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      一種預(yù)彎電極自動(dòng)植入機(jī)器人的制作方法

      文檔序號(hào):12536530閱讀:323來(lái)源:國(guó)知局

      本發(fā)明涉及一種醫(yī)療機(jī)器人,尤其是涉及一種預(yù)彎電極自動(dòng)植入機(jī)器人。



      背景技術(shù):

      人工耳蝸是一種電子裝置,由體外言語(yǔ)處理器將聲音轉(zhuǎn)換為一定編碼形式的電信號(hào),通過(guò)植入體內(nèi)的電極系統(tǒng)直接興奮聽(tīng)神經(jīng)來(lái)恢復(fù)、提高及重建聾人的聽(tīng)覺(jué)功能。近二十多年來(lái),隨著高科技的發(fā)展,人工耳蝸進(jìn)展很快,已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)入臨床應(yīng)用?,F(xiàn)在全世界已把人工耳蝸?zhàn)鳛橹委熤囟让@至全聾的常規(guī)方法,人工耳蝸是目前運(yùn)用最成功的生物醫(yī)學(xué)工程裝置。

      預(yù)彎電極本身做成與耳蝸彎曲相似的形式,為了方便植入,在電極中間插入一根直的電極導(dǎo)絲,迫使電極在植入前呈現(xiàn)直線(xiàn)狀態(tài);當(dāng)植入一部分電極后,耳蝸開(kāi)始進(jìn)入螺旋狀態(tài),則抽出一部分電極導(dǎo)絲,抽出導(dǎo)絲部分的電極則自然形成彎曲的形式;隨著植入深度的增加,抽出導(dǎo)絲也越多,電極彎曲也越多;直至植入結(jié)束,預(yù)彎電極自然抱著蝸軸。使用預(yù)彎電極可以使電極更好地刺激蝸軸中殘余的螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。

      醫(yī)生在植入預(yù)彎電極手術(shù)過(guò)程中,醫(yī)生需要判斷預(yù)彎電極和導(dǎo)絲何時(shí)與內(nèi)壁觸碰,同時(shí)協(xié)調(diào)操作植入電極并抽出適量長(zhǎng)度的導(dǎo)絲。隨著電極植入深度越來(lái)越深,抽出導(dǎo)絲量越來(lái)越長(zhǎng),前端電極與耳蝸接觸越來(lái)越多,植入時(shí)的摩擦力越來(lái)越大,對(duì)預(yù)彎電極和導(dǎo)絲頭部與內(nèi)壁接觸力的干擾越大,從而手感會(huì)越來(lái)越模糊;同時(shí)醫(yī)生在植入電極過(guò)程中,還需要改變植入一定的植入角度以更適合耳蝸迷路,這些全憑手感與經(jīng)驗(yàn)感覺(jué)進(jìn)行判斷。而人類(lèi)力覺(jué)能感知到的最小值約為25mN,感知力存在最低閾值限制,而導(dǎo)致電極容易屈服且植入過(guò)程容易損傷患者的殘余聽(tīng)力的特點(diǎn),大大增加了植入手術(shù)的操作難度。因此,預(yù)彎電極植入是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的手術(shù),需要大量的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)及豐富的臨床經(jīng)驗(yàn),而掌握預(yù)彎電極植入手術(shù)的醫(yī)生為數(shù)極少。

      由于耳蝸迷路在空間上繞兩圈半的特性,在預(yù)彎電極植入過(guò)程中,需要將電極植入的初始位置在耳蝸入口處進(jìn)行位置調(diào)整,植入過(guò)程中需要將電極插入/收回以及將電極圍繞軸線(xiàn)方向的旋轉(zhuǎn)。對(duì)應(yīng)預(yù)彎電極自動(dòng)植入時(shí)需要四個(gè)自由度,即:三個(gè)自由度方向的移動(dòng)以及圍繞Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。

      因此,機(jī)器人植入電極可以使用非常小且穩(wěn)定的力將電極陣列植入到準(zhǔn)確的位置上,是人工耳蝸植入的可行辦法,如何設(shè)計(jì)符合預(yù)彎電極植入特性所需自由度的機(jī)器人是至關(guān)重要的。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)彎電極自動(dòng)植入機(jī)器人,可以實(shí)現(xiàn)在X、Y、Z軸三個(gè)自由度方向的移動(dòng),將電極植入的初始位置在耳蝸入口處進(jìn)行位置調(diào)整,并可以圍繞Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)電極圍繞耳蝸的旋轉(zhuǎn),能夠自動(dòng)植入預(yù)彎電極。

      本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是:

      本發(fā)明的微型靜平臺(tái)通過(guò)四套結(jié)構(gòu)完全相同、且對(duì)稱(chēng)的支腿結(jié)構(gòu)與微型動(dòng)平臺(tái)連接,支腿結(jié)構(gòu)的主體為伸縮桿,其下部通過(guò)第二萬(wàn)向節(jié)與微型靜平臺(tái)連接,其上部通過(guò)第一萬(wàn)向節(jié)與微型動(dòng)平臺(tái)連接;微型動(dòng)平臺(tái)靠近微型靜平臺(tái)的內(nèi)表面安裝有夾具,夾具分別安裝有預(yù)彎電極和導(dǎo)絲。

      所述的夾具具有兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)和控制的滑塊,兩個(gè)滑塊上分別固定有預(yù)彎電極和導(dǎo)絲。

      所述的微型靜平臺(tái)的下表面固定有三個(gè)或三個(gè)以上的骨附著點(diǎn)。

      所述的伸縮桿可以是液壓缸,也可以是直線(xiàn)電機(jī),也可以是電機(jī)連接滾珠絲杠安裝在導(dǎo)軌上。

      本發(fā)明具有的有益效果是:

      本發(fā)明的一種預(yù)彎電極自動(dòng)植入機(jī)器人能夠能滿(mǎn)足預(yù)彎電極植入所需的自由度,由于機(jī)器人可安裝各種傳感器,可精準(zhǔn)地將預(yù)彎電極植入耳蝸中,從而有效的保護(hù)電極及患者的殘余聽(tīng)力。

      附圖說(shuō)明

      圖1是本發(fā)明的示意圖。

      圖中:1、預(yù)彎電極,2、導(dǎo)絲,3、夾具,4、微型動(dòng)平臺(tái),5、第一萬(wàn)向節(jié),6、伸縮桿,7、第二萬(wàn)向節(jié),8、微型靜平臺(tái),9、骨附著點(diǎn)。

      具體實(shí)施方式

      以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

      如圖1所示,本發(fā)明微型靜平臺(tái)8通過(guò)四套結(jié)構(gòu)完全相同、且對(duì)稱(chēng)的支腿結(jié)構(gòu)與微型動(dòng)平臺(tái)4連接,支腿結(jié)構(gòu)的主體為伸縮桿6,其下部通過(guò)第二萬(wàn)向節(jié)7與微型靜平臺(tái)8連接,其上部通過(guò)第一萬(wàn)向節(jié)5與微型動(dòng)平臺(tái)4連接。

      根據(jù)機(jī)器人自由度Grübler-Kutzbach(G-K)公式,其自由度:

      進(jìn)一步分析可知,機(jī)器人的動(dòng)平臺(tái)可完成X、Y、Z軸三個(gè)方向的移動(dòng)及繞Z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng);動(dòng)平臺(tái)沿X、Y、Z軸方向作移動(dòng)(即完成預(yù)彎電極在耳蝸入口的位置調(diào)整以及插入/收回),圍繞Z軸作轉(zhuǎn)動(dòng)(即完成預(yù)彎電極沿軸線(xiàn)方向的轉(zhuǎn)動(dòng))。

      第一萬(wàn)向節(jié)5和第二萬(wàn)向節(jié)7可以用球鉸副代替,但用球鉸副代替后,會(huì)產(chǎn)生冗余自由度,對(duì)機(jī)器人的控制更加復(fù)雜。第一萬(wàn)向節(jié)5和第二萬(wàn)向節(jié)7不可以用一個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)軸代替,如果用一個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)軸代替會(huì)使得機(jī)器人的自由度減少,而達(dá)不到預(yù)彎電極植入所需要的自由度。

      微型動(dòng)平臺(tái)4靠近微型靜平臺(tái)8的內(nèi)表面安裝有夾具3,夾具3具有兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)和控制的滑塊,兩個(gè)滑塊上分別固定有預(yù)彎電極1和導(dǎo)絲2,一個(gè)滑塊固定預(yù)彎電極1,以控制預(yù)彎電極1的伸縮或收回;另一個(gè)滑塊固定固定導(dǎo)絲2,以控制導(dǎo)絲2的伸縮或收回。因此,機(jī)器人能同時(shí)協(xié)調(diào)控制預(yù)彎電極1和導(dǎo)絲2的伸縮或收回而不相互影響。

      所述的微型靜平臺(tái)8的下表面固定有三個(gè)或三個(gè)以上的骨附著點(diǎn)9,骨附著點(diǎn)9可置于預(yù)先定位的骨頭上,以便穩(wěn)定機(jī)器人與耳蝸入口的相對(duì)位置;骨附著點(diǎn)9的個(gè)數(shù)至少需要三個(gè),兩個(gè)無(wú)法達(dá)到固定的要求,三個(gè)以上可以減輕每個(gè)骨附著點(diǎn)9及骨頭的壓力,但存在過(guò)約束。

      所述的伸縮桿6可以是液壓缸,也可以是直線(xiàn)電機(jī),也可以是電機(jī)連接滾珠絲杠安裝在導(dǎo)軌上,均可實(shí)現(xiàn)控制伸縮桿6的速度和位移,因此不可使用氣缸。

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