CN103558101B - 神经刺激器连接系统疲劳寿命测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于植入式神经刺激器延长导线及电极的疲劳寿命测试仪。该装置包括：可以执行往复疲劳运动的执行机构、机箱以及安装于机箱内部的控制电路和位于机箱上的显示屏、控制按键、指示灯，以及用于将神经刺激器延长导线与装置连接和固定的固定和连接机构；其特征在于：该装置在机箱内设有用微处理器控制电路所驱动的步进电机作为往复疲劳运动的驱动机构。该装置可以同时对多至三套神经刺激器、24通道的延长导线或电极的疲劳寿命进行直观可靠的定量测试，并分别进行记录。特别地，在测试中对于疲劳运动的频率、速度、幅度、测试位置均可方便地设置和调节，也能适应不同长短和直径的延长导线，能够适应不同的测试要求。

Description

神经刺激器连接系统疲劳寿命测试仪

技术领域

本发明涉及一种神经刺激系统疲劳寿命测试装置，属于植入式医疗设备组成部件的使用寿命测试装置技术领域。

背景技术

植入式神经刺激器通过电刺激的方式来兴奋、抑制或调节神经系统传导，从而达到恢复或改善人体机能的治疗效果。植入式神经刺激疗法已经被证实对二十余种神经功能失调疾病具有确切疗效。与传统的药物方法和外科手术损毁方法相比较，植入式神经刺激疗法安全可逆，在临床上正越来越多地被使用。按刺激部位不同，植入式神经刺激器可细分为脑深部刺激器、迷走神经刺激器、脊髓刺激器、外周神经刺激器等。

植入式神经刺激器的组成一般可分为脉冲发生器、延长导线、刺激电极三部分。脉冲发生器产生刺激信号，通过延长导线、刺激电极，最终到达刺激靶点，对神经进行电刺激以达到治疗的效果。以一般的脑深部刺激器为例，这种刺激器的脉冲发生器一般放置于人体胸部皮层下，刺激电极置于人的头部，而这两者之间的连接通过延长导线来完成。

延长导线一般被设计为一组被包覆在硅橡胶导管中的金属导线及两端的连接部件，根据功能的要求，金属导线可为2、4、8根，分别表示刺激信号的通道数。延长导线整体都处于皮下，从耳后开始顺着颈部一直延伸到胸部。在安装了脑深部刺激器的患者日常生活中，胸部和颈部的肌肉活动会拉伸、压缩、弯曲、扭转延长导线，尤其是颈部的运动幅度非常大。这样就使得延长导线处于非常恶劣的应力环境中。

刺激电极一般被设计为一组被包覆在聚氨酯导管中的金属螺旋导线及两端的刺激部件和连接部件。连接部件与延长导线连接，刺激部件则植入大脑内部某一功能合团，属于植入部件，长期与体液接触。在手术植入过程中，刺激电极会经受各种弯曲，有必要对其疲劳性能进行验证和检测。

神经刺激系统的使用寿命通常要求达到数年甚至十几年，这样就使得延长导线、电极的力学性能、电气性能成为了影响神经刺激系统的寿命和可靠性的极为关键的一环。而如何对神经刺激器的延长导线和电极进行性能可靠性的疲劳寿命测试，进而为延长导线的设计、制造工艺改进，以及为神经刺激系统的可靠性和使用寿命评估提供实验依据，是所有神经刺激器研究制造机构和厂商不得不面对的问题。在有关植入医疗设备的ISO14708.1标准中也对导线的柔韧性提出了明确要求。然而，目前在国内外尚无专门用于测试神经刺激器延长导线疲劳寿命的测试装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于植入类神经刺激器延长导线、电极疲劳测试仪，该装置可以对神经刺激器延长导线、刺激电极的疲劳寿命进行可靠的定量测试，在测试中对于疲劳运动的频率、速度、幅度、测试位置均可方便地设置和调节，也能适应不同长短和直径的延长导线，能够适应不同的测试要求。

本发明的目的是这样实现的：

一种线缆疲劳寿命测试仪，包括人机交互模块、控制模块、动力模块、状态检测模块，以及疲劳运动执行机构；其中

所述人机交互模块用于输入试验的参数，显示试验状态并输出试验数据；

所述疲劳运动执行机构能够对进行试验的线缆施加周期性作用力；所述线缆的一部分通过夹持机构被固定在所述疲劳运动执行机构上；在所述夹持机构底部设置有圆弧，使得所述线缆在所述疲劳运动执行机构绕水平方向的轴转动时发生弯曲变形；

所述动力模块能够驱动所述疲劳运动执行机构；

所述状态检测模块能够检测所述线缆的状态并反馈到所述控制模块；

所述控制模块能够根据所述参数控制所述动力模块，并将所述状态检测模块所检测到的所述线缆的状态发送到所述人机交互模块。

优选地，所述动力模块包括一个步进电机驱动电路和一个步进电机；

所述步进电机驱动电路能够接收来自所述控制模块的控制信号，并将驱动电压输出至所述步进电机；所述步进电机与疲劳运动执行机构连接。

优选地，所述疲劳运动执行机构的主体是一个长方型体，上有一个轴孔，所述轴孔与所述步进电机的转轴相联接；所述轴孔与所述转轴水平沿水平方向；所述疲劳运动执行机构顶部有一倾斜面；所述疲劳运动执行机构下方有限位机构对延长导线的水平方向的运动进行限位。

优选地，所述夹持机构的所述圆弧的起点与所述步进电机转轴中心重合。

优选地，所述限位机构由两个可调间距的板状零件组成，所述线缆从两板之间通过，两个板状零件可以限制所述线缆在水平方向的运动幅度。

优选地，所述状态检测模块能够检测所述线缆的通断情况，并将信息实时反馈给所述控制模块。

优选地，所述状态检测模块包括检测电路，以及分别布置在所述疲劳运动执行机构上方和下方的连接端口；所述线缆的上端和下端分别通过所述疲劳运动执行机构上方和下方的连接端口与所述检测电路相连。

优选地，所述参数包括疲劳运动的频率、速度、幅度和测试位置。

优选地，所述人机交互模块包括控制按键和显示屏。

优选地，所述线缆是神经刺激器连接系统。

通过以上技术方案，本发明在测试中对于疲劳运动的频率、速度、幅度、测试位置均可方便地设置和调节，也能适应不同长短和直径的延长导线，能够适应不同的测试要求。

附图说明

图1是本发明的整机立体外观和其测试工作状态示意图；

图2是本发明的疲劳运动执行结构组成立体示意图；

图3是本发明的控制系统结构框图；

其中各附图标记含义如下：

1-疲劳运动执行机构主体，2-上部夹片，3、4-夹线件，5、6-连接端口，7-疲劳运动执行机构，8-压线片，9-限位板，10-延长导线。

具体实施方式

参见图1，本发明是一种用于神经刺激器延长导线的疲劳寿命测试仪。该装置用于对神经刺激器的延长导线进行弯曲疲劳寿命测试。图1所示是一台三工位的延长导线疲劳寿命测试仪，如图所示是其中工位1正在进行测试的示意。

参见图1，出于方便操作的考虑，由液晶显示屏2，控制按键3和延长导线通道指示灯4组成的用户界面置于机箱1下方的一个倾斜的表面上。用户通过操作界面可以随时调整弯曲疲劳运动的幅度、频率，以及对实验数据进行存储和读取。

参见图1，一根神经刺激器的延长导线10被固定在疲劳运动执行机构7上，疲劳运动机构7通过轴孔与步进电机11的转轴联接，随着疲劳运动执行机构7被步进电机11驱动着做往复周期运动，延长导线10被周期性地弯折疲劳。而延长导线10内的金属导线的两端，分别与机箱顶部的连接端口5和机箱下方平台上的连接端口6连接，压线片8起固定延长导线的作用。在疲劳运动执行机构7下方的限位机构对延长导线的水平方向的运动进行限位。限位机构由两个可调间距的限位板9组成，延长导线从两板间通过，两个限位板9可以限制延长导线10在水平方向的摆动幅度。

参见图2，这是疲劳运动执行机构的组成立体示意图。疲劳运动执行机构的主体1是一个长方型体，上有一个轴孔，通过轴孔与步进电机的转轴相联接。主体1的上部设计为倾斜角度是出于让延长导线平滑过渡的考虑。延长导线被固定在夹线件3和4中间。夹线件3和4通过螺钉与疲劳运动执行机构主体进行装配，其底端有圆弧过渡，圆弧的起点与步进电机转轴中心重合，可以使用不同圆弧半径的夹线件，使延长导线在弯曲疲劳试验中获得不同的被弯曲程度。如图2中，夹线件3的过渡圆弧半径为6mm，夹线件4的过渡圆弧半径为3mm。上部夹片2是为了将延长导线更稳固地固定在疲劳运动执行机构上。

参见图3，这是该装置的内部控制系统的结构框图。图1所示的是三工位的延长导线疲劳寿命测试仪，各工位的控制系统完全一致且完全独立。图3所示是对三个工位的其中一个工位的控制系统的描述。控制系统的核心是单片机，用户通过由显示屏和控制按键组成的用户界面与控制系统进行交互。

控制系统核心功能之一是控制动力模块，动力模块由步进电机驱动电路和步进电机组成；步进电机驱动电路安装在机箱内部，由外部直流电源供电，并接收来自主控电路的脉冲和逻辑控制信号，并将驱动电压输出至步进电机。步进电机通过一块法兰板被固定在箱体上，并将步进电机转轴伸出箱体之外，与疲劳运动执行机构连接。步进电机驱动电路接收来自单片机的脉冲和逻辑电平信号，然后将驱动电压输出给步进电机。

控制系统另一核心功能是检测延长导线的各个通道的通断情况，这由通道通断检测电路完成，通道通断检测电路实时将通道通断的信号输入至单片机，单片机根据通道的通断情况决定动力模块的控制策略以及指示灯的显示状态。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种线缆疲劳寿命测试仪，包括人机交互模块、控制模块、动力模块、状态检测模块，以及疲劳运动执行机构；其中

所述人机交互模块用于输入试验的参数，显示试验状态并输出试验数据；

所述疲劳运动执行机构能够对进行试验的线缆施加周期性作用力；所述线缆的一部分通过夹持机构被固定在所述疲劳运动执行机构上；所述夹持机构包括第一夹线件和第二夹线件，在其底部设置有圆弧，使得所述线缆在所述疲劳运动执行机构绕水平方向的轴转动时发生弯曲变形，所述第一夹线件和所述第二夹线件的底部具有不同的圆弧半径；所述线缆被固定在所述第一夹线件和所述第二夹线件中间；

所述动力模块能够驱动所述疲劳运动执行机构；

所述状态检测模块能够检测所述线缆的状态并反馈到所述控制模块；

所述控制模块能够根据所述参数控制所述动力模块，并将所述状态检测模块所检测到的所述线缆的状态发送到所述人机交互模块；

所述线缆是神经刺激器连接系统。

2.根据权利要求1所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述动力模块包括一个步进电机驱动电路和一个步进电机；

所述步进电机驱动电路能够接收来自所述控制模块的控制信号，并将驱动电压输出至所述步进电机；所述步进电机与疲劳运动执行机构连接。

3.根据权利要求2所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述疲劳运动执行机构的主体是一个长方型体，上有一个轴孔，所述轴孔与所述步进电机的转轴相联接；所述轴孔与所述转轴水平沿水平方向；所述疲劳运动执行机构顶部有一倾斜面；所述疲劳运动执行机构下方有限位机构对延长导线的水平方向的运动进行限位。

4.根据权利要求3所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述夹持机构的所述圆弧的起点与所述步进电机转轴中心重合。

5.根据权利要求3所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述限位机构由两个可调间距的板状零件组成，所述线缆从两板之间通过，两个板状零件可以限制所述线缆在水平方向的运动幅度。

6.根据权利要求1所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述状态检测模块能够检测所述线缆的通断情况，并将信息实时反馈给所述控制模块。

7.根据权利要求6所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述状态检测模块包括检测电路，以及分别布置在所述疲劳运动执行机构上方和下方的连接端口；所述线缆的上端和下端分别通过所述疲劳运动执行机构上方和下方的连接端口与所述检测电路相连。

8.根据权利要求1所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述参数包括疲劳运动的频率、速度、幅度和测试位置。

9.根据权利要求1所述的线缆疲劳寿命测试仪，其特征在于，所述人机交互模块包括控制按键和显示屏。