CN112999511B - 柔性电极导入装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性电极导入装置，包括：底板，包括相互倾斜设置的第一空心柱和第二空心柱，底板用于固定并驱动导入微针和夹持工具。导入微针，包括相互连接的针柄和针尖，针柄部分贯穿第一空心柱，针尖设置于针柄裸露于第一空心柱外部的一端，针柄沿第一空心柱的轴向做直线往复运动，针尖用于将所述柔性电极植入到目标组织内部。夹持工具，包括相互连接并构成L型的夹持轴和臂状结构，夹持轴部分贯穿第二空心柱，臂状结构设置于夹持轴裸露于第二空心柱外部的一端，夹持轴围绕第二空心柱的中心轴线旋转。本发明提供的柔性电极导入装置，可以快速、微创以及可重复地植入多根柔性微丝电极，提高了柔性电极植入的效率以及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及脑机接口技术领域，尤其涉及一种柔性电极导入装置。
背景技术
植入式多通道神经微电极是一种可通过手术植入大脑皮层或生物其他组织部位的神经接口器件。一般来说由金属或制备在硅等刚性材料上的神经微电极可依靠自身的强度和硬度插入组织。柔性微丝电极是一种制备在柔性衬底上的、类似丝线的神经接口器件，与硬质电极相比，其杨氏模量与生物组织更为接近，因此具有更好的生物相容性，但由于其自身柔软，无法直接植入到组织中。
常用的柔性微丝电极植入方法有两种，一种是加强法，利用聚乙醇、麦芽糖、吉利丁等聚合物材料包裹在微丝外周，利用这些材料在某些温度或脱水时硬度较好的时机，辅助电极植入组织，然后通过组织液的溶解和代谢逐渐去除这些辅助材料，只留下微丝电极在体内。另一种粘附导入法，将柔性微丝电极利用水溶性胶或表面张力临时贴附在硬质微针表面，利用硬质微针将柔性电极带入后，溶解临时粘附胶，拔出导入针，达到将柔性电极植入体内的目的。
在实际的应用过程中，加强法需要选择特定的生物组织可吸收材料，一般来说这些材料的硬度都较低，为了达到植入需要的强度，包裹微丝的体积往往较大，容易造成较大损伤。粘附植入方法需要事先将每个微丝都与刚性导入针体粘附，限制了柔性电极植入的数量。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种柔性电极导入装置，可以快速、微创以及可重复地植入多根柔性微丝电极。
为了实现上述目的，本发明提供的柔性电极导入装置，包括：底板1、导入微针2和夹持工具3，其中：底板1，包括相互倾斜设置的第一空心柱11和第二空心柱12，底板1用于固定并驱动导入微针2和夹持工具3；导入微针2，包括相互连接的针柄21和针尖22，针柄21部分贯穿第一空心柱11，针尖22设置于针柄21裸露于第一空心柱11外部的一端，针柄21沿第一空心柱11的轴向做直线往复运动，针尖22用于将柔性电极植入到目标组织内部；夹持工具3，包括相互连接并构成L型的夹持轴31和臂状结构32，夹持轴31部分贯穿第二空心柱12，臂状结构32设置于夹持轴31裸露于第二空心柱12外部的一端，夹持轴31围绕第二空心柱12的中心轴线旋转。
可选地，底板1还包括第一电机和第二电机，分别用于驱动针柄21做直线往复运动的运动位移，以及夹持轴31的旋转角度，使臂状结构32与针尖22相互接触和远离。
可选地，底板1还包括开设有卡槽的连接块，连接块设置于第一空心柱11和第二空心柱12的中间位置，第一空心柱11和第二空心柱12共同贯通于卡槽。
可选地，夹持轴31和导入微针2位于同一平面内。
可选地，针柄21和针尖22在沿同一轴向设置，针尖22的直径小于针柄21的直径。
可选地，夹持轴31的长度大于臂状结构32长度，夹持轴31和臂状结构32之间的夹角为90°。
可选地，夹持轴31围绕第二空心柱12的中心轴线的旋转角度范围为0°～360°。
可选地，针尖22与针柄21固定连接，夹持轴31与臂状结构32固定连接。
可选地，柔性电极为中间带孔的柔性微丝电极，针尖22用于插入柔性电极的孔内来带动柔性电极运动，从而将柔性电极植入到目标组织内部。
可选地，第一空心柱11和第二空心柱12分别固定连接于第一电机和第二电机，第一空心柱11呈竖直方向布置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的柔性电极导入装置，无需过多的植入准备工作，可以快速实现柔性微丝电极的抓取及植入；
(2)使用的导入微针与柔性微丝电极的尺寸相当，大大减小了植入引起的损伤；
(3)使用的导入微针和夹持工具可以重复使用，在植入一根微丝电极后，可以移出体外并复位到初始状态，去进行第二根、第三根甚至更多根电极的抓取与植入，进而本发明可重复植入多根柔性微丝电极，大大提高了柔性微丝电极可植入的数量。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示意性示出了根据本发明实施例的柔性电极导入装置的主视图；
图2示意性示出了根据本发明实施例的柔性电极导入装置尖端位置的局部放大图。
【附图标记说明】
1-底板；11-第一空心柱；12-第二空心柱；2-导入微针；21-针柄；22-针尖；3-夹持工具；31-夹持轴；32-臂状结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示意性示出了根据本发明实施例的柔性电极导入装置的主视图。图2示意性示出了根据本发明实施例的柔性电极导入装置尖端位置的局部放大图。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种柔性电极导入装置，可以包括底板1、导入微针2和夹持工具3。
其中，底板1，包括相互倾斜设置的第一空心柱11和第二空心柱12，底板1用于固定并驱动导入微针2和夹持工具3。
导入微针2，包括相互连接的针柄21和针尖22，针柄21部分贯穿第一空心柱11，针尖22设置于针柄21裸露于第一空心柱11外部的一端，针柄21沿第一空心柱11的轴向做直线往复运动，针尖22用于将柔性电极(图中未示出)植入到目标组织内部。
夹持工具3，包括相互连接并构成L型的夹持轴31和臂状结构32，夹持轴31部分贯穿第二空心柱12，臂状结构32设置于夹持轴31裸露于第二空心柱12外部的一端，夹持轴31围绕第二空心柱12的中心轴线旋转。
本发明实施例中，底板1还包括第一电机和第二电机，分别用于驱动针柄21和夹持轴31进行运动。其中，第一电机用于驱动控制针柄21沿第一空心柱11的轴向做直线往复运动，第二电机用于驱动控制夹持轴31围绕第二空心柱12的中心轴线旋转。通过联合控制夹持轴31的旋转角度和针柄21的运动位移，使臂状结构32与针尖22相互接触和远离。
可以理解的是，在臂状结构32与针尖22相互接触时，夹持工具3辅助导入微针2将柔性电极运送到目标植入区域上方，臂状结构32与针尖22相互远离，在导入微针2将柔性电极植入完成后，夹持工具3与导入微针2可以撤出植入区域，进行下一根柔性电极的拾取与植入。
第一空心柱11和第二空心柱12分别固定连接于第一电机和第二电机。第一空心柱11呈竖直方向布置，便于在柔性电极的植入完成后拾取新的柔性电极。
优选地，第一电机和第二电机均为微位移器或步进电机。微位移器或步进电机便于精确控制针柄21的运动位移和夹持轴31的旋转角度，从而提高柔性电极植入的效率和可靠性。
本发明实施例中，底板1还包括开设有卡槽的连接块，连接块设置于第一空心柱11和第二空心柱12的中间位置，第一空心柱11和第二空心柱12共同贯通于卡槽。连接块用于将第一空心柱11和第二空心柱12固定在一起，将导入微针2和夹持工具3的运动范围局限于一个合适的较小区域，从而降低了夹持轴31和针柄21的联合运动控制的准确性。
优选地，夹持轴31和导入微针2位于同一平面内。由此，便于控制臂状结构32与针尖22之间的间隙大小，以提高柔性电极的植入效率。
本发明实施例中，针柄21和针尖22在沿同一轴向设置，针尖22的直径小于针柄21的直径。由此，针柄21和针尖22的连接端形成台阶结构，使两者在沿同一轴向具有一个明显突变部分，便于区分和辨识出针尖22。
本发明实施例中，夹持轴31的长度大于臂状结构32长度，夹持轴31和臂状结构32之间的夹角为90°。
需要说明的是，在其他实施例中，夹持轴31和臂状结构32之间的夹角可以为任意角度，只要能够通过联合控制夹持轴31的旋转角度和针柄21做直线往复运动的位移，使臂状结构32与针尖22相互接触和远离，这种任意夹角都可以作为本发明所涵盖的技术特征。
本发明实施例中，夹持轴31围绕第二空心柱12的中心轴线的旋转角度范围为0°～360°。也即，夹持轴31在第二电机的驱动下，可以围绕第二空心柱12自由旋转。
针尖22与针柄21固定连接，夹持轴31与臂状结构32固定连接。由此，导入微针2作为一个整体，结构稳定，可重复利用。本发明在导入微针2和夹持工具3的联合作用下夹持柔性电极，待将柔性电极移动至目标组织上方后，松开夹持工具3，然后由导入微针2将柔性电极准确植入至目标组织内部。
固定连接的夹持轴31与臂状结构32，使夹持工具3的结构稳定，不会由于在随着夹持轴31的自由旋转过程中脱落或变形，从而避免影响联合控制的准确性。
并且，夹持工具3作为一套整体的辅助工具，可以重复使用。在同一夹持工具3的重复使用下，基于夹持工具3上的夹持轴31的自由旋转，以及导入微针2上的针柄21的直线往复运动特性，只需不断在针尖22上更换多根柔性电极，即可实现多根柔性电极的快速抓取和植入。例如，在在植入一根柔性电极后，可以将导入微针2和夹持工具3同时移出体外并复位到初始状态，导入微针2及夹持工具3可以继续进行第二根、第三根甚至更多根柔性电极的抓取与植入，因此本发明提供的夹持工具3可以大大提高柔性电极的可植入数量。
优选地，柔性电极为中间带孔的柔性微丝电极，针尖22用于插入柔性电极的孔内来带动柔性电极运动，从而将柔性电极植入到目标组织内部。该目标组织为待植入部位，例如可以为脑组织。
可以理解的是，由于柔性微丝电极可以获取更好的生物相容特性，能够抑制颅内细胞的免疫反应，实现神经电信号的长期稳定记录，柔性微丝电极可以作为神经电极的优选类型。
综上所述，本发明提供的柔性电极导入装置，可以快速、微创以及可重复地植入多根柔性微丝电极，提高了柔性电极植入的效率以及可靠性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种柔性电极导入装置，其特征在于，包括底板(1)、导入微针(2)和夹持工具(3)，其中：
底板(1)，包括相互倾斜设置的第一空心柱(11)和第二空心柱(12)，所述底板(1)用于固定并驱动所述导入微针(2)和夹持工具(3)；
导入微针(2)，包括相互连接的针柄(21)和针尖(22)，所述针柄(21)部分贯穿所述第一空心柱(11)，所述针尖(22)设置于所述针柄(21)裸露于所述第一空心柱(11)外部的一端，所述针柄(21)沿所述第一空心柱(11)的轴向做直线往复运动，所述针尖(22)用于将所述柔性电极植入到目标组织内部；
夹持工具(3)，包括相互连接并构成L型的夹持轴(31)和臂状结构(32)，所述夹持轴(31)部分贯穿所述第二空心柱(12)，所述臂状结构(32)设置于所述夹持轴(31)裸露于所述第二空心柱(12)外部的一端，所述夹持轴(31)围绕所述第二空心柱(12)的中心轴线旋转；
其中，所述底板(1)还包括第一电机和第二电机，分别用于驱动所述针柄(21)做直线往复运动的运动位移以及所述夹持轴(31)的旋转角度，使所述臂状结构(32)与针尖(22)相互接触和远离；
所述柔性电极为中间带孔的柔性微丝电极，所述针尖(22)用于插入所述柔性电极的孔内来带动所述柔性电极运动，从而将所述柔性电极植入到目标组织内部。
2.根据权利要求1所述的柔性电极导入装置，其特征在于，所述底板(1)还包括开设有卡槽的连接块，所述连接块设置于所述第一空心柱(11)和第二空心柱(12)的中间位置，所述第一空心柱(11)和第二空心柱(12)共同贯通于所述卡槽。
3.根据权利要求1所述的柔性电极导入装置，其特征在于，所述夹持轴(31)和导入微针(2)位于同一平面内。
4.根据权利要求1所述的柔性电极导入装置，其特征在于，所述针柄(21)和针尖(22)在沿同一轴向设置，所述针尖(22)的直径小于所述针柄(21)的直径。
5.根据权利要求1所述的柔性电极导入装置，其特征在于，所述夹持轴(31)的长度大于臂状结构(32)长度，所述夹持轴(31)和臂状结构(32)之间的夹角为90°。
6.根据权利要求1所述的柔性电极导入装置，其特征在于，所述夹持轴(31)围绕所述第二空心柱(12)的中心轴线的旋转角度范围为0°～360°。
7.根据权利要求1所述的柔性电极导入装置，其特征在于，所述针尖(22)与所述针柄(21)固定连接，所述夹持轴(31)与臂状结构(32)固定连接。
8.根据权利要求1所述的柔性电极导入装置，其特征在于，所述第一空心柱(11)和第二空心柱(12)分别固定连接于所述第一电机和第二电机，所述第一空心柱(11)呈竖直方向布置。
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