本發明專利技術公開了一種近紅外光刺激神經的修復裝置及方法，光纖與激光器連接，將激光器產生的近紅外激光傳送到預修復的神經組織上；微電極陣列插入預修復的神經組織中，并通過電極轉接口、引線與多通道采集儀連接，該多通道采集儀通過傳輸光纜與計算機連接，多通道采集儀將微電極陣列采集到的誘發電位放大、濾波和數字化處理，并通過計算機處理、顯示和存儲,光纖的光纖長軸與記錄微電極的軸線夾角為0～45°；激光器產生的近紅外的波長范圍為780～2526nm。本發明專利技術的裝置及方法，能夠有效激活神經組織并使之誘發出神經沖動，以實現神經功能的修復，且偽跡時程較短、分辨率較高、與神經組織不直接接觸。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于神經功能修復的裝置及方法，具體涉及一種。
技術介紹
神經功能受損會給病人帶來巨大痛苦，而目前又很難利用生物學方法治愈絕大部分的神經系統損傷。從神經功能信息傳導通路的角度看，神經功能修復可以在感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經及效應器等層次展開。大腦皮層是最高級的神經中樞，是神經修復效果最好的神經假體方法，其刺激方法包括電刺激、磁刺激和光刺激等。隨著科學技術和臨床水平的提高，神經電刺激修復一度成為研究熱點，其主要是利用神經微電極與功能恢復集成電路完全集成或混合集成的、可植入人體內的系統芯片，以實現神經功能的修復。然而，隨著電刺激修復分辨率的提高、神經電刺激臨床應用的開展，傳統的電刺激逐漸暴露出以下局限性: (1)電刺激方法存在偽跡，在組織液中需振蕩才會消失，且時間較長； (2)由于微電極尺寸受加工工藝的限制，且微電極在組織液中會被浸泡腐蝕，故電刺激分辨率的提高會受到微電極陣列的束縛； (3)電刺激的實現是電荷流動形式，生物組織中是離子流動形式，需要兩種能量形式的轉換，故需考慮電刺激能量在生物組織中的傳遞與轉化，而且電刺激需要考慮植入電路以及植入電路的電源供應問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種，能有效激活神經組織并使之誘發出神經沖動，以實現神經功能的修復，且偽跡時程較短、分辨率較高、與神經組織不直接接觸。本專利技術所述近紅外光刺激神經的修復裝置，包括激光器、光纖、微電極陣列、電極轉接口、引線、多通道采集儀、傳輸光纜和計算機； 所述光纖與激光器連接，激光器產生近紅外激光，用于傳送到預修復的神經組織上；所述微電極陣列用于插入到預修復的神經組織中，并通過電極轉接口、引線與多通道采集儀連接，該多通道采集儀通過傳輸光纜與計算機連接，多通道采集儀將微電極陣列采集到的誘發電位放大、濾波和數字化處理，并通過計算機處理、顯示和存儲； 所述光纖的光纖長軸與記錄微電極的軸線夾角為0 45° ; 所述激光器產生的近紅外的波 長范圍為780 2526nm。還包括定位架，該定位架包括支撐架、第一固定棒、第二固定棒、角度調節機構和高度調節機構，所述第一固定棒通過角度調節機構與支撐架連接，光纖的輸出端固定在第一固定棒上，并通過角度調節機構調節光纖輸出端的空間位置，所述微電極陣列固定在第二固定棒上，并通過高度調節機構調節微電極陣列的空間位置。所述角度調節機構由第一螺釘、第二螺釘、連接件和金屬球組成，金屬球固定在支撐架上，連接件的一端與第一固定棒連接，且第一固定棒與連接件之間通過第一螺釘鎖緊，連接件的另一端與金屬球連接，且連接件與金屬球之間通過第二螺釘鎖緊；所述高度調節機構為第三螺釘。所述激光器為脈沖式激光器，其脈寬< 10ms，頻率< 100Hz，驅動電流幅度為<4A，閾值電流為< 999mA，步長為10mA。所述微電極陣列能采集預修復神經組織在近紅外激光照射下誘發的局部場電位和SPIKE信號。本專利技術所述的近紅外光刺激神經的修復方法，其步驟如下: 步驟一、將光纖與激光器連接，將多通道采集儀通過電極轉接口、引線與微電極陣列連接，并將多通道采集儀通過傳輸光纜與計算機連接； 步驟二、將微電極陣列固定在定位架上，并將微電極陣列插入到預修復的神經組織區域中； 步驟三、將光纖的輸出端固定在定位架上，且光纖的輸出端對準預修復的神經組織區域，使激光器輸出的近紅外激光能照射在預修復的神經組織區域上； 步驟四、調節激光器的驅動電流、脈寬、頻率參數控制激光器輸出不同波長的激光，微電極陣列采集預修復的神經組織在近紅外激光照射下的誘發電位，并通過電極轉接口、弓丨線輸入多通道采集儀，多通道采集儀將微電極陣列采集到的誘發電位放大、濾波和數字化處理，并通過傳輸光纜輸入計算機進行處理、顯示和存儲。所述步驟二中，所述微電極陣列固定在定位架的第二固定棒上，并通過第三螺釘調節微電極陣列的空間位置。所述步驟三中，所述光纖的輸出端固定在定位架的第一固定棒上，并通過第一螺釘、第二螺釘和金屬球調節光纖輸出端的空間位置。上述所述的用近紅外光刺激神經的修復裝置對神經組織進行修復的方法， (1)由于光能量的吸收較快，故偽跡時程較短； (2)由于不會受到微電極加工工藝、微電極材料生物相容性的限制，故光刺激神經功能修復技術的分辨率較高； (3)由于近紅外光在組織中的穿透深度可達5cm以上，能直接作用到皮膚、皮下組織的血管、淋巴管、神經末梢，故采用近紅外激光刺激方法無需與組織直接接觸、無需在生物組織體內安置電路，無需考慮植入電路的電源問題。綜上所述，本專利技術利用近紅外光照射神經組織，能夠有效激活神經組織并使之誘發出神經沖動，從而達到神經功能修復的目的，具有偽跡時程較短、分辨率較高、刺激方向性較好，并與神經組織不直接接觸的優點。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖。具體實施方式 下面結合附圖對本專利技術作進一步說明:如圖1所示的近紅外光刺激神經的修復裝置，包括激光器1、光纖2、微電極陣列10、電極轉接口 8、引線4、多通道采集儀5、傳輸光纜6和計算機7 ;光纖2與激光器I連接，激光器I產生近紅外激光，用于傳送到預修復的神經組織9上；微電極陣列10用于插入到預修復的神經組織9中，并通過電極轉接口 8、引線4與多通道采集儀5連接，該多通道采集儀5通過傳輸光纜6與計算機7連接，多通道采集儀5將微電極陣列10采集到的誘發電位放大、濾波和數字化處理，并通過計算機7處理、顯示和存儲；光纖2的光纖長軸與記錄微電極10的軸線夾角為0 45°。 該近紅外光刺激神經的修復裝置通過光纖2取代電刺激中的電極，通過激光取代電刺激中的刺激信號發生源，將光纖2置于預修復的神經細胞上方，傳導激光照射神經細胞來激活或抑制神經沖動，從而修復皮層靶區域對應的神經功能。還包括定位架3，該定位架3包括支撐架3h、第一固定棒3a、第二固定棒3f、角度調節機構和高度調節機構，所述第一固定棒3a通過角度調節機構與支撐架3h連接,光纖2的輸出端用醫用膠帶包纏在第一固定棒3a上，并通過角度調節機構調節光纖2輸出端的空間位置進行精確調節(即:調節光纖2長軸與預修復神經組織9水平面的夾角以及光纖2輸出端與預修復的神經組織9的距離)，以確保激光器I輸出的近紅外激光能較好地照射在預修復的神經組織9區域上，所述微電極陣列10通過引線4用醫用膠帶包纏在第二固定棒3f上，并通過高度調節機構調節微電極陣列10的空間位置進行精確調節，以確保調節微電極陣列10垂直插入預修復神經組織9，并精確定位記錄微電極的插入深度。進一步，角度調節機構由第一螺釘3b、第二螺釘3c、連接件3g和金屬球3d組成，金屬球3d固定在支撐架3h上,連接件3g的一端與第一固定棒3a連接,且第一固定棒3a與連接件3g之間通過第一螺釘3b鎖緊，連接件3g的另一端與金屬球3d連接，且連接件3g與金屬球3d之間通過第二螺釘3c鎖緊；所述高度調節機構為第三螺釘3e。所述激光器I為脈沖式激光器，包括激光二極管、電源和驅動電路、光路系統、光纖接口。驅動電路由定時電路、脈沖發生器、電子開關和供電電源組成。通過調節驅動電流、脈寬、頻率參數控制激光器I發出不同波長的低能量激光(連續或不同脈寬、不同頻率的脈沖信號)，該激光器I的脈寬< 10ms本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種近紅外光刺激神經的修復裝置，其特征在于：包括激光器（1）、光纖（2）、微電極陣列（10）、電極轉接口（8）、引線（4）、多通道采集儀（5）、傳輸光纜（6）和計算機（7）；所述光纖（2）與激光器（1）連接，激光器（1）產生近紅外激光，用于傳送到預修復的神經組織（9）上；所述微電極陣列（10）用于插入到預修復的神經組織（9）中，并通過電極轉接口（8）、引線（4）與多通道采集儀（5）連接，該多通道采集儀（5）通過傳輸光纜（6）與計算機（7）連接，多通道采集儀（5）將微電極陣列（10）采集到的誘發電位放大、濾波和數字化處理，并通過計算機（7）處理、顯示和存儲；所述光纖（2）的光纖長軸與記錄微電極(10)的軸線夾角為0～45°；所述激光器（1）產生的近紅外的波長范圍為780～2526nm。
【技術特征摘要】
1.一種近紅外光刺激神經的修復裝置，其特征在于:包括激光器(I)、光纖(2)、微電極陣列(10)、電極轉接口(8)、引線(4)、多通道采集儀(5)、傳輸光纜(6)和計算機(7)； 所述光纖(2)與激光器(I)連接，激光器(I)產生近紅外激光，用于傳送到預修復的神經組織(9)上； 所述微電極陣列(10)用于插入到預修復的神經組織(9)中，并通過電極轉接口(8)、引線(4 )與多通道采集儀(5 )連接，該多通道采集儀(5 )通過傳輸光纜(6 )與計算機(7 )連接，多通道采集儀(5)將微電極陣列(10)采集到的誘發電位放大、濾波和數字化處理，并通過計算機(7)處理、顯示和存儲； 所述光纖(2)的光纖長軸與記錄微電極(10)的軸線夾角為0 45° ; 所述激光器(I)產生的近紅外的波長范圍為780 2526nm。2.根據權利要求1所述的近紅外光刺激神經的修復裝置，其特征在于:還包括定位架(3)，該定位架(3)包括支撐架(3h)、第一固定棒(3a)、第二固定棒(3f)、角度調節機構和高度調節機構，所述第一固定棒(3a)通過角度調節機構與支撐架(3h)連接,光纖(2)的輸出端固定在第一固定棒(3a)上，并通過角度調節機構調節光纖(2)輸出端的空間位置，所述微電極陣列(10)固定在第二固定棒(3f)上,并通過高度調節機構調節微電極陣列(10)的空間位置。3.根據權利要求2所述的近紅外光刺激神經的修復裝置，其特征在于:所述角度調節機構由第一螺釘(3b)、第二 螺釘(3c)、連接件(3g)和金屬球(3d)組成，金屬球(3d)固定在支撐架(3h)上，連接件(3g)的一端與第一固定棒(3a)連接，且第一固定棒(3a)與連接件(3g)之間通過第一螺釘(3b)鎖緊，連接件(3g)的另一端與金屬球(3d)連接，且連接件(3g)與金屬球(3d)之間通過第二螺釘(3c)鎖緊；所述高度調節機構為第三螺釘(3e)。4.根據權利要求1至3任一所述的近紅外光刺激神經的修復裝置，其特征在于:所述激光器(I)為脈沖式激光器，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王星，侯文生，鄭小林，夏楠，汪曼青，萬小萍，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。