障电机提供的转矩方向相反的转矩，以抑制故障电机的异常运动，避免旋转导向部件的转速发生突变，进一步防止超声探头发生连续、高速旋转，增加系统安全性，避免对患者的伤害。进一步地，为增强系统可靠性，控制器对采集到的两个电机的运行状态信号加以处理，给所有的两个电机发出停止运行的信号，并发出故障警报，使医生知晓系统故障，及时停止手术、进行后续处理，防止对患者的进一步伤害。异常电机接收到停止信号后，如果由于故障而无法及时刹车，在惯性作用下会继续旋转，在与其连接的旋转磁石I与旋转导向部件4的接触位置产生一个惯性转矩；正常工作的电机接收到停止信号后会迅速停止，并在与其连接的旋转磁石(即传导部件)I与旋转导向部件4的接触位置产生一个保持转矩，用于克服异常电机的惯性转矩，减弱或消除异常电机速度突变的影响。采用多个磁石和电机的方案时，例如4个磁石分别与4个电机相配合，其中一个电机出现异常时，其余三个电机正常工作，此时正常工作的电机能够提供与故障电机产生的转矩方向相反的转矩，以抑制故障电机的异常运动，保证旋转导向部件的工作状态，避免旋转导向部件的转速发生突变，进一步防止超声探头发生连续、高速旋转，增加系统安全性，避免对患者的伤害。
[0032]如附图3所示，为更好地实现旋转导向部件和传导部件(旋转磁石)更好的接触连接，在旋转导向部件的外表面上设置旋转槽，用于和旋转磁石的外圆周表面进行接触，以实现两者磁吸和两者外圆周表面的相切。在旋转槽的两端设置隔挡，即在旋转槽两端设置高出旋转槽表面一定高度的隔挡，当旋转导向部件转动至两端极限位置时，因为旋转槽两端的隔挡，不会继续旋转，进而使得夹持其中的超声探头也停止旋转，避免超声探头的超范围不可控旋转。
[0033]旋转导向部件的整体呈现U型凹槽结构，即将超声探头的手柄部分设置在U型凹槽中，以容纳手柄部分，并通过卡扣结构予以固定，如附图1所示。当超声探头为前后粗细一致的对称结构时，超声探头前端和手柄(即后端)的旋转中心轴一致，旋转导向部件为厚度均匀的U型凹槽结构，并满足超声探头的手柄尺寸、装配需求，即超声探头和旋转导向部件视作具有相同的旋转中心(或者旋转轴)。
[0034]如附图6所示，本发明技术方案中旋转导向部件的设计原理示意图，采用截面图(透视图)进行展示，其中的圆心即为旋转中心，从整体装置来看即为旋转中心轴。当超声探头为前端细、手柄端粗的非对称结构时，超声探头前端和手柄(即后端)的旋转中心轴不一致，即超声探头前部截面圆(第一圆周，其半径为R3)的圆心与超声探头手柄截面圆(第二圆周，其半径为Rl)的圆心不重合。当超声探头手柄被夹持在旋转导向部件中时，即超声探头手柄被夹持于本发明的旋转装置中时，通过旋转导向部件和手柄的共同旋转(两者以相同的角速度进行旋转)带动超声探头前端的旋转，即可视为超声探头手柄与旋转导向部件组成的共同旋转部件带动超声探头前端进行旋转。U型凹槽结构的开口能够容纳超声探头手柄并能够顺利取出或者放入，自U型凹槽结构的开口至U型凹槽结构的底部圆弧，U型凹槽的厚度逐渐变薄，超声探头手柄的外表面与旋转导向部件的内表面接触相切且两者之间产生夹持作用，以保证超声探头在放入U型凹槽中不发生晃动为准，同时实现在将超声探头手柄放入旋转导向部件后，超声探头手柄和旋转导向部件组成的共同旋转部件(以旋转导向部件外壁为圆周的第三圆周，以71为圆心，半径为R2)，与超声探头前部具有相同的旋转中心(轴)71。
[0035]即对于由旋转导向部件4，超声探头手柄8，超声探头前部7组成的整体，其截面可视作拥有了共同的圆心(旋转中心)超声探头前部截面圆圆心71，其整体可视作拥有了共同的中心轴(旋转中心轴)——超声探头前部7的中心轴，即一条穿过超声探头前部截面圆圆心71，并且同时平行于超声探头前端7与超声探头手柄8的圆柱体部分的高的直线。超声探头位于腔内的部分超声探头前部7，与超声探头位于体外的部分超声探头手柄8，将能够共同绕超声探头前部7的中心轴旋转。因此，旋转导向部件4从原理上补偿了超声探头由于结构不对称(如图所示的前细后粗结构)而可能导致的腔内偏心旋转。
[0036]使用时，将超声探头手柄8置于旋转导向部件4内部，并用卡扣3将超声探头手柄8固定。当旋转电机2旋转，旋转磁石I随之旋转，并在其与旋转导向部件4的相切处，给旋转导向部件4转矩，使其旋转，进而控制夹持在旋转导向部件4中的超声探头手柄8旋转，于是腔内的超声探头前部7旋转。系统软件对电机的运行状态(例如转速，转向)进行实时检测，当某个电机状态异常，其余电机能够抑制故障电机的异常运动，保证旋转导向部件的转速不发生突变。进一步地，为增强系统的安全性，当检测到某个电机状态异常，控制器可以给所有电机2发出停止运行的信号，并发出故障警报，使医生知晓系统故障，及时停止手术、进行后续处理，防止对患者的进一步伤害。异常电机接收到停止信号后，如果由于故障而无法及时刹车，在惯性作用下会继续旋转，在与其连接的旋转磁石I与旋转导向部件4的接触位置产生一个惯性转矩；正常工作的电机接收到停止信号后，会迅速停止，并在与其连接的旋转磁石I与旋转导向部件4的接触位置产生一个保持转矩，用于克服异常电机的惯性转矩，减弱或消除异常电机运动的影响。上述旋转装置和使用方式适应于前列腺活检或者放射性粒子植入，以使腔内超声探头绕探头前部的中心轴旋转，和减弱或抑制电机异常运动的影响。
[0037]如附图7和8所示，采用前后粗细一致的超声探头和厚度一致的旋转导向部件为例，此时超声探头(前部和手柄)和旋转导向部件的旋转中心(轴)一致。现实使用时将电机和磁石设置在固定件中，并配合导轨进行使用；可对固定件的结构进行改变，考虑沿着旋转导向部件的圆周进行旋转磁石的设置，以旋转导向部件的竖直对称面(即竖直径向方向)为对称面，对称设置旋转磁石或者非对称设置旋转磁石，以适应固定件的结构与系统控制要求。
[0038]以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种超声探头旋转装置，其特征在于，包括电机、磁石和旋转导向部件，其中: 磁石的数量至少为两个，电机的数量至少为两个，且一个磁石只和一个电机的输出轴相连；旋转导向部件的外圆周和磁石的外圆周接触相切； 旋转导向部件的整体呈现U型凹槽结构，自U型凹槽结构的开口至U型凹槽结构的底部圆弧，U型凹槽的厚度逐渐变薄；在超声探头手柄的外表面与旋转导向部件的内表面接触相切且两者之间产生夹持作用，同时实现在将超声探头手柄放入旋转导向部件后，超声探头手柄和旋转导向部件组成的共同旋转部件，与超声探头前部具有相同的旋转中心轴。2.根据权利要求1所述的一种超声探头旋转装置，其特征在于，在旋转导向部件的外表面上设置旋转槽，在旋转槽的两端设置隔挡。3.根据权利要求1所述的一种超声探头旋转装置，其特征在于，磁石数量为2—4个，电机数量为2—4个。4.根据权利要求1所述的一种超声探头旋转装置，其特征在于，沿着旋转导向部件的圆周进行磁石的设置，以旋转导向部件的竖直对称面为对称面，对称设置旋转磁石或者非对称设置旋转磁石。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种超声探头旋转装置，其特征在于，所述超声探头旋转装置中设置有与电机相连的控制器，并对电机的运行状态进行实时检测，当一个电机状态异常，控制器给所有电机发出停止运行的信号，并发出故障报警信号。6.如权利要求1一4之一所述的一种超声探头旋转装置在前列腺活检或者放射性粒子植入中的应用。7.如权利要求5所述的一种超声探头旋转装置在前列腺活检或者放射性粒子植入中的应用。8.超声探头旋转装置的使用方法，其特征在于， 磁石和电机的输出轴相连，并将磁石和电机固定安装在固定件中； 旋转导向部件的外圆周和磁石的外圆周相切，通过磁力将旋转导向部件与磁石吸附在一起; 将超声探头手柄固定在旋转导向部件中并使用固定装置予以固定； 电机带动与之相连的磁石进行旋转，磁石的旋转通过磁力吸附旋转导向部件并带动旋转导向部件进行旋转，以带动超声探头旋转； 固定件设置在导轨上，并可沿着导轨进行相对移动，以带动超声探头的前后移动； 正常工作的电机提供与故障电机产生的转矩方向相反的转矩，以抑制故障电机的异常运动，保证旋转导向部件的工作状态。9.根据权利要求8所述的超声探头旋转装置的使用方法，其特征在于，所述超声探头旋转装置中设置有与电机相连的控制器，并对电机的运行状态进行实时检测，当一个电机状态异常，控制器给所有电机发出停止运行的信号，异常电机接收到停止信号后，如果由于故障而无法刹车，在惯性作用下会继续旋转，在与其连接的磁石与旋转导向部件的接触位置产生惯性转矩；正常工作的电机接收到停止信号后会迅速停止，并在与其连接的磁石与旋转导向部件的接触位置产生保持转矩，用于克服异常电机的惯性转矩。10.如权利要求8或者9所述的超声探头旋转装置的使用方法在前列腺活检或者放射性粒子植入中的应用。
【专利摘要】本发明公开一种超声探头旋转装置及其使用方法和应用，主要包括旋转磁石，旋转电机和旋转导向部件，旋转磁石与旋转电机的输出轴连接，旋转导向部件以磁吸方式与旋转磁石连接，旋转磁石侧面与所述旋转导向部件外周相切。本发明技术方案通过旋转电机带动磁石的方式，带动旋转导向部件进行旋转并同时予以及时控制，同时以旋转导向部件补偿非对称结构超声探头的非期望位移，避免电机失控或者非期望位移造成目标器官变形、设备损坏，甚至对受术者造成误伤，提高系统安全性。
【IPC分类】A61B8/12
【公开号】CN105147335
【申请号】CN201510669913
【发明人】张旭, 许勇, 俞鸿凯, 时一宝, 边东东, 孟宪全, 张茜
【申请人】拜耳斯特医疗机器人技术（天津）有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月13日