本發(fā)明涉及一種基于齒輪傳動的套管柔性針同步穿刺機構(gòu)，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微創(chuàng)介入醫(yī)療是近年來迅速發(fā)展起來的一門嶄新的醫(yī)療技術(shù)，是介于外科、內(nèi)科之間的新興醫(yī)療方法，靶向穿刺技術(shù)是應(yīng)用前景最廣闊的醫(yī)療手段之一。而傳統(tǒng)穿剌手術(shù)采用的是剛性針，無法對針尖位置進(jìn)行有效的控制，導(dǎo)致穿刺過程中針尖偏離預(yù)定目標(biāo)，導(dǎo)致穿剌失??；為完成穿刺任務(wù)需要進(jìn)行重復(fù)穿刺，增加病人痛苦、延長手術(shù)時間；因此，針對傳統(tǒng)穿刺針的缺點，國外的學(xué)者提出采用柔性針操控技術(shù)，柔性針采用細(xì)長針管，能夠減小組織切口，降低不適感，加快術(shù)后的康復(fù)，更重要的是，柔性針可以實現(xiàn)彎曲軌跡。但是，由于針軸與組織間存在扭轉(zhuǎn)摩擦，斜尖轉(zhuǎn)角難以精確控制，嚴(yán)重制約了柔性針的應(yīng)用。而套管柔性針是將針芯與套管分離，套管將針芯與組織隔開，消除針芯與組織間的扭轉(zhuǎn)摩擦，提高針尖的控制精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于齒輪傳動的套管柔性針同步穿刺機構(gòu)，套管和針芯分別使用柔性材料，從而減輕了病人的扎針痛苦，另外所設(shè)計的扎針機構(gòu)，可以有效地繞過障礙物進(jìn)行穿刺，減小針芯與組織的摩擦，并且提高了扎針過程的準(zhǔn)確程度，提高患者的生存質(zhì)量，推動微創(chuàng)醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展。

基本技術(shù)方案是：

一種基于齒輪傳動的套管柔性針同步穿刺機構(gòu)，其組成包括第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置、第三驅(qū)動裝置、柔性針芯、柔性套管；其特征在于：柔性套管被第一驅(qū)動裝置驅(qū)動，第二驅(qū)動裝置安裝在第一絲杠滑臺的滑臺上，第三驅(qū)動裝置通過螺栓連接在第二絲杠滑臺的滑臺上，柔性針芯與第三驅(qū)動裝置固聯(lián)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的第一驅(qū)動裝置是由底座、第一絲杠滑臺、第一電機、齒輪一、齒輪二、齒輪三、齒輪四、齒輪五、錐型齒輪一、錐型齒輪二、齒輪軸一、齒輪軸二、齒輪軸三、摩擦輪軸一、摩擦輪軸二、摩擦輪支撐架、摩擦輪一、摩擦輪二組成；第一絲杠滑臺固定于底座上，齒輪一固連在齒輪軸一上，齒輪二和錐型齒輪一分別固連在齒輪軸二的不同位置上，齒輪三和錐型齒輪二分別固連在齒輪軸三的不同位置上，齒輪四和摩擦輪一分別固連在摩擦輪軸一的不同位置上，齒輪五和摩擦輪二分別固連在摩擦輪軸二的不同位置上，齒輪軸一、齒輪軸二和齒輪軸三的兩端分別通過軸承連接于底座上，摩擦輪軸一和摩擦輪軸二均一端通過軸承連接于底座上，一端通過軸承連接于摩擦輪支撐架上，第一電機固定于底座上，第一電機與齒輪軸一通過聯(lián)軸器連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的第二驅(qū)動裝置是由第二電機、第二絲杠滑臺組成，第二電機與第二絲杠滑臺的絲杠通過聯(lián)軸器固聯(lián)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的第三驅(qū)動裝置是由第三電機、第三電機座組成；第三電機座上固連于第三絲杠滑臺的滑臺上，第三電機安裝在第三電機座上，柔性針芯通過聯(lián)軸器與第三電機連接。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明通過使用齒輪傳動可以實現(xiàn)第一絲杠滑臺和摩擦輪一、摩擦輪二的同時運動，從而實現(xiàn)了柔性針芯和柔性套管的同步進(jìn)給，降低了穿刺的誤差；

2.本發(fā)明通過柔性套管采用摩擦輪式進(jìn)給機構(gòu)，可以略去柔性套管的支撐機構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加簡單；

3.本發(fā)明所采用的第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置、第三驅(qū)動裝置，能夠滿足套管柔性針的柔性套管和柔性針芯的配合穿刺；

4. 本發(fā)明中柔性套管的存在，使針與組織隔開，消除了針與組織的扭轉(zhuǎn)摩擦，提高了對斜尖轉(zhuǎn)角的控制精度，避免了在扎針過程中對患者造成傷害。

附圖說明

附圖 1，本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖 2，本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖 3，本發(fā)明齒輪傳動示意圖。

圖中：1、底座，2、齒輪軸二，3、齒輪二，4、第一電機，5、齒輪一，6、齒輪軸一，7、第一絲杠滑臺，8、第二電機，9、第三電機，10、第三電機座，11、第二絲杠滑臺，12、摩擦輪支撐架，13、柔性套管，14、柔性針芯，15-1、摩擦輪一，15-2、摩擦輪二，16、齒輪三， 17、錐型齒輪二，18、錐型齒輪一，19-1、摩擦輪軸一，19-2、摩擦輪軸二，20-1、齒輪四，20-2、齒輪五，21、齒輪軸三。

具體實施方式

本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示。一種基于齒輪傳動的套管柔性針同步穿刺機構(gòu)其組成包括：第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置、第三驅(qū)動裝置、柔性針芯（14）、柔性套管（13）；其特征在于：柔性套管（13）被第一驅(qū)動裝置驅(qū)動，第二驅(qū)動裝置安裝在第一絲杠滑臺（7）的滑臺上，第三驅(qū)動裝置通過螺栓連接在第二絲杠滑臺（11）的滑臺上，柔性針芯（14）與第三驅(qū)動裝置固聯(lián)。

本發(fā)明齒輪傳動示意圖如圖3所示。設(shè)z1、z2、z3、z4、z5、z6、z7依次為齒輪一（5）、齒輪二（3）、錐型齒輪一（18）、錐型齒輪二（17）、齒輪三（16）、齒輪四（20-1）、齒輪五（20-2）的齒數(shù)，n1為第一電機（4）轉(zhuǎn)速，n6為齒輪四（20-1）的轉(zhuǎn)速，D為相同半徑的摩擦輪一（15-1）和摩擦輪二（15-2）的半徑，Ph為第一絲杠滑臺（7）的導(dǎo)程；齒輪傳動轉(zhuǎn)向如圖3中箭頭所示，根據(jù)定軸齒輪系傳動比公式：

由于第一電機（4）轉(zhuǎn)速n1以及z1、z2、z3、z4、z5、z6的值已知，可算出齒輪四（20-1）轉(zhuǎn)速n6的大??；由z6=z7可以推導(dǎo)出齒輪五（20-2）轉(zhuǎn)速n7等于齒輪四（20-1）轉(zhuǎn)速n6；又由于摩擦輪一（15-1）、摩擦輪二（15-2）分別固連于摩擦輪軸四（19-1）和摩擦輪軸五（19-2）上，所以柔性套管的直線進(jìn)給速度v1即為摩擦輪一（15-1）和摩擦輪二（15-2）接觸處的線速度，即：

第一驅(qū)動裝置中的第一電機（4）轉(zhuǎn)動，其他驅(qū)動裝置待機鎖死，通過第一絲杠滑臺（7）帶動第二絲杠滑臺（11）整體進(jìn)給運動，實現(xiàn)柔性針芯（14）的直線進(jìn)給運動，所以柔性針芯（14）的直線進(jìn)給速度v2為：

當(dāng)v1= v2時，即可實現(xiàn)柔性套管（13）和柔性針芯（14）的同步穿刺。

所述的第一驅(qū)動裝置是由底座（1）、第一絲杠滑臺（7）、第一電機（4）、齒輪一（5）、齒輪二（3）、齒輪三（16）、齒輪四（20-1）、齒輪五（20-2）、錐型齒輪一（18）、錐型齒輪二（17）、齒輪軸一（6）、齒輪軸二（2）、齒輪軸三（21）、摩擦輪軸一（19-1）、摩擦輪軸二（19-2）、摩擦輪支撐架（12）、摩擦輪一（15-1）、摩擦輪二（15-2）組成；第一絲杠滑臺（7）固定于底座（1）上，齒輪一（5）固連在齒輪軸一（6）上，齒輪二（3）和錐型齒輪一（18）分別固連在齒輪軸二（2）的不同位置上，齒輪三（16）和錐型齒輪二（17）分別固連在齒輪軸三（21）的不同位置上，齒輪四（20-1）和摩擦輪一（15-1）分別固連在摩擦輪軸一（19-1）的不同位置上，齒輪五（20-2）和摩擦輪二（15-2）分別固連在摩擦輪軸二（19-2）的不同位置上，齒輪軸一（6）、齒輪軸二（2）和齒輪軸三（21）的兩端分別通過軸承連接于底座上，摩擦輪軸一（19-1）和摩擦輪軸二（19-2）均一端通過軸承連接于底座（1）上，一端通過軸承連接于摩擦輪支撐架（12）上，第一電機（4）固定于底座（1）上，第一電機（4）與齒輪軸一（6）通過聯(lián)軸器連接。

所述的第二驅(qū)動裝置是由第二電機（8）、第二絲杠滑臺（11）組成；第二電機（8）與第二絲杠滑臺（11）的絲杠通過聯(lián)軸器固聯(lián)。

所述的第三驅(qū)動裝置是由第三電機（9）、第三電機座（10）組成；第三電機座上固連于第三絲杠滑臺的滑臺上，第三電機（9）安裝在第三電機座（10）上，柔性針芯（14）通過聯(lián)軸器與第三電機（9）連接。

本發(fā)明在使用時的過程如下：

實施方式一，參考附圖1、附圖2。

第一驅(qū)動裝置中的第一電機（4）轉(zhuǎn)動，其他驅(qū)動裝置待機鎖死，通過第一絲杠滑臺（7）帶動第二絲杠滑臺（11）整體進(jìn)給運動，實現(xiàn)柔性針芯（14）的直線進(jìn)給運動；由第一電機（4）驅(qū)動的齒輪一（5）依次經(jīng)由齒輪二（3）、錐型齒輪一（18）、錐型齒輪二（17）、齒輪三（16）、齒輪四（20-1）、齒輪五（20-2）的傳動，從而實現(xiàn)摩擦輪一（15-1）和摩擦輪二（15-2）的反向轉(zhuǎn)動，進(jìn)而實現(xiàn)柔性套管（13）的直線進(jìn)給運動；第二絲杠滑臺（11）整體進(jìn)給運動和摩擦輪一（15-1）、摩擦輪二（15-2）的反向轉(zhuǎn)動的同時工作，可帶動柔性套管（13）和柔性針芯（14）同步穿刺。

實施方式二，參考附圖1、附圖2。

第二驅(qū)動裝置中的第二電機（8）轉(zhuǎn)動，其他驅(qū)動裝置待機鎖死，通過第二絲杠滑臺（11）的滑臺直線進(jìn)給運動，可以實現(xiàn)柔性針芯（14）的直線進(jìn)給運動。

實施方式三，參考附圖1、附圖2。

第三驅(qū)動裝置中的第三電機（9）轉(zhuǎn)動，其他驅(qū)動裝置待機鎖死，柔性針芯（14）實現(xiàn)自轉(zhuǎn)，從而可以改變?nèi)嵝葬樞荆?4）斜角的朝向。

實施方式一、實施方式二、實施方式三配合動作，可以完成不同軌跡的穿刺要求，從而有效的繞過障礙物進(jìn)行穿刺，實現(xiàn)精確的靶向穿刺。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征。本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書描述的只是發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些發(fā)明和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。