穿刺针角度调节装置及穿刺手术机器人

摘要

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种穿刺针角度调节装置及穿刺手术机器人。所述穿刺针角度调节装置包括底座；旋转平台；弧形滑轨；滑块以及穿刺针。穿刺针角度调节装置在工作时，给第一线圈组中的线圈通断电可驱动旋转平台旋转，给第二线圈组中的线圈通断电可驱动弧形滑块滑动，进而通过这两个自由度的运动可以实现空间中大范围穿刺角度调整操作，相对于现有技术中使用传动部件带动多自由度串联或并联的机械臂夹持穿刺针实现穿刺针角度调整的方式，整个穿刺针角度调节装置结构更加简单，精度更高。

权利要求

1.一种穿刺针角度调节装置，其特征在于，包括：

旋转平台（20），可沿其轴心线旋转；

弧形滑轨（40），固定安装在所述旋转平台（20）上，且所述弧形滑轨（40）所对应的轴心线与所述旋转平台（20）所对应的轴心线相交；

滑块，可滑动地安装在所述弧形滑轨（40）上，所述滑块适于安装进针套筒（60），且所述进针套筒（60）的轴心线穿过所述弧形滑轨（40）的轴心线与所述旋转平台（20）的轴心线相交的交点，所述交点为患者体表的穿刺进针点；所述弧形滑轨（40）所对应的轴心线与所述旋转平台（20）所对应的轴心线垂直相交；还包括底座，所述旋转平台（20）可转动地安装在所述底座上，所述底座与所述旋转平台（20）二者之一设置有第一磁极阵列（11），二者另一设置有与所述第一磁极阵列（11）对应的第一线圈组（21）；所述第一磁极阵列（11）包括设置在所述旋转平台（20）或所述底座上的第一磁极槽，以及固定在所述第一磁极槽中的磁极；

所述滑块与所述弧形滑轨（40）二者之一设置有第二磁极阵列（41），二者另一设置有与所述第二磁极阵列（41）对应的第二线圈组（51）；所述第二磁极阵列（41）沿所述弧形滑轨（40）的圆弧方向分布，所述第二磁极阵列（41）与所述弧形滑轨（40）同轴心，所述第二线圈组（51）设置在所述滑块上；所述穿刺针角度调节装置适于固定在患者体表，使所述旋转平台（20）的圆心与患者体表的所述穿刺进针点在轴向上对准；

所述穿刺针（70）包括穿刺针套管（80）和穿刺针芯（71），所述穿刺针套管（80）套设在所述进针套筒（60）中，可沿所述进针套筒（60）的轴向方向移动；所述穿刺针芯（71）安装在所述穿刺针套管（80）上，且所述穿刺针芯（71）设置有第三磁极阵列（73），所述第三磁极阵列（73）沿所述穿刺针芯（71）的轴向方向设置在所述穿刺针芯（71）上，所述进针套筒（60）设置有与所述第三磁极阵列（73）对应的第三线圈组（61），所述第三磁极阵列（73）包括磁极槽阵列和设置在磁极槽阵列中的磁极，所述磁极位于磁极槽内部且不超出磁极槽。

2.根据权利要求1所述的穿刺针角度调节装置，其特征在于，所述底座为圆盘底座（10），所述第一磁极阵列（11）沿所述圆盘底座（10）的周向方向分布，所述第一线圈组（21）设置在所述旋转平台（20）上。

3.根据权利要求1所述的穿刺针角度调节装置，其特征在于，所述第一磁极阵列（11）的弧度不小于180度。

4.根据权利要求1所述的穿刺针角度调节装置，其特征在于，所述第二磁极阵列（41）的弧度为90‑180度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的穿刺针角度调节装置，其特征在于，还包括设置在所述旋转平台（20）与底座之间的轴承（30），所述旋转平台（20）通过所述轴承（30）安装在所述底座上，所述轴承（30）可绕所述底座的轴心线旋转。

6.一种穿刺手术机器人，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的穿刺针角度调节装置。

说明书

穿刺针角度调节装置及穿刺手术机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种穿刺针角度调节装置及穿刺手术机器人。

背景技术

[0002] 在进行穿刺手术时，使用穿刺手术机器人进行穿刺，由于穿刺手术机器人能够精准调整并稳定维持穿刺角度，同时能够实现自动化进针操作，确保进针深度的精准性，相比于医生徒手穿刺，能够显著提高经皮穿刺手术的精准性。

[0003] 目前，现有的用于穿刺手术机器人的穿刺针角度调节装置采用电机驱动，中间通过传动部件，带动多自由度串联或并联的机械臂夹持穿刺针，并调整穿刺针的穿刺角度，进而进行后续的穿刺操作。在穿刺针角度调节装置进行穿刺针穿刺角度调整过程中，机械臂所需要的部件较多，整个穿刺针角度调节装置的结构复杂，精度不佳，体积大且笨重。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提供一种穿刺针角度调节装置及穿刺手术机器人，以解决现有技术中调整穿刺针的穿刺角度，所需要的部件较多，整个穿刺针角度调节装置结构复杂，体积大且笨重的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种穿刺针角度调节装置，包括：旋转平台，可沿其轴心线旋转；弧形滑轨，固定安装在所述旋转平台上，且所述弧形滑轨所对应的轴心线与所述旋转平台所对应的轴心线相交；滑块，可滑动地安装在所述弧形滑轨上，所述滑块适于安装穿刺针，且所述穿刺针的轴心线穿过所述弧形滑轨的轴心线与所述旋转平台的轴心线相交的交点。

[0006] 可选地，还包括底座，所述旋转平台可转动地安装在所述底座上，所述底座与所述旋转平台二者之一设置有第一磁极阵列，二者另一设置有与所述第一磁极阵列对应的第一线圈组。

[0007] 可选地，所述第一磁极阵列包括设置在所述旋转平台或所述底座上的第一磁极槽，以及固定在所述第一磁极槽中的磁极。

[0008] 可选地，所述底座为圆盘底座，所述第一磁极阵列沿所述圆盘底座的周向方向分布，所述第一线圈组设置在所述旋转平台上。

[0009] 可选地，所述第一磁极阵列的弧度不小于180度。

[0010] 可选地，所述滑块与所述弧形滑轨二者之一设置有第二磁极阵列，二者另一设置有与所述第二磁极阵列对应的第二线圈组。

[0011] 可选地，所述第二磁极阵列沿所述弧形滑轨的圆弧方向分布，所述第二磁极阵列与所述弧形滑轨同轴心，所述第二线圈组设置在所述滑块上。

[0012] 可选地，所述第二磁极阵列的弧度为90‑180度。

[0013] 可选地，所述弧形滑轨所对应的轴心线与所述旋转平台所对应的轴心线垂直相交。

[0014] 可选地，所述交点为患者体表的穿刺进针点。

[0015] 可选地，所述穿刺针角度调节装置适于固定在患者体表，使所述旋转平台的圆心与患者体表的所述穿刺进针点在轴向上对准。

[0016] 可选地，还包括设置在所述旋转平台与所述底座之间的轴承，所述旋转平台通过所述轴承安装在所述底座上，所述轴承可绕所述底座的轴心线旋转。

[0017] 本发明第二方面提供一种穿刺手术机器人，包括上述的穿刺针角度调节装置。

[0018] 本发明技术方案，具有如下优点：

[0019] 1、本发明实施例提供的穿刺针角度调节装置，包括旋转平台、弧形滑轨和滑块，弧形滑轨固定在旋转平台上且轴心线与旋转平台的轴心线相交，滑块可滑动地安装在弧形滑轨上；滑块上适于安装穿刺针，穿刺针的轴心线穿过弧形滑轨的轴心线与旋转平台的轴心线相交的交点。

[0020] 本发明实施例的穿刺针角度调节装置，包含的部件少，通过旋转平台的旋转能够实现穿刺针在经度方向的调整，通过滑块带动穿刺针在弧形滑轨上的滑动实现穿刺针在纬度方向的调整，从而通过这两个自由度的运动实现空间中大范围穿刺角度调整，相较于现有技术中使用传动部件带动多自由度串联或并联的机械臂夹持穿刺针实现穿刺针角度调整的方式，整个穿刺针角度调节装置结构更加简单、紧凑，所占体积更小。

[0021] 2、本发明实施例提供的穿刺针角度调节装置，还包括底座，所述旋转平台可转动地安装在所述底座上，所述底座与所述旋转平台二者之一设置有第一磁极阵列，二者另一设置有与所述第一磁极阵列对应的第一线圈组。

[0022] 通过底座、旋转平台以及设置在二者上的第一磁极阵列和第一线圈组，实现电磁驱动方式驱动旋转平台的旋转，进而实现了穿刺针在经度方向的角度调整，相比现有技术中采用电机驱动传动部件带动多自由度串联或并联的机械臂实现穿刺针经度角度调整的方式，本发明实施例的经度角度调节结构省去了电机驱动及复杂传动结构，实现了驱动和传动一体化，结构更简单、紧凑。

[0023] 3、本发明实施例提供的穿刺针角度调节装置，所述滑块与所述弧形滑轨二者之一设置有第二磁极阵列，二者另一设置有与所述第二磁极阵列对应的第二线圈组。

[0024] 通过在滑块和弧形滑轨上设置第二磁极阵列和第二线圈组，实现以电磁驱动方式驱动穿刺针在纬度方向的角度调整，相比现有技术中采用电机驱动传动部件带动多自由度串联或并联的机械臂实现穿刺针纬度角度调整的方式，本发明实施例的纬度角度调节结构省去了电机驱动及复杂传动结构，实现了驱动和传动一体化，结构更简单、紧凑。

[0025] 进一步地，结合上述第2点优点，本发明实施例提供的穿刺针角度调节装置，实现以电磁驱动方式驱动穿刺针在经度和纬度两个自由度上的电驱动调节，并且省去了电机和复杂的传动结构，实现了驱动和传动一体化，结构简单紧凑，占用的手术空间小，利于医生手术。

[0026] 4、本发明实施例提供的穿刺针角度调节装置，所述交点为患者体表的穿刺进针点。将弧形滑轨的轴心线与旋转平台的轴心线的交点与患者体表的穿刺进针点重合，保证了采用本发明实施例穿刺针角度调节装置的穿刺针进针的准确性。

[0027] 5、本发明实施例提供的穿刺针角度调节装置，所述第一磁极阵列的弧度不小于180度，同时对于第二磁极阵列的弧度接近180度，两个条件同时满足时，可实现全方位接近
360度大穿刺角度调整。

附图说明

[0028] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

[0029] 图1为本发明实施例中穿刺针角度调节装置的立体结构示意图。

[0030] 图2为图1所示穿刺针角度调节装置中旋转平台与圆盘底座配合的立体结构示意图。

[0031] 图3为图1所示穿刺针角度调节装置中弧形滑轨与弧形滑块配合的立体结构示意图。

[0032] 图4为图1所示穿刺针角度调节装置的主视结构示意图。

[0033] 图5为图1所示穿刺针角度调节装置中穿刺针的立体结构示意图。

[0034] 其中，上述附图中的附图标记为：

[0035] 10、圆盘底座；11、第一磁极阵列；

[0036] 20、旋转平台；21、第一线圈组；

[0037] 30、轴承；

[0038] 40、弧形滑轨；41、第二磁极阵列；

[0039] 50、弧形滑块；51、第二线圈组；

[0040] 60、进针套筒；61、第三线圈组；

[0041] 70、穿刺针；71、穿刺针芯；73、第三磁极阵列；

[0042] 80、穿刺针套管。

具体实施方式

[0043] 下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

[0044] 在本发明的描述中，需要说明的是，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，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0045] 如图1和图2所示，本实施例中的穿刺针角度调节装置用于穿刺手术中，穿刺手术机器人的穿刺操作。穿刺针角度调节装置包括底座、旋转平台20、弧形滑轨40、滑块、进针套筒60以及穿刺针70。

[0046] 本实施例中的底座具体为圆盘底座10，为圆盘形。旋转平台20可转动地安装在底座上，其中，圆盘底座10上设置有第一磁极阵列11，第一磁极阵列11设置在圆盘底座10的边缘，环绕圆盘底座10设置，旋转平台20上设置有与第一磁极阵列11对应的第一线圈组21，在第一线圈组21中的线圈通断电时，第一线圈组21与第一磁极阵列11中的磁极产生的磁场配合，进而可以驱动旋转平台20相对圆盘底座10旋转。

[0047] 进一步参见图2，本实施例中的第一磁极阵列11包括设置在圆盘底座10上的第一磁极槽，以及固定在第一磁极槽中的磁极。第一磁极槽沿着圆盘底座10的周向方向均匀排列，磁极固定在第一磁极槽中形成磁场，在第一线圈组21通电时，实现旋转平台20相对圆盘底座10的转动。

[0048] 本实施例中的穿刺针角度调节装置还包括设置在旋转平台20与底座之间的轴承30，旋转平台20通过轴承30安装在底座上，轴承30可绕底座的轴心线旋转，进而实现旋转平台20相对圆盘底座10的转动。

[0049] 在本实施例中的一个变形实施例中，第一线圈组21与第一磁极阵列11的设置位置可以对调，即第一线圈组21设置在圆盘底座10上，而第一磁极阵列11设在旋转平台20上。

[0050] 进一步参见图3，本实施例中的弧形滑轨40固定安装在旋转平台20上，可随旋转平台20的旋转而旋转，且弧形滑轨40所对应的轴心线与旋转平台20所对应的轴心线相交；本实施例中的滑块具体为与弧形滑轨40对应的弧形滑块50，弧形滑块50可滑动地安装在弧形滑轨40上，可沿弧形滑轨40的弧形方向滑动。本实施例中的穿刺针角度调节装置在弧形滑轨40上设置有第二磁极阵列41，第二磁极阵列41沿弧形滑轨40的圆弧方向分布，在滑块上设置有第二线圈组51。在第二线圈组51中的线圈通断电时，第二线圈组51与第二磁极阵列41中的磁极产生的磁场配合，进而可以驱动弧形滑块50沿弧形滑轨40移动。

[0051] 在本实施例中的一个变形实施例中，第二磁极阵列41设置在弧形滑块50上，而对应的第二线圈设置在弧形滑轨40上。

[0052] 进一步参见图3，本实施例中弧形滑轨40和弧形滑块50中所对应的弧形为圆弧形。弧形滑轨40所对应的轴心线与旋转平台20所对应的轴心线垂直相交，进而结合旋转平台20的转动，可进一步扩展穿刺针角度调节装置的穿刺角度，穿刺针角度调节装置的适用范围更加广泛。

[0053] 在本发明中，所述第一磁极阵列11的弧度不小于180度，第二磁极阵列41的弧度为90‑180度，第一磁极阵列11的弧度影响穿刺针在径向方向的转角，第二磁极阵列41的弧度影响穿刺针在纬度方向的转角，当第一磁极阵列11的弧度不小于180度，同时对于第二磁极阵列要求弧长接近180度，两个条件同时满足时，可实现全方位接近360的大穿刺角度调整。
具体到本实施例中，如图1和图2所示，受限于旋转平台的轴承30高度和弧形滑轨40长度的影响，第二磁极阵列41的弧度约为120度。

[0054] 进一步参见图4，本实施例中的进针套筒60固定在滑块上，可随弧形滑块50的滑动而移动，进针套筒60的轴心线与弧形滑轨40所对应的轴心线相交；穿刺针70套设在进针套筒60中，可沿进针套筒60的轴向方向移动。本实施例中的进针套筒60上设置有第三线圈组61，对应在穿刺针70上设置有第三磁极阵列73，在第三线圈组61中的线圈通断电时，第三线圈组61与第三磁极阵列73中的磁极产生的磁场配合，进而可以驱动穿刺针70沿进针套筒60的轴向方向移动。

[0055] 本实施例中的进针套筒60的轴心线、弧形滑轨40的轴心线与圆盘底座10的轴心线相交于一点，进一步使得装置可绕患者体表的穿刺进针点调整穿刺角度，进一步满足临床使用需求。

[0056] 在本实施例中的一个变形实施例中，第三线圈也可以是设置在穿刺针70上，对应第三磁极阵列73也可以使设置在进针套筒60上。

[0057] 进一步参见图4，本实施例中的穿刺针70包括穿刺针套管80和穿刺针芯71，穿刺针芯71与穿刺针套管80之间通过螺纹紧固，穿刺针套管80套设在进针套筒60中，可沿进针套筒60的轴向方向移动；穿刺针芯71固定安装在穿刺针套管80上，第三磁极阵列73具体设置在穿刺针芯71上，第三线圈组61设置在进针套筒60上，进而在穿刺针芯71插入穿刺针套管80中时，穿刺针芯71运动可带动穿刺针套管80一起沿进针套筒60的轴向方向移动，实现穿刺机器人的穿刺操作。采用本实施例中的穿刺针70，相对于现有技术为了稳固地夹住穿刺针70穿进针，需要各式的穿刺针70紧固件固定在针尾或针杆处的方式，采用穿刺针芯71带动穿刺针套管80运动进行穿刺，可实现非接触式进针，同时穿刺针70与进针套管易对中，进而保证进针的可靠，同时减少了中间连接件的使用。

[0058] 采用本实施例中的穿刺针角度调节装置，穿刺针角度调节装置在工作时，给第一线圈组21中的线圈通断电可驱动旋转平台20旋转，给第二线圈组51中的线圈通断电可驱动弧形滑块50滑动，进而通过这两个自由度的运动可以实现空间中大范围穿刺角度调整，将穿刺针70插入进针套筒60，给第三线圈组61中的线圈通断电，即可驱动穿刺针70进针穿刺操作，相对于现有技术中使用传动部件带动多自由度串联或并联的机械臂夹持穿刺针实现穿刺针角度调整的方式，整个穿刺针角度调节装置结构更加简单，精度更高。

[0059] 而采用本实施例中的穿刺针角度调节装置，在临床使用时，确定患者体表的穿刺进针点后，只需将圆盘底座10固定在患者体表，使圆盘底座10的圆心与患者体表的穿刺进针点重合，将穿刺针70插入进针套筒60，即可给启用装置，穿刺针角度调节装置可以绕着患者体表的穿刺进针点调整穿刺角度，并完成进针操作。

[0060] 本实施例中的穿刺针角度调节装置使用时，穿刺针角度调节装置固定安装在患者体表，可随患者运动而运动，在保证了安全的同时对因患者呼吸运动而造成的穿刺误差具有一定补偿作用。

[0061] 本实施例还提供一种穿刺手术机器人，包括如上所述的穿刺针角度调节装置，进而上述穿刺针角度调节装置所具有的优点，本实施例中的穿刺手术机器人也应具有，在此不再赘述。

[0062] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。