一种可促进神经再生的感应式电刺激器。包括植入人体的刺激电极、刺激电流发生器(5)、接收线圈(4)，以及人体外的电能发射电路(7)和发射线圈(6)。三个刺激电极中的两个极性相同，另一个电极极性相反。极性相同的两个电极固定在受损伤的神经两端，另一个固定在损伤处附近。刺激电流发生器(5)和接收线圈(4)埋置于患者皮下。对受损神经进行电刺激时，将发射线圈在体表贴近体内接收线圈，从而在体内接收线圈中产生感应电流。刺激电流发生器再将感应电流转化为直流电流，并通过刺激电极对受损神经进行刺激，从而促进神经的再生。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可促进神经再生的感应式电刺激器。
技术介绍
脊髓损伤后的运动和感觉功能重建是神经科学研究的重大挑战之一，目前很多疗 法都致力于促进轴突再生。自上世纪80年代中期开始，国外学者陆续报道了应用电场刺激 可以促进神经轴突向阴极生长，减少损伤后胶质瘢痕的生成，为中枢神经损伤后的神经再 生创造良好的环境。为了实现受损神经的双向生长，可采用振荡电场刺激，即电场极性每 隔一定时间交换一次。应用振荡电场刺激治疗脊髓损伤时，在脊髓损伤后将电刺激器植入 患者体内，一对极性相反的刺激电极置于损伤平面上下两侧，紧贴椎骨，从而在两电极之间 的脊髓上形成电场，电场每隔一定时间变化方向，如美国专利“Method and apparatus for regenerating nerves (专利号4919140) ”。目前的振荡电场刺激器多采用三对电极，电 极仍然是固定在损伤处两侧，同一侧的电极极性相同，如美国专利“Apparatus and method for repair of spinal cord injury (专利号6975907) ”。由于需要改变电场极性，振荡 电场刺激器的结构比较复杂，刺激器的体积也较大。此外由于刺激器需要连续工作，电池容量极大地限制了刺激器的使用寿命，如果 使用大容量电池又会增大刺激器体积，给手术带来困难，也给患者的生活带来不便。目前无 线充电技术已经应用于植入式医疗仪器，有效地延长了刺激器工作寿命，如中国专利“用于 植入式医疗仪器的经皮无线充电装置(申请号200610011809.X)”。这种无线充电技术也 可以应用于振荡电场刺激对神经进行修复。但是可充电电池的寿命也是有限的，需要在使 用一定时间后将电池取出并更换。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提出一种可促进神经再生的感应式电刺激 器。本专利技术改进了神经电刺激的刺激方式，采用了一种不含电池的可植入式刺激器，避免使 用振荡电场，利用体外供电的方法进行刺激，可以有效降低植入风险，延长体内刺激器的使 用寿命，并减小了电刺激器的体积和重量。本专利技术采用三个电极对神经进行刺激，其中两个极性相同的电极分别固定在受损 神经的头侧和尾侧，第三个电极与前两个电极极性相反，固定在损伤处附近。刺激器工作 时，可在损伤处两端产生大小相近、极性相反的电场，此电场可以促进受损伤的神经再生。本专利技术感应式电刺激器的供电装置由体内植入部分和体外供电装置组成。所述的 感应式电刺激器包括体内植入部分和体外供电装置；所述体内植入部分包括刺激电极、刺 激电流发生器、接收线圈；接收线圈缠绕在由硅橡胶制成的中空的工形骨架上，刺激电流发 生器置于工形骨架内，并通过导线与电极相连。所述的工形骨架内灌注有环氧树脂。所述 体外供电装置由电能发射装置和发射线圈组成；发射线圈放置于接近置于皮下的接收线圈 处，电能发射装置为发射线圈提供激励电流，在发射线圈附近产生电磁场，所述接收线圈通过电磁耦合方式接收到穿过皮肤的电磁能量，产生感应电流，为所述的刺激电流发生器供 电，所述体内刺激电流发生器输出直流电刺激信号，通过三个电极对神经施加刺激。当感应式电刺激器工作时，体外发射线圈需靠近体内接收线圈，如安放在患者轮 椅上或病床上。此时在接收线圈中产生感应电流，通过刺激电流发生器后输出直流电流对 神经进行刺激，从而促进神经再生。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点(1)本专利技术的感应式电刺激装置装有三 个电极，能够在受损神经两侧产生大小相近、方向相反的电场，而不是振荡电场，可在损伤 处两侧形成极性相反的电场，避免了在刺激器内使用控制电场极性翻转的电路。(2)本专利技术 的感应式电刺激装置能够穿过皮肤对植入人体的刺激器进行供电，体内刺激器由无源器件 构成，不含电池，延长了植入器件的使用寿命，降低了患者接受手术的风险，减轻了患者的 痛苦和经济负担。( 大大减小了植入器件的体积和重量，降低了植入的难度，同时减小了 异物对人体的不良影响，改善了患者的生活质量。(4)体外发射线圈与体内接收线圈具有较 大的位置容差性。附图说明图1本专利技术感应式电刺激的原理图；图2体外电能发射装置的原理图；图3体内刺激电流发生器的原理图；图4本专利技术的体内植入部分的结构图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术所述的感应式神经电刺激器作进一步说明。本专利技术采用如下的技术方案本专利技术采用三个刺激电极对受损神经进行刺激，其 中两个电极极性相同，分别固定在受损神经的两端，另外一个电极固定在损伤处附近。本专利技术感应式电刺激器的供电装置由体内植入部分和体外供电装置组成。所述的体内植入部分包括刺激电极、接收线圈、刺激电流发生器。接收线圈缠绕在 由硅橡胶制成的中空的工形骨架上，刺激电流发生器置于工形骨架内，并通过导线与电极 相连。为防止液体渗入、腐蚀电路板，在刺激电流发生器装入工形骨架后在骨架中空处灌注 环氧树脂，环氧树脂干燥后将刺激电流发生器包裹起来。除电极外的整个体内部分均在最 外层涂抹硅橡胶，从而满足生物相容性的要求。所述的体外供电装置由发射线圈和电能发射装置构成。电能发射装置由电源电 路、正弦波发生电路、功率放大电路组成。电源电路将生活用电转换成直流电，正弦波发生 电路将直流电转化为频率为几十千赫兹到几兆赫兹的高频交流电信号，功率放大后将此高 频电信号的电流放大用来驱动发射线圈，在发射线圈附近产生电磁场。所述接收线圈通过 电磁耦合方式在皮下接收到穿过皮肤的电磁能量之后为体内刺激电流发生器供电，所述体 内刺激电流发生器发出刺激电流，通过三个电极对神经施加刺激。图1所示为感应式电刺激的原理。如图1所示，1为患者脊柱，2表示神经受损伤 处，刺激电极3a与3c极性相同，固定在神经受损伤处2的两端，电极北与电极3a极性相 反，置于神经受损伤处2的附近。刺激电流发生器工作时，可在神经受损伤处2的两端产生大小相近、极性相反的电场。3个电极通过导线8与刺激电流发生器5相连。进行感应式电 刺激时，须将发射线圈6靠近接收线圈4，并由电能发射装置7通过导线9为发射线圈6提 供激励电流。所述的发射线圈6和接收线圈4为空心线圈，匝数均为一匝至数十匝。如图2所示的体外电能发射装置7由电源电路10、正弦波发生电路11、功率放大 电路12组成。电源电路10将输入的生活用电转化为直流电，从而为正弦波发生电路11和 功率放大电路12供电，可以采用开关电源。正弦波发生电路11可产生频率为几十千赫兹 到几兆赫兹的正弦波信号，可以采用MAX038产生此信号，或用NE555产生方波再通过滤波 获得正弦波信号。功率放大电路12接收正弦波信号，并将电流放大以驱动发射线圈6产生 电磁场，功率放大电路可采用功率三极管。电源电路10也可以采用电池和DC-DC变换器来 实现。正弦波发生电路11和功率放大电路12也可以采用集成芯片V0X05MP01实现。如图3所示，所述的体内刺激电流发生器由整流电路13、滤波电路14、稳压电路15 和电流输出电路16构成。接收线圈4接收来自发射线圈的能量，为了提高接收效率，在接 受线圈两端并联谐振电容C2。接收到的信号通过整流电路13和滤波电路14将交流信号 转化成直流信号，整流电路13为一个二极管或者由四个二极管构成的桥式整流电路，滤波 电路14采本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可促进神经再生的感应式电刺激器，其特征是：所述的感应式电刺激器包括体内植入部分和体外供电装置；所述体内植入部分包括刺激电极、刺激电流发生器、接收线圈；接收线圈缠绕在由硅橡胶制成的中空的工形骨架上，刺激电流发生器置于工形骨架内，并通过导线与电极相连；所述的工形骨架内灌注有环氧树脂；所述体外供电装置由电能发射装置（７）和发射线圈（６）组成；发射线圈（６）放置于接近置于皮下的接收线圈（４）处，电能发射装置（７）为发射线圈（６）提供激励电流，在发射线圈（６）附近产生电磁场，所述接收线圈（４）通过电磁耦合方式接收到穿过皮肤的电磁能量，产生感应电流，为所述的刺激电流发生器（５）供电，所述体内刺激电流发生器（５）输出直流电刺激信号，通过三个电极对神经施加刺激。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张广浩，潘素颖，霍小林，宋涛，于阳，吴昌哲，张玉霞，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11
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