CN102711907A - 用于颅神经刺激的电极系统 - Google Patents

Abstract

本发明的用于颅神经刺激的电极系统包括：支撑件安装部(42)，其用于安装支撑杆(20)；电极固持件(40)，其具有用于在所述支撑件安装部(42)的竖直底部安装刺激电极(6)的刺激电极插入部(44)，所述电极固持件(40)被形成为允许安装为所述刺激电极（6）供电的连接电线（22）；以及锚(60)，用于固定在实验对象的颅骨，其设有电极固持件插入部(62)，安装有连接电线的电极固持件(40)借此插入空心部(64)。本发明的电极系统具有相对简单的结构，尽管实验对象随意移动，由于测试期间刺激电极被稳固地固定，因此允许实验以可靠的方式进行。

Description

用于颅神经刺激的电极系统

技术领域

本发明涉及一种用于颅神经刺激的电极系统，尤其涉及一种将脑深层刺激器的刺激电极稳固地固定于实验对象，使该实验对象可靠地进行行为实验的用于颅神经刺激的电极系统。

背景技术

为了研发用于由例如帕金森氏症、疼痛及癫痫症等疾病引起的疼痛治疗和运动障碍的药物，人为地使之患有上述疾病的实验对象被用于进行行为实验。该行为实验是为了检测在刺激实验对象的特定颅神经时实验对象病情改善的程度。然而，当对实验对象进行脑深层刺激时，脑细胞不应被电刺激所毁坏，且电极材料和相关设备也应足够安全，以便应用于生物体。

同时，实验室白鼠通常被用作实验对象。为了在满足安全标准的同时刺激颅神经，将进行如图1所示的操作。首先，白鼠的颅骨1被切开，金属电极6利用锚2插入脑部的目标位置3，所述金属电极6由钨构成，并涂覆有5μm的聚对二甲苯，所述锚2由适合生物体的不锈钢构成，并且埋设有少量牙科粘固粉4，用以稳固地固定所述金属电极6。然后，连接电线的一端被压缩并连接至所述金属电极，所述连接电线由铂铱合金形成并由硅弹性体模制，所述连接电线的另一端定位于实验对象的皮肤下方，进而穿过实验对象的背部暴露在外。暴露部分的端部配置有插口，用于联接至脑深层刺激器。连接电线定位好之后，其内移植有锚和电极的白鼠头部用缝合纤维缝合，以减少感染的风险。所述刺激器通过如图2所示的固定装置10安装于白鼠背部。所述固定装置10包括由弹性体构成的绳带14，所述弹性体足够柔软不会使白鼠感到有压力，并且所述弹性体包覆其上定位有刺激器的支座12的顶部，从而在实验对象进行行为实验时，稳固地固定所述刺激器。

发明内容

技术问题

然而，在现有技术的脑深层刺激器中，当实验对象在实验过程中移动其头部或用其前爪抓挠切开部分时，电极和连接电线间的接合处经常断开连接。

此外，在实验过程中，当实验对象在育养室内到处移动并撞到育养室时，所述脑深层刺激器可能被破坏。在这种情况下，由于不可能将所需的刺激信号传输到实验对象，因此在推断实验结果方面存在困难。

此外，当实验对象被限制于育养室时，所述联接至刺激器的插口可能被卡在育养室内，进而断开连接。当上述电连接断开发生时，实验无法继续进行。此外，由于该行为实验需要相当长的时间，在时间和经济方面，该行为实验的效率降低。此外，由金属材料构成的所述锚在行为实验之后使用PET(正电子发射断层成像法)或MRI(核磁共振成像法)，可能会扭曲实验中的图像。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于颅神经刺激的电极系统，其能用简单的结构稳固地固定刺激电极，从而使实验能可靠地进行。

技术方案

按照本发明的一方面，提供一种用于颅神经刺激的电极系统，其包括：支撑件联接部，用于联接支撑件，其中该支撑件联接部具有用于在其底部联接刺激电极的刺激电极插入部；电极固持件，用于联接至为刺激电极供电的连接电线；以及锚，其具有固定于实验对象颅骨的电极固持件插入部，所述电极固持件插入部内形成有空心部，所述联接至连接电线的电极固持件插入所述空心部。

按照本发明的另一方面，提供一种用于颅神经刺激的电极系统，其包括：锚构件，其构造为要被固定于实验对象的颅骨，该锚构件包括凸缘部和电极固持件，所述凸缘部中设有螺纹孔，所述电极固持件与所述凸缘部一体形成，从而刺激电极插入所述电极固持件，并被电极固持件支撑；以及刺激电极支撑螺钉，其联接至所述锚构件的电极固持件，以支撑插入的刺激电极，并且刺激电极支撑螺钉联接至用来供电的连接电线。

有益效果

根据本发明的实施方式，所述用于颅神经刺激的电极系统具有简单的结构，并且在实验过程中，即使实验对象随意移动，也能稳固地固定所述刺激电极，从而可靠地进行行为实验。

附图说明

图1示意地示出了现有技术的脑深层刺激器；

图2为用于将如图1所示的脑深层刺激器安装于实验对象的固定装置的透视图；

图3为根据本发明第一实施方式的用于颅神经刺激的电极系统的分解透视图；

图4为图3中所示电极固持件的底面视图；

图5为沿图3中A-A线的横截面视图；

图6为具有凸起的盖的内部透视图，所述凸起用于联接至形成于锚外周的安装槽；

图7示出了电极系统用盖遮盖，并埋设于实验对象颅骨内时的状态；

图8为用于移植图3中所示电极系统的三维立体定向仪的透视图；

图9为图8中所示的支撑件的透视图；

图10为根据本发明第二实施方式的用于颅神经刺激的电极系统的分解透视图；

图11为图10的组装横截面图；

图12为图10的分解横截面图；

图13示出了图10中连接电线联接至刺激电极支撑螺钉的连接状态；

图14为根据本发明第三实施方式的用于颅神经刺激的电极系统的透视图；

图15为图14的组装平面图。

具体实施方式

下面，将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。

图3为根据本发明第一实施方式的用于颅神经刺激的电极系统的分解透视图，图4为图3中所示电极固持件的底面视图，图5为沿图3中A-A线的横截面视图。

参照上述附图，根据本发明第一实施方式的用于颅神经刺激的电极系统包括支撑件联接部42、电极固持件40和锚60。所述支撑件联接部42用于联接支撑件20(见图9)。所述电极固持件40包括用于联接刺激电极6至所述支撑联接部42的竖直底部的刺激电极插入部44，且所述电极固持件40联接至为刺激电极6供电的连接电线22。所述锚60固定于实验对象的颅骨，并且其包括具有空心部64的电极固持件插入部62，所述联接至连接电线22的电极固持件40插入该空心部64。

所述电极固持件40具有圆柱形状，并由非导电物质如聚四氟乙烯形成。所述锚60的电极固持件插入部62形成圆柱状，从而它的空心部64与所述电极固持件40的形状相对应。所述电极固持件40具有在其外周形成的楔形导向槽56，同时，所述锚60的电极固持件插入部62具有在其空心部64内形成的楔形导向凸起72，该楔形导向凸起72插入所述电极固持件40的楔形导向槽56。所述导向槽56和导向凸起72引导所述电极固持件40插入所述锚60。或者，所述电极固持件40可以具有形成于其外周的导向凸起，同时，所述电极固持件插入部62可以具有在其空心部64内形成的导向槽。

在根据本发明第一实施方式的电极系统中，电极固持件40和电极固持件插入部62的空心部64形成了彼此对应的形状，因此，所述电极固持件40被稳固地联接至所述电极固持件插入部62。此外，所述电极固持件插入部内的电极固持件40被包括导向槽56和导向凸起72的导向构件阻止转动。可选地，尽管未在附图中明确示出，所述电极固持件40可以被形成为具有椭圆或多边形的横截面，而不是圆形横截面。在这种情况下，所述电极固持件插入部62的空心部64的形状可以被形成为与所述电极固持件40的形状相对应，进而可以不用设置所述导向槽56和导向凸起72。根据该第一实施方式，所述锚60中，电极固持件插入部62的空心部64的形状可根据所述电极固持件40的形状变化。

如图4和图5所示，所述电极固持件40具有以如下方式形成的刺激电极插槽46：所述刺激电极6设于所述刺激电极插入部44的中央，且所述刺激电极6插入所述刺激电极插槽46。在所述刺激电极6与所述连接电线22处于电接触的状态下，通过在形成于刺激电极插槽46下方的焊料容纳部48内填充焊料来固定所述刺激电极6。同时，所述连接电线22穿过开口部50联接至所述焊料容纳部48，所述开口部50用于接收形成于电极固持件40一侧的连接电线22。

所述锚60的电极固持件插入部62包括用于将联接至电极固持件40的连接电线22引出的连接电线出口66，以及具有螺纹安装孔78的凸缘部76。

同时，所述电极固持件40具有一对形成于电极固持件40两侧的彼此面对的分离槽52，且所述锚60的电极固持件插入部62具有用于露出所述分离槽52的分离槽暴露部68。因此，当所述电极固持件40插入所述电极固持件插入部62的空心部64时，所述电极固持件40的分离槽52与所述分离槽暴露部68对齐。可以使用工具例如起子等将所述电极固持件40从所述锚60分离。所述分离槽暴露部68的一侧与所述联接至连接电线22的连接电线出口66相通。

所述电极固持件40具有多个固定槽，例如，在其外周上部形成的4个固定槽54。所述电极固持件插入部62具有4个与所述固定槽54对应的固定凸起74。当所述电极固持件40插入所述锚60时，所述固定凸起74联接至所述固定槽54，从而使所述电极固持件40和锚60彼此联接。可选地，所述固定槽54和固定凸起74作为固定构件，可以分别形成于所述电极固持件插入部62和电极固持件40中。

同时，所述电极固持件40的支撑件联接部42具有螺纹部58，如图9所示，该螺纹部58要被联接至所述支撑件20的螺纹部24。所述支撑件20具有在其上隆起的多边形螺纹构件26，以便于螺纹联接或分离。然而，可以理解的是，所述多边形螺纹构件26可以是在所述支撑件20上雕刻形成的。

参照图6和图7，所述电极固持件40与锚60的组件被盖80所遮盖。所述盖80具有在其内部形成的安装凸起82，所述锚60具有在电极固持件插入部62的外周形成的安装槽70(见图3)，从而使所述安装凸起82安装至所述安装槽。可选地，所述安装槽可以形成于盖80内，同时所述安装凸起可以形成于电极固持件插入部62上。

使用如图8和9所示的三维立体定向仪100，将根据本发明第一实施方式的具有上述结构的电极系统植入实验对象的颅骨内。

首先，所述刺激电极6插入所述电极固持件40的刺激电极插槽46内，所述刺激电极6与所述连接电线22电接触，并通过用焊料填充所述电极固持件40的焊料容纳部48来固定刺激电极6。然后，在所述刺激电极6与连接电线22彼此电接触的情况下，所述电极固持件40插入所述锚60的空心部64，从而联接至所述锚60。所述支撑件20的螺纹部24进而联接至所述电极固持件40的螺纹部58。

其次，如图8和9所示，所述支撑件20安装于立体定向仪100，进而能搜寻到目标部分。作为公知技术，立体定向指的是将图像空间与现实的物理空间相匹配，进而绘制出大脑必要部分的图谱。通过立体定向，对解剖学靶点或焦点使用三维空间坐标，可以在移植过程中准确接近期望的解剖学靶点或焦点。使用立体定向仪100搜寻目标部分的操作在现有技术中已有详细描述，因此，在本发明这一实施方式中将略去上述描述。所述刺激电极6被卡在目标部分，进而通过用螺钉联接至形成于锚60的凸缘部76中的螺纹连接孔78被固定。其后，所述螺纹构件26被旋转以使电极固持件40从支撑件20分离，所述电极固持件40与锚60的组件被盖80遮盖并埋入实验对象的颅骨，然后缝合切开部分。因此，由于在实验过程中刺激电极被稳固地固定，尽管实验对象随意移动，实验仍然可以可靠地进行。

图10为根据本发明第二实施方式的用于颅神经刺激的电极系统的分解透视图，图11为图10的组装横截面图，图12为图10的分解横截面图。

参照上述附图，根据本发明第二实施方式的用于颅神经刺激的电极系包括固定于实验对象颅骨的锚构件220。所述锚构件220具有圆柱状电极固持件240和凸缘部230，所述电极固持件240用于支撑插于其内的刺激电极250，所述凸缘部230延伸至电极固持件240的两侧，并与电极固持件240一体地形成。

所述凸缘部230具有螺纹孔232，用于将所述锚构件220固定于实验对象的颅骨。在该连接中，所述螺纹孔232可朝所述电极固持件240倾斜，从而可靠地固定所述锚构件220。

所述电极固持件240可由非导电物质如聚四氟乙烯形成，并且具有插入孔242和两个螺纹孔244，所述插入孔242形成于所述电极固持件240的中央，所述刺激电极250竖直插入该插入孔242，所述螺纹孔244被形成为在所述圆柱电极固持件主体的两侧横穿所述刺激电极250。

刺激电极支撑螺钉260在所述电极固持件240的两侧分别联接至所述螺纹孔244，并与插入所述插入孔242的刺激电极250相接触，以便支撑所述刺激电极250。尽管在附图中已经示出的是该对支撑螺钉260联接至圆柱电极固持件的主体以使支撑螺钉260彼此面对并支撑所述刺激电极250，但是也可以是只有一个支撑螺钉260用于支撑所述插入的刺激电极250。

每个刺激电极支撑螺钉260均包括：螺纹部262，其联接至形成于所述电极固持件240内的螺纹孔244；以及头部264，其从所述电极固持件240突出。如图13所示，连接电线280的联接部282联接至所述头部264，以便为所述刺激电极250供电。

如上所述，所述锚构件220包括一体形成的电极固持件240和凸缘部230，该锚构件被构造成将连接至所述连接电线280的刺激电极支撑螺钉260联接至所述电极固持件240的螺纹孔244，从而固定所述刺激电极250。因此，根据本发明第二实施方式的电极系统总体上具有简单的结构，方便使用。

图14为根据本发明第三实施方式的用于颅神经刺激的电极系统的透视图，图15为图14的平面装配图。

参照附图，为了防止所述头部264在所述刺激电极支撑螺钉260联接至所述电极固持件240以使连接电线280联接至突出于所述电极固持件240的头部264时暴露在外，将用于遮盖所述刺激电极支撑螺钉260的头部264的盖270与所述锚构件220的电极固持件240一体形成，除此之外，根据本发明第三实施方式的用于颅神经刺激的电极系统具有与图10~13所示的第二实施方式的用于颅神经刺激的电极系统相同的配置。因此，在这里将不对其做详细描述。

使用如图8、9所示的三维立体定向仪100，具有本实施方式的上述结构的电极系统被植入实验对象的颅骨。在本发明的第一实施方式中，描述了所述电极固持件40的螺纹部58联接至在图9中示出的支撑件20的螺纹部24，以便使电极固持件40安装于立体定向仪100。然而，在根据本发明第二和第三实施方式的电极系统中，为了将所述电极固持件240安装于立体定向仪100上，设置有用于保持所述电极固持件240的刺激电极250的结构(未示出)，用以替代所述支撑件20的螺纹部24。

首先，所述刺激电极250插入所述电极固持件240的插入孔242，目标部分被所述立体定向仪100搜寻。然后，所述刺激电极250被卡在目标部分，进而通过用螺钉联接至形成于锚构件220的凸缘部276中的螺纹孔232来固定所述锚构件220。其后，刺激电极支撑螺钉260联接至所述电极固持件240的螺纹孔244，并与所述刺激电极250电接触，其中所述刺激电极支撑螺钉260的头部264联接至所述连接电线280的联接部282。所述电极固持件240和刺激电极支撑螺钉260的头部264随后被盖270遮盖，以使所述结构与外界绝缘。上述组件随后被埋入实验对象的颅骨，并缝合切开部分。因此，由于在实验过程中刺激电极被稳固地固定，尽管实验对象随意移动，实验仍然可以可靠地进行。

尽管针对用于颅神经刺激的电极系统的实施方式，对发明进行了展示和描述，本发明并不限于此。本领域的技术人员可以理解的是，可以在不偏离下述权利要求所限定的本发明的范围下，做出各种变化和修改。

Claims (13)

1.一种用于颅神经刺激的电极系统，其包括：

支撑件联接部，其用于联接支撑件，其中，所述支撑联接部具有用于在其底部联接刺激电极的刺激电极插入部；

电极固持件，其被形成为联接至为所述刺激电极供电的连接电线；以及

锚，其具有电极固持件插入部，所述电极固持件插入部设有空心部，所述联接至连接电线的电极固持件插入所述空心部，所述锚固定于实验对象的颅骨。

2.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述电极固持件包括：

刺激电极插槽，其形成于所述刺激电极插入部的中央，以便使刺激电极插入至所述刺激电极插槽；

焊料容纳部，其形成于所述刺激电极插槽下方，以便与所述连接电线电接触；以及

开口部，其用于接收形成于所述电极固持件一侧的连接电线，以便将所述连接电线联接至焊料容纳部。

3.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述锚的电极固持件插入部包括：连接电线出口，其用于将联接至所述电极固持件的连接电线引出；以及凸缘部，其具有螺纹连接孔。

4.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述电极固持件包括：一对分离槽，其形成于所述电极固持件的两侧，以彼此面对；以及分离槽暴露部，其形成为在所述电极固持件插入所述锚的空心部时露出所述分离槽。

5.如权利要求4所述的电极系统，其特征在于，所述分离槽暴露部的一侧被构造成与所述联接至连接电线的连接电线出口相通。

6.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述电极固持件和所述锚包括被设置成彼此分别对应的固定构件，所述电极固持件通过所述固定构件插入所述锚并联接至所述锚。

7.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，进一步包括用于遮盖所述电极固持件与所述锚的组件的盖，

其中，所述盖和所述组件通过安装构件彼此联接，各安装构件分别形成于所述盖和所述锚中，以便彼此对应。

8.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述电极固持件通过引导构件插入所述锚，各引导构件分别形成于所述电极固持件和所述锚中，以便彼此对应。

9.如权利要求1所述的电极系统，其特征在于，所述电极固持件的支撑件联接部螺纹连接于所述支撑件。

10.一种用于颅神经刺激的电极系统，其包括：

锚构件，其被构造成固定于实验对象的颅骨，其中，所述锚构件包括其内形成有螺纹孔的凸缘部，以及与所述凸缘部一体形成的电极固持件，从而使刺激电极插入所述电极固持件，并由所述电极固持件支撑；以及

刺激电极支撑螺钉，其联接至所述锚构件的电极固持件，以便支撑插入的刺激电极，且所述刺激电极支撑螺钉联接至用于供电的连接电线。

11.如权利要求10所述的电极系统，其特征在于，所述刺激电极支撑螺钉包括螺纹部和头部，所述螺纹部联接至形成于所述电极固持件中的螺纹孔，所述头部联接至所述连接电线。

12.如权利要求10所述的电极系统，其特征在于，所述刺激电极支撑螺钉包括一对刺激电极支撑螺钉，每个刺激电极支撑螺钉均具有螺纹部和头部，其中，每个螺纹部均联接至形成于所述电极固持件中的螺纹孔，所述头部中的一个联接至所述连接电线。

13.如权利要求12所述的电极系统，进一步包括与所述锚构件的电极固持件一体形成的盖，以便遮盖联接至所述连接电线的刺激电极支撑螺钉的头部。

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