[发明专利]基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统

说明书

本发明涉及植入式医疗仪器技术领域，具体涉及基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统，包括体外能量发射端、感应链路、电刺激器，体外能量发射端包括微控制器、功率放大器、功率发射器，感应链路包括体外发射线圈Tx1、体外发射线圈Tx2、体内接收线圈Rx1、体内接收线圈Rx2，电刺激器。本发明采用了能量和数据无线传输的方式，微控制器只需要输入代表配置刺激参数的脉冲，刺激器即可在选定的电极实现刺激幅度、刺激周期和刺激脉冲宽度可调的高压双相放电，从而延长了植入式医疗器械的使用周期，减小了机械互连带来的风险。

技术领域

本发明涉及植入式医疗仪器技术领域，具体涉及基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统。

背景技术

神经系统疾病是导致人类残疾甚至死亡的重要因素，并且发病率较高，其受到越来越多的社会关注。脑深部电刺激器(Deep Brain Stimulation，DBS)具有对脑结构损伤小、副作用小、可逆等优点，并且其在在帕金森等脑神经系统疾病治疗中已经有了成功的应用，因此，利用DBS来控制和治疗神经系统疾病成为研究热点之一。传统的DBS，采用的是原电池供电的方式，因此3～5年之后需要通过手术来进行电池更换，大大增加了手术的风险和患者的痛苦；传统的DBS植入位置是胸腔，而刺激电极植入在大脑，需要导线互连，存在着机械损伤的风险。

无线能量和数据传输的DBS采用无线供电的方式，可直接植入在大脑中，可解决上述问题。脑深部电刺激器可以大致分为三类：电压控刺激、电流控刺激和开关电容刺激。电压控刺激的效率高，但刺激电荷难以精准控制；电流控刺激虽然刺激电荷可以精准控制，但效率较低；开关电容刺激既可以实现精准的电荷控制，同时又保持较高的效率。若要实现高密度刺激，就需要采用高密度的电极植入，因此电极直径较小，若要获得足够大的刺激电流，就需要较高的刺激电压。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统，它可以实现采用开关电容刺激的刺激方式，实现较高的刺激效率以及精准的电荷控制。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于无线能量和数据传输的植入式高压脑深部电刺激系统，包括：

体外能量发射端，所述体外能量发射端包括微控制器、功率放大器、功率发射器，其中所述微控制器输出一个被刺激参数调制的频率为13.56MHz的正弦信号，所述功率放大器将调制的频率为13.56MHz的所述正弦信号进行放大，所述功率发射器发送频率为1M Hz，振幅为3V的正弦信号；

感应链路，所述感应链路包括体外发射线圈Tx1、体外发射线圈Tx2、体内接收线圈Rx1、体内接收线圈Rx2，其中所述体外发射线圈Tx1和体内接收线圈Rx1通过线圈互感耦合的方式将数据和能量传输到体内，所述体外发射线圈Tx2和体内接收线圈Rx2通过线圈互感耦合方式提供±10V的高恒流电压；