CN111330157A - 具有温度测量功能的植入式神经刺激器及*** - Google Patents

具有温度测量功能的植入式神经刺激器及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有温度测量功能的植入式神经刺激器及***，所述刺激器包括：用于向脑深部靶点释放刺激信号的刺激触点；用于测量所述脑深部靶点附近温度的测温部件；温度采集电路和脉冲输出电路，设置在具有生物相容性的壳体内，所述脉冲输出电路用于输出刺激信号，通过引线与所述刺激触点连接，所述温度采集电路通过引线与所述测温部件连接，用于接收其测量的温度信号。本发明实施例提供的植入式神经刺激器在通过脉冲输出电路及刺激触点提供电刺激治疗功能的同时，还可以通过测温部件和温度采集电路实现刺激靶点位置温度的长期测量，对于脑深部电刺激疗法的机理研究以及其他脑功能的研究具有重要价值。

Description

具有温度测量功能的植入式神经刺激器及***
技术领域
本发明涉及电子医疗设备领域，具体涉及一种具有温度测量功能的植入式神经刺激器及***。
背景技术
大脑仅占人体质量的2％，但占人体总葡萄糖利用的25％和氧气消耗的20％，它是具有强烈热量产生的代谢器官，几乎所有的大脑过程都对温度波动敏感，其能量消耗效率高度依赖于温度，大脑的热调节能力可能会定义其解剖和生理结构并限制其处理能力。大脑深部温度的测量具有重要的研究意义，近年来也有关于大脑热遗传疗法的相关研究报道。
现有技术提出可以使用核磁共振技术来测量脑内部温度，但是这种测量方式需要依赖大型设备，成本较高、便利性差，并且不能实现长期监测。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有温度测量功能的植入式神经刺激器，包括：
用于向脑深部靶点释放刺激信号的刺激触点；
用于测量所述脑深部靶点附近温度的测温部件；
温度采集电路和脉冲输出电路，设置在具有生物相容性的壳体内，所述脉冲输出电路用于输出刺激信号，通过引线与所述刺激触点连接，所述温度采集电路通过引线与所述测温部件连接，用于接收其测量的温度信号。
可选地，所述刺激器还包括：
用于改变所述脑深部靶点附近温度的控温部件；
温度控制电路，设置在所述壳体内，通过引线与所述控温部件连接，用于输出控温信号，以改变所述控温部件的温度。
可选地，所述刺激触点分布在电极导管的一侧，所述测温部件设置在所述电极导管内所述刺激触点所在侧的端部。
可选地，所述电极导管的另一侧分布有用于连接所述刺激触点的连接点，以及用于连接所述测温部件的连接点，所述引线设在所述电极导管内。
可选地，所述刺激触点分布在电极导管的一侧，所述控温部件设置在所述电极导管内所述刺激触点所在侧的端部。
可选地，所述电极导管的另一侧分布有用于连接所述刺激触点的连接点，以及用于连接所述控温部件的连接点，所述引线设在所述电极导管内。
可选地，所述刺激器还设有温度存储单元，设置在所述壳体内，用于记录所述温度采集电路采集的温度值。
可选地，所述刺激器还设有通信单元，用于向体外控制设备发送所述温度信号对应的温度值。
可选地，所述刺激器还设有通信单元，用于接收体外控制设备发送的用于设置所述温度控制电路的数据。
可选地，所述测温部件为NTC热敏电阻。
可选地，所述控温部件包括制热部件和/或制冷部件。
本发明还提供一种具有温度测量功能的植入式神经刺激***，包括上述植入式神经刺激器以及体外控制设备，用于获取脑深部温度。
本发明实施例提供的植入式神经刺激器及***在通过脉冲输出电路及刺激触点提供电刺激治疗功能的同时，还可以通过测温部件和温度采集电路实现刺激靶点位置温度的长期测量，对于脑深部电刺激疗法的机理研究以及其他脑功能的研究具有重要价值。
本发明实施例提供的植入式神经刺激器及***还可以通过控温部件和温度控制电路实现对脑深部温度的调节，可以更进一步协助本领域技术人员研究温度对脑功能的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种植入式神经刺激器的电路图；
图2为本发明实施例中的一种植入式神经刺激器的结构示意图；
图3为本发明实施例中的一种电极导管的结构示意图；
图4为本发明实施例中的一种刺激器壳体及顶盖结构示意图；
图5为本发明实施例中的另一种植入式神经刺激器的电路图；
图6为本发明实施例中的第三种植入式神经刺激器的电路图；
图7为本发明实施例中的另一种电极导管的结构示意图；
图8为本发明实施例中的一种植入式神经刺激***的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
植入式神经刺激器现已广泛应用于多种神经退行性疾病的治疗，比如脑起搏器、脊髓刺激器、骶神经刺激器等，其工作原理是通过植入体内的脉冲发生器产生电刺激信号，通过植入体内皮下的延长导线和电极将电刺激信号传递至相应的刺激靶点，对其进行刺激，治疗相关疾病。
本发明实施例提供一种具有温度测量功能的植入式神经刺激器，如图1所示该刺激器包括若干刺激触点11、若干测温部件12、温度采集电路13和脉冲输出电路14。
刺激触点11用于向脑深部靶点释放刺激信号。实际使用时根据需求确定靶点位置，例如是脑深部核团所在的位置。
测温部件12用于测量脑深部靶点附近的温度，其感测位置接近刺激触点11所在的位置。测温部件12可以是热电偶、NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻等。
结合图2所示，温度采集电路13和脉冲输出电路14设置在具有生物相容性的壳体20内，脉冲输出电路14用于输出刺激信号，通过引线与刺激触点11连接，使刺激信号作用于植入靶点；温度采集电路13通过引线与测温部件12连接，用于接收其测量的温度信号。
为了便捷和准确地植入刺激触点11和测温部件12，本实施例将两种部件一体设置。具体如图3所示，刺激器通常具有多个通道，每个通道有多个刺激触点，同一通道的触点分布在电极导管30的一侧，在本实施例中示出了四个刺激触点11，实际可以是八个、十六个刺激触点。
在本领域中通常将刺激触点所在的一侧称为刺激端，电极导管30的另一端用于连接壳体20内的电路，因此称另一侧为连接端。测温部件12可以是一个或者多个，并且可以设置在电极导管30内的任何位置，比如靠近刺激端或者靠近连接端，或者位于二者之间都是可行的。为了测量脑深部温度，本实施例只设置一个测温部件12，并且将其设置在电极导管30内刺激触点11所在侧的端部，也就是刺激端的端部。
电极导管30的另一侧，即连接端分布有用于连接刺激触点11和测温部件12的连接点31，引线设在电极导管30内，刺激触点11和测温部件12分别通过引线与相应的连接点31相连。
如图4所示，壳体20包括一个顶盖201，顶盖201内设有用于与连接点31相连的金属连接件41，通过馈通连接器将顶盖201内的金属连接件41和壳体20内部的电路连接，由此使得刺激触点11和测温部件12与电路中相应的触点相连。
如图5所示，植入式神经刺激器还可以设置温度存储单元51以及通信单元52，同设置在壳体20内。通信单元52用于向体外控制设备发送温度信号对应的温度值，其采用的通信方式可以是近场耦合通信、射频通信等、蓝牙通信等等。温度存储单元51用于记录温度采集电路采集的温度值，由此使得刺激器可以在不需要体外控制设备介入的情况下长期测量和保存温度值，在需要时将保存的一定时间内的脑深部温度值发送给外控制设备。
本发明实施例提供的植入式神经刺激器在通过脉冲输出电路及刺激触点提供电刺激治疗功能的同时，还可以通过测温部件和温度采集电路实现刺激靶点位置温度的长期测量，对于脑深部电刺激疗法的机理研究以及其他脑功能的研究具有重要价值。
本发明实施例提供一种具有温度测量功能的植入式神经刺激器，如图6所示该刺激器包括若干刺激触点11、若干测温部件12、若干控温部件15、温度采集电路13、脉冲输出电路14和温度控制电路16。
刺激触点11用于向脑深部靶点释放刺激信号；测温部件12用于测量脑深部靶点附近的温度；控温部件15用于改变脑深部靶点附近温度，控温部件15通过改变自身温度而影响其附近温度，其所处位置接近刺激触点11所在的位置，具体可以是加热电阻、半导体加热或制冷元件等。
温度采集电路13、温度控制电路16和脉冲输出电路14设置在具有生物相容性的壳体内，脉冲输出电路14用于输出刺激信号，通过引线与刺激触点11连接，使刺激信号作用于植入靶点；温度采集电路13通过引线与测温部件12连接，用于接收其测量的温度信号；温度控制电路16通过引线与控温部件15连接，用于输出控温信号，以改变控温部件15的温度。温度控制电路16可实现对控温部件15的电气控制，并含有保护电路，确保温度调节在安全范围以内。
为了便捷和准确地植入刺激触点11、测温部件12和控温部件15，本实施例将三种部件一体设置。具体如图7所示，多个刺激触点11分布在电极导管30的一侧(刺激端)。测温部件12和控温部件15分别可以有一个或者多个，并且可以设置在电极导管30内的任何位置，比如靠近刺激端或者靠近连接端，或者位于二者之间都是可行的。为了测量脑深部温度，本实施例只设置一个测温部件12和一个控温部件15，并且将其设置在电极导管30内刺激触点11所在侧的端部，也就是刺激端的端部。
电极导管30的另一侧，即连接端分布有用于连接刺激触点11、测温部件12和控温部件15的连接点31，引线设在电极导管30内，刺激触点11、测温部件12和控温部件15分别通过引线与相应的连接点31相连。相应地，壳体顶盖内设有连接刺激触点用的金属连接件，用于连接测温部件的金属连接件，以及用于连接控温部件的金属连接件，通过馈通连接器将顶盖内的金属连接件和壳体内部的电路连接，由此使得刺激触点11、测温部件12和控温部件15与电路中相应的触点相连。
本实施例的植入式神经刺激器还设置温度存储单元51以及通信单元52，同设置在壳体内。温度存储单元51用于记录温度采集电路采集的温度值，通信单元52用于向体外控制设备发送温度信号对应的温度值，以及接收体外控制设备发送的用于设置温度控制电路的数据，用户可以通过体外控制装置来设置控温部件15的温度。
本发明实施例提供的植入式神经刺激器在通过脉冲输出电路及刺激触点提供电刺激治疗功能的同时，还可以通过测温部件和温度采集电路实现刺激靶点位置温度的长期测量，并且可以通过控温部件和温度控制电路实现对脑深部温度的调节，可以更进一步研究温度对脑功能的影响，对于脑深部电刺激疗法的机理研究以及其他脑功能的研究具有重要价值。
如图8所示，本发明实施例提供一种具有温度测量功能的植入式神经刺激***，包括如图1或者图6所示的植入式神经刺激器81以及体外控制设备82。体外控制设备82是具有交互部件和显示屏幕的设备，可以是专用设备或者是智能手机、平板电脑等通用电子设备，与体内的刺激器通过无线通信方式进行数据交互。对于只设有测温部件的***，体外控制设备82用于获取脑深部温度；对于设有测温部件和控温部件的***，体外控制设备82可获取脑深部温度以及设置控温部件的温度，也即调节脑深部温度。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有温度测量功能的植入式神经刺激器，其特征在于，包括：
用于向脑深部靶点释放刺激信号的刺激触点；
用于测量所述脑深部靶点附近温度的测温部件；
温度采集电路和脉冲输出电路，设置在具有生物相容性的壳体内，所述脉冲输出电路用于输出刺激信号，通过引线与所述刺激触点连接，所述温度采集电路通过引线与所述测温部件连接，用于接收其测量的温度信号。
2.根据权利要求1所述的植入式神经刺激器，其特征在于，还包括：
用于改变所述脑深部靶点附近温度的控温部件；
温度控制电路，设置在所述壳体内，通过引线与所述控温部件连接，用于输出控温信号，以改变所述控温部件的温度。
3.根据权利要求1所述的植入式神经刺激器，其特征在于，所述刺激触点分布在电极导管的一侧，所述测温部件设置在所述电极导管内所述刺激触点所在侧的端部；
所述电极导管的另一侧分布有用于连接所述刺激触点的连接点，以及用于连接所述测温部件的连接点，所述引线设在所述电极导管内。
4.根据权利要求2所述的植入式神经刺激器，其特征在于，所述刺激触点分布在电极导管的一侧，所述控温部件设置在所述电极导管内所述刺激触点所在侧的端部；
所述电极导管的另一侧分布有用于连接所述刺激触点的连接点，以及用于连接所述控温部件的连接点，所述引线设在所述电极导管内。
5.根据权利要求1所述的植入式神经刺激器，其特征在于，还设有温度存储单元，设置在所述壳体内，用于记录所述温度采集电路采集的温度值。
6.根据权利要求1所述的植入式神经刺激器，其特征在于，还设有通信单元，用于向体外控制设备发送所述温度信号对应的温度值。
7.根据权利要求2所述的植入式神经刺激器，其特征在于，还设有通信单元，用于接收体外控制设备发送的用于设置所述温度控制电路的数据。
8.根据权利要求1所述的植入式神经刺激器，其特征在于，所述测温部件为NTC热敏电阻。
9.根据权利要求2所述的植入式神经刺激器，其特征在于，所述控温部件包括制热部件和/或制冷部件。
10.一种具有温度测量功能的植入式神经刺激***，其特征在于，包括：
权利要求1-9中任一项所述的植入式神经刺激器，以及体外控制设备，用于获取脑深部温度。
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CN113599695A (zh) * 2021-09-17 2021-11-05 苏州景昱医疗器械有限公司 刺激电极

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