CN101687213A - 制造带涂层的针电极的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造带涂层的针电极的方法，其包括以下步骤5：通过末端保持未涂覆的尖锐针，将未涂覆的尖锐针浸渍到涂覆材料槽内，以及从涂覆材料槽取回尖锐针。以此方式，可在已使针尖锐化后涂覆涂层，从而允许在尖锐化过程期间有更高的精度。本发明还提供了用于与这种方法一起使用的装置。

Description

制造带涂层的针电极的方法

本发明涉及制造带涂层的针电极的方法。带涂层的针电极通常用于感测活体组织中的电势或者用于将电能传导到这样的组织。针电极用于许多不同形式的治疗和/或诊断程序中。两个非限制性实例是组织消融和肌电描记术。

带涂层的针电极通常包括细长的导电金属杆，其在一端处通过研磨而变尖。针电极通常还具有附连到另一端上以用于将所述针电极连接到外部电子设备上的连接器件。电极的金属杆通常由电绝缘性材料覆盖，从而使得仅尖锐末端附近的小的金属区域将与组织进行电接触，因而得名“带涂层的针电极”。

相关技术描述

一般通过首先将金属线或金属管切割成所希望的长度来制造针电极。然后在一端附近牢固地保持针杆，同时通过喷涂或浸渍用绝缘材料涂覆整个自由杆，之后固化和/或烧结涂层。在涂覆针杆之后，经涂覆的末端被磨尖，由此同时从电极末端移除绝缘材料。最后，连接器件以电气的方式附连到针杆的未涂覆的钝端。

这种制造针电极的常用方法存在某些缺陷：

1)研磨针的尖锐末端的精度受到杆上的涂层的同心准确度的影响。

2)涂层可能会受到在研磨期间保持杆静止的钳口的损坏。

3)从针的经涂覆的杆到导电的尖锐末端的过渡会受研磨的同心准确度的影响，从而造成末端外围周围的导电表面积变化。

4)为针提供斜面以形成尖锐末端是不当的，因为在末端外围周围，导电表面积将显著地变化。

发明概述

因此本发明的第一方面在于提供一种制造带涂层的针电极的改进的方法，其在研磨针电极的尖锐末端时提供改进的精度。

本发明的第二方面在于提供一种制造带涂层的针电极的改进的方法，通过该方法，可改进绝缘部分与导电末端附近的非绝缘部分之间的界线的准确度。

本发明的第三方面在于提供一种制造带涂层的针电极的改进的方法，其还将允许以高精度和低成本将针电极制造成沿着该针电极的杆具有多个环形导电区域。

上文所提到的方面部分地通过提供如在介绍性段落中所提到的方法来解决，该方法包括以下步骤：通过末端保持未涂覆的尖锐针；将未涂覆的尖锐针浸渍到涂覆材料槽内，以及从涂覆材料槽中取回尖锐针。以此方式，在已使针尖锐之后涂覆针是可行的。因此可提高尖锐化的精度。此外，由于涂层是在尖锐化过程之后应用到针上的，所以尖锐化过程并不会损坏涂层。因此尖锐化过程可使用更有效的夹持技术。该方法还允许使用不同类型的尖锐化，例如还可使用如注射针中的对末端的倾斜式尖锐化。

在该方法的一实施例中，可控制从涂覆材料槽取回尖锐针的步骤，使得由取回的速度来决定涂层厚度。以此方式，可非常容易地调节涂层。

在该方法的另一实施例中，通过末端保持来未涂覆的尖锐针的步骤可由磁体来提供。

该方法可利用以下装置来应用，该装置包括未涂覆的尖锐针浸渍到其中的涂覆流体容器。在该装置的一个优选实施例中，该装置可包括悬挂头，该悬挂头相对于涂覆流体槽沿竖直方向上下移动且包括用于保持以其尖锐端向上的方式来悬挂的针的器件。通过控制悬挂头相对于涂覆流体槽液位的运动，可精确地控制针上的涂层。特别地，可精确地控制从针末端到针上涂层的距离。

在一实施例中，该装置还可包括用于引导针的引导板。引导板可进一步布置成在涂覆流体容器中、在涂覆流体表面下方。以此方式，在将针从槽取回期间，引导板不会损坏针上的涂层。

该装置还可包括用于测量保持针的器件与涂覆流体槽表面之间距离的器件。以此方式，容易控制涂层，即便在流体液位随时间而变化的情况下也是如此。

在另一实施例中，悬挂头可包括在操作期间支承针的悬挂引导元件。这就允许在针插入到流体槽中之前支承针。

悬挂头还可被制成可与装置的其余部分分离。以此方式，可使用多个悬挂头来优化过程速度。举例而言，一个悬挂头可安装于机器中并在浸渍过程中用到，可使另一悬挂头装载有针，而第三悬挂头可置于烘箱中以用于固化/烧结针上的涂覆流体。可一起使用任意多个悬挂头。

应当强调的是，当在本说明书中使用时，用语“包括/包含”用于规定存在所陈述的特征、整体、步骤或构件但并不排除存在或者添加有一个或多个其它特征、整体、步骤、构件或者其组。举例而言，权利要求1使用短语“电极针”。然而，权利要求应被理解为包括一个、两个、三个或其它任意数量的电极针。

附图简述

在下文中，将参看由附图所示的实施例来更详细地描述本发明。应当强调的是，所示实施例仅用于实例目的，且不应用于限制本发明的范畴。

图1示出了用于执行制造方法的涂覆步骤的装置的示意图。

图2至图4显示了在装载过程中的三个不同点处悬挂头和装载支架的示意截面图。

图5是显示了针在被涂覆之前悬挂于浸渍涂覆装置中的示意截面图。

图6是在针刚要进入涂覆流体槽之前该针悬挂于浸渍涂覆装置中的示意截面图。

图7是在针刚要从涂覆流体槽取回之前该针悬挂于浸渍涂覆装置中的示意截面图。

图8示意性地显示了沿着杆具有多个绝缘电极环形区域的针电极的一个实施例。

实施例的详细描述

图1显示了在根据本发明的用于制造带涂层的针电极的方法中使用的装置的一个实施例。应指出的是，附图示意性地显示了实施例，且并未示出其中许多细节。本领域技术人员将容易地能够填补这些缺失的细节。

在装置1中，悬挂头2可分离地固定到滑鞍部件3上，滑鞍部件3可滑动地安装在竖直引导件4上，从而允许该滑鞍部件线性地上下移动。滑鞍部件3的移动受线性驱动螺杆5的控制。伺服电机驱动器6控制移动的方向和速度。竖直引导件4的框架安装于水平框架部件7上。

充有涂覆流体9的容器8由板10支承，板10通过螺纹轴杆11和螺纹衬套12连接到水平框架部件7上。可经由螺纹轴杆和螺纹衬套来调整容器8的竖直位置。这可用于补偿容器中流体液位的变化。

针引导板13浸在涂覆流体9中。针引导板经由调整板14附连到垂直引导件4上，若需要，调整板14可上下移动。若需要，其也可是固定的。针引导板13具有从针引导板13的顶面16突伸的挡止件15。在使用中，针引导板13被定位成使得针引导板的顶面16定位成刚好在涂覆流体9的表面17下方且挡止件15的顶面刚好在涂覆流体9的表面17上方。在当前的实施例中，针引导板形状是圆形的且包括通孔18的圆形阵列，通孔18在其上侧处渐缩。

针悬挂引导板19通过引导轴杆20可滑动地连接到悬挂头2上。轴杆20由销21限制为只能进行轴向移动，其在凹槽22中滑动，使得针悬挂引导板19不能旋转。销21被紧固到悬挂头上。如同针引导板13，针悬挂引导板19形状是圆形的且包括通孔23或引导孔的圆形阵列。

磁体24的圆形阵列嵌入于悬挂头2中。由于该装置的布置，磁体保持与针悬挂引导板19中的通孔和针引导板13中的通孔18对准。

基于激光的距离测量模块25附连到鞍部件3上，以用于在悬挂部件2运动期间持续地测量从鞍部件3到涂覆流体9表面的距离。由于磁体的下表面与鞍部件之间的距离是恒定的，激光束距离测量模块可精确地测量磁体24的底面与涂覆流体9的表面17之间的距离。激光测量模块电连接到可计算距离的控制模块上。

在使用中，待涂覆的针26通过它们的尖锐端悬于磁体上。由于针的末端与磁体的底面接触，且由于控制器经由基于激光的距离测量模块25而知道了磁体底面相对于涂覆流体的精确位置，该控制器还知道从针末端到涂覆流体的表面的精确距离。

图2示出当悬挂部件2已从该装置上移除时的悬挂部件2和用于装载针27的装载支架(fixture)30的截面图。如在图2中可以看出，悬挂针引导板19移动到其最上方的位置。在这个位置，嵌入于悬挂头中的磁体被布置成通过悬挂针引导板19中的通孔23延伸出来。在这个实施例中，悬挂针引导板的深度与磁体自由端具有基本上相同的深度。

装载支架30包括由非磁性材料制成的圆形主体31。圆形主体具有细长凹口32阵列。细长凹口的深度近似等于待涂覆的针27的长度。凹口在开口端渐缩以易于插入针。引导表面33和分度键(index key)34的尺寸设置成以便装配于悬挂组件的悬挂针引导板19的周围。

装载支架允许针以使得尖锐端处于顶部的方式容易地插入到装载支架内。一旦所有针被装载到装载支架内，装载支架就移动到其接合悬挂头的悬挂针引导板的位置。这在图3中示出。在这个位置上，磁体与针对准且因此针的尖锐末端夹在该磁体上。

一旦磁体已与针接合，就可从悬挂头上取回装载支架。在取回装载支架的同时，悬挂针引导板19也向下移动。这具有以下作用：针保持基本上与悬挂头的纵向轴线对齐。由此引导板19防止针在磁体周围摇摆或从磁体掉落或者由于系统中存在的磁力而夹到彼此上。当通过销21使得引导板轴杆19的运动停止并移除装载支架30时，针26将经由该针的末端而保留悬挂于磁体上并在它们的非尖锐端附近抵靠悬挂针引导板19的通孔23的壁而被支承。这在图4中示出。

图5显示了带有如上文所述悬挂的针、但是在悬挂头已重新连接到浸渍涂覆装置1上之后的悬挂头。

图6显示了悬挂头，其中该悬挂头已向下移动到针刚刚进入到流体表面下方并接合浸入流体中的针引导板13中的通孔18的渐缩端的位置。应指出的是，在图6所示的位置上，悬挂针引导板19与针引导板13上的挡止件15的上表面接触。由于挡止件15的上表面布置于涂覆流体9的表面上方，所以防止了悬挂针引导板19与涂覆流体发生接触。

随着悬挂头2继续向下移动，针的下端将向下滑动穿过针引导板13中的引导孔18的窄端，从而迫使针杆远离悬挂针引导板19中的通孔23的壁，如图6所示。

在图7所示的位置中，针杆26现浸没于涂覆流体中达到由从磁体下表面到流体表面的距离所决定的精确深度。这个距离由激光距离测量单元25持续地测量。因此控制单元可控制伺服单元，从而精确地控制这个距离，即使在流体深度将随时间而改变的情况下。

由于悬挂针引导板19中的引导孔23允许磁体的自由端通过，浸入深度可包括直到尖锐末端的针杆全长。此外，若需要，也可选择在杆上的任何其它精确位置。当达到选定浸入深度时，控制单元将使伺服电机驱动器24反转并以预定速度取回针。从流体表面取回针的速度和流体的涂层性质一起决定了涂层厚度。

应指出的是，针仅与流体表面下方的针引导板13中的引导孔18接触。因此在从流体取回针时，引导孔将不会影响针上所涂覆的层的完整性。此外，由于针引导板13中的引导孔防止针杆接触悬挂针引导板19中的引导孔23，所以直到针的端部由针引导板13中的引导孔18释放，所涂覆的表面都将不会受悬挂针引导板19中的引导孔23损坏。一旦针由针引导板13中的引导孔释放，针杆的端部将再次接触悬挂针引导板19中的引导孔23的壁。但是，这种由接触对所涂覆表面造成的损坏将处在针杆端部处的区域中，这也是执行电连接的区域。因此无论如何必需移除这个区域中的涂层，由此这种损坏无关紧要。

在涂覆程序结束时，具有带涂层的针的悬挂头组件2与鞍部件3分离且被转移到烘箱，以便进行涂层固化或烧结。

当涂层被固化时，用于连接到外部电子装置的电连接器件(未示出)附连到针的钝端上。

在根据本发明的方法的另一实施例中，提供了一种针电极，其包括多层电绝缘材料和导电材料。以此方式，形成沿着针的轴杆具有多于一个导电电极表面的针电极是可行的。该方法包括以下步骤：

1.借助于所述涂覆方法，利用电绝缘材料涂覆尖锐针杆，达到距离尖锐末端的精确第一距离。

2.借助于所述涂覆方法，利用导电材料在第一绝缘涂层顶部上涂覆针杆，达到距离尖锐末端的精确第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

3.借助于所述涂覆方法，利用电绝缘材料在导电涂层顶部上涂覆针杆，达到距离尖锐末端的精确第三距离，所述第三距离大于所述第一距离和第二距离。

4.在杆的钝端附近暴露导电涂层的各个层的表面。

5.在杆的钝端附近将电气连接器件附连到导电涂层的各个暴露层。

该方法可始于将线或管切割成具有精确长度的段且然后使一端的末端尖锐化以形成针。

该方法还可重复步骤2和3，直到已沿着针的轴杆形成了彼此隔离的所希望数目的导电电极环表面。

涂层可从针杆的钝端移除以通过不同的方法对连接器件进行连接，两种实例为研磨和刮擦。

图8显示了沿着轴杆带有两个电极表面区域41、43的针电极40。第一电极表面区域41是针的尖锐金属末端。第二电极表面区域43是导电材料制成的环形层。第一电极表面区域与第二电极表面区域之间是第一绝缘材料层的环形部分42。在第二电极表面区域43的下方是第二绝缘材料层44。

上文所提出的说明对适用于执行根据本发明的方法的装置的一个实施例进行了描述。但是，本领域技术人员将理解，该方法也可利用其它机器和/或装置来执行。因此本发明的范畴不应仅限于在附图中显示以及在本说明书中进行了描述的实施例。

举例而言，上文所描述的实施例显示了形状为圆形且具有磁体/引导孔的圆形阵列的悬挂头和引导板。但是，悬挂头的形状和阵列的形状可采取许多不同形式。举例而言，可想到带磁体/引导孔的矩形阵列的矩形悬挂头和矩形引导板。

另一实例为当前实施例使用磁体以便保持针连接到悬挂头上。但是，本领域技术人员将认识到还可使用除了磁体之外的器件来将尖锐的针末端精确地附连到浸渍装置中而不改变本发明的范畴。一个实例是粘合凝胶材料薄层。另一个实例是经复合以便具有高摩擦性质的自闭弹性材料层。在这两个实例中，将分别通过粘合力和摩擦力来代替在所述实施例中保持针的磁力。

应指出的是，可向该方法添加许多其它步骤。举例而言，取决于涂覆流体的使用，在第一涂覆过程之后，用润滑涂层来涂覆针电极可能是有用的。

应当指出的是，附图和上文的说明以简单和示意的方式显示了示例性实施例。未示出内部电子和机械细节，因为本领域技术人员应当熟悉这些细节且它们将会使本文的说明不必要地复杂化。举例而言，没有很详细地描述控制系统，因为控制系统领域的技术人员将能基于本说明书设计出控制系统。同样，悬挂头与鞍之间的连接、鞍与引导器件之间的连接等机械细节都是设计机械系统领域的技术人员能够提供的细节。

Claims (10)

1.一种制造带涂层的针电极的方法，包括以下步骤：

-通过末端来保持未涂覆的尖锐针；

-将所述未涂覆的尖锐针浸渍到涂覆材料槽内；以及，

-从所述涂覆材料槽取回所述尖锐针。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制从所述涂覆材料槽取回所述尖锐针的步骤，使得由所述取回的速度来决定涂层厚度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过末端来保持未涂覆的尖锐针的所述步骤是由磁体提供。

4.一种用于执行根据权利要求1、2或3中任一项所述的方法的装置，所述装置包括所述未涂覆的尖锐针浸渍到其中的涂覆流体容器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置包括悬挂头，所述悬挂头在竖直方向上相对于所述涂覆流体槽上下移动，且包括用于保持以其尖锐端向上的方式悬挂的所述针的器件。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于引导所述针的引导板，所述引导板布置于所述涂覆流体容器中所述涂覆流体的表面下方。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，用于保持所述针的所述器件是磁性的。

8.根据权利要求5、6或7所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于测量用于保持所述针的所述器件与所述涂覆流体槽的表面之间的距离的器件。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述悬挂头还包括在操作期间支承所述针的悬挂引导元件。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述悬挂头可与所述装置的其余部分分离。

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