[發明專利]大壁虎脊柱立體定位裝置及方法

無效

• 申請號: 201210360893.1
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102871768A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 王文波;郭策;劉磊;蔡雷;王浩
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: A61D3/00
• 分類號: A61D3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明的大壁虎脊柱立體定位裝置及方法，用于大壁虎脊柱立體定位，以進行大壁虎在體脊髓制備及其電生理相關實驗，屬定位技術領域。

背景技術

大壁虎因其超凡的三維空間無障礙運動能力，成為了仿生機器人研發的理想模型，近些年來，仿壁虎機器人已成為了仿生機器人的研究熱點。但目前國內外所研制出的仿壁虎機器人，仍采用傳統的人工規劃控制法，依賴對環境的精確建模，不能適應復雜、非結構化的環境，缺乏靈活性和自主性，嚴重影響了機器人的應用性能。

自然界中，脊椎動物的運動行為表現出了極好的靈活性與穩定性，主要是由脊髓內的中央模式發生器（Central?Pattern?Generator?，CPG）產生、控制諸如走、跑、跳、游等節律性行為。神經生物學領域對大鼠、小鼠、貓、七鰓鰻等動物CPG運動神經網絡的研究及機器人領域對CPG控制模式的仿生均已取得一定的成果，但到目前為止，還未有學者對大壁虎這種具有特殊運動能力的動物的運動神經網絡展開研究。利用大壁虎在體脊髓制備，開展相關的電生理實驗，建立相應的CPG控制，提高仿壁虎機器人的性能，實現向非結構環境和極限環境的應用延伸，是仿壁虎機器人研究發展的必然趨勢。

為了進行大壁虎在體脊髓制備及其電生理相關實驗，探索揭示大壁虎脊髓CPG運動神經網絡機制，必須實現大壁虎脊柱的可靠定位。Cunningham設計了適用于成年及幼年嚙齒類動物脊髓制備及電生理實驗的的脊柱適配器；Fiford針對大鼠脊髓損傷模型制備，設計了結構較為復雜的脊髓損傷裝置。但隸屬于爬行動物的大壁虎，其脊柱結構與哺乳類的嚙齒類動物差異明顯，這使得現有的脊柱適配器均不能滿足大壁虎脊髓研究的需要。另外，Cunningham所設計的脊柱適配器的脊骨夾間距固定，采用兩個成對使用的脊骨對同一節椎骨進行夾持，兩對脊骨夾分別夾持相鄰兩塊椎骨。所暴露脊髓的范圍有限。而且脊骨夾端部結構單一，難以滿足大壁虎椎骨尺寸差異變化的要求。因此，必須根據大壁虎自身特點，建立大壁虎脊柱立體定位方法，并研制相關定位裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種根據大壁虎自身特點的，定位可靠、操作簡單的大壁虎脊柱立體定位裝置及方法。

一種大壁虎脊柱立體定位裝置，包括底座、安裝于底座上的U形支座，還包括分別安裝于U形支座U字形兩端的位于同一水平線的左脊柱適配器和右脊柱適配器；將該水平線稱作第一水平線；其特征在于：所述的左脊柱適配器與右脊柱適配器結構對應，具體結構如下：每個脊柱適配器均包括一個支撐座、兩個移動塊、兩個脊骨夾；其中支撐座帶有連接桿，連接桿通過適配器固緊螺釘固定于U形支座上；上述兩個移動塊均通過燕尾槽結構和緊定螺釘安裝并固緊于支撐座上；上述移動塊具有矩形槽結構，脊骨夾位于矩形槽結構內；上述脊骨夾上具有長圓槽，并通過鎖緊螺釘鎖緊在相應的移動塊上；上述燕尾槽結構的方向與第一水平線方向垂直，上述矩形槽結構和長圓槽的方向與第一水平線方向平行；上述每個脊骨夾的左端均具有用于夾持的左開口，右端均具有用于夾持的右開口，且兩端開口尺寸不同；左脊柱適配器與右脊柱適配器上位于同一水平線上的脊骨夾為一對脊骨夾，共形成兩對脊骨夾。

利用上述大壁虎脊柱立體定位裝置的定位夾持方法，其特征在于：對于頸椎、胸椎及腰椎的某一節椎骨的夾持定位，是通過分別夾持定位與該節椎骨相鄰的前兩節椎骨和后兩節椎骨實現的；具體是：利用相鄰兩節椎骨的前關節突和后關節突之間的內凹弧形結構，采用左脊柱適配器與右脊柱適配器上位于同一水平線上的一對脊骨夾夾持該內凹弧形結構實現夾持定位；上述頸椎不包括寰椎和樞椎；（b）、對于薦椎的某一節椎骨的夾持定位，是通過分別夾持該椎骨與其前一相鄰椎骨之間的椎間孔，以及該椎骨與其后一相鄰椎骨之間的椎間孔實現的；具體是：利用左脊柱適配器與右脊柱適配器上位于同一水平線上的一對脊骨夾夾持上述椎間孔。

上述大壁虎脊柱立體定位裝置的脊骨夾兩端的左開口和右開口均為圓弧形開口。脊骨夾兩端開口的圓弧形設計可以避免所夾持椎骨的突起（如，前關節突、后關節突）的干涉。

上述脊骨夾的左開口的寬度為2.8?mm，右開口的寬度為2.6?mm。開口的寬度是根據對大壁虎各節椎骨長度的統計測量值確定的。一般椎骨長選擇大的開口寬度，椎骨短，則選擇小的開口寬度。實際實驗中，需根據椎骨的實際長度選擇合適的開口寬度；

每個脊骨夾上的長圓槽為兩個。這樣方便左右脊柱適配器的脊骨夾配對使用，同時保證每一對脊骨夾都可以分別沿著移動塊的矩形槽作短距離調節（調節范圍均為0≤L≤4?mm），以方便每一對脊骨夾的夾持定位。