CN106073759B - 一种在体心脏电生理立体定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在体心脏电生理立体定位装置，包括固定在工作台上的轨道，在轨道上设有轨道滑块，在轨道滑块上设置有水平旋转模块，水平旋转模块上设置有垂直升降机构，垂直升降机构的上部升降端连接有横向移动机构的右端，横向移动机构的左端连接有电极升降机构，电极升降机构的升降部连接有电极垂直定位杆，电极垂直定位杆的下端连接有电极垂直旋转体，电极垂直旋转体的下端连接有电极多向定位连接台，电极多向定位连接台的下端连接有电极摇摆旋转体，电极摇摆旋转体下端连接有电极水平旋转体，电极水平旋转体的下端连接有电极。本发明不仅可以多点标测小动物心脏电生理参数，还可以在无需联合使用大型医疗设备的同时精确定位每个标测点的位置。

Description

一种在体心脏电生理立体定位装置

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种定位装置，尤其是一种在体心脏电生理立体定位装置。

背景技术

目前，在小动物心律失常在体研究中，对心脏电生理标测的方法有限，缺乏一种精确的、无创的、简便的、心脏表面多部位心电标测的方法。而现存在的方式，常使用血管介入的方式，将微小的电极导管(常为2F)通过小动物静脉系统，送至右心房、右心室进行标测。该方法存在以下的缺点：第一，心脏标测部位有限制，且只能标测右侧心房及心室，使得测量数据有限，且导管的机动性不强，有些心脏的特殊部位不能到达，不利于全面评估心脏电生理特性及预测心律失常的发生；第二，因小动物血管细小、且全身总体血容量小，血管介入的方法不可避免会影响小动物血流动力学(如操作失血、局部血栓形成或因肝素过量自发性出血等所致)，增加实验操作难度并降低大鼠实验的成活率，对实验研究带来不利；第三，介入导管无法精确定位，常需要联合X线等大型设备的影像学结果辅助，给试验研究带来不便并增加实验成本，而即使是影像学资料，其二维的特性，并不能保证定位的精准，也影响科学实验的精确性；第四，使用静脉介入方式所需的配套系统及耗材成本昂贵，而目前国内还没有自主研发的配套系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种在体心脏电生理立体定位装置，其不仅可以多点标测小动物心脏电生理参数，还可以在无需联合使用大型医疗设备的同时精确定位每个标测点的位置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种在体心脏电生理立体定位装置，包括固定在工作台上的轨道，在轨道上设有能够沿轨道自由滑动且能够定位的轨道滑块，在轨道滑块上固定设置有水平旋转模块，所述水平旋转模块上固定设置有垂直升降机构，所述垂直升降机构的上部升降端活动连接有水平设置的横向移动机构的右端，所述横向移动机构的左端连接有电极升降机构，所述电极升降机构的升降部固定连接有电极垂直定位杆，所述电极垂直定位杆的下端连接有电极垂直旋转体，所述电极垂直旋转体的下端连接有电极多向定位连接台，电极多向定位连接台的下端连接有电极摇摆旋转体，所述电极摇摆旋转体下端连接有电极水平旋转体，所述电极水平旋转体的下端连接有电极。

进一步地，所述轨道的横截面为倒V型；所述轨道滑块包括与轨道横截面相适应且套设在轨道上的滑轨器，所述滑轨器的下端设置有用以防倾覆的夹轨器，在滑轨器的侧面还设置有定位紧轮。

进一步地，所述水平旋转模块包括滑轨器水平旋转体，滑轨器水平旋转体通过内部中心固定轴贯穿连接在滑轨器的顶部平台上。

进一步地，所述垂直升降机构包括垂直旋转主臂，所述垂直旋转主臂的下端通过定位销与水平旋转模块连接，垂直旋转主臂的上端通过齿轮机构连接有垂直提升主臂，在垂直提升主臂上设置有用以调节高度的垂直提升主臂手轮。

进一步地，所述横向移动机构包括横向水平移动主臂，所述横向水平移动主臂与垂直升降机构的上部升降端通过齿轮机构连接，在横向水平移动主臂上设置有用以调节水平位移的横向水平移动主臂手轮。

进一步地，所述电极升降机构包括垂直提升副臂，所述垂直提升副臂通过齿轮机构与横向移动机构的左端连接，在垂直提升副臂上设置有垂直提升副臂手轮。

进一步地，所述轨道、垂直提升主臂、垂直提升副臂的长度方向上均标有显示长度定位的刻度线，滑轨器水平旋转体、垂直旋转主臂、电极垂直旋转体、电极水平旋转体的圆周体上均标有显示圆周旋转角度定位的刻度线。

进一步地，水平旋转体与滑轨器、所述电极水平旋转体与电极多向定位连接台通过垂直销轴定位连接。

进一步地，所述垂直提升主臂手轮、垂直提升副臂手轮、横向水平移动主臂手轮的最小进位刻度均为0.5mm；所述电极垂直旋转体、电极水平旋转体、电极摇摆旋转体的最小旋转进位刻度均为0.25mm。

进一步地，所述电极为三极点电极：一支为刺激电极、一支为测量电极、一支为参考电极。

进一步地，所述横向水平移动主臂与垂直提升主臂之间是通过燕尾槽式的夹轨轨道水平连接构成的。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明可通过使用立体定位仪，移动和旋转其X、Y、Z轴，可以到达心脏表面几乎任何肉眼可见部位，机动性强，可测量心脏表面多部位的有效不应期，从而可实现离散度的计算，有利于对小动物心脏在体电生理心律失常电生理机制的研究。

(2)利用本发明测量的每个位点都可以建立一组空间三维坐标，外加X-Z轴旋转角度值及心脏水平位移度，可更加精准的对小动物心脏表面的每个部位进行精确定位，以便同一部位在不同时间的重复测量。再者，该方法可免除以往需要联合X线等大型设备完成心脏电极位置确认的不便性。

(3)本发明对心脏无任何损伤，且不影响小动物的血流动力学，可增加小动物实验中的存活率，延长小动物实验存活时间，增强小动物实验的耐受性和安全性。

(4)本发明安装方便、方法操作简便，且投资费用低、工作稳定性好、故障率低、维护周期长、安全环保。

综上所述，本发明的制作成本较目前进口系统成本低，且实用性强，可在对小动物心脏无创伤及血流动力学零影响的情况下，完成多点的标测，提高小动物在体心律失常实验研究的成活率，降低实验操作的复杂性，极其有利于心律失常在在体小动物模型中的实验研究。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的A—A剖面图；

图3为图1的B—B剖面图；

图4为本发明齿条驱动装置示意图；

图5为齿条轨道结构示意图；

图6为燕尾槽式夹轨轨道结构示意图。

其中：1.倒V型轨道；2.滑轨器；3.定位紧轮；4.滑轨器水平旋转体；5.垂直旋转主臂；6.垂直提升主臂；7.横向水平移动主臂；8.垂直提升副臂；9.电极垂直定位杆；10.电极垂直旋转体；11.电极水平旋转体；12.垂直旋转主臂定位销；13.垂直提升副臂手轮；14.横向水平移动主臂手轮；15.垂直提升主臂手轮；16.电极；17.装置实验台底座；18.心室弹性复位装置滑动定位固定轨道；19.防倾覆夹轨器；20.电极多向定位连接台；21.电极摇摆旋转体定位销；22.电极摇摆旋转体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1，2所示，一种在体心脏电生理立体定位装置，包括固定在工作台上的轨道1，轨道1的横截面为倒V型，轨道1上设有能够沿轨道1自由滑动且能够定位的轨道滑块，轨道滑块包括与轨道1横截面相适应且套设在轨道1上的滑轨器2，所述滑轨器2的下端设置有用以防倾覆的夹轨器19，在滑轨器2的侧面还设置有定位紧轮3。

滑轨器水平旋转体4与滑轨器2可以通过垂直销轴定位连接，滑轨器水平旋转体4也可以通过内部中心固定轴贯穿连接在滑轨器2的顶部平台上，以滑轨器水平旋转体4能够沿水平方向旋转为目的，滑轨器水平旋转体4上表面沿X轴方向设置一圆弧形凹槽，凹槽里固定设置一圆柱壳体，圆柱壳体为水平固定，中心轴与X轴平行，下弧面完全贴合在凹槽的凹面内，圆柱壳体的上弧面沿Y轴方向有开口，开口的宽度与垂直旋转主臂5的宽度相当，以垂直旋转主臂5的下部分能够插入壳体为准，开口沿圆柱壳体的长度可以开至与滑轨器水平旋转体4贴合处，垂直旋转主臂5的下部壳体的一个端面沿X轴方向开有定位销孔，定位销孔的位置沿Z轴高度相同，用于安装定位销，定位销具有一定的预紧力，当只有实施较大的旋转力时才可旋转，且旋转时指针刻度也可记录旋转的角度刻度便于实现重复位置的同一点的测量。定位工作中，可以对垂直旋转臂施加以沿Y轴方向的力来使垂直旋转主臂5前后旋转，与圆柱壳体的定位销相对一侧标有显示圆周旋转角度定位的刻度线，用于读取旋转角度。

垂直旋转主臂5上部的齿条结构，与垂直提升主臂6上的齿条相互啮合，卡合齿条的轨道互相固定，垂直提升主臂6的轨道外表面安装有垂直提升主臂手轮15，手轮通过传动装置连接垂直提升主臂6，用以驱动垂直提升主臂6在Z轴方向移动。

横向水平移动主臂7右端与垂直提升主臂6的齿条固定，随着垂直提升主臂6的上下移动而移动，横向水平移动主臂7的燕尾槽式夹轨轨道设有相互啮合的齿条，同样在轨道外表面安装有横向水平移动主臂手轮14，手轮通过传动装置连接横向水平移动主臂7，用以驱动横向水平移动主臂7在X轴方向移动。

与横向水平移动主臂7右端连接方式相同，横向水平移动主臂7左端通过齿条啮合与垂直提升副臂8连接，垂直提升副臂手轮设置在垂直提升副臂8轨道外表面，手轮通过传动装置连接垂直提升副臂8，用以驱动垂直提升副臂8在Z轴方向移动。

上述齿条啮合方式如图4所示，齿条卡合于如图5所示的轨道中，并且可以自由滑动，齿条通过活动连接的两根杠杆与轨道外侧的手轮连接，定位过程中通过旋转手轮驱动杠杆运动，从而带动轨道中的齿条做相应的运动。

上述垂直旋转主臂5与垂直提升主臂6、横向水平移动主臂7与垂直提升副臂8之间也可以通过燕尾槽式的夹轨轨道连接，此结构稳定性很好，虽然加工制造较为繁琐，但需要的粗糙度和精度较高，频繁使用不会发生大的跳动和振动，工艺误差的精度范围较小，能够长期满足试验对结构精度的稳固性要求。

如图3所示，在垂直提升副臂8上固定有电极垂直定位杆9，电极垂直定位杆9下部通过定位销与电极垂直旋转体10相连接，连接方式与垂直旋转主臂5和圆柱壳体的相近，区别在于，电极垂直旋转体10下方的凹槽为沿Y轴设置。此时，连接与电极垂直旋转体10以下的部分左右旋转。

电极垂直旋转体10的下端与电极多向定位连接台20固定，电极多向定位连接台20的下端通过电极摇摆旋转体定位销连接电极摇摆旋转体22，电极摇摆旋转体22连接电极水平旋转体11，电极水平旋转体11还与电极多向定位连接台20通过垂直销轴定位连接，电极水平旋转体11下端连接有电极16。

该定位仪器有X轴-Z轴移动微调推进装置(X轴：水平左右移动；Z轴：垂直上下移动)、Y轴(水平前后移动)轨道和水平旋转装置、垂直旋转装置，两者组合，可实现推进器的上下、左右、前后、旋转等动作，并配合刻度，可采集空间立体坐标值、X-Z旋转角度；X轴-Y轴推进装置前有电极夹持装置，该装置头端可水平360°旋转，以使所夹持的电极在每个测量位点能根据该部位心脏表面的特殊性而灵活选择个体化的方位。

V型轨道1、垂直提升主臂6、垂直提升副臂8的长度方向上均标有显示长度定位的刻度线，水平旋转体4、垂直旋转主臂5、电极垂直旋转体10、电极水平旋转体11的圆周体上均标有显示圆周旋转角度定位的刻度线。此刻度线可保证所有的定位都能实现精确的数据定位，每测量一次心房的区域再次改变位置后，想返回去再次测量上次的位置，可通过记录保存的上述所有的定位数据便可实现重新复位进行再次测量。

垂直提升主臂手轮15、垂直提升副臂手轮13、横向水平移动主臂手轮14的最小进位刻度均为0.5mm，而电极垂直旋转体10、电极水平旋转体11、电极摇摆旋转体22的最小旋转进位刻度均为0.25mm。此刻度的精度确保了定位的精度，特别是电极的旋转角度装置需要采取多级传动的传动比来确保电极旋转体、摇摆旋转体的精确旋转定位，实现动物心房同一区域位置的多次精确测量。

电极16为三极点电极，一支为刺激电极、一支为测量电极、一支为参考电极。采取三级点电极可进一步确保测量数据的准确性，每个电极起到的作用各不相同，可以达到激动局部心肌组织及记录局部心肌电位变化的功效，测量的试验人员可根据监视器所描记的心外膜电图形态及变化特征，识别本次测量的有效性，从而为试验保存更为有效的数据。

上述中，除了滑轨器水平旋转体4与滑轨器2通过定位销链接外，电极水平旋转体11与电极多向定位连接台20、滑轨器水平旋转体4与滑轨器2也可采用定位销定位连接，定位销具有一定的预紧力，当只有实施较大的旋转力时才可旋转，且旋转时指针刻度也可记录旋转的角度刻度便于实现重复位置的同一点的测量。

倒V型轨道1与另一侧的心室弹性复位装置滑动定位固定轨道18可实现本发明装置与心室弹性复位装置的组合测量。由于本装置只是心脏测量的一部分装置，为了达到高精度的测量效果，我们实验科研人员研制了另一个心室弹性复位装置此装置正在申请专利中，此两套装置配合一起使用测量，可进一歩提高实验的成功率与准确性。

Claims (8)

1.一种在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，包括固定在工作台上的轨道(1)，在轨道(1)上设有能够沿轨道(1)自由滑动且能够定位的轨道滑块，在轨道滑块上固定设置有水平旋转模块，所述水平旋转模块上固定设置有垂直升降机构，所述垂直升降机构的上部升降端活动连接有水平设置的横向移动机构的右端，所述横向移动机构的左端连接有电极升降机构，所述电极升降机构的升降部固定连接有电极垂直定位杆(9)，所述电极垂直定位杆(9)的下端连接有电极垂直旋转体(10)，所述电极垂直旋转体(10)的下端连接有电极多向定位连接台(20)，电极多向定位连接台(20)的下端连接有电极摇摆旋转体(22)，所述电极摇摆旋转体(22)下端连接有电极水平旋转体(11)，所述电极水平旋转体(11)的下端连接有电极(16)；

所述轨道(1)的横截面为倒V型；所述轨道滑块包括与轨道(1)横截面相适应且套设在轨道(1)上的滑轨器(2)，所述滑轨器(2)的下端设置有用以防倾覆的夹轨器(19)，在滑轨器(2)的侧面还设置有定位紧轮(3)；

所述垂直升降机构包括垂直旋转主臂(5)，所述垂直旋转主臂(5)的下端通过定位销(12)与水平旋转模块连接，垂直旋转主臂(5)的上端通过齿轮机构连接有垂直提升主臂(6)，在垂直提升主臂(6)上设置有用以调节高度的垂直提升主臂手轮(15)。

2.根据权利要求1所述的在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，所述水平旋转模块包括滑轨器水平旋转体(4)，滑轨器水平旋转体(4)通过内部中心固定轴贯穿连接在滑轨器(2)的顶部平台上。

3.根据权利要求1所述的在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，所述横向移动机构包括横向水平移动主臂(7)，所述横向水平移动主臂(7)与垂直升降机构的上部升降端通过齿轮机构连接，在横向水平移动主臂(7)上设置有用以调节水平位移的横向水平移动主臂手轮(14)。

4.根据权利要求3所述的在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，所述电极升降机构包括垂直提升副臂(8)，所述垂直提升副臂(8)通过齿轮机构与横向移动机构的左端连接，在垂直提升副臂(8)上设置有垂直提升副臂手轮(13)。

5.根据权利要求4所述的在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，所述轨道(1)、垂直提升主臂(6)、垂直提升副臂(8)的长度方向上均标有显示长度定位的刻度线，滑轨器水平旋转体(4)、垂直旋转主臂(5)、电极垂直旋转体(10)、电极水平旋转体(11)的圆周体上均标有显示圆周旋转角度定位的刻度线。

6.根据权利要求2所述的在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，所述滑轨器水平旋转体(4)与滑轨器(2)、电极水平旋转体(11)与电极多向定位连接台(20)通过垂直销轴定位连接。

7.根据权利要求4所述的在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，所述垂直提升主臂手轮(15)、垂直提升副臂手轮(13)、横向水平移动主臂手轮(14)的最小进位刻度均为0.5mm；所述电极垂直旋转体(10)、电极水平旋转体(11)、电极摇摆旋转体(22)的最小旋转进位刻度均为0.25mm。

8.根据权利要求3所述的在体心脏电生理立体定位装置，其特征在于，所述横向水平移动主臂(7)与垂直提升主臂(6)之间是通过燕尾槽式的夹轨轨道水平连接构成的。