CN117679634B - 植入电极及电刺激系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于电刺激系统的植入电极，所述植入电极适于植入人体内，植入电极包括刺激部分和检测部分，刺激部分用于向人体组织施加电刺激，检测部分用于检测人体组织中的组织液中的生物活性分子的浓度。通过在植入电极中同时设置刺激部分和检测部分，使减少了传统同类手术中面临的因多次操作导致的增加手术时长、扩大创口面积等问题，降低了手术的复杂程度。另外，由于植入电极包括刺激部分和检测部分，在其植入体内后，检测部分能够始终检测组织液中目标的生物活性分子浓度，随后根据检测部分的实时检测结果来有针对性的、客观的调整刺激强度，对医生回访病情制定治疗方案起到了重要的辅助参考作用。
Description
技术领域
本公开涉及医疗器械技术领域，具体地，涉及一种植入电极及电刺激系统。
背景技术
现代医学中，通过电刺激来缓解肌体疼痛尤其是肌肉疼痛的治疗手段已具有丰富的临床经验。然而，在一定程度上，疼痛是患者的主观感受，因此，医生对患者关于疼痛的询问所得到的回答通常也与客观情况之间存在误差，进而设置的电刺激参数无法实现与客观疼痛程度达到匹配的刺激治疗效果。在将电刺激装置植入患者体内之后，每一次的调节都只能通过主观疼痛感受反应而进行，这对在疼痛治疗的完整阶段内实现精准高效的治疗效果造成一定程度的阻碍。
发明内容
本公开旨在实现在疼痛治疗的完整阶段能够客观的、精准的进行每一次电刺激。
第一方面，本公开提供一种用于电刺激系统的植入电极，所述电刺激系统包括控制装置，该植入电极适于植入人体内，植入电极包括细长的主体件、刺激部分和检测部分，所述主体件在所述植入电极的远端和近端之间延伸，所述检测部分用于检测人体中组织液中的生物活性分子的浓度，刺激部分用于向人体组织施加电刺激，所述刺激部分具有多个刺激电极导线、多个刺激电极输入触点和多个刺激电极输出触点，所述刺激电极导线在所述主体件内沿着所述主体件的长度方向延伸，所述多个刺激电极输入触点和多个刺激电极输出触点位于所述主体件的外表面，并且每个刺激电极导线的两端分别与一刺激电极输入触点和一刺激电极输出触点电连接，来自所述控制装置的电刺激脉冲依次经由所述刺激电极输入触点、所述刺激电极导线和所述刺激电极输出触点传递到人体中的目标刺激区域。
首先，某些疼痛在体内被客观表现为组织液中某些生物活性分子浓度。因此，针对组织液中的生物活性分子的检测通常通过将针对生物活性分子的检测探针深入患者体内来进行生物活性分子的种类以及浓度的确认，随后取出检测探针，将电刺激引线置入患者体内的目标位置来完成电刺激止痛。然而，当生物活性分子的检测探针取出，并植入电刺激引线之后，电刺激的输出强度是基于手术期间测出的生物活性分子的浓度而设定的，一旦目标生物活性分子的浓度发生变化，患者所进行的刺激强度的调节仍然只能按照其主观感受而完成，然而每个人的疼痛耐受程度不同，所以无法在疼痛治疗的完整阶段针对每一次的电刺激都能够客观且精准的调节电刺激强度。
本公开通过在植入电极中同时设置刺激部分和检测部分，使减少了传统同类手术中面临的因多次操作导致的增加手术时长、扩大创口面积等问题，降低了手术的复杂程度。另外，由于植入电极包括刺激部分和检测部分，在其植入体内后，检测部分能够始终检测目标生物活性分子的浓度，随后根据检测部分的实时检测结果来有针对性的、客观的调整刺激强度，对医生回访病情制定治疗方案起到了重要的辅助参考作用。
在一示例性的实施例中，多个生物电极检测触点分别连接于多个生物电极导线的远端，也就是说，每个生物电极检测触点仅对应于一个生物电极导线。
由于组织液中的生物活性分子的种类不同，多个生物电极导线和多个生物电极检测触点有助于对一种或更多种生物活性分子进行检测。由于生物电极检测触点和生物电极输出触点与生物电极导线一一对应，实现了多个检测结果的互不干涉。而且由于反映肌肉疼痛的程度的生物活性分子多来源于脑部，并流经脊髓，所以为了更有利于生物电极检测触点触及生物活性分子的目标检测区域，本公开将用于检测生物活性分子的浓度的生物电极检测触点设于生物电极导线的远端。
在一示例性的实施例中，刺激部分包括多个刺激电极导线和多个刺激电极输出触点，多个刺激电极输出触点分别连接于所述多个刺激电极导线的远端，多个生物电极检测触点的整体位于多个刺激电极输出触点的整体的远侧，也就是说，生物电极检测触点整体与刺激电极输出触点整体分隔。
由于疼痛精确位置和深度难以通过患者描述来确定，所以本公开通过布置多个刺激电极输出触点，可以分别将每个刺激电极输出触点以不同的刺激深度进行刺激，并根据检测部分所测生物活性分子的浓度的变化程度确定刺激位置，即确定的刺激电极输出触点以及确定的刺激深度。最终实现刺激的准确度的提高。由于疼痛的位置不固定，所以为了更有利于刺激电极输出触点优先触及目标刺激区域，本公开将用于检测组织液中的生物活性分子的浓度的生物电极检测触点设于生物电极导线的远端。本公开将用于检测组织液中的生物活性分子的浓度的生物电极检测触点整体设置于刺激电极输出触点整体的远侧，同时生物电极检测触点整体与刺激电极输出触点整体分隔，避免了电刺激脉冲对生物电极检测触点的干扰，从而提高检测结果的准确性，以及有助于保证刺激电极输出触点对人体的刺激效果的均匀性。
在一示例性的实施例中，每个生物电极检测触点的表面涂覆有生物敏感物质，生物敏感物质用于与生物活性分子发生反应以产生反映生物活性分子的浓度的信号。具体通过检测生物敏感物质与生物活性分子反应产生的电位数值来获得组织液中的目标生物活性分子浓度的信息。
在一示例性的实施例中，生物敏感物质为生物酶，其中，任意两个生物电极检测触点涂覆的生物酶相同，或者至少两个生物电极检测触点涂覆的生物酶不同。生物酶相同的情况下，随着生物电极检测触点的数量增多，对于组织液中的目标生物活性分子的检测数据的采集数量越大，有利于对目标生物活性分子的浓度的精确分析。生物酶不相同的情况下，由于组织液中的生物活性分子的多样性，本公开通过不同的生物酶来实现与不同种类的生物活性分子的反应，使得适用于对不同生物活性分子的浓度的检测。
在一示例性的实施例中，检测部分包括至少一个生物电极导线，生物电极导线包括在主体件内延伸的第一部分和暴露在主体件之外的第二部分。生物电极导线暴露在主体件外的部分，用于检测组织液中的生物活性分子的浓度。
由于特定的生物活性分子可能出现的位置不固定且无法提前确定，但疼痛的位置是确定的，所以对生物活性分子的检测需要生物电极导线具有更大检测覆盖范围。由于生物电极导线的第二部分暴露在主体件外，所以第二部分的每一处都能够进行检测工作，实现了更大的检测覆盖范围，提高检测效率。
在一示例性的实施例中，生物电极导线的整体通过相对于主体件移动而调整第二部分，也就是说，第二部分的长度可调节。
当确定组织液中的目标生物活性分子的位置后，多余的生物电极导线（即植入电极在组织液中的目标生物活性分子的位置处的远端的部分）应当被取出，以降低患者的不适感。所以，本公开中，通过使生物电极相对于主体件移动，以避免在患者体内存在多余的生物电极导线的部分，提升患者对于植入电极在体内的接受舒适程度。
在一示例性的实施例中，每个生物电极导线的第二部分的外表面涂覆有生物敏感物质，生物敏感物质用于与生物活性分子发生反应以产生反映生物活性分子的浓度的信号。具体通过检测生物敏感物质与生物活性分子反应产生的电位数值来获得组织液中的目标生物活性分子浓度的信息。
在一示例性的实施例中，生物敏感物质为生物酶，其中任意两个生物电极导线涂覆的生物酶相同，或者至少两个生物电极导线涂覆的生物酶不同。生物酶相同的情况下，随着生物电极检测触点的数量增多，对于组织液中的目标生物活性分子的检测数据的采集数量越大，有利于对目标生物活性分子的浓度的精确分析。生物酶不相同的情况下，由于组织液中的生物活性分子的多样性，本公开通过不同的生物酶来实现与不同种类的生物活性分子的反应，通过检测物质反应产生的电位差来获得目标生物活性分子浓度的信息，使得适用于不同生物活性分子的浓度的检测。
在一示例性的实施例中，植入电极还包括细长的主体件，主体件具有刺激电极导线通道和与刺激电极导线通道隔离的生物电极导线通道，刺激部分包括在刺激电极导线通道中延伸的刺激电极导线，检测部分包括在生物电极导线通道中延伸的生物电极导线，刺激电极导线和生物电极导线之一或二者为导电流体。
为避免用于提供电刺激的刺激电极导线和用于检测组织液中的生物活性分子的浓度的生物电极导线之间相互影响，本公开在主体件内开设有互不连通的刺激电极导线通道和生物电极导线通道，使得刺激电极导线通道中的刺激电极导线和生物电极导线通道中的生物电极导线不会相互干扰。在刺激电极导线通道中灌注导电流体，由于其流体特性，可以很轻易地填充进通道，通过灌注的方式节省了植入电极的制备时间，降低了加工工艺的难度。导电流体与刺激电极导线通道的配合有效降低了实现所有导线相互隔离的工艺难度。进而实现了将刺激电极导线和生物电极导线以互不干扰的方式结合于一个植入电极中。
在一示例性的实施例中，刺激部分包括多个刺激电极导线和多个刺激电极输出触点，多个刺激电极输出触点分别连接于多个刺激电极导线的远端。
由于疼痛精确位置和深度难以通过患者描述来确定，所以本公开通过布置多个刺激电极输出触点，可以分别将每个刺激电极输出触点以不同的刺激深度进行刺激，并根据检测部分所测组织液中的生物活性分子的浓度的变化程度确定刺激位置，即确定的刺激电极输出触点以及确定的刺激深度。最终实现刺激的准确度的提高。由于疼痛的位置不固定，所以为了更有利于刺激电极输出触点触及目标刺激区域，本公开将用于检测组织液中的生物活性分子的浓度的生物电极检测触点设于生物电极导线的远端。
第二方面，本公开还提供一种电刺激系统。本公开提供的电刺激系统包括：如上述第一方面提供的植入电极；接收装置，配置为从所述生物电极导线接收用于反映生物活性分子浓度的信号；以及控制装置，配置为根据信号来生成电脉冲并以能够向植入电极递送电脉冲的方式与植入电极耦合。
由于采用了上述方面提供的植入电极，本公开提供的电刺激系统能够在精准地覆盖目标靶点的同时不会或较少地刺激脊髓神经的其它部位，进而能够实现精准的定向刺激。因此，采用本公开提供的电刺激系统能够降低多余刺激所带来的副作用，更有利于患者的健康。此外，由于采用本公开上述方面提供的植入电极，本公开提供的电刺激系统能耗较小，这使得减小电池的尺寸进而减小控制装置的尺寸称为可能。尤其是对于需要将控制装置植入到患者体内的情况而言，采用本公开提供的电刺激系统，有利于减小植入过程对患者的创伤及降低手术难度。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单地介绍。
应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，而非全部。
应当理解，在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元素（构件或组成部分）。
应当理解，附图仅是示意性的，附图中的元素（构件或组成部分）的尺寸和比例不一定精确。
图1是根据本公开一实施例的电刺激系统在体内的结构示意图。
图2是图1中的控制装置的至少部分模块的结构示意图。
图3是根据本公开一实施例的植入电极的结构示意图。
图4是图3所示植入电极的横向剖视图。
图5是图3所示植入电极的生物电极导线通道的一部分的纵向剖视图。
图6是图3所示植入电极的刺激电极导线通道的一部分的纵向剖视图。
图7是根据本公开一实施例的植入电极的另一种结构示意图。
图8是根据本公开另一实施例的植入电极的结构示意图。
图9是根据本公开又一实施例的植入电极的局部结构示意图。
图10是图9所示植入电极的一部分的纵向剖视图。
图11是根据本公开再一实施例的植入电极的局部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施方式中的附图，对本公开实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
示例性的电刺激系统
图1是根据本公开一实施例的电刺激系统的结构示意图，本公开提供一种电刺激系统，电刺激系统包括植入电极10、接收装置22以及控制装置21，植入电极10被配置为检测患者体内的组织液中的生物活性分子（例如谷氨酸、乙酰胆碱、脑啡肽）的浓度和向指定区域发送电刺激信号。接收装置22配置为从生物电极导线106接收用于反映生物活性分子浓度的信号；控制装置21连接接收装置22，控制装置21配置为根据信号来生成电脉冲并以能够向植入电极10递送电脉冲的方式与植入电极10耦合。这里，接收装置22和控制装置21可依照实际需要植入体内或位于体外。
如图2所示，控制装置21可以包括处理器213、脉冲发生器214（例如，脉冲发生电路）和通信模块216（例如，通信电路）。脉冲发生器214可被配置为在处理器213的控制下生成电脉冲，随后通过发送模块215向目标电极触点发送电脉冲信号。通信模块216可被配置为在处理器213的控制下与一个或多个外部编程器30以及植入电极10通信。
示例性的植入电极
本公开提供的植入电极可以应用在上述的系统中，也可以应用到其它类型的系统中。
如图3-图4所示，示出了本公开一实施例的植入电极10的结构示意图，适用于电刺激系统，电刺激系统包括控制装置21，植入电极10适于植入人体内，植入电极10包括细长的主体件101、刺激部分和检测部分。主体件101在植入电极的远端和近端之间延伸。检测部分用于检测人体中组织液中的生物活性分子的浓度（例如谷氨酸、乙酰胆碱、脑啡肽）。检测部分包括生物电极导线106。在植入电极10中，所检测到的生物活性分子的浓度信息经由生物电极导线106传递到接收装置22中。刺激部分用于向人体组织施加电刺激，刺激部分具有多个刺激电极导线105、多个刺激电极输入触点108和多个刺激电极输出触点104，刺激电极导线105在主体件101内沿着主体件101的长度方向延伸。多个刺激电极输入触点108和多个刺激电极输出触点104位于主体件101的外表面，并且每个刺激电极导线105的两端分别与一刺激电极输入触点108和一刺激电极输出触点104电连接。接收装置22接收到生物活性分子的浓度信息之后，控制装置21根据信号生成电刺激脉冲。来自控制装置21的电刺激脉冲依次经由多个刺激电极输入触点108、多个刺激电极导线105和多个刺激电极输出触点104传递到人体中的目标刺激区域。
示例性地，沿着主体件101的长度方向，主体件101内设有至少一个刺激电极导线通道102和与刺激电极导线通道102隔离的至少一个生物电极导线通道103。刺激电极导线通道102用于接收刺激电极导线。生物电极导线通道103用于接收至少部分检测部分，具体地，生物电极导线通道103用于接收至少部分生物电极导线106。将刺激电极导线105和生物电极导线106插入刺激电极导线通道102和生物电极导线通道103便于将刺激部分和检测部分更好地结合在植入电极10中。在其他实施例中，刺激部分和检测部分也可以通过例如浇注的方式（即先定位刺激部分和检测部分，后浇注主体件材料）结合到植入电极10中。
本公开通过在植入电极10中同时设置刺激部分和检测部分，使减少了传统同类手术中面临的因多次操作导致的增加手术时长、扩大创口面积等问题，降低了手术的复杂程度。另外，由于植入电极10包括刺激部分和检测部分，在其植入体内后，检测部分能够始终检测组织液中目标的生物活性分子浓度，随后根据检测部分的实时检测结果来有针对性的、客观的调整刺激强度，对医生回访病情制定治疗方案起到了重要的辅助参考作用。
继续参见图3-图4，检测部分包括多个生物电极导线106和多个生物电极检测触点107，多个生物电极检测触点107分别连接于多个生物电极导线106的远端。本公开将生物电极检测触点107设于生物电极导线106的远端有利于生物电极检测触点107触及组织液中的生物活性分子的目标检测区域。生物电极导线106沿着主体件101的长度方向延伸，并且完全设于主体件101内，本实施例中，生物电极导线106完全设于生物电极导线通道103内。检测部分还包括多个生物电极输出触点109，多个生物电极输出触点109分别连接于多个生物电极导线106，也就是说，每个生物电极检测触点107和每个生物电极输出触点109都仅对应于一个生物电极导线106。每个生物电极检测触点107和生物电极输出触点109与对应的生物电极导线通道103内的生物电极导线106电连通。其中生物电极检测触点107相比于生物电极输出触点109更靠近植入电极10的远端，用于与组织液中目标的生物活性分子反应，以获得较大的检测范围。
如图5所示，生物电极输出触点109设置在靠近主体件101的近端，用于接收来自生物电极检测触点107的电信号。每个生物电极检测触点107具有凸出的第一连接部1072，每个生物电极输出触点109具有凸出的第二连接部1092，第一连接部1072和第二连接部1092的一端穿过主体件101的外壁而伸入对应的生物电极导线通道103中，用于与生物电极导线通道103内的生物电极导线106电连接，另一端连接到各自的触点主体，使得触点主体附接在主体件101的外表面。生物电极检测触点107和生物电极输出触点109可以由相同材料制成。本实施例中，生物电极导线通道103中的生物电极导线106优选为导电液体，以增加植入电极10整体的柔性。
生物电极输出触点109电性连接到接收装置22（通过有线的方式或无线的方式），以接收来生物电极检测触点107的生物活性分子浓度的电信号信息。并根据该电信号信息指令控制装置21进行后续工作。
因为组织液中的生物活性分子的种类不同，多个生物电极导线106和多个生物电极检测触点107有助于对一种或更多种组织液中的生物活性分子进行检测，由于生物电极检测触点107和生物电极输出触点109与生物电极导线106一一对应，实现了多个检测结果的互不干涉。
继续参见图3-图4，刺激部分包括多个刺激电极导线105和多个刺激电极输出触点104，多个刺激电极输出触点104分别连接于多个刺激电极导线105的远端。
多个刺激电极输出触点104可以分别以不同的刺激深度进行刺激，并根据检测部分所测组织液中的生物活性分子的浓度的变化程度确定刺激位置，即确定的刺激电极输出触点104以及确定的刺激深度。最终实现刺激的准确度的提高。
由于疼痛的位置不固定，所以为了更有利于刺激电极输出触点104触及目标刺激区域，本公开将刺激电极输出触点104设于刺激电极导线105的远端。
刺激电极导线105沿着主体件101的长度方向延伸，并且完全设于主体件101内，本实施例中，刺激电极导线105完全设于刺激电极导线通道102内。
检测部分还包括多个刺激电极输入触点108，多个刺激电极输入触点108分别连接于多个刺激电极导线105，也就是说，每个刺激电极输出触点104和每个刺激电极输入触点108都仅对应于一个刺激电极导线105。每个刺激电极输出触点104和刺激电极输入触点108与对应的刺激电极导线通道102内的刺激电极导线105电连通。其中刺激电极输出触点104相比于刺激电极输入触点108更靠近植入电极10的远端，用于在对目标区域进行刺激时，更有利于刺激电极输出触点108优先触及目标区域。刺激电极输出触点104和刺激电极输入触点108可以分别设置在刺激电极导线通道102的两端，并且刺激电极输入触点108设置在主体件101的端部。具体地，刺激电极输入触点108相比于刺激电极输出触点104更靠近主体件101的近端，用于接收来自电刺激系统的电信号。
多个生物电极检测触点107的整体位于多个刺激电极输出触点104的整体的远侧，也就是说，生物电极检测触点107整体与刺激电极输出触点104整体分隔。避免了电刺激脉冲对生物电极检测触点107的干扰，从而提高检测结果的准确性，以及有助于保证刺激电极输出触点104对人体的刺激效果的均匀性。
如图6所示，每个刺激电极输出触点104具有凸出的第三连接部1042，每个刺激电极输入触点108具有凸出的第四连接部1082。第三连接部1042和第四连接部1082的一端穿过主体件101的外壁而伸入对应的刺激电极导线通道102中，用于与刺激电极导线通道102内的导电流体电连接；第三连接部1042和第四连接部1082的另一端连接到各自的触点主体，使得触点主体附接在主体件101的外表面。刺激电极输出触点104和每个刺激电极输入触点108可以由相同材料制成。
刺激电极输入触点108电性连接到控制装置21，通过有线的方式或无线的方式，以接收来自控制装置21的电信号，并将该电信号经由刺激电极导线105传递到刺激电极输出触点104后，传递到身体目标部位。
如图7所示，植入电极10按照功能可分为刺激段S和检测段T（图7中以虚线框出），所有的刺激电极输出触点104都位于主体件101中部的刺激段S中，所有的生物电极检测触点107位于主体件101远端的检测段T中。
由于反映肌肉疼痛的程度的生物活性分子多来源于脑部，并流经脊髓，所以为了精确检测出生物活性分子的浓度，本公开将用于检测生物活性分子的浓度的生物电极检测触点107整体设置于刺激电极输出触点104整体的远侧，同时生物电极检测触点107整体与刺激电极输出触点104整体分隔，避免电刺激脉冲对生物电极检测触点107的干扰，从而提高检测结果的准确性，以及有助于保证刺激电极输出触点104对人体的刺激效果的均匀性。
在一示例性实施例中，每个生物电极检测触点107的表面涂覆有生物敏感物质（常见的如酶、抗原、抗体、激素），生物敏感物质用于与生物活性分子发生反应以产生反映生物活性分子的浓度的信号。每一种生物敏感物质对应于一种生物活性分子，组织液中的生物活性分子的浓度的检测结果是通过生物活性分子与涂敷在生物电极检测触点107的表面上的生物敏感物质进行化学反应而得到的。具体地，生物敏感物质附着于生物电极检测触点107的表面，当生物敏感物质与目标生物活性分子发生反应时，二者的反应结果在生物电极检测触点107的表面会形成电极电位（即金属与组织液中的生物活性分子之间的界面电位差），位于植入电极10近端的接收装置22通过该电位差获得组织液中的生物活性分子的浓度结果。
优选地，生物敏感物质为生物酶，其中，任意两个生物电极检测触点107涂覆的生物酶相同，或者至少两个生物电极检测触点107涂覆的生物酶不同。生物酶例如可以是谷氨酸氧化酶、乙酰胆碱酯酶，它们分别对应组织液中的生物活性分子谷氨酸、乙酰胆碱。
在生物酶相同的情况下，随着生物电极检测触点107的数量增多，对于组织液中的目标生物活性分子的检测数据的采集数量越大，有利于对目标生物活性分子的浓度的精确分析。
示例性地，在多个生物电极检测触点107中的每一个的表面都涂覆有谷氨酸氧化酶，用于与生物活性分子中的谷氨酸发生反应，以检测谷氨酸的浓度。具体地，在谷氨酸氧化酶作用下，目标生物活性分子-谷氨酸可被氧化并产生电化学活性较强的中间产物H2O2，中间产物H2O2能够在生物电极检测触点107的表面发生氧化还原反应，产生的电信号能够被接收装置22接收到，该电信号能够作为判断谷氨酸浓度的依据。在其他实施例中，生物酶也可以是乙酰胆碱酯酶。
在生物酶不相同的情况下，不同的生物酶针对组织液中不同的生物活性分子，使得适用于组织液中不同的生物活性分子的浓度的检测。
示例性地，在一个生物电极检测触点107的表面涂覆乙酰胆碱酯酶。在其他生物电极检测触点107的表面还可以涂覆有如谷氨酸氧化酶等其他种类的生物酶以用于针对组织液中其他生物活性分子的浓度的检测。
由于组织液中的生物活性分子的多样性，本公开通过不同的生物酶来实现与组织液中不同种类的生物活性分子的反应，通过检测物质反应产生的电位差来获得组织液中目标的生物活性分子浓度的信息，使得适用于组织液中不同的生物活性分子的浓度的检测。
如图8所示，植入电极10还包括主体件101，检测部分包括至少一个生物电极导线106，沿着主体件101的长度方向，生物电极导线106包括在主体件101内延伸的第一部分和暴露在主体件之外的第二部分。生物电极导线106暴露在主体件101外的部分，用于检测组织液中的生物活性分子的浓度。
优选地，生物电极导线106可以从生物电极导线通道103的两端伸出。免去了在主体件101表面设置多余的电极触点的步骤，简化工艺难度。
生物电极导线106的近端从生物电极导线通道103的近端伸出并直接连接接收装置22，医生或患者根据接收装置22接收到的关于生物活性分子浓度的信息，通过控制装置21向刺激电极输入触点108发送刺激电信号，电信号再由刺激电极输出触点104向身体组织发送。
由于特定的生物活性分子可能出现的位置不固定且无法提前确定，但疼痛的位置是确定的，所以对生物活性分子的检测需要生物电极导线106具有更大检测覆盖范围。由于生物电极导线106的第二部分暴露在主体件101外，所以第二部分的每一处都能够进行检测工作，实现了更大的检测覆盖范围，提高检测效率。
优选地，继续参见图8所示，生物电极导线的整体通过相对于主体件101移动而调整第二部分，也就是说，第二部分的长度可调节。
当确定组织液中目标的生物活性分子的位置后，多余的生物电极导线106（即植入电极10在目标的生物活性分子的位置处的远端的部分）应当被取出，以降低患者的不适感。所以，本公开中，通过使生物电极相对于主体件101移动，以避免在患者体内存在多余的生物电极导线106的部分，提升患者对于植入电极10在体内的接受舒适程度。
在一示例性实施例中，每个生物电极导线106的第二部分的外表面涂覆有生物敏感物质（如酶、抗原、抗体、激素），生物敏感物质用于与生物活性分子发生反应以产生反映生物活性分子的浓度的信号。每一种生物敏感物质对应于一种生物活性分子，组织液中的生物活性分子的浓度的检测结果是通过生物活性分子与涂敷在生物电极检测触点107的表面上的生物敏感物质进行化学反应而得到的。具体地，生物敏感物质附着于生物电极检测触点107的表面，当生物敏感物质（例如酶）与目标生物活性分子发生反应时，二者的反应结果在生物电极检测触点107的表面会形成电极电位（即金属与组织液中的生物活性分子之间的界面电位差），位于植入电极10近端的接收装置22通过该电位差获得组织液中的生物活性分子的浓度结果。
优选地，生物敏感物质为生物酶，其中任意两个生物电极导线106的第二部分涂覆的生物酶相同，或者至少两个生物电极导线106的第二部分涂覆的生物酶不同。生物酶例如可以是谷氨酸氧化酶、乙酰胆碱酯酶，它们分别对应组织液中的生物活性分子谷氨酸、乙酰胆碱。
在生物酶相同的情况下，随着生物电极导线106的数量增多，对于组织液中的目标生物活性分子的检测数据的采集数量越大，有利于对目标生物活性分子的浓度的精确分析。
示例性地，在多个生物电极导线106中的每一个第二部分的表面都涂覆有谷氨酸氧化酶，用于与生物活性分子中的谷氨酸发生反应，以检测谷氨酸的浓度。具体地，在谷氨酸氧化酶作用下，目标生物活性分子-谷氨酸可被氧化并产生电化学活性较强的中间产物H2O2，中间产物H2O2能够在生物电极检测触点107的表面发生氧化还原反应，产生的电信号能够被接收装置22接收到，该电信号能够作为判断谷氨酸浓度的依据。在其他实施例中，生物酶也可以是乙酰胆碱酯酶。
在生物酶不相同的情况下，不同的生物酶针对组织液中的不同生物活性分子，使得适用于组织液中不同的生物活性分子的浓度的检测。
示例性地，在一个第二部分的外表面涂覆乙酰胆碱酯酶以检测生物活性分子-乙酰胆碱的浓度。在其他生物电极导线106中的第二部分还可以涂覆有如谷氨酸氧化酶（用于检测生物活性分子-谷氨酸的浓度）等其他种类的生物酶以用于针对组织液中其他的生物活性分子的浓度的检测。
由于组织液中的生物活性分子的多样性，本公开通过不同的生物酶来实现与不同种类的生物活性分子的反应，通过检测物质反应产生的电位差来获得组织液中目标的生物活性分子浓度的信息，使得适用于组织液中不同的生物活性分子的浓度的检测。
如图9-图10所示，植入电极10还包括细长的主体件101，主体件101具有刺激电极导线通道102和与刺激电极导线通道102隔离的生物电极导线通道103，刺激部分包括在刺激电极导线通道102中延伸的刺激电极导线105，检测部分包括在生物电极导线通道103中延伸的生物电极导线106，刺激电极导线105和生物电极导线106之一或二者为导电流体。
刺激电极导线通道102和生物电极导线通道103沿着主体件101的长度方向延伸，其中，填充有导电流体的通道在主体件101内延伸，用于限制导电流体的流动。
为避免用于提供电刺激的刺激电极导线105和用于检测组织液中的生物活性分子的浓度的生物电极导线106之间相互影响，本公开在主体件101内开设有互不连通的刺激电极导线通道102和生物电极导线通道103，使得刺激电极导线通道102中的刺激电极导线105和生物电极导线通道103中的生物电极导线106不会相互干扰。在刺激电极导线通道102中灌注导电流体，由于其流体特性，可以很轻易地填充进通道，通过灌注的方式节省了植入电极10的制备时间，降低了加工工艺的难度。导电流体与刺激电极导线通道102的配合有效降低了实现所有导线相互隔离的工艺难度。进而实现了将刺激电极导线105和生物电极导线106以互不干扰的方式结合于一个植入电极10中。同时，导电流体还有助于提高导电引线的柔软性。
如图11所示，刺激部分包括多个刺激电极导线105和多个刺激电极输出触点104，多个刺激电极输出触点104分别连接于多个刺激电极导线105的远端。
多个刺激电极输出触点104可以分别以不同的刺激深度进行刺激，并根据检测部分所测组织液中的生物活性分子的浓度的变化程度确定刺激位置，即确定的刺激电极输出触点104以及确定的刺激深度。最终实现刺激的准确度的提高。
示例性地，多个刺激电极输出触点104可以以触点组的形式布置在主体件101的表面。在一特定的主体件101的长度处的一个或多个触点为一触点组（如图11中虚线框中示出），多个触点组沿着长度方向间隔布置（例如将多个刺激电极输出触点104分层或并排布置）。虽然在图2中仅示出了8个输出触点组，每个触点组3个刺激电极输出触点104，但在本公开的其它实施例中，植入电极10也可以包括任何其它数量的触点组，每个触点组也可以包括其他数量的刺激电极输出触点104。
应当理解，本公开使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”，术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。
需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征（元素），在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元或模块，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元或模块可以集成在一个处理单元或模块中，也可以是各个单元或模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元或模块集成在一个单元或模块中。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种用于电刺激系统的植入电极，所述电刺激系统包括控制装置，所述植入电极适于植入人体内，其特征在于，所述植入电极包括细长的主体件、刺激部分和检测部分，所述主体件在所述植入电极的远端和近端之间延伸，所述检测部分用于检测人体内组织液中的生物活性分子的浓度，所述刺激部分用于向人体组织施加电刺激，所述刺激部分具有多个刺激电极导线、多个刺激电极输入触点和多个刺激电极输出触点，所述多个刺激电极导线在所述主体件内沿着所述主体件的长度方向延伸，所述多个刺激电极输入触点和所述多个刺激电极输出触点位于所述主体件的外表面，并且每个刺激电极导线的两端分别与一刺激电极输入触点和一刺激电极输出触点电连接，来自所述控制装置的电刺激脉冲依次经由所述多个刺激电极输入触点、所述多个刺激电极导线和所述多个刺激电极输出触点传递到人体中的目标刺激区域，所述检测部分包括生物电极导线，所述生物电极导线至少部分地位于所述主体件内并沿着所述主体件的长度方向延伸，用于将所述生物活性分子的浓度信号传输至与所述控制装置电连接的接收装置。
2.根据权利要求1所述的植入电极，其特征在于，所述生物电极导线为多个生物电极导线，所述检测部分还包括多个生物电极检测触点，所述多个生物电极检测触点分别连接于所述多个生物电极导线的远端。
3.根据权利要求2所述的植入电极，其特征在于，所述多个刺激电极输出触点分别连接于所述多个刺激电极导线的远端，所述多个生物电极检测触点的整体位于所述多个刺激电极输出触点的整体的远侧。
4.根据权利要求2所述的植入电极，其特征在于，每个生物电极检测触点的表面涂覆有生物敏感物质，所述生物敏感物质用于与所述生物活性分子发生反应以产生反映所述生物活性分子的浓度的信号。
5.根据权利要求4所述的植入电极，其特征在于，所述生物敏感物质为生物酶，其中，任意两个生物电极检测触点涂覆的生物酶相同，或者至少两个生物电极检测触点涂覆的生物酶不同。
6.根据权利要求1所述的植入电极，其特征在于，所述生物电极导线为至少一个生物电极导线，每个生物电极导线包括在所述主体件内延伸的第一部分和暴露在所述主体件之外的第二部分。
7.根据权利要求6所述的植入电极，其特征在于，每个生物电极导线通过整体相对于所述主体件移动而调整所述第二部分的长度。
8.根据权利要求6所述的植入电极，其特征在于，每个生物电极导线的第二部分的外表面涂覆有生物敏感物质，所述生物敏感物质用于与所述生物活性分子发生反应以产生反映所述生物活性分子的浓度的信号。
9.根据权利要求8所述的植入电极，其特征在于，所述生物敏感物质为生物酶，其中，任意两个生物电极导线涂覆的生物酶相同，或者至少两个生物电极导线涂覆的生物酶不同。
10.根据权利要求1所述的植入电极，其特征在于，所述植入电极还包括细长的主体件，所述主体件具有刺激电极导线通道和与所述刺激电极导线通道隔离的生物电极导线通道，所述刺激部分包括在所述刺激电极导线通道中延伸的刺激电极导线，所述检测部分包括在所述生物电极导线通道中延伸的生物电极导线，所述刺激电极导线和所述生物电极导线之一或二者为导电流体。
11.根据权利要求1中所述的植入电极，其特征在于，所述刺激部分包括多个刺激电极导线和多个刺激电极输出触点，所述多个刺激电极输出触点分别连接于所述多个刺激电极导线的远端。
12.一种电刺激系统，其特征在于，包括：
如权利要求1至11中任一项所述的植入电极；
接收装置，配置为从所述生物电极导线接收用于反映所述生物活性分子的浓度的信号；以及
控制装置，配置为根据所述信号来生成电脉冲并以能够向所述植入电极递送所述电脉冲的方式与所述植入电极耦合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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