CN213217474U

CN213217474U - 用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置

Info

Publication number: CN213217474U
Application number: CN202020979570.0U
Authority: CN
Inventors: 孙进; 姜金; 张道周; 汪和平
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2030-06-02

Abstract

用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置，涉及医疗器械领域。其中，伸缩钢套，可以随柔性针进给，有效减少柔性针受阻力和重力而产生的变形；采用的夹紧装置由高精度的弹性夹头和螺纹套筒构成，弹性夹头可以容纳不同直径的柔性针芯，配合螺纹套筒夹紧，可以减少柔性针芯的旋转误差和小位移误差；柔性针芯和柔性针套可以在进给过程中实现异步穿刺，可以用于各种针芯引导的套管柔性针的驱动控制系统，增加柔性针弧线穿刺的多样性。

Description

用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，具体涉及用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置。

背景技术

柔性针穿刺技术已广泛应用于各种人体病灶的检测治疗，为使柔性针可以精确的进行靶向穿刺，一方面可以在穿刺过程中进行控制从而减少误差；另一方面可以提高柔性针的驱动控制系统的控制精度，从根本上降低误差。误差产生的原因除了来源于驱动控制的本身误差，主要来源于柔性针，由于柔性针本身较细而且易变形，在不易固定的同时也会由于自身特性而带来许多误差。使用常规的探针夹持细长的柔性针，无论是驱动其进行进给和旋转，都会产生较大的滞留误差，而对于细长的针体，其所受自身重力以及穿刺阻力都会产生较大的变形。因此，对于减少柔性针受力变形和精确控制柔性针的旋转进给运动对于提高柔性针靶向穿刺的精确性有重大的意义。

2016年哈尔滨理工大学的赵燕江等人发明了一种套管式柔性针的进针机构（申请公布号：CN105363113A），其优点是采用不同的电机分别控制柔性针和套管旋转进给运动，可以提高柔性针的旋转精度，并且通过分段式固定驱动可以减少柔性针自身重力引发的变形，不足在于无法减少轴向受力产生的变形位移误差。

2017年济南大学的赵洪华等人申请了机器人辅助精确靶向穿刺软组织目标柔性针夹紧固定装置（授权公告号：CN206151580U），其优点是安装有高精度的弹性筒夹来夹紧柔性针，提高柔性针进给位移精度，通过定位螺栓提高柔性针安装精度，不足在于无法减少针尖受阻力产生的旋转误差。

2017年哈尔滨理工大学的赵燕江等人申请了一种柔性针穿刺力测量装置（授权公告号：CN105902303B），其优点是采用摩擦轮式进给机构，可以不需要套管柔性针支撑机构，同时可以在进给时挤压针芯，减少变形误差，不足之处在于旋转时摩擦轮不工作，柔性针缺少约束产生变形误差，同时无法减少针尖受阻力产生的旋转误差。

柔性针夹持固定装置需要在柔性针进行穿刺运动时减少由针尖受阻力而产生的旋转误差，减少由于针体细长而产生的变形误差及小位移误差。针对以上问题，在于现有装置对比，设计了用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，在于现有装置对比，设计了一种柔性针夹持固定装置，具体是一种用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置。本实用新型在对柔性针芯夹紧的同时，提供了一种柔性针套及伸缩钢套的固定方式，可以减少由针尖受阻力而产生的旋转误差，减少由于针体细长而产生的变形误差及小位移误差。此外，在此装置中柔性针芯和柔性针套可以在进给过程中实现异步穿刺，可以用于各种针芯引导的套管柔性针的驱动控制系统，增加柔性针弧线穿刺的多样性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置，其特征是，包括柔性针芯及其夹紧装置、驱动装置、搭载平台、柔性针套、伸缩钢套；所述搭载平台包括导轨基座、丝杠平台，所述驱动装置包括第一电机以及针芯调节机构，所述导轨基座内置有第一丝杠，利用第一电机驱动第一丝杠，使丝杠平台沿导轨基座滑动；所述针芯调节机构安装于丝杠平台上；

所述夹紧装置包括带弹性夹头和螺纹套筒，所述螺纹套筒具有供柔性针芯穿过的通孔，其头部为椎体；所述弹性夹头，其头部为分裂的椎体结构，其尾部与针芯调节机构相连；所述柔性针芯穿过所述螺纹套筒，其末端插入弹性夹头的分裂椎体结构，将弹性接头旋入螺纹套筒内，使螺纹套筒的椎体与弹性夹头的椎体配合，将柔性针芯尾部夹紧；

所述伸缩钢套一端固定于导轨基座端部的挡板处，另一端固定于所述丝杠平台的固定平台上；所述柔性针套置于所述伸缩钢套内，且其末端固定于所述固定平台上，所述柔性针芯插入所述柔性针套内。

进一步的，所述针芯调节机构包括驱动柔性针芯进给的第二电机以及驱动柔性针芯旋转的第三电机；所述丝杠平台上设有与其滑动配合的丝杠滑台，所述第二电机固定于所述丝杠平台，并驱动连接有第二丝杠，所述第二丝杠通过丝杠座与丝杠平台相连；第二电机驱动第二丝杠，使所述丝杠滑台沿丝杠平台滑动；所述第三电机安装于所述丝杠滑台，所述弹性夹头的尾部与所述第三电机相连。

进一步的，所述弹性夹头的尾部通过螺纹轴和第三电机相连。

进一步的，所述伸缩钢套由三根嵌套的钢套组成，按内径由小到大依次包括第一钢套、第二钢套和第三钢套。

进一步的，所述固定平台为“U”型结构平台，设有筋，固定在丝杠平台上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，设有伸缩钢套，可以随柔性针进给，有效减少柔性针受阻力和重力而产生的变形；

第二，柔性针芯的夹装置由高精度的弹性夹头和螺纹套筒构成，弹性夹头可以容纳不同直径的柔性针芯，配合螺纹套筒夹紧，可以减少柔性针芯的旋转误差和小位移误差；

第三，此装置中柔性针芯和柔性针套可以在进给过程中实现异步穿刺，可以用于各种针芯引导的套管柔性针的驱动控制系统，增加柔性针弧线穿刺的多样性。

附图说明

图1为本实用新型用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置立体示意图；

图2为本实用新型用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置夹紧装置示意图；

图3为本实用新型用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置伸缩钢套示意图；

图中：第一电机1、导轨基座2、第一丝杠3、丝杠平台4、第二电机5、第二电机座6、丝杠座7、第二丝杠8、丝杠滑台9、第三电机10、第三电机座11、夹紧装置12、柔性针芯13、固定平台14、压盖15、伸缩钢套16、柔性针套17、挡板连接件18、挡板19、螺纹套筒121、弹性夹头122、螺纹轴123、第一钢套161、第二钢套162、第三钢套163。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置包括：第一电机1、导轨基座2、第一丝杠3、丝杠平台4、第二电机5、第二电机座6、丝杠座7、第二丝杠8、丝杠滑台9、第三电机10、第三电机座11、夹紧装置12、柔性针芯13、固定平台14、压盖15、伸缩钢套16、柔性针套17、挡板连接件18、挡板19；

如图2所示，用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置夹紧装置12包括：螺纹套筒121、弹性夹头122、螺纹轴123；

如图3所示，用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置伸缩钢套16包括：第一钢套161、第二钢套162、第三钢套163；

控制整体进给的装置包括第一电机1、丝杠平台4、导轨基座2、第一丝杠3、挡板19；第一电机1通过联轴器与第一丝杠3相连，第一丝杠3两端装有轴承固定在导轨基座2上，与第一丝杠3配合的丝杠平台4装在导轨基座2上方，挡板19通过螺钉连接到导轨基座2上。

控制柔性针芯13进给的装置包括第二电机5、第二电机座6、第二丝杠8、丝杠座7、丝杠滑台9；第二电机5通过螺钉固定在第二电机座6上，丝杠座7和第二电机座6通过螺钉安装在丝杠平台4上，第二丝杠8两端装有轴承和丝杠座7相连，与第二丝杠8相配合的丝杠滑台9与丝杠平台4上的滑槽连接。

驱动柔性针芯13旋转的第三电机10通过螺钉固定在第三电机座11上；第三电机座11通过螺钉安装在丝杠滑台9上；夹紧装置12通过螺纹套筒121与弹性夹头122的外螺纹配合夹紧与弹性夹头122同轴心的柔性针芯13，与弹性夹头122一端内螺纹配合的螺纹轴123通过联轴器与第三电机10连接。

柔性针套17套在柔性针芯13外面并与其同轴心；伸缩钢套16套在柔性针套17外面并与其同轴心；柔性针套17与伸缩钢套16的一端与压盖15和固定平台14上的安装槽连接，压盖15通过螺栓固定在固定平台14上，伸缩钢套16的另一端通过螺栓嵌入挡板连接件18中，挡板连接件18通过螺栓安装在挡板19上；柔性针芯13和柔性针套17的另一端穿过挡板连接件18和挡板19上同轴心的小孔；紧固件通过螺钉安装在固定平台14上；固定平台14通过螺钉安装在丝杠平台4上。

用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置的工作流程为：

首先，将套上螺纹套筒121的柔性针芯13与弹性夹头122同轴心放置，旋转螺纹套筒121与弹性夹头122末端螺纹配合，夹紧柔性针芯13，将螺纹轴123通过螺纹配合与弹性夹头122固定，另一端和联轴器配合固定在第三电机10上；

然后，将柔性针套17套在柔性针芯13外面，同时将第二钢套162插入第三钢套163，再插入第一钢套161，组合成伸缩钢套16，将伸缩钢套16套在柔性针套17外面，并将伸缩钢套16和柔性针套17的末端嵌入固定平台14的槽中，装上压盖15进行固定，将伸出伸缩钢套16的柔性针芯13和柔性针套17的首端依次穿过挡板连接件18和挡板19小孔，再将伸缩钢套16的首端插入挡板连接件18固定；

接着，将丝杠滑台9与第二8丝杠配合，使丝杠滑台9底部与丝杠平台4上的滑槽相连，在第二丝杠8两边固定上轴承再与丝杠座7配合，将配合好的丝杠座7安装在丝杠平台4上，将第二丝杠8的一端和联轴器配合与安装在第二电机座6上的第二电机5相连，把第二电机座6固定在丝杠平台4侧面，将安装有第三电机10的第三电机座11安装在丝杠滑台9上；

最后，进行检验，驱动第一电机1，看丝杠平台4是否带动柔性针芯13和柔性针套17一同进给，伸缩钢套16是否伸缩；驱动第二电机5，看柔性针芯13是否相对于柔性针套17进给；驱动第三电机10，看柔性针芯13是否正常旋转。

与现有技术相比，本实用新型有效减少柔性针受阻力和重力而产生的变形误差，在穿刺时可以减少柔性针芯13的旋转误差和小位移误差，并且柔性针芯13和柔性针套17可以在进给过程中实现异步穿刺，可以用于各种针芯引导的套管柔性针的驱动控制系统，增加柔性针弧线穿刺的多样性。

Claims

1.用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置，其特征是，包括柔性针芯（13）及其夹紧装置（12）、驱动装置、搭载平台、柔性针套（17）、伸缩钢套（16）；所述搭载平台包括导轨基座（2）、丝杠平台（4），所述驱动装置包括第一电机（1）以及针芯调节机构，所述导轨基座内置有第一丝杠（3），利用第一电机驱动第一丝杠，使丝杠平台沿导轨基座滑动；所述针芯调节机构安装于丝杠平台上；

所述夹紧装置包括带弹性夹头（122）和螺纹套筒（121），所述螺纹套筒具有供柔性针芯穿过的通孔，其头部为椎体；所述弹性夹头，其头部为分裂的椎体结构，其尾部与针芯调节机构相连；所述柔性针芯穿过所述螺纹套筒，其末端插入弹性夹头的分裂椎体结构，将弹性接头旋入螺纹套筒内，使螺纹套筒的椎体与弹性夹头的椎体配合，将柔性针芯尾部夹紧；

所述伸缩钢套一端固定于导轨基座端部的挡板（19）处，另一端固定于所述丝杠平台的固定平台（14）上；所述柔性针套置于所述伸缩钢套内，且其末端固定于所述固定平台上，所述柔性针芯插入所述柔性针套内。

2.根据权利要求1所述的用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置，其特征是，所述针芯调节机构包括驱动柔性针芯（13）进给的第二电机（5）以及驱动柔性针芯（13）旋转的第三电机（10）；所述丝杠平台上设有与其滑动配合的丝杠滑台（9），所述第二电机固定于所述丝杠平台，并驱动连接有第二丝杠（8），所述第二丝杠通过丝杠座（7）与丝杠平台相连；第二电机驱动第二丝杠，使所述丝杠滑台沿丝杠平台滑动；所述第三电机安装于所述丝杠滑台，所述弹性夹头的尾部与所述第三电机相连。

3.根据权利要求2所述的用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置，其特征是，所述弹性夹头的尾部通过螺纹轴和第三电机相连。

4.根据权利要求1所述的用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置，其特征是，所述伸缩钢套（16）由三根嵌套的钢套组成，按内径由小到大依次包括第一钢套（161）、第二钢套（162）和第三钢套（163）。

5.根据权利要求1所述的用于靶向异步穿刺的伸缩钢套式柔性针弹性夹持固定装置，其特征是，所述固定平台（14）为“U”型结构平台，设有筋，固定在丝杠平台（4）上。