CN100558426C - 可植入的片型视神经微刺激电极 - Google Patents
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Abstract
一种生物医学工程技术领域的可植入的片型视神经微刺激电极，包括：电极基底、微电极、电极内引线、引线基底、引线接口和电缆束。微电极分布在电极基底上并突出于电极基底的表面，在水平方向上由两个或两个以上微电极组成微电极对，所组成的微电极对之间在垂直方向上的空间错开；电极内引线连接微电极和引线接口，并行走在电极基底的表面或层间；引线基底和电极基底直接相连；引线接口分布在引线基底的表面；电缆束是由连接引线接口和外部设备的电缆组成。本发明能有效地刺激视神经纤维，视神经纤维将刺激器产生的刺激电流传导到视皮层，使视皮层产生类似光刺激视网膜后产生的兴奋，从而产生光幻视，且能记录视神经纤维的电位。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种生物医学工程技术领域的电极，具体的说，涉及一种可植入的片型视神经微刺激电极。
背景技术
对于具有正常视觉功能的眼睛，能将外界所注视的物体成像在视网膜上，视网膜上的感光细胞将图像信号转换为生物电信号，然后经水平细胞、双极细胞和神经节细胞构成的视网膜神经网络对感光细胞的生物电信号进行初步处理后由神经节细胞发出的视觉神经纤维传导到大脑视皮层，大脑视皮层对获得的生物电信号进行再次处理并感知产生视觉。但是由于一些疾病，如视网膜色素变性，老年性黄斑变性等，会对视网膜的感光细胞产生影响，破坏了视觉电信号的来源，降低了视力甚至造成失明。针对这种威胁正常视觉的疾病，人们试图用人工的办法模拟类似的视觉电信号，将具有一定幅值和波形的刺激电流经神经纤维传导到视皮层，使视皮层产生类似光刺激视网膜后产生的兴奋，从而产生光幻视。目前的方法主要有视网膜刺激法、视神经刺激法和皮层刺激法。视神经刺激法是直接将刺激电流经视神经纤维传导视皮层，产生光幻视。视神经具有束状结构，并由很多纤维小束组成。各纤维小束之间由神经束膜包裹而隔离。因此刺激电极的设计和植入方法是视神经刺激能否有效产生光幻视的关键。本发明的目的是提供一种有效刺激视神经的可植入的微刺激电极及其设计方法。
经对现有技术的文献检索发现，美国专利号为US6442431B1，名为“DEVICEAND METHOD FOR PRODUCTION OF VISUAL SENSATIONS BY OPTIC NERVESTIMULATION”(“通过视神经刺激产生视感觉的器械和方法”)专利文献自述为：“一种能使盲人产生视知觉的方法和装置，包括围绕盲人视神经安装一种自调节尺寸的螺旋型的手铐型神经电极，然后传导电脉冲到神经使患者在视野内产生光幻视”。该发明采用电场刺激而非电流刺激，电场刺激效率和准确度都没有电流刺激好。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可植入的视神经微刺激电极，使其能有效地刺激视神经纤维，视神经纤维将刺激器产生的具有一定幅值和波形的刺激电流传导到视皮层，使视皮层产生类似光刺激视网膜后产生的兴奋，从而产生光幻视，并且能记录视神经纤维的电位。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明可植入的片型视神经微刺激电极包括：电极基底、微电极、电极内引线、引线基底、引线接口和电缆束。所述微电极分布在所述电极基底上并突出于所述电极基底的表面，在水平方向上由两个或两个以上微电极组成微电极对，并且所组成的微电极对之间在垂直方向上的空间错开；所述电极内引线连接所述微电极和所述引线接口，并行走在所述电极基底的表面或层间；所述引线基底和所述电极基底直接相连；所述引线接口分布在所述引线基底的表面；所述电缆束是由连接所述引线接口和所述的可植入的视神经微刺激电极的外部设备的电缆组成。
所述可植入的片型视神经微刺激电极具有片状结构。
所述电极基底具有一定的柔韧性，并且具有良好的生物相容性，能长期植入于视神经，其厚度约100微米左右。
所述微电极通过微加工技术制作于所述电极基底上，直径约100微米，突出于所述电极基底10～30微米，所述微电极之间的距离约200～300微米，所述微电极的分布使水平方向上至少具有一个刺激微电极和一个记录微电极组成微电极对，并且所组成的微电极对之间在垂直方向上的空间错开。
所述电极内引线由低电阻率材料制成，行走于所述电极基底表面或层间，经所述电极基底的表面或层间后增粗到每条引线约100微米左右。
所述引线基底由柔韧性好的材料加工而成，并和所述电极基底直接相连。
使用时，在视神经束横断面的不同位置沿视神经束走向切开，沿视神经束的走向放置一个或一个以上的本发明可植入的片型视神经微刺激电极，然后缝合切口使可植入的片型视神经微刺激电极挟持在切口之间；电缆束经皮引出体外；在体外的刺激器的作用下，刺激双极脉冲电流经电缆束，引线接口，引线基底内的引线和电极内引线到达微电极；视神经纤维和微电极的端面接触，接触面积大，并且不易戳断视神经纤维；刺激电流传导到神经纤维上，并经神经纤维传导到视皮层产生光幻视；沿神经纤维走向的每个电极对能同时起到刺激神经纤维和记录视神经电位的作用，提高了刺激效率；同时也能起到记录神经纤维电位的作用。
将本发明可植入的片型视神经微刺激电极沿视神经走向植入并夹持在视神经束内后，刺激电流通过微刺激电极刺激视神经，通过视神经传导到视皮层使患者产生光幻视。同时由于和受刺激的视神经纤维束接触的电极数量在两个以上，在软件控制下，沿视神经纤维走向的微电极对既起到刺激的作用，又能起到实时记录视神经纤维束的电位，这样便能实时记录视神经纤维电刺激的有效性。在视神经束的不同部位植入本发明片型微刺激电极，便能提高刺激的密度，提高患者光幻视的分辨率。
本发明的有益效果是：通过电刺激视神经能使患者达到更大视野和更高分辨率的光幻视。本发明的电极设计和电极植入途径不会导致神经纤维被微电极刺断而达不到刺激的目的；另外本发明在视神经纤维走向上布置了不止一个电极，这样使微刺激电极端面和视神经纤维有效地接触，提高了视神经纤维电刺激的效率，而且还能同时记录神经纤维的电位，为实时观察视神经纤维电刺激的有效性以及其它神经电生理提供了方法和途径；本发明能够在视神经束的不同位置同时植入所述微刺激电极，提高视神经纤维电刺激的密度，从而提高盲人人工视觉的分辨率。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明侧面结构图。
图3是本发明工作原理图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本发明包括：电极基底1、微电极2、引线接口3、电极内引线5、引线基底6和电缆束4。所述微电极2分布在所述电极基底1上并突出于所述电极基底1的表面，在水平方向上由两个或两个以上微电极2组成微电极对，并且所组成的微电极对之间在垂直方向上的空间错开；所述电极内引线5连接所述微电极2和所述引线接口3，并行走在所述电极基底1的表面或层间；所述引线基底6和所述电极基底1直接相连；所述引线接口3分布在所述引线基底6的表面；所述电缆束4是由连接所述引线接口3和所述的可植入的视神经微刺激电极的外部设备的电缆组成。
所述可植入的片型视神经微刺激电极具有片形结构。
所述电极基底1具有一定的柔韧性和良好的生物相容性，是植入视神经的部分，其长度为1至3毫米，高度1至3毫米。
所述微电极2布置于电极基底1上，直径约100至300微米，空间间隔约200～900微米，在水平方向上由两个或两个以上微电极2组成微电极对，并且所组成的微电极对之间在垂直方向上的空间错开。
所述引线接口3是所述可植入的片型视神经微刺激电极内的电极内引线5和电缆束4的接口，布置于引线基底6上，直径约100至300微米，空间间隔100至900微米以上。
所述引线基底6由柔韧性和生物相容性好的材料加工而成，并和所述电极基底1直接相连。表面或层间布有电极引线和电极内引线连接，该段引线比电极内引线5粗，直径为100～300微米，有利于减少电阻。
所述电缆束4将从各引线接口的引线绑成束状引出所述可植入的片型视神经微刺激电极，或通过在引线基底6上布置一分线器，将分线器上的引线绑成束状引出所述可植入的视神经微刺激电极。电缆束4是所述可植入的片型视神经微刺激电极和外部的刺激器或记录器的连接电缆束，该电缆束4直径约1mm左右。
Claims (8)
1、一种可植入的片型视神经微刺激电极，包括：电极基底(1)、微电极(2)、引线接口(3)、电极内引线(5)、引线基底(6)和电缆束(4)，其特征在于，所述微电极(2)分布在所述电极基底(1)上并突出于所述电极基底(1)的表面，在水平方向上由两个或两个以上微电极(2)组成微电极对，并且所组成的微电极对之间在垂直方向上的空间错开，所述电极内引线(5)连接所述微电极(2)和所述引线接口(3)，并行走在所述电极基底(1)的表面或层间；所述引线基底(6)和所述电极基底(1)直接相连，所述引线接口(3)分布在所述引线基底(6)的表面，所述电缆束(4)是由连接所述引线接口(3)和所述的可植入的视神经微刺激电极的外部设备的电缆组成。
2、根据权利要求1所述的可植入的片型视神经微刺激电极，其特征是，具有片形结构。
3、根据权利要求1所述的可植入的片型视神经微刺激电极，其特征是，所述电极基底(1)，是植入视神经的部分，其长度为1至3毫米，高度1至3毫米。
4、根据权利要求1所述的可植入的片型视神经微刺激电极，其特征是，所述微电极(2)布置于电极基底(1)上，直径为100至300微米，空间间隔为200～900微米。
5、根据权利要求1所述的可植入的片型视神经微刺激电极，其特征是，所述引线接口(3)是所述可植入的片型视神经微刺激电极内的电极内引线(5)和电缆束(4)的接口，布置于引线基底(6)上，直径为100至300微米，空间间隔100至900微米。
6、根据权利要求1所述的可植入的片型视神经微刺激电极，其特征是，所述引线基底(6)表面或层间布有电极引线和电极内引线(5)连接，该段引线比电极内引线(5)粗，直径为100～300微米。
7、根据权利要求1所述的可植入的片型视神经微刺激电极，其特征是，所述电缆束(4)将从各引线接口的引线绑成束状引出所述可植入的片型视神经微刺激电极，或通过在引线基底(6)上布置一分线器，将分线器上的引线绑成束状引出所述可植入的视神经微刺激电极。
8、根据权利要求1或者7所述的可植入的片型视神经微刺激电极，其特征是，电缆束(4)是所述可植入的片型视神经微刺激电极和外部的刺激器或记录器的连接电缆束，该电缆束(4)直径为1mm。
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