[发明专利]一种神经电极体内微动损伤模拟系统

说明书

本发明公开了一种神经电极体内微动损伤模拟系统，涉及医疗器械测试领域，包括微动模拟部分和体内环境模拟部分；微动模拟部分包括控制驱动模块和执行模块；控制驱动模块包括波形发生器和压电控制器，波形发生器和压电控制器连接；执行模块包括升降台，L形转换工装，压电陶瓷制动器，电极夹具和神经电极；升降台顶板设置在执行模块顶板上，L形转换工装的一端与升降台底板连接；压电陶瓷制动器是圆柱形，设置在L形转换工装的另一端；电极夹具设置在压电陶瓷制动器的一端，神经电极的一端设置在电极夹具上。该发明可精确模拟神经电极的体内植入环境，将电极在体内的微动损伤纳入评估范畴，与生物实验相比，实验周期短且成本低。

技术领域

本发明涉及医疗器械测试领域，尤其涉及一种神经电极体内微动损伤模拟系统。

背景技术

神经科学以及神经工程需要对脑部神经元的电活动情况进行定量研究，以了解大脑产生、传输和处理信息的机制。植入式神经电极作为一种传感器件，可以记录神经系统的电活动情况。通过神经电极，还可以对大脑特定区域或者外周神经施加电刺激，抑制不正常的神经信号，用来治疗帕金森病或其他慢性疼痛等疾病，也可以通过功能性电刺激来恢复瘫痪肢体的运动。由于神经电极植入病患体内，其使用寿命为至关重要的参数。如果电极寿命过短，需要多次执行外科手术重新植入新的电极，这样会极大加重治疗的难度和成本，也会增大病患的痛苦。数十年来，科研人员一直在谋求设计性能更为优良、使用寿命更长的神经电极，然而这项工作也遇到了非常大的挑战，因为定量评估神经电极寿命的前提是构建一个与实际植入环境高度一致的评估环境,而实现这种测试环境是非常困难的。目前国内外评估神经电极寿命的方法分为体内实验与体外实验两种。

体内实验是将待评估电极植入实验动物的体内，记录电极的使用寿命，如Barrese等人就采用了此种方法进行评估。这种方法的最大问题是成本高、实验周期长，加之实验动物之间存在差异与其他偶然因素，因此这种方法并未得到广泛运用。体外实验将电极浸泡在模拟生物组织溶液中，通过加热、施加超声波振动的方法产生一个较为恶劣的实验环境，从而评估神经电极的耐用性，如Takmakov等人便采用了此种方法进行评估。较之于体内实验，体外实验的测试条件更容易实现，但是其施加的评估环境与真实的生物组织内的环境相距甚远。近年来多篇文献均指出电极在体内植入后的实际寿命与评估实验所得出的预期寿命并不相符，因为该种评估方法未将神经电极在体内的微动损伤纳入评估范畴。AaronGilletti等人指出，由于脉搏跳动和呼吸作用，大脑组织会产生幅值数微米的周期性微动。根据马亚坤等人的结论：微动的幅值约10微米，频率约4赫兹。组织微动会使神经电极与大脑皮层组织之间不断产生微米级的相对运动，根据目前的临床研究经验，这种相对运动是导致神经电极表面发生疲劳损伤、功能退化的重要原因之一。这一因素在神经电极的老化过程中占主导地位，不能忽略。但是现有的神经电极寿命评估系统均无能够模拟组织微动的设备，这也是造成当前评估方法不甚准确的最大原因。

本发明要解决的技术问题是如何精确模拟神经电极在体内微米级运动的系统，解决实验成本高、费时费力以及耐用性差的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种神经电极体内微动损伤模拟系统，可精确模拟神经电极的体内植入环境，将电极在体内的微动损伤纳入评估范畴，与生物实验相比，实验周期短且成本低。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何精确模拟神经电极在体内微米级运动的系统，解决实验成本高、费时费力以及耐用性差的问题。