[發(fā)明專利]用于對(duì)大腦進(jìn)行脈沖刺激的腦激活裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810153676.2
• 申請(qǐng)日: 2015-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108175939B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐志強(qiáng)
• 主分類號(hào): A61N1/36
• 分類號(hào): A61N1/36;A61N1/372;A61N1/05;A61N1/08;A61M21/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種對(duì)腦死亡大腦進(jìn)行脈沖刺激的腦激活裝置，包括主機(jī)和三組輸出電極，主機(jī)包括有脈沖產(chǎn)生模塊、輸出模塊、時(shí)序控制電路等，使用時(shí)將各輸出電極置于腦死亡大腦的三個(gè)特定位置的神經(jīng)核團(tuán)，對(duì)其神經(jīng)元施加具有前后依次輸出的時(shí)序關(guān)系的刺激脈沖。本發(fā)明通過(guò)各組輸出電極對(duì)特定神經(jīng)通路上不同核團(tuán)的神經(jīng)元進(jìn)行具有時(shí)序關(guān)系的脈沖刺激，誘發(fā)停止活動(dòng)的神經(jīng)元產(chǎn)生有節(jié)律的動(dòng)作電位發(fā)放，并最終使神經(jīng)元恢復(fù)生理功能，使中樞神經(jīng)產(chǎn)生自主的神經(jīng)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)大腦的重新激活。并且其輸出控制的設(shè)計(jì)能夠消除輸出電極置于大腦不同部位時(shí)背景電壓對(duì)脈沖信號(hào)刺激效應(yīng)的影響。

技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明為申請(qǐng)?zhí)枮?015101775882的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，是對(duì)原案申請(qǐng)?jiān)趯彶闀r(shí)對(duì)權(quán)利要求書修改造成保護(hù)范圍丟失的補(bǔ)救。本發(fā)明涉及腦神經(jīng)醫(yī)療領(lǐng)域的一種神經(jīng)刺激裝置。

背景技術(shù) 通過(guò)對(duì)大腦的神經(jīng)元進(jìn)行電脈沖刺激，來(lái)影響神經(jīng)元的活動(dòng)，從而達(dá)到治療某些腦疾病的目的，是神經(jīng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)。但申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)大多只是對(duì)某些位置的神經(jīng)元進(jìn)行孤立的刺激，影響這些神經(jīng)元的活動(dòng)，比如用于刺激某些神經(jīng)核團(tuán)，使其神經(jīng)功能產(chǎn)生增強(qiáng)或減弱的變化，或者用于干預(yù)神經(jīng)核團(tuán)的信號(hào)傳遞，比如阻隔疼痛信號(hào)的傳遞達(dá)到電子止痛的目的。而若要用于啟動(dòng)某種具體的神經(jīng)活動(dòng)，尤其是要產(chǎn)生或改變神經(jīng)核團(tuán)之間具有信號(hào)定向傳遞關(guān)系的可持續(xù)的動(dòng)作電位發(fā)放，由于大腦中樞神經(jīng)的各個(gè)神經(jīng)鏈路的神經(jīng)元之間是具有神經(jīng)投射和信號(hào)傳遞關(guān)系的，所以，現(xiàn)有孤立的腦神經(jīng)刺激技術(shù)，便難以產(chǎn)生這樣的技術(shù)效果，而申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)在某些有意義的特定應(yīng)用場(chǎng)合，往往便需要具有這樣的技術(shù)效果。而且，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)電刺激的具體位置、施加方式、和電脈沖的細(xì)節(jié)等無(wú)針對(duì)性，采取的技術(shù)往往跟用于外周神經(jīng)刺激時(shí)是一樣的，但實(shí)際上，對(duì)中樞神經(jīng)元的刺激具有其特殊性，比如，根據(jù)對(duì)大腦一些神經(jīng)回路的放電研究，施加到神經(jīng)元的電脈沖，頻率和脈沖幅度過(guò)低時(shí)無(wú)法觸發(fā)動(dòng)作電位放電，而頻率或脈沖幅度過(guò)高時(shí)則會(huì)對(duì)神經(jīng)元信號(hào)傳遞形成抑制，甚至使其失活。

發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明目的是公開(kāi)一種多通道的神經(jīng)刺激裝置，適合于對(duì)某些神經(jīng)通路的不同位置的神經(jīng)元同時(shí)進(jìn)行脈沖刺激，促使神經(jīng)通路產(chǎn)生具有信號(hào)定向傳遞關(guān)系的動(dòng)作電位發(fā)放。

本發(fā)明還公開(kāi)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化，使其能更有效地誘發(fā)神經(jīng)元發(fā)放動(dòng)作電位的技術(shù)。

本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)上述的神經(jīng)刺激裝置的一些應(yīng)用，包括用于增強(qiáng)某些神經(jīng)傳遞通路的傳遞效能，用于喚醒深度昏迷病人，以及用于對(duì)腦死亡在短時(shí)間內(nèi)的激活。

本發(fā)明的神經(jīng)刺激裝置，包括主機(jī)和連接主機(jī)的電極，電極包括有接地電極(或稱基準(zhǔn)電極)和輸出電極，主機(jī)包括有用于產(chǎn)生刺激脈沖信號(hào)的脈沖產(chǎn)生模塊，連接各輸出電極的用于將刺激脈沖信號(hào)輸出到輸出電極的各個(gè)輸出模塊，其特征在于：所述的輸出電極包括有二組或二組以上的輸出電極，(比如三組輸出電極)；主機(jī)還包括有輸出時(shí)序控制電路，用于控制各輸出模塊輸出的刺激脈沖信號(hào)，使各輸出電極所輸出的相對(duì)于基準(zhǔn)電極的刺激脈沖具有前后依次輸出的時(shí)序關(guān)系。

脈沖產(chǎn)生模塊屬于現(xiàn)有技術(shù)，所產(chǎn)生的脈沖可以采用方波、三角波、梯形波、或者模仿神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢幻}沖的波形。脈沖寬度T0為0.5—10毫秒，更合適的是1—5毫秒，相當(dāng)于神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏拿}沖寬度。各輸出電極輸出的脈沖信號(hào)，相對(duì)于基準(zhǔn)電極(也即接地電極)的電位，脈沖信號(hào)的峰值電壓幅度，在20—1000毫伏之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)電極接觸位置及電極進(jìn)入神經(jīng)元的狀態(tài)而有所不同。

本發(fā)明的主機(jī)還包括脈沖周期調(diào)節(jié)電路，用于調(diào)節(jié)同一組輸出電極(第一、第二和第三輸出電極)所輸出的前后兩個(gè)脈沖的脈沖周期T。對(duì)于不同的應(yīng)用，脈沖周期T是不同的，一般在25毫秒至1000毫秒之間，對(duì)應(yīng)于頻率是1—40赫茲，見(jiàn)后面應(yīng)用部分所述。

本發(fā)明主機(jī)還包括延遲時(shí)間調(diào)節(jié)電路，用于調(diào)節(jié)在同一個(gè)脈沖輸出周期中，前后兩個(gè)電極(比如第一輸出電極和第二輸出電極)輸出的前后兩個(gè)脈沖之間的延遲時(shí)間Ts。