CN114515152B - 一种植入式微针的辅助装置及微针植入系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植入式微针的辅助装置及微针植入系统，该辅助装置包括隔板架和隔板，所述隔板架底部具有支撑部，所述隔板架上部具有与颅骨开口边缘配合定位的限位部，所述隔板的底面边缘支撑于隔板架的支撑部上，所述隔板上设有至少一个供微针穿过的微针孔。该发明通过隔板精准定位要植入的功能区，同时通过隔板与隔板架配合控制微针植入的深度及微针的拔除，可有效避免手动操作或脑组织的活动造成的微针位置偏移和二次伤害。

Description

一种植入式微针的辅助装置及微针植入系统

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种植入式微针的辅助装置及微针植入系统。

背景技术

神经接口提供了一种连接神经细胞与外部设备的通路，它可以通过外部设备刺激神经细胞产生动作电位，也可以记录神经细胞产生的动作电位，以此实现神经细胞与外部设备的双向通信。因此，神经接口被广泛用于研究和治疗各种神经性疾病，如帕金森病、癫痫、抑郁症和特发性震颤等。

目前，用于神经接口的侵入式微针的植入采用人工手动的方式进行植入，或采用气锤直接钉入神经组织，没有相关微针植入辅助设备，植入时精度较差且容易扎破血管，后续微针的插拔较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种植入式微针的辅助装置及微针植入系统，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：提供一种植入式微针的辅助装置，包括隔板架和隔板，所述隔板架底部具有支撑部，所述隔板架上部具有与目标位置的边缘配合定位的限位部；

所述隔板的底面边缘支撑于所述隔板架的支撑部上，所述隔板上设有至少一个供微针穿过的微针孔。

优选地，所述隔板架包括调整机构，所述调整机构用于调整所述限位部到预定位置。

优选地，所述隔板架包括连接板、支撑板和限位板，所述连接板的一端连接所述限位板，所述连接板的另一端连接所述支撑板；

所述限位板作为隔板架的限位部，所述支撑板作为隔板架的支撑部。

优选地，所述连接板上设置有标记，所述标记用于指示所述支撑板的位置的变化。

优选地，所述隔板架有至少两个。

优选地，所述隔板采用生物相容性材料制成。

优选地，所述隔板由可降解的材料制作而成至少一个。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：提供一种微针植入系统，包括微针，以及本申请所述的辅助装置；所述微针包括至少一个体电极，所述体电极与所述隔板上的微针孔一一对应布置。

优选地，所述微针包括至少一个微针组件，所述微针组件包括微针体和集成电路芯片，集成电路芯片设置于所述微针体上，所述微针体包括至少一个所述体电极。

优选地，所述微针包括：束缚装置，所述束缚装置用于将至少两个微针组件组成一体。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种植入式微针的辅助装置，通过隔板精准定位要植入的功能区，同时通过隔板与隔板架配合控制微针植入的深度及微针的拔除，可有效避免手动操作或神经组织的活动造成的微针位置偏移和二次伤害。

(2)本发明提供的微针植入系统中微针具有多触点的面阵，能够通过多电极触点记录脑电波信号，提高空间分辨率和信号精确度；同时将微针体与集成电路芯片(即金属氧化物半导体)结合，可实现信号的输入和输出功能，有效解决了现有侵入式微针只能实现单一的脑电波信号采集功能的问题。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明植入式微针的辅助装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中辅助装置于颅骨开口的安装示意图；

图3是本发明实施例中辅助装置于颅骨开口的安装示意图；

图4是本发明实施例中微针体的结构示意图。

附图标记说明：1、隔板架；2、限位板；3、支撑板；4、连接板；5、隔板；6、微针孔；7、微针；8、微针体；9、集成电路芯片；10、连接杆；11、颅骨；12、体电极；13、体电极点；14、微针体尾部；15、铟柱；16、通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1：

本实施例提供一种植入式微针的辅助装置，包括隔板架和隔板，所述隔板架底部具有支撑部，所述隔板架上部具有与目标位置的边缘配合定位的限位部；所述隔板的底面边缘支撑于所述隔板架的支撑部上，所述隔板上设有至少一个供微针穿过的微针孔。

在本实施例中，所述隔板架包括调整机构，所述调整机构用于调整所述限位部到预定位置。其中，调整机构包括调整旋钮。

具体地，所述隔板架包括连接板、支撑板和限位板，所述连接板的一端连接所述限位板，所述连接板的另一端连接所述支撑板，其中，所述支撑板和所述限位板位于所述连接板的两侧；所述限位板作为隔板架的限位部，所述支撑板作为隔板架的支撑部。

此外，所述连接板上设置有标记，所述标记用于指示所述支撑板的位置的变化。

关于辅助装置的具体结构和使用方式请详见下述实施例。

实施例2：

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种植入式微针的辅助装置，包括隔板架1和隔板5，所述隔板架1底部具有支撑部，所述隔板架1上部具有与目标位置的边缘配合定位的限位部，其中，目标位置可以为颅骨11上的开口，所述隔板5的底面边缘支撑于隔板架1的支撑部上，所述隔板5上设有至少一个供微针穿过的微针孔6。

在本实施例中，以目标位置可以为颅骨11上的开口为例进行说明，先通过开颅手术将颅骨11打开一定面积的开口，以用于后续微针的植入，然后将隔板架1置于颅骨11开口处，隔板架1的支撑部一端伸入颅骨11开口内，隔板架1的限位部位于颅骨11开口外，通过限位部使隔板架1与颅骨11开口边缘配合限位固定，再将隔板5置于隔板架1的支撑部上，并通过隔板架1对隔板5进行限位，避免隔板5移动，通过隔板5精准定位要植入微针的脑部功能区；在进行微针植入时，可借助高清摄像机和脑立体定位仪以50um每次的深度植入微针7，微针7的微针一一对应的穿过隔板5上的微针孔6，通过微针孔6限定微针的位置，可有效防止由于手动操作或者脑组织的活动使得微针位置的偏移，避免二次伤害。

在本实施例中，所述隔板架包括限位板2、连接板4和支撑板3，所述连接板4的一端连接所述限位板2，所述连接板4的另一端连接所述支撑板3，且所述支撑板3和所述限位板2位于所述连接板4的两侧；所述限位板2作为隔板架的限位部，所述支撑板3作为隔板架的支撑部。

为了保证能对隔板进行定位，所述支撑板3垂直于所述连接板4；所述限位板2与所述连接板4的位置关系可以依据实际情况而定，所述限位板2垂直于所述连接板4，或，所述限位板2不垂直于所述连接板4。

一种具体的实施方式，如图1所示，所述隔板架1由限位板2、连接板4和支撑板3构成，所述限位板2作为隔板架1的限位部，垂直于连接板4的上部布置，所述支撑板3作为隔板架1的支撑部，垂直于连接板4的下部布置，且支撑板3的底面与连接板4底面齐平，所述限位板2和支撑板3分别位于连接板4的两侧。在工作时，支撑板3伸入颅骨11的开口内，连接板4紧贴颅骨11开口的侧壁，限位板2置于颅骨11开口边沿外表面上，通过设计连接板4的高度以及限位板2相对连接板4的安装位置，可控制隔板架1伸入颅骨11开口内的深度；再将隔板5置于颅骨11开口内的支撑部上，隔板5的侧壁抵接于颅骨11开口四周的连接板4上，通过连接板4对隔板5进行限位，以避免隔板5的移动。优化的，为了保证隔板架1在颅骨11开口处安装的稳定性，可设计所述限位板2的延伸长度大于支撑板3的延伸长度，同时为了保证支撑板3能有效支撑隔板5且不影响微针7的植入，本实施例中支撑板3的延伸长度选用1～2mm。

在优选的实施例中，所述隔板架包括调整机构，所述调整机构用于调整所述限位部到预定位置。所述调整机构与连接板连接，用于调节连接板的位置，以调整所述限位部的位置。例如，通过调整机构调整连接板与限位板之间的角度大小，还可以通过调整结构调整连接板相对于限位板的水平距离或竖直距离，从而实现在三维方向上调整限位部，拓宽辅助装置的应用范围。

在本实施例中，所述隔板架有至少两个，例如，包括两个所述隔板架，两个所述隔板架相对设置，在此种方式下，所述隔板架的支撑部两端部分别设置有定位板，可以避免隔板沿支撑部产生相对位移；还可以包括四个隔板架，两两颅内隔板相对设置，此外，可以将支撑板3设计成弧形，此种情况下，可以设置三个隔板架。

在其中一个实施例中，所述隔板架1采用四个，分别沿隔板5的周向等间距布置；同时，由于隔板架1需要放入颅骨11开口内，因而为了避免隔板架1对颅骨11造成伤害，以及对微针采集脑电波信号的影响，所述隔板架1采用钛钨合金或骨水泥等材质制成。

可选的，隔板5上的微针孔6与微针7的微针相对应，微针孔6在隔板5中间呈阵列分布，并且微针孔6的的大小与微针7的微针直径相匹配，保证微针能够穿过微针孔6，且不易产生相对移动，具体的，微针孔6的孔径可选用100～200um。同样，为了避免隔板5对颅骨11造成伤害，以及对微针采集脑电波信号的影响，所述隔板架采用PDMS或硅或聚酰亚胺等材质制成，所述隔板5的厚度选用1mm左右，例如，0.5mm～1.5mm。

在优选的实施例中，隔板5采用生物相容性材料制成，所述隔板5还可由可降解的材料制作而成。

另外，本实施例还提供了一种微针植入系统，如图1和图4所示，包括微针7以及上述的辅助装置，所述微针7包括至少一个体电极12，所述体电极12上具有多个体电极点13，所述体电极12与隔板5上的微针孔6一一对应布置。微针植入时，借助高清摄像机和脑立体定位仪以50um每次的深度植入微针7，使微针7的体电极12穿过微针孔6，尽最大可能避免扎破血管，如无法避开则及时拔除。

一种优化的实施方式，如图1和图4所示，所述微针7包括至少一个微针组件，所述微针组件包括微针体8和集成电路芯片9，所述微针体8包括微针体尾部14和设置在微针体尾部14上的至少一个体电极12，所述集成电路芯片9安装于微针体8的微针体尾部14上，所述体电极8上具有多个体电极点13，可以记录脑电波信号。具体地，所述微针体尾部14上具有多个第一焊点；对于每个所述微针体8，每个所述体电极点13通过相应的所述第一焊点与所述集成电路芯片9形成电连接。其中，所述微针体8上设置有多个体电极12，对于每个所述微针体8，各个所述体电极12沿所述微针体尾部14的延展方向设置。

在本实施方式中，将多个微针体8组装成阵列结构的微针，由于单个体电极12上具有多个体电极点13，从而使得体电极12形成三维立体微针电极，具有多触点的面阵，能够实现多电极触点记录脑电波信号，提高空间分辨率和信号精确度；与此同时，在微针体8的微针体尾部14上组装集成电路芯片9，将微针体8的脑电波信号采集与读出电路集成，可实现信号的输入和输出功能，不仅能够采集到脑电波信号，而且还可以实现电刺激，恢复脑部已丧失功能，有效解决了现有侵入式微针只能实现单一的脑电波信号采集功能的问题。

在本实施例中，所述微针还包括束缚装置，相邻所述微针组件通过束缚装置组装在一起，形成阵列结构的微针。

在一个可选的实施例中，所述束缚装置由具有粘结特性的材料制作而成。

在另一个可选的实施例中，所述束缚装置包括固定件，所述固定件上设置有多个第一卡合部，所述微针体尾部的设置有第二卡合部，所述第一卡合部与所述第二卡合部相互卡合，将至少两个所述微针组件固定在所述固定件上，例如可以在背离微针体的针尖的方向上设置第二卡合部。

在又一个可选的实施例中，所述微针体尾部的两端设置有通孔，所述束缚装置包括连接杆，所述连接杆贯穿位于同侧的通孔。具体地，将各所述微针体8平行布置，并通过连接杆10将各所述微针体8连接成一整体，其相邻两个微针体8之间的间距可根据实际需求进行调整。作为一种实施方式，所述微针体尾部14的两端设置有通孔16，所述通孔16的轴线与体电极12的长度方向垂直，且通孔16位于对应侧最侧边体电极12的外侧，所述连接杆10贯穿各微针体8的微针体尾部14上同侧通孔16，其中，所述通孔16的轴线经过通孔16的中心，且与所述微针体尾部14所在的平面垂直。

在实际应用场景下，各个微针体8的微针体尾部上的通孔16的位置相同，以保证连接杆10能够依次穿过多个微针体8上的通孔16。此外，所述通孔16的大小与所述连接杆10的直径相匹配，保证连接杆10能够穿过所述通孔16，且不易产生相对移动。

在本实施例中，通过两根连接杆10分别将各微针体的微针体尾部14两端串接，从而将多个微针体8连成一整体而组装成微针7，组装方便，可控性高。

在其中一个实施例中，每个微针体8包括多个体电极12，在通过连接杆103分别将各微针体8串接成微针后，相邻两排微针体8的体电极12的位置相同。

在实际应用场景下，临近区域的脑电波信号差异可能不大，为了获取更多的脑电波信号，在另一个可选的实施例中，相邻两排微针体8的体电极12错落布置，例如，第一排微针体包括第一体电极a、第二体电极b、第三体电极c；第二排微针体包括第一体电极d、第二体电极e；第一体电极d在所述第一排微针体上的投影位于第一体电极a和第二体电极b之间。

对于微针体8与集成电路芯片9的集成方式，可选的，所述集成电路芯片9和微针体尾部14的连接面上均设有铟柱15，所述集成电路芯片9和微针体尾部14通过对应铟柱15键合连接，脑电波信号通过体电极12上的体电极点13传输至铟柱15端，集成电路芯片9上一一对应键合的铟柱15连接集成电路芯片9内部电路，将信号通过金属线传输至ASIC信号处理端，实现信号的输出；信号的输入传输过程与之相反。

在本实施例中，所述微针体尾部具有至少一个第一焊点，每个所述第一焊点上设置有导电材料，所述集成电路芯片上具有至少一个第二焊点，每个所述第二焊点上设置有导电材料，所述第一焊点和所述第二焊点电连接。所述微针体还包括至少一个体电极，所述体电极上设置有至少一个体电极点。所述体电极点与所述第一焊点通过连接线连接。其中，导电材料包括铟、金或pt。

在可选的实施例中，每个所述体电极点13与相应的所述第一焊点通过金属线连接，所述第一焊点上设置有第一铟柱，所述集成电路芯片2上具有多个第二焊点，每个所述第二焊点上设置有第二铟柱，所述第一铟柱和对应的所述第二铟柱连接，以使所述集成电路芯片9和相应的所述微针体尾部14通过对应铟柱15键合连接。

(1)微针包括微针体，微针体上具有至少一个体电极，无关乎是否具有集成电路芯片；

(2)微针包括微针体，微针体上具有至少三个体电极，至少两个体电极分布在一排或多排，无关乎是否具有集成电路芯片；

(3)微针包括微针组件，微针组件包括前述(1)或(2)所述的微针体和集成电路芯片，集成电路芯片与所述微针体键合形成微针组件；

(4)微针包括至少两个微针组件，至少两个微针组件组装在一起，且至少两个微针组件分布在一排或多排。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种微针植入系统，其特征在于：包括微针以及辅助装置，所述辅助装置包括隔板架和隔板，所述隔板架底部具有支撑部，所述隔板架上部具有与目标位置的边缘配合定位的限位部；所述隔板的底面边缘支撑于所述支撑部上，所述隔板上设有至少一个供微针穿过的微针孔；

所述微针包括至少一个微针组件，所述微针组件包括微针体和集成电路芯片，集成电路芯片设置于所述微针体上，所述集成电路芯片和微针体的连接面上均设有铟柱，所述集成电路芯片和微针体通过对应铟柱键合连接，所述微针体包括至少一个体电极，所述体电极与所述隔板上的微针孔一一对应布置；

所述隔板架有至少两个，所述隔板架包括连接板、支撑板和限位板，所述连接板的一端连接所述限位板，所述连接板的另一端连接所述支撑板；其中，所述限位板作为隔板架的限位部，所述支撑板作为隔板架的支撑部；所述隔板架还包括调整机构，所述调整机构与所述连接板连接，通过调整机构调整连接板与限位板之间的角度大小，同时通过调整机构调整连接板相对于限位板的水平距离或竖直距离，实现在三维方向上调整限位部。

2.如权利要求1所述的微针植入系统，其特征在于：所述连接板上设置有标记，所述标记用于指示所述支撑板的位置的变化。

3.如权利要求1所述的微针植入系统，其特征在于：所述隔板采用生物相容性材料制成。

4.如权利要求1所述的微针植入系统，其特征在于：所述隔板由可降解的材料制作而成。

5.如权利要求1所述的微针植入系统，其特征在于：所述微针还包括：束缚装置，所述束缚装置用于将至少两个微针组件组成一体。