CN106075723B - 一种植入-贴附式电刺激装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植入‑贴附式电刺激装置，包括植入式电极和贴附式电极，所述的植入式电极包括柔性封装套以及封装于其中的液态金属；贴附式电极包括吸附贴，其上设有伸入到封装套内的针状电极；贴附式电极通过导线与封装壳相连接，封装壳内设有信号采集单元、控制器和电源模块。整个电刺激装置可以很好地完成电刺激的治疗，植入式电极中的液体金属可以通过简单的注射和吸出的方式更换，为病人带来了便利，带给患者更好的治疗体验。
Description
技术领域
本发明属于电刺激设备技术领域，涉及一种植入-贴附式电刺激装置。
背景技术
低频电刺激是康复医学领域常用的治疗措施之一，它应用频率在1000Hz以下的脉冲电流对患者进行治疗，以达到改善患者功能，缓解疼痛，加快疾病恢复进程的效果。目前，用于治疗的电刺激的种类主要有，恒定的直流电刺激，脉冲电流，电场与磁场等。
对于急性疾病或外伤的损伤所致疼痛，神经电刺激由于治疗效果较好受到医生的重视，为临床上仍没有治愈方法的患者带来了新的缓解疼痛的希望。此外，帕金森病是一种神经退行性疾病，其临床表现为运动迟缓，静止性震颤，肌张力增大等，严重者可能会丧失生活自理能力，严重危害人类的健康。对于中晚期的帕金森病患者，深部脑刺激是目前治疗帕金森病比较有效的方法。STN深部脑刺激能够有效缓解帕金森病人的震颤，肌肉强直，运动迟缓等症状。另外，针对体内深部组织，尤其在消化系统上，口腔，食道，消化道等还没有较好的解决方案。除了以上提到的方面以外，有研究表明电刺激甚至可以改善抑郁症患者的抑郁状态。可见电刺激治疗的疾病方向十分广泛。
但是，目前临床中所使用的治疗电极都是刚性的金属电极，当治疗体内深部组织时，往往需要插入体内很深的部位，给患者带来不适感。此外，对于临床中的治疗电极，有些需要长期植入体内，但由于腐蚀，或被自身细胞组织等包裹的现象发生，会要定期更换电极，造成二次手术的困扰。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种植入-贴附式电刺激装置，借助于液态金属的高导电性和流动性构成植入式电极替代现有的刚性柔性电极，并与体外贴附式电极相结合以产生更好的电刺激。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种植入-贴附式电刺激装置，包括植入式电极和贴附式电极，所述的植入式电极包括柔性封装套以及封装于其中的液态金属；贴附式电极包括吸附贴，其上设有伸入到封装套内的针状电极；贴附式电极通过导线与封装壳相连接，封装壳内设有信号采集单元、控制器和电源模块。
所述的柔性封装套包括单条或多条的干路柔性封装套，干路柔性封装套上还设有支路柔性封装套；每条干路柔性封装套的入口处均与贴附式电极相接，贴附式电极在该入口处均设有针状电极。
所述的液态金属为常温下处于液体状态的金属或合金的混合，具有高导电性和流动性，且经过消毒灭菌处理。
所述的柔性封装套采用生物相容性良好的、不与液态金属反应的高分子材料。
所述的贴附式电极包括非金属的柔性吸附贴，其上附着有粘性层，针状电极内嵌或吸附在柔性吸附贴上。
所述的信号采集单元采集植入式电极和贴附式电极的阻抗信号，根据阻抗信号检测其连通状态；
所述的控制器产生用于电刺激的不同频率、幅值、时程的电压或电流信号；
所述的电源模块向信号采集单元、控制器提供电源。
所述的电源模块为高频交流电源发生装置，电源电压在10V以内。
所述的控制器产生的电压或电流信号，其频率在100～100kHz之间，电流的刺激幅值小于10mA、电压刺激幅值小于10V，刺激时程根据需要自行设定。
所述的植入式电极和贴附式电极的阻抗均在10欧以内。
所述的封装壳还设有接地线。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的植入-贴附式电刺激装置，采用柔性封装套包裹液态金属，液态金属具有良好的导电性和流动性，经过封装后，可以很好的作为替代刚性电极的柔性电子材料，再通过与体外贴片式电极结合，再由控制器来提供不同频率、幅值、时程的刺激信号；整个电刺激装置可以很好地完成电刺激的治疗，植入式电极中的液体金属可以通过简单的注射和吸出的方式更换，为病人带来了便利，带给患者更好的治疗体验。
本发明提供的植入-贴附式电刺激装置，对病人的创伤性很小，并且利用液态金属在体内柔性和高度导电性的特点，跟以往的刚性电极相比，给病人带来更加舒适的治疗体验。而且抽取与再注入都十分方便。为体内植入电极提供了新的方法。也是首次将体内柔性电极与体外刚性的集成电路组成一个电刺激器系统。而且通过控制器产生电刺激信号能够根据具体情况，在医生指导下更换刺激信号，治疗方案更加灵活；外加电源电压不能超过人体安全的耐受极限，再通过接地线的设置保障了使用安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为双干路的柔性封装套刺激双侧迷走神经的模拟示意图；
图3为植入式电极与贴附式电极的连接示意图；
图4为适应于治疗口腔疾病的电极模拟示意图；
图5为适应于治疗消化道疾病的电极模拟示意图；
图6为适应于治疗肠道疾病的电极模拟示意图。
其中，1为液态金属，2为柔性封装套，3为贴附式电极，4为电源模块，5为信号采集单元，6为控制器，7为封装壳，8为导线，9为植入式电极。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1、图2、图3，一种植入-贴附式电刺激装置，包括植入式电极9和贴附式电极3，所述的植入式电极9包括柔性封装套2以及封装于其中的液态金属1；贴附式电极3包括吸附贴，其上设有伸入到封装套2内的针状电极；贴附式电极3通过导线8与封装壳7相连接，封装壳7内设有信号采集单元5、控制器6和电源模块4。
进一步的，所述的柔性封装套2包括单条或多条的干路柔性封装套，干路柔性封装套上还设有支路柔性封装套；每条干路柔性封装套的入口处均与贴附式电极3相接，贴附式电极3在该入口处均设有针状电极。这样可方便地完成对多根神经的同时刺激，以适应临床治疗要求。
所述的信号采集单元5采集植入式电极9和贴附式电极3的阻抗信号，根据阻抗信号检测其连通状态；
所述的控制器6产生用于电刺激的不同频率、幅值、时程的电压或电流信号；
所述的电源模块4向信号采集单元5、控制器6提供电源。
其中进行信号发射与检测为：控制器6发出阻抗检测的脉冲信号，该信号可以通过电极传给组织，随后再通过信号采集单元5采集、检测该信号的反馈的情况，完成阻抗信息的采集，该阻抗信息在整个刺激信号产生过程中也一直被检测和显示。
参见图4、图5、图6，由于柔性封装套及液态金属的可折叠性，因此对于对口腔，消化道和肠道等难治疗的器官，采用植入-贴附式电刺激装置能够给出较好的解决方案。
具体的，所述的液态金属为常温下处于液体状态的金属或合金的混合，具有高导电性和流动性，且经过消毒灭菌处理。如采用镓铟锡等的单质金属或合金组成。注入封装套内的液态金属，注满后在体外接口处，贴上体外贴附式电极针，并与体外电刺激器通过导线相连。治疗结束后可以通过抽取的方式将液态金属吸出。
所述的柔性封装套2采用生物相容性良好的、不与液态金属反应的高分子材料。如采用高分子材料PDMS，同轴套管等。
所述的贴附式电极3包括非金属的柔性吸附贴，其上附着有粘性层，针状电极内嵌或吸附在柔性吸附贴上。贴附式电极3主要由金属部分和非金属贴附材料共同组成，金属部分主要由铂、银等常用电极材料，做成的电极针，非金属贴附材料则可以帮助其方便的贴附到皮肤表面。
所述的电源模块4为高频交流电源发生装置，电源电压在10V以内。导线8为普通电流导线即可，粗细在0.1mm到1mm之间，可由一股或多股导线扭成。
电源模块4、信号采集单元5、控制器6都集成封装于封装外壳7内，封装壳仅有手掌大小，形状一般为长方形。
控制系统还可以跟信号采集系统配合，完成线路阻抗的采集，在信号产生前和过程中，检测系统的阻抗信息。
植入式电极和贴附式电极的阻抗均在10欧以内，具体阻抗与电极的形状和长度都有关。
可以通过控制系统，根据具体的治疗需要，发出不同频率，强度，时程的刺激信号。其频率在100～100kHz之间，电流的刺激幅值小于10mA、电压刺激幅值小于10V，刺激时程根据需要自行设定，例如5min内刺激30s，刺激20min等。
本发明的使用过程如下：
1、临床医生做常规术前准备，做材料和器械的消毒，对手术关键部位做麻醉处理。
2、根据预先设计的手术方案，将封装套植入到人体被治疗部位，并注入灭菌后的液态金属，随后在皮肤创口处贴上贴附电极。并与体外的电刺激器连接。
3、根据病人的治疗需要，调节电刺激器的具体治疗参数，频率，幅值，时程，电压或电流等信息。
4、在治疗结束后，可以通过针头吸取出液态金属，并重复利用。
总之，本发明提供的是一种体内柔性电极与体外集成电路的电刺激器相结合的电刺激器，是一种微创性的柔性电极能够对深部目标组织实施电疗，可能会在临床实践中发挥关键作用；而且电刺激器的大小方便，便于操作。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种植入-贴附式电刺激装置，包括植入式电极(9)和贴附式电极(3)，所述的植入式电极(9)包括柔性封装套(2)以及封装于其中的液态金属(1)；贴附式电极(3)包括吸附贴，其上设有伸入到柔性封装套(2)内的针状电极；贴附式电极(3)通过导线(8)与封装壳(7)相连接，封装壳(7)内设有信号采集单元(5)、控制器(6)和电源模块(4)，其特征在于，所述的柔性封装套(2)包括单条或多条的干路柔性封装套，干路柔性封装套上还设有支路柔性封装套；每条干路柔性封装套的入口处均与贴附式电极(3)相接，贴附式电极(3)在该入口处均设有针状电极。
2.如权利要求1所述的植入-贴附式电刺激装置，其特征在于，所述的液态金属为常温下处于液体状态的金属或合金的混合，具有高导电性和流动性，且经过消毒灭菌处理。
3.如权利要求1所述的植入-贴附式电刺激装置，其特征在于，所述的柔性封装套(2)采用生物相容性良好的、不与液态金属反应的高分子材料。
4.如权利要求1所述的植入-贴附式电刺激装置，其特征在于，所述的信号采集单元(5)采集植入式电极(9)和贴附式电极(3)的阻抗信号，根据阻抗信号检测其连通状态；
所述的控制器(6)产生用于电刺激的不同频率、幅值、时程的电压或电流信号；
所述的电源模块(4)向信号采集单元(5)、控制器(6)提供电源。
5.如权利要求1所述的植入-贴附式电刺激装置，其特征在于，所述的电源模块(4)为高频交流电源发生装置，电源电压在10V以内。
6.如权利要求5所述的植入-贴附式电刺激装置，其特征在于，所述的控制器(6)产生的电压或电流信号，其频率在100～100kHz之间，电流的刺激幅值小于10mA、电压刺激幅值小于10V，刺激时程根据需要自行设定。
7.如权利要求1所述的植入-贴附式电刺激装置，其特征在于，所述的植入式电极(9)和贴附式电极(3)的阻抗均在10欧以内。
8.如权利要求1所述的植入-贴附式电刺激装置，其特征在于，所述的封装壳(7)还设有接地线。
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