[发明专利]近红外光刺激神经的修复装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于神经功能修复的装置及方法，具体涉及一种近红外光刺激神经的修复装置及方法。

背景技术

神经功能受损会给病人带来巨大痛苦，而目前又很难利用生物学方法治愈绝大部分的神经系统损伤。从神经功能信息传导通路的角度看，神经功能修复可以在感受器、传入神经、神经中枢、传出神经及效应器等层次展开。大脑皮层是最高级的神经中枢，是神经修复效果最好的神经假体方法，其刺激方法包括电刺激、磁刺激和光刺激等。

随着科学技术和临床水平的提高，神经电刺激修复一度成为研究热点，其主要是利用神经微电极与功能恢复集成电路完全集成或混合集成的、可植入人体内的系统芯片，以实现神经功能的修复。然而，随着电刺激修复分辨率的提高、神经电刺激临床应用的开展，传统的电刺激逐渐暴露出以下局限性：

（1）电刺激方法存在伪迹，在组织液中需振荡才会消失，且时间较长；

（2）由于微电极尺寸受加工工艺的限制，且微电极在组织液中会被浸泡腐蚀，故电刺激分辨率的提高会受到微电极阵列的束缚；

（3）电刺激的实现是电荷流动形式，生物组织中是离子流动形式，需要两种能量形式的转换，故需考虑电刺激能量在生物组织中的传递与转化，而且电刺激需要考虑植入电路以及植入电路的电源供应问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种近红外光刺激神经的修复装置及方法，能有效激活神经组织并使之诱发出神经冲动，以实现神经功能的修复，且伪迹时程较短、分辨率较高、与神经组织不直接接触。

本发明所述近红外光刺激神经的修复装置，包括激光器、光纤、微电极阵列、电极转接口、引线、多通道采集仪、传输光缆和计算机；

所述光纤与激光器连接，激光器产生近红外激光，用于传送到预修复的神经组织上；

所述微电极阵列用于插入到预修复的神经组织中，并通过电极转接口、引线与多通道采集仪连接，该多通道采集仪通过传输光缆与计算机连接，多通道采集仪将微电极阵列采集到的诱发电位放大、滤波和数字化处理，并通过计算机处理、显示和存储；

所述光纤的光纤长轴与记录微电极的轴线夹角为0～45°；

所述激光器产生的近红外的波长范围为780～2526nm。

还包括定位架，该定位架包括支撑架、第一固定棒、第二固定棒、角度调节机构和高度调节机构，所述第一固定棒通过角度调节机构与支撑架连接，光纤的输出端固定在第一固定棒上，并通过角度调节机构调节光纤输出端的空间位置，所述微电极阵列固定在第二固定棒上，并通过高度调节机构调节微电极阵列的空间位置。

所述角度调节机构由第一螺钉、第二螺钉、连接件和金属球组成，金属球固定在支撑架上，连接件的一端与第一固定棒连接，且第一固定棒与连接件之间通过第一螺钉锁紧，连接件的另一端与金属球连接，且连接件与金属球之间通过第二螺钉锁紧；所述高度调节机构为第三螺钉。

所述激光器为脉冲式激光器，其脉宽＜10ms，频率＜100Hz，驱动电流幅度为＜4A，阈值电流为＜999mA，步长为10mA。

所述微电极阵列能采集预修复神经组织在近红外激光照射下诱发的局部场电位和SPIKE信号。

本发明所述的近红外光刺激神经的修复方法，其步骤如下：

步骤一、将光纤与激光器连接，将多通道采集仪通过电极转接口、引线与微电极阵列连接，并将多通道采集仪通过传输光缆与计算机连接；

步骤二、将微电极阵列固定在定位架上，并将微电极阵列插入到预修复的神经组织区域中；

步骤三、将光纤的输出端固定在定位架上，且光纤的输出端对准预修复的神经组织区域，使激光器输出的近红外激光能照射在预修复的神经组织区域上；

步骤四、调节激光器的驱动电流、脉宽、频率参数控制激光器输出不同波长的激光，微电极阵列采集预修复的神经组织在近红外激光照射下的诱发电位，并通过电极转接口、引线输入多通道采集仪，多通道采集仪将微电极阵列采集到的诱发电位放大、滤波和数字化处理，并通过传输光缆输入计算机进行处理、显示和存储。

所述步骤二中，所述微电极阵列固定在定位架的第二固定棒上，并通过第三螺钉调节微电极阵列的空间位置。

所述步骤三中，所述光纤的输出端固定在定位架的第一固定棒上，并通过第一螺钉、第二螺钉和金属球调节光纤输出端的空间位置。

上述所述的用近红外光刺激神经的修复装置对神经组织进行修复的方法，

（1）由于光能量的吸收较快，故伪迹时程较短；