專利名稱：基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微創(chuàng)針刺手術(shù)設(shè)備，尤其涉及一種基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前的技術(shù)條件下，前列腺手術(shù)的主要方法是近距離粒子放射治療。即在手術(shù)過程中將放射性的粒子植入前列腺的病變部位，利用粒子的放射性進行治療。然而，通常情況下，手術(shù)過程是由醫(yī)生手動完成的，這就必然會遇到以下幾方面問題(1)操作精度差。醫(yī)生僅憑肉眼對核磁儀圖像的觀察，必然存在較大的誤差。而且對醫(yī)生本身手術(shù)操作經(jīng)驗要求較高，一旦有失誤會對病人造成不必要的痛苦。(2)無法實時適應(yīng)病人位姿變動。在手術(shù)過程中，病人身體或許會有輕微的變動，導(dǎo)致病變部位偏離預(yù)計位置。因此，醫(yī)生預(yù)先規(guī)劃好的軌跡路線就需要再次調(diào)整，增加了手術(shù)的重復(fù)工作量。
核磁共振成像(MRI)是現(xiàn)有的成像手段，與傳統(tǒng)的成像技術(shù)(如X射線照射、CT成像等)相比，優(yōu)勢明顯避免了輻射作用對正常人體組織的破壞，因而更加健康；同時擁有更強的分辨能力，使成像更加精確，為放射性粒子的準(zhǔn)確植入提供了重要保證。但是，多數(shù)核磁共振儀的工作腔內(nèi)都比較狹窄，而且存在很強的磁場，這就對手術(shù)機構(gòu)提出了新的限制，主要是以下三點(I)針刺機構(gòu)本身及其移動過程不能干擾核磁共振儀的磁場，否則影響成像質(zhì)量；(2)強磁場環(huán)境不能影響針刺機構(gòu)的操作移動過程，否則無法實現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)；[3]整個機構(gòu)必須滿足一定的尺寸要求，足夠輕巧，能在狹小的空間內(nèi)完成各個動作。
因此，無論是針刺機構(gòu)的主體材料還是驅(qū)動設(shè)備，都要滿足核磁兼容的條件，這對該手術(shù)機構(gòu)的開發(fā)提出了苛刻的要求。發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)，屬于一種新型的基于磁共振成像(MRI)導(dǎo)航的微創(chuàng)針刺手術(shù)設(shè)備，可以提高針刺手術(shù)的精度和成功率；在強磁場環(huán)境中，實現(xiàn)對機構(gòu)的實時控制，提高手術(shù)效率，減少病人痛苦。本發(fā)明綜合了機構(gòu)學(xué)與醫(yī)學(xué)相關(guān)方面的技術(shù)知識，實現(xiàn)精確定位與針刺動作，從而代替醫(yī)生的雙手完成核磁共振環(huán)境下微創(chuàng)手術(shù)的操作過程。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)予以實現(xiàn)的技術(shù)方案是包括基座靜平臺和外置電機座；所述基座靜平臺的前部設(shè)有U型動平臺，所述U型動平臺上設(shè)有一兩自由度轉(zhuǎn)頭，所述兩自由度轉(zhuǎn)頭上設(shè)有針刺結(jié)構(gòu)；所述基座靜平臺(A) 的后部固定有控制所述U型動平臺的兩自由度并聯(lián)機構(gòu)；所述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)(F)包括兩套分別與U型動平臺左右兩側(cè)頂部連接的平行四邊形連桿機構(gòu)，所述平行四邊形連桿機構(gòu)與一絲杠傳動結(jié)構(gòu)A連接；所述平行四邊形連桿機構(gòu)由依次與所述U型動平臺鉸接的連桿A、絲杠傳動結(jié)構(gòu)A中的螺母、連桿B構(gòu)成；所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)A中的絲杠由超聲波電機A 帶動；所述U型動平臺包括U型框架，所述U型框架的底部設(shè)有萬向輪，所述U型框架內(nèi)口處設(shè)有升降平臺，所述升降平臺與U型框架的兩支柱之間分別設(shè)有一絲杠傳動結(jié)構(gòu)B，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中的絲杠底部的軸端從U型框架支柱的底部伸出，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中絲杠的底端高于所述萬向輪的底端；所述升降平臺呈U字形，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中的螺母與升降平臺頂部的兩端固連；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭包括設(shè)置在所述升降平臺上的支撐圈，所述支撐圈上設(shè)有橫向轉(zhuǎn)軸和縱向轉(zhuǎn)軸，所述橫向轉(zhuǎn)軸、所述針刺結(jié)構(gòu)的中心軸和所述縱向轉(zhuǎn)軸分別與直角坐標(biāo)系的X軸、Y軸和Z軸重合；所述橫向轉(zhuǎn)軸和縱向轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動均分別由絲傳動結(jié)構(gòu)A和絲傳動結(jié)構(gòu)B帶動；所述針刺結(jié)構(gòu)中包括與針刺結(jié)構(gòu)的中心軸重合的針體， 所述針體由絲傳動結(jié)構(gòu)C帶動其沿Y軸移動；所述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)所述U型動平臺在水平面內(nèi)的平動，所述升降平臺實現(xiàn)所述U型動平臺的上下移動；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭實現(xiàn)針刺結(jié)構(gòu)中心軸的姿態(tài)調(diào)節(jié)，所述針刺結(jié)構(gòu)實現(xiàn)針刺動作。
進一步將，所述絲傳動結(jié)構(gòu)A和絲傳動結(jié)構(gòu)B均分別由超聲波電機B和超聲波電機C帶動；所述超聲波電機B與所述絲傳動結(jié)構(gòu)A的主動絲輪之間、所述超聲波電機C與所述絲傳動結(jié)構(gòu)B的主動絲輪之間均分別設(shè)有聯(lián)軸器；所述絲傳動結(jié)構(gòu)A的被動絲輪與所述橫向轉(zhuǎn)軸同軸，所述絲傳動結(jié)構(gòu)B的被動絲輪與所述縱向轉(zhuǎn)軸同軸。
還有，所述針刺結(jié)構(gòu)包括筒形基座，所述筒形基座內(nèi)前部設(shè)有絲杠傳動結(jié)構(gòu)C，其中的絲杠為內(nèi)螺紋絲杠，所述內(nèi)螺紋絲杠配合有一外螺紋螺母；所述筒形基座內(nèi)后部設(shè)有與軸向?qū)虿叟浜系幕?；所述針體的前端從筒形基座的前端伸出，所述針體的后端連接有一針體連桿，所述針體連桿分別與外螺紋螺母的中心孔和滑套的中心孔連接；所述內(nèi)螺紋絲杠的外回轉(zhuǎn)面上設(shè)有螺旋形線槽，所述螺旋形線槽內(nèi)纏繞有傳動絲，所述筒形基座上設(shè)有穿絲小孔，傳動絲的一端與內(nèi)螺紋絲杠固定，所述傳動絲的另一端與一主動絲輪連接， 所述主動絲輪通過一聯(lián)軸器連接至一超聲波電機D。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明中采用絲傳動方式，將電機外置，可以有效地避開電機本身對核磁共振儀內(nèi)磁場的影響，保證了成像質(zhì)量；由于電機無需直接與執(zhí)行機構(gòu)相連，因此大幅度減輕了執(zhí)行機構(gòu)的重量，使機構(gòu)更加輕巧。
本發(fā)明中通過平行四邊形連桿機構(gòu)對動平臺轉(zhuǎn)動自由度進行約束，兩自由度并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)了整個機構(gòu)在水平面內(nèi)的迅速精確定位，在核磁兼容手術(shù)機械手中尚屬首次應(yīng)用。
本發(fā)明中兩自由度轉(zhuǎn)頭實現(xiàn)了大范圍的轉(zhuǎn)動，從而滿足了針體的姿態(tài)調(diào)整要求， 該兩自由度轉(zhuǎn)頭的結(jié)構(gòu)緊湊，運動靈活，與絲傳動相結(jié)合，優(yōu)點顯著。
本發(fā)明中的電機均為超聲波電機，可以精確控制各個構(gòu)件的位移量或者旋轉(zhuǎn)量， 極大提高了手術(shù)操作過程的精確度，從而克服了手術(shù)過程中成像不及時和病人身體移動后產(chǎn)生偏差的弊端。


圖I是本發(fā)明基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是圖I中所示U型動平臺和兩自由度轉(zhuǎn)頭的結(jié)構(gòu)示意圖3是圖2中所示U型框架和升降平臺的結(jié)構(gòu)示意圖4是圖2中所示升降平臺和兩自由度轉(zhuǎn)頭的結(jié)構(gòu)示意圖5是圖I所示外置電機座的結(jié)構(gòu)示意圖6是圖I所示針刺機構(gòu)軸向結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖中主要附圖標(biāo)記說明
A-基座靜平臺B-外置電機座C-U型動平臺
D-兩自由度轉(zhuǎn)頭E-針刺結(jié)構(gòu)F-兩自由度并聯(lián)機構(gòu)
I-超聲波電機A2-超聲波電機B3-超聲波電機C
4-超聲波電機D5_升降平臺6-連桿A
7-連桿B8-螺母9-絲杠
IO-U型框架11-萬向輪12-軸端
13-螺母14-支撐圈15-橫向轉(zhuǎn)軸
16-縱向轉(zhuǎn)軸17、18、19-聯(lián)軸器20、21、22_主動絲輪
23、24-被動絲輪25、26-傳動絲27-針體
28-外螺紋螺母29-內(nèi)螺紋絲杠30-穿絲小孔
31-塑料軸承32-滑套33-筒形基座
34-螺旋形線槽35-針體連桿具體實施方式
本發(fā)明是在核磁共振環(huán)境下，采用絲傳動結(jié)構(gòu)傳遞動力的一種基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)，由基座靜平臺A、外置電機座B、U型動平臺C，兩自由度轉(zhuǎn)頭D，針刺結(jié)構(gòu)E和兩自由度并聯(lián)機構(gòu)F六個主要部分構(gòu)成，其中，在手術(shù)前根據(jù)不同的手術(shù)環(huán)境提前調(diào)整并設(shè)定U型動平臺C的豎直高度，在手術(shù)過程中由五個核磁兼容的超聲波電機驅(qū)動，以實現(xiàn)針體的五個自由度。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地描述。
如圖I所示，本發(fā)明一種基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)的具體構(gòu)造是，包括基座靜平臺A和外置電機座B，所述基座靜平臺A的前部設(shè)有U型動平臺C，所述U型動平臺 C上設(shè)有一兩自由度轉(zhuǎn)頭D，所述兩自由度轉(zhuǎn)頭D上設(shè)有針刺結(jié)構(gòu)E ;所述基座靜平臺A的后部固定有控制所述U型動平臺C的兩自由度并聯(lián)機構(gòu)F。
如圖I所示，所述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)F包括兩套分別與U型動平臺C左右兩側(cè)頂部連接的平行四邊形連桿機構(gòu)，所述平行四邊形連桿機構(gòu)與一絲杠傳動結(jié)構(gòu)A連接；所述平行四邊形連桿機構(gòu)由依次與所述U型動平臺C鉸接的連桿A、絲杠傳動結(jié)構(gòu)A中的螺母8、連桿B構(gòu)成；兩套絲杠傳動結(jié)構(gòu)A中的兩根絲杠9、絲杠9上的兩個螺母8以及與螺母鉸接的兩組平行四邊形桿連桿機構(gòu)和U型動平臺構(gòu)成了一個兩自由度的六桿機構(gòu)。兩根絲杠 9分別由兩個獨立的超聲波電機Al直接驅(qū)動，兩個絲杠9的旋轉(zhuǎn)帶動左右兩個螺母8的前后移動，從而平行四邊形連桿機構(gòu)限制了 U型動平臺只能在水平面內(nèi)平動而不能轉(zhuǎn)動。
如圖2所示，所述U型動平臺C包括U型框架，所述U型框架10的底部設(shè)有萬向輪11，所述U型框架內(nèi)口處設(shè)有升降平臺5，所述升降平臺5與U型框架10的兩支柱之間分別設(shè)有一絲杠傳動結(jié)構(gòu)B，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中的絲杠底部的軸端12從U型框架10支柱的底部伸出，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中絲杠的底端高于所述萬向輪11的底端，如圖3所示； 所述升降平臺5呈U字形，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中的螺母13與升降平臺5頂部的兩端固連(圖中示出的是螺母13與升降平臺5兩端的耳板為一體結(jié)構(gòu))。U型動平臺C內(nèi)的兩根絲杠與上述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)的絲杠9不同，U型動平臺C的兩根絲杠9由操作人員調(diào)節(jié)。操作人員在手術(shù)之前旋轉(zhuǎn)絲杠底部的軸端12實現(xiàn)升降平臺5的上下移動，從而適應(yīng)不同的手術(shù)類型和病人高度，并在手術(shù)過程中保持不變。U型動平臺13底部設(shè)置的萬向輪11可以減小U型動平臺C平動過程中的摩擦，同時起到支撐重量的作用。U型動平臺C在水平面內(nèi)的平動與升降平臺5的上下移動實現(xiàn)針體前、后、左、右、上、下的空間三個自由度，從而實現(xiàn)空間定位。
如圖4所示，所述兩自由度轉(zhuǎn)頭D包括設(shè)置在所述升降平臺5上的支撐圈14，所述支撐圈14上設(shè)有橫向轉(zhuǎn)軸15和縱向轉(zhuǎn)軸16，所述橫向轉(zhuǎn)軸15、所述針刺結(jié)構(gòu)的中心軸和所述縱向轉(zhuǎn)軸16分別與直角坐標(biāo)系的X軸、Y軸和Z軸重合；所述橫向轉(zhuǎn)軸15和縱向轉(zhuǎn)軸 16的轉(zhuǎn)動均分別由絲傳動結(jié)構(gòu)A和絲傳動結(jié)構(gòu)B帶動；所述絲傳動結(jié)構(gòu)A和絲傳動結(jié)構(gòu)B 均分別由超聲波電機B2和超聲波電機C3帶動；所述超聲波電機B2與所述絲傳動結(jié)構(gòu)A的主動絲輪20之間、所述超聲波電機C3與所述絲傳動結(jié)構(gòu)B的主動絲輪21之間均分別設(shè)有聯(lián)軸器17(18);所述絲傳動結(jié)構(gòu)A的被動絲輪23與所述橫向轉(zhuǎn)軸15同軸，所述絲傳動結(jié)構(gòu)B的被動絲輪24與所述縱向轉(zhuǎn)軸16同軸。兩自由度轉(zhuǎn)頭D實現(xiàn)針刺結(jié)構(gòu)的姿態(tài)調(diào)節(jié)， 橫向轉(zhuǎn)軸15與縱向轉(zhuǎn)軸16相互垂直,并通過絲傳動結(jié)構(gòu)(如圖4和圖5所不,超聲波電機 B2—聯(lián)軸器17—主動絲輪20—傳動絲25—被動絲輪23—橫向轉(zhuǎn)軸15 ;超聲波電機C3—聯(lián)軸器18—主動絲輪21—傳動絲26—被動絲輪24—縱向轉(zhuǎn)軸16)進行驅(qū)動。
如圖I和圖2所示,所述針刺結(jié)構(gòu)中包括與針刺結(jié)構(gòu)的中心軸重合的針體27,所述針體27由絲傳動結(jié)構(gòu)C帶動其沿Y軸移動。如圖6所示,所述針刺結(jié)構(gòu)包括筒形基座33, 所述筒形基座33內(nèi)前部設(shè)有絲杠傳動結(jié)構(gòu)C，其中的絲杠為內(nèi)螺紋絲杠29，所述內(nèi)螺紋絲杠29配合有一外螺紋螺母28 ;所述筒形基座33內(nèi)后部設(shè)有與軸向?qū)虿叟浜系幕?2 ； 所述針體27的前端從筒形基座33的前端伸出，所述針體27的后端連接有一針體連桿35， 所述針體連桿35分別與外螺紋螺母28的中心孔和滑套32的中心孔連接；所述內(nèi)螺紋絲杠 29的外回轉(zhuǎn)面上設(shè)有螺旋形線槽34，所述螺旋形線槽34內(nèi)纏繞有傳動絲(圖中為畫出該傳動絲)，所述筒形基座33上設(shè)有穿絲小孔30，傳動絲的一端與內(nèi)螺紋絲杠29固定，所述傳動絲的另一端與主動絲輪22連接，所述主動絲輪22通過一聯(lián)軸器19連接至一超聲波電機 D4。針刺結(jié)構(gòu)本身運用了絲杠螺母機構(gòu)，并通過絲傳動驅(qū)動內(nèi)部絲杠的旋轉(zhuǎn)，從而帶動與針體27固連的外螺紋螺母28平移，實現(xiàn)針刺動作。
如圖5所示，本發(fā)明中的五個核磁兼容的超聲波電機，其中三個，包括所述超聲波電機B2、超聲波電機C3和超聲波電機D4均設(shè)在所述外置電機座B上，該三個超聲波電機分別通過絲傳動為橫向轉(zhuǎn)軸、縱向轉(zhuǎn)軸和針刺層提供動力，另外兩個，包括兩自由度并聯(lián)機構(gòu)中的超聲波電機Al沒采用絲傳動的方式，而是直接與兩自由度并聯(lián)機構(gòu)中的絲杠9相連， 如圖I所示。
總之，本發(fā)明中的所述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)所述U型動平臺C在水平面內(nèi)的平動，所述升降平臺實現(xiàn)所述U型動平臺C的上下移動；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭D實現(xiàn)針刺結(jié)構(gòu)中心軸的姿態(tài)調(diào)節(jié)，所述針刺結(jié)構(gòu)實現(xiàn)針刺動作。
本發(fā)明一種基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)的工作方式如下
I.水平面內(nèi)的兩自由度平動
兩個超聲波電機A旋轉(zhuǎn)，分別帶動兩個絲杠傳動結(jié)構(gòu)Al中的絲杠9旋轉(zhuǎn)，兩個絲杠9分別推動各自上的螺母8，彼此獨立的前進或后退，U型動平臺C和兩個絲杠傳動結(jié)構(gòu) A中的螺母8以平行四邊形連桿機構(gòu)連接。當(dāng)兩個個超聲波電機Al同步轉(zhuǎn)動時，平行四邊形連桿機構(gòu)維持角度不變，從而推動U型動平臺C在水平面內(nèi)前后運動；當(dāng)兩個超聲波電機 Al異步轉(zhuǎn)動時，平行四邊形連桿機構(gòu)角度發(fā)生變化，從而推動U型動平臺C在水平面內(nèi)左右運動，至此水平面內(nèi)的兩自由度平動順利實現(xiàn)。
2.升降運動
升降平臺5和U型動平臺C之間形成絲杠傳動結(jié)構(gòu)，通過手工旋轉(zhuǎn)絲杠底部的軸端12，可以使升降平臺5上下運動。
3.兩自由度的轉(zhuǎn)動
X向轉(zhuǎn)動超聲波電機B2旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)軸器17帶動主動絲輪20轉(zhuǎn)動，主動絲輪20 和被動絲輪23之間通過絲傳動，被動絲輪與橫向轉(zhuǎn)軸固定，從而實現(xiàn)兩自由度轉(zhuǎn)頭D的X 向旋轉(zhuǎn)運動。同理，實現(xiàn)兩自由度轉(zhuǎn)頭D的Y向旋轉(zhuǎn)運動
4.針刺運動
針刺運動是通過固定在兩自由度轉(zhuǎn)頭D中心位置的針刺結(jié)構(gòu)來完成的。如圖6所示，內(nèi)螺紋絲杠29通過塑料軸承31安裝在針刺結(jié)構(gòu)的筒形基座33上，內(nèi)螺紋絲杠29外回轉(zhuǎn)面上設(shè)置的螺旋形線槽34用于繞絲，通過絲傳動帶動內(nèi)螺紋絲杠29旋轉(zhuǎn)。內(nèi)螺紋絲杠 29的螺紋與其中的一個外螺紋螺母28上的外螺紋配合，外螺紋螺母28左端與針體27卡緊，外螺紋螺母28的右端通過針體連桿35與后部的滑套32固連，滑套32上的鍵與筒形基座33內(nèi)表面上的軸向?qū)虿叟浜?，用以防止了外螺紋螺母28自轉(zhuǎn)。當(dāng)內(nèi)螺紋絲杠29在傳動絲的帶動下旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)螺紋絲杠29與外螺紋螺母配合，從而將內(nèi)螺紋絲杠29的轉(zhuǎn)動變換為與內(nèi)螺紋螺母28固定的針體27的軸向移動，從而實現(xiàn)了針刺運動。
綜上，通過U型動平臺在水平面內(nèi)前后左右方向的平動、豎直方向的升降運動、轉(zhuǎn)頭的兩自由度轉(zhuǎn)動、針體的旋轉(zhuǎn)針刺運動，最終完成針刺手術(shù)過程。
盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)，包括基座靜平臺㈧和外置電機座⑶； 其特征在于，所述基座靜平臺(A)的前部設(shè)有U型動平臺(C)，所述U型動平臺(C)上設(shè)有一兩自由度轉(zhuǎn)頭(D)，所述兩自由度轉(zhuǎn)頭(D)上設(shè)有針刺結(jié)構(gòu)(E);所述基座靜平臺(A)的后部固定有控制所述U型動平臺(C)的兩自由度并聯(lián)機構(gòu)(F)；所述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)(F)包括兩套分別與U型動平臺(C)左右兩側(cè)頂部連接的平行四邊形連桿機構(gòu)，所述平行四邊形連桿機構(gòu)與一絲杠傳動結(jié)構(gòu)A連接；所述平行四邊形連桿機構(gòu)由依次與所述U型動平臺(C)鉸接的連桿A、絲杠傳動結(jié)構(gòu)A中的螺母、連桿B構(gòu)成； 所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)A中的絲杠由超聲波電機A帶動；所述U型動平臺(C)包括U型框架，所述U型框架的底部設(shè)有萬向輪，所述U型框架內(nèi)口處設(shè)有升降平臺，所述升降平臺與U型框架的兩支柱之間分別設(shè)有一絲杠傳動結(jié)構(gòu)B，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中的絲杠底部的軸端從U型框架支柱的底部伸出，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B 中絲杠的底端高于所述萬向輪的底端；所述升降平臺呈U字形，所述絲杠傳動結(jié)構(gòu)B中的螺母與升降平臺頂部的兩端固連；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭(D)包括設(shè)置在所述升降平臺上的支撐圈，所述支撐圈上設(shè)有橫向轉(zhuǎn)軸和縱向轉(zhuǎn)軸，所述橫向轉(zhuǎn)軸、所述針刺結(jié)構(gòu)的中心軸和所述縱向轉(zhuǎn)軸分別與直角坐標(biāo)系的X軸、Y軸和Z軸重合；所述橫向轉(zhuǎn)軸和縱向轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動均分別由絲傳動結(jié)構(gòu)A和絲傳動結(jié)構(gòu)B帶動；所述針刺結(jié)構(gòu)中包括與針刺結(jié)構(gòu)的中心軸重合的針體,所述針體由絲傳動結(jié)構(gòu)C帶動其沿Y軸移動；所述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)所述U型動平臺(C)在水平面內(nèi)的平動，所述升降平臺實現(xiàn)所述U型動平臺(C)的上下移動；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭(D)實現(xiàn)針刺結(jié)構(gòu)中心軸的姿態(tài)調(diào)節(jié)，所述針刺結(jié)構(gòu)實現(xiàn)針刺動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)，其特征在于，所述絲傳動結(jié)構(gòu)A和絲傳動結(jié)構(gòu)B均分別由超聲波電機B和超聲波電機C帶動；所述超聲波電機B與所述絲傳動結(jié)構(gòu)A的主動絲輪之間、所述超聲波電機C與所述絲傳動結(jié)構(gòu)B的主動絲輪之間均分別設(shè)有聯(lián)軸器；所述絲傳動結(jié)構(gòu)A的被動絲輪與所述橫向轉(zhuǎn)軸同軸，所述絲傳動結(jié)構(gòu)B 的被動絲輪與所述縱向轉(zhuǎn)軸同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)，其特征在于，所述針刺結(jié)構(gòu)包括筒形基座，所述筒形基座內(nèi)前部設(shè)有絲杠傳動結(jié)構(gòu)C，其中的絲杠為內(nèi)螺紋絲杠，所述內(nèi)螺紋絲杠配合有一外螺紋螺母；所述筒形基座內(nèi)后部設(shè)有與軸向?qū)虿叟浜系幕?；所述針體的前端從筒形基座的前端伸出，所述針體的后端連接有一針體連桿，所述針體連桿分別與外螺紋螺母的中心孔和滑套的中心孔連接；所述內(nèi)螺紋絲杠的外回轉(zhuǎn)面上設(shè)有螺旋形線槽，所述螺旋形線槽內(nèi)纏繞有傳動絲，所述筒形基座上設(shè)有穿絲小孔，傳動絲的一端與內(nèi)螺紋絲杠固定，所述傳動絲的另一端與一主動絲輪連接，所述主動絲輪通過一聯(lián)軸器連接至一超聲波電機D。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)，其特征在于，所述超聲波電機B、超聲波電機C和超聲波電機D均設(shè)在所述外置電機座(B)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于絲傳動的微創(chuàng)手術(shù)針刺機構(gòu)，由基座靜平臺A、外置電機座B、U型動平臺C，兩自由度轉(zhuǎn)頭D，針刺結(jié)構(gòu)E和兩自由度并聯(lián)機構(gòu)F六個主要部分構(gòu)成；在手術(shù)前根據(jù)不同的手術(shù)環(huán)境提前調(diào)整并設(shè)定U型動平臺C的豎直高度，在手術(shù)過程中由五個核磁兼容的超聲波電機驅(qū)動，所述兩自由度并聯(lián)機構(gòu)實現(xiàn)所述U型動平臺在水平面內(nèi)的平動，所述升降平臺實現(xiàn)所述U型動平臺的上下移動；所述兩自由度轉(zhuǎn)頭實現(xiàn)針刺結(jié)構(gòu)中心軸的姿態(tài)調(diào)節(jié)，所述針刺結(jié)構(gòu)實現(xiàn)針刺動作，從而實現(xiàn)針體的五個自由度。本發(fā)明是在核磁共振環(huán)境下采用絲傳動結(jié)構(gòu)傳遞動力，其結(jié)構(gòu)緊湊，運動靈活，可以提高針刺手術(shù)的精度和成功率；在強磁場環(huán)境中，提高手術(shù)效率，減少病人痛苦。
文檔編號A61B17/00GK102908175SQ20121039515
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者姜杉, 馮文浩, 程超超, 婁金龍, 甄偉鯤, 王浩威 申請人:天津大學(xué)