CN111481345A - 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：环形壳体，环形壳体内限定出容置腔，环形壳体为金属壳体且开设有缝隙；盖体，盖体封盖容置腔；线圈，线圈用于传递数据和/或能量，线圈设置于容置腔内；刺激电路板，刺激电路板的第一端连接线圈，刺激电路板的第二端为刺激端，所述第二端从所述环形壳体向外延伸。由此，植入装置体积小，而且通过在环形壳体设置缝隙，减小了容置腔内存在的屏蔽，减小了金属壳体在电磁感应下的涡流电流，降低了由于涡流电流导致的发热，保证了无线传输的效率，进而使得线圈的射频信号能稳定可靠地传输。

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，柔性刺激电路板穿过眼球壁，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。

相关技术中，植入件的电子封装体一般与线圈相连，线圈用于传输数据和能量，线圈位于电子封装体的外部，电子封装体和线圈分别位于眼球的周向前后位置，这样占用空间较大，植入件需要覆盖巩膜周向两个象限甚至三个、四个象限，导致手术难度较大，而且病人的异物感较明显。

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，所述植入装置结构紧凑，占用空间小。

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：环形壳体，所述环形壳体内限定出容置腔，所述环形壳体为金属壳体且开设有缝隙；盖体，所述盖体封盖所述容置腔；线圈，所述线圈用于传递数据和/或能量，所述线圈设置于所述容置腔内；刺激电路板，所述刺激电路板的第一端连接所述线圈，所述刺激电路板的第二端为刺激端，所述第二端从所述环形壳体向外延伸。

由此，通过将线圈内置于环形壳体内，可以有效减小植入装置的体积，而且通过在环形壳体设置缝隙，避免了线圈涡流的产生，减小了容置腔内存在的屏蔽，减小了金属壳体在电磁感应下的涡流电流，降低了由于涡流电流导致的发热，保证了无线传输的效率，不会影响信号的通信，进而使得线圈的射频信号能稳定可靠地传输。

根据本发明的一些实施例，所述第一端设置于所述容置腔内，所述环形壳体设置有过线孔，所述刺激电路板经过所述过线孔。

根据本发明的一些实施例，所述缝隙与所述过线孔相连且呈倒T形孔，所述倒T形孔上下贯穿所述环形壳体。

根据本发明的一些实施例，所述缝隙上下贯穿所述环形壳体的顶部和底部且与所述过线孔周向间隔。

根据本发明的一些实施例，所述环形壳体的内表面设置有连接柱，所述连接柱与所述第一端的地线相连接，以形成电刺激回路。

根据本发明的一些实施例，所述环形壳体设置有缝合钩，用于通过缝合线将所述环形壳体在巩膜上固定，所述缝合钩的一端与所述环形壳体连接，另一端为自由端，以在所述环形壳体和所述缝合钩之间形成开环。

根据本发明的一些实施例，所述缝合钩的数量为两个，两个所述缝合钩分布于所述缝隙的两侧。

根据本发明的一些实施例，所述植入装置还包括：上支架和下支架，所述上支架和所述下支架设置于所述容置腔内，所述下支架位于所述上支架的下方；所述线圈包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈设置于所述上支架上，所述第二线圈设置于所述下支架上，所述第二线圈位于所述第一线圈的下方。

根据本发明的一些实施例，所述缝隙为直线状、波浪状、V形和W形中的一种。

根据本发明第二方面实施例的视觉假体，包括：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。

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刺激电路板的俯视图；

图5是根据本发明实施例的植入装置植入眼球时的示意图；

图6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7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：缝隙；113：缝合钩；114：过线孔；

1131：连接部；1132：勾部；

12：上盖；13：下盖；

2：线圈；21：上支架；22：下支架；23：第一线圈；24：第二线圈；

3：刺激电路板；31：引入部分；32：刺激部分；33：电缆；

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4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4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、线圈2、刺激电路板3。

具体而言，外壳1包括环形壳体11和盖体，例如，参照图1-图2并结合图3，环形壳体11内限定出容置腔，环形壳体11可以大体形成为周向延伸的环形结构，盖体封盖容置腔，即盖体封盖环形壳体11的敞开部分(例如，图1和图3中的顶部和底部)。

环形壳体11为金属壳体，即环形壳体11由金属材料制成，金属材料制成的环形壳体11可以有效保护线圈2和刺激电路板3，而且还具有防腐蚀的作用。

其中，线圈2用于传递数据和/或能量，数量可以为一个或多个，线圈2设置于容置腔内。例如，线圈2可以包括一个第一线圈23和一个第二线圈24，第一线圈23和第二线圈24中的一个为数据线圈，第一线圈23和第二线圈24中的另一个为能量线圈，数据线圈可以用于与外部进行数据交互，能量线圈可以用于接收外部能量。

下面以第一线圈23为数据线圈且第二线圈24为能量线圈为例进行说明。

如图1和图2所示，刺激电路板3的第一端与线圈2连接，刺激电路板3的第二端为刺激端，第二端从环形壳体11向外延伸，以便于贴附于人体的待植入部位。

线圈2与刺激电路板3的第一端连接并形成电子器件封装体。刺激电路板3包括引入部分31和刺激部分32，引入部分31构成刺激电路板3的第一端，刺激部分32构成刺激电路板3的第二端。引入部分31除了连接前述第一线圈23和第二线圈24外，还可连接如专用集成电路(ASIC芯片)和分立元器件等，以实现相应的电路功能。分立元器件还可以包括电容器、电感器、电阻器、振荡器、滤波器、内存芯片等根据电路设计而可能设置的电子元器件。电子器件封装体位于环形壳体11和盖体形成的空间(即上述容置腔)内。作为一个可替代的实施例，刺激电路板3的第一端可不设置于容置腔内，而是连接于环形壳体11的外侧并与环形壳体11内部的线圈2电连接，同样涵盖在本发明的范围之内。

刺激部分32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，刺激电极的数量可以为数十、数百或数千个，如256或512等。

其中，如图3和图4所示，环形壳体11上还开设有缝隙112。封闭式的环形壳体将影响线圈2的正常通信，而本发明的设置有缝隙112的环形壳体11将不会阻碍信号通信，其可以避免线圈涡流影响磁场分布，降低由于涡流电流导致的发热，保证无线传输的效率，从而可以保证线圈2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，或者外部装置200与电子器件封装体之间距离较大时，植入装置100依然能保证信号稳定可靠地传输。

由此，根据本发明实施例的植入装置100，通过在环形壳体11内内置线圈2，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。而且，由于环形壳体11上还开设有缝隙112，可以避免线圈涡流，不会影响信号的通信，从而可以保证线圈2的射频信号稳定可靠地传输。

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114，刺激电路板3可以穿过过线孔114，过线孔114可以方便刺激电路板3的经过。

缝隙112与过线孔114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，这样环形壳体11在有效避免线圈涡流的同时，使得刺激电路板3可以穿过过线孔114伸到外部。当然，缝隙112还可以贯穿环形壳体11的顶部和底部且与过线孔114周向间隔开(图未示出)。

根据本发明的一些实施例，参照图4并结合图3，环形壳体11内设有连接柱111。例如，在图3-图4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。连接柱111与刺激电路板3的第一端地线相连接，以形成电刺激回路。其中，刺激电路板3的第一端设置有连接孔，连接柱111穿设在连接孔内，两者之间可以通过导电胶连接。

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接收到外部的射频信号后，向刺激电路板3的第二端上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流动，即穿过眼球壁流向固定在巩膜上的环形壳体11的底端，由于刺激电路板3的第一端的地线与环形壳体11的连接柱111电连接，从而可以进一步流向电子器件封装体。

由此，无需设置专门的回路电极就可以形成电路循环，如此设置的植入装置100零部件少，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，与传统的在刺激电路板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32上的刺激电极只需承受较小的负载，延长了刺激电路板3的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，如图3所示，环形壳体11设置有缝合钩113，用于通过缝合线将环形壳体11在巩膜上固定，缝合钩113的一端与环形壳体11连接，另一端为自由端，以在环形壳体11和缝合钩113之间形成开环，该开环结构也能避免线圈涡流。例如，在图3的示例中示出了两个缝合钩113，且分布于缝隙112的两侧。

外壳1可以通过缝合钩113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上缝合钩113的相对一侧(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，每个缝合钩113可以包括与环形壳体11连接的连接部1131和连接在连接部1131的一端的勾部1132。由于勾部1132采用非闭环结构，从而可以进一步避免线圈涡流。

如图1所示，植入装置100还包括支架，支架包括上支架21和下支架22，上支架21设置于下支架22的上方，上支架21和下支架22均设置于容置腔内，第一线圈23设置于上支架21上，第二线圈24设置于下支架22上，第二线圈24位于第一线圈23的下方。也就是说，支架的数量为两个，上支架21用于支撑第一线圈23，下支架22用于支撑第二线圈24，上支架21还设置于下支架22的上方。如此设置的支架可以合理利用植入装置100的内部空间，也可以使得第一线圈23和第二线圈24整体布局合理。可选的，第二线圈和第一线圈可以互换位置。

可选地，缝隙112除了可以为直线状之外，还可以为曲线(如弧形、波浪形等)、折线(如V形、W形等)等。多种缝隙112形式可以满足不同的使用要求。缝隙112的中心线可以与环形壳体11的中心线平行，也可以形成一定夹角，均可以实现本发明的技术效果。此外，缝隙112的数量可以为多条，但仅其中一条能上下贯通环形壳体11，以保证环形壳体11为一体结构。

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。

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为纯钛件，或其它金属材料，如钛合金，铂，铂合金，铂铱合金等，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。

根据本发明的一个具体实施例，刺激电路板3的引入部分31和刺激部分32之间连接有电缆33，如图1-图2所示。安装时，电缆33可以穿过过线孔112以伸出到外壳1外。可选地，刺激电路板3为柔性电极，但不限于此。

下面结合图5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1001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，并保证缝合钩113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，将刺激电路板3的第二端从该切口引入眼球1000内，并通过固定钉2000将第二端固定在视网膜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1000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6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。然后将刺激电路板3的第二端植入脑皮层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，具有刺激电极的第二端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7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，刺激电路板3的第二端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2与植入装置100中的线圈2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：

环形壳体，所述环形壳体内限定出容置腔，所述环形壳体为金属壳体且开设有缝隙；

盖体，所述盖体封盖所述容置腔；

线圈，所述线圈用于传递数据和/或能量，所述线圈设置于所述容置腔内；

刺激电路板，所述刺激电路板的第一端连接所述线圈，所述刺激电路板的第二端为刺激端，所述第二端从所述环形壳体向外延伸。

2.根据权利要求1所述的植入装置，其特征在于，所述第一端设置于所述容置腔内，所述环形壳体设置有过线孔，所述刺激电路板经过所述过线孔。

3.根据权利要求2所述的植入装置，其特征在于，所述缝隙与所述过线孔相连且呈倒T形孔，所述倒T形孔上下贯穿所述环形壳体。

4.根据权利要求2所述的植入装置，其特征在于，所述缝隙上下贯穿所述环形壳体的顶部和底部且与所述过线孔周向间隔。

5.根据权利要求1所述的植入装置，其特征在于，所述环形壳体的内表面设置有连接柱，所述连接柱与所述第一端的地线相连接，以形成电刺激回路。

6.根据权利要求1所述的植入装置，其特征在于，所述环形壳体设置有缝合钩，用于通过缝合线将所述环形壳体在巩膜上固定，所述缝合钩的一端与所述环形壳体连接，另一端为自由端，以在所述环形壳体和所述缝合钩之间形成开环。

7.根据权利要求6所述的植入装置，其特征在于，所述缝合钩的数量为两个，两个所述缝合钩分布于所述缝隙的两侧。

8.根据权利要求1所述的植入装置，其特征在于，还包括：上支架和下支架，所述上支架和所述下支架设置于所述容置腔内，所述下支架位于所述上支架的下方；

所述线圈包括：第一线圈和第二线圈，所述第一线圈设置于所述上支架上，所述第二线圈设置于所述下支架上，所述第二线圈位于所述第一线圈的下方。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的植入装置，其特征在于，所述缝隙为直线状、波浪状、V形和W形中的一种。

10.一种视觉假体，其特征在于，包括：

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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