一种内科用穿刺定位装置

1.本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种内科用穿刺定位装置。


背景技术：

2.穿刺，医学常用手术用语，其范围主要包括将穿刺针刺入体腔抽取分泌物做化验、向体腔注入气体或造影剂做造影检查、或向体腔内注入药物等；穿刺的目的是抽血化验、输血、输液或置入导管做血管造影等。对于内科，常见的穿刺操作有胸穿、腹穿、腰穿和骨穿等，通常需要至少一名医生进行操作，穿刺点的确定、穿刺角度的选择、穿刺深度及刺入过程的细节把控都至关重要，这些工作需要经验丰富的医生才能胜任，对于实习期或刚过实习期的医生，显然缺乏实操经验，需要器械辅助。
3.如专利号为202110140938.3的专利提出了一种心内科穿刺定位装置，包括主体机构、定位机构和穿刺机构，该发明通过设置移动杆和定位板进行双重定位，同时配合定位激光灯实现精准定位，通过螺旋机构控制穿刺针的运动，可有效避免误操作对患者造成伤害，但是该装置工作空间小、适用范围窄，且无法模仿穿刺手法，对此，设计一种工作空间大、调节灵活、适用面广、可模拟穿刺手法、可辅助固定穿刺针的穿刺定位装置，成了一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种内科用穿刺定位装置，包括支撑部件、粗定位部件、精定位部件、锁销组件、夹持组件；粗定位部件滑动安装在支撑部件上；精定位部件与粗定位部件通过球铰副连接；粗定位部件包括二自由度复式共点球面四杆机构；二自由度复式共点球面四杆机构上设置有第一伸缩部；第一伸缩部上可拆卸地安装有一个锁销组件；精定位部件包括由摆动摇杆机构、齿轮机构和螺旋机构构成的旋进式组合机构，旋进式组合机构具有两个自由度，分别为往复摆动和往复移动；夹持组件转动安装在旋进式组合机构上；旋进式组合机构上设置有第二伸缩部；第二伸缩部上可拆卸地安装有一个锁销组件。
5.进一步地，支撑部件包括主框架、插销、滑板、第一电机、滑台、第一螺杆、第一插孔、第二插孔、控制面板、上夹板、下夹板、第一导杆、第二螺杆；主框架为l形；滑板滑动安装在主框架第一端；上夹板和两个第一导杆固定安装在主框架第二端；第二螺杆转动安装在主框架第二端；下夹板两端分别与两个第一导杆滑动连接；下夹板中部与第二螺杆配合构成一螺旋副；滑板上设置有多个等距分布的第一插孔；主框架第一端上设置有多个等距分布的第二插孔；第一插孔的间距与第二插孔的间距相等；第一插孔和第二插孔用于可拆卸地插入插销；控制面板固定安装在主框架第二端上；滑台固定安装在滑板上；第一螺杆铰接在滑台上；第一电机固定安装在滑台上；第一电机的输出轴与第一螺杆固定连接。
6.进一步地，二自由度复式共点球面四杆机构包括第三螺杆、第一支架、第一蜗杆、第一支板、第一蜗轮、第二蜗轮、第二支架、第二蜗杆、弧形支架、十字轴、第一套筒、第一支
座、第三支架、滑键、第一滑槽、第二滑槽、驱动螺纹；第一支架和第二支架分别固定安装在第一支板上；两个弧形支架固定安装在第一支板上；第一蜗杆和第一蜗轮分别铰接在第一支架上；第一蜗杆和第一蜗轮相互啮合；第一蜗轮内孔上设置有四个圆周均布的第二滑槽；每个第二滑槽内固定安装有一个滑键；第二蜗杆和第二蜗轮分别铰接在第二支架上；第二蜗杆和第二蜗轮相互啮合；第二蜗轮内孔上设置有驱动螺纹；第三螺杆同时插入第一蜗轮和第二蜗轮内；第三螺杆上设置有四个圆周均布的第一滑槽；第三螺杆与驱动螺纹配合构成一螺旋副；第一滑槽与滑键配合构成移动副；第一支座固定安装在第三螺杆上；第一套筒铰接在第一支座上；十字轴第一端转动安装在第一套筒内；十字轴第二端和第三端分别铰接在第三支架内；第三支架两端分别与弧形支架铰接；第三螺杆的旋转轴线、十字轴第一端的旋转轴线、十字轴第二端和第三端的旋转轴线、第三支架的旋转轴线共同汇交于一点。
7.进一步地，第一伸缩部包括第一滑杆、紧定螺钉、球支座、第三插孔、第四插孔；多个第四插孔等距设置在十字轴第四端上；多个第三插孔等距设置在第一滑杆上；第一滑杆滑动安装在十字轴第四端上；第三插孔和第四插孔数量相同，且第三插孔和第四插孔用于容置锁销组件；球支座固定安装在第一滑杆上；球支座上设置有与紧定螺钉配合的贯穿的螺孔。
8.进一步地，粗定位部件还包括第一滑块、第二电机、第三电机；第一滑块与第一支板固定连接；第一滑块与滑台滑动配合；第一滑块与第一螺杆配合构成一螺旋副；第二电机和第三电机分别固定安装在第一滑块上；第二电机输出轴与第二蜗杆固定连接；第三电机输出轴与第一蜗杆固定连接。
9.进一步地，旋进式组合机构包括第二支板、第四支架、第二滑块、第二导杆、第四螺杆、第一磁铁、拨杆、激光灯、第四电机、摆杆、第二套筒、第三套筒、弯杆、第一齿轮、第二齿轮；第四支架固定安装在第二支板上；第一齿轮和第二齿轮分别铰接在第二支板上；第一齿轮和第二齿轮相互啮合；第四电机固定安装在第四支架上；第四电机输出轴与第二齿轮固定连接；第二套筒铰接在第一齿轮上；摆杆第一端铰接在第二齿轮上；摆杆第二端插入第二套筒内；摆杆与第二套筒滑动配合；第三套筒固定安装在摆杆第二端上；两个第一磁铁固定安装在第四支架上；拨杆第一端转动安装在第四支架上；拨杆为不锈钢材质，用于与第一磁铁吸附；两个第一磁铁上用于与拨杆接触的接触面互相垂直；拨杆第二端固定安装有一个激光灯；激光灯发出的光线与第一齿轮转动轴重合；第一齿轮上设置有用于通过激光灯发出的光线的通孔；第二导杆固定安装在第二支板上；第四螺杆固定安装在第二齿轮上；第二滑块第一端滑动安装在第二导杆上；第二滑块中部与第四螺杆配合构成一螺旋副；弯杆为l形；弯杆第一端与第二端垂直；弯杆第一端滑动安装在第三套筒内。
10.进一步地，第四螺杆的螺距不大于2cm。
11.进一步地，第二伸缩部包括球头、心轴、第二滑杆、第五插孔、第六插孔；第二滑杆固定安装在第二支板上；心轴与第二滑杆滑动配合；球头固定安装在心轴上；球头与球支座配合构成一球铰副；第二滑杆上设置有多个等距分布的第五插孔；心轴上设置有多个等距分布的第六插孔；第五插孔和第六插孔数量相同，且第五插孔和第六插孔用于容置锁销组件。
12.进一步地，夹持组件包括端盖、滑孔、螺母、螺柱、第二磁铁、第三支座、抓手；端盖铰接在第二滑块第二端上；螺柱固定安装在端盖上；螺母与螺柱配合构成一螺旋副；多个第
三支座圆周均布地固定安装在螺柱上；每个第三支座上铰接有一个抓手；每个抓手第一端固定安装有一个第二磁铁；第二磁铁与螺母滑动配合，且第二磁铁与螺母相互吸附；滑孔设置在端盖内；滑孔与弯杆第二端滑动配合；端盖和螺柱均为中空设置，用于通过激光灯发射出的光线。
13.进一步地，锁销组件包括挡圈、柱销、止推杆、第二支座、弹簧、豁口；柱销固定安装在挡圈上；第二支座固定安装在柱销上；止推杆铰接在第二支座上；弹簧两端分别固定安装在柱销和止推杆上；豁口设置在柱销上，用于容置止推杆。
14.本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)支撑部件具备两个自由度，可根据病人的体型做适应性调整；(2)粗定位部件采用二自由度复式共点球面四杆机构，具备较大的工作空间，且末端采用手动调节的伸缩结构，进一步扩大了工作空间；(3)精定位部件采用由摆动摇杆机构、齿轮机构和螺旋机构构成的旋进式组合机构，可实现沿直线往复移动的同时、绕着直线往复摆动的运动，从而实现穿刺手法的模拟；(4)夹持组件具备自锁特性，可实现对不同种类或规格的穿刺针的可靠夹持；(5)激光灯可辅助定位穿刺点；(6)整机穿刺后可带针悬停，使医生可以腾出手进行其他操作，提高了医生的工作效率。
附图说明
15.图1为本发明的整体结构示意图。
16.图2为本发明支撑部件的结构示意图。
17.图3为本发明粗定位部件的结构示意图一。
18.图4为本发明粗定位部件的结构示意图二。
19.图5为本发明粗定位部件的局部结构放大示意图。
20.图6为本发明第一蜗轮的零件结构示意图。
21.图7为本发明第二蜗轮的零件结构示意图。
22.图8为本发明精定位部件的结构示意图一。
23.图9为本发明精定位部件的结构示意图二。
24.图10为本发明锁销组件的结构示意图。
25.图11为本发明夹持组件的结构示意图。
26.图中：1-支撑部件；2-粗定位部件；3-精定位部件；4-锁销组件；5-夹持组件；
27.101-主框架；102-插销；103-滑板；104-第一电机；105-滑台；106-第一螺杆；107-第一插孔；108-第二插孔；109-控制面板；110-上夹板；111-下夹板；112-第一导杆；113-第二螺杆；
28.201-第一滑块；202-第二电机；203-第三电机；204-第三螺杆；205-第一支架；206-第一蜗杆；207-第一支板；208-第一蜗轮；209-第二蜗轮；210-第二支架；211-第二蜗杆；212-弧形支架；213-十字轴；214-第一套筒；215-第一支座；216-第三支架；217-第一滑杆；218-紧定螺钉；219-球支座；220-第三插孔；221-第四插孔；222-滑键；
29.20401-第一滑槽；
30.20801-第二滑槽；
31.20901-驱动螺纹；
32.301-球头；302-心轴；303-第二滑杆；304-第五插孔；305-第六插孔；306-第二支
板；307-第四支架；308-第二滑块；309-第二导杆；310-第四螺杆；311-第一磁铁；312-拨杆；313-激光灯；314-第四电机；315-摆杆；316-第二套筒；317-第三套筒；318-弯杆；319-第一齿轮；320-第二齿轮；
33.401-挡圈；402-柱销；403-止推杆；404-第二支座；405-弹簧；406-豁口；
34.501-端盖；502-滑孔；503-螺母；504-螺柱；505-第二磁铁；506-第三支座；507-抓手。
具体实施方式
35.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
36.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
37.图1～图11为本发明的优选实施例。
38.如图1所示，本实施例的内科用穿刺定位装置，包括支撑部件1、粗定位部件2、精定位部件3、锁销组件4、夹持组件5；粗定位部件2滑动安装在支撑部件1上；精定位部件3与粗定位部件2通过球铰副连接；粗定位部件2包括二自由度复式共点球面四杆机构；二自由度复式共点球面四杆机构上设置有第一伸缩部；第一伸缩部上可拆卸地安装有一个锁销组件4；精定位部件3包括由摆动摇杆机构、齿轮机构和螺旋机构构成的旋进式组合机构，旋进式组合机构具有两个自由度，分别为往复摆动和往复移动；夹持组件5转动安装在旋进式组合机构上；旋进式组合机构上设置有第二伸缩部；第二伸缩部上可拆卸地安装有一个锁销组件4。
39.如图2所示，支撑部件1中，主框架101为l形；滑板103滑动安装在主框架101第一端；上夹板110和两个第一导杆112固定安装在主框架101第二端；第二螺杆113转动安装在主框架101第二端；下夹板111两端分别与两个第一导杆112滑动连接；下夹板111中部与第二螺杆113配合构成一螺旋副；滑板103上设置有多个等距分布的第一插孔107；主框架101第一端上设置有多个等距分布的第二插孔108；第一插孔107的间距与第二插孔108的间距相等；第一插孔107和第二插孔108用于可拆卸地插入插销102；控制面板109固定安装在主框架101第二端上；滑台105固定安装在滑板103上；第一螺杆106铰接在滑台105上；第一电机104固定安装在滑台105上；第一电机104的输出轴与第一螺杆106固定连接。
40.如图3、图4和图5所示，粗定位部件2中，第一滑块201与第一支板207固定连接；第一滑块201与滑台105滑动配合；第一滑块201与第一螺杆106配合构成一螺旋副；第二电机202和第三电机203分别固定安装在第一滑块201上；第二电机202输出轴与第二蜗杆211固定连接；第三电机203输出轴与第一蜗杆206固定连接；粗定位部件2还包括二自由度复式共点球面四杆机构和第一伸缩部；二自由度复式共点球面四杆机构中，第一支架205和第二支架210分别固定安装在第一支板207上；两个弧形支架212固定安装在第一支板207上；第一蜗杆206和第一蜗轮208分别铰接在第一支架205上；第一蜗杆206和第一蜗轮208相互啮合；第一蜗轮208内孔上设置有四个圆周均布的第二滑槽20801，如图6所示；每个第二滑槽20801内固定安装有一个滑键222；第二蜗杆211和第二蜗轮209分别铰接在第二支架210上；
第二蜗杆211和第二蜗轮209相互啮合；第二蜗轮209内孔上设置有驱动螺纹20901，如图7所示；第三螺杆204同时插入第一蜗轮208和第二蜗轮209内；第三螺杆204上设置有四个圆周均布的第一滑槽20401；第三螺杆204与驱动螺纹20901配合构成一螺旋副；第一滑槽20401与滑键222配合构成移动副；第一支座215固定安装在第三螺杆204上；第一套筒214铰接在第一支座215上；十字轴213第一端转动安装在第一套筒214内；十字轴213第二端和第三端分别铰接在第三支架216内；第三支架216两端分别与弧形支架212铰接；第三螺杆204的旋转轴线、十字轴213第一端的旋转轴线、十字轴213第二端和第三端的旋转轴线、第三支架216的旋转轴线共同汇交于一点；第一伸缩部中，多个第四插孔221等距设置在十字轴213第四端上；多个第三插孔220等距设置在第一滑杆217上；第一滑杆217滑动安装在十字轴213第四端上；第三插孔220和第四插孔221数量相同，且第三插孔220和第四插孔221用于容置锁销组件4；球支座219固定安装在第一滑杆217上；球支座219上设置有与紧定螺钉218配合的贯穿的螺孔。
41.本实施例中，第一蜗杆206和第二蜗杆211头数均为1、模数均为2；第一蜗轮208和第二蜗轮209齿数均为28、模数均为2。
42.如图8和图9所示，精定位部件3包括旋进式组合机构和第二伸缩部；旋进式组合机构中，第四支架307固定安装在第二支板306上；第一齿轮319和第二齿轮320分别铰接在第二支板306上；第一齿轮319和第二齿轮320相互啮合；第四电机314固定安装在第四支架307上；第四电机314输出轴与第二齿轮320固定连接；第二套筒316铰接在第一齿轮319上；摆杆315第一端铰接在第二齿轮320上；摆杆315第二端插入第二套筒316内；摆杆315与第二套筒316滑动配合；第三套筒317固定安装在摆杆315第二端上；两个第一磁铁311固定安装在第四支架307上；拨杆312第一端转动安装在第四支架307上；拨杆312为不锈钢材质，用于与第一磁铁311吸附；两个第一磁铁311上用于与拨杆312接触的接触面互相垂直；拨杆312第二端固定安装有一个激光灯313；激光灯313发出的光线与第一齿轮319转动轴重合；第一齿轮319上设置有用于通过激光灯313发出的光线的通孔；第二导杆309固定安装在第二支板306上；第四螺杆310固定安装在第二齿轮320上；第四螺杆310的螺距不大于2cm，本实施例中第四螺杆310的螺距为0.5cm；第二滑块308第一端滑动安装在第二导杆309上；第二滑块308中部与第四螺杆310配合构成一螺旋副；弯杆318为l形；弯杆318第一端与第二端垂直；弯杆318第一端滑动安装在第三套筒317内；第二伸缩部中，第二滑杆303固定安装在第二支板306上；心轴302与第二滑杆303滑动配合；球头301固定安装在心轴302上；球头301与球支座219配合构成一球铰副；第二滑杆303上设置有多个等距分布的第五插孔304；心轴302上设置有多个等距分布的第六插孔305；第五插孔304和第六插孔305数量相同，且第五插孔304和第六插孔305用于容置锁销组件4。
43.本实施例中，第一齿轮319和第二齿轮320的齿数均为30、模数均为2。
44.如图10所示，锁销组件4中，柱销402固定安装在挡圈401上；第二支座404固定安装在柱销402上；止推杆403铰接在第二支座404上；弹簧405两端分别固定安装在柱销402和止推杆403上；豁口406设置在柱销402上，用于容置止推杆403。
45.如图11所示，夹持组件5中，端盖501铰接在第二滑块308第二端上；螺柱504固定安装在端盖501上；螺母503与螺柱504配合构成一螺旋副；多个第三支座506圆周均布地固定安装在螺柱504上；每个第三支座506上铰接有一个抓手507；每个抓手507第一端固定安装
有一个第二磁铁505；第二磁铁505与螺母503滑动配合，且第二磁铁505与螺母503相互吸附；滑孔502设置在端盖501内；滑孔502与弯杆318第二端滑动配合，如图8或图9所示；端盖501和螺柱504均为中空设置，用于通过激光灯313发射出的光线。
46.本实施例中的第一电机104、第二电机202、第三电机203和第四电机314均采用42步进电机。
47.本发明的工作原理：本发明使用前，需要先将支撑部件1固定安装在床上，通过手动旋转第二螺杆113，调整上夹板110和下夹板111之间的间距，从而使上夹板110和下夹板111夹紧检查床；根据检查床的宽度或病人的体型，通过手动插拔插销102，调整滑板103插入主框架101的深度。
48.使用时，通过控制面板109，驱动各个电机动作。
49.对于粗定位组件中的二自由度复式共点球面四杆机构，当第一蜗轮208固定不动、第二蜗轮209转动时，第三螺杆204沿着自身轴线往复移动，进而通过第一套筒214驱动十字轴213偏转，从而改变十字轴213第一端轴线与第三螺杆204轴线之间的偏转角大小；当第一蜗轮208和第二蜗轮209差速转动且转速均大于零时，第三螺杆204既沿着自身轴线往复移动，同时沿着自身轴线转动；当第一蜗轮208和第二蜗轮209同速转动时，第三螺杆204只有沿着自身轴线转动的运动；设十字轴213两个方向上的轴线的交点为其中心点，则无论第三螺杆204是否沿着自身轴线往复移动，当第三螺杆204转动时，均会通过第一套筒214驱动十字轴213运动，且十字轴213的运动为绕着其中心点的圆锥运动；在十字轴213第四端与第一滑杆217相对位置确定的情况下，球支座219中心的轨迹，即二自由度复式共点球面四杆机构的工作空间为一个半球形环面。
50.事先拧松紧定螺钉218，使得球头301可在球支座219内灵活转动，则二自由度复式共点球面四杆机构驱动球支座219在前述工作空间内运动时，精定位部件3会受重力作用始终自然下垂，也可被人为驱动；当粗定位部件2工作至预定位置后，手动调节精定位部件3的角度，接着拧紧紧定螺钉218，使精定位部件3相对于粗定位部件2的位姿被锁定，上述过程中，激光灯313开启，激光束打在对应皮肤的穿刺点处，以辅助定位。
51.接着，手动驱动螺母503，使得各个抓手507的第二端张开，然后放入穿刺针，再手动驱动螺母503，使得各个抓手507的第二端夹紧穿刺针；无论螺母503相对螺柱504沿哪个方向移动，第二磁铁505始终可以吸附在螺母503上。
52.进一步地，通过控制第四电机314转动，带动第二齿轮320转动，第二齿轮320带动第四螺杆310转动的同时，还会驱动第一齿轮319转动；第四螺杆310转动时，通过第二滑块308带动夹持组件5移动，同时，第一齿轮319通过第二套筒316带动摆杆315摆动，摆杆315通过第三套筒317带动弯杆318运动，弯杆318通过端盖501上的滑孔502带动端盖501往复转动，即带动夹持组件5往复转动，从而实现穿刺针刺入皮肤的同时，穿刺针还有一个往复旋转的运动，该运动尤其适合骨穿作业。
53.穿刺成功后，将拨杆312从图8所示位置，拨动90
°
，与另一个第一磁铁311吸附，使得穿刺针轴线贯穿的空间暴露出来，便于医生向穿刺针上连接管路。
54.对于锁销组件4，用于调节第一滑杆217和第二滑杆303的位置，以适应不同体型的病人、或改变机构总的工作空间；一手按下止推杆403，另一手捏住挡圈401，即可实现锁销组件4的插拔；止推杆403上设置有与柱销402接触的限位面，用于限制止推杆403相对于柱
销402的转角范围，当弹簧405弹出止推杆403、止推杆403与第一滑杆217或第二滑杆303外表面接触时，即与挡圈401一起，将锁销组件4锁定在第一滑杆217或第二滑杆303上。
55.通过改变第四螺杆310的螺距，可实现第四螺杆310转动一圈时，穿刺针刺入皮肤深度值调控；通过设定第一齿轮319与第二齿轮320的齿数比，可实现第四螺杆310转动一圈时，穿刺针往复转动的角度范围值的调控；综合考虑螺距和齿数比，可实现穿刺针刺入特定深度的同时往复转动特定的转角。
56.本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。