阅读说明：本技术 根管荡洗器荡洗针的高自由度连接结构及荡洗方法 (High-freedom-degree connecting structure of swinging needle of root canal swinging washer and swinging washing method ) 是由 张倜然 郭丹 于 2020-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种根管荡洗器的荡洗针与高自由度连接结构及荡洗方法,属于根管治疗设备技术领域；振荡针包括针头,球头接头和连接杆；振荡针的连接杆通过球头接头与偏心轮的球形槽连接,保留一个自由度；外壳的顶部设置还软胶包覆头罩,振荡针还通过圆柱接头设置在软胶包覆头罩内,形成圆柱副,保留四个自由度；共计保留五个自由度。本发明的优点在于,轨迹自适应,针头受阻后不停机,受阻后的针头自适应地改变轨迹；球头接头与圆柱接头的高自由度确保针头针头的安全,振荡针通过两个连接约束,具备五个自由度,在软胶包覆头罩处形成高自由度连接结构；电机扭矩小,针头不会被卡死；针头不会折断,安全性高；针头螺纹结构便于涂抹抛洒药物。(The invention relates to a swinging needle and high-freedom connecting structure of a root canal swinging device and a swinging method, belonging to the technical field of root canal treatment equipment; the oscillating needle comprises a needle head, a ball joint and a connecting rod; the connecting rod of the oscillating needle is connected with the spherical groove of the eccentric wheel through a ball joint, and one degree of freedom is reserved; the top of the shell is provided with a soft rubber coating hood, and the oscillating needle is arranged in the soft rubber coating hood through a cylindrical joint to form a cylindrical pair and keep four degrees of freedom; in total five degrees of freedom remain. The invention has the advantages that the track is self-adaptive, the machine does not stop after the needle head is blocked, and the blocked needle head changes the track in a self-adaptive way; the high degree of freedom of the ball joint and the cylindrical joint ensures the safety of the needle head, the oscillation needle is constrained through two connections and has five degrees of freedom, and a high-degree-of-freedom connection structure is formed at the position of the soft rubber-coated hood; the torque of the motor is small, and the needle head cannot be blocked; the needle head cannot be broken, and the safety is high; the thread structure of the needle head is convenient for smearing and throwing the medicine.)

根管荡洗器荡洗针的高自由度连接结构及荡洗方法

技术领域

本发明涉及一种根管荡洗器的荡洗针与高自由度连接结构及荡洗方法，属于根管治疗设备技术领域。

背景技术

目前市场上的根管治疗的震荡器为超声波震荡器，具体包括以下缺点：

1.超声波震荡器的针头为金属结构，针头受阻后造成停机；

2. 超声波震荡器的针头的连接结构由销轴固定，约束多，自由度低，针头工作平面的X、Y方向均不具备自由度；在根管内壁遇阻后卡死停机；

3.超声波震荡器的针头为金属结构，撞击到根管内壁易断，即便操作医生再娴熟，但因患者的头部移动也会导致针头撞击从而导致断针，例如患者咳嗽等造成头部偏移；而且断针极难取出，给患者与医生带来极大不便，甚至影响患者治疗，造成身心伤害，危险性高。

4.超声波荡洗无药物抛洒涂抹功能，无法解决撒药问题，更换针头或通过其他途径上药，造成治疗时间长，治疗程序繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根管荡洗器的荡洗针与高自由度连接结构及荡洗方法，从而克服现有技术的不足。

本发明通过以下技术方案实现，包括分别设置在外壳顶部的振荡针以及底部的电池盖，以及设置在外壳内的电池仓，电池盖旋合在外壳底部；外壳内还设置主控PCB板、马达与按键，马达前端还通过电机输入轴与偏心轮连接，主控PCB板、马达、按键的正负极分别通过导线连接电池仓正极挡片和电池仓负极挡片；

振荡针包括针头，球头接头和连接杆；振荡针的连接杆通过球头接头与偏心轮的球形槽连接，形成球面副，保留一个自由度；

外壳的顶部设置还软胶包覆头罩，振荡针还通过圆柱接头设置在软胶包覆头罩内，形成圆柱副，保留四个自由度；共计保留五个自由度。

所述的针头具有螺纹结构。

振荡针通过圆柱接头设置在软胶包覆头罩的环槽中，圆柱接头与环槽之间还设置密封圈；

振荡针的材料为软胶或者硬胶塑性材料。如POM,TPE,TPU,PA等塑料。

本发明的荡洗方法包括以下步骤：

步骤1，根管预备，使牙齿形成一个能放入针头的锥形开口；

步骤2，用包括NaOCL、EDTA在内的冲洗溶液准备导入牙根管的方案；

步骤3，上药，将针头的螺纹没入药物之中吸附药物,将沾有药物的针头放进根管中，针头为四头螺纹；

步骤4，治疗，通过按键开启主机,针头按照近似椭圆的轨迹运转,并将针头的螺纹中的药物均匀的涂抹抛洒在根管壁上，达到消毒的目的；

步骤5，自适应，振荡针遇到根管内的摩擦阻力时，软胶包覆头罩在环槽处处跟随针头的受力发生形变，形成自适应，不会卡死停机；

步骤6，结束治疗，根据病患的敏感程度调节荡洗器的按键，从而调节震动档位，达到所需的治疗效果后结束治疗。

本发明的优点在于，1.轨迹自适应，针头受阻后不停机，受阻后的针头自适应地改变轨迹；2. 球头接头与圆柱接头的高自由度确保针头针头的安全，振荡针通过两个连接约束，具备五个自由度，在软胶包覆头罩处形成高自由度连接结构；3.电机扭矩小，针头不会被卡死；4.针头不会折断，安全性高；5.针头螺纹结构便于涂抹抛洒药物。

附图说明

图1为本发明结构图。

图2为本发明剖视图。

图3为振荡针结构图。

图4为自由度示意图。

图5为实施例二结构图。

图6为实施例二剖视图。

图7为实施例二振荡针结构图。

图8为振荡针轨迹示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至8对本发明的优选实施例作进一步说明，包括分别设置在外壳1顶部的振荡针2以及底部的电池盖13，以及设置在外壳1内的电池仓11，电池盖2旋合在外壳1底部；外壳1内还设置主控PCB板3、马达4与按键12，马达4前端还通过电机输入轴41与偏心轮5连接，主控PCB板3、马达4、按键12的正负极分别通过导线连接电池仓11正极挡片和电池仓负极挡片；振荡针2包括针头23，球头接头21和连接杆22；振荡针2的连接杆22通过球头接头21与偏心轮5的球形槽51连接，形成球面副，保留一个自由度；

外壳1的顶部设置还软胶包覆头罩12，振荡针2还通过圆柱接头24设置在软胶包覆头罩1内，形成圆柱副，保留四个自由度；共计保留五个自由度。

具体地，振荡针2的针头24只有X,Y方向的移动自由度被限制,其他四个自由度通过软胶包覆头罩12实现了柔性连接，同时由于与柔性结构固联,在长度方向不容易发生移动。

其具体原理如图4所示：电机输入轴41与偏心轮5连接，所述连接杆22与偏心轮5球面副连接，只限制了XY两个方向自由度的移动；连接杆22的另一端与柔性材质的密封圈122连接，材质硬度大约邵氏硬度30度到60度之间。这样在马达4停止运转的情况下,针头24会停留在柔性材质受力平衡的位置,一旦马达4启动, 马达4通过偏心轮5带动连接杆22的球面副转动。

通过机械原理分析，如果没有密封圈122，其整个机构的自由度为:

F=6n-5p5-4p4-3p3-2p2-p1；

F是机构自由度。n是活动构件的数目，P5为只有1个自由度，P4有2个自由度,P3有3个自由度,P2有4个自由度,P1有5个自由度；

本发明中：F=6n-5P5-2P2=6x2-5x1-2x1=5；

F是机构自由度。n是活动构件的数目，n=2，即球面副与圆柱副。本发明中只有P5、P2；因此具有5个约束的构件。

从计算结果可知，如果没有柔性材质固定，整个机构还剩余5个自由度，而在加上柔性材质固定后,如果将密封圈122看成是刚性材料,那么整个机构将会卡死，或者马达4克服连接杆22材料的变形发生运转，终端没有运动输出，而将密封圈122换成柔性材料后,整个机构可以轻易的克服柔性材料，并发生塑性变形,，同时整个机构基本没有摩擦,不会有额外的噪音产生。

如图4所示，连接杆22的刚性大于柔性材料的密封圈122,但是马达4同样可以忽略连接杆22的刚性而发生柔性变形；因此当连接杆22工作端完全卡死后，马达4也会克服连接杆22的变形仍然继续运转,而不会把过多的工作能量传递到针尖端.从而保证了针尖的工作受力极限，也保护了马达4的安全性，延长了使用寿命。

从上分析，不管工作负载端发生怎样的极限状况，整个结构的设计已经加上了双重保险,确保了针尖不会折断，不会发生工作负载超标的情况，保证了整个设备的安全性。

所述的针头23具有螺纹结构。

振荡针2通过圆柱接头24设置在软胶包覆头罩12的环槽121中，圆柱接头24与环槽121之间还设置密封圈122；

振荡针2的材料为软胶或者硬胶塑性材料。如POM,TPE,TPU,PA等塑料。

实施例二如图5、6、7所示，针头23与连接杆22为插接式结构，虽然是分体式连接，但也应视为振荡针2的整体结构。

本发明的荡洗方法包括以下步骤：

步骤1，根管预备，使牙齿形成一个能放入针头的锥形开口；

步骤2，用包括NaOCL、EDTA在内的冲洗溶液准备导入牙根管的方案；

步骤3，上药，将针头23的螺纹没入药物之中吸附药物,将沾有药物的针头23放进根管中，针头23为四头螺纹；

步骤4，治疗，通过按键12开启主机,针头23按照近似椭圆的轨迹运转,并将针头23的螺纹中的药物均匀的涂抹抛洒在根管壁上，达到消毒的目的；

步骤5，自适应，振荡针2遇到根管内的摩擦阻力时，软胶包覆头罩12在环槽处121处跟随针头23的受力发生形变，形成自适应，不会卡死停机；图8为振荡针2无阻力时的运动轨迹；

步骤6，结束治疗，根据病患的敏感程度调节荡洗器的按键12，从而调节震动档位，达到所需的治疗效果后结束治疗。

荡洗操作可以在2至3 mm的距离内垂直移动手持设备的位置；以流体动力学的工作方式搅动根管内的医疗溶液约30至60秒；冲洗后再使用抽吸管来清除牙齿根管里松散的碎屑；对每种不同的根管治疗过程中重复上述各个操作步骤。

若荡洗器主机一直工作八分钟未有任何操作，或者停止工作后未有任何操作，将进入系统自保护和关机状态。若需要重新开机，请重复前述开机步骤。