一种微创时间干涉刺激器制造技术

本发明专利技术公开了一种微创时间干涉刺激器，包括封装在柔性软聚合物封装外壳内的无线感应线圈、刺激主板和柔性可充电电池，在柔性软聚合物封装外壳外表面，设置有柔性接触刺激电极；刺激主板以柔性材料作为基底，通过内部走线方式与其他功能模块相连接，柔性可充电电池和柔性接触刺激电极设置在刺激主板上，在刺激主板上还设置有无线充电模块、无线蓝牙MCU、信号发生模块、电量监测模块、降压稳压模块，升压稳压反压模块，滤波电路、恒流模块和输出接口，避免了脑深部刺激开颅的风险，同时对病患能实施不间断刺激，不影响病患的正常生活，具有体积小、颅骨贴合度高、高度生物相容性、低功耗、低风险、使用寿命长的优点。使用寿命长的优点。使用寿命长的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种微创时间干涉刺激器


[0001]本专利技术属于医疗器械
，具体涉及一种微创时间干涉刺激器。

技术介绍

[0002]神经类和精神类疾病已经成为人类健康的重要杀手，该类疾病致死人数逐年增加。所以神经类和精神类疾病的刺激干预、治疗已经迫在眉睫，全世界范围内的脑刺激的研究也已经广泛展开。然而，安全有效的干预手段还在不断地研究和探索中。其中物理干预手段(特别是电刺激方法)具有效果显著、安全、机制比较清楚的优点。开发和专利技术针对神经类和精神类疾病干预乃至脑功能调控的电刺激技术及设备有重要的价值和临床意义。
[0003]目前临床上采用的电刺激技术主要分为有创和无创两种，无创电刺激主要包括经颅直流电刺激(tDCS)和经颅交流电刺激(tACS)两种方法。经颅直流电刺激(tDCS)通过贴敷于头皮的电极介导，向大脑中输入幅值恒定的微弱电流，以改变大脑的电活动，实现大脑的神经调控。tACS类似于tDCS，但使用交流电，使用经颅的刺激电极向大脑中注入微弱的单一频率交流刺激电流(一般为正弦)，以引起大脑在该频率中电活动的共振，进而影响大脑的状态，实现神经调控。tDCS和tACS都为调节神经精神障碍铺平了道路。但tDCS刺激位点不精确且不能靶向刺激脑深部区域，tACS刺激区域主要集中在刺激电极下方，并对大脑进行弥散性刺激，在刺激深部脑区域时候会强烈地刺激大脑的皮层区域，不能实现针对某个深部脑区的精准刺激。
[0004]有创电刺激技术主要是脑深部刺激(DBS)，通过植入到大脑内部的电极介导电流，刺激并干预大脑活动。DBS通过该植入电极可以很精准地刺激大脑的某个细小区域，目前在临床上的应用主要为帕金森病(PD)、阿尔兹海默症(AD)等疾病的治疗。同时DBS也存在缺点，由于DBS需要开颅手术来植入电极，会对患者带来一定的副作用，例如术后短期的正常身体功能失调及并发症、长期存在的认知功能下降和其他手术风险等。
[0005]时间干涉刺激方法通过放置于脑部的电极传导2路不同频率的高频正弦电流(如：2.00kHz和2.01kHz)，这2路高频电流流经大脑表层和深部区域，并在脑深部干涉产生低频包络(如：10Hz)，由于大脑神经元对高频(大于1.00kHz)电刺激不响应，所以位于大脑表层的高频电流并没有对大脑产生刺激效应，位于脑深部的低频包络刺激大脑，实现无创地刺激大脑深部而不影响大脑皮层。
[0006]根据申请人的研究表明，市面上的tACS和tDCS装置都不具有靶向性，无法刺激脑深部区域，DBS虽然能够精准刺激脑深部区域，但需要进行开颅手术，由于开颅手术时间长，具备一定的手术风险，同时可能会带来一定的副作用。而时间干涉刺激技术不存在开颅风险，同时能够精准靶向刺激脑深部区域。目前在市面上的时间干涉刺激设备存在比较少，中国专利申请(专利号：ZL201810571695.7)公开了一种针对神经环路的经颅无创深部脑双焦点刺激系统，该系统使用了时间干涉刺激技术，但针对某些需要24小时不间断刺激的神经疾病(如帕金森病)，该系统存在着不能长时间进行刺激的问题，病患在特殊情景下(例如洗澡)必须取下刺激器，会影响病患的正常生活，同时，由于头皮阻抗比较大，该系统的刺激信
号幅值会大幅度衰减，在针对刺激靶点较深(超过8cm)的神经疾病时，所需的电流和供电电压十分接近或超过人体安全电流或电压，存在一定的安全隐患。因此，设计一种低风险同时能够进行24小时不间断刺激的时间干涉刺激器，在不影响病患正常生活的条件下达到治疗的目的，具有重要意义。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种微创时间干涉刺激器，该微创时间干涉刺激器体积小，颅骨贴合度高，方便植入颅骨与骨膜之间；设计采用了无线充电技术，其功耗低，能够进行长时间刺激，使用寿命长；同时采用柔性软聚合物封装，结构柔软，具有高度生物相容性；且采用低风险的微创手术，不存在开颅风险；使用时完全植入体内，不影响患者的正常生活；并设计了具有自适应刺激靶点的调节程序，能精确靶向刺激大脑的浅、中、深任意区域。
[0008]为了实现上述任务，本专利技术采用如下的技术解决方案：
[0009]一种微创时间干涉刺激器，其特征在于，包括封装在柔性软聚合物封装外壳内的无线感应线圈、刺激主板和柔性可充电电池，在柔性软聚合物封装外壳外表面，设置有柔性接触刺激电极；
[0010]所述刺激主板以柔性材料作为基底，通过内部走线方式与其他功能模块相连接，柔性可充电电池和柔性接触刺激电极设置在刺激主板上，在刺激主板上还设置有无线充电模块、无线蓝牙MCU、信号发生模块、电量监测模块、降压稳压模块，升压稳压反压模块，滤波电路、恒流模块和输出接口，其中：
[0011]所述无线充电模块由无线充电发送模块和无线充电接收模块组成，其中，无线充电发送模块置于头戴式体外充电器中，无线充电接收模块置于刺激主板上，两者通过无线感应线圈进行发送与接收，通过无线充电模块与无线感应线圈对柔性可充电电池进行充电；
[0012]柔性可充电电池分别与降压稳压模块、升压稳压反压模块和电量监测模块相连接；通过降压稳压模块给无线蓝牙MCU供电，通过升压稳压反压模块给恒流模块供电，并通过电量监测模块实时监测柔性可充电电池的电量；
[0013]无线蓝牙MCU分别与稳压降压模块、信号发生模块和电量监测模块相连接，无线蓝牙MCU还通过蓝牙与外部设备进行交互通信；
[0014]信号发生模块通过滤波电路与恒流模块相连接，恒流模块通过输出接口与柔性接触刺激电极相连；
[0015]信号发生模块产生两路频率不同的刺激信号，在无线蓝牙MCU的控制下进行频率、波形幅值调节。
[0016]根据本专利技术，所述无线蓝牙MCU运用低功耗可编程蓝牙芯片，能同时进行蓝牙通信和刺激主板的信号控制。
[0017]进一步地，所述电量监测模块包括芯片FAN4010、电阻Rout和电阻R_sense，电阻Rout的一端接地，另一端与无线蓝牙MCU的ADC和芯片FAN4010的3脚相连，电阻R_sense一端与芯片FAN4010的1脚和柔性可充电电池的正极相连，另一端连接芯片FAN4010的6脚与负载，芯片FAN4010的5脚接地，其他引脚悬空。
[0018]优选地，所述无线充电发送模块包括保险丝F1，功率放大器U1，数控开关S1，电容C1、C2、C3和无线感应线圈L1、L2、L3，保险丝F1的一端连接外部电源的正极，另一端连接功率放大器U1，外部电源的负极接地并连接数控开关S1的一端，电容C1、C2、C3和无线感应线圈L1、L2、L3组成三个谐振电路并分别连接功率放大器U1和数控开关S1。
[0019]无线充电接收模块包括无线感应线圈L4，电容C4、C5、C6和肖特基二极管D1、D2、D3组成，无线感应线圈L4与电容C4并联，一端连接电容C6与电容C5，另一端连接肖特基二极管D2的正极与肖特基二极管D1的负极，电容C6的另一端连接肖特基二极管D2的负极和肖特基二极管D3的正极，电容C5的另一端、肖特基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微创时间干涉刺激器，其特征在于，包括封装在柔性软聚合物封装外壳(1)内的无线感应线圈(2)、刺激主板(3)和柔性可充电电池(4)，在柔性软聚合物封装外壳(1)外表面，设置有柔性接触刺激电极(5)；所述刺激主板(3)以柔性材料作为基底，通过内部走线方式与其他功能模块相连接，柔性可充电电池(4)和柔性接触刺激电极(5)设置在刺激主板(3)上，在刺激主板(3)上还设置有无线充电模块、无线蓝牙MCU、信号发生模块、电量监测模块、降压稳压模块，升压稳压反压模块，滤波电路、恒流模块和输出接口，其中：所述无线充电模块由无线充电发送模块和无线充电接收模块组成，其中，无线充电发送模块置于头戴式体外充电器中，无线充电接收模块置于刺激主板(3)上，两者通过无线感应线圈(2)进行发送与接收，通过无线充电模块与无线感应线圈(2)对柔性可充电电池(4)进行充电；柔性可充电电池(4)分别与降压稳压模块、升压稳压反压模块和电量监测模块相连接；通过降压稳压模块给无线蓝牙MCU供电，通过升压稳压反压模块给恒流模块供电，并通过电量监测模块实时监测柔性可充电电池(4)的电量；无线蓝牙MCU分别与稳压降压模块、信号发生模块和电量监测模块相连接，无线蓝牙MCU还通过蓝牙与外部设备进行交互通信；信号发生模块通过滤波电路与恒流模块相连接，恒流模块通过输出接口与柔性接触刺激电极(5)相连；信号发生模块产生两路频率不同的刺激信号，在无线蓝牙MCU的控制下进行频率、波形幅值调节。2.如权利要求1所述的微创时间干涉刺激器，其特征在于，所述无线蓝牙MCU运用低功耗可编程蓝牙芯片，能同时进行蓝牙通信和刺激主板(3)的信号控制。3.如权利要求1所述的微创时间干涉刺激器，其特征在于，所述电量监测模块包括芯片FAN4010、电阻Rout和电阻R_sense，电阻Rout的一端接地，另一端与无线蓝牙MCU的ADC和芯片FAN4010的3脚相连，电阻R_sense一端与芯片FAN4010的1脚和柔性可充电电池(4)的正极相连，另一端连接芯片FAN4010的6脚与负载，芯片FAN4010的5脚接地，其他引脚悬空。4.如权利要求1所述的微创时间干涉刺激器，其特征在于，所述无线充电发送模块包括保险丝F1，功率放大器U1，数控开关S1，电容C1、C2、C3和无线感应线圈L1、L2、L3，保险丝F1的一端连接外部电源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天，黄亮，李龙，王珏，吴林彦，张文龙，李四楠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：