细长针管，能够减小组织切口，降低不适感，加快术后的康复，更重要的是，柔性针可以实现弯曲轨迹。但是，由于针轴与组织间存在扭转摩擦，斜尖转角难以精确控制，严重制约了柔性针的应用。而套管柔性针是将针芯与套管分离，套管将针芯与组织隔开，消除针芯与组织间的扭转摩擦，提高针尖的控制精度。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提出一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，套管和针芯分别使用柔性材料，从而减轻了病人的扎针痛苦，另外所设计的扎针机构，可以有效地绕过障碍物进行穿刺，减小针芯与组织的摩擦，并且提高了扎针过程的准确程度，提高患者的生存质量，推动微创医疗技术的发展。

基本技术方案是：

一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，其组成包括第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、柔性针芯、柔性套管；其特征在于：柔性套管被第一驱动装置驱动，第二驱动装置安装在第一丝杠滑台的滑台上，第三驱动装置通过螺栓连接在第二丝杠滑台的滑台上，柔性针芯与第三驱动装置固联。

作为优选的技术方案，所述的第一驱动装置是由底座、第一丝杠滑台、第一电机、齿轮一、齿轮二、齿轮三、齿轮四、齿轮五、锥型齿轮一、锥型齿轮二、齿轮轴一、齿轮轴二、齿轮轴三、摩擦轮轴一、摩擦轮轴二、摩擦轮支撑架、摩擦轮一、摩擦轮二组成；第一丝杠滑台固定于底座上，齿轮一固连在齿轮轴一上，齿轮二和锥型齿轮一分别固连在齿轮轴二的不同位置上，齿轮三和锥型齿轮二分别固连在齿轮轴三的不同位置上，齿轮四和摩擦轮一分别固连在摩擦轮轴一的不同位置上，齿轮五和摩擦轮二分别固连在摩擦轮轴二的不同位置上，齿轮轴一、齿轮轴二和齿轮轴三的两端分别通过轴承连接于底座上，摩擦轮轴一和摩擦轮轴二均一端通过轴承连接于底座上，一端通过轴承连接于摩擦轮支撑架上，第一电机固定于底座上，第一电机与齿轮轴一通过联轴器连接。

作为优选的技术方案，所述的第二驱动装置是由第二电机、第二丝杠滑台组成，第二电机与第二丝杠滑台的丝杠通过联轴器固联。

作为优选的技术方案，所述的第三驱动装置是由第三电机、第三电机座组成；第三电机座上固连于第三丝杠滑台的滑台上，第三电机安装在第三电机座上，柔性针芯通过联轴器与第三电机连接。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过使用齿轮传动可以实现第一丝杠滑台和摩擦轮一、摩擦轮二的同时运动，从而实现了柔性针芯和柔性套管的同步进给，降低了穿刺的误差；

2.本实用新型通过柔性套管采用摩擦轮式进给机构，可以略去柔性套管的支撑机构，使结构更加简单；

3.本实用新型所采用的第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置，能够满足套管柔性针的柔性套管和柔性针芯的配合穿刺；

4.本实用新型中柔性套管的存在，使针与组织隔开，消除了针与组织的扭转摩擦，提高了对斜尖转角的控制精度，避免了在扎针过程中对患者造成伤害。

附图说明

附图 1，本实用新型的整体结构示意图；

附图 2，本实用新型局部结构示意图；

附图 3，本实用新型齿轮传动示意图。

图中：1、底座，2、齿轮轴二，3、齿轮二，4、第一电机，5、齿轮一，6、齿轮轴一，7、第一丝杠滑台，8、第二电机，9、第三电机，10、第三电机座，11、第二丝杠滑台，12、摩擦轮支撑架，13、柔性套管，14、柔性针芯，15-1、摩擦轮一，15-2、摩擦轮二，16、齿轮三， 17、锥型齿轮二，18、锥型齿轮一，19-1、摩擦轮轴一，19-2、摩擦轮轴二，20-1、齿轮四，20-2、齿轮五，21、齿轮轴三。

具体实施方式

本实用新型结构示意图如图1、图2所示。一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构其组成包括：第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、柔性针芯（14）、柔性套管（13）；其特征在于：柔性套管（13）被第一驱动装置驱动，第二驱动装置安装在第一丝杠滑台（7）的滑台上，第三驱动装置通过螺栓连接在第二丝杠滑台（11）的滑台上，柔性针芯（14）与第三驱动装置固联。

本实用新型齿轮传动示意图如图3所示。设z1、z2、z3、z4、z5、z6、z7依次为齿轮一（5）、齿轮二（3）、锥型齿轮一（18）、锥型齿轮二（17）、齿轮三（16）、齿轮四（20-1）、齿轮五（20-2）的齿数，n1为第一电机（4）转速，n6为齿轮四（20-1）的转速，D为相同半径的摩擦轮一（15-1）和摩擦轮二（15-2）的半径，Ph为第一丝杠滑台（7）的导程；齿轮传动转向如图3中箭头所示，根据定轴齿轮系传动比公式：

由于第一电机（4）转速n1以及z1、z2、z3、z4、z5、z6的值已知，可算出齿轮四（20-1）转速n6的大小；由z6=z7可以推导出齿轮五（20-2）转速n7等于齿轮四（20-1）转速n6；又由于摩擦轮一（15-1）、摩擦轮二（15-2）分别固连于摩擦轮轴四（19-1）和摩擦轮轴五（19-2）上，所以柔性套管的直线进给速度v1即为摩擦轮一（15-1）和摩擦轮二（15-2）接触处的线速度，即：

第一驱动装置中的第一电机（4）转动，其他驱动装置待机锁死，通过第一丝杠滑台（7）带动第二丝杠滑台（11）整体进给运动，实现柔性针芯（14）的直线进给运动，所以柔性针芯（14）的直线进给速度v2为：

当v1= v2时，即可实现柔性套管（13）和柔性针芯（14）的同步穿刺。

所述的第一驱动装置是由底座（1）、第一丝杠滑台（7）、第一电机（4）、齿轮一（5）、齿轮二（3）、齿轮三（16）、齿轮四（20-1）、齿轮五（20-2）、锥型齿轮一（18）、锥型齿轮二（17）、齿轮轴一（6）、齿轮轴二（2）、齿轮轴三（21）、摩擦轮轴一（19-1）、摩擦轮轴二（19-2）、摩擦轮支撑架（12）、摩擦轮一（15-1）、摩擦轮二（15-2）组成；第一丝杠滑台（7）固定于底座（1）上，齿轮一（5）固连在齿轮轴一（6）上，齿轮二（3）和锥型齿轮一（18）分别固连在齿轮轴二（2）的不同位置上，齿轮三（16）和锥型齿轮二（17）分别固连在齿轮轴三（21）的不同位置上，齿轮四（20-1）和摩擦轮一（15-1）分别固连在摩擦轮轴一（19-1）的不同位置上，齿轮五（20-2）和摩擦轮二（15-2）分别固连在摩擦轮轴二（19-2）的不同位置上，齿轮轴一（6）、齿轮轴二（2）和齿轮轴三（21）的两端分别通过轴承连接于底座上，摩擦轮轴一（19-1）和摩擦轮轴二（19-2）均一端通过轴承连接于底座（1）上，一端通过轴承连接于摩擦轮支撑架（12）上，第一电机（4）固定于底座（1）上，第一电机（4）与齿轮轴一（6）通过联轴器连接。

所述的第二驱动装置是由第二电机（8）、第二丝杠滑台（11）组成；第二电机（8）与第二丝杠滑台（11）的丝杠通过联轴器固联。

所述的第三驱动装置是由第三电机（9）、第三电机座（10）组成；第三电机座上固连于第三丝杠滑台的滑台上，第三电机（9）安装在第三电机座（10）上，柔性针芯（14）通过联轴器与第三电机（9）连接。

本实用新型在使用时的过程如下：

实施方式一，参考附图1、附图2。

第一驱动装置中的第一电机（4）转动，其他驱动装置待机锁死，通过第一丝杠滑台（7）带动第二丝杠滑台（11）整体进给运动，实现柔性针芯（14）的直线进给运动；由第一电机（4）驱动的齿轮一（5）依次经由齿轮二（3）、锥型齿轮一（18）、锥型齿轮二（17）、齿轮三（16）、齿轮四（20-1）、齿轮五（20-2）的传动，从而实现摩擦轮一（15-1）和摩擦轮二（15-2）的反向转动，进而实现柔性套管（13）的直线进给运动；第二丝杠滑台（11）整体进给运动和摩擦轮一（15-1）、摩擦轮二（15-2）的反向转动的同时工作，可带动柔性套管（13）和柔性针芯（14）同步穿刺。

实施方式二，参考附图1、附图2。

第二驱动装置中的第二电机（8）转动，其他驱动装置待机锁死，通过第二丝杠滑台（11）的滑台直线进给运动，可以实现柔性针芯（14）的直线进给运动。

实施方式三，参考附图1、附图2。

第三驱动装置中的第三电机（9）转动，其他驱动装置待机锁死，柔性针芯（14）实现自转，从而可以改变柔性针芯（14）斜角的朝向。

实施方式一、实施方式二、实施方式三配合动作，可以完成不同轨迹的穿刺要求，从而有效的绕过障碍物进行穿刺，实现精确的靶向穿刺。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征。本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书描述的只是发明的原理，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些发明和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims

1.一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，其组成包括第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、柔性针芯、柔性套管；其特征在于：柔性套管被第一驱动装置驱动，第二驱动装置安装在第一丝杠滑台的滑台上，第三驱动装置通过螺栓连接在第二丝杠滑台的滑台上，柔性针芯与第三驱动装置固联。

2.根据权利要求1所述的一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，其特征在于，所述的第一驱动装置是由底座、第一丝杠滑台、第一电机、齿轮一、齿轮二、齿轮三、齿轮四、齿轮五、锥型齿轮一、锥型齿轮二、齿轮轴一、齿轮轴二、齿轮轴三、摩擦轮轴一、摩擦轮轴二、摩擦轮支撑架、摩擦轮一、摩擦轮二组成；第一丝杠滑台固定于底座上，齿轮一固连在齿轮轴一上，齿轮二和锥型齿轮一分别固连在齿轮轴二的不同位置上，齿轮三和锥型齿轮二分别固连在齿轮轴三的不同位置上，齿轮四和摩擦轮一分别固连在摩擦轮轴一的不同位置上，齿轮五和摩擦轮二分别固连在摩擦轮轴二的不同位置上，齿轮轴一、齿轮轴二和齿轮轴三的两端分别通过轴承连接于底座上，摩擦轮轴一和摩擦轮轴二均一端通过轴承连接于底座上，一端通过轴承连接于摩擦轮支撑架上，第一电机固定于底座上，第一电机与齿轮轴一通过联轴器连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，其特征在于，所述的第二驱动装置是由第二电机、第二丝杠滑台组成，第二电机与第二丝杠滑台的丝杠通过联轴器固联。

4.根据权利要求1所述的一种基于齿轮传动的套管柔性针同步穿刺机构，其特征在于，所述的第三驱动装置是由第三电机、第三电机座组成；第三电机座上固连于第三丝杠滑台的滑台上，第三电机安装在第三电机座上，柔性针芯通过联轴器与第三电机连接。