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CN106621035A - 一种能抑制寄生电容的方向性脑深部电极 - Google Patents

一种能抑制寄生电容的方向性脑深部电极 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能抑制寄生电容的方向性脑深部电极，所述电极的远端的外表面设置有MEMS膜层；所述MEMS膜层包括多个电极触点，所述电极触点设置为全向电极触点或定向电极触点，任意相邻电极触点之间存在能够抑制寄生电容的间隔。本发明通过设置抑制寄生电容的间隔，极大的抑制了方向性脑深部电极多电极触点之间的寄生电容，保证了刺激效果。

Description

一种能抑制寄生电容的方向性脑深部电极
技术领域
本发明涉及植入神经刺激电极，尤其涉及能够抑制寄生电容的方向性脑深部电极。
背景技术
脑深部电刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）是一种神经刺激疗法，其主要采用脉冲电刺激人大脑的目标区域，采用的脑深部电刺激器电极导管将脉冲发生器发出的刺激电脉冲传导到靶点脑区。靶点脑区包括以下三种：丘脑底核（STN）、苍白球内侧部（GPI）和丘脑腹中间核（VIM），手术常刺激的是STN，具有更好的刺激适应性和疗效。在立体精确定向的引导下，将神经刺激电极植入患者的脑深部选定的神经核团，并通过刺激发生器产生电脉冲，神经刺激电信号具有0至1000mA的脉冲振幅，对神经核团进行电刺激，抑制患者异常的脑电活动，从而消除症状，使患者恢复健康。通常，在将神经刺激电极植入到患者颅内以后，可以通过在电极上的选定相应电极传送电刺激电流以刺激颅内的目标神经元。神经刺激电极为与神经接触的环状件，形状各异，都是为了将电荷更多的传递给颅内神经。
此处刺激“电极触点”在医学上仅表示物理意义上的电能的转接点，不包括其他电导体和包封绝缘体一起构成的导线以及与导线固接的所有其它功能件。以下约定，将物理意义上表示的包括电能转接点的电极部分称为“电极触点”，整体称为“电极”。
常用的深部脑刺激电极是由多导联、可弯曲的不锈钢或无磁性的金属丝制成，每一导联相隔5mm或1cm，各自形成一个直径0.5cm和厚0.1mm的金属丝环。考虑到STN核团很小的尺寸、电极定位的偏差、术后电极移位的可能性、以及开颅调整电极的难度，电极一般设计为4触点的结构，保证任何情况下有2个触点位于核团。一些电极触点为阳极电极触点，另外一些电极触点为阴极电极触点。通常，阳极电极触点电极的相邻所有电极为阴极电极触点。而且，电极与神经的接触点的尺寸随其在电极导管的位置而变化；远离刺激器方向的电极接触点的尺寸更大。另外，刺激电极的电极导管和延长线应尽量柔软，处于插入脑内核团的需要，电极导管应设计与导丝配合使用。对电极还有对神经的机械损伤尽量小的要求、生物相容性等要求。由于传统DBS电极的4触点的触点面积大，容易刺激其他不必要的神经区域，而引起行为障碍或肌肉收缩的副作用。最近出现了32触点的深部脑刺激电极，可以控制刺激方向并且记录局部场电位。
如图1所示，深部脑电极触点有多种结构，常见电极触点的有片状电极触点、螺旋电极触点、圆柱电极触点以及球状电极触点。刺激电流沿着每个方向从电极触点相等地发射。由于这些电极触点的环形形状，刺激电流不能被引导到环形电极触点周围的一个或多个特定位置。因此，未受引导的刺激可能导致对相邻神经组织的不应该的刺激，从而潜在地导致不期望的副作用。如图2所示，MEMS脑部刺激电极包括有多个全向或方向电极触点，这些电极触点更准确的刺激相应目标神经，然而，这些电极触点之间仍存在大量的寄生电容，影响刺激效果。
目前，这些公知技术的DBS电极还存在一些问题，比如：方向性脑深部电极触点通常采用多个，可精确定向对目标神经进行刺激，但由于这些多个相邻电极触点的间隔之间存在寄生电容，尤其在刺激电流频率增大时，寄生电容的影响不容忽视，而且所产生的寄生电容极不稳定，这样导致对目标神经刺激引起很大干扰，影响刺激效果。因此，方向性深部脑电极的触点之间间隔的优化设计成为当前重要的问题。
发明内容
本发明的目的在于避免上述不足之处，提供一种能抑制寄生电容的方向性脑深部电极。
一种能抑制寄生电容的方向性深部脑电极，其特征在于：所述电极的远端的外表面设置有MEMS膜层；所述MEMS膜层可由一层或多层金属物，一层或多层硅系阻隔物，和一层或多层聚合物形成；所述MEMS膜层形成多个电极触点，所述电极触点设置为全向电极或定向电极，所述全向电极围绕所述电极的大约整个圆周；所述定向电极围绕所述电极的一部分圆周，所述定向电极可电连接成所述全向电极；任意相邻所述电极触点之间存在能够抑制寄生电容的间隔。
优选地，所述间隔的形状可设置为具有周期性变化的波形形状，所述波形的波长约为电极刺激波形波长的整数倍。
优选地，所述间隔的形状设置为锯齿状，所述锯齿状的波形波长约为电极刺激波形波长的整数倍。
优选地，所述间隔的形状设置为波浪形状，所述波浪形状的波长约为电极刺激波形波长的整数倍。
优选地，所述间隔的形状设置为折线段形状。
优选地，所述间隔的形状设置为对称形状或者非对称形状。
优选地，所述间隔的形状设置为规则形状或非规则形状。
优选地，所述金属物层沉积在所述硅系阻隔物层的表面上；所述硅系阻隔层沉积到所述聚合物层上。
优选地，所述金属物可选择为：金，银，钛，铂或铱，所述硅系阻隔物可选择为：氮化硅，氧化硅，碳化硅，多晶硅或非晶硅；所述聚合物层可选择为：聚酰亚胺或硅氧烷前体。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：提供的一种能抑制寄生电容的方向性深部脑电极导管通过电极间隔的优化设计，有效的抑制了方向性电极导管的电极之间的间隔所产生的寄生电容，更好的防止寄生电容对神经刺激的衰减和干扰，稳定了深部脑电极的刺激效果。
附图说明
图1为现有技术的植入式神经刺激电极及其电极触点示意图。
图2为现有技术的植入式方向性神经刺激电极及其电极触点示意图。
图3为本发明方向性脑深部电极示意图。
图4为本发明第一实施例的方向性脑深部电极示意图。
图5为本发明第二实施例的方向性脑深部电极示意图。
图6为本发明第三实施例的方向性脑深部电极示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图3所示的一种能抑制寄生电容的方向性深部脑电极1，该电极1植入患者的颅内，通过导线连接于刺激器，由刺激器提供电刺激脉冲，刺激相应的脑内神经核团，该电极1的远端的外表面设置有MEMS膜层，所述MEMS膜层形成多个电极触点2，该电极触点2的数量可以为2-64，最佳选择为偶数，所述电极2设置为全向电极或者定向电极，全向电极围绕电极导管1的大约整个圆周；定向电极围绕电极导管1的一部分圆周，定向电极可电连接成全向电极；电极触点2可任意配置为定向电极触点或全向电极触点，比如配置成一个全向电极触点或八个方向电极触点。所述MEMS膜层可由一层或多层金属物，一层或多层硅系阻隔物，以及一层或多层聚合物。所述金属物层沉积在的所述硅系阻隔物层的表面上；所述硅系阻隔层沉积到所述聚合物层；所述金属物可选择为：金，银，钛，铂，铱或其它能传递电荷的金属，所述硅系阻隔物可选择为：氮化硅，氧化硅，碳化硅，多晶硅或非晶硅；所述聚合物层可选择为：聚酰亚胺或硅氧烷前体。图3所示的两个电极触点2之间存在间隔3，由于该间隔3在电刺激的作用下会产生寄生电容，随着MEMS膜层的层数不同，间隔3的形状和尺寸不同，寄生电容也不同，同时随着刺激频率的增加，寄生电容也在增加，不稳定的寄生电容极大的影响了电极的刺激效果，尤其对于方向性电极影响更大，本实施例将间隔3设置为锯齿状，进一步的所述锯齿状的波形波长约为电极刺激波形波长的整数倍，会极大的抑制寄生电容。
如图4所示的任意两个电极触点2之间存在间隔3，为了抑制寄生电容，电极触点2之间的所述间隔3的形状设置为波浪形状，进一步的所述波浪的波长约为电极刺激波形波长的整数倍。图5所示的任意两个电极触点2之间存在间隔3，为了抑制寄生电容，电极2之间的所述间隔3的形状设置为不规则形状。图6的任意两个电极触点2之间存在间隔3，为了抑制寄生电容，电极触点2之间的所述间隔3的形状设置为折线段形状。
电极触点2之间的间隔3的形状可为周期性变化的，也可为对称结构设置或者非对称结构。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在；不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种能抑制寄生电容的方向性深部脑电极，其特征在于：所述电极（1）的远端的外表面设置有MEMS膜层；所述MEMS膜层可由一层或多层金属物，一层或多层硅系阻隔物，和一层或多层聚合物形成；所述MEMS膜层形成多个电极触点（2），所述电极触点（2）设置为全向电极或定向电极，所述全向电极围绕所述电极（1）的大约整个圆周；所述定向电极围绕所述电极（1）的一部分圆周，所述定向电极可电连接成所述全向电极；任意相邻所述电极触点（2）之间存在能够抑制寄生电容的间隔（3）。
2.根据权利要求1所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述间隔（3）的形状可设置为具有周期性变化的波形形状，所述波形的波长约为电极刺激波形波长的整数倍。
3.根据权利要求1或2所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述间隔（3）的形状设置为锯齿状，所述锯齿状的波形波长约为电极刺激波形波长的整数倍。
4.根据权利要求1或2所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述间隔（3）的形状设置为波浪形状，所述波浪形状的波长约为电极刺激波形波长的整数倍。
5.根据权利要求1所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述间隔（3）的形状设置为折线段形状。
6.根据权利要求1所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述间隔（3）的形状设置为对称形状或者非对称形状。
7.根据权利要求1所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述间隔（3）的形状设置为规则形状或非规则形状。
8.根据权利要求1所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述金属物层沉积在所述硅系阻隔物层的表面上；所述硅系阻隔层沉积到所述聚合物层上。
9.根据权利要求1所述的方向性深部脑电极，其特征在于：所述金属物可选择为：金，银，钛，铂或铱，所述硅系阻隔物可选择为：氮化硅，氧化硅，碳化硅，多晶硅或非晶硅；所述聚合物层可选择为：聚酰亚胺或硅氧烷前体。
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