CN115645006A - 一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，涉及医疗机械领域，本机构具有结构紧凑、造价低廉等特点，包括支撑架主体、柔性针穿刺进给机构、左右摆动滑台、和入针位姿调整机构组成，所述的柔性针穿刺进给机构采用两个旋转电机分别驱动柔性针的旋转运动以及进给运动，改善了进针的稳定性。通过三个调整分机构的配合运动使得整个入针位姿调整机构满足了柔性针入针角度的多样性要求。本发明一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置具有多个自由度，可以改变柔性针的穿刺轨迹，使得柔性针能轻松避开人体重要器官和血管组织等障碍，保证了穿刺精确性、安全性、和稳定性。

Description

一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置

技术领域

本发明涉及了一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，属于医疗器械技术领域。

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、内科之间的医疗方法。传统穿刺手术一般都采用刚性针，无法对针进行精准的控制，从而导致在穿刺时不能避开血管等障碍物，致使穿刺精度降低；在相关实验中证明，穿刺时入针角度的确定在很大程度上影响穿刺的最终效果，但是传统刚性针只能进行直线穿刺，而且穿刺时入针角度单一，导致穿刺精度无法保证。

因此基于上述问题，针对传统刚性针穿刺时的缺点，本发明提出了一款一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置可以实现自动调整穿刺时的入针角度，并且为了提高穿刺的精度以及穿刺的多样性，本发明增加了整体的左右摆动、以及柔性针的前后移动，利用入针位姿调整机构与左右摆动以及前后移动机构，可以进行精准的定位和多样的穿刺角度，提高了穿刺时的准确性和操作精度。

发明内容

本发明提出了一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，具有柔性针特性，通过控制柔性针调姿机构来实现特定的穿刺角度，提高控制精度，减少手术时间，本发明的技术方案为：

本发明的技术方案为：

一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，其组成包括支撑架主体、柔性针穿刺进给机构、左右摆动滑台、入针位姿调整机构，其特征在于：支撑架主体后端设有正六边形后板，前端设有正六边前框，中间设有长方形侧板一、侧板二、侧板三，呈120度均匀分布，分别连接前框与后板；后板上设螺纹孔一、螺纹孔二、螺纹孔三、螺纹孔四、通孔一，其中螺纹孔一、螺纹孔二、螺纹孔三、螺纹孔四以通孔一为中心成十字形两两对称分布；柔性针穿刺进给机构包括法兰盘、丝杠螺母机构一、电机支架、步进电机一、柔性针夹紧装置、柔性针、柔性针支撑架，法兰盘呈正方形，其上设有通孔三、通孔四、通孔五、通孔六、通孔七，其中通孔三、通孔四、通孔五、通孔六以通孔七为中心成十字形两两对称分布；电机支架呈L形，其上设有通孔八、螺纹孔五、螺纹孔六、螺纹孔七、螺纹孔八，其中通孔八位于L形电机支架前板的中心位置，且螺纹孔五、螺纹孔六、螺纹孔七、螺纹孔八以通孔八为中心成十字形两两对称分布，L形电机支架底板设有两端对称分布的八个通孔；柔性针支撑架呈龙门式，位于龙门上梁的中心处设有通孔九；法兰盘与丝杠螺母机构一固联，使丝杠与通孔七同轴且从通孔七中心穿出；通过螺钉将L形电机支架与丝杠螺母机构一的滑台固联；用穿过螺纹孔五、螺纹孔六、螺纹孔七、螺纹孔八的螺钉将步进电机一与电机支架固联，并且使步进电机一的电机轴穿过通孔八，利用柔性针夹紧装置将电机轴与柔性针固联；柔性针另一端穿过柔性针支撑架的通孔九；通过螺栓将法兰盘上的通孔三、通孔四、通孔五、通孔六分别与后板上的螺纹孔一、螺纹孔二、螺纹孔三、螺纹孔四固联；从而实现支撑架主体与柔性针穿刺进给机构固联；通过丝杠螺母机构一带动柔性针进行前后运动；通过步进电机一的旋转运动带动柔性针进行旋转运动。将支撑架主体与左右摆动滑台固联，通过电机牵引支撑架主体进行左右滑动。

作为优选，所述的一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，其特征在于所述的入针位姿调整机构包括调整分机构一、调整分机构二、调整分机构三、位姿调整盘，其中调整分机构一包括步进电机三、丝杠螺母机构三、Y形摆动架，在Y形摆动架的两个Y形壁上分别设有通孔十二、通孔十三，在其顶部设有方形连接块，在方形连接块上设有通孔十四；步进电机三通过螺栓与丝杠螺母机构三固联；将Y形摆动架与丝杠螺母机构三通过铰链连接；调整分机构二、调整分机构三与调整分机构一结构及连接方式完全相同；位姿调整盘呈锥状，位姿调整盘上设有均匀分布的附耳一、附耳二、附耳三、柔性针出针孔，在附耳一U形壁上设有通孔十五、附耳二上设有通孔十六、附耳三上设有通孔十七，三个附耳在圆上呈120度均匀分布；将调整分机构一、调整分机构二、调整分机构三分别安装在侧板一、侧板二、侧板三上，并保证安装位置前后一致，用穿过通孔十五、通孔十六、通孔十七的螺栓分别与调整分机构一、调整分机构二、调整分机构三中的方形连接块相连接；柔性针经通孔十之后从柔性针出针孔中穿过；通过调整分机构一、调整分机构二、调整分机构三进行不同速度的旋转运动从而带动位姿调整盘进行摆动，从而实现不同的入针角度。

本发明的有益效果是：

所述的一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置通过利用调整分机构一、调整分机构二、调整分机构三的联合运动实现自动调整入针角度的功能，提高装置的穿刺精度。

当所述的一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置需要大范围调姿时，可配合使用装置中的左右摆动滑台以及柔性针穿刺进给机构，使调姿范围更大，精度更佳准确。

附图说明

附图1，本发明的整体装配示意图；

附图2，本发明中支撑架主体示意图；

附图3，本发明中柔性针穿刺进给机构示意图；

附图4，本发明中左右摆动滑台示意图；

附图5，本发明中入针位姿调整机构示意图；

附图6，本发明中位姿调整盘构示意图；

图中：支撑架主体，1、后板，1-1、前框，1-2、侧板一，1-3、侧板二，1-4、侧板三，1-5、螺纹孔一，1-1-1、螺纹孔二，1-1-2、螺纹孔三，1-1-3、螺纹孔四，1-1-4、通孔一，1-1-5、柔性针穿刺进给机构，2、法兰盘，2-1、丝杠螺母机构一，2-2、电机支架，2-3、步进电机一，2-4、柔性针夹紧装置，2-5、柔性针，2-6、柔性针支撑架，2-7、通孔三，2-1-1、通孔四，2-1-2、通孔五，2-1-3、通孔六，2-1-4、通孔七，2-1-5、电机支架，2-3、通孔八，2-3-1、螺纹孔五，2-3-2、螺纹孔六，2-3-3、螺纹孔七，2-3-4、螺纹孔八，2-3-5、通孔九，2-7-1、左右摆动滑台，3、入针位姿调整机构，4、调整分机构一，4-1、调整分机构二，4-2、调整分机构三，4-3、位姿调整盘，4-4、步进电机三，4-1-1、丝杠螺母机构三，4-1-2、Y形摆动架，4-1-3、有通孔十二，4-1-3-1、通孔十三，4-1-3-2、方形连接块，4-1-3-3、通孔十四，4-1-3-3-1、位姿调整盘，4-4、附耳一，4-4-1、附耳二，4-4-2、附耳三，4-4-3、柔性针出针孔，4-4-4、通孔十五，4-4-1-1、通孔十六，4-4-2-1、通孔十七，4-4-3-1。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。

本发明的优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例。然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例。另外，为了更清楚地描述本发明，与本发明没有连接的部件将从附图中省略。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“前端”、“后端”、“上方”、“下方”、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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对发明的限制。

如图1、图2、图3、图4，一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，包括机构支撑架主体1、柔性针穿刺进给机构2、左右摆动滑台3、入针位姿调整机构4，其特征在于：支撑架主体1后端设有正六边形后板1-1，前端设有正六边前框1-2，中间设有长方形侧板一1-3、侧板二1-4、侧板三1-5，呈120度均匀分布，分别连接前框1-2与后板1-1；后板1-1上设螺纹孔一1-1-1、螺纹孔二1-1-2、螺纹孔三1-1-3、螺纹孔四1-1-4、通孔一1-1-5，其中螺纹孔一1-1-1、螺纹孔二1-1-2、螺纹孔三1-1-3、螺纹孔四1-1-4以通孔一1-1-5为中心成十字形两两对称分布；柔性针穿刺进给机构2包括法兰盘2-1、丝杠螺母机构一2-2、电机支架2-3、步进电机一2-4、柔性针夹紧装置2-5、柔性针2-6、柔性针支撑架2-7，法兰盘2-1呈正方形，其上设有通孔三2-1-1、通孔四2-1-2、通孔五2-1-3、通孔六2-1-4、通孔七2-1-5，其中通孔三2-1-1、通孔四2-1-2、通孔五2-1-3、通孔六2-1-4以通孔七2-1-5为中心成十字形两两对称分布；电机支架2-3呈L形，其上设有通孔八2-3-1、螺纹孔五2-3-2、螺纹孔六2-3-3、螺纹孔七2-3-4、螺纹孔八2-3-5，其中通孔八2-3-1位于L形电机支架2-3前板的中心位置，且螺纹孔五2-3-2、螺纹孔六2-3-3、螺纹孔七2-3-4、螺纹孔八2-3-5以通孔八2-3-1为中心成十字形两两对称分布，L形电机支架2-3底板设有两端对称分布的八个通孔；柔性针支撑架2-7呈龙门式，位于龙门上梁的中心处设有通孔九2-7-1；法兰盘2-1与丝杠螺母机构一2-2固联，使丝杠与通孔七2-1-5同轴且从通孔七2-1-5中心穿出；通过螺钉将L形电机支架2-3与丝杠螺母机构一2-2的滑台固联；用穿过螺纹孔五2-3-2、螺纹孔六2-3-3、螺纹孔七2-3-4、螺纹孔八2-3-5的螺钉将步进电机一2-4与电机支架2-3固联，并且使步进电机一2-4的电机轴穿过通孔八2-3-1，利用柔性针夹紧装置2-5将电机轴与柔性针2-6固联；柔性针2-6另一端穿过柔性针支撑架2-7的通孔九2-7-1；通过螺栓将法兰盘2-1上的通孔三2-1-、通孔四2-1-2、通孔五2-1-3、通孔六2-1-4分别与后板1-1上的螺纹孔一1-1-1、螺纹孔二1-1-2、螺纹孔三1-1-3、螺纹孔四1-1-4固联；从而实现支撑架主体1与柔性针穿刺进给机构2固联；通过丝杠螺母机构一2-2带动柔性针2-6进行前后运动；通过步进电机一2-4的旋转运动带动柔性针2-6进行旋转运动。将支撑架主体1与左右摆动滑台3固联，通过电机牵引支撑架主体1进行左右滑动。

如图5、图6所示，根据权利要求1中所述的一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，其特征在于入针位姿调整机构4包括调整分机构一4-1、调整分机构二4-2、调整分机构三4-3、位姿调整盘4-4，其中调整分机构一4-1包括步进电机三4-1-1、丝杠螺母机构三4-1-2、Y形摆动架4-1-3，在Y形摆动架4-1-3的两个Y形壁上分别设有通孔十二4-1-3-1、通孔十三4-1-3-2，在其顶部设有方形连接块4-1-3-3，在方形连接块4-1-3-3上设有通孔十四4-1-3-3-1；步进电机三4-1-1通过螺栓与丝杠螺母机构三4-1-2固联；将Y形摆动架4-1-3与丝杠螺母机构三4-1-2通过铰链连接；调整分机构二4-2、调整分机构三4-3与调整分机构一4-1结构及连接方式完全相同；位姿调整盘4-4呈锥状，位姿调整盘4-4上设有均匀分布的附耳一4-4-1、附耳二4-4-2、附耳三4-4-3、柔性针出针孔4-4-4，在附耳一4-4-1U形壁上设有通孔十五4-4-1-1、附耳二4-4-2上设有通孔十六4-4-2-1、附耳三4-4-3上设有通孔十七4-4-3-1，三个附耳在圆上呈120度均匀分布；将调整分机构一4-1、调整分机构二4-2、调整分机构三4-3分别安装在侧板一1-2、侧板二1-3、侧板三1-4上，并保证安装位置前后一致，用穿过通孔十五4-4-1-1、通孔十六4-4-2-1、通孔十七4-4-3-1的螺栓分别与调整分机构一4-1、调整分机构二4-2、调整分机构三4-3中的方形连接块相连接；柔性针2-6经通孔十2-7-1之后从柔性针出针孔4-4中穿过；通过调整分机构一4-1、调整分机构二4-2、调整分机构三4-3进行不同速度的旋转运动从而带动位姿调整盘4-4进行摆动，从而实现不同的入针角度。

本发明具体实施方式的工作原理为：

使用本发明时，应将上述调整分机构装置复位，将本发明固定在手术台上的相应位置，调试好各调整分机构，以及柔性针穿刺进给机构。将柔性针夹紧装置2-5的中心与柔性针出针孔4-4-4同轴线，将柔性针2-6安装在柔性针夹紧装置2-5上，并将柔性针2-6从柔性针出针孔4-4-4中穿出。

控制柔性针2-6进给、回退、和自转：在柔性针穿刺进给机构2中通过步进电机正转带动丝杠螺母机构一2-2中的滑台进行前进运动从而实现柔性针的进给运动。通过步进电机反转带动丝杠螺母机构一2-2中的滑台进行后退运动从而实现柔性针的回退运动。通过步进电机一2-4的旋转运动带动柔性针2-6的自转运动。

入针位姿调整机构调整入针角度：将调整分机构一4-1、调整分机构二4-2、调整分机构三4-3与位姿调整盘4-4连接起来，并且将柔性针2-6从位姿调整盘4-4中的柔性针出针孔4-4-4中穿出。通过步进电机分别带动调整分机构一4-1、调整分机构二4-2、调整分机构三4-3进行不同速度的前后移动，从而带动位姿调整盘进行摆动，进而实现不同多样的入针角度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，其组成包括支撑架主体(1)、柔性针穿刺进给机构(2)、左右摆动滑台(3)、入针位姿调整机构(4)，其特征在于：支撑架主体(1)后端设有正六边形后板(1-1)，前端设有正六边前框(1-2)，中间设有长方形侧板一(1-3)、侧板二(1-4)、侧板三(1-5)，呈120度均匀分布，分别连接前框(1-2)与后板(1-1)；后板(1-1)上设螺纹孔一(1-1-1)、螺纹孔二(1-1-2)、螺纹孔三(1-1-3)、螺纹孔四(1-1-4)、通孔一(1-1-5)，其中螺纹孔一(1-1-1)、螺纹孔二(1-1-2)、螺纹孔三(1-1-3)、螺纹孔四(1-1-4)以通孔一(1-1-5)为中心成十字形两两对称分布；柔性针穿刺进给机构(2)包括法兰盘(2-1)、丝杠螺母机构一(2-2)、电机支架(2-3)、步进电机一(2-4)、柔性针夹紧装置(2-5)、柔性针(2-6)、柔性针支撑架(2-7)，法兰盘(2-1)呈正方形，其上设有通孔三(2-1-1)、通孔四(2-1-2)、通孔五(2-1-3)、通孔六(2-1-4)、通孔七(2-1-5)，其中通孔三(2-1-1)、通孔四(2-1-2)、通孔五(2-1-3)、通孔六(2-1-4)以通孔七(2-1-5)为中心成十字形两两对称分布；电机支架(2-3)呈L形，其上设有通孔八(2-3-1)、螺纹孔五(2-3-2)、螺纹孔六(2-3-3)、螺纹孔七(2-3-4)、螺纹孔八(2-3-5)，其中通孔八(2-3-1)位于L形电机支架(2-3)前板的中心位置，且螺纹孔五(2-3-2)、螺纹孔六(2-3-3)、螺纹孔七(2-3-4)、螺纹孔八(2-3-5)以通孔八(2-3-1)为中心成十字形两两对称分布，L形电机支架(2-3)底板设有两端对称分布的八个通孔；柔性针支撑架(2-7)呈龙门式，位于龙门上梁的中心处设有通孔九(2-7-1)；法兰盘(2-1)与丝杠螺母机构一(2-2)固联，使丝杠与通孔七(2-1-5)同轴且从通孔七(2-1-5)中心穿出；通过螺钉将L形电机支架(2-3)与丝杠螺母机构一(2-2)的滑台固联；用穿过螺纹孔五(2-3-2)、螺纹孔六(2-3-3)、螺纹孔七(2-3-4)、螺纹孔八(2-3-5)的螺钉将步进电机一(2-4)与电机支架(2-3)固联，并且使步进电机一(2-4)的电机轴穿过通孔八(2-3-1)，利用柔性针夹紧装置(2-5)将电机轴与柔性针(2-6)固联；柔性针(2-6)另一端穿过柔性针支撑架(2-7)的通孔九(2-7-1)；通过螺栓将法兰盘(2-1)上的通孔三(2-1-1)、通孔四(2-1-2)、通孔五(2-1-3)、通孔六(2-1-4)分别与后板(1-1)上的螺纹孔一(1-1-1)、螺纹孔二(1-1-2)、螺纹孔三(1-1-3)、螺纹孔四(1-1-4)固联；从而实现支撑架主体(1)与柔性针穿刺进给机构(2)固联；通过丝杠螺母机构一(2-2)带动柔性针(2-6)进行前后运动；通过步进电机一(2-4)的旋转运动带动柔性针(2-6)进行旋转运动。将支撑架主体(1)与左右摆动滑台(3)固联，通过电机牵引支撑架主体(1)进行左右滑动。

2.根据权利要求1，所述的一种具有针尖位姿调整功能的柔性针穿刺装置，其特征在于：入针位姿调整机构(4)包括调整分机构一(4-1)、调整分机构二(4-2)、调整分机构三(4-3)、位姿调整盘(4-4)，其中调整分机构一(4-1)包括步进电机三(4-1-1)、丝杠螺母机构三(4-1-2)、Y形摆动架(4-1-3)，在Y形摆动架(4-1-3)的两个Y形壁上分别设有通孔十二(4-1-3-1)、通孔十三(4-1-3-2)，在其顶部设有方形连接块(4-1-3-3)，在方形连接块(4-1-3-3)上设有通孔十四(4-1-3-3-1)；步进电机三(4-1-1)通过螺栓与丝杠螺母机构三(4-1-2)固联；将Y形摆动架(4-1-3)与丝杠螺母机构三(4-1-2)通过铰链连接；调整分机构二(4-2)、调整分机构三(4-3)与调整分机构一(4-1)结构及连接方式完全相同；位姿调整盘(4-4)呈锥状，位姿调整盘(4-4)上设有均匀分布的附耳一(4-4-1)、附耳二(4-4-2)、附耳三(4-4-3)、柔性针出针孔(4-4-4)，在附耳一(4-4-1)U形壁上设有通孔十五(4-4-1-1)、附耳二(4-4-2)上设有通孔十六(4-4-2-1)、附耳三(4-4-3)上设有通孔十七(4-4-3-1)，三个附耳在圆上呈120度均匀分布；将调整分机构一(4-1)、调整分机构二(4-2)、调整分机构三(4-3)分别安装在侧板一(1-2)、侧板二(1-3)、侧板三(1-4)上，并保证安装位置前后一致，用穿过通孔十五(4-4-1-1)、通孔十六(4-4-2-1)、通孔十七(4-4-3-1)的螺栓分别与调整分机构一(4-1)、调整分机构二(4-2)、调整分机构三(4-3)中的方形连接块相连接；柔性针(2-6)经通孔十(2-7-1)之后从柔性针出针孔(4-4)中穿过；通过调整分机构一(4-1)、调整分机构二(4-2)、调整分机构三(4-3)进行不同速度的旋转运动从而带动位姿调整盘(4-4)进行摆动，从而实现不同的入针角度。

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