神经刺激器及神经刺激系统的制作方法

1.本技术涉及植入式医疗设备的技术领域，尤其涉及神经刺激器及神经刺激系统。


背景技术：

2.在植入式医疗设备中，神经刺激器通过对患者进行刺激信号的释放，能有效控制功能性疾病和精神疾病的症状。
3.但现有技术中，一般将神经刺激器外壳作为固定采集参考点，神经刺激器植入人体之后，采集触点不能随意移动。控制器需要多个接口连接每个采集触点，控制器的多个端口和采集触点之间的线路数量繁多，容易发生故障。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供神经刺激器及神经刺激系统，神经刺激器通过设置选择模块，使不同的采集触点输入到选择模块且都能被单独选择出来，解决了神经刺激器的电信号采集过程中需要占用太多控制模块端口的问题。
5.本技术的目的采用以下技术方案实现：
6.本技术提供了一种神经刺激器，所述神经刺激器设置于患者体内，所述神经刺激器包括：电极模块，所述电极模块包括多个采集触点，每个所述采集触点用于感测所述患者的电信号并输出；控制模块，所述控制模块用于接收所述电信号，以及输出选择信号；选择模块，所述选择模块用于根据所述选择信号选择所述多个采集触点中的至少两个，以使被选择的采集触点和所述控制模块导通。
7.该技术方案的有益效果在于：通过控制模块的选择信号，使不同的采集触点都能够被选择，可以将不同采集触点的多个电信号进行差分等不同形式的计算，对所选择的采集触点的多个电信号进行计算有助于减少噪声信号的干扰，提取到有用信号。可以选择多组不同的采集触点，进行多次计算，以获知患者不同采集触点附近的准确的生理状态。
8.由此，神经刺激器通过设置选择模块，使不同的采集触点都能通过线路输入到选择模块，且都能被单独选择出来，选择模块和控制模块之间的线路可以复用，所需要和占用的控制模块的端口数量少，降低了神经刺激器的故障发生次数，由此降低了维护成本，延长了神经刺激器的使用寿命。
9.在一些可选的实施例中，所述电极模块包括至少一个电极导线，每个所述电极导线包括多个采集触点以用于感测所述电信号；所述选择模块包括不少于所述电极导线的数量的选择单元，每个所述选择单元用于根据所述控制器的选择信号选择所述多个采集触点中的一个，以使被选择的采集触点和所述控制模块导通。
10.该技术方案的有益效果在于：选择单元用于电极导线的采集触点和控制模块的导通，降低了控制模块的体积和重量，节约控制模块的成本，利于神经刺激器中的推广。当选择单元的数量大于1个时，选择模块的每个选择单元所需要的线路和端口的数量少；对于需要较多端口的电子元器件来说，随着端口数量的增加，其成本会陡增，例如32端口芯片是16
端口芯片的价格的数倍，因此，采用多个选择单元，可以大大降低单个选择单元的成本，而不影响选择模块的整体性能。
11.另外，当部分选择单元出现故障时，其他选择单元不受影响，提升了神经刺激器整体结构的稳定性。神经刺激器植入于患者体内，对于缓解患者的病痛来说是必不可少的，尤其是对部分成瘾症患者、抑郁症患者或者狂躁型患者来说，如果选择模块仅设置一个选择单元，则当该选择单元发生故障时，就会导致整个神经刺激器无法正常工作，可能导致患者因为得不到治疗而做出失去理性的行为，例如成瘾症患者的复吸、抑郁症患者的自残乃至自杀、狂躁症患者伤害他人等。
12.在一些可选的实施例中，所述选择单元包括控制端、多个输入端和输出端；所述选择单元的每个输入端分别与所述电极导线的一个采集触点电性连接；所述选择单元的控制端与所述控制模块电性连接，以获得所述选择信号；所述选择单元的输出端根据所述选择信号选择所述电极导线的多个采集触点中的一个，以使被选择的采集触点和所述控制模块导通。
13.该技术方案的有益效果在于：通过选择单元的控制端接收选择信号，使被选择的采集触点和控制模块导通，医生可以实现任意采集触点的电信号的选取。
14.在一些可选的实施例中，所述控制模块还用于控制至少一个所述电极导线对所述患者的组织进行电刺激。
15.该技术方案的有益效果在于：电极导线还可以实现对患者的组织进行电刺激，在这种情况下对电信号进行采集，所采集的数据更准确。
16.在一些可选的实施例中，所述控制模块包括采集控制单元和刺激控制单元，所述采集控制单元用于输出所述选择信号，所述刺激控制单元用于控制所述电极导线对所述患者的组织进行电刺激。
17.该技术方案的有益效果在于：通过采集控制单元和刺激控制单元将信号采集与刺激释放功能进行区分，分别用于神经刺激器的采集和刺激功能，智能化程度比较高。
18.在一些可选的实施例中，所述控制模块还包括信号放大单元，所述信号放大单元设置于所述电极模块和所述采集控制单元之间，所述信号放大单元用于对所述被选择的采集触点采集到的电信号进行放大。
19.该技术方案的有益效果在于：通过信号放大单元对电信号的放大，放大后的电压范围可适合更多后续电路处理，有更多后续电路可被进行选择，以实现电路结构上的更多组合，有利于提高神经刺激器对电信号采集的精度。
20.在一些可选的实施例中，所述控制模块还包括滤波单元，所述滤波单元设置于所述放大单元和所述采集控制单元之间，所述滤波单元用于对所述被选择的采集触点的电信号中的干扰信号的滤除。
21.该技术方案的有益效果在于：通过设置滤波单元，可以实现电信号中干扰信号的滤除，提高所采集的电信号的质量，进而确保控制模块对电信号处理时有较高的信噪比。
22.在一些可选的实施例中，所述控制模块还包括模数转换单元，所述模数转换单元用于对所述被选择的采集触点的电信号进行模数转换，以将所述电信号转换为脑电数据。
23.该技术方案的有益效果在于：被选择的采集触点的电信号经过模数转换单元的高速采样，转换为可供程序进行存储、运算的数字信号。通过模数转换单元转换的数字信号，
相比于电信号更利于后续比对。
24.在一些可选的实施例中，所述神经刺激器还包括无线通信模块，所述控制器还用于通过无线通信模块和体外程控器建立无线通信连接，所述控制器还用于输出脑电采集数据；所述体外程控器用于接收所述脑电采集数据。
25.该技术方案的有益效果在于：通过无线通信模块可以建立神经刺激器与体外程控的无线连接，相对于有线连接需要神经刺激器与体外控制器之间设置通信线路，可以减少患者对通信线路植入的排斥，提高患者的使用体验。
26.本技术还提供了一种神经刺激系统，包括上述任一项所述的神经刺激器。
27.该技术方案的有益效果在于：神经刺激系统可以更准确的获取患者脑部治疗区域的实时状态，以使医生针对患者制定更有效的电刺激治疗方案。
28.在一些可选的实施例中，电极模块包括至少一个电极导线，控制模块还用于控制至少一个所述电极导线对患者的组织进行电刺激。
29.该技术方案的有益效果在于：医生可根据患者治疗需要，针对性的通过电极导线的采集触点对电信号进行采集，对患者取得更好的辅助治疗效果；通过至少一个电极导线在可以实现对脑部区域进行电刺激的情况下，对电信号进行采集，所采集的数据更准确。
附图说明
30.下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
31.图1是本技术实施例提供的神经刺激器的结构示意图；
32.图2是本技术实施例提供的另一神经刺激器的结构示意图；
33.图3是本技术实施例提供的电极导线的结构示意图；
34.图4是本技术实施例提供的又一电极导线的结构示意图；
35.图5是本技术实施例提供的选择单元的结构示意图；
36.图6是本技术实施例提供的控制模块的结构示意图；
37.图7是本技术实施例提供的另一控制模块的结构示意图；
38.图8是本技术实施例提供的又一控制模块的结构示意图；
39.图9是本技术实施例提供的又一神经刺激器的结构示意图；
40.图10是本技术实施例提供的神经刺激系统的结构示意图。
41.图中：10、神经刺激系统；100、神经刺激器；110、控制模块；111、采集控制单元；112、刺激控制单元；113、放大单元；114、滤波单元；115、模数转换单元；120、选择模块；121、选择单元；130、电极模块；131、电极导线；140、无线通信模块；200、体外程控器。
具体实施方式
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
43.参见图1和图2，本技术实施例提供了一种神经刺激器100，所述神经刺激器100设
置于患者体内，所述神经刺激器100包括电极模块130、控制模块110和选择模块120。
44.所述电极模块130包括多个采集触点，每个所述采集触点用于感测所述患者的电信号并输出。其中，由于神经刺激器植入患者体内，本技术中的电信号指的是生物电信号。电信号可以是患者脑部的皮层电信号(ecog)、局部场电位(lfp)信号、动作电位(spike)信号中的至少一种。采集触点可以是设置在电极模块130上的微电极或宏电极中的至少一种。
45.其中，电极模块130可以是中国专利cn113599695a所公开的用于植入人体、可采集电信号的刺激电极；电极模块130还可以是中国专利cn110975136a所公开的植入人体组织的神经电信号采集和功能电刺激电极。本技术不以此为限。
46.所述控制模块110用于接收所述电信号，以及输出选择信号。控制模块110可以包括存储器单元和处理器单元，本技术对控制模块110的大小、形状和位置不做限定。控制模块110的控制功能可以由mpu、mcu、dsp、fpga或其任意组合来实现。其中，控制模块110可以是包括如中国专利cn111346297a所公开的应用于脑刺激的电刺激电路、或包括如中国专利cn111323637a所公开的应用于dbs中的采集电路的模块，本技术不以此为限。
47.所述选择模块120用于根据所述选择信号选择所述多个采集触点中的至少两个，以使被选择的采集触点和所述控制模块110导通。其中，选择模块120可以包括现有的数据选择器，通过数据选择器以实现多个输入信号中一个或多个指定信号输出的效果。
48.通过控制模块110的选择信号，使不同的采集触点都能够被选择，可以将不同采集触点的多个电信号进行差分等不同形式的计算，对所选择的采集触点的多个电信号进行计算有助于减少噪声信号的干扰，提取到有用信号。可以选择多组不同的采集触点，进行多次计算，以获知患者不同采集触点附近的准确的生理状态。
49.由此，通过控制模块110的选择信号作用于选择模块120，使电极模块130的不同的采集触点都能够被选择，从中获得的电信号更合理。得到不同的电信号的数据结果，以便于医生获知和比对患者的脑部区域的实时情况，医生针对患者制定的电刺激治疗方案更有效。神经刺激器100通过设置选择模块120，使不同的采集触点都能通过线路输入到选择模块120，且都能被单独选择出来，选择模块120和控制模块110之间的线路可以复用，所需要和占用的控制模块100的端口数量少，降低了神经刺激器100的故障发生次数，由此降低了维护成本，延长了神经刺激器100的使用寿命。
50.在一些实施方式中，所述电极模块130可以包括至少一个电极导线131，每个所述电极导线131包括多个采集触点以用于感测所述电信号。所述选择模块120包括不少于所述电极导线131的数量的选择单元121，每个所述选择单元121用于根据所述控制器的选择信号选择所述多个采集触点中的一个，以使被选择的采集触点和所述控制模块110导通。
51.参见图3，在一具体应用中，医生通过神经刺激器100以治疗患者的成瘾病症。医生在患者的内囊前肢的脑深部区域植入电极导线131，在电极导线131上设置有十二个采集触点，采集触点用于感测内囊前肢附近的多个电信号。神经刺激器100设有两个选择单元121，两个选择单元121可根据控制模块110的选择信号选择所述多个采集触点中的至少两个，例如可以选择采集触点
①
与采集触点
⑦
，或采集触点
⑥
与采集触点
⑩
，以使被选择的采集触点和所述控制模块110导通，被选择的采集触点可以将采集到的电信号发送至控制模块110。本具体应用中，仅需要使用控制模块的两个端口接收选择模块的电信号。
52.参见图4，在另一具体应用中，医生在患者左侧内囊前肢区域植入第一电极导线
131，第一电极导线131包括采集触点
①
至在患者的右侧内囊前肢区域植入第二电极导线131，第二电极导线131包括采集触点至采集触点用于感测内囊前肢附近的多个电信号。神经刺激器100设有四个选择单元121，每个电极导线131对应两个选择单元121。可根据控制模块110的选择信号选择所述多个采集触点中的至少两个，例如可以选择采集触点
①
与采集触点
⑦
，或采集触点
⑧
与采集触点以使被选择的采集触点和所述控制模块110导通，不仅能实现单侧电信号的采集，还能实现左右脑的采集触点的电信号都同时可以被选择采集。本具体应用中，仅需要使用控制模块的四个端口接收选择模块的电信号。
53.此外，图3和图4所示的单个电极导线131分别包括12个采集触点，在一些其他的例子中，采集触点的数量可以不同。此外，图3和图4所示的采集触点被表示为直列排布于电极导线131上，在一些其他的例子中，采集触点也可以环状排布、交替排布或以任何其他所需的排布方式设置在电极导线131上。此外，电极导线131也可以被构造成任何其它形状，例如螺线形状、环状等。采集触点也可以是以电极片等形式出现，例如中国专利cn112604159a所公开的分片式电极的形式。
54.可根据医生对患者的治疗需要，针对性的通过电极导线131的采集触点对电信号进行采集，对患者取得更好的辅助治疗效果。
55.由于控制模块110的端口数量有限，选择多端口的控制模块110，一方面会增大其体积和重量，给患者带来不好的应用体验，一方面多端口的控制模块成本较高，不利于神经刺激器的推广应用。
56.由此，选择单元用于电极导线的采集触点和控制模块110的导通，可以降低控制模块110的体积和重量，节约控制模块110的成本，利于神经刺激器中的推广。选择单元121用于电极导线的采集触点和控制模块110的导通，降低了控制模块110的体积和重量，节约控制模块110的成本，利于神经刺激器中的推广。当选择单元121的数量大于1个时，选择模块120的每个选择单元121所需要和占用的线路和端口的数量少；对于需要较多端口的电子元器件来说，随着端口数量的增加，其成本会陡增，例如32端口芯片是16端口芯片的价格的数倍，因此，采用多个选择单元121，可以大大降低单个选择单元121的成本，而不影响选择模块120的整体性能。
57.另外，当部分选择单元121出现故障时，其他选择单元120不受影响，提升了神经刺激器100整体结构的稳定性。神经刺激器100植入于患者体内，对于缓解患者的病痛来说是必不可少的，尤其是对部分成瘾症患者、抑郁症患者或者狂躁型患者来说，如果选择模块120仅设置一个选择单元121，则当该选择单元121发生故障时，就会导致整个神经刺激器100无法正常工作，可能导致患者因为得不到治疗而做出失去理性的行为，例如成瘾症患者的复吸、抑郁症患者的自残乃至自杀、狂躁症患者伤害他人等。
58.参见图5，在一些实施方式中，所述选择单元121可以包括控制端、多个输入端和输出端。所述选择单元121的每个输入端分别与所述电极导线131的一个采集触点电性连接。所述选择单元121的控制端与所述控制模块110电性连接，以获得所述选择信号。所述选择单元121的输出端根据所述选择信号选择所述电极导线131的多个采集触点中的一个，以使被选择的采集触点和所述控制模块110导通。
59.其中，所述控制模块110可以通过i2c(inter－integrated circuit)总线的方式
连接选择单元121的控制端。i2c总线是一种两线式或四线式串行总线，i2c总线至少只需要一根数据线和一根时钟线两根线就能实现主从通信，总线接口已经集成在芯片内部，不需要特殊的接口电路。因此i2c总线简化了硬件电路pcb布线，降低了系统成本，提高了系统可靠性。i2c总线可以很容易形成标准化和模块化，便于用户重复利用。另外，在无需额外添加硬件的情况下，通过i2c总线可以实现控制模块110和多个选择单元121的主从通信，减少了控制模块110端口和选择单元121端口的使用数量，更节省成本。
60.由此，通过选择单元121的控制端接收选择信号，使被选择的采集触点和控制模块110导通，医生可以实现任意采集触点的电信号的选取。
61.参见图6，在一些实施方式中，所述控制模块110还可以用于控制至少一个所述电极导线131对所述患者的组织进行电刺激。电极导线131可以设置多个刺激触点，刺激触点对所述患者的组织进行电刺激。其中，患者的组织可以是患者的脑组织、脊神经组织等人体组织。
62.在一个具体应用中，电极导线131的一个或多个触点可以既作为采集触点又作为刺激触点，例如，一个触点的采集和刺激可以分时进行，先进行采集并随后进行刺激，之后可以重复一次或多次。在另一个具体应用中，一些触点可以作为采集触点，以用于采集其所接触的脑部区域的电信号；而另一些触点可以作为刺激触点，以用于对其所接触的脑部区域施加电刺激信号。其中，采集触点和刺激触点可以成对或成组地设置，每个刺激触点均对应于至少一个采集触点。
63.由此，电极导线131还可以实现对患者的组织进行电刺激，在这种情况下对电信号进行采集，所采集的数据更准确。
64.具体的，所述控制模块110可以包括采集控制单元111和刺激控制单元112，所述采集控制单元111用于输出所述选择信号，所述刺激控制单元112用于控制所述电极导线131对所述患者的组织进行电刺激。
65.由此，通过采集控制单元111和刺激控制单元112将信号采集与刺激释放功能进行区分，分别用于神经刺激器100的采集和刺激功能，智能化程度比较高。
66.参见图7，具体的，所述控制模块110还可以包括信号放大单元113，所述信号放大单元113设置于所述电极模块130和所述采集控制单元111之间，所述信号放大单元113用于对所述被选择的采集触点采集到的电信号进行放大。
67.其中，信号放大单元113可以具备可改变的放大增益，也可以具备固定的放大增益，以实现对小幅值(例如5μv～100μv级别)的电信号的放大。由于电信号的频率集中在0.5hz～100hz、幅值只有5μv～100μv，电信号是极其微弱的生物信号，其后续处理电路的选择面比较窄。由此，通过信号放大单元113对电信号的放大，放大后的电压范围可适合更多后续电路处理，有更多后续电路可被进行选择，以实现电路结构上的更多组合，有利于提高神经刺激器100对电信号采集的精度。其中，后续电路可以是信号隔离、信号放大、信号滤波、采样/保持电路、信号模数转换电路等。
68.具体的，所述控制模块110还可以包括滤波单元114，所述滤波单元114设置于所述放大单元113和所述采集控制单元111之间，所述滤波单元114用于对所述被选择的采集触点的电信号中的干扰信号的滤除。参见图8，在一些实施方式中，滤波单元114可以设置在信号放大单元113与采集控制单元111之间，通过信号放大单元113放大后的电信号和干扰信
号区分度更高，滤波单元114对干扰信号的滤除效果更好。其中，干扰信号可以是工频干扰、辐射噪声、电源噪声等。
69.由此，通过设置滤波单元114，可以实现电信号中干扰信号的滤除，提高所采集的电信号的质量，进而确保控制模块110对电信号处理时有较高的信噪比。
70.参见图9，具体的，所述控制模块110还可以包括模数转换单元115，所述模数转换单元115用于对所述被选择的采集触点的电信号进行模数转换，以将所述电信号转换为脑电数据。电信号是模拟信号，被选择的采集触点的电信号经过模数转换单元115的高速采样，转换为可供程序进行存储、运算的数字信号。由此，通过模数转换单元115转换的数字信号，相比于电信号更利于后续比对。
71.参见图10，在一些实施方式中，所述神经刺激器100还可以包括无线通信模块140，所述控制器还用于通过无线通信模块140和体外程控器200建立无线通信连接，所述控制器还用于输出脑电采集数据；所述体外程控器200用于接收所述脑电采集数据。
72.其中，无线通信模块140可以包括4g通信单元、5g通信单元、wifi通信单元、近场通信单元、wigig通信单元、蓝牙通信单元、zigbee通信单元、微波通信单元、卫星通信单元和大气激光通信单元中的一个或多个。相对于有线通信，无线通信模块140所实现的通信距离更长，且不受线的限制，具有一定的移动性，可以在移动状态下通过无线连接进行通信，成本较低。
73.由此，通过无线通信模块140可以建立神经刺激器100与体外程控的无线连接，相对于有线连接需要神经刺激器100与体外控制器之间设置通信线路，可以减少患者对通信线路植入的排斥，提高患者的使用体验。
74.参见图10，本技术还提供了一种神经刺激系统10，包括上述任一项所述的神经刺激器100。
75.将上述神经刺激器100用在神经刺激系统10中，通过神经刺激器100的控制模块110的选择信号，使不同的采集触点都能够被选择，进而得到不同的电信号的数据结果，以便于医生进行比对和获知患者的脑部区域的实时情况。由此，神经刺激系统10可以更准确的获取患者脑部治疗区域的实时状态，以使医生针对患者制定更有效的电刺激治疗方案。
76.在一些实施方式中，电极模块130包括至少一个电极导线131，控制模块110还用于控制至少一个所述电极导线131对患者的组织进行电刺激。
77.由此，医生可根据患者治疗需要，针对性的通过电极导线131的采集触点对电信号进行采集，对患者取得更好的辅助治疗效果；通过至少一个电极导线131在可以实现对脑部区域进行电刺激的情况下，对电信号进行采集，所采集的数据更准确。
78.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是被配置成区别类似的对象，而不必被配置成描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
79.当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件
时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
80.本技术从使用目的上，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，本技术以上的说明书及说明书附图，仅为本技术的较佳实施例而已，并非以此局限本技术，因此，凡一切与本技术构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本技术专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本技术的专利申请保护的范围之内。