动物脑部手术设备及其控制装置、控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动物脑部手术设备及其控制装置、控制系统，动物脑部手术设备包括脑立体定位仪，用于固定动物的头部；夹持器，用于夹持医疗器械；支架，用于支撑夹持器；驱动装置，其包括用于驱动所述第二方向臂沿着所述第一方向臂的延伸方向移动的第一驱动部件、用于驱动第三方向臂沿着所述第二方向臂的延伸方向移动的第二驱动部件以及用于驱动夹持器沿着第三方向臂的延伸方向移动的第三驱动部件。该动物脑部手术设备的结构设计可以有效地提高透镜植入目标脑区的精确度。

Animal Brain Surgery Equipment and Its Control Device and Control System

The invention discloses an animal brain operation device and its control device and control system. The animal brain operation device includes a brain stereotaxic positioner for fixing the head of an animal; a gripper for holding medical devices; a bracket for supporting the gripper; and a driving device, including a second arm for driving the second arm to move along the extension direction of the first arm. A driving member, a second driving member for driving a third party to move along the extension direction of the second direction arm, and a third driving member for driving the gripper to move along the extension direction of the third party to arm. The structure design of the animal brain operation equipment can effectively improve the accuracy of lens implantation into the target brain area.

【技术实现步骤摘要】
动物脑部手术设备及其控制装置、控制系统
本专利技术涉及神经生物学研究
，更具体地说，涉及一种动物脑部手术设备及其控制装置、控制系统。
技术介绍
利用钙荧光信号强度与大脑内神经元活动相关的特性所产生的钙成像(Calciumimaging)技术是神经生物学研究领域中的先进技术。它可以长时间监控大范围内的神经元信号发放，因而成为脑功能连接图谱等神经生物学领域所必须的活体成像技术。由于双光子显微镜成像和普通荧光显微镜成像等成像装置体积和重量都很大，因此只能对麻醉动物或是清醒动物头部固定来进行在体研究，无法对自由移动的清醒动物进行成像。这样神经细胞的发放并不能完全反映动物自然生理状态的脑部活动。此外由于这些成像技术包括双光子钙成像技术成像深度较浅，只能对大脑皮层表面1-2毫米深度的细胞进行成像，对于一些深部核团(如负责学习记忆功能的海马)的细胞发放均无法进行在体研究。近年来，科学家发展出微型的荧光显微镜，重量控制在2克左右，即使是小动物也可以在携带显微镜的情况下进行自由移动。与之相配套的是应用自聚焦透镜(GRadientIndexLens,GRINLens)来解决深部脑区神经记录问题。自聚焦透镜是光学折射率分布从中心向外周部折射率减少的圆柱形透镜，它可将透镜一侧的荧光信号传递到透镜的另一侧。因此，可以通过将自聚焦透镜埋置于需要成像的深部脑区上方，配合微型荧光显微镜实现对深部脑区、清醒自由移动动物进行钙成像研究，从而拓宽了该技术的应用范围。在深部脑区钙成像的研究中，自聚焦透镜的植入手术是整个研究过程中成败的关键所在。研究者需要将自聚焦透镜穿过目标脑区上方的脑组织植入其上方。目前的主流方法是用手持连接有医用负压泵的移液器枪头，利用枪头中的负压，快速将目标脑区上方的组织撕扯移除，待出血停止后再将自聚焦透镜固定在合适深度。这些方法大多为手持操作，并不能精确地将自聚焦透镜植入目标脑区上方，而且手持操作较为繁琐工作量较大。综上所述，如何有效地提高透镜植入目标脑区的精确度，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供一种动物脑部手术设备，该动物脑部手术设备的结构设计可以有效地提高透镜植入目标脑区的精确度，本专利技术的第二个目的是提供一种上述动物脑部手术设备的控制装置和控制系统。为了达到上述第一个目的，本专利技术提供如下技术方案：一种动物脑部手术设备，包括：脑立体定位仪，用于固定动物的头部；夹持器，用于夹持医疗器械；支架，用于支撑夹持器，所述支架包括任意两个相互垂直的第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂，且所述第二方向臂设置于所述第一方向臂上且能沿着所述第一方向臂的延伸方向移动，所述第三方向臂设置于所述第二方向臂上且能沿着所述第二方向臂的延伸方向移动，所述夹持器设置于所述第三方向臂上且所述夹持器能够沿着所述第三方向臂的延伸方向移动；驱动装置，其包括用于驱动所述第二方向臂沿着所述第一方向臂的延伸方向移动的第一驱动部件、用于驱动第三方向臂沿着所述第二方向臂的延伸方向移动的第二驱动部件以及用于驱动夹持器沿着第三方向臂的延伸方向移动的第三驱动部件。优选地，上述动物脑部手术设备中，所述第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂均包括支撑杆和与支撑杆螺纹连接的套管。优选地，上述动物脑部手术设备中，所述第一驱动部件为驱动所述第一方向臂的套管转动的第一步进电机；所述第二驱动部件为驱动所述第二方向臂的套管转动的第二步进电机；所述第三驱动部件为驱动所述第三方向臂的套管转动的第三步进电机。一种动物脑部手术设备的控制装置，包括：第一控制单元，用于控制所述第一驱动部件的工作状态；第二控制单元，用于控制所述第二驱动部件的工作状态；第三控制单元，用于控制所述第三驱动部件的工作状态。优选地，上述动物脑部手术设备的控制装置中，所述第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂均包括支撑杆和与支撑杆螺纹连接的套管；所述第一驱动部件为驱动所述第一方向臂的套管转动的第一步进电机；所述第二驱动部件为驱动所述第二方向臂的套管转动的第二步进电机；所述第三驱动部件为驱动所述第三方向臂的套管转动的第三步进电机；所述第一控制单元，用于控制所述第一步进电机的转向和转动角度；所述第二控制单元，用于控制所述第二步进电机的转向和转动角度；所述第三控制单元，用于控制所述第三步进电机的转向和转动角度。优选地，上述动物脑部手术设备的控制装置中，所述第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元均包括：接收模块，用于接收指示信号；编码器，用于接收所述接收模块发出的指示信号并进行转换；电机模块，用于根据所述编码器转换后的信号控制步进电机的转向和转动角度。优选地，上述动物脑部手术设备的控制装置中，还包括用于采集所述夹持器的位置信息的采集模块和/或用于输入手术笔记的输入模块。一种动物脑部手术设备的控制系统，包括：显示仪，用于显示所述第一驱动部件、第二驱动部件和第三驱动部件的工作状态；控制器，用于控制所述第一驱动部件、第二驱动部件和第三驱动部件的工作状态。优选地，上述动物脑部手术设备的控制系统中，所述控制器还用于采集所述夹持器的位置信息，所述显示仪还用于显示所述控制器采集到的所述夹持器的位置信息。优选地，上述动物脑部手术设备的控制系统中，还包括用于输入手术笔记的输入装置，所述显示仪还用于显示所述输入装置输入的手术笔记。本专利技术提供的动物脑部手术设备包括脑立体定位仪、夹持器、支架和驱动装置。其中，脑立体定位仪主要用于固定动物的头部。夹持器主要用于夹持医疗器械，上述医疗器械包括负压吸引器、手术镊夹等，在此不作限定。支架主要用于支撑夹持器。支架包括第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂，其中第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂中的任意两个均相互垂直。第二方向臂设置于第一方向臂上且能沿着第一方向臂的延伸方向移动。第三方向臂设置于第二方向臂上且能沿着第二方向臂的延伸移动，夹持器设置于第三方向臂上且夹持器能够沿着第三方向臂的方向移动。如此设置，第二方向臂沿着第一方向臂的延伸方向移动时，带动第三方向臂和夹持器共同沿着第一方向臂的延伸方向移动。第三方向臂沿着第二方向臂的延伸移动时，带动夹持器沿着第二方向臂的延伸移动，进而实现夹持器可以沿着第一方向臂的延伸方向、第二方向臂的延伸方向和第三方向臂的延伸方向移动。驱动装置包括第一驱动部件、第二驱动部件和第三驱动部件。其中，第一驱动部件用于驱动第二方向臂沿着第一方向臂的延伸方向移动。第二驱动部件用于驱动第三方向臂沿着第二方向臂的延伸方向移动。第三驱动部件用于驱动夹持器沿着第三方向臂的延伸方向移动。应用本专利技术提供的动物脑部手术设备时，不必再手持医疗器械，可以将医疗器械夹持在夹持器上，通过第一驱动部件、第二驱动部件和第三驱动部件的驱动作用实现夹持器及其上的医疗器械沿着第一方向臂的延伸方向移动、沿着第二方向臂的延伸方向移动和/或沿着第三方向臂的延伸方向移动，最终移动至目标区域进行操作。由上可知，使用本专利技术提供的动物脑部手术设备时不是手持医疗器械进行移动，而是通过驱动装置带动夹持器及其上的医疗器械移动，移动方向和移动距离可以精确控制，避免由于手动移动导致的精确度低的问题，有效提高了动物手术过程中透镜植入目标脑区的精确度。另外，大大降低了操作人员的工作量。基于上述实施例中提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动物脑部手术设备，其特征在于，包括：脑立体定位仪(8)，用于固定动物的头部；夹持器(7)，用于夹持医疗器械；支架，用于支撑夹持器(7)，所述支架包括任意两个相互垂直的第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂，且所述第二方向臂设置于所述第一方向臂上且能沿着所述第一方向臂的延伸方向移动，所述第三方向臂设置于所述第二方向臂上且能沿着所述第二方向臂的延伸方向移动，所述夹持器(7)设置于所述第三方向臂上且所述夹持器(7)能够沿着所述第三方向臂的延伸方向移动；驱动装置，其包括用于驱动所述第二方向臂沿着所述第一方向臂的延伸方向移动的第一驱动部件、用于驱动第三方向臂沿着所述第二方向臂的延伸方向移动的第二驱动部件以及用于驱动夹持器(7)沿着第三方向臂的延伸方向移动的第三驱动部件。

【技术特征摘要】
1.一种动物脑部手术设备，其特征在于，包括：脑立体定位仪(8)，用于固定动物的头部；夹持器(7)，用于夹持医疗器械；支架，用于支撑夹持器(7)，所述支架包括任意两个相互垂直的第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂，且所述第二方向臂设置于所述第一方向臂上且能沿着所述第一方向臂的延伸方向移动，所述第三方向臂设置于所述第二方向臂上且能沿着所述第二方向臂的延伸方向移动，所述夹持器(7)设置于所述第三方向臂上且所述夹持器(7)能够沿着所述第三方向臂的延伸方向移动；驱动装置，其包括用于驱动所述第二方向臂沿着所述第一方向臂的延伸方向移动的第一驱动部件、用于驱动第三方向臂沿着所述第二方向臂的延伸方向移动的第二驱动部件以及用于驱动夹持器(7)沿着第三方向臂的延伸方向移动的第三驱动部件。2.根据权利要求1所述的动物脑部手术设备，其特征在于，所述第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂均包括支撑杆(3)和与支撑杆(3)螺纹连接的套管(2)。3.根据权利要求2所述的动物脑部手术设备，其特征在于，所述第一驱动部件为驱动所述第一方向臂的套管(2)转动的第一步进电机(1)；所述第二驱动部件为驱动所述第二方向臂的套管(2)转动的第二步进电机(4)；所述第三驱动部件为驱动所述第三方向臂的套管(2)转动的第三步进电机(5)。4.一种如权利要求1所述的动物脑部手术设备的控制装置，其特征在于，包括：第一控制单元，用于控制所述第一驱动部件的工作状态；第二控制单元，用于控制所述第二驱动部件的工作状态；第三控制单元，用于控制所述第三驱动部件的工作状态。5.根据权利要求4所述的动物脑部手术设备的控制装置，其特征在于，所述第一方向臂、第二方向臂和第三方向臂均包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昱鹏，吴伟，楼诗昊，梁波，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34