CN102327668A - 植入式生物电极及包括所述电极的医疗组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植入式医疗器械技术领域，公开了一种植入式生物电极，包括导线(2)，所述导线(2)的两端分别连接有触点(1)和接头(3)，所述触点(1)包括具有特定电阻率的、导电的非磁性纳米纤维，或者具有所述特定中心电阻率的、导电的薄膜。本发明还公开了一种包括所述电极的医疗组件。本发明采用具有较高电阻率的纳米纤维或薄膜材料缠绕制作触点能够有效抑制涡流效应，从而能克服在核磁共振环境下的热问题，提高电极在核磁共振成像中的安全性。

Description

植入式生物电极及包括所述电极的医疗组件
技术领域
本发明涉及植入式医疗器械技术领域，尤其涉及一种植入式生物电极及包括所述电极的医疗组件。
背景技术
磁共振成像(MRI)技术以其无放射性、分辨率高、对软组织成像以及脑功能的显影等优势在现代医学诊断中应用越来越广泛。但迄今为止，主要由于射频(RF)加热的风险使得植入了神经刺激器或起搏器等医疗器械的病人不能进行高场强的MRI检查。美国FDA报道了植入脑深部刺激器的帕金森病人进行MRI检查导致昏迷并永久性致残的案例。这一问题使得许多病人在需要进行MRI检查时受到很多限制。
研究表明，加热主要发生在金属植入物的尖端，例如脑深部刺激器，则加热主要发生在电极的触点周围。这一方面由于金属触点在MRI的RF场中会感生涡流，另一方面由于电极形成RF场中的天线，感生在电极上的电场导致了触点处的加热。
加热效应同电极在MRI磁场中的位置和形态有关，在一些特定的位置和形态下，电极可以避开和MRI磁场的共振而避免过度加热，但在实际应用中电极在人体内的植入方式是不确定的，因此需要电极本身在共振条件下就满足安全性的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何有效抑制植入式生物电极的涡流效应。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种植入式生物电极，包括导线，所述导线的两端分别连接有触点和接头，所述触点包括具有特定电阻率的、导电的非磁性纳米纤维，或者具有所述特定中心电阻率的、导电的薄膜。
优选地，所述特定中心电阻率为大于10-6Ω·m的电阻率。
优选地，所述非磁性纳米纤维为碳纳米管线、碳纤维和导电聚合物纤维中的一种或几种的组合；或者，所述薄膜为碳纳米管薄膜和导电聚合物薄膜中的一种或几种的组合。
优选地，所述导线为导电的非磁性材料。
优选地，所述导线为铂、铱、铂与铱的合金、碳纳米管线、碳纤维和导电聚合物中的一种。
优选地，所述导线与触点的连接方式为：机械连接、焊接和粘接中的一种。
优选地，所述生物电极还包括套管，所述非磁性纳米纤维或薄膜缠绕在所述套管上。
优选地，所述导线包括引出端，形成触点的所述非磁性纳米纤维或薄膜缠绕在所述导线的引出端所在位置的套管上，从而使得触点与导线通过机械接触形成电连接。
优选地，所述引出端为U型，并与所述非磁性纳米纤维或薄膜交叠缠绕。
优选地，所述非磁性纳米纤维或薄膜上涂覆有金属涂层。
本发明还提供了一种医疗组件，包括：
所述的电极；
信号收发部件，与所述接头连接，用于产生特定的电信号并传输到所述触点，和/或从所述触点接收电信号并对其进行特定的处理。
(三)有益效果
本发明采用具有较高电阻率的纳米纤维或薄膜材料缠绕制作触点能够有效抑制涡流效应，从而能克服在核磁共振环境下的热问题，提高电极在核磁共振成像中的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例的电极结构示意图；
图2是本发明实施例的医疗组件的结构示意图；
图3～5示出了触点的制作过程；
图6是导线与触点的一种连接方式及其加工过程示意图。
其中，触点1；导线2；连接器3；信号收发部件4；套管5；引出端6；非磁性纳米纤维或薄膜7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1、图3～图5所示，本发明的植入式生物电极包括导线2，所述导线2的两端分别连接有触点1和接头3，其中触点1由非磁性纳米纤维或者薄膜7组成，非磁性纳米纤维或者薄膜缠绕(优选缠绕多层)在套管5上，套管5用于支撑触点1并为导线2提供保护和增加绝缘作用，导线2在套管5内从触点1处穿出和触点1形成电连接。触点1与导线2之间可以传输信号。触点为1个或多个，本实施例中为4个。其中，非磁性纳米纤维材料的直径或薄膜材料的厚度可以从百纳米到数百微米。
如图2所示，本发明的医疗组件除了包括上述电极，还包括信号收发部件4。信号收发部件4用于产生特定的电刺激信号并传输到所述电极的触点，和/或从所述电极的触点接收生物电信号并对其进行特定的处理。
由于MRI中RF导致的热问题主要发生在电极触点，这一热问题由RF在电极触点引起的涡流以及RF导致的时变电场在电极中感生的电动势在电极触点和周围组织进行加热所致。对于金属触点这种效应影响显著，会在电极触点产生很高的温升，严重时将对病人造成巨大伤害。而本发明中采用较高电阻率的纳米纤维或薄膜材料缠绕制作触点能够有效抑制涡流效应，首先，电阻率高意味着在相同RF场下的感生电流小，其次电极触点不再是整体的材料，非磁性纳米纤维之间或薄膜之间的分层结构有效地割裂了感生电流的传导，使得其影响减小到最小。现有技术中电极的触点常用具有10-7Ω·m甚至更低的电阻率的材料(例如Pt-Ir合金等金属)，本发明提出选用10-6Ω·m量级或中心电阻率更高的薄膜材料，或者选用10-6Ω·m量级或电阻率更高的非磁性纳米纤维，中心电阻率或电阻率越高可以获得越好的抑制效果，但需要满足导电性的要求以在电刺激中传输有效的电流。可选的触点材料包括非磁性纳米纤维或薄膜，所述非磁性纳米纤维为碳纳米管线、碳纤维和导电聚合物纤维中的一种或几种的组合；或者，所述薄膜为碳纳米管薄膜和导电聚合物薄膜中的一种或几种的组合。
图3～图5示出了本发明的一个触点实施例的制作方法。这里以其中一个触点为例进行了说明。
首先提供套管5，将导线2从套管中引出，形成引出端6，如图3所示。套管5由选自聚氨酯、硅橡胶、尼龙或其任意组合的生物安全性高分子材料制成。为便于对触点位置和形状加以控制，在套管外壁加工凹槽，凹槽可以采用机械加工或热塑成形等方法做成。引出端6贴于套管5外壁。所述导线2通常由选自铂、铱或其合金，或碳纳米管线、碳纤维、导电聚合物的生物安全的导电的非磁性材料制成。
将非磁性纳米纤维或薄膜7缠绕在所述导线2的引出端6位置的套管5上，同所述导线2的引出端6形成机械接触从而形成电连接，如图4所示。继续缠绕至将所述导线2的引出端6覆盖，可以缠绕1层或多层，加工后如图5所示。导线与触点的连接可以有多种方式。图6示出了一种较复杂的机械连接方式，其中的(a)、(b)、(c)示出了加工过程：通过将导线2的引出端6折成U型并和非磁性纳米纤维或薄膜交叠缠绕的方式提高电导线和触点的连接性。还可以将导线同所述触点通过激光等方法焊接在一起，其中套管5上可采用电镀、溅射和/或沉积的方法部分或全部涂覆金属涂层增加可连接性；或者将导线同触点由生物安全的导电胶进行粘接。非磁性纳米纤维或薄膜缠绕后的端部可以采用生物相容的粘结剂粘在套管壁上以防止触点松散脱落。
本发明的电极的制作方式较传统工艺更为简单，有良好的电极界面，并能克服在核磁共振环境下的热问题，提高电极在核磁共振成像中的安全性。可应用于神经电刺激、心脏内部的电刺激、肌肉电刺激、脊髓电刺激，以及其他类似的应用中。
以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种植入式生物电极，其特征在于，包括导线(2)，所述导线(2)的两端分别连接有触点(1)和接头(3)，所述触点(1)包括具有特定电阻率的、导电的非磁性纳米纤维，或者具有所述特定中心电阻率的、导电的薄膜。
2.如权利要求1所述的植入式生物电极，其特征在于，所述特定中心电阻率为大于10-6Ω·m的电阻率。
3.如权利要求2所述的植入式生物电极，其特征在于，所述非磁性纳米纤维为碳纳米管线、碳纤维和导电聚合物纤维中的一种或几种的组合；或者，所述薄膜为碳纳米管薄膜和导电聚合物薄膜中的一种或几种的组合。
4.如权利要求1所述的植入式生物电极，其特征在于，所述导线(2)为导电的非磁性材料。
5.如权利要求4所述的植入式生物电极，其特征在于，所述导线(2)为铂、铱、铂与铱的合金、碳纳米管线、碳纤维和导电聚合物中的一种。
6.如权利要求1所述的植入式生物电极，其特征在于，所述导线(2)与触点(1)的连接方式为：机械连接或焊接。
7.如权利要求1所述的植入式生物电极，其特征在于，所述生物电极还包括套管(5)，所述非磁性纳米纤维或薄膜(7)缠绕在所述套管(5)上。
8.如权利要求7所述的植入式生物电极，其特征在于，所述导线(2)包括引出端(6)，形成触点(1)的所述非磁性纳米纤维或薄膜(7)缠绕在所述导线(2)的引出端(6)所在位置的套管(5)上，从而使得触点(1)与导线(2)通过机械接触形成电连接。
9.如权利要求8所述的植入式生物电极，其特征在于，所述引出端(6)为U型，并与所述非磁性纳米纤维或薄膜(7)交叠缠绕。
10.如权利要求7所述的植入式生物电极，其特征在于，所述非磁性纳米纤维或薄膜(7)上涂覆有金属涂层。
11.一种医疗组件，其特征在于，包括：
根据权利要求1-10中任一项所述的电极；
信号收发部件(4)，与所述接头(3)连接，用于产生特定的电信号并传输到所述触点(1)，和/或从所述触点(1)接收电信号并对其进行特定的处理。
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