一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统的制作方法

    专利2025-05-18  4


    本发明涉及医疗器械领域,具体地涉及一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统。


    背景技术:

    1、“脑卒中”又称“中风”,是一种急性脑血管疾病。目前医学上除了相关副作用显著的预防用药外,还使用介入手术的治疗方式。临床前研究发现,在急性缺血性卒中模型中,刺激该神经节可以增加大脑侧支循环血流量、稳定血脑屏障、减少梗死面积。初步的临床随机研究也发现,刺激蝶腭神经节对缺血性卒中患者也有潜在益处,蝶腭神经节通常被认为是主要治疗靶点。

    2、神经调控是治疗该种疾病的具体疗法,目前已经实现了广泛的应用。使用电刺激的方法进行神经调控,诱导蝶腭页神经节血管适度扩张,增加流向大脑的血流量。目前主要有三种常见的刺激方式:电压刺激模式、电流刺激模式和电荷刺激模式。

    3、专利us20180132947a1公开了神经刺激器的植入和输送系统,包括植入物阻抗感应电极,辅助阻抗感应电极,第一和第二导线分别电耦合到植入物阻抗感测电极和辅助阻抗感测电极,和基于阻抗的导航电路,包括:电压发生器,被配置为通过导线在注入阻抗感测电极和辅助阻抗感测电极之间施加电流,阻抗传感器,被配置为基于电流的施加来测量植入阻抗感测电极与辅助阻抗感测电极之间的阻抗,和位置跟踪器,其被配置为基于所测量的阻抗的变化来确定在大神经管中的可植入神经刺激器的位置。

    4、现有的电压刺激器无法精确控制刺激电流,容易导致人体组织受损;电荷刺激器由于需要通过切换电容器组来设定刺激的总电荷量,而使用的电容器组面积较大,致使其无法完全植入;传统的电流刺激器在宽刺激电压范围内无法精确控制刺激电流,已无法满足各类应用场景的需要。

    5、此外,现有方案都不能实现完全植入体内,外部电池供电需要大体积电池且需要定期更换,超声波供电需要进行能量转换,效率低且复杂,能量转换的部件体积较大;射频供电容易导致辐射伤害,会对人体造成不可逆损伤,因此现有方案均不适合目前完全植入且精准可控的刺激器要求。


    技术实现思路

    1、本发明是一款采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,通过对蝶腭神经节进行电刺激,可以促进脑卒中患者脑部缺血周围的血管代偿,从而达到治疗脑卒中的目的。

    2、为解决现有技术中存在的上述技术问题,本申请提供一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,包括发射端和接收端;发射端包括控制器和驱动器组件,接收端为刺激电极组件;其中,

    3、刺激电极组件包括刺激电极和连接到刺激电极的微型线圈接收电路,刺激微电极通过手术植入人体口腔腭管腔道内,微型线圈接收电路贴在特定牙齿的侧面;

    4、所述微型线圈接收电路由接收线圈、第二谐振匹配电路、am解调电路、双极性电刺激电路组成;

    5、接收端通过am解调电路,将对于无线线圈接收到的幅度调制信号,通过am解调后形成方波电压;

    6、所述双极性电刺激电路包括电压-电流变换电路、极性调控电路,通过电压-电流变换电路和极性调控电路,将所述方波电压转换为电流恒定且极性可切换的电刺激波形,所述电刺激波形产生的恒定电流值范围为1.1-5.9ma。

    7、在一个实施例中,所述极性调控电路内部通过mos管构成比较器电路,与预设的阈值电压进行比较,根据输入电压大小改变开关管的通断,从而控制电流方向,实现正负极性刺激。

    8、进一步地,am解调电路利用肖特基二极管在较高频率下的开关特性滤除了载波。

    9、在一个实施例中,电压-电流变换电路产生恒定电流进行刺激,该电流不随人体负载的变化而变化。

    10、进一步地,电压-电流变换电路中,每一路恒流刺激由两个运放组成;rdiv1、rdiv2对检波器输出的调制信号进行分压,防止运放饱和,并有rdiv1+rdiv2=rd,即am解调模块中提到的检波器负载电阻;rsamp是电流采样电阻,其两端电压进入u2组成的减法放大器,并反馈到u1。

    11、进一步地,电压-电流变换电路中,当满足运算放大器u1工作在线性区以及负载电阻在设定范围内两个条件时,该电路的输出电流完全由电路内部参数决定,不受负载的电容和电阻值影响。电压-电流变换电路中,对于由运算放大器u1组成的开环放大电路,其开环增益为aol>100;对于由运算放大器u2组成的减法放大器,使得其中的电阻r3=r4>>rsamp。

    12、进一步地,为了确保运放工作在线性区, rdiv1:rdiv2取1:2; ccomp取值为10pf量级;运放的供电电压为am解调模块得到的电压,并通过一个100nf的电容进行稳压。

    13、进一步地,当供电电压为5v时,电路支持的负载阻值范围为10ω~2500ω,大于蝶腭页神经的阻值范围200ω~1500ω。

    14、在一个实施例中,在极性调控电路中,与预设的阈值电压进行比较,根据输入电压大小改变开关管的通断,从而控制电流方向,实现正负极性刺激。

    15、进一步地,根据电压阈值定义正、负刺激区;当调制信号落在正刺激区时,刺激电流从阳极流出、阴极流入;当调制信号落在负刺激区时,则电流从阴极流出、阳极流入。

    16、本申请技术方案的优点和有益效果如下:

    17、本方案提出了一种电刺激电流控制方法,在完全采用模拟电路的情况下,支持通过外部线圈以无线的形式对刺激电流、频率、脉冲宽度等进行高精度调节,不需要电池及长导线。

    18、本发明采用运放设计实现恒流刺激,由其构成的电压-电流变换电路,通过特定的电阻电容网络实现可靠的刺激波形;采用mos管设计的极性调控电路,具有高响应速度,低死区时间。

    19、本发明在刺激波形的纹波、响应速度、过冲、死区等关键参数上具有良好的性能,实现稳定、精准、安全、小体积、低成本、低功耗的神经电刺激。

    20、上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,从而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明。

    21、根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。



    技术特征:

    1.一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,包括发射端和接收端;发射端包括控制器和驱动器组件,接收端为刺激电极组件;其中,

    2.根据权利要求1所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,所述极性调控电路内部通过mos管构成比较器电路。

    3.根据权利要求1所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,am解调电路利用肖特基二极管在较高频率下的开关特性滤除了载波。

    4.根据权利要求1所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,电压-电流变换电路产生恒定电流进行刺激,该电流不随人体负载的变化而变化。

    5.根据权利要求4所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,电压-电流变换电路中,每一路恒流刺激由两个运放u1、u2组成;rdiv1、rdiv2对检波器输出的调制信号进行分压,防止运放饱和,并有rdiv1+rdiv2=rd,即am解调模块中提到的检波器负载电阻;rsamp是电流采样电阻,其两端电压进入u2组成的减法放大器,并反馈到u1。

    6.根据权利要求5所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,电压-电流变换电路中,对于由运算放大器u1组成的开环放大电路,其开环增益为aol >100;对于由运算放大器u2组成的减法放大器,使得其中的电阻r3=r4>>rsamp。

    7.根据权利要求6所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,为了确保运放工作在线性区, rdiv1:rdiv2取1:2; ccomp取值为10pf量级;运放的供电电压为am解调模块得到的电压,并通过一个100nf的电容进行稳压。

    8.根据权利要求6所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,当供电电压为5v时,电路支持的负载阻值范围为10ω~2500ω,大于蝶腭页神经的阻值范围200ω~1500ω。

    9.根据权利要求1所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,在极性调控电路中,与预设的阈值电压进行比较,根据输入电压大小改变开关管的通断,从而控制电流方向,实现正负极性刺激。

    10.根据权利要求9所述的一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,其特征在于,根据电压阈值定义正、负刺激区;当调制电压信号落在正刺激区时,刺激电流从阳极流出、阴极流入;当调制电压信号落在负刺激区时,则电流从阴极流出、阳极流入。


    技术总结
    本发明公开了一种采用恒定电流刺激蝶腭神经节的脑卒中治疗系统,包括控制器、驱动器组件、刺激电极组件;其中,刺激电极组件包括刺激电极和连接到刺激电极的微型线圈接收电路,所述微型线圈接收电路由接收线圈、第二谐振匹配电路、AM解调电路、双极性电刺激电路组成;所述双极性电刺激电路包括电压‑电流变换电路、极性调控电路,通过电压‑电流变换电路和极性调控电路,将所述方波电压转换为电流恒定且极性可切换的电刺激波形,所述电刺激波形产生的恒定电流值范围为1.1‑5.9mA。本发明在刺激波形的纹波、响应速度、过冲、死区等关键参数上具有良好的性能,实现稳定、精准、安全、小体积、低成本、低功耗的神经电刺激。

    技术研发人员:李宇波,潘剑威,桂世聪,曹之扬,骆季奎,邹少旸,王振阳
    受保护的技术使用者:杭州启真泰驰医疗科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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