CN211433206U - 一种立体空间定位穿刺设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种立体空间定位穿刺设备，包括自上而下依次连接的安装机架、旋转平移机构、安装架和C型臂，所述旋转平移机构固定安装在安装架上，并通过连接柱带动所述C型臂旋转和/或平移，所述C型臂包括臂本体以及与所述臂本体滑动连接的定位穿刺机构。本实用新型采用双弧形滑轨设置，能够使C型臂的体积大大缩短，提升设备的运动开敞性，极大的节省了设备的空间占用，通过臂本体自身的左右滑动能够实现扩大定位范围的效果，同时本实用新型符合旋转、移动和滑动能够实现特定空间内的无死角定位。

Description

一种立体空间定位穿刺设备

技术领域

本实用新型涉及机械设备领域，尤其涉及精准移动执行机构，具体涉及一种立体空间定位穿刺设备，包括连接有穿刺设备的多维度移动和旋转执行构件。

背景技术

空间定位机构在多种领域都具有广泛的应用，譬如目前已经相对成熟的3D 打印技术也是基于三维空间的精准定位系统加上打印机构实现的特定结构的设备或者产品打印。构成三维空间的定位可以分解成多个单一运动，包括水平、竖直和旋转，其中旋转运动可以是竖直旋转，亦可以是水平旋转。

三维空间的定位机构应用的领域非常之广泛，譬如比较典型的有数控机加工、3D打印、物料堆垛机械手，甚至医疗领域的外科手术等，其主要解决的就是某一空间领域内的无死角定位操作，针对不同的领域或者解决不同的技术问题在执行机构的终端可以安装对应的机构或者装置，譬如打印头、机械手，穿刺针或者切削刀具等。

本申请主要开发应用在医学穿刺领域，是本申请人针对穿刺设备的第二代升级产品，主要用于空间定位的穿刺，提升穿刺方案的执行精度。

实用新型内容

为了解决现有技术在空间范围内的精准定位的技术问题问题，本申请提供一种立体空间定位穿刺设备，特别用于医疗穿刺领域，譬如用于放射性离子植入手术方案的执行。本申请通过对水平移动和立体多轴向旋转实现对特定空间范围内的全覆盖用于实现精准执行空间定位穿刺的目的。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种立体空间定位穿刺设备，包括自上而下依次连接的安装机架、旋转平移机构、安装架和C型臂，所述旋转平移机构固定安装在安装架上，并通过连接柱带动所述C型臂旋转和/或平移，所述C型臂包括臂本体以及与所述臂本体滑动连接的定位穿刺机构。所述穿刺机构是用于直接穿刺，或者辅助指导人工穿刺的现有机构，能够在臂本体上来回滑动，以增大穿刺角度范围，譬如所述穿刺机构相对于臂本体滑动的最大轨迹对应的圆心角为直角，那么所述穿刺机构则在同一纵向平面有效滑动范围内均可不间断执行穿刺任务，当C型臂旋转一周则有效穿刺空间形成一个尖端朝下的圆锥，复合C型臂的水平移动则有效穿刺空间形成一个V型槽。如此可以增大本申请的实用性，能够应用于较大空间的定位和执行，提升设备的兼容性。

优选地，所述旋转平移机构包括驱动所述C型臂转动的旋转单元和驱动C 型臂平直移动的移动单元。所述旋转单元主要是使得C型臂沿连接柱的轴线做旋转运动。譬如，当定位了空间内某一点时，则可以定位以该点距离连接柱轴线的垂直距离为半径在水平范围内的一个圆周。移动单元是在水平方向驱动C 型臂做往复运动，那么则可以在水平方向上调节C型臂的位置，扩大空间定位的范围。

优选地，所述旋转单元包括用于驱动所述连接柱转动的第一驱动装置，用于固定安装所述第一驱动装置的基座，所述基座固定安装在第一底板上，所述连接柱与基座或第一底板转动连接。

为了更进一步的实现所述C型臂的水平移动，优选地，所述移动单元包括平行且固定安装在所述安装架上的两条滑轨，所述任一条滑轨上滑动连接有至少一个与所述第一底板底面固定连接的滑块，以及固定安装在所述安装架上位于任一条滑轨两端的主动轮组和从动轮组，所述主动轮组通过第二驱动装置驱动并通过皮带带动从动轮组转动，所述皮带的下层通过压块将皮带与第一底板固定连接。

为了提高所述移动单元的可靠性和精准度，优选地，所述皮带为带齿皮带，所述第一驱动装置通过锥齿轮与连接柱上端头驱动连接，所述第一底板上设置有用于容纳连接柱移动轨迹的避让通槽。

优选地，所述C型臂包括与连接柱下端头固定连接的U型夹，与所述U型夹滑动连接的臂本体，所述臂本体上还设置有沿所述臂本体滑动连接的用于定位穿刺的穿刺机构。

进一步优选，为了进一步精准约束臂本体的运动轨迹，所述U型夹上安装有第三驱动装置和弧形滑块，所述弧形滑块与固定设置在臂本体上的第一弧形滑轨滑动连接；所述第三驱动装置与设置在臂本体上的第一弧形齿条啮合，并驱动所述臂本体相对U型夹沿所述第一弧形滑轨往复运动。

为了精准约束穿刺机构的运动轨迹，优选地，所述臂本体上还设置有用于约束所述穿刺机构滑动轨迹的第二弧形滑轨，以及第二弧形齿条，所述穿刺机构包括与所述第二弧形齿条啮合驱动的第四驱动装置。

优选地，所述安装架包括用于安装所述滑轨的第二底板以及用于可拆卸固定连接所述第二底板和安装机架的多个竖直设置的连接板。

作为本实用新型的优选方案，所述第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置和第四驱动装置均包括固定连接的伺服电机和减速机。

技术效果：

本实用新型中设置的移动单元主要是快速调整C型臂进入执行区域，因此，要求响应动作快，对于精度要求只需要到毫米级即可，因此采用带齿皮带驱动即可，这样可以在1秒左右实现精准走位，比更高精度的丝杆响应速度要快很多。同时，对于臂本体与U型夹之间的滑动，以及定位机构与臂本体之间的滑动采用齿轮齿条驱动，能够进一步的提高精度，保证定位的准确性，从而也对后续穿刺精度提供了良好的保障。

本实用新型采用双弧形滑轨设置，能够使C型臂的体积大大缩短，提升设备的运动开敞性，极大的节省了设备的空间占用，通过臂本体自身的左右滑动能够实现扩大定位范围的效果，同时本实用新型符合旋转、移动和滑动能够实现特定空间内的无死角定位。

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是本实用新型的结构爆炸图；

图2是图1的另一视角结构爆炸图；

图3是本实用新型的立体轴测图；

图4本实用新型的左视图；

图5是图4的斜向俯视结构图。

图中：1-安装机架；2-旋转平移机构；21-基座；22-压块；23-第一底板； 24-滑块；25-滑轨；26-连接柱；27-第二驱动装置；271-主动轮组；272-从动轮组；28-皮带；29-第一驱动装置；3-安装架；31-连接板；32-第二底板；4-C 型臂；41-U型夹；42-第三驱动装置；43-第一弧形齿条；44-第一弧形滑轨；45-第二弧形齿条；46-第四驱动装置；47-定位机构；48-第二弧形滑轨；49- 臂本体。

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：

本实施例以实际放射性粒子穿刺植入为例进行说明，结合说明书附图1所示的一种立体空间定位穿刺设备，包括自上而下依次连接的安装机架1、旋转平移机构2、安装架3和C型臂4，所述旋转平移机构2固定安装在安装架3上，并通过连接柱26带动所述C型臂4旋转和/或平移，所述C型臂4包括臂本体 49以及与所述臂本体49滑动连接的定位穿刺机构47。所述穿刺机构47是用于直接穿刺，或者辅助指导人工穿刺的现有机构，能够在臂本体49上来回滑动，以增大穿刺角度范围，譬如所述穿刺机构47相对于臂本体49滑动的最大轨迹对应的圆心角为直角，那么所述穿刺机构47则在同一纵向平面有效滑动范围内均可不间断执行穿刺任务，当C型臂4旋转一周则有效穿刺空间形成一个尖端朝下的圆锥，复合C型臂4的水平移动则有效穿刺空间形成一个V型槽。如此可以增大本申请的实用性，能够应用于较大空间的定位和执行，提升设备的兼容性。

工作原理：本实施例所述结构解决的技术问题就是对穿刺机构在执行手术方案时，能够精准的按照预设的手术针道完成执行或者定位工作。需要说明的是，目前穿刺都是通过医生手动通过模板进行穿刺，稳定性不高，本实施例主要就是精准的将手术方案中的设计针道进行具体化体现，指导医生完成每个针道的精准穿刺。本实施例所述的穿刺机构47采用现有的激光引导穿刺单元，其始终用激光显示针道，医生按照激光指示的针道进行穿刺。激光引导穿刺单元是现有技术，主要包含有激光发射头和安装支架组成。本实施例中提供的设备的作用是使得穿刺机构47能够在预设的针道所需位置进行定位停留，即能够使得穿刺机构47实现无死角激光照射。那么要达到这个技术效果则需要本实施例中提供的结构来实现走位，具体如下：穿刺机构47沿C型臂4的臂本体49往复滑动，C型臂4以连接柱26为轴线旋转，这样就可以在旋转平移机构2的水平移动范围内形成360°可穿刺的角度。当然，需要说明的是，由于一般穿刺的手术方案根据患者穿刺的部位不同，手术方案中所涉及到的针道也会有所差异，但一般总的针道所偏离的最大角度都在45°以内；即在同一平面内向相反方向偏斜的两根针形成的最大夹角不超过45°，常规C型臂4的设置涵盖范围超过65°，因此足以满足。诚然，涉及到具体穿刺的过程与本申请无关，本实施例对相关穿刺进行介绍只是进一步的便于对本实施例中结构进行定位走位为穿刺提供条件提供原理理解基础。

实施例2：

本实施例是对实施例1的优化设计，结合说明书1-5所述，所述旋转平移机构2包括驱动所述C型臂4转动的旋转单元和驱动C型臂4平直移动的移动单元。所述旋转单元主要是使得C型臂4沿连接柱26的轴线做旋转运动。譬如，当定位了空间内某一点时，则可以定位以该点距离连接柱26轴线的垂直距离为半径在水平范围内的一个圆周。旋转单元驱动的是整个C型臂4的旋转，能够使得C型臂4实现360°无死角转动和停止。移动单元是在水平方向驱动C型臂4做往复运动，那么则可以在水平方向上调节C型臂4的位置，扩大空间定位的范围。所述旋转单元包括用于驱动所述连接柱26转动的第一驱动装置29，用于固定安装所述第一驱动装置29的基座21，所述基座21固定安装在第一底板23上，所述连接柱26与基座21或第一底板23转动连接。所述移动单元包括平行且固定安装在所述安装架3上的两条滑轨25，所述任一条滑轨25上滑动连接有至少一个与所述第一底板23底面固定连接的滑块24，以及固定安装在所述安装架3上位于任一条滑轨25两端的主动轮组271和从动轮组272，所述主动轮组271通过第二驱动装置27驱动并通过皮带28带动从动轮组272转动，所述皮带28的下层通过压块22将皮带28与第一底板23固定连接。所述皮带28为带齿皮带，所述第一驱动装置29通过锥齿轮与连接柱26上端头驱动连接，所述第一底板23上设置有用于容纳连接柱26移动轨迹的避让通槽。当需要移动时，第二驱动装置27驱动主动轮组271带动皮带28，从而进一步带动从动轮组272转动，由于压块22将皮带28和第一底板23固定连接，因此，在皮带28的带动下，第一底板23就会沿着滑轨25做往复直线运动。进一步地，第一底板23上安装有基座21，整个C型臂4是通过连接柱26铰接在基座21 上，因此，整个C型臂4也会随着第一底板23做水平移动。

本实施例中，所述C型臂4包括与连接柱26下端头固定连接的U型夹41，与所述U型夹41滑动连接的臂本体49，所述臂本体49上还设置有沿所述臂本体49滑动连接的用于定位穿刺的穿刺机构47。所述U型夹41上安装有第三驱动装置42和弧形滑块，所述弧形滑块与固定设置在臂本体49上的第一弧形滑轨44滑动连接；所述第三驱动装置42与设置在臂本体49上的第一弧形齿条 43啮合，并驱动所述臂本体49相对U型夹41沿所述第一弧形滑轨44往复运动。所述臂本体49上还设置有用于约束所述穿刺机构47滑动轨迹的第二弧形滑轨48，以及第二弧形齿条45，所述穿刺机构47包括与所述第二弧形齿条45 啮合驱动的第四驱动装置46。C型臂4的具体工作原理：第三驱动装置42与第一弧形齿条43啮合，由于第三驱动装置42是固定安装在所述U型夹41上，第一弧形齿条43固定在臂本体49上，因此，在第三驱动装置42转动时，臂本体 49则会沿着第一弧形滑轨44滑动；同时，穿刺机构47通过第四驱动装置46 驱动，使得穿刺机构47沿着第二弧形滑轨48滑动。通过上述第一弧形滑轨44 和第二弧形滑轨48的独立滑动可以实现的技术效果是将实际可达到的最大覆盖角度是臂本体49的近两倍，其主要原因是臂本体49可以相对于U型夹41滑动，这一双轨设置与现有的固定式的C型臂相比可以节省更多的空间。以实现在相同的设备尺寸下可以达到更大，更宽泛的空间定位范围。

本实施例中，所述所述安装架3包括用于安装所述滑轨25的第二底板32 以及用于可拆卸固定连接所述第二底板32和安装机架1的多个竖直设置的连接板31。所述第一驱动装置29、第二驱动装置27、第三驱动装置42和第四驱动装置46均包括固定连接的伺服电机和减速机。伺服电机和减速机采用现有的成品即可，匹配减速机的目的是为了进一步的提高精准度。

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)

1.一种立体空间定位穿刺设备，包括自上而下依次连接的安装机架(1)、旋转平移机构(2)、安装架(3)和C型臂(4)，其特征在于：所述旋转平移机构(2)固定安装在安装架(3)上，并通过连接柱(26)带动所述C型臂(4)旋转和/或平移，所述C型臂(4)包括臂本体(49)以及与所述臂本体(49)滑动连接的定位穿刺机构(47)。

2.根据权利要求1所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述旋转平移机构(2)包括驱动所述C型臂(4)转动的旋转单元和驱动C型臂(4)平直移动的移动单元。

3.根据权利要求2所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述旋转单元包括用于驱动所述连接柱(26)转动的第一驱动装置(29)，用于固定安装所述第一驱动装置(29)的基座(21)，所述基座(21)固定安装在第一底板(23)上，所述连接柱(26)与基座(21)或第一底板(23)转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述移动单元包括平行且固定安装在所述安装架(3)上的两条滑轨(25)，所述任一条滑轨(25)上滑动连接有至少一个与所述第一底板(23)底面固定连接的滑块(24)，以及固定安装在所述安装架(3)上位于任一条滑轨(25)两端的主动轮组(271)和从动轮组(272)，所述主动轮组(271)通过第二驱动装置(27)驱动并通过皮带(28)带动从动轮组(272)转动，所述皮带(28)的下层通过压块(22)将皮带(28)与第一底板(23)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述皮带(28)为带齿皮带，所述第一驱动装置(29)通过锥齿轮与连接柱(26)上端头驱动连接，所述第一底板(23)上设置有用于容纳连接柱(26)移动轨迹的避让通槽。

6.根据权利要求4所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述C型臂(4)包括与连接柱(26)下端头固定连接的U型夹(41)，与所述U型夹(41)滑动连接的臂本体(49)，所述臂本体(49)上还设置有沿所述臂本体(49)滑动连接的用于定位穿刺的穿刺机构(47)。

7.根据权利要求6所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述U型夹(41)上安装有第三驱动装置(42)和弧形滑块，所述弧形滑块与固定设置在臂本体(49)上的第一弧形滑轨(44)滑动连接；所述第三驱动装置(42)与设置在臂本体(49)上的第一弧形齿条(43)啮合，并驱动所述臂本体(49)相对U型夹(41)沿所述第一弧形滑轨(44)往复运动。

8.根据权利要求7所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述臂本体(49)上还设置有用于约束所述穿刺机构(47)滑动轨迹的第二弧形滑轨(48)，以及第二弧形齿条(45)，所述穿刺机构(47)包括与所述第二弧形齿条(45)啮合驱动的第四驱动装置(46)。

9.根据权利要求4所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述安装架(3)包括用于安装所述滑轨(25)的第二底板(32)以及用于可拆卸固定连接所述第二底板(32)和安装机架(1)的多个竖直设置的连接板(31)。

10.根据权利要求4所述的一种立体空间定位穿刺设备，其特征在于：所述第一驱动装置(29)、第二驱动装置(27)、第三驱动装置(42)和第四驱动装置(46)均包括固定连接的伺服电机和减速机。

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