CN1057400A

CN1057400A - 一种用于医学和生物学的受控刺激方法及其经皮深刺激电极装置

Info

Publication number: CN1057400A
Application number: CN 91103911
Authority: CN
Inventors: 盛明山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1991-06-12
Publication date: 1992-01-01

Abstract

本发明公开了一种用于医学和生物学的受控刺激方法及其经皮深刺激电极装置，属于医学和生物学领域的生物电子技术。该方法主要有刺激源、刺激控制电极和刺激控制信号组成，采用该方法可以实现对刺激作用于生物组织、细胞时产生的兴奋扩布传导之方向、路径、深度和时空分布的控制，而且有效地避免了其他受控刺激方法对生物体造成的损害及其由此带来的对刺激结果的影响。可广泛应用于医学和生物学领域的各种试验、检测、生产和临床医疗。

Description

本发明涉及一种用于医学和生物学的受控刺激方法，该方法属于医学和生物学领域的生物电子技术。

人们在进行医学和生物学领域内的各种研究和生产实践时，有时需要将某种刺激所产生细胞组织兴奋之扩布和传导控制在一定的时间和空间范围内，以利于观察研究和生产，最新的研究表明，可以在刺激点周围或其兴奋传导路径上，根据需要设置一种刺激控制电极，并通以特殊的刺激控制信号电流，当超过阈强度的信号电流通过这些细胞组织时使之产生兴奋，此时，可利用这些细胞组织的绝对不应期，短暂地阻滞某种刺激所产生之兴奋，通过这些细胞组织传导扩布，如果将刺激控制信号的频率周期提高到小于该种生物组织、细胞的绝对不应期，就能够达到较长时间的阻滞。因此，可以通过改变刺激控制信号的频率、波型、振幅、电流强度和刺激控制电极的安放位置以及刺激控制电极的形状构造，即能实现受控刺激，此即本发明的原理。

目前，在进行各种医学和生物学方面的实验研究时，为了实现对某种刺激作用于生物组织、细胞时产生的兴奋扩布传导之方向，路径、深度和时空分布的控制，常采用药物麻醉、神经阻滞、组织分离、切断神经和破坏组织器官等方法，由于这些方法或多或少破坏了生物体的正常生理功能和代谢，因而获得的各种实验数据不够准确，另外，这些方法适用面狭窄，不能直接应用人体和很难避免对生物体造成损害。

本发明的目的旨在提供一种用于医学和生物学的受控刺激方法，采用该方法，能够在不损伤正常的生物体或损伤极小的情况下，实现受控刺激，以进行各种医学和生物学试验、检测、生产和临床医疗。

一种用于医学和生物学的受控刺激方法，该方法是在被刺激生物组织、细胞的受刺激部位周围或其兴奋扩布的传导路径上，设置根据需要特制的刺激控制电极，并将该电极通以特殊的刺激控制信号电流，人为控制该电极作用下的生物细胞的兴奋性，利用其绝对不应期和相对不应期，以实现对刺激作用于生物组织、细胞时产生的兴奋扩布传导之方向、路径、深度和时空分布的控制，用于医学和生物学领域的各种试验、检测、生产和临床医疗。

本发明公开了一种用于医学和生物学的受控刺激方法，采用该方法进行各种医学和生物学试验、检测、生产和临床医疗，能够在不破坏生物体的正常生理功能和不给生物体造成损害的情况下实现受控刺激，从而有效地避免了常规药物麻醉、神经阻滞、切断神经等受控刺激方法对生物体造成的损害，及其由此带来的对刺激结果的影响，扩大了受控刺激技术在医学和生物学领域的应用面，并使之能够直接应用于人体。

以下结合实际应用，对一种用于医学和生物学的受控刺激方法作进一步说明。

在实际应用时，被控的刺激通常是一些可以直接作用于生物组织、细胞的光、电、机械、温度、压力等物理性刺激和化学物品、药品等化学性刺激，以及复合性的理化刺激。采用这些刺激源刺激生物组织、细胞时，常需相应的装置和配合相应的使用方式，如光，则必须有产生光的发电装置;而药物则较多采用直接接触或注射方式，要求更高者可行细胞内注射。

刺激控制电极的制作，常使用金、银、铂、铜、氯化银、不锈钢、导电橡胶、钨等导电材料制造，根据各种导电材料的性能和实际使用的需要，选用一种或几种材料，如用于体表的控制电极，可使用铜材料外镀锌制作，也可使用导电橡胶或不锈钢。刺激控制电极的形状、大小和构造，需视具体使用情况特别设计制作，如用于细胞内的控制电极，应制成很小的微电极，以利于插入细胞内而不破坏细胞。

刺激控制电极一般安放于被刺激生物组织、细胞的受刺激部位周围或其兴奋扩布的传导路径上，有时直接置于神经干上;刺激控制电极与受刺激部位之间，在经皮刺激时，常使用橡胶、塑料、尼龙、胶木和空气等绝缘介质，起固定、绝缘、限制刺激范围等作用;有时刺激控制电极安放于生物组织内，此时，刺激控制电极与受刺激部位之间则是生物组织和细胞。

刺激控制信号电流是由电源、信号发生器和功率放大器组成的刺激控制信号发生装置产生，其信号的波型、波幅和频率则根据刺激控制电极作用下的生物组织、细胞的电生理特性和实际使用的需要予以确定。如用于哺乳类动物，由于这些动物细胞的绝对不应期大都在1毫秒左右，要完全阻滞兴奋传导，刺激控制信号的频率至少要大于1000HZ，如需间歇阻滞，只须采用间歇振荡或低频调制信号就能实现。

本发明还涉及一种用以实现上述方法的经皮深刺激电极装置，该电极装置按装于RD治疗仪或其他实验、医疗、诊断仪器上，属于一种电气电极装置。

人们研究发现，当在人体表皮施以电刺激时，其电流大部分经人体表皮和浅表组织扩散，很难深入到深部组织器官，为了将刺激引向深部组织，最新研究结果表明，可以应用受控刺激方法，在刺激电极周围设置一对控制电极，并通以频率至少大于1000HZ的刺激控制信号电流，这样在被刺激部位周围形成一个刺激控制电场，使该部分电场作用下的表皮细胞和浅表组织处于绝对不应期，阻遏电刺激沿表皮扩布，而将刺激电流引向深部组织细胞，此即本发明的原理。

中国专利申请号86205702相关点疗法用的电子医疗机中所使用的两根圆头金属探头，即属于刺激电极的一种。该圆金属探头电极使用时，需两根探头并持安放在人体穴位上，接通电流，在两根电极之间形成刺激电流回路，以此治疗各种疾病，但这种电极采用两根电极棒，使用很不方便，连接导线经常损坏，刺激电流限于体表组织，不易刺激到深部组织细胞，影响疗效。

本发明的目的旨在提供一种用以实现上述方法的应用于RD治疗仪和其他实验、医疗、诊断仪器的经皮深刺激电极装置，借助该装置，使RD治疗仪等仪器产生的刺激电流，在不损伤人体表皮和动物表皮的情况下，方便地导入动物或人体深部组织，准确地刺激目标组织细胞。

一种经皮深刺激电极装置，用以实现上面所述的方法，该经皮深刺激电极装置J由刺激电极D、圆环形控制电极D₁、圆环形控制电极D₂、绝缘环JH₁以及绝缘环JH₂组成，其中刺激电极D位于J的中央，D的一端与导线X₁相联，绝缘环JH₂套在刺激电极D外面，圆环形控制电极D₁套在绝缘环JH₂外面，并与导线X₂相联，绝缘环JH₁套在圆环形控制电极D₁外面，圆环形控制电极D₂套在绝缘环JH₁外面，与导线X₃相联。

使用RD治疗仪等仪器装置进行治疗、实验、诊断时，可以借助本发明，方便地将刺激电流导入动物体或人体，将刺激准确地传达到深部组织，而且不损伤表皮，能省却采用两根电极棒所带来的使用不便和避免电极导线的经常损坏，提高整机的可靠性和功能。

为了能更清楚地说明本发明，以下将参照附图通过RD治疗仪举例说明一种经皮深刺激电极装置的一个实施例。

图1是本发明的正视图。

图2是本发明安装于RD治疗仪上时的侧面剖视图。

图3是RD治疗仪的控制刺激及致热电路装置M和主治疗电路装置N的电路连接图。

图1、2、3所示，RD治疗仪由主机和经皮深刺激电极装置J组成，主机包括机壳JK、控制刺激及致热电路装置M以及主治疗电路装置N。经皮深刺激电极装置J固定在机壳JK上，其是由刺激电极D、圆环形控制电极D₁、圆环形控制电极D₂、绝缘环JH₁以及绝缘环JH₂组成，其中刺激电极D位于J的中央，D的一端通过导线X₁与主治疗电路装置N的输出端RP₂之滑动端相接，绝缘环JH₂套在刺激电极D外面，圆环形控制电极D₁套在绝缘JH₂外面，并通过导线X₂与控制刺激及致热电路装置M的输出端RP₁之滑动端相接，绝缘环JH₁套在圆环形控制电极D₁外面，圆环形控制电极D₂套在绝缘环JH₁外面，并通过导线X₃与电源+Ec相接。

见图1、2，刺激电极D、圆环形控制电极D₁和圆环形控制电极D₂，可以用铜，或者银、不锈钢、导电橡胶等材料制造;绝缘环JH₁和JH₂可以用塑料或者胶木、尼龙等材料制造。

见图2、3，控制刺激及致热电路装置M中，T₂、T₃、C₁、C₂、R_2-5组成了一个多谐振荡器，该振荡器产生一个大于2000HZ的中频信号，经晶体管T₁进行功率放大，从RP₁滑动端输出，通过导线X₂与圆环形控制电极D₁相接，从而在D₁与D₂之间形成一个频率大于2000HZ的控制刺激及致热电场，RP₁用来调节输出电流。

主治疗电路装置N中，采用CIC系列音乐集成电路，其输出的音乐信号经晶体管T₄功率放大，从RP₂滑动端输出，通过导线X₁与刺激电极D相接，RP₂用来调节输出电流。

见图2、3，RD治疗仪使用时，将经皮深刺激电极装置J对准人体，安放于人体治疗穴位上，开启电源开关S₁，然后分别调节RP₁和RP₂，至被治疗者能够耐受为止，每个穴位治疗1～3分钟，仪器关闭时，断开电源开关S₁即可。

Claims

1、一种用于医学和生物学的受控刺激方法，其特征是在被刺激生物组织、细胞的受刺激部位周围或其兴奋扩布的传导路径上，设置根据需要特制的刺激控制电极，并将该电极通以特殊的刺激控制信号电流，人为控制该电极作用下的生物细胞的兴奋性，利用其绝对不应期和相对不应期，以实现对刺激作用于生物组织、细胞时产生的兴奋扩布传导之方向、路径、深度和时空分布的控制，用于医学和生物学领域的各种试验、检测、生产和临床医疗。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的刺激是指可以直接作用于生物组织、细胞的光、电、机械、温度、压力等物理性刺激和化学物品、药品等化学性刺激以及复合性的理化刺激。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的刺激控制电极是由金、银、铂、铜、铝、氯化银、导电橡胶、不锈钢、钨等导电材料制造并根据实际使用的需要制成相应的构造和形状。

4、根据权利要求1、2、3所述的方法，其特征在于所述的刺激控制电极位于被刺激生物组织、细胞的受刺激部位周围或其兴奋扩布的传导路径上，刺激控制电极与受刺激部位之间，可以有橡胶、塑料、尼龙、胶木和空气等绝缘介质，也可以是生物组织和细胞。

5、根据权利要求1、2、3、4所述的方法，其特征在于所述的刺激控制信号电流，是由电源、信号发生器、功率放大器组成的刺激控制信号发生装置所产生，其信号的波型、波幅和频率，则根据刺激控制电极作用下的生物组织、细胞的电生理特性和实际使用的需要予以确定。

6、一种经皮深刺激电极装置，用以实现根据权利要求1、2、3、4、5所述的方法，该经皮深刺激电极装置J由刺激电极D、圆环形控制电极D₁、圆环形控制电极D₂、绝缘环JH₁以及绝缘环JH₂组成，其特征在于刺激电极D位于J的中央，D的一端与导线X₁相联，绝缘环JH₂套在刺激电极D外面，圆环形控制电极D₁套在绝缘环JH₂外面，并与导线X₂相联，绝缘环JH₁套在圆环形控制电极D₁外面，圆环形控制电极D₂套在绝缘环JH₁外面，与导线X₃相联。