一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备的制作方法

专利2025-10-20  5


本发明涉及医疗器械的,具体涉及一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备。


背景技术:

1、“脑卒中”又称“中风”,是一种急性脑血管疾病,是我国第一重大致死病因。目前医学上除了相关副作用显著的预防用药外,还使用介入手术的治疗方式。临床前研究发现,在急性缺血性卒中模型中,刺激该神经节可以增加大脑侧支循环血流量、稳定血脑屏障、减少梗死面积。初步的临床随机研究也发现,刺激蝶腭神经节对缺血性卒中患者也有潜在益处,蝶腭神经节通常被认为是主要治疗靶点。

2、中国专利cn115105170a公开一种蝶腭神经节体表定位及针刺仪,包括定位及针刺仪本体,所述定位及针刺仪本体包括纵尺和设置在纵尺内的刺针定位筒,所述纵尺的右侧开设有顶部和底部均为开口设置的凹槽,刺针定位筒位于凹槽内;所述纵尺的右侧设有调节座,所述调节座的右侧开设有前侧和后侧均为开口设置的第一槽,第一槽的左侧内壁上开设有矩形孔,刺针定位筒上固定套设有万向球,万向球上滑动套设有顶部和底部均为开口设置的球形套。本发明便于根据实际需要快速对刺针定位筒的角度多向全面调整,且便于根据实际需要调整刺针定位筒的左右位置和前后位置,在左右和前后调整配合下,实现多向全面位置调整的目的,提高调整定位精度和全面性,满足使用需求。但是通过在体表用针刺入到碟腭神经进行刺激的设备,因需要用针刺入,会直接损伤人体的组织和血管,同时因针很细,作用在碟腭神经节的有效区域很小而产生刺激效果不良。

3、中国专利cn117919590a公开了一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,包括控制器、驱动器组件、刺激电极组件;其中,刺激电极组件包括刺激电极和连接到刺激电极的微型线圈接收电路,所述微型线圈接收电路由接收线圈、第二谐振匹配电路、am解调电路、双极性电刺激电路组成;所述双极性电刺激电路包括电压-电流变换电路、极性调控电路,通过电压-电流变换电路和极性调控电路,将所述方波电压转换为电流恒定且极性可切换的电刺激波形,所述电刺激波形产生的恒定电流值范围为1.1-5.9ma。本发明在刺激波形的纹波、响应速度、过冲、死区等关键参数上具有良好的性能,实现稳定、精准、安全、小体积、低成本、低功耗的神经电刺激。但是缺少多个监控指标,精度低、可靠性差。

4、同时,国外brainsgate在探索开发一种通过电磁波向体内同时无线传输能量和无线控制的刺激治疗设备。但是需要延迟极低的无线传输能量和先进的无线控制技术,该技术尚缺少足够可靠性的验证,还存在许多未知的风险。


技术实现思路

1、为解决电刺激装置在人体的组织和血管几乎不损伤的问题,以及保证控制方便,医疗操作容易、通信技术成熟的技术效果,本发明设计一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备。

2、一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,包括:单片机、电刺激与反馈电路、电极和微型电池;

3、所述电极为2个或者4个同轴的医用金属导电环,单个医用金属导电环宽度在1-2mm、厚度在0.05-0.1mm、外径为1-1.6mm。

4、所述电刺激与反馈电路中设置恒流刺激电路;所述恒流刺激电路中设置压控电流源;所述单片机根据上位机传输的参数输出控制信号到恒流刺激电路的压控电流源;所述压控电流源将控制信号转换为恒流刺激电流并传输到电极上,同时输出一个反馈信号回单片机;

5、所述刺激电流通过电极转换为作用于神经组织的模拟电流,通过模拟电流产生电刺激进行神经调控,诱导蝶腭叶神经节调控血管适度扩张,补偿流向大脑的血流量;

6、所述微型电池为微型电极设备提供电能。

7、优选的,所述蓝牙接口接收并解析上位机发来的指令后,通过单片机输出端口控制电刺激电路进行放电刺激。

8、优选的,所述单片机控制模拟开关,将电极与刺激电路导通,并可以改变导通方向,产生正负两个极性的电刺激。

9、优选的,所述压控电流源使用跨导放大器结构,刺激电流在跨导放大器内设置的采样电阻r8上产生压降,这一压降由跨导放大器内设置的电阻r2、电阻r4、电阻r11、电阻r12和集成电路u3组成的反馈电路送回集成电路u2反相输入端,形成负反馈,保证刺激电流大小与端口iout_1的负载无关,由此产生恒定的刺激电流,并由端口iout_1输出。

10、优选的,所述跨导放大器产生的刺激电流幅值和允许最大负载阻抗是由压控恒流源电路的基准电压vstim_1、电阻r1、电阻r7、电阻r8共同决定,产生的刺激电流幅值精度为±0.5%。

11、优选的,所述电刺激与反馈电路中反馈通道传回的模拟电压信号输入至单片机搭载的模拟数字转换器,单片机通过算法分析信号,以判断刺激情况,所述刺激情况包括但不限于以下方面:

12、i.实际刺激电流与设置值的误差是否在安全范围内,若刺激电流太大,可能是口腔内电路出现故障;若刺激电流太小,则判断为刺激电极脱落或手术时电极固定位置错误;

13、ii.刺激电流的上升/下降沿是否过宽;

14、iii.植入式电极在刺激间隙的残余电压是否过大。

15、优选的,所述单片机通过内置的数模转换器在设定的时间间隔内测量微型电池电压并通过蓝牙反馈至上位机,当电压低于阈值时停止电刺激。

16、相对于现有技术,本申请技术方案的优点和效果如下:

17、1、本装置用于对蝶颚神经节进行电刺激,电极通过手术植入蝶颚神经节附近,刺激电路位于口腔内部,由位于体外的上位机通过蓝牙控制,无需外接电源。电刺激设备具有硬件、软件双层反馈,使用多个监控指标,精度高、可靠性强。

18、2、本装置的刺激电路实现了双极性恒流刺激,保证了电荷平衡,并基本消除了目标人群神经组织电特性的个体差异。

19、3、本装置采用硬件、软件两级反馈保证电刺激的安全性和有效性。

20、上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,从而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

21、根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。



技术特征:

1.一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,包括:单片机、电刺激与反馈电路、电极和微型电池;

2.根据权利要求1中所述的一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,所述电极为2个或者4个同轴的医用金属导电环,单个医用金属导电环宽度在1-2mm、厚度在0.05-0.1mm、外径为1-1.6mm。

3.根据权利要求1中所述的一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,所述单片机控制模拟开关,将电极与刺激电路导通,并可以改变导通方向,产生正负两个极性的电刺激。

4.根据权利要求1中所述的一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,所述压控电流源使用跨导放大器结构,刺激电流在跨导放大器内设置的采样电阻r8上产生压降,这一压降由跨导放大器内设置的电阻r2、电阻r4、电阻r11、电阻r12和集成电路u3组成的反馈电路送回集成电路u2反相输入端,形成负反馈,刺激电流大小与端口iout_1的负载无关,由此产生恒定的刺激电流,并由端口iout_1输出。

5.根据权利要求4中所述的一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,所述跨导放大器产生的刺激电流幅值和允许最大负载阻抗是由压控恒流源电路的基准电压vstim_1、电阻r1、电阻r7、电阻r8共同决定,产生的刺激电流幅值精度为±0.5%。

6.根据权利要求1中所述的一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,所述电刺激与反馈电路中反馈通道传回的模拟电压信号输入至单片机搭载的模拟数字转换器,单片机通过算法分析信号,以判断刺激情况,所述刺激情况包括但不限于以下方面:

7.根据权利要求1中所述的一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,其特征在于,所述单片机通过内置的数模转换器在设定的时间间隔内测量微型电池电压并通过蓝牙反馈至上位机,当电压低于阈值时停止电刺激。


技术总结
本发明一种通过人体腭大孔腔道的微型电极设备,包括:单片机、电刺激、反馈电路、电极和微型电池;单片机通过蓝牙与上位机通讯,上位机将刺激时间、脉冲宽度的参数传入口腔内单片机,电刺激与反馈电路设置恒流刺激电路,恒流刺激电路中设置压控电流源,单片机根据参数输出控制信号到压控电流源,压控电流源将控制信号转换为恒流刺激电流到电极上,刺激电流通过电极转换为模拟电流,通过模拟电流产生电刺激进行神经调控,诱导蝶腭叶神经节调控血管适度扩张,补偿流向大脑的血流量。本装置电极通过手术植入蝶颚神经节附近,刺激电路位于口腔内部,位于体外的上位机通过蓝牙控制,电刺激具有硬件、软件双层反馈,使用多个监控指标,精度高、可靠性强。

技术研发人员:李宇波,潘剑威,桂世聪,骆季奎,于兴南,邹少旸,黄玉吉
受保护的技术使用者:杭州启真泰驰医疗科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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