柔性起搏器及基于柔性起搏器的生物电监测方法技术

本公开涉及一种柔性起搏器及基于柔性起搏器的生物电监测方法。柔性起搏器包括柔性植入物，柔性植入物被植入体内，柔性植入物包括超声波转换模块、电极、连接超声波转换模块和电极的导线、以及柔性封装材料；超声换能器，用于向柔性植入物发射超声波；其中，柔性封装材料用于封装超声波转换模块和导线；超声波转换模块用于接收所述超声波，并将超声波转换成电信号，将电信号通过导线传输到电极。通过利用柔性材料作为基底封装超声波转换模块和导线，可以实现柔性植入物与体内组织的良好贴合；利用超声换能器产生的超声波作用于柔性植入物的超声波转换模块，能够降低能量传输过程中的损耗，减少了对周围组织的损伤。

【技术实现步骤摘要】
柔性起搏器及基于柔性起搏器的生物电监测方法
本公开涉及医疗器械
，尤其涉及一种柔性起搏器及基于柔性起搏器的生物电监测方法。
技术介绍
起搏器是在需要的时候向组织发出微小的电脉冲设备，包括心脏起搏器、脑起搏器等。脑起搏器是一种通过在人脑内植入刺激电极，通过体外遥感控制装置调控脑内刺激电极的刺激参数，控制和改善患者病症的医疗器械，广泛用于癫痫、原发性震颤、帕金森等疾病的治疗。目前，脑起搏器有中枢型、周围型和分离型三种类型。中枢型脑起搏器与周围型脑起搏器均需要在人体胸大肌以下植入脉冲发射仪，导线经皮下到达颅内或迷走神经，将一对刺激电极植入颅内或迷走神经。而分离型脑起搏器仅需在颅内植入内电极，而外电极、导线和脉冲发射仪都置于体外，在内外电极之间传播脉冲电信号，实现脑起搏。中枢型脑起搏器和周围型脑起搏器的植入人体内的脉冲发射仪由电池供电，当电池电量耗尽需手术取出更换，增加手术风险和成本。对于入体材料要求非常高，脑起搏器的高材料成本导致其价格昂贵。分离型脑起搏器的设计有效避免了上述弊端，大幅度缩小了植入物的尺寸。对小尺寸的植入电极，低频电磁波进行信号传递时与人体组织的相互作用，使电磁波能量的传输效率大幅度降低，因此，小尺寸植入电极需要较高的电磁波能量，存在对起搏器周围脑组织造成不可逆损伤的潜在风险。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种柔性起搏器及基于柔性起搏器的生物电监测方法，能够使柔性植入物与体内组织紧密贴合，在治疗过程中对局部区域能够精确的实现无源无线的起搏。根据本公开的一方面，提出了一种柔性起搏器，包括：柔性植入物，所述柔性植入物被植入体内，所述柔性植入物包括超声波转换模块、电极、连接超声波转换模块和电极的导线、以及柔性封装材料；超声换能器，用于向所述柔性植入物发射超声波；其中，所述柔性封装材料用于封装所述超声波转换模块和导线；所述超声波转换模块用于接收所述超声波，并将所述超声波转换成电信号，将所述电信号通过导线传输到电极。在一种可能的实现方式中，所述超声波转换模块为压电陶瓷模块，所述压电陶瓷模块包括声阻匹配层、电极层以及压电陶瓷层；其中，所述声阻匹配层位于所述柔性封装材料和压电陶瓷层之间，用于柔性封装材料和压电陶瓷层间的声阻匹配；所述电极层位于所述声阻匹配层和压电陶瓷层之间，所述电极层通过所述导线连接所述电极，用于将所述压电陶瓷层产生的所述电信号通过所述导线传输给所述电极。在一种可能的实现方式中，所述压电陶瓷层的两侧分别依次设置有电极层、声阻匹配层和柔性封装材料。在一种可能的实现方式中，所述导线具有可延展性。在一种可能的实现方式中，所述导线为波浪形，或者，所述导线包括延展单元，所述延展单元包括两段交叉的导线。在一种可能的实现方式中，所述两段交叉的导线为波浪形或直线形导线。在一种可能的实现方式中，所述电极的一部分被所述柔性封装材料封装，所述电极未被封装的一部分与体内组织接触。在一种可能的实现方式中，所述柔性封装材料厚度小于2mm。在一种可能的实现方式中，所述柔性起搏器包括多个所述柔性植入物，所述超声换能器为相控阵超声换能器。根据本公开的另一方面，提出了一种基于柔性起搏器的生物电监测方法，所述柔性起搏器为上文所述的柔性起搏器，所述柔性植入物被植入体内，所述电极与体内组织贴合，所述方法包括：监测所述柔性植入物发射的超声波；对所述超声波进行分析确定体内异常区域。通过利用柔性材料作为基底封装超声波转换模块和导线，可以实现柔性植入物与体内组织的良好贴合；利用超声换能器产生的超声波作用于柔性植入物的超声波转换模块，能够降低能量传输过程中的损耗，减少了周围组织的损伤，无源无线的设计避免大体积植入物及手术更换电源，降低手术成本及风险。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出了根据本公开一实施例的柔性起搏器的结构示意图；图2示出了根据本公开一实施例的柔性起搏器的超声波转换模块的结构示意图；图3示出了根据本公开一实施例的柔性起搏器的导线的平面结构示意图；图4示出了根据本公开一实施例的柔性起搏器的导线的平面结构示意图；图5示出了根据本公开一实施例的柔性起搏器的导线的平面结构示意图；图6示出了根据本公开一实施例的柔性起搏器的单点刺激的结构示意图；图7示出了根据本公开一实施例的柔性起搏器的多点刺激的结构示意图；图8示出了根据本公开一实施例的一种基于柔性起搏器的生物电监测方法的流程图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。图1示出根据本公开一实施例的柔性起搏器的结构示意图。柔性起搏器可以用于大脑起搏，还可以应用于患者的其它的部位，比如心脏等。本公开下文的实施例中将以脑起搏为例进行说明。如图1所示，该柔性起搏器可以包括：柔性植入物和超声换能器5，其中，柔性植入物被植入体内，柔性植入物可以包括超声波转换模块2、电极4、连接超声波转换模块2和电极4的导线3、以及柔性封装材料1；超声换能器5，用于向柔性植入物发射超声波；柔性封装材料1用于封装所述超声波转换模块2和导线3；超声波转换模块2用于接收所述超声波，并将所述超声波转换成电信号，将所述电信号通过导线3传输到电极4。其中，所述超声换能器5可以将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去，相比于电磁波具有更好的方向性且不易对组织产生损伤，能够提高能量传输效率。超声换能器5可以位于体外，例如可以通过固定部件固定在脑部外侧。在一种可能的实现方式中，超声换能器5可以被设置在脑部外侧上、与柔性植入物相对的位置，这样，超声换能器5发射的超声波可以更准确的向柔性植入物传输能量，进一步提高能量传输效率。将超声换能器5设置在体外可以避免大体积植入物，降低手术成本及风险。超声波转换模块2可以将超声波的机械信号转换成电信号，例如，可以转换成脉冲电信号，导线3可以将脉冲电信号传输给电极4，电极4可以对周围的组织(例如，脑神经细胞)释放电信号刺激。在一种可能的实现方式中，超声波转换模块2可以通过压电材料(比如压电陶瓷、压电晶体或者压电聚合物等)将机械能转换成电信号。在一种可能的实施方式中，柔性封装材料1可以由具有良好生物相容性的柔性材料(例如硅橡胶等)制成。在一定范围内能够产生形变，例如：弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸等，柔性封装材料1的弯曲刚度与人体组织相近，其最小弯曲半径可达2mm。柔性封装材料1的平面尺寸较小，可以仅为数平方毫米，柔性封装材料1的厚度可以小于2mm，柔性封装材料1的平面尺寸以及厚度可以根据实际应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性起搏器，其特征在于，包括：柔性植入物，所述柔性植入物被植入体内，所述柔性植入物包括超声波转换模块、电极、连接超声波转换模块和电极的导线、以及柔性封装材料；超声换能器，用于向所述柔性植入物发射超声波；其中，所述柔性封装材料用于封装所述超声波转换模块和导线；所述超声波转换模块用于接收所述超声波，并将所述超声波转换成电信号，将所述电信号通过导线传输到电极。

【技术特征摘要】
1.一种柔性起搏器，其特征在于，包括：柔性植入物，所述柔性植入物被植入体内，所述柔性植入物包括超声波转换模块、电极、连接超声波转换模块和电极的导线、以及柔性封装材料；超声换能器，用于向所述柔性植入物发射超声波；其中，所述柔性封装材料用于封装所述超声波转换模块和导线；所述超声波转换模块用于接收所述超声波，并将所述超声波转换成电信号，将所述电信号通过导线传输到电极。2.根据权利要求1所述的柔性起搏器，其特征在于，所述超声波转换模块为压电陶瓷模块，所述压电陶瓷模块包括声阻匹配层、电极层以及压电陶瓷层；其中，所述声阻匹配层位于所述柔性封装材料和压电陶瓷层之间，用于柔性封装材料和压电陶瓷层间的声阻匹配；所述电极层位于所述声阻匹配层和压电陶瓷层之间，所述电极层通过所述导线连接所述电极，用于将所述压电陶瓷层产生的所述电信号通过所述导线传输给所述电极。3.根据权利要求2所述的柔性起搏器，其特征在于，所述压电陶瓷层的两侧分别依次设置有电极层、声阻匹配层和柔性封装材料。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，王鹏，付际，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11