CN111481344A - 植入装置和具有其的视觉假体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植入装置和具有其的视觉假体，所述植入装置包括：外壳，外壳包括环形壳体和封闭环形壳体的盖体，环形壳体为金属壳体；柔性电极，柔性电极包括引入部分、电缆和刺激部分；电子器件，电子器件与柔性电极的引入部分连接并形成电子器件封装体，电子器件封装体位于环形壳体和盖体形成的空间内，柔性电极的引入部分与环形壳体的内壁电连接，植入装置在正向电压驱动时形成依次从电子器件封装体内的电流驱动输出端口、柔性电极的引入部分、刺激部分、被刺激组织、环形壳体到电子器件封装体内电流驱动电路地线的电刺激回路。本发明的植入装置无需设置单独的回路电极，整个植入装置的结构简单，易于加工制造。

Description

植入装置和具有其的视觉假体

技术领域

本发明涉及植入式医疗器械技术领域，尤其是涉及一种植入装置和具有其的视觉假体。

背景技术

视觉假体是为了帮助视网膜或者其它视觉器官发生病变的患者重新获得光明和视觉的植入式医疗器械。正常视觉的形成是视网膜上的感光细胞(如视锥细胞和视杆细胞)将光刺激转换成电信号，在视网膜的各层细胞(如水平细胞、双极细胞、神经节细胞等)编码之后，将神经冲动传输到视皮层。

目前常用的一种视觉假体设计是将微电极植入物植入视网膜表面，从而帮助视网膜色素变性和老年性黄斑变性等外层视网膜变性疾病患者。该视觉假体包括植入件和外部件两个部分。植入件中的电子封装体缝合在眼球巩膜外侧，柔性电极穿过眼球壁，其端部的电极阵列通过固定钉固定在视网膜表面。外部件包括采集视频信息的摄像头，视频信息经过数据转换后无线传输给植入件的电子封装体，电极阵列通过电刺激的方式向视网膜传递刺激，传送到视网膜上的电脉冲信号刺激视网膜上仍保留功能的神经元，并将此刺激通过视觉神经传送到大脑，使患者产生视觉感知。其中，电刺激后需要形成回路，使得电流返回至电子封装体以形成电路循环。

现有技术中，一种常见的方式是在柔性电极上设置回路电极，其结构复杂，增加了柔性电极的制造难度，而且这样也会导致电刺激回路被限制在眼球的玻璃体腔内，由于电流没有深度穿入视网膜细胞，从而会导致需要施加更大的刺激电流才能保证刺激效果，电极阵列需承受更大的负载，患者长时间使用容易产生疲劳感，且耗费电能，降低了电池的使用时间。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种植入装置，所述植入装置的结构简单，易于加工制造。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述植入装置的视觉假体。

根据本发明第一方面实施例的植入装置，包括：外壳，所述外壳包括环形壳体和封闭所述环形壳体的盖体，所述环形壳体为金属壳体；柔性电极，所述柔性电极包括引入部分、电缆和刺激部分；电子器件，所述电子器件与所述引入部分连接并形成电子器件封装体，所述电子器件封装体位于所述环形壳体和所述盖体形成的空间内，所述柔性电极的所述引入部分与所述环形壳体的内壁电连接，所述植入装置在正向电压驱动时形成依次从所述电子器件封装体内的电流驱动输出端口、所述柔性电极的所述引入部分、所述刺激部分、被刺激组织、所述环形壳体到所述电子器件封装体内电流驱动电路地线的电刺激回路。

根据本发明第一方面实施例的植入装置，通过将电子器件和柔性电极的引入部分形成的电子器件封装体布置在外壳内，并使引入部分与环形壳体电连接，通过环形壳体本身的导电性即可形成电刺激回路，从而无需设置回路电极，整个植入装置的结构简单，易于加工制造。当植入装置植入脑皮层或眼球等部位时，相对于现有技术，实现同样的刺激效果只需提供更小的电流强度即可，进而能延长电池使用时间。

根据本发明的一些实施例，所述柔性电极的所述引入部分上形成有连接孔，所述环形壳体内设有连接柱，所述连接孔与所述连接柱电连接。

根据本发明的一些实施例，所述连接孔与所述连接柱通过导电胶连接。

根据本发明的一些实施例，从所述柔性电极的所述引入部分向外延伸形成有连接片，所述连接孔形成在所述连接片上，且所述连接孔的侧壁上形成有朝向远离所述连接孔的中心方向凹入的至少一个缝隙孔。

根据本发明的一些实施例，所述缝隙孔的数量为多个，每个所述缝隙孔沿所述连接孔的径向延伸，且多个所述缝隙孔沿所述连接孔的周向均匀间隔分布。

根据本发明的一些实施例，所述环形壳体的内壁上设有向内延伸出的延伸部，其中所述连接柱连接在所述延伸部的端部。

根据本发明的一些实施例，所述电子器件封装体还包括线圈，所述环形壳体的顶部和底部均敞开，所述盖体包括上盖和下盖，所述上盖设在所述环形壳体的顶部，所述下盖设在所述环形壳体的底部，所述环形壳体上形成有开缝。

根据本发明的一些实施例，所述环形壳体的材料为纯钛、钛合金、铂、铂合金或铂铱合金，所述上盖和所述下盖为陶瓷件、玻璃件或聚合物件。

根据本发明的一些实施例，所述环形壳体外壁上设置有至少一个缝合钩，所述至少一个缝合钩仅设置于所述环形壳体一侧。

根据本发明第二方面实施例的视觉假体，包括：植入装置，所述植入装置为根据本发明上述第一方面实施例的植入装置，所述植入装置用于植入脑部或眼部；外部装置，所述外部装置包括：摄像单元、视频处理单元和无线信号器，所述摄像单元与所述视频处理单元电连接，所述视频处理单元和所述无线信号器电连接，所述无线信号器与所述植入装置通过无线耦合的方式进行能量和数据连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的植入装置的分解图；

图2是图1中所示的植入装置装配完成后的示意图；

图3是图1中所示的环形壳体的立体图；

图4是图1中所示的环形壳体和柔性电极的俯视图；

图5是图4中所示的柔性电极的示意图；

图6是图5中圈示的A部的放大图；

图7是根据本发明实施例的植入装置植入眼球时的示意图；

图8是根据本发明实施例的植入装置植入脑皮层时的示意图；

图9是根据本发明实施例的视觉假体的原理图。

附图标记：

100：植入装置；

1：外壳；

11：环形壳体；111：连接柱；112：延伸部；

113：开缝；114：缝合钩；115：过线孔；

1141：连接部；1142：钩部；

12：上盖；13：下盖；

2：柔性电极；21：引入部分；211：连接片；

2111：连接孔；2112：缝隙孔；

22：刺激部分；23：电缆；

3：电子器件封装体；31：线圈；

200：外部装置；210：摄像单元；

220：视频处理单元；230：无线信号器；

1000：眼球；1001：视网膜；2000：固定钉；3000：脑皮层。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图8描述根据本发明第一方面实施例的植入装置100。该植入装置100可适用于人工耳蜗植入体、视网膜植入体、脊髓刺激器(用于治疗疼痛)、脑皮层刺激器、深部脑刺激器(脑起搏器)等植入人体内的医疗器械中。在本发明的以下描述中，主要以用于脑皮层刺激视觉假体的植入装置100以及视网膜植入体为例进行描述。

如图1-图8所示，根据本发明第一方面实施例的植入装置100，包括外壳1、柔性电极2和电子器件。

具体而言，外壳1包括环形壳体11和封闭环形壳体11的盖体，例如，参照图1-图2并结合图3，环形壳体11可以大体形成为周向延伸的环形结构，盖体封闭环形壳体11的敞开部分(例如，图1和图3中的顶部和底部)以与环形壳体11共同限定出容置腔。环形壳体11为金属壳体。此时环形壳体11由金属材料制成，以便于与柔性电极2的引入部分21形成电连接。

柔性电极2包括引入部分21，电缆和刺激部分22。刺激部分22可以包括柔性衬底和设在柔性衬底上的多个刺激电极，柔性衬底可以起到支撑和保护刺激电极的作用，多个刺激电极的端部可以暴露于柔性衬底的一侧表面以适于对人体的待植入部位(例如视网膜1001、脑皮层3000等)产生刺激。多个刺激电极可以以阵列方式(例如，成排成列)设在柔性衬底内。

电子器件与柔性电极2的引入部分21连接并形成电子器件封装体3。电子器件可以包括电路芯片，如ASIC芯片(专用集成电路)，电路芯片用于处理接收到的数据信号并发出驱动刺激电极的电刺激脉冲。电子器件还可以包括电容器、电感器、电阻器、振荡器、滤波器、存储器等根据电路设计而可能设置的电子元器件。电子器件封装体3位于环形壳体11和盖体形成的空间(即上述容置腔)内。

柔性电极2的引入部分21与环形壳体11的内壁电连接，植入装置100在正向电压驱动时形成依次从电子器件封装体3内的电流驱动输出端口、柔性电极2的引入部分21、刺激部分22、被刺激组织、环形壳体11到电子器件封装体3内电流驱动电路地线的电刺激回路。当植入装置100在反向电压驱动时，电流方向则与前述相反，在此不再赘述。

例如，当植入装置100植入眼球1000时，正向电压驱动具体的电刺激过程可以如下：外壳1内的电子器件封装体3接收到外部的射频信号后，向刺激部分22的多个刺激电极发送电脉冲信号，多个刺激电极向视网膜1001表面施加电流刺激，以帮助患者获得视觉感知，同时电流朝向低电位方向，即穿过眼球壁流向固定在巩膜上的环形壳体11的底端，由于柔性电极2的引入部分21与环形壳体11的内壁电连接，从而可以进一步流向电子器件封装体3。

由此，无需设置专门的回路电极就可以形成电路循环，零部件少，结构简单且易于加工制造。此外，由于刺激电流穿过眼球壁，能深度穿入视网膜细胞，与传统的在柔性柔性电极上设置回路电极的方式相比，实现同样的刺激效果只需提供更小的电流强度，从而能延长电池的使用时间，节省电能，且刺激部分22上的刺激电极只需承受较小的负载，延长了柔性电极2的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，参照图4和图5并结合图3和图6，柔性电极2的引入部分21上形成有连接孔2111，环形壳体11内设有连接柱111，连接孔2111与连接柱111电连接。例如，在图3-图6的示例中，连接柱111可以一体形成在环形壳体11内部，且连接柱111可以沿环形壳体11的轴向延伸，连接孔2111沿引入部分21的厚度方向贯通柔性电极2的引入部分21。

进一步地，引入部分21的连接孔2111与连接柱111通过导电胶连接。导电胶便于粘附在连接孔2111的侧壁和连接柱111的外周壁之间，且在固化后进一步提高引入部分21与环形壳体11电连接的可靠性。

具体而言，参照图4和图5并结合图6，从引入部分21向外延伸形成有连接片211，连接孔2111形成在连接片211上。例如，在图4-图6的示例中，连接片211布置在引入部分21的边缘处，连接片211的一端与引入部分21的边缘连接，连接片211的另一端与引入部分21的表面彼此间隔开，便于排布电子器件，减小整体尺寸。

如图4-图6所示，连接孔2111的侧壁上形成有朝向远离连接孔2111的中心方向凹入的至少一个缝隙孔2112。具体地，缝隙孔2112沿连接片211的厚度方向贯穿连接片211，且缝隙孔2112的一端与连接孔2111连通。由此，可以防止应力集中，导电胶也可以进入到缝隙孔2112内，从而可以进一步提高连接柱111与连接孔2111之间电连接的可靠性。连接柱111与连接孔2111可以过盈配合或过渡配合。

可选地，参照图6，缝隙孔2112的数量为多个，每个缝隙孔2112沿连接孔2111的径向延伸，且多个缝隙孔2112沿连接孔2111的周向均匀间隔分布。每相邻两个缝隙孔2112之间的夹角均相等。如此设置的缝隙孔2112使得连接孔2111可以产生较大的变形，且连接孔2111的受力可以更加均匀。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

可选地，缝隙孔2112除了可以为图6中所示的直线孔之外，还可以为曲线孔(如弧形孔、波浪形孔等)、折线孔(如W形孔等)等。

根据本发明的一些实施例，如图3和图4所示，环形壳体11的内壁上设有向内延伸出的延伸部112，其中连接柱111连接在延伸部112的端部(例如，图3中的内端)。连接柱111的下端与延伸部112的内端相连并向上延伸，这样，在电子器件封装体3放入环形壳体11内的过程中连接柱111可以穿过引入部分21上的连接孔2111，从而提高了装配效率。

根据本发明的一些实施例，如图1、图3和图4所示，电子器件封装体3还包括线圈31，环形壳体11的顶部和底部均敞开，盖体包括上盖12和下盖13，上盖12设在环形壳体11的顶部，下盖13设在环形壳体11的底部，环形壳体11上形成有开缝113。开缝113不会阻碍信号通信，可以避免线圈31涡流，保证线圈31的射频信号稳定可靠地传输。例如，当植入装置100植入眼球1000时，即使眼球1000移动，或者外部线圈与电子器件封装体3之间距离较大时，依然能保证信号稳定可靠地传输。需要说明的是，如果线圈31不放在环形壳体11内，则环形壳体11可以不设置开缝。

例如，在图1、图3和图4的示例中，上盖12和下盖13分别封闭环形壳体11的顶部和底部，上盖12可以形成为朝向远离下盖13的方向凹入的曲面形，下盖13可以形成为朝向上盖12方向凹入的曲面形。由此，当植入装置100植入眼球1000时，由于下盖13构造为与巩膜相匹配的曲面，从而可以更好地与巩膜贴合，且由于上盖12也具有对应的曲面结构，并位于眼皮与巩膜之间，能减轻患者的异物感。

可选地，环形壳体11的材料为纯钛、钛合金、铂、铂合金、铂铱合金等金属，上盖12和下盖13为陶瓷件、玻璃件或聚合物(如聚醚醚酮等)件，但不限于此。

其中，线圈31用于接收数据及能量，数量可以为一个或多个。例如，线圈31可以包括一个内部数据线圈和一个内部能量线圈，以分别用于接收外部线圈的数据及能量。

根据本发明的进一步实施例，参照图2，环形壳体11上形成有过线孔115，柔性电极2可以穿过过线孔115，开缝113与过线孔115彼此连通且呈倒T形，此时该倒T形孔贯通环形壳体11的顶部和底部，这样在有效避免线圈31涡流的同时，使得柔性电极2可以穿过过线孔115伸出到外壳1外。当然，开缝113还可以贯穿环形壳体11的顶部和底部且与过线孔115周向间隔开(图未示出)。

根据本发明的一些实施例，如图3所示，环形壳体11外壁上设置有至少一个缝合钩114，至少一个缝合钩114仅设置于环形壳体11一侧。例如，在图3的示例中示出了两个缝合钩114。外壳1可以通过缝合钩114采用缝线的方式牢靠地缝合在待缝合组织(如巩膜等)上，环形壳体11的不具有缝合钩114的一侧(例如，图3中的上侧)可以通过巩膜外的结膜包裹被固定(一般位于颞上象限两条眼直肌之间)，在保证对植入装置100固定的同时，减少了缝合点。具体而言，参照图3，每个缝合钩114可以包括与环形壳体11连接的连接部1141和连接在连接部1141的自由端的钩部1142。由于钩部1142采用非闭环结构，从而可以进一步避免线圈31涡流。

进一步地，外壳1与电子器件封装体3之间的空间内填充有密封胶，这样可以进一步保证植入装置100的密封性和防腐蚀性。其中，密封胶可以通过开缝113填充至外壳1与电子器件封装体3之间的空间内。可选地，密封胶为硅胶或环氧胶，但不限于此。

进一步地，柔性电极2的引入部分21和刺激部分22之间连接有电缆23，如图1-图2和图4-图5所示。安装时，电缆23可以穿过过线孔115以伸出到外壳外。

根据本发明实施例的植入装置100，在保证各部分功能稳定可靠的同时，还能显著减少植入装置100的尺寸，例如，植入装置100位于眼外的部分仅需要覆盖巩膜一个象限(一般为颞上象限)即可植入。

下面结合图7描述根据本发明实施例的植入装置100植入在眼球1000(即作为视网膜植入体)内的过程。

首先，将环形壳体11缝合在巩膜的颞上象限，并保证缝合钩114与角膜缘之间的距离。然后进行玻璃体切除，并在颞上象限切开巩膜形成切口，将柔性电极2的刺激部分22从该切口引入眼球1000内，并通过固定钉2000将刺激部分22固定在视网膜1001表面黄斑区域。该植入手术简单，对眼睛创伤小，且避免了压迫眼球涡静脉，术后并发症少，并且能减轻患者的异物感。

下面结合图8描述根据本发明实施例的植入装置100植入在脑皮层3000内的过程。

先去除一部分颅骨，使其形成镂空部分。然后将刺激部分22植入脑皮层3000表面，并将外壳1植入颅骨的镂空部分，或者颅骨上、头皮下方。一般来说，具有刺激电极的刺激部分22可以植入脑部视觉皮层的V1区，也可以部分覆盖V2或V3区。值得注意的是，这里提到的脑部视觉皮层的V1、V2、V3区为脑部视觉领域内常见的区域划分，在此不做详细解释。

如图9所示，根据本发明第二方面实施例的视觉假体，包括植入装置100和外部装置200。植入装置100为根据本发明上述第一方面实施例的植入装置100，植入装置100用于植入脑部或眼部，柔性电极2的刺激部分22可以用于对视觉皮层或视网膜细胞进行刺激。

外部装置200包括摄像单元210、视频处理单元220和无线信号器230，摄像单元210与视频处理单元220电连接，视频处理单元220和无线信号器230电连接，无线信号器230与植入装置100通过无线耦合的方式进行能量和数据连接，例如通过外部线圈与植入装置100中的线圈31进行数据和能量的无线传输。

根据本发明实施例的植入装置100和视觉假体的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种植入装置，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳包括环形壳体和封闭所述环形壳体的盖体，所述环形壳体为金属壳体；

柔性电极，所述柔性电极包括引入部分、电缆和刺激部分；

电子器件，所述电子器件与所述柔性电极的所述引入部分连接并形成电子器件封装体，所述电子器件封装体位于所述环形壳体和所述盖体形成的空间内，所述引入部分与所述环形壳体的内壁电连接，所述植入装置在正向电压驱动时形成依次从所述电子器件封装体内的电流驱动输出端口、所述柔性电极的所述引入部分、所述刺激部分、被刺激组织、所述环形壳体到所述电子器件封装体内电流驱动电路地线的电刺激回路。

2.根据权利要求1所述的植入装置，其特征在于，所述柔性电极的所述引入部分上形成有连接孔，所述环形壳体内设有连接柱，所述连接孔与所述连接柱电连接。

3.根据权利要求2所述的植入装置，其特征在于，所述连接孔与所述连接柱通过导电胶连接。

4.根据权利要求2所述的植入装置，其特征在于，从所述柔性电极的所述引入部分向外延伸形成有连接片，所述连接孔形成在所述连接片上，且所述连接孔的侧壁上形成有朝向远离所述连接孔的中心方向凹入的至少一个缝隙孔。

5.根据权利要求4所述的植入装置，其特征在于，所述缝隙孔的数量为多个，每个所述缝隙孔沿所述连接孔的径向延伸，且多个所述缝隙孔沿所述连接孔的周向均匀间隔分布。

6.根据权利要求2所述的植入装置，其特征在于，所述环形壳体的内壁上设有向内延伸出的延伸部，其中所述连接柱连接在所述延伸部的端部。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的植入装置，其特征在于，所述电子器件封装体还包括线圈，所述环形壳体的顶部和底部均敞开，所述盖体包括上盖和下盖，所述上盖设在所述环形壳体的顶部，所述下盖设在所述环形壳体的底部，所述环形壳体上形成有开缝。

8.根据权利要求7所述的植入装置，其特征在于，所述环形壳体的材料为纯钛、钛合金、铂、铂合金或铂铱合金，所述上盖和所述下盖为陶瓷件、玻璃件或聚合物件。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的植入装置，其特征在于，所述环形壳体外壁上设置有至少一个缝合钩，所述至少一个缝合钩仅设置于所述环形壳体一侧。

10.一种视觉假体，其特征在于，包括：

植入装置，所述植入装置为根据权利要求1-9中任一项所述的植入装置，所述植入装置用于植入脑部或眼部；

外部装置，所述外部装置包括：摄像单元、视频处理单元和无线信号器，所述摄像单元与所述视频处理单元电连接，所述视频处理单元和所述无线信号器电连接，所述无线信号器与所述植入装置通过无线耦合的方式进行能量和数据连接。

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