本發(fā)明涉及一種醫(yī)療機(jī)器人，尤其是涉及一種預(yù)彎電極自動植入機(jī)器人。
背景技術(shù)：
人工耳蝸是一種電子裝置，由體外言語處理器將聲音轉(zhuǎn)換為一定編碼形式的電信號，通過植入體內(nèi)的電極系統(tǒng)直接興奮聽神經(jīng)來恢復(fù)、提高及重建聾人的聽覺功能。近二十多年來，隨著高科技的發(fā)展，人工耳蝸進(jìn)展很快，已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)入臨床應(yīng)用?，F(xiàn)在全世界已把人工耳蝸?zhàn)鳛橹委熤囟让@至全聾的常規(guī)方法，人工耳蝸是目前運(yùn)用最成功的生物醫(yī)學(xué)工程裝置。
預(yù)彎電極本身做成與耳蝸彎曲相似的形式，為了方便植入，在電極中間插入一根直的電極導(dǎo)絲，迫使電極在植入前呈現(xiàn)直線狀態(tài)；當(dāng)植入一部分電極后，耳蝸開始進(jìn)入螺旋狀態(tài)，則抽出一部分電極導(dǎo)絲，抽出導(dǎo)絲部分的電極則自然形成彎曲的形式；隨著植入深度的增加，抽出導(dǎo)絲也越多，電極彎曲也越多；直至植入結(jié)束，預(yù)彎電極自然抱著蝸軸。使用預(yù)彎電極可以使電極更好地刺激蝸軸中殘余的螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。
醫(yī)生在植入預(yù)彎電極手術(shù)過程中，醫(yī)生需要判斷預(yù)彎電極和導(dǎo)絲何時(shí)與內(nèi)壁觸碰，同時(shí)協(xié)調(diào)操作植入電極并抽出適量長度的導(dǎo)絲。隨著電極植入深度越來越深，抽出導(dǎo)絲量越來越長，前端電極與耳蝸接觸越來越多，植入時(shí)的摩擦力越來越大，對預(yù)彎電極和導(dǎo)絲頭部與內(nèi)壁接觸力的干擾越大，從而手感會越來越模糊；同時(shí)醫(yī)生在植入電極過程中，還需要改變植入一定的植入角度以更適合耳蝸迷路，這些全憑手感與經(jīng)驗(yàn)感覺進(jìn)行判斷。而人類力覺能感知到的最小值約為25mN，感知力存在最低閾值限制，而導(dǎo)致電極容易屈服且植入過程容易損傷患者的殘余聽力的特點(diǎn)，大大增加了植入手術(shù)的操作難度。因此，預(yù)彎電極植入是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的手術(shù)，需要大量的專業(yè)培訓(xùn)及豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，而掌握預(yù)彎電極植入手術(shù)的醫(yī)生為數(shù)極少。
由于耳蝸迷路在空間上繞兩圈半的特性，在預(yù)彎電極植入過程中，需要將電極植入的初始位置在耳蝸入口處進(jìn)行位置調(diào)整，植入過程中需要將電極插入/收回以及將電極圍繞軸線方向的旋轉(zhuǎn)。對應(yīng)預(yù)彎電極自動植入時(shí)需要四個(gè)自由度，即：三個(gè)自由度方向的移動以及圍繞Z軸方向的轉(zhuǎn)動。
因此，機(jī)器人植入電極可以使用非常小且穩(wěn)定的力將電極陣列植入到準(zhǔn)確的位置上，是人工耳蝸植入的可行辦法，如何設(shè)計(jì)符合預(yù)彎電極植入特性所需自由度的機(jī)器人是至關(guān)重要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)彎電極自動植入機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)在X、Y、Z軸三個(gè)自由度方向的移動，將電極植入的初始位置在耳蝸入口處進(jìn)行位置調(diào)整，并可以圍繞Z軸方向的轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)電極圍繞耳蝸的旋轉(zhuǎn)，能夠自動植入預(yù)彎電極。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：
本發(fā)明的微型靜平臺通過四套結(jié)構(gòu)完全相同、且對稱的支腿結(jié)構(gòu)與微型動平臺連接，支腿結(jié)構(gòu)的主體為伸縮桿，其下部通過第二萬向節(jié)與微型靜平臺連接，其上部通過第一萬向節(jié)與微型動平臺連接；微型動平臺靠近微型靜平臺的內(nèi)表面安裝有夾具，夾具分別安裝有預(yù)彎電極和導(dǎo)絲。
所述的夾具具有兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動和控制的滑塊，兩個(gè)滑塊上分別固定有預(yù)彎電極和導(dǎo)絲。
所述的微型靜平臺的下表面固定有三個(gè)或三個(gè)以上的骨附著點(diǎn)。
所述的伸縮桿可以是液壓缸，也可以是直線電機(jī)，也可以是電機(jī)連接滾珠絲杠安裝在導(dǎo)軌上。
本發(fā)明具有的有益效果是：
本發(fā)明的一種預(yù)彎電極自動植入機(jī)器人能夠能滿足預(yù)彎電極植入所需的自由度，由于機(jī)器人可安裝各種傳感器，可精準(zhǔn)地將預(yù)彎電極植入耳蝸中，從而有效的保護(hù)電極及患者的殘余聽力。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的示意圖。
圖中：1、預(yù)彎電極，2、導(dǎo)絲，3、夾具，4、微型動平臺，5、第一萬向節(jié)，6、伸縮桿，7、第二萬向節(jié)，8、微型靜平臺，9、骨附著點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明微型靜平臺8通過四套結(jié)構(gòu)完全相同、且對稱的支腿結(jié)構(gòu)與微型動平臺4連接，支腿結(jié)構(gòu)的主體為伸縮桿6，其下部通過第二萬向節(jié)7與微型靜平臺8連接，其上部通過第一萬向節(jié)5與微型動平臺4連接。
根據(jù)機(jī)器人自由度Grübler-Kutzbach(G-K)公式，其自由度：
進(jìn)一步分析可知，機(jī)器人的動平臺可完成X、Y、Z軸三個(gè)方向的移動及繞Z軸方向轉(zhuǎn)動；動平臺沿X、Y、Z軸方向作移動(即完成預(yù)彎電極在耳蝸入口的位置調(diào)整以及插入/收回)，圍繞Z軸作轉(zhuǎn)動(即完成預(yù)彎電極沿軸線方向的轉(zhuǎn)動)。
第一萬向節(jié)5和第二萬向節(jié)7可以用球鉸副代替，但用球鉸副代替后，會產(chǎn)生冗余自由度，對機(jī)器人的控制更加復(fù)雜。第一萬向節(jié)5和第二萬向節(jié)7不可以用一個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動軸代替，如果用一個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動軸代替會使得機(jī)器人的自由度減少，而達(dá)不到預(yù)彎電極植入所需要的自由度。
微型動平臺4靠近微型靜平臺8的內(nèi)表面安裝有夾具3，夾具3具有兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動和控制的滑塊，兩個(gè)滑塊上分別固定有預(yù)彎電極1和導(dǎo)絲2，一個(gè)滑塊固定預(yù)彎電極1，以控制預(yù)彎電極1的伸縮或收回；另一個(gè)滑塊固定固定導(dǎo)絲2，以控制導(dǎo)絲2的伸縮或收回。因此，機(jī)器人能同時(shí)協(xié)調(diào)控制預(yù)彎電極1和導(dǎo)絲2的伸縮或收回而不相互影響。
所述的微型靜平臺8的下表面固定有三個(gè)或三個(gè)以上的骨附著點(diǎn)9，骨附著點(diǎn)9可置于預(yù)先定位的骨頭上，以便穩(wěn)定機(jī)器人與耳蝸入口的相對位置；骨附著點(diǎn)9的個(gè)數(shù)至少需要三個(gè)，兩個(gè)無法達(dá)到固定的要求，三個(gè)以上可以減輕每個(gè)骨附著點(diǎn)9及骨頭的壓力，但存在過約束。
所述的伸縮桿6可以是液壓缸，也可以是直線電機(jī)，也可以是電機(jī)連接滾珠絲杠安裝在導(dǎo)軌上，均可實(shí)現(xiàn)控制伸縮桿6的速度和位移，因此不可使用氣缸。