CN116570349B - 一种毛囊提取系统、控制方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种毛囊提取系统、一种毛囊提取系统的控制方法和一种计算机可读存储介质。所述毛囊提取系统包括针机构和控制主机。所述针机构包括内针模块和外针模块。所述内针模块为中空结构，其尾端连接轴向驱动机构。所述外针模块包围所述内针模块，其尾端连接旋转驱动机构。所述控制主机通信连接所述针机构，并被配置为：获取提取毛囊的控制指令；根据所述控制指令，确定所述内针模块的沿靠近操作对象方向的轴向平移行程，并确定所述外针模块绕所述轴向的旋转行程；以及根据所述轴向平移行程正向驱动所述轴向驱动机构，再根据所述旋转行程驱动所述旋转驱动机构，再根据所述轴向平移行程反向驱动所述轴向驱动机构。

Description

一种毛囊提取系统、控制方法及存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种毛囊提取系统、一种毛囊提取系统的控制方法和一种计算机可读存储介质。

背景技术

随着工作生活压力的增大，脱发发病率逐年增高，且趋于年轻化，通过手术修复局部毛发缺失已成为常见的治疗方法。毛发移植不但可以治疗雄激素性脱发，而且也可用于头部瘢痕、发际线后移，以及发区内白癜风的治疗。目前主要的手术方式涉及毛囊单位的提取操作和种植操作。然而在实际应用中，毛囊提取术对医生的操作精度以及熟练度要求极高，一旦出现操作精度不足的情况，就会扩大患者的创口，甚至降低移植毛囊的存活率。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种毛囊提取技术，通过内针伸缩、外针旋转的方式，自动完成毛囊的提取操作，从而降低医生的操作难度，并提高毛囊提取操作的精度。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种毛囊提取系统、一种毛囊提取系统的控制方法，以及一种计算机可读存储介质，能通过内针伸缩、外针旋转的方式，自动完成毛囊的提取操作，从而降低医生的操作难度，并提高毛囊提取操作的精度。

具体来说，根据本发明的第一方面提供的毛囊提取系统包括针机构和控制主机。所述针机构包括内针模块和外针模块。所述内针模块为中空结构，其尾端连接轴向驱动机构。所述外针模块包围所述内针模块，其尾端连接旋转驱动机构。所述控制主机通信连接所述针机构，并被配置为：获取提取毛囊的控制指令；根据所述控制指令，确定所述内针模块的沿靠近操作对象方向的轴向平移行程，并确定所述外针模块绕所述轴向的旋转行程；以及根据所述轴向平移行程正向驱动所述轴向驱动机构，再根据所述旋转行程驱动所述旋转驱动机构，再根据所述轴向平移行程反向驱动所述轴向驱动机构。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述针机构中还包括中空的旋转轴。所述内针模块的尾端穿过所述旋转轴连接所述轴向驱动机构。所述外针模块的尾端连接所述旋转轴的第一端。所述旋转轴的第二端设有第一同步带轮，并经由所述第一同步带轮异轴连接所述旋转驱动机构。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述轴向驱动机构包括第一电机及步进丝杆。所述步进丝杆随所述第一电机的转动而向靠近操作对象的方向伸长，驱动所述内针模块刺入所述操作对象的皮肤，以包围目标毛囊。所述步进丝杆还随所述第一电机的转动而向远离所述操作对象的方向缩短，驱动所述内针模块抽离所述操作对象的皮肤，以带出所述目标毛囊。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第一同步带轮经由同步带连接设于第二电机的旋转端的第二同步带轮。所述第二同步带轮随所述第二电机的旋转端同步旋转，并经由所述同步带及所述第一同步带轮，带动所述外针模块绕所述旋转轴进行异轴旋转，以分离所述内针模块包围的目标毛囊及其周围的皮肤组织。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述内针模块的尾端还连接负压模块。所述控制主机被进一步配置为：响应于所述旋转驱动机构完成所述旋转行程，经由所述负压模块向所述内针模块的中空结构提供负压。再根据所述轴向平移行程反向驱动所述轴向驱动机构。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述针机构中还包括滑轨及主体框架。所述滑轨安装于所述主体框架，并沿所述轴向延伸。所述第一电机经由所述主体框架安装于所述滑轨远离所述操作对象的一端，并经由所述步进丝杆同轴连接所述内针模块。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述轴向驱动机构包括多个所述第一电机及多根所述步进丝杆。各所述第一电机同步运行，并分别经由一根对应的步进丝杆连接所述内针模块，以同步驱动所述内针模块。多根所述步进丝杆沿所述滑轨的周向分布，并与所述滑轨保持平行。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的毛囊提取系统还包括机械臂。所述机械臂通信连接所述控制主机。其操作端经由转接法兰连接所述针机构的主体框架。所述控制主机还被配置为：根据所述控制指令，确定所述针机构的目标位置和/或目标姿态。此外，经由所述机械臂将所述针机构调节到所述目标位置和/或所述目标姿态，以进行下针位置的平面对准。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的毛囊提取系统还包括至少一个相机模块。所述至少一个相机模块通信连接所述控制主机，朝向所述内针模块和/或所述外针模块，并被安装于所述主体框架。所述控制主机还被配置为：经由所述至少一个相机模块，采集并获取包含所述内针模块及所述操作对象的内针图像，和/或包含所述外针模块及所述操作对象的外针图像。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的毛囊提取系统还包括人机交互界面。所述控制主机还被配置为：经由所述人机交互界面，向用户显示所述内针图像和/或所述外针图像。此外，经由所述人机交互界面，获取拍摄所述内针图像和/或所述外针图像的控制指令，和/或所述提取毛囊的控制指令。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述控制主机还被配置为：对至少一个所述相机模块采集的内针图像和/或外针图像进行图像识别，以确定所述针机构与所述目标毛囊的平面相对位置。对多个所述相机模块采集的内针图像和/或外针图像进行图像识别，以确定所述针机构到所述目标毛囊的相对距离。根据所述针机构与所述目标毛囊的平面相对位置，以及所述针机构到所述目标毛囊的相对距离，确定所述针机构与所述目标毛囊的相对姿态。根据所述平面相对位置和/或所述相对姿态，控制所述机械臂将所述针机构调节到所述目标位置和/或所述目标姿态，以进行下针位置的平面对准。根据所述相对距离确定所述轴向平移行程，以控制所述针机构进行所述目标毛囊的提取操作。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述毛囊提取系统还包括至少一个光源。所述至少一个光源安装于所述主体框架，并朝向所述内针模块和/或所述外针模块，以照亮所述内针模块和/或所述外针模块的操作对象。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的毛囊提取系统还包括承载所述机械臂的升降式底盘。所述升降式底盘包括多个脚撑、底盘本体及齿轮传动机构。所述多个脚撑包括支撑部及升降部。所述支撑部的底部接触外部支撑面，而其上部设有支撑杆。所述升降部设于所述支撑杆，并设有第一输入齿轮。所述底盘本体固定连接各所述脚撑的升降部。所述齿轮传动机构的输入端连接外部的升降驱动机构，而其输出端分别连接各所述脚撑的第一输入齿轮，用于向各所述第一输入齿轮同步传递所述升降驱动机构提供的驱动力，以带动各所述脚撑的升降部沿对应的支撑杆进行同步升降。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述脚撑的升降部包括旋转部及固定部，所述支撑杆上设有外螺纹。所述旋转部包括所述第一输入齿轮及旋转螺母。所述第一输入齿轮的主体固定连接所述旋转螺母。所述旋转螺母经由其内螺纹连接所述支撑杆上的外螺纹，并在所述第一输入齿轮的带动下随所述外螺纹旋转，以带动所述固定部进行升降。所述固定部的内侧经由旋转轴承连接所述旋转螺母的外侧，而其外侧固定连接所述底盘本体。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述机械臂具有最大操作高度及最小操作高度，所述控制主机还被配置为：响应于所述操作对象的实际高度大于所述机械臂的最大操作高度，或者小于所述机械臂的最小操作高度，经由所述升降驱动机构向所述升降式底盘的齿轮传动机构提供驱动力，以带动所述机械臂随所述升降式底盘进行同步升降。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的升降式底盘还包括多个滚轮。所述多个滚轮被分别设置于所述底盘本体下方的多个位置。其高度大于所述多个脚撑的最小高度，并小于所述多个脚撑的最大高度。所述控制主机还被配置为：响应于固定所述毛囊提取系统的控制指令。经由所述升降驱动机构向所述升降式底盘的齿轮传动机构提供正向驱动力，以带动所述升降式底盘的底盘本体随各所述脚撑的升降部同步上升，直到脚撑高度大于滚轮高度。响应于移动所述毛囊提取系统的控制指令。经由所述升降驱动机构向所述升降式底盘的齿轮传动机构提供反向驱动力，以带动所述升降式底盘的底盘本体随各所述脚撑的升降部同步下降，直到所述脚撑高度小于所述滚轮高度。

此外，根据本发明的第二方面提供的毛囊提取系统的控制方法包括以下步骤：获取提取毛囊的控制指令；根据所述控制指令，确定内针模块的沿靠近操作对象方向的轴向平移行程，并确定外针模块绕所述轴向的旋转行程，其中，所述内针模块为中空结构，其尾端连接轴向驱动机构，所述外针模块包围所述内针模块，其尾端连接旋转驱动机构；以及根据所述轴向平移行程正向驱动所述轴向驱动机构，再根据所述旋转行程驱动所述旋转驱动机构，再根据所述轴向平移行程反向驱动所述轴向驱动机构。

此外，根据本发明的第三方面提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施如本发明的第二方面提供的所述的毛囊提取系统的控制方法。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一些实施例提供的毛囊提取系统的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一些实施例提供的针机构的结构示意图。

图3示出了根据本发明的一些实施例提供的复合针头的剖面示意图。

图4示出了根据本发明的一些实施例提供的毛囊提取系统的控制方法的流程示意图。

图5示出了根据本发明的一些实施例提供的升降式底盘的立体结构示意图。

图6示出了根据本发明的一些实施例提供的脚撑的结构示意图。

图7示出了根据本发明的一些实施例提供的升降式底盘的俯视示意图。

图8示出了根据本发明的一些实施例提供的升降式底盘的侧视示意图。

图9示出了根据本发明的一些实施例提供的脚撑的剖面示意图。

附图标记

10 控制主机

11 机箱

12 显示屏

20 机械臂

30 针机构

31 滑轨

32 内针模块

33 外针模块

341、342 电机

35 步进丝杆

36 同步带齿轮箱

37 转接法兰

38 防撞板

39 相机

310 光源

41、42 同步带轮

43 同步带

44 旋转轴

45 同步带罩

46 角接触球轴承

47 轴承套

48 锁紧螺母

50 升降式底盘

51 脚撑

511 支撑部

5111 支撑杆

5112 底座

512 升降部

5121 第一输入齿轮

5122 旋转螺母

52 底盘本体

53 齿轮传动机构

5311 第二输入齿轮

5312～5315 传动齿轮

5316 安装轴承

54 滚轮

81 导向钢轴

91 旋转部

92 固定部

921 轴承套

922、923 轴承滚珠

924 第一固定结构

93 防尘盖

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

如上所述，随着工作生活压力的增大，脱发发病率逐年增高，且趋于年轻化，通过手术修复局部毛发缺失已成为常见的治疗方法。毛发移植不但可以治疗雄激素性脱发，而且也可用于头部瘢痕、发际线后移，以及发区内白癜风的治疗。目前主要的手术方式涉及毛囊单位的提取操作和种植操作。然而在实际应用中，毛囊提取术对医生的操作精度以及熟练度要求极高，一旦出现操作精度不足的情况，就会扩大患者的创口，甚至降低移植毛囊的存活率。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种毛囊提取系统、一种毛囊提取系统的控制方法，以及一种计算机可读存储介质，能通过内针伸缩、外针旋转的方式，自动完成毛囊的提取操作，从而降低医生的操作难度，并提高毛囊提取操作的精度。

在一些非限制性的实施例中，本发明的第二方面提供的毛囊提取系统的控制方法，可以经由本发明的第一方面提供的上述毛囊提取系统来实施。具体来说，该毛囊提取系统中可以配置有存储器及处理器。该存储器包括但不限于本发明的第三方面提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该处理器连接该存储器，并被配置用于执行该存储器上存储的计算机指令，以实施本发明的第二方面提供的毛囊提取系统的控制方法。

首先请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的毛囊提取系统的结构示意图。

如图1所示，本发明的第一方面提供的上述毛囊提取系统中可以配置有控制主机10、机械臂20，以及针机构30。在此，控制主机10中可以配置有机箱11、显示屏12等模块。该机箱11中还可以进一步集成电源模块、控制器、存储器、处理器、通信数据线等供电、控制元件。该机械臂20包括但不限于毛囊提取系统等立式的大型医疗器械的辅助机械臂或其他可以进行高度、方向及角度调整的类似器械，其第一端被安装于控制主机10，而其第二端连接针机构30，用于根据操作指令将针机构30转移到对应位置，和/或调整到对应姿态，以供针机构30执行毛囊提取操作。

请进一步参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的针机构的结构示意图。

如图2所示，本发明提供的上述针机构30中设有滑轨31、内针模块32和外针模块33。滑轨31沿靠近或远离操作对象的轴向延伸。该内针模块32和外针模块33组成本发明的第一方面提供的上述复合针头。在此，内针模块32为中空结构，安装于滑轨31，连接第一电机341，并在第一电机341的驱动下，在滑轨31上沿靠近或远离操作对象的方向平移。外针模块33包围内针模块32，连接第二电机，并在第二电机的驱动下绕轴向旋转。

进一步地，第一电机341可以选用步进丝杆电机，经由步进丝杆35来连接并驱动内针模块32。由于步进丝杆35的伸缩行程与电机驱动信号之间具有良好、可靠的线性关系，相比于传统的液压/气压传动结构，本发明采用的经由步进丝杆35来进行轴向传动的方案，能够提升内针模块32的刺入深度的控制精度和可靠性。

此外，第二电机可以选用无刷电机，经由同步带齿轮组件来连接并驱动外针模块33绕轴向旋转。

具体请参考图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的复合针头的剖面示意图。

在图3所示的实施例中，内针模块32的尾端穿过中空的旋转轴44连接上述步进丝杆35。外针模块33的尾端连接旋转轴44的第一端。旋转轴44的第二端设有第一同步带轮41，并经由该第一同步带轮41异轴连接第二电机342。

具体来说，同步带齿轮组件可以包括第一同步带轮41和第二同步带轮42。第二电机342直接驱动第一同步带轮41，并经由同步带43带动第二同步带轮42旋转。该第二同步带轮42固定连接旋转轴44，并经由该旋转轴44连接外针模块33，从而通过自身旋转来带动外针模块33与第二电机342进行异轴旋转。

进一步地，上述第一同步带轮41、第二同步带轮42、同步带43及第二电机342可以被集成于一个同步带齿轮箱36，由同步带罩45统一遮蔽、防护。

此外，上述旋转轴44可以经由角接触球轴承46连接轴承套47。该轴承套47与同步带罩45密封连接，并遮蔽角接触球轴承46的轴承滚珠，以避免外界因素干扰角接触球轴承46的正常运行。通过采用角接触球轴承46来支撑旋转轴44，本发明可以有效避免旋转轴44受重力影响而产生向下的径向形变，从而提升针机构30的操作精度，并减轻外针模块33的径向抖动给患者造成的创伤。

更进一步地，如图3所示，旋转轴44可以经由多组前后并列的角接触球轴承46来连接轴承套47，从而从前后两端来进一步限制旋转轴44的径向形变。此外，在一些实施例中，本发明还可以进一步增设锁紧螺母48，将角接触球轴承46压紧在旋转轴44及轴承套47之间，以进一步限制旋转轴44的径向形变。

如此，通过采用上述同步带齿轮组件进行外针模块33的旋转传动，本发明提供的上述针机构30支持异轴驱动外针模块33旋转，以便第一电机341经由步进丝杆35及旋转轴44同轴驱动内针模块32进行靠近或远离操作对象的伸缩平移，从而提升内针模块331沿径向的穿刺精度，以减少并缩小患者的创口面积。

此外，如图2所示，在本发明的一些实施例中，上述针机构30还可以设有主体框架，用于安装上述滑轨31、第一电机341、步进丝杆35等元件，并经由转接法兰26连接于外部的支撑机构。在此，滑轨31可以沿轴向穿过并安装于主体框架。第一电机341可以经由主体框架安装于滑轨31远离操作对象的一端，并经由步进丝杆35连接内针模块32。

进一步地，上述主体框架上可以优选地设置多个第一电机341。各第一电机341同步运行，并分别经由一根对应的步进丝杆35连接内针模块32，以同步驱动内针模块331。在此，多个第一电机341及多根步进丝杆35可以沿滑轨31的周向均匀分布，且各步进丝杆35均与滑轨31保持平行。如此，通过多根步进丝杆35之间的相互约束，本发明可以进一步确保各第一电机341严格沿轴向提供驱动力，从而进一步提升内针模块32沿径向的穿刺精度，以减少并缩小患者的创口面积。

此外，上述针机构30还可以优选地包括防撞板38。该防撞板38可以经由主体框架覆盖在步进丝杆35之外，用于防止步进丝杆35被外界因素干扰而导致其穿刺精度降低。

以下将结合一些毛囊提取系统的控制方法的实施例来描述上述毛囊提取系统的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些控制方法的实施例只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制该毛囊提取系统的全部功能或全部工作方式。同样地，该毛囊提取系统也只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，不对这些控制方法中各步骤的执行主体或执行顺序构成限制。

请结合参考图1～图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的毛囊提取系统的控制方法的流程示意图。

如图1～图4所示，在控制毛囊提取系统进行毛囊移植操作的过程中，控制主机10可以首先经由触控显示屏12等人机交互界面、有线/无线通信模块和/或内部控制器、处理器等计算单元，获取提取毛囊的控制指令。

例如，在如图2所示的实施例中，上述针机构30中还可以设有至少一个相机模块39。在此，该至少一个相机模块39可以安装于主体框架，并朝向内针模块32和/或外针模块33，以采集对应的内针图像和/或外针图像。此外，上述支撑机构可以优选为连接控制主机10的机械臂20。该至少一个相机模块39可以通信连接控制主机10，以将采集的内针图像和/或外针图像传输到控制主机10。

如此，在进行毛囊移植操作的过程中，控制主机10即可经由触控显示屏12等人机交互界面，获取用户提供的拍摄内针图像和/或外针图像的控制指令，并控制对应的至少一个相机模块39执行拍摄操作。此外，在拍摄内针图像和/或外针图像之后，控制主机10还可以经由触控显示屏12等人机交互界面向用户显示收到内针图像和/或所述外针图像，以供其判断针机构30相对操作对象的相对位置和/或相对姿态。

此时，若针机构30与操作对象的相对位置和/或相对姿态未达到理想的目标位置和/或目标姿态，控制主机10还可以经由触控显示屏12等人机交互界面获取用户提供的机械臂20控制指令，以确定针机构30的目标位置和/或目标姿态，从而控制机械臂20将针机构30调节到该目标位置和/或目标姿态，以进行下针位置的平面对准。

反之，若针机构30与操作对象的相对位置和/或相对姿态已经达到理想的目标位置和/或目标姿态，控制主机10可以经由触控显示屏12等人机交互界面获取用户提供的提取毛囊的控制指令。

具体来说，如图4所示，响应于用户提供的提取毛囊的控制指令，控制主机10可以首先解析该控制指令，以确定内针模块32的沿靠近操作对象方向的轴向平移行程，以及外针模块33绕轴向的旋转行程。之后，控制主机10可以先根据该轴向平移行程正向驱动轴向驱动机构(例如：第一电机341)，将内针模块32刺入操作对象的皮肤，以使中空的内针模块32包围目标毛囊。再之后，控制主机10可以根据该旋转行程驱动旋转驱动机构(例如：第一电机341)，使外针模块33绕轴向旋转对应的行程，以使该目标毛囊与其周围的皮肤组织分离。再之后，控制主机10可以再根据该轴向平移行程反向驱动该轴向驱动机构(例如：第一电机341)，以使内针模块32抽离操作对象的皮肤，并带出包围的目标毛囊。

本领域的技术人员可以理解，上述基于用户指令来提取毛囊的实施方式，只是本发明提供一种非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，控制主机10还可以优选地配置有图像识别功能，从而根据采集的内针图像和/或外针图像实现自动提取毛囊的功能。

具体来说，在提取毛囊的过程中，控制主机10可以首先对至少一个相机模块39采集的内针图像和/或外针图像进行图像识别，根据至少一个相机模块39采集的内针图像和/或外针图像，确定针机构30与目标毛囊的平面相对位置，并根据多个相机模块39采集的多幅不同角度的内针图像和/或外针图像，确定针机构30到目标毛囊的相对距离。之后，控制主机10可以根据针机构30与目标毛囊的平面相对位置，以及针机构30到目标毛囊的相对距离，确定针机构30与目标毛囊的相对姿态，并根据该平面相对位置和/或相对姿态，控制机械臂20将针机构30调节到目标位置和/或目标姿态，以进行下针位置的平面对准。再之后，控制主机10可以如上所述地根据相对距离，确定第一电机341的轴向平移行程，从而控制内针模块32刺入患者头皮的对应深度，并将目标毛囊包围在内针模块32的中空结构内。再之后，控制主机还可以根据预设的旋转行程，控制第二电机342带动外针模块33旋转，以进行目标毛囊与患者头皮的分离操作。待第二电机342运行到预设时长或预设行程，控制主机10可以判定目标毛囊与患者头皮完成分离，从而控制第一电机341反向运转上述轴向平移行程，以使外针模块33及内针模块32依次退出患者头皮，并带出提取的目标毛囊。

进一步地，该针机构30还可以优选地配置有至少一个光源310。该至少一个光源310可以安装于主体框架，并朝向内针模块32和/或外针模块33，用于照亮内针模块32和/或外针模块33的操作对象。通过采用多个光源310，在多个位置并从多个角度分别照射操作对象，本发明可以进一步提升操作区域的曝光均匀性，以利于医生进行观察，或利于控制主机10进行图像识别，从而进一步降低医生的操作难度，并提高操作的精度和一致性。

此外，内针模块32的尾端还可以优选地连接抽气泵等负压模块。相应地，响应于旋转驱动机构(例如：第二电机342)完成旋转行程，控制主机10还可以在内针模块32退出患者皮肤时，经由该负压模块向内针模块32的中空结构提供负压，以吸附分离的目标毛囊，从而防止其在提取过程中发生扭转、脱落等问题。

综上，本发明提供的上述复合针头、针机构30及毛囊提取系统，能通过内针伸缩、外针旋转的方式，自动完成毛囊的提取操作，从而降低医生的操作难度，并提高毛囊提取操作的精度。

进一步地，鉴于在实际应用中，病患体位高低通常不同，医生使用这些大型医疗器械进行操作十分不便。此外，由于传统的升降装置难以满足植发手术等医疗操作特有的高可靠性、高精度的操作需求，医生往往难以高效、准确地实施操作，为患者提供最优质的医疗救治。为此，在本发明的一些实施例中，本发明的第一方面提供的上述毛囊提取系统还可以优选地包括升降式底盘，能够通过同步驱动多个脚撑，扩大机械臂20的操作高度范围，并提升底盘升降的稳定性和水平度。

请结合参考图1及图5～图9。图5示出了根据本发明的一些实施例提供的升降式底盘的立体结构示意图。图6示出了根据本发明的一些实施例提供的脚撑的结构示意图。图7示出了根据本发明的一些实施例提供的升降式底盘的俯视示意图。图8示出了根据本发明的一些实施例提供的升降式底盘的侧视示意图。图9示出了根据本发明的一些实施例提供的脚撑的剖面示意图。

如图1、图5及图6所示，在本发明的一些实施例中，升降式底盘50可以包括齿轮传动机构及多个脚撑51，其上方连接装置控制主机10，而其下方连接驱动机构(未绘示)。该驱动机构可以选用升降驱动电机，也可以由用户经由摇杆、踏板等驱动接口进行人力驱动。控制主机10可以安装于升降式底盘50之上，随升降式底盘50的升降而同步升降。机械臂20可以被安装于控制主机10之上，随控制主机10同步升降，并在其最大操作高度及最小操作高度之间的高度区间内执行操作指令。

在操作过程中，驱动机构(未绘示)可以向升降式底盘50提供驱动力，经由其齿轮传动机构带动多个脚撑51进行同步伸缩，以平稳、可靠地驱动控制主机10及机械臂20进行同步升降，从而满足植发手术等医疗操作特有的高可靠性、高精度的操作需求。

进一步地，升降式底盘50包括多个脚撑51、底盘本体52及齿轮传动机构53。在此，该脚撑51包括支撑部511及升降部512。支撑部511的底部接触外部支撑面，而其上设有支撑杆5111。升降部512设于支撑杆5111，并设有第一输入齿轮5121。该底盘本体52固定连接各脚撑51的升降部512。该齿轮传动机构53的输入端连接外部的升降驱动机构(未绘示)，而其输出端分别连接各脚撑51的第一输入齿轮5121，用于向各第一输入齿轮5121同步传递升降驱动机构提供的驱动力，以带动各脚撑51的升降部512沿对应的支撑杆5111进行同步升降。

通过采用齿轮传动机构53分别连接升降式底盘50的各脚撑51的第一输入齿轮5121，以同步驱动多个脚撑51，本发明可以确保各脚撑51具有一致的伸缩量，从而提升底盘升降的稳定性和水平度，以满足植发手术等医疗操作特有的高可靠性、高精度的操作需求。

进一步地，如图7所示，齿轮传动机构53可以由第二输入齿轮5311及多个传动齿轮5312～5315组成。在此，第二输入齿轮5311可以作为齿轮传动机构53的输入端，连接外部的升降驱动机构，以获取其提供的驱动力。多个传动齿轮5312～5315可以组成多级传动结构。一级传动齿轮5312的第一端可以连接该第二输入齿轮5311，其第一轮齿数N1大于第二输入齿轮5311的第二轮齿数N2。各二级传动齿轮5313～5315的第一端可以连接该一级传动齿轮5312，而其第二端分别连接各脚撑51的第一输入齿轮5121，以向各第一输入齿轮5121同步传递驱动机构提供的驱动力。如此，响应于升降驱动机构提供的驱动力，齿轮传动机构53将随之发生传动，并带动脚撑51的升降部512及底盘本体52进行稳定、线性的同步升降。

本领域的技术人员可以理解，由上述一级传动齿轮5312及二级传动齿轮5313～5315组成的多级传动结构，只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，旨在展示本发明的主要构思，并提供一种减轻第二输入齿轮5311的重量来降低对驱动机构的扭矩需求，以及降低其生产难度及生产、更换成本的优选方案，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员还可以基于上述构思，直接采用具有充足尺寸(例如：第二轮齿数N2)的中型齿轮来作为第二输入齿轮，并由其直接连接多个传动齿轮5313～5315，以同样达到同步传动的技术效果。

可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员还可以基于上述构思，直接采用具有充足尺寸(例如：第三轮齿数N3)的大型齿轮来作为第二输入齿轮，并由其直接连接多个第一输入齿轮5121，以同样达到同步传动的技术效果。

进一步地，如图8所示，齿轮传动机构53中还可以设有安装轴承5316。在一些实施例中，该安装轴承5316可以具体为带座轴承。第二输入齿轮5311及各传动齿轮5312～5315均可被设于底盘本体52的上表面，而安装轴承5316可以被设于底盘本体52的下表面，并穿过底盘本体52上的多个安装孔连接第二输入齿轮5311及各传动齿轮5312～5315，从而实现齿轮传动机构53与底盘本体52的稳固连接。

更进一步地，升降驱动机构可以设于底盘本体52的下方(即控制主机10的机箱之外)，并经由该安装轴承5316从底盘本体52的下方连接第二输入齿轮5311，向其提供驱动力，以带动各脚撑51的升降部512沿对应的支撑杆5111进行同步升降。如此，通过将驱动电机等升降驱动机构设置在机箱的外部，本发明一方面有利于机箱内部的紧凑化设计，以及机箱的小型化设计和轻量化设计，另一方面可以防止升降驱动机构运行时导致底盘本体52和机箱的抖动，从而进一步提升机械臂30及其针机构的操作精准度和可靠性。

此外，在图6及图9所示的实施例中，脚撑51的升降部512可以进一步包括旋转部91及固定部92。具体来说，支撑杆5111上可以选用丝杆，其上设有外螺纹。该旋转部91由第一输入齿轮5121及旋转螺母5122组成。第一输入齿轮5121的齿轮主体固定连接旋转螺母5122。旋转螺母5122的中心区域设有沿旋转轴向延伸的内螺纹，经由该内螺纹连接支撑杆5111上的外螺纹。该固定部92的内侧经由旋转轴承连接旋转螺母5122的外侧，而其外侧固定连接底盘本体52。

如此，响应于升降驱动机构提供的驱动力，第一输入齿轮5121将随之发生旋转，并带动旋转螺母5122沿支撑杆5111的外螺纹旋转，以沿外螺纹的延伸方向上升或下降，从而带动固定部92及底盘本体52进行稳定、线性的同步升降。

进一步地，在本发明的一些实施例中，支撑部511的底部可以优选地设有向外延伸的底座5112，增大支撑部511与外部支撑面的接触面积，以提升支撑稳定性。更进一步地，底座5112的底面可以更优地设有防滑垫和/或缓冲垫，并经由该防滑垫和/或缓冲垫连接外部的支撑面，以进一步达到防滑和/或缓冲避震的效果。

此外，支撑杆5111的上部可以固定连接外部的导向钢轴81、装置本体支架等稳定结构，以限制支撑杆5111随旋转部91发生旋转。

进一步地，旋转轴承可以包括轴承套921及第一组轴承滚珠922。该轴承套921可以设于固定部92，而该第一组轴承滚珠922可以设于旋转轴承的上部、中部或下部，并分别滚动接触轴承套921的内侧及旋转螺母5122的外侧。

更进一步地，旋转螺母5122可以优选为T型螺母，其底部设有向外突起的支撑平台。第一组轴承滚珠922可以设于旋转轴承的下部，其上侧还可以接触轴承套921的向下表面，而其下侧还可以接触支撑平台的向上表面。如此，脚撑51即可经由该旋转轴承来实现支撑固定部92及其连接的升降式底盘50的承重效果，从而简化脚撑51的整体结构。

更进一步地，旋转轴承还可以包括第二组轴承滚珠923。针对第一组轴承滚珠922设于旋转轴承的下部的实施例，该第二组轴承滚珠923可以设于旋转轴承的上部，配合第一组轴承滚珠922从上下两端连接内侧的旋转螺母5122及外侧的轴承套921，从而进一步避免固定部92及其连接的升降式底盘50沿径向的晃动，以提升脚撑51沿径向的稳定性。

更进一步地，如图9所示，轴承套921的上部的内径可以由下向上递增，以形成向上倾斜的内表面，从而使轴承套921与旋转螺母5122的上部之间的间距由下向上递增。第二组轴承滚珠923的外侧可以接触该轴承套921向上倾斜的内表面，并接触旋转螺母5122的外表面，且其直径可以大于轴承套921与旋转螺母5122的上部之间的最小间距。如此，第二组轴承滚珠923将限制轴承套921相对旋转螺母5122的向上运动，从而限制固定部92及其连接的升降式底盘50沿轴向的晃动，以提升脚撑51沿轴向的稳定性。

可选地，在另一些实施例中，旋转螺母5122的上部的外径也可以由下向上递增，以形成向下倾斜的外表面，从而同样使轴承套921与旋转螺母5122的上部之间的间距由下向上递增。第二组轴承滚珠923的内侧可以接触旋转螺母5122向下倾斜的外表面，并接触轴承套921向上倾斜的内表面，且其直径也可以大于轴承套921与旋转螺母5122的上部之间的最小间距。如此，第二组轴承滚珠923也可以限制轴承套921相对旋转螺母5122的向上运动，从而限制固定部92及其连接的升降式底盘50沿轴向的晃动，以提升脚撑51沿轴向的稳定性。

此外，旋转轴承上还可以优选地包括防尘盖93。该防尘盖93可以被设于轴承套921与旋转螺母5122之间间隙的上部和/或下部，防止外部灰尘进入轴承套921与旋转螺母5122之间间隙，以保护轴承滚珠922、923。

此外，如图6所示，固定部92的外缘可以优选地设有多个第一固定结构924，分别用于固定连接底盘本体52的多个第二固定结构，以提升固定部92与底盘本体52之间的连接稳固性。在一些实施例中，该第一固定结构924可以选用螺钉通孔。该第二固定结构可以选用螺纹孔。技术人员可以先将螺钉穿过螺钉通孔924，再将其旋入底盘本体52上的螺纹孔，以实现固定部92与底盘本体52的稳固连接。

如此，在本发明的一些实施例中，当操作对象的实际高度大于机械臂20的最大操作高度，或者小于机械臂20的最小操作高度，用户还可以经由触控屏12等人机交互界面输入调节装置高度的控制指令，或者经由控制主机10自动产生调节装置高度的控制指令。响应于该调节装置高度的控制指令，控制主机10可以经由升降驱动机构向升降式底盘50的齿轮传动机构53提供驱动力，以带动机械臂20随升降式底盘50进行同步升降，从而扩大机械臂20的可操作高度范围。

相比于直接增长机械臂20的常规方案，本发明通过升降机械臂20的安装高度来扩大机械臂20的可操作高度范围，可以有效降低长机械臂在重力作用下的形变所带来的晃动及操作误差，从而进一步满足毛囊提取术对操作精度的要求。

本领域的技术人员可以理解，图6及图9所示的螺纹脚撑51只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，旨在展示本发明的主要构思，并提供一种提升底盘升降的稳定性，并提升机械臂20和针机构30的操作精准度和可靠性的优选方案，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员也可以采用经由第一输入齿轮5121驱动液压杆/气压杆来伸缩脚撑51的方案，以同样达到升降底盘本体12的技术效果。

需要说明的是，相较于液压杆/气压杆伸缩的常规升降方式，通过螺纹升降的方式，本发明采用的螺纹升降的方式可以进一步避免液压杆/气压杆非线性伸缩的情况，从而有效提升底盘升降的稳定性，并提升机械臂20和针机构30的操作精准度和可靠性。

此外，如图1所示，升降式底盘50的底部还可以优选地设有多个滚轮54。该多个滚轮54可以被分别设置于底盘本体52下方的多个位置，其高度大于各脚撑51的最小高度，并小于各脚撑51的最大高度。如此，当用户需要将毛囊提取系统移动到进行手术的目标位置，其可以经由触控屏12等人机交互界面输入切换移动模式的控制指令。响应于该移动毛囊提取系统的控制指令，控制主机10可以经由升降驱动机构向升降式底盘50的齿轮传动机构53提供反向驱动力，以带动升降式底盘50的底盘本体52随各脚撑51的升降部512同步下降，直到脚撑51高度小于滚轮54高度，从而提供一种便于推行的移动模式。反之，在执行植发手术等医疗操作时，用户可以经由触控屏12等人机交互界面输入切换固定模式的控制指令。响应于固定毛囊提取系统的控制指令，控制主机10可以经由升降驱动机构向升降式底盘50的齿轮传动机构53提供正向驱动力，以带动升降式底盘50的底盘本体52随各脚撑51的升降部512同步上升，直到脚撑51高度大于滚轮54高度，从而固定毛囊提取系统，以提升机械臂20和针机构30的操作精准度和可靠性。

如此，本发明提供的上述升降式底盘50能够通过齿轮传动机构53分别连接各脚撑51的输入齿轮，以实现同步驱动多个脚撑51的效果，从而扩大机械臂20的操作高度范围，并提升底盘升降的稳定性和水平度。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (15)

1.一种毛囊提取系统，其特征在于，包括：

针机构，包括内针模块和外针模块，其中，所述内针模块为中空结构，其尾端连接轴向驱动机构，所述外针模块包围所述内针模块，其尾端连接旋转驱动机构；

控制主机，通信连接所述针机构，并被配置为：获取提取毛囊的控制指令；根据所述控制指令，确定所述内针模块的沿靠近操作对象方向的轴向平移行程，并确定所述外针模块绕所述轴向的旋转行程；以及根据所述轴向平移行程正向驱动所述轴向驱动机构，再根据所述旋转行程驱动所述旋转驱动机构，再根据所述轴向平移行程反向驱动所述轴向驱动机构；

机械臂，通信连接所述控制主机，并连接所述针机构；以及

承载所述机械臂的升降式底盘，包括多个脚撑、底盘本体及齿轮传动机构，其中，

所述多个脚撑包括支撑部及升降部，其中，所述支撑部的底部接触外部支撑面，而其上部设有带有外螺纹的支撑杆，所述升降部设于所述支撑杆，并包括旋转部及固定部，所述旋转部包括第一输入齿轮及旋转螺母，所述第一输入齿轮的主体固定连接所述旋转螺母，所述旋转螺母经由其内螺纹连接所述支撑杆上的外螺纹，并在所述第一输入齿轮的带动下随所述外螺纹旋转，以带动所述固定部进行升降，所述固定部的内侧经由旋转轴承连接所述旋转螺母的外侧，而其外侧固定连接所述底盘本体，

所述底盘本体固定连接各所述脚撑的升降部，所述齿轮传动机构的输入端连接外部的升降驱动机构，而其输出端分别连接各所述脚撑的第一输入齿轮，用于向各所述第一输入齿轮同步传递所述升降驱动机构提供的驱动力，以带动各所述脚撑的升降部沿对应的支撑杆进行同步升降。

2.如权利要求1所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述针机构中还包括中空的旋转轴，其中，所述内针模块的尾端穿过所述旋转轴连接所述轴向驱动机构，所述外针模块的尾端连接所述旋转轴的第一端，所述旋转轴的第二端设有第一同步带轮，并经由所述第一同步带轮异轴连接所述旋转驱动机构。

3.如权利要求2所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述轴向驱动机构包括第一电机及步进丝杆，其中，所述步进丝杆随所述第一电机的转动而向靠近操作对象的方向伸长，驱动所述内针模块刺入所述操作对象的皮肤，以包围目标毛囊，所述步进丝杆还随所述第一电机的转动而向远离所述操作对象的方向缩短，驱动所述内针模块抽离所述操作对象的皮肤，以带出所述目标毛囊。

4.如权利要求3所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述第一同步带轮经由同步带连接设于第二电机的旋转端的第二同步带轮，所述第二同步带轮随所述第二电机的旋转端同步旋转，并经由所述同步带及所述第一同步带轮，带动所述外针模块绕所述旋转轴进行异轴旋转，以分离所述内针模块包围的目标毛囊及其周围的皮肤组织。

5.如权利要求3所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述内针模块的尾端还连接负压模块，所述控制主机被进一步配置为：

响应于所述旋转驱动机构完成所述旋转行程，经由所述负压模块向所述内针模块的中空结构提供负压，再根据所述轴向平移行程反向驱动所述轴向驱动机构。

6.如权利要求3所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述针机构中还包括滑轨及主体框架，其中，所述滑轨安装于所述主体框架，并沿所述轴向延伸，所述第一电机经由所述主体框架安装于所述滑轨远离所述操作对象的一端，并经由所述步进丝杆同轴连接所述内针模块。

7.如权利要求6所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述轴向驱动机构包括多个所述第一电机及多根所述步进丝杆，其中，各所述第一电机同步运行，并分别经由一根对应的步进丝杆连接所述内针模块，以同步驱动所述内针模块，多根所述步进丝杆沿所述滑轨的周向分布，并与所述滑轨保持平行。

8.如权利要求6所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述机械臂的操作端经由转接法兰连接所述针机构的主体框架，所述控制主机还被配置为：

根据所述控制指令，确定所述针机构的目标位置和/或目标姿态；以及

经由所述机械臂将所述针机构调节到所述目标位置和/或所述目标姿态，以进行下针位置的平面对准。

9.如权利要求8所述的毛囊提取系统，其特征在于，还包括至少一个相机模块，其中，所述至少一个相机模块通信连接所述控制主机，朝向所述内针模块和/或所述外针模块，并被安装于所述主体框架，所述控制主机还被配置为：

经由所述至少一个相机模块，采集并获取包含所述内针模块及所述操作对象的内针图像，和/或包含所述外针模块及所述操作对象的外针图像。

10.如权利要求9所述的毛囊提取系统，其特征在于，还包括人机交互界面，所述控制主机还被配置为：

经由所述人机交互界面，向用户显示所述内针图像和/或所述外针图像；和/或

经由所述人机交互界面，获取拍摄所述内针图像和/或所述外针图像的控制指令，和/或所述提取毛囊的控制指令。

11.如权利要求9所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述控制主机还被配置为：

对至少一个所述相机模块采集的内针图像和/或外针图像进行图像识别，以确定所述针机构与所述目标毛囊的平面相对位置；

对多个所述相机模块采集的内针图像和/或外针图像进行图像识别，以确定所述针机构到所述目标毛囊的相对距离；

根据所述针机构与所述目标毛囊的平面相对位置，以及所述针机构到所述目标毛囊的相对距离，确定所述针机构与所述目标毛囊的相对姿态；

根据所述平面相对位置和/或所述相对姿态，控制所述机械臂将所述针机构调节到所述目标位置和/或所述目标姿态，以进行下针位置的平面对准；以及

根据所述相对距离确定所述轴向平移行程，以控制所述针机构进行所述目标毛囊的提取操作。

12.如权利要求10或11所述的毛囊提取系统，其特征在于，还包括至少一个光源，其中，所述至少一个光源安装于所述主体框架，并朝向所述内针模块和/或所述外针模块，以照亮所述内针模块和/或所述外针模块的操作对象。

13.如权利要求1所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述机械臂具有最大操作高度及最小操作高度，所述控制主机还被配置为：

响应于所述操作对象的实际高度大于所述机械臂的最大操作高度，或者小于所述机械臂的最小操作高度，经由所述升降驱动机构向所述升降式底盘的齿轮传动机构提供驱动力，以带动所述机械臂随所述升降式底盘进行同步升降。

14.如权利要求1所述的毛囊提取系统，其特征在于，所述的升降式底盘还包括多个滚轮，其中，所述多个滚轮被分别设置于所述底盘本体下方的多个位置，其高度大于所述多个脚撑的最小高度，并小于所述多个脚撑的最大高度，所述控制主机还被配置为：

响应于固定所述毛囊提取系统的控制指令，经由所述升降驱动机构向所述升降式底盘的齿轮传动机构提供正向驱动力，以带动所述升降式底盘的底盘本体随各所述脚撑的升降部同步上升，直到脚撑高度大于滚轮高度；以及

响应于移动所述毛囊提取系统的控制指令，经由所述升降驱动机构向所述升降式底盘的齿轮传动机构提供反向驱动力，以带动所述升降式底盘的底盘本体随各所述脚撑的升降部同步下降，直到所述脚撑高度小于所述滚轮高度。

15.一种毛囊提取系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

向如权利要求1～14中任一项所述的毛囊提取系统的升降式底盘的齿轮传动机构提供驱动力，以向所述升降式底盘的多个脚撑的第一输入齿轮同步传递所述升降驱动机构提供的驱动力，从而带动各所述脚撑的升降部沿对应的支撑杆进行同步升降。