[发明专利]光伏电刺激设备

说明书

本发明涉及一种用于在涉及借助于电耦合至电可兴奋组织(Zbio)的两个电极(3n，3p)向所述组织递送电流的医学治疗中使用的光电刺激设备，所述光电刺激设备包括：(a)电脉冲源(4)，电连接至发光源；(b)所述发光源(2)，与光伏电池光学连通；(c)所述光伏电池(1)，电连接至两个电极(3n，3p)以用于建立与所述组织的两个电触头并且因此形成由所述光伏电池(1)馈电的电刺激电路，所述光伏电池通过所述发光源(2)的辐射而被通电。

技术领域

本发明涉及一种用于在涉及借助于电耦合至电可兴奋组织(如神经或肌肉)的两个电极向所述组织递送电流的医学治疗中使用的电刺激设备。具体地，本发明涉及这种设备使用光激光伏电池来生成第送至所述组织的电流。

背景技术

本领域已知向如神经或肌肉等组织递送电流用于诊断或治疗如帕金森氏病、癫痫、慢性痛、运动障碍等许多障碍以及许多其他应用。在其最简单的形式中，一种用于递送这种电脉冲的设备包括：电脉冲发生器、刺激电极以及将电极电耦合至电脉冲发生器的导线。根据这些应用，电极可以施加到皮肤上，并且电流经皮地传输至待治疗的组织。然而，对一些应用而言，电极必须直接施加到待治疗的组织上，这需要使用可植入设备。清楚的是，在后一种情况下，植入物的微型化是至关重要的。

根据待治疗的组织、所使用的电极的类型以及电极之间的距离，植入式电极之间所需要的电压通常大约为15V±5V。这种电压需要具有一定尺寸的电脉冲发生器，所述尺寸为使得电刺激植入物通常由以下两个单独部件形成：一方面，直接植入到待治疗的组织上的电极，以及另一方面，具有更大尺寸的电脉冲发生器，所述电脉冲发生器可以根据应用植入到身体的各个位置处，但是最经常在锁骨下区、下腹部区域或臀部区域。将脉冲发生器连接至电极的导线通常被卷绕以便提供灵活性、允许电脉冲发生器与电极之间的距离变化、并且以相对于身体移动的更高顺应性来增强机械稳定性。因为使用电线(具体地当被卷绕时)，所以这种植入物与磁共振成像(MRI)装置不兼容，并且还与简单的金属检测门(如在机场、银行等中使用的)不兼容。

如图1(b)中所示出的，数模转换器(DAC)通常用于向刺激电路递送所需要的电流和电压，但是很少有数模转换器在大于5V或者甚至大于10V的电压上让人满意地准确同时仍然提供足够的电流分辨率并且具有与可植入设备兼容的功耗。

复合动作电位(CAP)是由电极刺激的组织的所有单独光纤动作电位的代数和。记录CAP是重要的，因为其揭示了组织对刺激、阈值电压、CAP开始的等待时间、构成受刺激组织的光纤类型的分布等的反应性。对在刺激点附近的CAP响应的记录是相当有挑战的，因为神经CAP的小振幅(通常几十μV)，而刺激在5到15伏的范围内，这导致由严重模糊真实CAP信号的刺激假象输入的记录的大污染。

电刺激植入物中的电脉冲发生器通常由电池供电，一次电池(非可再充电电池)或者可再充电电池。可再充电电池必须以规则间隔再充电，同时再充电周期的数量减小了电池寿命和容量，这可能是从一天到几个月的范围，取决于电池的应用和类型和尺寸。如以上所讨论的，电池通常植入远离待刺激组织，在如子锁骨区域、腹部区域或臀部区域等地方。可以通过本领域已知的方式对电池经皮地再充电。例如，可植入医疗设备可以包括被配置成用于提供能量以便对电源(如电池)进行再充电的太阳能电池。太阳能电池可以植入到宿主的身体中，从而使得在透明皮肤层下提供太阳能电池的表面，这允许太阳能电池从身体外接收光。在US20090326597、WO2014136022或US20120035725中公开了这种系统的示例。

US8744568提出了一种包括由光伏电池作为电源来进行电刺激的可植入电活性聚合物的医疗设备。这种设备可以特别用于原位释放治疗剂。然而，这种设备不用于电刺激组织。

本领域仍然需要安全、可靠、具有较长自治的组织电刺激设备。其还应当与MRI兼容，允许CAP在刺激点附近进行记录并且对植入物而言具有小尺寸。本发明提出了一种这样的设备。下面的部分呈现了本发明的这些和其他优点。

发明内容