CN221635868U - 一种脑机接口微针的电磁式植入装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种脑机接口微针的电磁式植入装置，包括壳体、微针携带模块、电磁驱动结构以及活动设置在所述壳体中的植入杆，所述电磁驱动结构包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体设于所述壳体上，所述第二磁体设置于所述植入杆的驱动端，所述微针携带模块设置于所述植入杆的从动端，所述第一磁体和所述第二磁体中至少一磁体为电磁铁，并且所述第一磁体和所述第二磁体之间的相对作用力平行于所述植入杆的轴向。本实用新型中，采用电磁驱动方式驱动植入杆实现微针的植入，植入深度、植入速度皆自动可控，微针植入稳定性好、可操作性强，能有效地提高微针植入操作的精度和手术安全性。
Description
技术领域
本实用新型属于脑机技术领域，具体涉及一种脑机接口微针的电磁式植入装置。
背景技术
在脑机接口整个大系统中，电极植入子系统是一个很重要的组成部分，它基于不同的应用场景，将不同形态、不同通道数的电极植入到机体脑部不同的脑区中，最终实现电极与机体脑区的双向作用。
目前对于在手术过程中微针的植入存在以下几个问题，这些问题大大影响了脑机接口手术的成功性：
(1)脑区定位相对复杂，手术区域位置定位需要多自由度定位；
(2)目前微针植入的技术主要依靠于医生手部植入，在植入过程中可能存在晃动，导致微针在横向、纵向发生移位，进而损伤脑部组织；
(3)由于微针大小为微米级，医生在夹持微针时稳定性不够，导致微针脱落；
(4)手动植入的位置不够固定、不够精确，植入的效果会因医生而异，存在较大的偶然性和不确定性。
(5)手术区域面积有限且深度较深，医生手动植入比较困难甚至难以完成。
实用新型内容
本实用新型涉及一种脑机接口微针的电磁式植入装置，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本实用新型涉及一种脑机接口微针的电磁式植入装置，包括壳体和微针携带模块，还包括电磁驱动结构以及活动设置在所述壳体中的植入杆，所述电磁驱动结构包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体设于所述壳体上，所述第二磁体设置于所述植入杆的驱动端，所述微针携带模块设置于所述植入杆的从动端，所述第一磁体和所述第二磁体中至少一磁体为电磁铁，并且所述第一磁体和所述第二磁体之间的相对作用力平行于所述植入杆的轴向。
作为实施方式之一，该电磁式植入装置还包括复位弹簧，所述复位弹簧套设于所述植入杆上，复位弹簧的一端与所述植入杆上的约束部连接或抵接，复位弹簧的另一端与所述壳体相对固定。
作为实施方式之一，该电磁式植入装置还包括植入杆活动监测结构，所述植入杆活动监测结构包括用于检测微针携带模块的位移量的位移检测单元，和/或用于检测微针携带模块的移动速度的速度检测单元。
作为实施方式之一，所述植入杆活动监测结构设于所述壳体上，并且与所述微针携带模块位于所述壳体的同侧。
作为实施方式之一，所述壳体中设有用于限制所述植入杆的植入位移量的限位结构。
作为实施方式之一，所述壳体中设有用于对所述植入杆的活动进行导向的导向结构。
作为实施方式之一，所述第一磁体为电磁铁，所述第二磁体为永磁体。
作为实施方式之一，该电磁式植入装置还包括用于调节微针姿态的定位模块，所述壳体与所述定位模块的输出端连接。
作为实施方式之一，所述定位模块包括X向位移调节结构、Y向位移调节结构、Z向位移调节结构、绕X轴旋转的X轴调姿结构、绕Y轴旋转的Y轴调姿结构以及绕Z轴旋转的Z轴调姿结构。
作为实施方式之一，所述电磁式植入装置配置有多种微针携带模块，各所述微针携带模块择一地设置于所述植入杆的从动端。
本实用新型至少具有如下有益效果：
本实用新型中，采用电磁驱动方式驱动植入杆实现微针的植入，植入深度、植入速度皆自动可控，微针植入稳定性好、可操作性强，能有效地提高微针植入操作的精度和手术安全性。
本实用新型进一步具有如下有益效果：
本实用新型中，采用定位模块调节微针空间姿态，使电磁式植入装置可以对脑区进行多区域微针植入，有效地提高电磁式植入装置的适用范围和应用灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的电磁式植入装置的结构示意图；
图2为壳体内的结构布置示意图；
图3为本实用新型实施例提供的定位模块的结构示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1和图2，本实用新型实施例提供一种脑机接口微针的电磁式植入装置，包括壳体1、微针携带模块2、电磁驱动结构以及活动设置在所述壳体1中的植入杆7，所述电磁驱动结构包括第一磁体5和第二磁体6，所述第一磁体5设于所述壳体1上，所述第二磁体6设置于所述植入杆7的驱动端，所述微针携带模块2设置于所述植入杆7的从动端，所述第一磁体5和所述第二磁体6中至少一磁体为电磁铁5，并且所述第一磁体5和所述第二磁体6之间的相对作用力平行于所述植入杆7的轴向。
微针携带模块2适于携带微针，可以采用吸附或夹持的方式以携带微针；优选地，上述电磁式植入装置可以满足单排或面阵型等多种形式的微针植入，例如，所述电磁式植入装置配置有多种微针携带模块2，各所述微针携带模块2择一地设置于所述植入杆7的从动端。
上述壳体1可以采用封闭式壳体1，植入杆7的从动端优选为伸出至壳体1外并连接微针携带模块2，两个磁体设置在壳体1内，可以起到保护作用。
优选地，所述壳体1中设有用于对所述植入杆7的活动进行导向的导向结构，可以提高植入杆7以及微针携带模块2的活动稳定性，从而提高微针植入的平顺性和植入精度。作为实施方式之一，如图2，导向结构包括导向管9，植入杆7的两端分别与导向管9的两端导向配合，例如在导向管9的两端分别设有导向孔，植入杆7分别与两导向孔间隙配合。
优选地，所述壳体1中设有用于限制所述植入杆7的植入位移量的限位结构，该限位结构可以限制植入杆7的最大植入位移量，可以避免过度植入。对于上述设有导向管9的方案，如图2，在导向管9的一端(靠近植入杆7的驱动端)设置限位块10以形成上述的限位结构；其中，可以设计植入杆7为阶梯轴式杆体，通过其阶梯面与限位块10配合，可保证限位效果，也可通过设于植入杆7的驱动端的磁体与限位块10配合实现限位。
在其中一个实施例中，如图2，该电磁式植入装置还包括复位弹簧8，所述复位弹簧8套设于所述植入杆7上，复位弹簧8一端与所述植入杆7上的约束部连接或抵接，复位弹簧8的另一端与壳体1相对固定。设置复位弹簧8，一方面可以在植入结束后实现微针/微针携带模块2以及植入杆7的自动复位；另一方面，在微针植入过程中，复位弹簧8可以起到缓冲作用，能较好地控制植入速度，保护脑区。在上述设有导向管9的方案中，可将复位弹簧8设置在导向管9内，并使弹簧8另一端与导向管9连接或抵接。
在其中一个实施例中，该电磁式植入装置还包括植入杆活动监测结构，所述植入杆活动监测结构包括用于检测微针携带模块2的位移量的位移检测单元和/或用于检测微针携带模块2的移动速度的速度检测单元。可选地，位移检测单元可以采用位移传感器11；速度检测单元可以采用速度传感器12。其中，位移检测单元可以设置在壳体1上，也可设置在植入杆7上；速度检测单元可以设置在壳体1上，也可设置在植入杆7上。通过设置位移检测单元和/或速度检测单元，可以精确地控制微针植入量、植入速度，提高手术的可控性、安全性以及成功率。可选地，如图2，所述植入杆活动监测结构设于所述壳体1上并且与所述微针携带模块2位于所述壳体1的同侧。在上述设有导向管9的方案中，位移传感器11和速度传感器12均设于导向管9靠近微针携带模块2的一侧。
其中，植入杆活动监测结构优选为与电磁铁5的控制电路联锁，例如，植入杆活动监测结构以及电磁铁5的控制电路均与手术中控PC电性连接。在另外的实施例中，上述电磁式植入装置还包括控制显示模块4，植入杆活动监测结构以及电磁铁5的控制电路均与控制显示模块4电性连接，该控制显示模块4用于获取植入杆活动监测结构的监测数据，以及控制电磁铁5的控制电路工作，通过控制电磁铁5的电流大小从而控制两个磁体之间的相对作用力，从而控制植入杆7的植入速度；另外，控制显示模块4还用于控制显示屏显示植入过程微针的速度与位移。
上述两个磁体中，优选地，第一磁体5为电磁铁，第二磁体6为永磁体，进一步优选为将永磁体设置于植入杆7的驱动端，方便器件的布置，避免电磁铁频繁地活动而造成电路故障。
进一步优选地，如图1，该电磁式植入装置还包括用于调节微针姿态的定位模块3，所述壳体1与所述定位模块3的输出端连接，可以提高微针植入的精确度和灵活性，能满足脑部不同区域的微针植入定位。
在其中一个实施例中，上述定位模块3采用多自由度姿态调节机构，可以提高对微针姿态的定位精度和灵活性。例如，所述定位模块3采用六自由度姿态调节机构，包括X向位移调节结构36、Y向位移调节结构35、Z向位移调节结构31、绕X轴旋转的X轴调姿结构32、绕Y轴旋转的Y轴调姿结构33以及绕Z轴旋转的Z轴调姿结构34。该定位模块3可以满足脑区所有位置点的微针植入要求。
在其中一个实施例中，多自由度姿态调节机构中，至少部分相邻的自由度结构之间可拆卸连接，这样可以根据需要增减自由度结构的数量，也即增减多自由度姿态调节机构的自由度数量，进一步提高微针植入装置的应用灵活性和可靠性。
其中，X向位移调节结构36用于使微针沿X向平移，Y向位移调节结构35用于使微针沿Y向平移，Z向位移调节结构31用于使微针沿Z向平移，X轴调姿结构32用于使微针绕X轴旋转，Y轴调姿结构33用于使微针绕Y轴旋转，Z轴调姿结构34用于使微针绕Z轴旋转。
在其中一个实施例中，如图3，X向位移调节结构36、Y轴调姿结构33、Z轴调姿结构34、X轴调姿结构32、Z向位移调节结构31以及Y向位移调节结构35顺次连接，壳体1连接在Y向位移调节结构35上。但并不限于上述结构形式，例如X向位移调节结构36、Y向位移调节结构35、Z向位移调节结构31、X轴调姿结构32、Y轴调姿结构33与Z轴调姿结构34顺次连接，等结构形式都是可行的。
在其中一个实施例中，X向位移调节结构36、Y向位移调节结构35和Z向位移调节结构31采用丝杆机构实现位移调节。
进一步优选地，上述多自由度姿态调节机构的各自由度结构分别配置有锁紧部，以维持住整个装置在对位完毕以后的姿态稳定性。锁紧部包括但不限于采用锁紧销锁紧。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种脑机接口微针的电磁式植入装置，包括壳体和微针携带模块，其特征在于：还包括电磁驱动结构以及活动设置在所述壳体中的植入杆，所述电磁驱动结构包括第一磁体和第二磁体，所述第一磁体设于所述壳体上，所述第二磁体设置于所述植入杆的驱动端，所述微针携带模块设置于所述植入杆的从动端，所述第一磁体和所述第二磁体中至少一磁体为电磁铁，并且所述第一磁体和所述第二磁体之间的相对作用力平行于所述植入杆的轴向。
2.如权利要求1所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：还包括复位弹簧，所述复位弹簧套设于所述植入杆上，复位弹簧的一端与所述植入杆上的约束部连接或抵接，复位弹簧的另一端与所述壳体相对固定。
3.如权利要求1所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：还包括植入杆活动监测结构，所述植入杆活动监测结构包括用于检测微针携带模块的位移量的位移检测单元，和/或用于检测微针携带模块的移动速度的速度检测单元。
4.如权利要求3所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：所述植入杆活动监测结构设于所述壳体上，并且与所述微针携带模块位于所述壳体的同侧。
5.如权利要求1所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：所述壳体中设有用于限制所述植入杆的植入位移量的限位结构。
6.如权利要求1所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：所述壳体中设有用于对所述植入杆的活动进行导向的导向结构。
7.如权利要求1所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：所述第一磁体为电磁铁，所述第二磁体为永磁体。
8.如权利要求1所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：还包括用于调节微针姿态的定位模块，所述壳体与所述定位模块的输出端连接。
9.如权利要求8所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：所述定位模块包括X向位移调节结构、Y向位移调节结构、Z向位移调节结构、绕X轴旋转的X轴调姿结构、绕Y轴旋转的Y轴调姿结构以及绕Z轴旋转的Z轴调姿结构。
10.如权利要求1所述的脑机接口微针的电磁式植入装置，其特征在于：所述电磁式植入装置配置有多种微针携带模块，各所述微针携带模块择一地设置于所述植入杆的从动端。
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