植入针固定机构以及植入机器人的制作方法

1.本说明书涉及植入机器人技术领域，特别涉及一种植入针固定机构以及植入机器人。


背景技术：

[0002]“脑机接口”技术在治疗脑疾病、改善残障人士的生活以及最终增强和拓展脑功能等方面展现出巨大潜力。为了采集脑电信号，需要将脑电极植入到大脑中。在植入过程中可以使用电极植入机器人。由于电极丝薄、细的特点，所以需要用到穿针引线的方式，用很细的植入针尖端穿过电极丝端部的孔，利用植入针将电极丝植入到脑组织内部。由于植入针细长，所以植入针具有以下特点：直线度不高，有微量弯曲现象；钨针的针尖易损坏，需经常更换钨针；钨针安装困难，操作繁琐。
[0003]
图1为现有技术中的电极植入机器人的示意图。图2为现有技术中的植入机器人植入针部分的放大示意图。参考图1和图2，目前手动安装或更换植入针的方式是，将连接件与植入驱动部件连接固定，保证植入驱动部件带动连接件上下移动；将钨针的上端与转接件连接固定，之后将钨针安装在导向槽板上的钨针导向槽内，保证钨针能够沿导向槽滑动；将导向槽板通过螺钉安装在固定块上，微调固定块，保证钨针在相机视野内；将钨针上端的转接件与连接件固定；当钨针出现损坏情况时，将导向槽板拆卸下来更换钨针，重复上述步骤。
[0004]
现有的钨针安装方式有以下难点：当钨针受损而需要更换钨针时，需要人工拆卸和安装导向槽板，安装好钨针之后调节固定块使其在相机视野内部，由于人工安装和调节的因素，使得导向槽和连接件之间的同轴度得不到保证，从而导致钨针和植入驱动部件的连接件不同轴，钨针便会受到额外的扭力，从而使植入部分的驱动电机承受额外的扭矩，对电机损耗较大；同时钨针与导向槽之间也会出现扭曲现象，影响植入效果；若钨针自身有微量弯曲，上述现象更加严重。
[0005]
针对上述问题，现有技术中暂时没有有效的解决方案。


技术实现要素：

[0006]
本说明书实施例提供了一种植入针固定机构以及植入机器人，以解决现有技术中植入针安装时植入针容易与植入驱动部件不同轴的问题。
[0007]
本说明书实施例提供了一种植入针固定机构，包括植入驱动部件、第一构件、第二构件和植入针；其中，所述植入针的第一端与所述第一构件的第一端面连接；所述第二构件的第一端面与所述植入驱动部件连接；所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面能在任意位置可拆卸连接。所述第一构件的第二端面与所述第一构件的第一端面相对，所述第二构件的第二端面与所述第二构件的第一端面相对。
[0008]
在一个实施例中，所述植入针固定机构还包括连接件，所述第二构件的第一端面经由所述连接件与所述植入驱动部件连接。
[0009]
在一个实施例中，所述植入针的第二端用于与待植入的电极连接。所述植入针的第二端与待植入的电极连接后植入到生物组织中。
[0010]
在一个实施例中，所述植入针固定机构还包括固定块和植入针导向槽，所述植入针导向槽能容纳所述植入针，所述植入针能沿所述植入针导向槽滑动；所述植入针导向槽设置在所述固定块上。
[0011]
在一个实施例中，所述固定块用于微调所述植入针的位置，使得所述植入针的第二端位于植入机器人的相机的视野中。
[0012]
在一个实施例中，所述第一构件和所述第二构件中的一个由磁性材料构成，所述第一构件和所述第二构件中的另一个为永磁铁或电磁铁。
[0013]
在一个实施例中，所述第一构件为铁块、钴块、镍块或者其合金组成的金属块，所述第二构件为永磁铁或电磁铁。
[0014]
在一个实施例中，所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面通过胶水粘结，所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面粘结之后通过溶胶剂分离。
[0015]
在一个实施例中，所述植入针为钨针。
[0016]
本说明书实施例还提供了一种植入机器人，其包括上述任意实施例中所述的植入针固定机构。
[0017]
本说明书实施例还提供了一种植入针安装方法，基于上述任意实施例中所述的植入针固定机构，所述方法包括：
[0018]
将连接件与植入驱动部件连接固定，使得所述植入驱动部件能够带动所述连接件上下移动；
[0019]
将第二构件的第一端面与所述连接件连接；
[0020]
将植入针的第一端与第一构件的第一端面固定连接；
[0021]
将所述第一构件朝所述第二构件移动，使得所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面可拆卸连接。
[0022]
在一个实施例中，在将所述第一构件朝所述第二构件移动之前，还包括：
[0023]
将所述植入针安装在固定块上的植入针导向槽内，使得所述植入针能够沿所述植入针导向槽滑动；
[0024]
微调所述固定块，使得所述植入针的第二端处于植入机器人的相机的视野中。
[0025]
在一个实施例中，所述第一构件为铁块，所述第二构件为永磁铁或电磁铁；
[0026]
相应的，所述方法还包括：
[0027]
在所述植入针出现损坏情况的情况下，将所述植入针和所述铁块卸下。
[0028]
在一个实施例中，第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面通过胶水粘结；
[0029]
相应的，所述方法还包括：
[0030]
在所述植入针出现损坏的情况下，在所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面之间的粘结处施加溶胶剂；
[0031]
在预设时间段后，将所述植入针和所述第一构件卸下。
[0032]
在本说明书实施例中，提供了一种植入针固定机构，所述植入针固定机构包括植入驱动部件、第一构件、第二构件和植入针，植入针的第一端与第一构件的第一端面连接，
第二构件的第一端面与植入驱动部件连接，第一构件的第二端面与第二构件的第二端面能在任意位置可拆卸连接。上述方案中，植入针与植入驱动部件之间通过第一构件和第二构件连接，由于第一构件的第二端面与第二构件的第二端面可以在任意位置可拆卸连接，使得即便植入针与植入驱动部件的连接件不同轴，第一构件与第二构件也能够很好地可拆卸连接，从而将植入针与植入驱动部件连接，并且连接时植入针处于一种自适应的自然状态，不再承受额外力，使得植入驱动部件的驱动电机不再承受额外的扭矩，有效地降低了驱动电机的功耗。
附图说明
[0033]
此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，并不构成对本说明书的限定。在附图中：
[0034]
图1示出了现有技术中植入机器人的结构示意图；
[0035]
图2示出了现有技术中植入机器人的植入针固定机构的放大示意图；
[0036]
图3示出了本说明书一实施例中的植入针固定机构的结构示意图；
[0037]
图4示出了本说明书一实施例中的植入机器人的植入针安装方法的流程图。
具体实施方式
[0038]
下面将参考若干示例性实施方式来描述本说明书的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本说明书，而并非以任何方式限制本说明书的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本说明书公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0039]
本领域的技术人员知道，本说明书的实施方式可以实现为一种系统、装置设备、方法或计算机程序产品。因此，本说明书公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
[0040]
本说明书实施例提供了一种植入针固定机构，可以用于柔性电极植入机器人。图3示出了本说明书一实施例中植入针固定机构的示意图。如图3所示，植入针固定机构可以包括植入驱动部件101、第一构件103、第二构件104、和植入针105。在一个实施例中，植入针固定机构还可以包括连接件102。连接件102可以与植入驱动部件101连接，也可以与植入驱动部件101一体成型。
[0041]
所述植入针105的第一端(非植入端)可以与所述第一构件103的第一端面连接。在一个实施例中，第一构件103的第一端面上可以设置有与植入针105配合的表面粗糙的孔，植入针105可以通过插入第一端面上设置的孔来实现与第一构件103的连接。在另一个实施例中，第一构件103的第一端面上可以设置有螺旋孔，植入针105的第一端可以设置有与之配合的外螺纹。植入针105可以与第一构件103的第一端面实现螺旋连接。可以理解的是，还可以通过其他连接方式实现植入针与第一构件之间的连接。
[0042]
所述植入针105的第二端(植入端)用于植入到生物组织，例如与待植入的电极连接后植入到生物组织，所述植入针105的第二端例如用于与电极植入机器人的柔性电极连接。在一个实施例中，植入针105的第二端可以构造成用于接合柔性电极的自由端部，以便带动柔性电极运动，例如，可以将柔性电极植入人体组织内部。
[0043]
所述第二构件104的第一端面可以经由所述连接件102与所述植入驱动部件101连接。连接件102可以与植入驱动部件101连接，也可以与植入驱动部件101一体成型。第二构件104可以与连接件102螺旋连接，也可以通过胶水粘结，还可以通过其他方式连接。
[0044]
所述第一构件103的第二端面与所述第二构件104的第二端面可以在任意位置可拆卸连接，使得植入针105与植入驱动部件101可拆卸连接。所述第一构件103的第二端面与所述第二构件104的第二端面相对。
[0045]
上述实施例中，植入针与植入驱动部件之间通过第一构件和第二构件连接，由于第一构件的第二端面与第二构件的第二端面可以在任意位置可拆卸连接，使得即便植入针与植入驱动部件的连接件不同轴，第一构件与第二构件也能够很好地可拆卸连接(例如磁性连接或者粘接)，从而将植入针与植入驱动部件连接，并且第一构件和第二构件连接时，植入针处于一种自适应的自然状态，不再承受额外力，使得植入驱动部件的驱动电机不再承受额外的扭矩，有效地降低了驱动电机的功耗，并且植入针本身也不易发生刚性倾斜或者损坏。
[0046]
在本说明书一些实施例中，植入针固定机构还可以包括固定块和植入针导向槽，所述植入针导向槽能容纳所述植入针，所述植入针能沿所述植入针导向槽滑动，所述植入针导向槽设置在所述固定块上。所述固定块能够用于微调所述植入针的位置，使得所述植入针的第二端位于植入机器人的相机的视野中。
[0047]
具体地，请继续参考图3，植入针固定机构还可以包括固定块106和植入针导向槽107。固定块106可以固定在柔性电极植入机器人的机械臂上。植入针导向槽107可以固定或者形成在固定块106上。植入针105能够插入植入针导向槽107中，植入针导向槽107能够容纳植入针105，植入针105能够沿着植入针导向槽107滑动。固定块106可以用于微调植入针105的位置，使得植入针位于电极植入机器人的相机的视野中，便于操作者观察植入针的状态，进而通过植入针将电极植入人体组织中。
[0048]
本实施例中，由于第一构件与第二构件能够在第二端面的任意位置可拆卸连接，例如磁性连接或者胶水粘接，使得植入针与植入针导向槽之间不会出现扭曲现象，从而可以有效改善柔性电极的植入效果。
[0049]
在本说明书一些实施例中，所述第一构件和所述第二构件中的一个由磁性材料构成，所述第一构件和所述第二构件中的另一个为永磁铁或电磁铁，例如所述第一构件为铁块，所述第二构件为永磁铁或电磁铁。具体地，第一构件可以由铁、钴、镍等材料或者其合金制成，能够被磁铁吸引。第二构件可以由永磁铁制成，或者第二构件可以是电磁铁。可以理解的是，在另一个实施例中，第一构件可以为永磁铁或者电磁铁，而第二构件可以为铁块、钴块、镍块或者其合金组成的金属块。
[0050]
在一个实施例中，电磁铁可以包括铁芯、线圈、电源和通断开关。在第一构件与第二构件连接时，可以控制通断开关闭合，闭合时使得电流流过线圈，铁芯被磁化，可以与铁块吸合。在通断开关断开时，铁芯失去磁性，从而与铁块分开。
[0051]
在本说明书一些实施例中，所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面可以通过胶水粘结，所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面粘结之后通过可以溶胶剂分离。
[0052]
具体地，在将第一构件的第二端面与第二构件的第二端面可拆卸连接时，可以在
第一构件的第二端面和/或第二构件的第二端面上施加胶水，从而使得在将第一构件的第二端面与第二构件的第二端面接触时，第一构件与第二构件粘接。
[0053]
相应的，在将第一构件与第二构件分离时，可以在第一构件的第二端面与第二构件的第二端面之间的粘结处附近施加溶胶剂，等待片刻之后，即可将第一构件与第二构件分离。
[0054]
在本说明书一些实施例中，所述植入针为钨针。钨针细长，便于穿入柔性电极的穿孔，从而将柔性电极植入生物组织或其他目标对象，而且钨针不会被磁铁吸引，不容易受磁铁磁场的影响。
[0055]
本说明书实施例还提供了一种植入机器人，所述植入机器人可以包括上述任意实施例中所述的植入针固定机构。
[0056]
在本说明书一些实施例中，植入机器人还包括待植入的电极，所述待植入的电极与所述植入针的第二端连接。在植入驱动部件驱动植入针移动时，可以带动电极运动，例如，可以将电极植入人体组织内部。
[0057]
在本说明书一些实施例中，植入机器人还可以包括相机，所述相机用于采集图像数据，所述图像数据中可以包括植入针的第二端。
[0058]
本说明书实施例还提供了一种植入针安装方法，用于电极植入机器人。本说明书实施例中的植入针安装方法可以基于上述任意实施例中所述的植入针固定机构。图4示出了本说明书一实施例中植入针安装方法的流程图。虽然本说明书提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序不限于本说明书实施例描述及附图所示的执行顺序。
[0059]
具体地，如图4所示，本说明书一种实施例提供的植入针安装方法可以包括以下步骤。
[0060]
步骤s401，将连接件与植入驱动部件连接固定，使得所述植入驱动部件能够带动所述连接件上下移动。
[0061]
可以参考图3对本实施例中的柔性电极植入机器人的植入针安装方法进行描述。
[0062]
操作人员可以将连接件102与植入驱动部件101连接。在其他实施例中，连接件102也可以与植入驱动部件101一体成型。
[0063]
步骤s402，将第二构件的第一端面与所述连接件连接。
[0064]
操作人员可以将第二构件104的第一端面与连接件102连接。在一个示例性实施例中，第二构件104的第一端面上可以设置有螺旋孔，连接件102上可以设置有外螺纹，使得第二构件104与连接件102螺旋连接。
[0065]
步骤s403，将植入针的第一端与第一构件的第一端面固定连接。
[0066]
操作人员可以将植入针105的第一端与第一构件103的第一端面连接。在一个实施例中，第一构件103的第一端面上可以设置有与植入针105配合的表面粗糙的孔，可以将植入针105插入第一端面上设置的孔，实现与第一构件103的连接。在另一个实施例中，第一构件103的第一端面上可以设置有螺旋孔，植入针105的第一端可以设置有与之配合的外螺纹。可以将植入针105旋入该螺旋孔中。
[0067]
步骤s404，将所述第一构件朝所述第二构件移动，使得所述第一构件的第二端面
与所述第二构件的第二端面可拆卸连接。
[0068]
可以将第一构件103朝第二构件104移动，使得第一构件103的第二端面与第二构件104的第二端面可拆卸连接。
[0069]
上述实施例中，由于第一构件的第二端面与第二构件的第二端面可以在任意位置可拆卸连接，使得即便植入针与植入驱动部件或者它们之间的连接件不同轴，第一构件与第二构件也能够很好地可拆卸连接，例如磁性连接或者粘接，从而将植入针与植入驱动部件连接，并且第一构件和第二构件连接时，植入针处于一种自适应的自然状态，不再承受额外力，使得植入驱动部件的驱动电机不再承受额外的扭矩，有效地降低了驱动电机的功耗，并且植入针本身也不易发生刚性倾斜或者损坏，有效提高了植入效果和植入效率。
[0070]
在本说明书一些实施例中，在将所述第一构件朝所述第二构件移动之前，还可以包括：将所述植入针安装在固定块上的植入针导向槽内，使得所述植入针能够沿所述植入针导向槽滑动；微调所述固定块，使得所述植入针的第二端处于所述柔性植入机器人的相机的视野中。
[0071]
请继续参考图3，可以将植入针105安装在固定块106上的植入针导向槽107内，使得所述植入针105能够沿所述植入针导向槽107滑动。操作人员还可以微调所述固定块106，使得所述植入针105的第二端处于所述柔性植入机器人的相机108的视野中。本实施例中，由于第一构件与第二构件能够在第二端面的任意位置可拆卸连接，例如磁性连接或者粘接，使得植入针与植入针导向槽之间不会出现扭曲现象，可以有效改善柔性电极的植入效果。
[0072]
在本说明书一些实施例中，所述第一构件可以为铁块，所述第二构件可以为永磁铁或电磁铁；相应的，所述方法还可以包括：在所述植入针出现异常例如损坏的情况下，简易地通过克服磁性，就可以将所述植入针和所述铁块卸下。
[0073]
具体地，在植入针损坏或者需要更换的情况下，可以将植入针从植入针固定机构上拆卸下来。在第一构件为铁块，第二构件为永磁铁的情况下，可以人工手动从第二构件上拆卸下铁块和植入针。在第一构件为铁块，第二构件为电磁铁的情况下，可以通过将通断开关断开，使得电磁铁去磁，使得铁块和钨针从植入针固定机构上自动脱离。通过本实施例，可以方便简单地更换植入针。
[0074]
在本说明书一些实施例中，第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面可以通过胶水粘结；相应的，所述方法还可以包括：在所述植入针出现损坏的情况下，在所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面之间的粘结处施加溶胶剂；在预设时间段后，将所述植入针和所述第一构件卸下。
[0075]
具体地，在植入针损坏或者需要更换的情况下，可以将植入针从植入针固定机构上拆卸下来。在第一构件的第二端面与第二构件的第二端面之间通过胶水粘结的情况下，在植入针出现损坏或者其他需要更换时，可以在第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面之间的粘结处施加溶胶剂。等待片刻之后，可以将植入针和第一构件从第二构件拆卸下来。
[0076]
下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。
[0077]
本具体实施例提供了一种柔性电极植入机器人植入针安装方法。本具体实施例
中，柔性电极植入机器人植入针安装方法可以包括以下步骤。
[0078]
步骤1.将连接件与植入驱动部件连接固定，保证植入驱动部件带动连接件上下移动。
[0079]
步骤2.将磁铁固定在连接件上。
[0080]
步骤3.将钨针的上端与铁块连接固定，之后将钨针安装在固定块上的钨针导向槽内，保证钨针能够沿导向槽滑动。
[0081]
步骤4.微调固定块，保证钨针在相机视野内部。
[0082]
步骤5.将钨针上端的铁块向上移动至磁铁处，使磁铁吸附铁块。
[0083]
步骤6.当钨针出现损坏情况时，将钨针及铁块拆卸下，更换钨针，重复上述步骤。
[0084]
在操作步骤5时，无需使钨针上端的铁块与磁铁同轴，一直使钨针处于自然伸直状态即可，这样既能保证磁铁将铁块吸附牢固的同时，又能保证钨针不受横向外力，降低了植入电极的功耗，同时不会使得钨针变形而影响植入效果。
[0085]
从以上的描述中，可以看出，本说明书实施例实现了如下技术效果：植入针与植入驱动部件的连接件之间通过第一构件和第二构件连接，由于第一构件的第二端面与第二构件的第二端面可以在任意位置可拆卸连接，使得即便植入针与植入驱动部件的连接件不同轴，第一构件与第二构件也能够很好地可拆卸连接，从而将植入针与植入驱动部件连接，并且第一构件和第二构件连接时，植入针处于一种自适应的自然状态，不再承受额外力，使得植入驱动部件的驱动电机不再承受额外的扭矩，有效地降低了驱动电机的功耗，并且植入针本身也不易发生刚性倾斜或者损坏。同时，由于第一构件与第二构件能够在第二端面的任意位置可拆卸连接，使得植入针与植入针导向槽之间不会出现扭曲现象，可以有效改善柔性电极的植入效果。
[0086]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本说明书实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本说明书实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0087]
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本说明书的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。
[0088]
以上所述仅为本说明书的优选实施例而已，并不用于限制本说明书，对于本领域的技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种植入针固定机构，其特征在于，包括植入驱动部件、第一构件、第二构件和植入针；其中，所述植入针的第一端与所述第一构件的第一端面连接；所述第二构件的第一端面与所述植入驱动部件连接；所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面能在任意位置可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的植入针固定机构，其特征在于，所述植入针固定机构还包括连接件，所述第二构件的第一端面经由所述连接件与所述植入驱动部件连接。3.根据权利要求1所述的植入针固定机构，其特征在于，所述植入针的第二端用于与待植入的电极连接。4.根据权利要求2所述的植入针固定机构，其特征在于，还包括固定块和植入针导向槽，所述植入针导向槽能容纳所述植入针，所述植入针能沿所述植入针导向槽滑动；所述植入针导向槽设置在所述固定块上。5.根据权利要求4所述的植入针固定机构，其特征在于，所述固定块能够用于微调所述植入针的位置，使得所述植入针的第二端位于植入机器人相机的视野中。6.根据权利要求1至4之一所述的植入针固定机构，其特征在于，所述第一构件和所述第二构件中的一个由磁性材料构成，所述第一构件和所述第二构件中的另一个为永磁铁或电磁铁。7.根据权利要求1至4之一所述的植入针固定机构，其特征在于，所述第一构件为铁块、钴块、镍块或者其合金组成的金属块，所述第二构件为永磁铁或电磁铁。8.根据权利要求1至4之一所述的植入针固定机构，其特征在于，所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面通过胶水粘结，所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面粘结之后通过溶胶剂分离。9.根据权利要求1至4之一所述的植入针固定机构，其特征在于，所述植入针为钨针。10.一种植入机器人，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的植入针固定机构。

技术总结
本说明书涉及植入机器人技术领域，具体地公开了一种植入针固定机构以及植入机器人，其中，该植入针固定机构包括植入驱动部件、第一构件、第二构件和植入针；其中，所述植入针的第一端与所述第一构件的第一端面连接；所述第二构件的第一端面与所述植入驱动部件连接；所述第一构件的第二端面与所述第二构件的第二端面能在任意位置可拆卸连接。上述植入针固定机构可以将植入针与植入驱动部件连接，并且连接时植入针处于自适应的自然状态，不再承受额外力，可以有效降低驱动电机的功耗，还可以改善植入效果。植入效果。植入效果。


技术研发人员：王进
受保护的技术使用者：上海阶梯医疗科技有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/8/26