CN221243744U - 电极导线和刺激器*** - Google Patents

Abstract

本申请提供电极导线和刺激器***，所述电极导线包括导管、至少一个电极触点以及信号处理芯片：每个电极触点贴附于所述导管的外壁，且每个电极触点用于采集患者的生物电信号，和/或，根据刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激；所述信号处理芯片设置于所述导管的内部，且所述信号处理芯片与所述至少一个电极触点电连接。本申请通过在电极导线内部集成信号处理芯片，以减少外界干扰和刺激脉冲信号对生物电信号的干扰。

Description

电极导线和刺激器***

技术领域

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及电极导线和刺激器***。

背景技术

电极触点是电刺激治疗和生物电信号采集的载体，电极触点与脉冲发生器通过相应的线缆(电极导线与延伸导线)实现电连接。一般而言，生物电信号的幅值为μV量级，而刺激脉冲信号的幅值为V量级，二者相差6个数量级，即使在线缆内部增设屏蔽层，生物电信号(模拟信号)也极易受外界环境干扰和线缆内部的刺激脉冲信号干扰，对生物电信号的解析和后期闭环控制带来困扰。

基于此，本申请提供了电极导线和刺激器***，以改进相关技术。

发明内容

本申请的目的在于提供电极导线和刺激器***，通过在电极导线内部集成信号处理芯片，以减少外界干扰和刺激脉冲信号对生物电信号的干扰。

本申请的目的采用以下技术方案实现：

第一方面，本申请提供了一种电极导线，所述电极导线包括导管、至少一个电极触点以及信号处理芯片：

每个电极触点贴附于所述导管的外壁，且每个电极触点用于采集患者的生物电信号，和/或，根据刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激；

所述信号处理芯片设置于所述导管的内部，且所述信号处理芯片与所述至少一个电极触点电连接。

在一些可选的实施例中，所述信号处理芯片集成有信号解析电路和信号采集电路，其中，所述信号解析电路用于解析脉冲发生器所发送的刺激控制指令，并转化为所述刺激脉冲信号，所述信号采集电路用于将所述电极触点所采集的生物电信号转化为待测数字信号并输出。

该技术方案的有益效果在于：通过在电极导线内部集成信号处理芯片，以减少外界干扰和刺激脉冲信号对生物电信号的干扰。传统的做法是将信号解析电路和信号采集电路集成在脉冲发生器内部，通过线缆同时传输生物电信号(模拟信号)和刺激脉冲信号，而本申请将原脉冲发生器内部的信号解析电路和信号采集电路通过ASIC形式移植到电极导线内部，利用信号处理芯片将原本在线缆中传输的生物电信号(模拟信号)转化为数字信号，相比于模拟信号，数字信号的抗干扰能力更强，并且，通过将信号处理芯片置于导线内部，可以在更接近电极触点的位置上对生物电信号进行处理，从而减少外界干扰对生物电信号的影响，进一步提升了信号的抗干扰能力。综上所述，采用本申请提供的电极导线，有助于提高生物电信号采集效果和质量，减少外界干扰和信号交叉干扰的问题。

在一些可选的实施例中，沿所述导管的长度方向上设置有多组电极触点，每组电极触点沿所述导管的周向均匀分布。

在一些可选的实施例中，针对每组电极触点，任意一个电极触点在根据所述刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激的同时，利用同组的其他电极触点的部分或者全部采集所述患者的生物电信号。

该技术方案的有益效果在于：一方面，多个刺激触点可以沿导管的长度方向划分为多组，通过设置分片式的刺激触点，每组刺激触点可以实现单独的定向的电刺激，使其产生的电刺激可针对特定部位/方向进行电刺激，从而减少过量治疗；一方面，可以进行多通道的生物电信号采集和电刺激，不同电极触点的组合可以分别用于电刺激和信号采集，有助于隔离电刺激信号和生物电信号，减少交叉干扰，通过在导管周向均匀分布多个电极触点，可以获得更好的空间分辨率，有助于定位和分析生物电信号的信号源；另一方面，在一个电极触点递送电刺激的同时，利用其他电极触点采集生物电信号，实现边刺激边采集的效果，这样采集得到的生物电信号更能反映患者在接受电刺激治疗的真实脑电情况。

在一些可选的实施例中，所述电极导线设置有2～8组电极触点。

在一些可选的实施例中，所述电极导线设置有4组电极触点。

在一些可选的实施例中，每组电极触点包括1～9个电极触点。

在一些可选的实施例中，每组电极触点包括3个电极触点。

该技术方案的有益效果在于：每组电极触点都提供了3个电极，因此总共有12个电极触点可供使用，这使得电极导线能够同时采集更多通道的生物电信号，从而提供更丰富和全面的信号信息。每组电极触点内的3个电极触点可以在不同的角度和深度上采集信号，这对于定位信号源、分析信号变化以及研究体内组织的电活动特征有很大的帮助。通过在每组电极触点内进行组合，可以实现多种刺激模式，例如选择性刺激不同区域，调整刺激强度等，这对于一些特定的电刺激治疗应用非常有价值。

在一些可选的实施例中，所述导管采用橡胶管，所述信号处理芯片包括至少一个裸芯片，所述信号处理芯片与每个电极触点分别通过金属导线电连接，每个裸芯片通过金属导线相互电连接。

该技术方案的有益效果在于：橡胶管作为导管材料，具有一定的柔韧性，可以适应不同器官和组织的形状，这种灵活性有助于提高患者的舒适度和植入体验。使用金属导线将信号处理芯片和电极触点连接起来，可以减少信号传输的损失和干扰，金属导线能够有效地传递生物电信号和刺激脉冲信号，有助于保持信号的完整性。每个电极触点都与信号处理芯片电连接，且裸芯片之间也通过金属导线互相连接，这种芯片的模块化设计使得后期的维护、升级和更换变得更加便捷。

在一些可选的实施例中，所述信号处理芯片包括1～10个裸芯片。

在一些可选的实施例中，所述信号处理芯片包括3个裸芯片。

在一些可选的实施例中，3个裸芯片形成三棱柱结构；

在一些可选的实施例中，所述信号处理芯片与所述导管的内壁之间填充有粘合剂，以使所述信号处理芯片固定于所述导管的内部。

该技术方案的有益效果在于：三棱柱结构可以有效地利用导管的内部空间，使信号处理芯片在有限的空间内结构更稳定，这种紧凑的结构有助于简化电极导线的布局。使用粘合剂将信号处理芯片固定在导管的内部，可以防止信号处理芯片在使用过程中的松动或移位，提高了电极导线的稳定性和可靠性。一方面，将信号处理芯片直接固定在导管内部，可以优化信号传输的路径，减少信号传输的损失和干扰，从而提高信号质量，另一方面，信号处理芯片被完全封装在导管内部，可以降低外界环境对信号处理芯片的影响，进一步提高信号的稳定性和准确性。

在一些可选的实施例中，所述信号采集电路包括放大模块、带通滤波模块和模数转换模块，将所述生物电信号转化为待测数字信号的过程包括：

所述放大模块用于对所述生物电信号进行放大处理，以得到第一中间信号；

所述带通滤波模块用于对所述第一中间信号进行带通滤波处理，以得到第二中间信号；

所述模数转换模块用于对所述第二中间信号进行模数转换处理，以得到所述待测数字信号。

该技术方案的有益效果在于：信号采集电路被设计成包括放大模块、带通滤波模块和模数转换模块，以将生物电信号转化为待测数字信号的过程涵盖了放大、滤波和模数转换步骤。具体而言，放大模块能够增强生物电信号的幅度，使其更易于处理和分析，带通滤波模块可以滤除来自外界的干扰和噪声，使得信号更加可靠，滤波还可以突出特定频率范围内的信号，有助于分析特定生理现象，模数转换模块将连续的模拟信号转换为数字信号，使得信号可以在数字设备上进行处理、存储和分析，这种数字信号更容易处理，并且可以在计算机***中进行进一步的分析。综上所述，将生物电信号转化为待测数字信号，可以减少模拟信号在传输和处理过程中的误差，从而提高信号的准确性和可靠性。

在一些可选的实施例中，所述患者的体内组织包括丘脑底核。

在一些可选的实施例中，所述生物电信号包括局部场电位信号。

该技术方案的有益效果在于：丘脑底核是大脑中一个重要的区域，参与了多种神经功能，如运动控制、情感调节等。通过采集局部场电位信号，可以获取关于丘脑底核活动的详细信息，有助于研究其功能和调控机制，在临床应用中，对于特定患者(例如帕金森患者)的治疗可能需要根据其丘脑底核活动进行调整，采集局部场电位信号可以为个体化治疗提供重要的生理信息，通过刺激脉冲信号，可以向丘脑底核递送定向的电刺激，在帕金森患者的神经调控治疗中起到较大帮助。

第二方面，本申请提供了一种刺激器***，所述刺激器***包括：脉冲发生器和上述任一项电极导线，所述脉冲发生器与所述电极导线中的信号处理芯片电连接。

在一些可选的实施例中，所述脉冲发生器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：

接收所述信号处理芯片输出的待测数字信号；

根据所述待测数字信号，生成相应的刺激控制指令，并将所述刺激控制指令输出至所述信号处理芯片。

在一些可选的实施例中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时还实现以下步骤：

获取所述患者的疾病信息；

根据所述疾病信息以及所述待测数字信号，设置信号采集周期内对应的第一时长和第二时长；

其中，在所述第一时长内，利用至少一个电极触点在向所述患者的体内组织递送电刺激的同时采集所述患者的生物电信号；

在所述第二时长内，利用至少一个电极触点在不递送电刺激的同时采集所述患者的生物电信号。

该技术方案的有益效果在于：根据患者的疾病信息，结合待测数字信号，设定信号采集周期内的第一时长和第二时长，在第一时长内，刺激器***通过电极触点在递送电刺激的同时采集生物电信号(边采集边刺激)，在第二时长内，刺激器***只采集生物电信号而不进行电刺激(只采集不刺激)。这样既可以得到患者在接收电刺激时的生物电信号，又可以得到患者在未接收电刺激时的生物电信号，综合两种生物电信号进行分析比较，为闭环刺激提供准确的依据。

第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项刺激器***的功能。

第四方面，本申请还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述任一项刺激器***的功能。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本申请进一步说明。

图1是本申请实施例提供的一种电极导线的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的另一种电极导线的结构示意图。

图3是本申请实施例提供的一种刺激器***的信号传输的原理示意图。

图4是本申请实施例提供的一种刺激器***的结构框图。

图5是本申请实施例提供的一种程序产品的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请的说明书附图以及具体实施方式，对本申请中的技术方案进行描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施方式之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施方式。

在本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。值得注意的是，“至少一项(个)”还可以解释成“一项(个)或多项(个)”。

还需说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施方式或设计方案不应被解释为比其他实施方式或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

下面，首先对本申请的其中一个应用领域(即植入式神经刺激器)进行简单说明。

植入式医疗***包括植入式神经电刺激***、植入式心脏电刺激***(又称心脏起搏器)、植入式药物输注***(Implantable Drug Delivery System，简称IDDS)和导线转接***等。植入式神经电刺激***例如是脑深部电刺激***(Deep Brain Stimulation，简称DBS)、植入式脑皮层刺激***(Cortical Nerve Stimulation，简称CNS)、植入式脊髓电刺激***(Spinal Cord Stimulation，简称SCS)、植入式骶神经电刺激***(Sacral NerveStimulation，简称SNS)、植入式迷走神经电刺激***(Vagus Nerve Stimulation，简称VNS)等。

植入式神经电刺激***包括植入患者体内的刺激器(即植入式神经刺激器，一种神经刺激装置)以及设置于患者体外的程控设备。也就是说，刺激器是一种植入物，或者说，植入物包括刺激器。相关的神经调控技术主要是通过立体定向手术在生物体的组织的特定部位(即靶点)植入电极(电极例如是电极导线的形式)，经电极向靶点发放电脉冲，调控相应神经结构和网络的电活动及其功能，从而改善症状、缓解病痛。其中，刺激器可以包括IPG、延伸导线和电极导线，IPG(implantable pulse generator，植入式脉冲发生器)设置于患者体内，响应于程控设备发送的程控指令，依靠密封电池和电路向体内组织提供可控制的电刺激能量。IPG通过延伸导线和电极导线，为体内组织的特定区域递送一路或多路可控制的特定电刺激。延伸导线配合IPG使用，作为电刺激信号的传递媒体，将IPG产生的电刺激信号，传递给电极导线。电极导线通过多个电极触点，向体内组织的特定区域递送电刺激。刺激器设置有单侧或双侧的一路或多路电极导线，电极导线上设置有多个电极触点，电极触点可以均匀排列或者非均匀排列在电极导线的周向上。作为一个示例，电极触点可以以4行3列的阵列(共计12个电极触点)排列在电极导线的周向上。电极触点可以包括刺激电极触点和/或采集电极触点。电极触点例如可以采用片状、环状、点状等形状。

在另一些实施例中，刺激器仅包括脉冲发生器和电极导线。其中，脉冲发生器嵌入在患者颅骨上，电极导线植入于患者颅内，此时脉冲发生器与电极导线直接连接，无需延伸导线。

作为一个示例，脑深部电刺激***(Deep Brain Stimulation，简称DBS)包括脉冲发生器(Implantable Pulse Generator，IPG)、延伸导线和电极导线，IPG通过延伸导线与电极导线连接。IPG植入于患者体内，例如植入于患者胸前或者其他体内部位。

作为另一个示例，DBS包括IPG和电极导线，IPG与电极导线直接连接。IPG植入于患者头部，例如对患者的颅骨开槽，然后将IPG安装于颅骨的槽中，在这种情况下，IPG可能不凸出于颅骨外表面，也可能部分凸出于颅骨外表面。

在一些实施例中，受刺激的体内组织可以是患者的脑组织，受刺激的部位可以是脑组织的特定部位。当患者的疾病类型不同时，受刺激的部位一般来说是不同的，所使用的刺激触点(单源或多源)的数量、一路或多路(单通道或多通道)特定电刺激信号的运用以及刺激参数数据也是不同的。本申请实施例对适用的疾病类型不做限定，其可以是脑深部刺激(DBS)、脊髓刺激(SCS)、骨盆刺激、胃刺激、外周神经刺激、功能性电刺激所适用的疾病类型。其中，DBS可以用于治疗或管理的疾病类型包括但不限于：痉挛疾病(例如，癫痫)、疼痛、偏头痛、精神疾病(例如，重度抑郁症(MDD))、躁郁症、焦虑症、创伤后压力心理障碍症、轻郁症、强迫症(OCD)、行为障碍、情绪障碍、记忆障碍、心理状态障碍、移动障碍(例如，特发性震颤或帕金森氏病)、亨廷顿病、阿尔茨海默症、药物成瘾症、孤独症或其他神经学或精神科疾病和损害。

本申请实施例中，程控设备和刺激器建立程控连接时，可以利用程控设备调整刺激器的刺激参数(或者说脉冲发生器的刺激参数，不同的刺激参数所对应的电刺激信号不同)，也可以通过刺激器感测患者的电生理活动以采集得到生物电信号，并可以通过所采集到的生物电信号来继续调整刺激器的刺激参数。

电刺激信号的刺激参数可以包括频率(例如是单位时间1s内的电刺激脉冲信号个数，单位为Hz)、脉宽(每个脉冲的持续时间，单位为μs)、和幅值(一般用电压表述，即每个脉冲的强度，单位为V)、时序(例如可以是连续或者触发)、刺激模式(包括电流模式、电压模式、定时刺激模式和循环刺激模式中的一种或多种)、医生控制上限及下限(医生可调节的范围)和患者控制上限及下限(患者可自主调节的范围)中的一种或多种。中的任意一种或多种。在具体应用中，可以在电流模式或者电压模式下对刺激器的各刺激参数进行调节。

程控设备可以是医生程控器(即医生使用的程控器)或者患者程控器(即患者使用的程控器)。医生程控器例如可以是搭载有程控软件的平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、手机等智能终端设备。患者程控器例如可以是搭载有程控软件的平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、手机等智能终端设备，患者程控器还可以是其他具有程控功能的电子设备(例如是具有程控功能的充电器、数据采集设备)。

本申请对医生程控器和刺激器的数据交互不进行限制，当医生远程程控时，医生程控器可以通过服务器、患者程控器与刺激器进行数据交互。当医生线下和患者面对面进行程控时，医生程控器可以通过患者程控器与刺激器进行数据交互，医生程控器还可以直接与刺激器进行数据交互。

患者程控器可以包括与服务器通信的主机和与刺激器通信的子机，主机和子机可通信的连接。其中，医生程控器可以通过3G/4G/5G网络与服务器进行数据交互，服务器可以通过3G/4G/5G网络与主机进行数据交互，主机可以通过蓝牙协议/WIFI协议/USB协议与子机进行数据交互，子机可以通过401MHz-406MHz工作频段/2.4GHz-2.48GHz工作频段与刺激器进行数据交互，医生程控器可以通过401MHz-406MHz工作频段/2.4GHz-2.48GHz工作频段与刺激器直接进行数据交互。

为了实时闭环刺激，电极触点除了提供电刺激功能外，还需进行生物电信号采集。换言之，电极触点是电刺激治疗和生物电信号采集的载体，电极触点与脉冲发生器通过相应的线缆(电极导线与延伸导线)实现电连接。一般而言，生物电信号的幅值为μV量级，而刺激脉冲信号的幅值为V量级，二者相差6个数量级，即使在线缆内部增设屏蔽层，生物电信号(模拟信号)也极易受外界环境干扰和线缆内部的刺激脉冲信号干扰，对生物电信号的解析和后期闭环控制带来困扰。

基于此，本申请提供了电极导线和刺激器***，以改进相关技术。

电极导线实施例

参见图1和图2，图1是本申请实施例提供的一种电极导线的结构示意图，图2是本申请实施例提供的另一种电极导线的结构示意图。

所述电极导线包括导管、至少一个电极触点以及信号处理芯片：

每个电极触点贴附于所述导管的外壁，且每个电极触点用于采集患者的生物电信号，和/或，根据刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激；

所述信号处理芯片设置于所述导管的内部，且所述信号处理芯片与所述至少一个电极触点电连接。

在一些实施例中，所述信号处理芯片集成有信号解析电路和信号采集电路，其中，所述信号解析电路用于解析脉冲发生器所发送的刺激控制指令，并转化为所述刺激脉冲信号，所述信号采集电路用于将所述电极触点所采集的生物电信号转化为待测数字信号并输出。

本申请实施例对生物电信号的种类不作限定，生物电信号可以包括神经元信号和/或局部场电位信号。

神经元信号是神经元细胞产生的电信号，用于神经元之间的信息传递。神经元信号通常以脉冲的形式存在，被称为动作电位。神经元信号的采集和分析可以提供关于神经元活动的信息，从而帮助了解神经***的功能和异常情况。局部场电位信号(Local FieldPotential，又称LFP信号)是指周围神经元的电活动产生的电势变化。局部场电位信号的采集可以提供关于神经网络活动和神经元群体行为的信息。通过分析局部场电位信号，可以了解神经元群体的同步性、调控机制以及与特定功能相关的电活动。通过采集和分析神经元信号和/或局部场电位信号，可以获取关于神经***功能和疾病状态的重要信息，有助于诊断和治疗神经***疾病，并提供个性化的闭环脑深部电刺激治疗。

本申请对电极导线适用的患者类型不进行限制，其例如是帕金森患者、强迫症患者等。下文以帕金森病为例进行举例以便于理解，帕金森病是一种神经***变性疾病，其主要症状是运动障碍，如震颤、运动迟缓和肌强直；用于获取的生物电信号例如是局部场电位信号(Local Field Potential，又称LFP信号)。帕金森病通常表现为LFP信号β频段(13～35Hz)的功率谱密度高于或低于预先设定的范围，即功率谱密度异常，也就是说，判断功率谱密度是否异常可用于帕金森患者的闭环反馈的重要依据，可以用于调节患者的电刺激的参数，以改善帕金森患者的症状。

作为一个示例，电极导线包括导管、至少一个电极触点以及信号处理芯片。其中，导管是一个柔软且绝缘的管状结构，用于容纳电极触点和信号处理芯片，它可以由弹性材料如橡胶制成，以适应生物组织的曲线和形状。导管外壁附着有若干电极触点。例如，设置有4*3个电极触点。这些电极触点贴附在导管的外壁上，并用于采集生物电信号或者根据刺激控制指令递送电刺激。每个电极触点可以与不同的脑区域或神经元接触。信号处理芯片位于导管的内部，用于处理采集的信号和执行刺激控制，信号处理芯片集成了信号解析电路和信号采集电路。其中，信号解析电路用于解析来自脉冲发生器的刺激控制指令。例如，当刺激器需要在特定的时间、位置和进行一定强度的电刺激时，信号解析电路可以将这些指令解读为刺激脉冲信号的参数。信号采集电路用于将来自电极触点的生物电信号转化为数字信号，假设电极触点记录脑区域的电活动，信号采集电路会将这些微弱的生物电信号放大、滤波，并转换为待测数字信号，以便进一步处理和分析。

由此，通过在电极导线内部集成信号处理芯片，以减少外界干扰和刺激脉冲信号对生物电信号的干扰。传统的做法是将信号解析电路和信号采集电路集成在脉冲发生器内部，通过线缆同时传输生物电信号(模拟信号)和刺激脉冲信号，而本申请将原脉冲发生器内部的信号解析电路和信号采集电路通过ASIC形式移植到电极导线内部，利用信号处理芯片将原本在线缆中传输的生物电信号(模拟信号)转化为数字信号，相比于模拟信号，数字信号的抗干扰能力更强，并且，通过将信号处理芯片置于导线内部，可以在更接近电极触点的位置上对生物电信号进行处理，从而减少外界干扰对生物电信号的影响，进一步提升了信号的抗干扰能力。综上所述，采用本申请提供的电极导线，有助于提高生物电信号采集效果和质量，减少外界干扰和信号交叉干扰的问题。

本申请所提供的电极导线可以将原本线缆中传输的模拟小信号替换为数字信号，缓解线缆传输受外界环境(例如心电信号、眼电信号、肌电信号、体外强磁场、体外强电场等)和内部强电刺激信号的影响，减小LFP信号解析偏差对IPG闭环控制的影响。

在一些实施例中，所述信号采集电路包括放大模块、带通滤波模块和模数转换模块；

所述放大模块用于对所述生物电信号进行放大处理，以得到第一中间信号；

所述带通滤波模块用于对所述第一中间信号进行带通滤波处理，以得到第二中间信号；

所述模数转换模块用于对所述第二中间信号进行模数转换处理，以得到所述待测数字信号。

由此，信号采集电路被设计成包括放大模块、带通滤波模块和模数转换模块，以将生物电信号转化为待测数字信号的过程涵盖了放大、滤波和模数转换步骤。具体而言，放大模块能够增强生物电信号的幅度，使其更易于处理和分析，带通滤波模块可以滤除来自外界的干扰和噪声，使得信号更加可靠，滤波还可以突出特定频率范围内的信号，有助于分析特定生理现象，模数转换模块将连续的模拟信号转换为数字信号，使得信号可以在数字设备上进行处理、存储和分析，这种数字信号更容易处理，并且可以在计算机***中进行进一步的分析。综上所述，将生物电信号转化为待测数字信号，可以减少模拟信号在传输和处理过程中的误差，从而提高信号的准确性和可靠性。

在一些实施例中，沿所述导管的长度方向上设置有多组电极触点，每组电极触点沿所述导管的周向均匀分布。

在一些实施例中，针对每组电极触点，任意一个电极触点在根据所述刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激的同时，利用同组的其他电极触点的部分或者全部采集所述患者的生物电信号。

在一些实施例中，所述电极导线设置有2～8组电极触点。每组电极触点包括1～9个电极触点。

本申请实施例对电极触点的分组数量不作限定，其例如可以是3组、4组、5组或者8组，分组数量可以根据电极导线和体内组织的尺寸设置。相应地，对每组电极触点的数量也不作限定，其例如可以是2个、3个、4个、6个或者9个。

由此，一方面，多个刺激触点可以沿导管的长度方向划分为多组，通过设置分片式的刺激触点，每组刺激触点可以实现单独的定向的电刺激，使其产生的电刺激可针对特定部位/方向进行电刺激，从而减少过量治疗；一方面，可以进行多通道的生物电信号采集和电刺激，不同电极触点的组合可以分别用于电刺激和信号采集，有助于隔离电刺激信号和生物电信号，减少交叉干扰，通过在导管周向均匀分布多个电极触点，可以获得更好的空间分辨率，有助于定位和分析生物电信号的信号源；另一方面，在一个电极触点递送电刺激的同时，利用其他电极触点采集生物电信号，实现边刺激边采集的效果，这样采集得到的生物电信号更能反映患者在接受电刺激治疗的真实脑电情况。

在一些实施例中，所述电极导线设置有4组电极触点，每组电极触点包括3个电极触点。

本申请实施例中，电极导线上共设置有4*3即12个电极触点，其中，每组电极触点中，1个触点用于电刺激，另外两个触点用于LFP信号采集。将第一组电极触点依次记为1a、1b、1c，第二组电极触点依次记为2a、2b、2c，第三组电极触点依次记为3a、3b、3c，第四组电极触点依次记为4a、4b、4c。1a、2a、3a、4a为沿分片式电极轴向同一列的触点、1b、2b、3b、4b为沿分片式电极轴向同一列的触点、1c、2c、3c、4c为沿分片式电极轴向同一列的触点。

假定12个触点均位于核团中，以某一固定刺激参数(例如4V、100us、150Hz)进行轮循刺激，即1a刺激且1b、1c采集，1b刺激且1a、1c采集，1c刺激且1a、1b采集，2a刺激且2b、2c采集，2b刺激且2a、2c采集，2c刺激且2a、2b采集，3a刺激且3b、3c采集，3b刺激且3a、3c采集，3c刺激且3a、3b采集，4a刺激且4b、4c采集，4b刺激且4a、4c采集，4c刺激且4a、4b采集共12种情形，每种情形不刺激只采集状态与边刺激边采集状态各持续预设时长。预设时长例如可以是1分钟、2分钟或者4分钟。

将不刺激只采集状态下的生物电信号记为第一电信号，将边刺激边采集状态下的生物电信号记为第二电信号，电极触点所采集的生物电信号包括第一电信号和第二电信号。

由此，每组电极触点都提供了3个电极，因此总共有12个电极触点可供使用，这使得电极导线能够同时采集更多通道的生物电信号，从而提供更丰富和全面的信号信息。每组电极触点内的3个电极触点可以在不同的角度和深度上采集信号，这对于定位信号源、分析信号变化以及研究体内组织的电活动特征有很大的帮助。通过在每组电极触点内进行组合，可以实现多种刺激模式，例如选择性刺激不同区域，调整刺激强度等，这对于一些特定的电刺激治疗应用非常有价值。

在一些实施例中，所述导管采用橡胶管，所述信号处理芯片包括至少一个裸芯片，所述信号处理芯片与每个电极触点分别通过金属导线电连接，每个裸芯片通过金属导线相互电连接。

在一些实施例中，所述信号处理芯片包括1～10个裸芯片。

本申请实施例对裸芯片的数量不作限定，其例如可以是1个、2个、3个、4个、7个或者10个。

当采用3个裸芯片时，裸芯片可以组装为三棱柱结构，当采用4个裸芯片时，裸芯片可以组装为长方体结构。

裸芯片即裸DIE(Die-Only Chips)，指的是裸露的芯片，即没有封装或封装材料的芯片。与传统封装芯片相比，DIE具有更小的尺寸和更高的集成度，它们在电子设备中占用更少的空间，并提供更快的数据传输速度和更低的能源消耗。裸芯片的小尺寸让信号传输路径更短，从而减少信号丢失的可能性。此外，由于没有封装材料(如塑料或陶瓷)，因此裸芯片具有更好的高频响应和更高的可靠性。

本申请实施例中，金属导线可以采用金线，金属导线需要连接导管外壁的电极触点以及导管内部的裸芯片，因此，金属导线会直接与患者的体内组织(核团)接触。采用金线，金具有良好的电导性能，为信号传输提供了保障，使得裸芯片可以准确地读取和传递信号；并且，金的抗氧化性强，有助于保持电极导线长期的稳定性能；此外，金的生物兼容性好，减少了人体对电极导线的排斥反应，避免电极导线在植入大脑后引发患者的免疫反应或炎症反应，提高了安全性和易用性。

由此，橡胶管作为导管材料，具有一定的柔韧性，可以适应不同器官和组织的形状，这种灵活性有助于提高患者的舒适度和植入体验。使用金属导线将信号处理芯片和电极触点连接起来，可以减少信号传输的损失和干扰，金属导线能够有效地传递生物电信号和刺激脉冲信号，有助于保持信号的完整性。每个电极触点都与信号处理芯片电连接，且裸芯片之间也通过金属导线互相连接，这种芯片的模块化设计使得后期的维护、升级和更换变得更加便捷。

在一些实施例中，所述信号处理芯片包括3个裸芯片，3个裸芯片形成三棱柱结构；

在一些实施例中，所述信号处理芯片与所述导管的内壁之间填充有粘合剂，以使所述信号处理芯片固定于所述导管的内部。

本申请实施例对粘合剂不作限定，粘合剂可以采用胶水。

由此，三棱柱结构可以有效地利用导管的内部空间，使信号处理芯片在有限的空间内结构更稳定，这种紧凑的结构有助于简化电极导线的布局。使用粘合剂将信号处理芯片固定在导管的内部，可以防止信号处理芯片在使用过程中的松动或移位，提高了电极导线的稳定性和可靠性。一方面，将信号处理芯片直接固定在导管内部，可以优化信号传输的路径，减少信号传输的损失和干扰，从而提高信号质量，另一方面，信号处理芯片被完全封装在导管内部，可以降低外界环境对信号处理芯片的影响，进一步提高信号的稳定性和准确性。

在一些实施例中，所述患者的体内组织包括丘脑底核，所述生物电信号包括局部场电位信号。

由此，丘脑底核是大脑中一个重要的区域，参与了多种神经功能，如运动控制、情感调节等。通过采集局部场电位信号，可以获取关于丘脑底核活动的详细信息，有助于研究其功能和调控机制，在临床应用中，对于特定患者(例如帕金森患者)的治疗可能需要根据其丘脑底核活动进行调整，采集局部场电位信号可以为个体化治疗提供重要的生理信息，通过刺激脉冲信号，可以向丘脑底核递送定向的电刺激，在帕金森患者的神经调控治疗中起到较大帮助。

在一具体应用场景中，本申请提供了一种电极导线，所述电极导线包括导管、至少一个电极触点以及信号处理芯片：

每个电极触点贴附于所述导管的外壁，且每个电极触点用于采集患者的生物电信号，和/或，根据刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激，所述患者的体内组织包括丘脑底核，所述生物电信号包括局部场电位信号；

所述信号处理芯片设置于所述导管的内部，且所述信号处理芯片与所述至少一个电极触点电连接，所述信号处理芯片集成有信号解析电路和信号采集电路，其中，所述信号解析电路用于解析脉冲发生器所发送的刺激控制指令，并转化为所述刺激脉冲信号，所述信号采集电路用于将所述电极触点所采集的生物电信号转化为待测数字信号并输出；

沿所述导管的长度方向上设置有4组电极触点，每组电极触点沿所述导管的周向均匀分布，每组电极触点包括3个电极触点；

针对每组电极触点，任意一个电极触点在根据所述刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激的同时，利用同组的其他电极触点的部分或者全部采集所述患者的生物电信号；

所述导管采用橡胶管，所述信号处理芯片包括3个裸芯片，3个裸芯片形成三棱柱结构；所述信号处理芯片与每个电极触点分别通过金属导线电连接，每个裸芯片通过金属导线相互电连接；

所述信号处理芯片与所述导管的内壁之间填充有粘合剂，以使所述信号处理芯片固定于所述导管的内部；

所述信号采集电路包括放大模块、带通滤波模块和模数转换模块，将所述生物电信号转化为待测数字信号的过程包括：

利用所述放大模块对所述生物电信号进行放大处理，以得到第一中间信号；

利用所述带通滤波模块对所述第一中间信号进行带通滤波处理，以得到第二中间信号；

利用所述模数转换模块对所述第二中间信号进行模数转换处理，以得到所述待测数字信号。

在一个实施例中，考虑在导管的设计中引入更柔软和舒适的材料，以便更好地适应患者的生理结构，这可以提高佩戴的舒适性，同时减少对生物组织的干扰；对于信号处理芯片，可以进一步优化信号解析电路和信号采集电路，以实现更高的信号增强和降噪能力，提高信号的质量和准确性，例如添加多个刺激模式，使刺激器能够在不同的频率、幅度和时长下工作，这可以更好地满足不同疾病或治疗目标的需要；引入实时反馈机制，将采集的生物电信号转化为可视化或听觉化的反馈，可以帮助患者或医生更好地理解患者的生理状态和刺激效果；优化脉冲发生器的处理器，使其能够根据实时采集的生物电信号自适应调整刺激参数，以提供更精准的刺激；引入远程监控和控制功能，使医生或研究人员能够远程调整刺激参数、观察信号质量并进行实时的数据分析；考虑使用无线通信技术，例如蓝牙或Wi-Fi，以实现与外部设备的无线连接，减少导线的束缚；在导线材料和外壳材料的选择上，优化以确保长期的稳定性和生物相容性；确保信号的采集、传输和存储过程具有足够的数据安全措施，以保护患者的隐私。

刺激器***实施例

参见图3，图3是本申请实施例提供的一种刺激器***的信号传输的原理示意图。

本申请实施例还提供了一种刺激器***，所述刺激器***包括：脉冲发生器和上述任一项电极导线，所述脉冲发生器与所述电极导线中的信号处理芯片电连接。

在一些实施例中，所述脉冲发生器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：

接收所述信号处理芯片输出的待测数字信号；

根据所述待测数字信号，生成相应的刺激控制指令，并将所述刺激控制指令输出至所述信号处理芯片。

在一些实施例中，所述刺激器***还包括延伸导线，脉冲发生器可以通过延伸导线与信号处理芯片电连接(如图1所示)，脉冲发生器还可以直接与信号处理芯片电连接(如图2所示)。

在一些实施例中，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时还实现以下步骤：

获取所述患者的疾病信息；

根据所述疾病信息以及所述待测数字信号，设置信号采集周期内对应的第一时长和第二时长；

其中，在所述第一时长内，利用至少一个电极触点在向所述患者的体内组织递送电刺激的同时采集所述患者的生物电信号；

在所述第二时长内，利用至少一个电极触点在不递送电刺激的同时采集所述患者的生物电信号。

在一个实施例中，可以利用预先训练好的深度学习模型，根据所述疾病信息以及所述待测数字信号，设置信号采集周期内对应的第一时长和第二时长。

本申请实施例中，第一时长和第二时长共同构成一个信号采集周期，第一时长和第二时长可以相等，也可以不相等，第一时长例如可以是1分钟、2分钟或者4分钟，第二时长例如可以是1分钟、2分钟或者4分钟。

作为一个示例，第一时长和第二时长均为1分钟。

假定12个触点均位于核团中，第一组触点为1a、1b、1c，其中，第一分钟内，1a刺激且1b、1c采集，第二分钟内，1a停止刺激，1b、1c采集；随后，第三分钟内，1b刺激且1a、1c采集，第四分钟内，1b停止刺激，1a、1c采集；随后，第五分钟内，1c刺激且1a、1b采集，第六分钟内，1c停止刺激，1a、1b采集。以此类推，直到所有触点组均执行了针对每个触点的边刺激变采集以及不刺激只采集的双重采集模式。

由此，根据患者的疾病信息，结合待测数字信号，设定信号采集周期内的第一时长和第二时长，在第一时长内，刺激器***通过电极触点在递送电刺激的同时采集生物电信号(边采集边刺激)，在第二时长内，刺激器***只采集生物电信号而不进行电刺激(只采集不刺激)。这样既可以得到患者在接收电刺激时的生物电信号，又可以得到患者在未接收电刺激时的生物电信号，综合两种生物电信号进行分析比较，为闭环刺激提供准确的依据。

在一具体应用场景中，本申请提供了一种刺激器***，所述刺激器***包括：脉冲发生器和电极导线，所述脉冲发生器通过所述延伸导线与所述电极导线中的信号处理芯片电连接；

所述脉冲发生器包括存储器和至少一个处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述至少一个处理器被配置成执行所述计算机程序时实现以下步骤：

接收所述信号处理芯片输出的待测数字信号；

根据所述待测数字信号，生成相应的刺激控制指令，并将所述刺激控制指令输出至所述信号处理芯片；

获取所述患者的疾病信息；

根据所述疾病信息以及所述待测数字信号，设置信号采集周期内对应的第一时长和第二时长；

其中，在所述第一时长内，利用至少一个电极触点在向所述患者的体内组织递送电刺激的同时采集所述患者的生物电信号；

在所述第二时长内，利用至少一个电极触点在不递送电刺激的同时采集所述患者的生物电信号。

在一个实施例中，在电极导线中添加多个传感器，以捕捉更多的生物电信号，如心电信号、眼电信号、肌电信号等，这些信号可以为治疗提供更全面的信息；在刺激器***中集成自适应能量管理***，以根据实时能量需求进行智能能量分配，提高电池寿命或无线充电的效率；确保患者的生物数据得到适当的隐私保护和安全措施，同时允许患者和医生控制数据的共享和存储；通过云端平台实现刺激器***的远程监控和数据传输，以便医生可以远程调整刺激参数和实时监测患者的状态；为不同类型的疾病和个体开发定制化的治疗方案，以确保刺激器***在多种情况下都能发挥最佳效果；与神经科学家、临床医生和工程师进行密切合作，以确保刺激器***的设计和应用在科学、医疗和工程领域都具有实际可行性和优势；进行长期稳定性测试，确保刺激器***在长时间使用中仍然稳定可靠。

参见图4，图4是本申请实施例提供的一种刺激器***的结构框图。

刺激器***例如可以包括至少一个存储器11、至少一个处理器12以及连接不同平台***的总线13。

存储器11可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)111和/或高速缓存存储器112，还可以进一步包括只读存储器(ROM)113。

其中，存储器11还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器12执行，使得处理器12实现上述步骤。

存储器11还可以包括具有至少一个程序模块115的实用工具114，这样的程序模块115包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

相应的，处理器12可以执行上述计算机程序，以及可以执行实用工具114。

处理器12可以采用一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application SpecificIntegrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)或其他电子元件。

总线13可以为表示几类总线结构的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、***总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构的任意总线结构的局域总线。

刺激器***也可以与一个或多个外部设备例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该刺激器***交互的设备通信，和/或与使得该刺激器***能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入输出接口14进行。并且，刺激器***还可以通过网络适配器15与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器15可以通过总线13与刺激器***的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，但在实际应用中可以结合刺激器***使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。

计算机可读存储介质实施例

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其具体实施例与上述实施例所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。

所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述步骤或者实现上述任一项刺激器的功能。

计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。在本申请实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。计算机可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质还可以是任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

计算机程序产品实施例

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，其具体实施例与上述实施例所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。

本申请提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述步骤或者实现上述任一项刺激器的功能。

参见图5，图5是本申请实施例提供的一种计算机程序产品的结构示意图。

所述计算机程序产品用于实现上述任一项方法的步骤或者实现上述任一项刺激器的功能。计算机程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的计算机程序产品不限于此，计算机程序产品可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。

本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明书及说明书附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。

Claims (17)

1.一种电极导线，其特征在于，所述电极导线包括导管、至少一个电极触点以及信号处理芯片：

每个电极触点贴附于所述导管的外壁，且每个电极触点用于采集患者的生物电信号，和/或，根据刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激；

所述信号处理芯片设置于所述导管的内部，且所述信号处理芯片与所述至少一个电极触点电连接。

2.根据权利要求1所述的电极导线，其特征在于，所述信号处理芯片集成有信号解析电路和信号采集电路，其中，所述信号解析电路用于解析脉冲发生器所发送的刺激控制指令，并转化为所述刺激脉冲信号，所述信号采集电路用于将所述电极触点所采集的生物电信号转化为待测数字信号并输出。

3.根据权利要求1所述的电极导线，其特征在于，沿所述导管的长度方向上设置有多组电极触点，每组电极触点沿所述导管的周向均匀分布。

4.根据权利要求3所述的电极导线，其特征在于，针对每组电极触点，任意一个电极触点在根据所述刺激脉冲信号向所述患者的体内组织递送电刺激的同时，利用同组的除递送电刺激的电极触点外的其他部分电极触点或者其他全部电极触点采集所述患者的生物电信号。

5.根据权利要求3所述的电极导线，其特征在于，所述电极导线设置有2～8组电极触点。

6.根据权利要求5所述的电极导线，其特征在于，所述电极导线设置有4组电极触点。

7.根据权利要求3所述的电极导线，其特征在于，每组电极触点包括1～9个电极触点。

8.根据权利要求7所述的电极导线，其特征在于，每组电极触点包括3个电极触点。

9.根据权利要求1-2任一项所述的电极导线，其特征在于，所述导管采用橡胶管，所述信号处理芯片包括至少一个裸芯片，所述信号处理芯片与每个电极触点分别通过金属导线电连接，每个裸芯片通过金属导线相互电连接。

10.根据权利要求9所述的电极导线，其特征在于，所述信号处理芯片包括1～10个裸芯片。

11.根据权利要求10所述的电极导线，其特征在于，所述信号处理芯片包括3个裸芯片。

12.根据权利要求11所述的电极导线，其特征在于，3个裸芯片形成三棱柱结构。

13.根据权利要求9所述的电极导线，其特征在于，所述信号处理芯片与所述导管的内壁之间填充有粘合剂，以使所述信号处理芯片固定于所述导管的内部。

14.根据权利要求2所述的电极导线，其特征在于，所述信号采集电路包括放大模块、带通滤波模块和模数转换模块；

所述放大模块用于对所述生物电信号进行放大处理，以得到第一中间信号；

所述带通滤波模块用于对所述第一中间信号进行带通滤波处理，以得到第二中间信号；

所述模数转换模块用于对所述第二中间信号进行模数转换处理，以得到所述待测数字信号。

15.根据权利要求1-2任一项所述的电极导线，其特征在于，所述患者的体内组织包括丘脑底核。

16.根据权利要求1-2任一项所述的电极导线，其特征在于，所述生物电信号包括局部场电位信号。

17.一种刺激器***，其特征在于，所述刺激器***包括：脉冲发生器和权利要求1-16任一项所述的电极导线，所述脉冲发生器与所述电极导线中的信号处理芯片电连接。