CN103356326B - 眼部植入装置及眼部植入装置升级系统 - Google Patents
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Abstract
一种眼部植入装置，包括用于存储信号参数配置的配置存储器、与所述配置存储器连接的用于根据所述配置存储器中的信号参数配置产生电刺激信号的信号发生器、与所述信号发生器连接的且植入后与眼球外表面接触的电极、与所述配置存储器连接的用于接收信号参数配置并将接收到的信号参数配置存储到所述配置存储器中的通信组件、与所述通信组件和配置存储器以及信号发生器连接的用于供电的电能获取器。此外，还提供了一种眼部植入装置升级系统。上述眼部植入装置可以方便调节电刺激的电信号的波形参数，使得在调节时，不用将眼部植入装置通过外科手术取出，从而提高了安全性。
Description
【技术领域】
本发明涉及医用器械领域，特别涉及一种眼部植入装置及眼部植入装置升级系统。
【背景技术】
视神经萎缩(opticatrophy)是指任何疾病引起视网膜神经节细胞和其轴突发生病变，致使视神经全部变细的一种形成学改变。一般发生于视网膜至外侧膝状体之间的神经节细胞轴突变。可由多种原因引起，常见有缺血、炎症、压迫、外伤和脱髓鞘疾病。
传统技术中通过为患者植入电刺激装置通过刺激视神经来预防和治疗视神经萎缩症状。传统技术中的电刺激装置在植入后，通过对视神经进行持续的电刺激来治疗视神经萎缩。
传统的眼部植入装置产生的刺激眼球的电刺激信号的波形参数通常在植入前设置，并以信号参数配置存储。该信号参数配置在写入视神经刺激装置后无法修改。因此，传统的眼部植入装置在植入眼球后，只能按照预设的信号参数配置生成具有固定波形参数的电信号。当病人病情变化，需要对刺激视神经电信号进行修改时，需要通过将其取出，并植入新的眼部植入装置来继续治疗。而由于植入和取出该装置时需要麻醉和固定，因此对人体会造成一定的损伤，因此传统的眼部植入装置安全性不高。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能提高安全性的眼部植入装置。
一种眼部植入装置，包括用于存储信号参数配置的配置存储器、与所述配置存储器连接的用于根据所述配置存储器中的信号参数配置产生电刺激信号的信号发生器、与所述信号发生器连接的且植入后与眼球外表面接触的电极、与所述配置存储器连接的用于接收信号参数配置并将接收到的信号参数配置存储到所述配置存储器中的通信组件、与所述通信组件和配置存储器以及信号发生器连接的用于供电的电能获取器。
在其中一个实施例中，所述通信组件包括天线、与所述天线连接的用于将接收到的无线信号解码成信号参数配置的信号处理模块、与所述信号处理模块连接的用于存储通信密钥的密钥存储器；所述通信组件通过所述信号处理模块与所述配置存储器连接。
在其中一个实施例中，所述电能获取器包括电能调节模块，所述电能获取器通过所述电能调节模块与所述配置存储器、信号发生器以及通信组件连接，所述电能调节模块用于交直流转换和稳压。
在其中一个实施例中，所述电能获取器还包括与所述电能调节模块和所述天线连接的用于通过所述天线获取电能的电能接收模块。
在其中一个实施例中，所述天线中设有接收线圈，所述电能获取器还用于通过所述接收线圈接收无线电能。
在其中一个实施例中，所述电能获取器用于通过人体体温、肌肉运动以及接收无线电中的至少一种方式获取电能。
在其中一个实施例中，所述信号参数配置包括信号幅度、波形函数、周期、占空比中的至少一种波形参数。
此外，还提供了一种能提高安全性的眼部植入装置升级系统。
一种眼部植入装置升级系统，包括外设升级装置和眼部植入装置，其特征在于，所述眼部植入装置包括用于存储信号参数配置的配置存储器、与所述配置存储器连接的用于根据所述配置存储器中的信号参数配置产生电刺激信号的信号发生器、与所述信号发生器连接的且植入后与眼球外表面接触的电极、与所述配置存储器连接的用于接收信号参数配置并将接收到的信号参数配置存储到所述配置存储器中的通信组件、与所述通信组件和配置存储器以及信号发生器连接的用于供电的电能获取器；
所述外设升级装置用于将信号参数配置通过无线信道发送给所述眼部植入装置的通信组件；所述眼部植入装置的通信组件用于接收所述信号参数配置，并将所述信号参数配置更新到所述眼部植入装置的配置存储器中。
在其中一个实施例中，所述通信组件包括天线、与所述天线连接的用于将接收到的无线信号解码成信号参数配置的信号处理模块、与所述信号处理模块连接的用于存储通信密钥的密钥存储器；所述外设升级装置还用于根据预设的通信密钥将所述信号参数配置加密。
上述眼部植入装置中设置了通信组件。当根据患者病情需要升级眼部植入装置产生的电信号的波形参数时，可在眼球外部通过外部设备将信号参数配置编码后通过无线信道发送给眼部植入装置的通信组件。眼部植入装置的通信组件通过接收并解码获取到信号参数配置后将其更新到配置存储器。信号发生器即可采用更新后的信号参数配置产生经过调整的电信号来刺激视神经。使得升级电刺激的电信号的波形参数时，不需要将眼部植入装置取出，减少了对人体的损伤，从而提高了安全性。
【附图说明】
图1为一个实施例中眼部植入装置的结构示意图；
图2为另一个实施例中眼部植入装置的结构示意图；
图3为图2中眼部植入装置的天线的结构示意图；
图4为一个实施例中眼部植入装置升级系统的结构示意图；
图5为另一个实施例中眼部植入装置升级系统的结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，在一个实施例中，一种眼部植入装置10，包括的配置存储器11、与配置存储器11连接的信号发生器12、与信号发生器12连接的且植入后与眼球外表面接触的电极13、与配置存储器11连接的通信组件14、与通信组件14和配置存储器11以及信号发生器12连接的电能获取器15，其中：
配置存储器11用于存储信号参数配置。信号参数配置可以文件或数据流的形式存储在配置存储器11中。信号参数配置包括用于电刺激眼球的电信号的信号幅度、波形函数、周期、占空比中的至少一种波形参数。配置存储器11可以是闪存。
信号发生器12用于根据配置存储器11中的信号参数配置产生电刺激信号。信号发生器12中可包括逻辑电路，可根据预设的波形参数产生多种电信号。信号发生器12可用于从配置存储器11中读取信号参数配置，并从信号参数配置中获取待产生的电信号的各个波形参数，例如信号幅度、波形函数、周期、占空比等，然后再根据获取到的波形参数发生相应的电信号。
电极13与眼球外表面接触，用于传导电信号，对视神经进行直接电刺激。优选的，电极13的材质为金。金的电阻率较小，导电性优秀，可以减少电刺激时的能量损耗。金元素化学特性稳定，不易氧化，与眼球长时间接触工作时，对人体的伤害较小。
通信组件14用于接收信号参数配置并将接收到的信号参数配置存储到配置存储器11中。通信组件14接收到无线电波信号后，将无线电波信号解码成信号参数配置，然后存储到配置存储器11中。
在一个实施例中，如图2所示，通信组件14包括天线142、与天线142连接的用于将接收到的无线信号解码成信号参数配置的信号处理模块144、与信号处理模块144连接的用于存储通信密钥的密钥存储器146。通信组件14通过信号处理模块144与配置存储器11连接。
天线142接收无线信号，然后将无线信号传输给信号处理模块144，信号处理模块144先根据预设的信道编码函数将无线信号解码成密文，然后再从密钥存储器146中获取通信密钥，根据该通信密钥将密文解密成信号参数配置，并将该信号参数配置更新到配置存储器11中。通信密钥可以是装置标识或预设的指纹编码。装置标识可在眼部植入装置10出厂时写入密钥存储器146，全球唯一。患者的指纹编码可在将眼部植入装置10植入患者的眼窝之前写入密钥存储器146，用于区分患者。
添加了密钥存储器146后，通信组件14可与外部设备建立加密通信，从而使得通信组件14与外部设备之间的通信的安全性得到保障，防止了多个外部设备在广播信号参数配置时造成的通信组件14接收错误。
电能获取器15用于供电。电能获取器15可通过人体体温、肌肉运动以及接收无线电中的至少一种方式获取电能。通过人体体温获取电能的方式可以通过设置温差电池来实现。温差电池根据“泽贝尔”效应，利用人体温度和外界温度的温差来获取电能。通过肌肉运动获取电能的方式可通过设置奈米线，通过眼部肌肉弯曲奈米线获取电能。
在一个实施例中，如图2所示，电能获取器15还包括电能调节模块152。电能获取器15通过电能调节模块152与配置存储器11、信号发生器12以及通信组件14连接，电能调节模块152用于交直流转换和稳压。例如，当电能获取器15通过接收无线电获取电能时，电能调节模块152可用于将接收到的高频的交流电信号转换成直流电，以为配置存储器11、信号发生器12以及通信组件14供电。优选的，电能调节模块152可用于将输出电压稳定在0.8V-5V之间。电能调节模块152可以起到稳定电信号的作用，防止脉冲电流过大对视神经造成损伤。
在本实施例中，如图2所示，电能获取器15还包括与电能调节模块152和天线142连接的用于通过天线142获取电能的电能接收模块154。
进一步的，天线142中还设有接收线圈，电能获取器15还用于通过接收线圈接收无线电能。
如图3所示，外部供电设备20上设置有发射线圈202。接收线圈1421和发射线圈202为耦合线圈。外部供电设备20可以安装于位于眼球附近的区域，如眼镜架、眼睛臂、助听器等位置。外部供电设备20可通过发射线圈202向接收线圈1421发送电磁波能量，由于接收线圈1421和发射线圈202之间的耦合，电能接收模块154可通过接收接收线圈1421耦合到的电磁波获取电能。当外部供电设备20能量耗尽时，无需取出眼部植入装置，只需更换外部供电设备20的电源即可，从而使得眼部植入装置不用携带电源、体积更小，使患者更舒适，且工作寿命更长久。
在其他实施例中，为保证通信质量和能量传输功率，也可为电能接收模块154设置独立与通信组件14的高频接收天线，使得通信组件14通过低频无线信道传输数据，电能接收模块154通过高频接收天线利用高频无线信道传输能量，减少了相互之间的干扰。
上述眼部植入装置中设置了通信组件。当根据患者病情需要调节眼部植入装置产生的电信号的波形参数时，可在眼球外部通过外部设备将信号参数配置编码后通过无线信道发送给眼部植入装置的通信组件。眼部植入装置的通信组件通过接收并解码获取到信号参数配置后将其更新到配置存储器。信号发生器即可采用更新后的信号参数配置产生经过调整的电信号来刺激视神经。使得更改电刺激的电信号的波形参数时，不需要将眼部植入装置取出，减少了对人体的损伤，从而提高了安全性。
在一个实施例中，眼部植入装置10被整合为植入芯片。眼部植入装置10在植入眼球时，可植入于眼球外表面的下部，位于人眼的眼窝内。眼部植入装置10为椭圆形，具有多个电极，电极与多条视神经接触。眼部植入装置10工作时，信号发生器12可产生占空比可调的，例如1％～20％，电刺激频率可调的，例如20～50Hz，幅度可调的，例如1％～100％的间歇调制波(调制波间歇出现)。
在一个实施例中，信号发生器12还设有幅值门限(图中未标识)，可用于限定信号发生器产生的电信号的幅值。当配置存储器11中存储的信号参数配置出现错误时(人为录入错误或解码错误)，可能会使信号发生器12产生大电流，从而易对人眼造成损伤。信号发生器12设置了幅值门限后，可限定信号发生器152产生的电流的幅值，从而使得信号发生器12不会由于信号参数配置错误而对人眼造成损害，提高了安全性。
在一个实施例中，如图4所示，一种眼部植入装置升级系统，包括外设升级装置30和前述的眼部植入装置10，其中：
眼部植入装置10包括的配置存储器11、与配置存储器11连接的信号发生器12、与信号发生器12连接的且植入后与眼球外表面接触的电极13、与配置存储器11连接的通信组件14、与通信组件14和配置存储器11以及信号发生器12连接的电能获取器15。
外设升级装置30用于将信号参数配置通过无线信道发送给眼部植入装置10的通信组件14。
眼部植入装置10的通信组件14还用于接收信号参数配置，并将信号参数配置更新到眼部植入装置10的配置存储器11中。
上述眼部植入装置升级系统中，眼部植入装置内设置了通信组件。当根据患者病情需要升级眼部植入装置产生的电信号的波形参数时，可在眼球外部通过外部设备将信号参数配置编码后通过无线信道发送给眼部植入装置的通信组件。眼部植入装置的通信组件通过接收并解码获取到信号参数配置后将其更新到配置存储器。信号发生器即可采用更新后的信号参数配置产生经过调整的电信号来刺激视神经。使得升级电刺激的电信号的波形参数时，不需要将眼部植入装置取出，减少了对人体的损伤，从而提高了安全性。
在一个实施例中，如图5所示，外设升级装置30还用于根据预设的通信密钥将信号参数配置加密。
眼部植入装置10的通信组件14包括天线142、与天线142连接的用于将接收到的无线信号解码成信号参数配置的信号处理模块144、与信号处理模块144连接的用于存储通信密钥的密钥存储器146。
添加了密钥存储器146后，通信组件14可与外部设备建立加密通信，从而使得通信组件14与外部设备之间的通信的安全性得到保障，防止了多个外部设备在广播信号参数配置时造成的通信组件14接收错误。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种眼部植入装置，其特征在于，包括用于存储信号参数配置的配置存储器、与所述配置存储器连接的用于根据所述配置存储器中的信号参数配置产生电刺激信号的信号发生器、与所述信号发生器连接的且植入后与眼球外表面接触的电极、与所述配置存储器连接的用于接收信号参数配置并将接收到的信号参数配置存储到所述配置存储器中的通信组件、与所述通信组件和配置存储器以及信号发生器连接的用于供电的电能获取器；所述通信组件包括天线、与所述天线连接的用于将接收到的无线信号解码成信号参数配置的信号处理模块、与所述信号处理模块连接的用于存储通信密钥的密钥存储器；所述通信组件通过所述信号处理模块与所述配置存储器连接；所述眼部植入装置被整合为植入芯片，所述眼部植入装置植入于眼球外表面的下部，位于人眼的眼窝内；所述信号发生器设置幅值门限，用于限定所述信号发生器产生的电刺激信号的幅值；所述电能获取器包括电能调节模块，所述电能获取器用于通过人体体温、肌肉运动以及接收无线电中的至少一种方式获取电能，所述电能获取器通过所述电能调节模块与所述配置存储器、信号发生器以及通信组件连接，所述电能调节模块用于交直流转换和稳压；所述电能获取器还包括与所述电能调节模块和所述天线连接的用于通过所述天线获取电能的电能接收模块；所述天线中设有接收线圈，所述电能获取器还用于通过所述接收线圈接收无线电能。
2.根据权利要求1所述的眼部植入装置，其特征在于，所述信号参数配置包括信号幅度、波形函数、周期、占空比中的至少一种波形参数。
3.一种眼部植入装置升级系统，包括外设升级装置和眼部植入装置，其特征在于，所述眼部植入装置包括用于存储信号参数配置的配置存储器、与所述配置存储器连接的用于根据所述配置存储器中的信号参数配置产生电刺激信号的信号发生器、与所述信号发生器连接的且植入后与眼球外表面接触的电极、与所述配置存储器连接的用于接收信号参数配置并将接收到的信号参数配置存储到所述配置存储器中的通信组件、与所述通信组件和配置存储器以及信号发生器连接的用于供电的电能获取器；
所述外设升级装置用于将信号参数配置通过无线信道发送给所述眼部植入装置的通信组件；所述眼部植入装置的通信组件用于接收所述信号参数配置，并将所述信号参数配置更新到所述眼部植入装置的配置存储器中；
所述通信组件包括天线、与所述天线连接的用于将接收到的无线信号解码成信号参数配置的信号处理模块、与所述信号处理模块连接的用于存储通信密钥的密钥存储器；所述外设升级装置还用于根据预设的通信密钥将所述信号参数配置加密；
所述信号发生器设置幅值门限，用于限定所述信号发生器产生的电刺激信号的幅值；所述电能获取器包括电能调节模块，所述电能获取器用于通过人体体温、肌肉运动以及接收无线电中的至少一种方式获取电能，所述电能获取器通过所述电能调节模块与所述配置存储器、信号发生器以及通信组件连接，所述电能调节模块用于交直流转换和稳压；所述电能获取器还包括与所述电能调节模块和所述天线连接的用于通过所述天线获取电能的电能接收模块；所述天线中设有接收线圈，所述电能获取器还用于通过所述接收线圈接收无线电能。
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