人工耳蜗植入装置的制作方法

本发明涉及一种耳蜗植入装置，尤其涉及一种用于人工耳蜗植入的机器人辅助系统。

背景技术：

人工耳蜗是一种电子听觉辅助器，分为体外和体内部分，体内部分包括接收线圈、刺激电极、参照电极、处理器，体外麦克风接受声信号，经过言语处理器进行数字编码传送给植入体内的接收线圈，携带有相应频率和电流的脉冲继续传送到刺激电极，再通过听神经传送给听觉中枢辨别处理，从而产生听觉。人工耳蜗植入作为挽救重度以上耳聋的唯一治疗方式，目前已非常普及，并已成为至今运用最成功的生物医学工程电子装置。

人工耳蜗的体内部分必须通过手术将电极插入，传统植入方式是徒手用器械将电极植入耳蜗，容易出现用力不均、用力过大(植入过快)、以及用力偏斜，导致损伤耳蜗内部结构。为了减少内耳的损伤，“柔手术”的概念被提出，要求术者“轻柔”“缓慢”地植入电极到耳蜗深处。但是“柔手术”作为进一步提高耳蜗植入效果的手术技术，其技术标准却受制于术者的主观因素干扰，出现参差不齐的结果。因此，如何借助医用机器人技术，实施精准、微创的“柔手术”是近年人工耳蜗植入领域的研究热点。

目前，国外的机器人辅助耳蜗植入研究均仅针对耳蜗植入体的电极部分，围绕力反馈进行，例如：cn201260735y公开了一种人工耳蜗植入装置，耳蜗状极阵联与硅胶封装成一体，多个支撑段设有通孔，支撑钢芯插入通孔，将耳蜗状极阵联顺直；cn104622601a公开了一种人工耳蜗弯电极植入方法，导向软管具有贯穿首尾的可撕裂结构，尾端设有喇叭口，抵住颞骨的开窗孔，人工耳蜗弯电极沿导向软管推进。但是上述研究未考虑耳蜗植入体的整体架构对电极夹持、输送、以及力反馈敏感性的影响，其实验结果无法直接转化、应用。

技术实现要素：

针对目前缺乏有效的用于人工耳蜗植入的机器人辅助系统的问题，本发明提供了一种人工耳蜗(或者，也称为“人工耳蜗电极”)植入装置，尤其是用于“柔手术”的人工耳蜗植入装置。

本发明提供的人工耳蜗植入装置，包括壳体、直线电机、步进电机、夹持装置，壳体内设有空腔，所述直线电机设置于所述空腔内，直线电机驱动至少一导杆前后运动，所述壳体空腔一端设有导杆穿孔，所述导杆从所述导杆穿孔内伸出后；所述步进电机包括固定部分和转子，所述固定部分安装在所述导杆伸出所述空腔的一端，并能够随所述导杆前后运动；转子绕一轴转动，所述轴与导杆运动方向平行；所述夹持装置安装在转子上，并能够随所述转子转动。

在本发明的一种优选实施例中，所述人工耳蜗植入装置内部可有独立的供电系统或装置，或者，所述人工耳蜗植入装置可以连接外部供电系统，例如设有供电系统连接端子、或连接外部供电系统的插头等。

在本发明的一种优选实施例中，所述步进电机设有输出轴，所述转子能够驱动所述输出轴转动；更优选地，所述夹持装置能够随所述输出轴转动。

在本发明的一种优选实施例中，所述壳体设有直线电机固定件，所述直线电机固定件可以是螺栓、螺钉、螺孔、螺母、扣合结构、插拔结构、焊接、粘接中的任意一种或几种的组合。

在本发明的一种优选实施例中，所述壳体设有直线电机定位孔，所述导杆穿孔置于所述直线电机定位孔内。

在本发明的一种优选实施例中，所述壳体侧壁设有开口，开口处设有可开启的封盖。

在本发明的一种优选实施例中，所述壳体外设有第一连接法兰，所述步进电机通过第一连接法兰安装在所述导杆上。

在本发明的一种更优选实施例中，所述第一连接法兰一端设有导杆插孔，导杆从所述导杆插孔内插入第一连接法兰并固定；所述第一连接法兰的另一端设有步进电机安装结构，用于安装所述步进电机。

其中，所述步进电机安装结构可以是螺栓、螺钉、螺孔、螺母、扣合结构、插拔结构、焊接、粘接中的任意一种或几种的组合。

在本发明的更优选实施例中，所述安装结构包括步进电机安置孔，更优选地，还包括环绕所述步进电机安置孔分布的固定孔。

在本发明的一种更优选实施例中，所述第一连接法兰设有向步进电机一端延伸的耳蜗电极放置槽。

在本发明的一种更优选实施例中，还包括夹持装置连接法兰，所述夹持装置连接法兰设有输出轴安装孔，步进电机的输出轴插入所述输出轴安装孔固定；所述夹持装置连接法兰设有夹持装置固定结构，其中，优选地，所述夹持装置固定结构可以是螺栓、螺钉、螺孔、螺母、扣合结构、插拔结构、焊接、粘接中的任意一种或几种的组合。其中，所述输出轴能够驱动所述夹持装置连接法兰转动，从而能够驱动所述夹持装置转动。

在本发明的一种更优选实施例中，所述夹持装置连接法兰包括盘、以及由盘第一平面向外伸出的伸出部，所述输出轴穿孔位于所述盘；所述夹持装置固定结构位于所述伸出部。

在本发明的一种优选实施例中，还包括电致位移发生器(电致伸缩微位移器)，所述夹持装置包括位移放大结构、耳蜗电极夹持端，所述电致位移发生器在接收到加载电压后能够发生形变，所述形变能够通过所述位移放大结构将位移放大，从而调节耳蜗电极夹持端的运动。

在本发明的一种更优选实施例中，所述位移放大机构设有夹持装置安装板，夹持装置安装板设有安装孔，所述安装孔对齐夹持装置固定结构。

在本发明的一种更优选实施例中，所述位移放大结构为两级位移放大机构。更优选地，所述两级位移放大机构包括受电致位移发生器驱动的输入端，输入端通过一级输入柔性铰链连接一级位移放大杠杆的一端，一级位移放大杠杆另一端连接一级输出柔性铰链；一级位移放大杠杆支点铰链一端连接所述夹持装置安装板，一级位移放大杠杆支点铰链另一端连接到一级位移放大杠杆一级输入柔性铰链连和一级输出柔性铰链之间的位置；一级输出柔性铰链通过连接块与二级输入柔性铰链一端连接；加持装置安装板连接二级位移放大杠杆支点铰链，二级位移放大杠杆支点铰链与一级位移放大杠杆支点铰链伸向不同方向，优选为相互垂直；二级位移放大杠杆支点铰链与二级输入柔性铰链从不同方向、优选为相互垂直方向连接二级位移放大杠杆的一端，二级位移放大杠杆另一端形成耳蜗电极夹持端。

在本发明的更优选实施例中，所述位移放大结构为对称的两级位移放大机构；其中，所述夹持装置安装板左右两端分别设有一级位移放大杠杆，并分别通过左右两侧的一级位移放大杠杆支点铰链与一级位移放大杠杆连接；所述夹持装置安装板前方设有至少两个二级位移放大杠杆支点铰链，两个二级位移放大杠杆的一端分别通过二级位移放大杠杆支点铰链连接在夹持装置安装板前方；更优选地，两个二级位移放大杠杆的另一端形成夹持耳蜗电极夹持端。

在本发明的更优选实施例中，所述夹持装置连接法兰设有由盘第二平面向第一平面延伸的耳蜗电极放置槽。

在本发明的更优选实施例中，所述一级输入柔性铰链、二级输入柔性铰链、一级输出柔性铰链、一级位移放大杠杆支点铰链、二级位移放大杠杆支点铰链分别独立地优选为直梁型柔性铰链。

在本发明的更优选实施例中，所述一级位移放大杠杆支点铰链、二级位移放大杠杆支点铰链与所述一级输入柔性铰链、二级输入柔性铰链、一级输出柔性铰链不处于同一平面，更优选地，所述一级位移放大杠杆支点铰链、二级位移放大杠杆支点铰链位于第一平面，所述一级输入柔性铰链、二级输入柔性铰链、一级输出柔性铰链位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面为不同的平面优选为上下两个平行的平面。

在本发明的一种更优选实施例中，还包括第二连接法兰；所述第二连接法兰设置在步进电机与夹持装置之间，更优选地，位于夹持装置连接法兰与步进电机之间。其中，所述第二连接法兰包括步进电机定位孔，更优选地，还包括环绕所述步进电机定位孔分布的步进电机固定结构。其中，优选地，所述步进电机固定结构可以是螺栓、螺钉、螺孔、螺母、扣合结构、插拔结构、焊接、粘接中的任意一种或几种的组合。

在本发明的一种优选实施例中，还包括壳体前筒，所述壳体前筒为中空结构，所述第一连接法兰、步进电机、第二连接法兰分别独立地优选为位于所述壳体前筒的中空结构内；所述壳体前筒的表面设有向夹持装置延伸的耳蜗电极放置槽。

在本发明的一种优选实施例中，所述人工耳蜗植入装置还包括导向装置，所述导向装置一端为环形，环形的一端连接到壳体(优选地，连接到壳体前筒)，另一端设有导向槽，所述夹持装置位于所述导向装置设有导向槽的一端与步进电机之间。

在本发明的一种更优选实施例中，所述导向装置环形的一端设有耳蜗电极放置槽。

在更优选实施例中所述壳体前筒的耳蜗电极放置槽、导向装置环形的一端的耳蜗电极放置槽、第二连接法兰的耳蜗电极放置槽、夹持装置连接法兰的耳蜗电极放置槽依次连接。

本发明以客观、精准地实现耳蜗植入“柔手术”技术为切入点，是一种能满足稳定夹持、输送微型硅胶软电极，并具备轴向旋转的手持式微型装置。该设备的设计贴近及符合手术技术的原有习惯，能良好实施“柔手术”，以提高耳蜗植入的效果，也能使术腔开窗范围更微创，缩短患者康复时间。

本发明操作简便，可在微小植入空间智能且柔和的完成人工耳蜗植入，能够适用于人工耳蜗微小植入空间，对耳蜗微结构损伤小，保护其残余功能。

附图说明

图1为本发明人工耳蜗植入装置正视结构示意图；

图2为本发明人工耳蜗植入装置后视结构示意图；

图3为本发明人工耳蜗植入装置外观立体结构示意图；

图4为本发明人工耳蜗装置剖视结构示意图；

图5为本发明人工耳蜗植入装置壳体立体结构示意图；

图6为本发明人工耳蜗植入装置壳体剖视结构示意图；

图7为本发明人工耳蜗植入装置加持装置俯视结构示意图；

图8为本发明人工耳蜗植入装置加持装置立体结构示意图；

图9为本发明人工耳蜗植入装置导向装置结构示意图；

图10为本发明人工耳蜗植入装置加持装置连接法兰结构示意图；

图11为本发明人工耳蜗植入装置第一连接法兰一端结构示意图；

图12为本发明人工耳蜗植入装置第一连接法兰另一端结构示意图；

图13为本发明人工耳蜗植入装置第二连接法兰结构示意图。

具体实施方式

实施例1

参照图1-图4，本发明人工耳蜗植入装置，包括壳体6、直线电机72、步进电机71、夹持装置2、导向装置1。

参照图5-图6，壳体6为中空结构，底部设有直线电机固定孔63，如可以是螺孔，壳体6侧壁设有开口，开口两端下陷形成壳盖安装位62，壳盖60覆盖到开口处，将壳体6的开口封盖。壳体6的一端设有直线电机定位孔61，直线电机定位孔61内还设有导杆穿孔64。直线电机72位于壳体6内，前端伸入直线电机定位孔61，导杆720从导杆穿孔64伸出。

参照图3-图4，导杆720从导杆穿孔64伸出后，步进电机71的固定部分安装在导杆720的末端。步进电机的转子驱动输出轴转动，输出轴连接夹持装置2。导向装置1在夹持装置2的前方设有耳蜗电极导向槽。

壳体6内可以设有独立的供电系统或装置(图中未显示)，但是也可以是连接外部供电系统，如设有供电系统连接端子、连接外部供电系统的插头等。

使用时，直线电机72驱动导杆720前后直线运动，从而驱动步进电机71以及夹持装置2前后直线运动，耳蜗电极10到达预订位置后，直线电机72停止，步进电机71输出轴驱动夹持装置转动。直线电机的直线运动输送电极以及通过步进电极驱动电极绕其轴线旋转，从而自动的完成人工耳蜗植入的操作。

实施例2

参照图7-图8，本实施例中，夹持装置2为对称的两级位移放大机构；其中，所述夹持装置安装板20左右两端分别设有一级位移放大杠杆24，两个一级位移放大杠杆24的第一端通过一级输入柔性铰链22连接受电致位移发生器驱动的输入端21，第二端连接一级输出柔性铰链25；一级位移放大杠杆24的一级位移放大杠杆支点铰链23一端连接在一级位移放大杠杆24靠近一级输入柔性铰链22的位置，根据一级位移放大杠杆24在夹持装置安装板20的位置，一级位移放大杠杆支点铰链23另一端连接夹持装置安装板20的左侧或右侧。一级输出柔性铰链25通过连接块连接到二级输出柔性铰链26的一端。

夹持装置安装板20前方设有至少两个二级位移放大杠杆支点铰链28，夹持装置设有两个输出端27，两个输出端的二级位移放大杠杆一端分别连接二级位移放大杠杆支点铰链28，在二级位移放大杠杆另一方向，二级输出柔性铰链26连接到二级位移放大杠杆。两个输出,27的自由端形成耳蜗电极夹持端。

在本实施例中，所述一级输入柔性铰链22、二级输入柔性铰链26、一级输出柔性铰链25、一级位移放大杠杆支点铰链23、二级位移放大杠杆支点铰链28分别可以是直梁型柔性铰链。

另外，如图8所示，一级位移放大杠杆支点铰链23、二级位移放大杠杆支点铰链28位于第一平面，所述一级输入柔性铰链22、二级输入柔性铰链26、一级输出柔性铰链25位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面为上下两个平行的平面。

参照图10、图3-图4，夹持装置连接法兰4包括一盘40，盘40的前方底部设有伸出部45，伸出部45紧靠盘40的位置设有电致位移发生器安装位42，用于安装电致位移发生器3，电致位移发生器3连接到夹持装置2的两个输入端21处。在电致位移发生器安装位42前方，伸出部45设有第一夹持装置固定孔41，夹持装置安装板20设有第二夹持装置安装孔29，第二夹持装置安装孔29与第一夹持装置固定孔41对齐，通过螺栓将夹持装置安装板20固定在伸出部45。

过对电致位移发生器3加载电压使其发生形变，位移量通过夹持装置2的输入端21传入其放大机构，由输出端27传出，从而实现对人工耳蜗电极的夹持，输送及旋转动作。因此，本实施例可通过位移发生器使柔性夹持机构产生微小形变夹持人工耳蜗的电极。

实施例3

参照图3-图4，本实施例中，第一连接法兰9位于壳体6的前端，包括筒体，参照图11，筒体第一端设有步进电机安装孔93，将步进电机71固定部分插入到步进电机安装孔93内固定，环绕步进电机安装孔93还设有步进电机固定孔91，通过螺栓将步进电机71加固。参照图12，筒体第二端设有直线电机导杆安装孔94，导杆720从壳体6伸出后，插入导杆安装孔94固定。

第二法兰8位于步进电机71的前端，参照图13，包括中心的步进电机定位孔82，步进电机71的前端伸入到步进电机定位孔82，输出轴从步进电机定位孔82伸出。第二法兰8的前方为夹持装置连接法兰4的盘40。

参照图9，耳蜗电极导向装置1一端为环形，另一端设有前后设置的两个耳蜗电极导向槽，即：后端的耳蜗电极输入槽12、前端的耳蜗电极输出槽11。

参照图3，本实施例中还包括壳体前筒5，壳体前筒5为前后贯通的中空结构，一端连接到壳体6上，另一端连接导向装置1的环形的一端。第一连接法兰9、步进电机71均位于壳体前筒5的中空结构内，

参照图3、图9-图13，第一连接法兰9、壳体前筒5前端、导向装置1的环形端、第二连接法兰8、夹持装置连接法兰4顶部开设有耳蜗电极放置槽，如图9-图13附图标记92、13、83、44所示。上述耳蜗电极放置槽依次连接，并夹持装置2的输出端27。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。