專利名稱：制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置和方法
技術領域：
本發明總體上涉及制造用于提供顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置和方法，所述電極陣列用在下一代腦深層刺激器中以治療運動障礙或者疼痛疾病，具體地涉及一種制造多通道電極陣列的裝置和方法，該多通道電極陣列通過盤曲電線而形成以便形成網格(grid)，從而在為移植于頭腔以刺激腦部某一具體結構的腦深層刺激器操作刺激電極時，使它能夠承受施加給刺激電極的力或沖擊。
背景技術：
帕金森氏癥是非血管系統的一種退化性腦功能紊亂的疾病，是繼老年癡呆癥之后的最常見的疾病，這為本領域的技術人員所公知。這種疾病在老年人中相當普遍。隨著老年人口增加，這一疾病的發病率也隨之增加。雖然帕金森氏癥的發病機制尚未被明確地確定，但已知的是缺乏多巴胺(一種神經遞質)為該疾病的直接原因。這導致不同類型的運動·障礙，例如手震顫或運動遲緩。到現在為止，從根本治療的療法尚未被發現。治療帕金森氏癥的方法，包括例如補充足夠的多巴胺的藥物治療，以及完全摘除由于多巴胺缺乏而產生故障的腦結構的外科手術。近來，一種治療運動障礙的方法被公開，其中用細薄的電極插入腦深層的結構，例如丘腦、蒼白球或丘腦底部，然后施加電刺激于其上。用在這一方法中的裝置被稱為腦深層刺激器(DBS)。DBS的一個代表性例子在由Constance M. John等人于2006年8月17日提交，名為“使用射頻能量收集的腦刺激設備”的美國專利No. 2006/0184209中被提出。這一腦深層刺激方法的優點在于，相比藥物治療或外科手術，治療效果更顯著，腦損傷的風險低，而且不需要去除腦組織。因此，這一方法作為一種新的療法備受關注。使用這種DBS在減輕帕金森氏癥的癥狀方面的改善相對顯著，并且滿意度達到90%。BDS的使用被FDA (美國食品藥物管理局)所允許。根據NIH (美國國立衛生研究院)的報告，有2000多名患者接受了 DBS移植手術。然而，被移植的DBS必須克服電池壽命有限的問題,有限的電池壽命導致DBS的頻繁更換，其較大的尺寸會使手術復雜，等等。克服這些問題的下一代DBS正在被積極地研發。為了驗證研發的DBS的效果并擴大DBS的應用范圍(例如將DBS用于治療疼痛、癲癇等)，正在進行動物試驗(使用其只有一半的腦部被施加金森氏癥病癥的動物)。在動物試驗中使用DBS，動物模型必須在生物學上是安全的，DBS必須對活體無影響，刺激電極或電刺激必須不會導致腦細胞的破壞，而且制造刺激電極的材料必須具有良好的生物相容性。要進行腦深層刺激的治療，必須確定腦深層結構中病變的確切位置。為此，通過MRI (核磁共振成像)的圖像和精細電極的組合使用，顯著地提高了位置設定和手術的精確度。能夠記錄從腦深層結構發出的神經信號的精細電極形成為其端部尖銳。此外，在使用的金屬電極中，除了神經信號測量部分，它的所有部分都絕緣。這樣的精細金屬電極以如下方式制造，即將絕緣膜施加到具有一尖端的金屬絲上，而后去除對應于該尖端的一部分絕緣膜從而使神經信號測量部分的金屬從絕緣膜中朝外露出。然而，由于腦深層刺激治療的目的在于從單個的神經細胞中測量神經信號，只有大約幾微米的神經信號測量部分的金屬必須暴露在外。換言之，根據不同的目的，無論是用于血管或者脊椎，多個鉬環必須以規則間隔設置。在上述常規的精細電極中，電極的材料為鉬，它非常薄，并且若干個電極縱向地布置成一直線。因此，電極基本上具有較低的拉伸強度。因而，如果外力或沖擊縱向地施加至電極，它很容易折斷。要克服這些問題，電極可以其被扭曲以形成螺旋形狀的方式制造。然而，在這種情況下，電極有可能纏繞在一起。如果電極纏繞在一起，那么在外力縱向地施加于其上時，纏繞部分也很容易折斷。

發明內容
技術問題
相應地，本發明牢記現有技術中出現的上述問題，并且本發明的一個目的在于提供一種制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置和方法，所述多通道電極陣列具有設于電極上以使電極能夠承受施加于其上的意外的力或沖擊的網格連接部分。技術方案根據本發明的一方面，提供一種制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其包括支撐多根電線的電極支撐件，所述電極支撐件上套裝有多個鉬環；固定所述電極支撐件的框單元；旋轉單元，其包括聯接至旋轉軸上、下端的上、下板，所述旋轉單元以這樣的方式轉動即，當被電極支撐件支撐的各電線卷繞于其上的線軸在所述上板上滑動時，所述電線在電極支撐件上逐對地被盤曲；升降板，其可轉動地且可滑動地支撐所述旋轉單元；以及一對操縱單元，其轉動所述旋轉單元以使所述旋轉單元滑動一個網格長度。根據本發明的另一方面，提供一種使用根據權利要求I、任意一項的裝置制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的方法，包括固定電極支撐件；在電極支撐件上定位電線，并將鉬環套裝到電極支撐件上；操縱第一操縱單元，使已置于上內板上的內線軸向外移動，且外線軸向內移動，并且滑動旋轉單元至低位的鉬環；操縱第二操縱單元，使已置于上外板上的線軸移至上內板上，且已置于上內板上的線軸移至上外板上，并且滑動旋轉單元至隨后更低的鉬環；控制第一和第二操縱單元直至編織成網格狀的電線到達電極支撐件的下端；以及從固定電極支撐件中移除電線。有益效果在本發明中，豎直支撐有四根電線，左右電線和前后電線在向下移動時交替轉動，并成對地被盤曲成網格狀，從而形成多通道電極陣列。因此，所述多通道電極陣列能夠承受甚至是向其施加的不可預見的力或沖擊。


圖I為示出根據本發明一個實施方式，制造用在腦深層刺激器中的用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置的示意透視圖；圖2為圖I中圓圈部分A的放大圖，其示出了固定至圖I中水平框的電極支撐件；
圖3為示出圖I中豎直框后表面的上端的結構的放大圖；圖4為示出圖I中的旋轉件的透視圖；圖5為示出圖4的旋轉單元的透視圖，所述旋轉單元在上內板從旋轉單元中被移除后聯接至滑動板的水平支撐單元的半圓形聯接部；圖6為示出聯接至圖4中旋轉單元的上內板和上外板的線軸的透視圖；圖7為示出轉動圖4中旋轉單元的操作的局部透視圖；圖8為詳細示出圖I的操縱單元之一的透視圖；圖9為根據本發明制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的過程的流程圖。
具體實施方式
下面，將參照附圖詳細描述本發明的一個實施方式的操作。圖I為示出根據本發明一個實施方式制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置的示意透視圖。如圖所示，根據本發明制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置包括電極支撐件100、框單元200、旋轉單元600、升降板500以及一對左、右操縱單元800和900。電極支撐件100支撐多根電線。多個鉬環套裝于電極支撐件100上。框單元200包括基座210、一對豎直框220和水平框240，并且固定所述電極支撐件100。電極支撐件100插入至旋轉單元600的中央部。旋轉單元600以這樣的方式轉動即，使得當線軸700 (每個均有電線卷繞于其上)滑動時，電線在電極支撐件100上逐對地被盤曲以形成網格。升降板500可旋轉地且可滑動地支撐旋轉單元600。左、右操縱單元800和900轉動所述旋轉單元600并使它滑動所形成的網格的一個長度。圖2為圖I中圓圈部分A的放大圖，其示出了固定至圖I中水平框的電極支撐件，圖3為示出圖I中豎直框后表面的上端的結構的放大圖。參照圖2和3，為了將電線插入到電極支撐件100內并使多個鉬環以預定間隔圍繞它連接，四個電線定位槽110以規則間隔圍繞電極支撐件100形成并縱向延伸一預定長度。此外，電極支撐件100還具有多個環緊固孔120和緊固銷130，環緊固孔120以對應于要連接的鉬環的間隔而形成，緊固銷130安裝至各環緊固孔120。電極支撐件100的第一端插入至基座210的插入孔212。電極支撐件100的第二端在穿過旋轉單元600的通孔654 (參見圖4)后插入至水平框240的支撐件聯接孔242。環緊固孔120包括最上面和最下面的環緊固孔，其分別在電極支撐件100中的位于水平框下方的上方和下方位置形成；以及兩個環緊固孔，其在電極支撐件100中的最上面和最下面的環緊固孔之間均勻分布而形成，以保持鉬環之間的距離。各環緊固孔120之間的距離和環緊固孔的數量可根據電極的類型而改變。框單元200的豎直框220在彼此隔開一預定距離的位置處直立于基座210上，每個豎直框220中均設有高度調節桿222，以便豎直可移動。高度調節桿聯接孔262在每個連接件260內豎直地形成，以便高度調節桿222通過高度調節桿聯接孔262與其聯接。水平框聯接孔264在每個連接件260內形成，水平框240聯接至該水平框聯接孔264。插入至聯接孔262的高度調節桿222由調節螺釘266可松開地固定。插入至設于豎直框220上端的相反的連接件260內的水平框240的高度能夠通過豎直移動連接件260而調節。導向突起224設置在每個豎直框220的后表面上。水平框240也由調節螺釘可松開地固定，以使其位置能夠被調節至左邊或右邊(盡管在圖3中未詳細示出)。圖4示出圖I的旋轉單元。圖5示出圖4的旋轉單元,所述旋轉單元在上內板從旋轉單元中被移除后聯接至滑動板的水平支撐單元的半圓形聯接部。圖6示出聯接至圖4中旋轉單元的上內板和上外板的線軸。如圖4飛所示，旋轉單元600包括旋轉軸650、分別聯接至旋轉軸650的上端和下端的上內板660和下板630以及旋轉地聯接至上內板660外表面的上外板680。其內插入有電極支撐件100的通孔654在旋轉軸650的中央部形成。具有螺紋聯接孔656的軸聯接突起652圍繞通孔654設置。為了與此對應，其內插入有軸聯接突起652的聯接孔662和螺紋聯接孔664在上內板660中形成。在下板630上設置有齒輪632。在上外板680上設置有與齒輪632對應的齒輪(未示出)。上部軸法蘭640 (參見圖7)和下部軸法蘭636與旋轉軸650同軸地設置在上內板660和下板630中。彼此對應的導向單元670和690分別在上內板660和上外板680中形成，從而使支撐相應線軸700的線軸支撐件710沿相應的導 向單元670和690滑動。導向單元670和690分別具有相互連通的導向槽672和692。球座凹陷674和694分別形成于導向槽672和692的底部，以便使線軸支撐件710能夠順暢地滑動。線軸700中的兩個設置于上內板660的相應的導向單元670內，而其余兩個設置于上外板680的相應的導向單兀690內，并且反之亦然。參照圖1、5和7，升降板500包括位于其第一端上的水平延伸并且聯接至旋轉單元600的旋轉軸650的旋轉單元聯接部540。升降板500還包括位于其第二端上的具有聯接突起522的滑動板聯接部520。聯接突起522插入至在滑動板300中縱向形成的相應的滑動槽320內，從而使滑動板聯接部520的豎直運動由聯接突起522和滑動槽320引導。在旋轉單元聯接部540的前端上設置半圓形托架部580。旋轉單元600的旋轉軸650插入至半圓形托架部580內。旋轉指示件564連接至半圓形托架部580。旋轉指示件564的上端和下端上均設有突起566。四個指示凹陷648、638在旋轉單元600的每個上下軸法蘭640、636中在以規則的90°的間隔彼此隔開的位置處形成，以便使旋轉指示件564的突起566插入到相應的指示凹陷648和638內。參照圖I和8，旋轉單元600被與其聯接的第一和第二操縱單元800和900所轉動，并且被升降板500向上或向下移動。第一和第二操縱單元800和900具有相同的結構。僅對第一操縱單元800進行說明。第一操縱單元800包括圓錐齒輪傳動件850、旋轉軸820、滑動件840和把手810。圓錐齒輪傳動件850與旋轉單元600的上外板680和下板630的齒輪相嚙合。旋轉軸820聯接至齒輪傳動件850。滑動件840彎曲成大致L形，其聯接至旋轉軸820，并且設置成沿框單元200的豎直框220豎直可移動。把手810聯接至旋轉軸850。滑動件84包括具有其內設有旋轉軸850的軸孔846的軸聯接部842，以及垂直于豎直框220延伸的框聯接部844。豎直框220的導向突起224插入到形成于框聯接部844內的導向槽848中。旋轉軸820上設有齒輪830以使齒輪830接觸到豎直框220的與導向突起相反的支撐表面。當把手810以順時針或逆時針的方向轉動時，把手810的旋轉力由齒輪傳遞至豎直框220。然后滑動件840以與把手810旋轉的相同程度沿豎直框220向上或向下移動。
圓錐齒輪傳動件850以錐齒輪相同的方式與形成于旋轉單元600的上外板680上的齒輪(未示出)和形成于下板630上的齒輪632相嚙合。因此，上內板660以與上外板680和下板630相反的方向旋轉，從而在旋轉指示件564完全聯接至相應的指示凹陷638和648之后，已置于上內板660上的兩個線軸700滑動到上外板680上,而已置于上外板680上的兩個線軸700滑動上內板660上。也即，如圖8所示，如果第一操縱單元800的把手810向內旋轉，旋轉單元600的上外板680以逆時針方向旋轉，而下板630和上內板660以順時針方向旋轉。當上內板660和下板630轉過90°時，旋轉指示件564的指示突起566插入至形成于上下軸法蘭640和636中的相應的指示凹陷648和638內。然后，通過設置于上內板660的導向單元670內的線軸700的左、右線軸支撐件710，已置于上內板660上的線軸700沿導向槽672移動至上外板680。此外，已置于上外板680上的線軸700移動至上內板660上。因此，已繞線軸卷繞的電線在電極支撐件100上被盤曲以形成網格。同時，旋轉單元600沿豎直框200向下滑動一預定的間距。
而后，如圖8所示，如果第二操縱單元900的把手810向內旋轉，與上述相反地，上外板680以順時針方向旋轉，而下板630和上內板660以逆時針方向旋轉。由此，已繞線軸卷繞的電線在電極支撐件100上被盤曲以形成網格。參照圖9，將對本發明的制造用于顱神經刺激的具有上述結構的多通道電極陣列的過程進行說明。首先，在步驟S100，調節豎直框220的高度調節桿222和水平框240以使電極支撐件100設置在正確的固定位置上。電極支撐件100插入至水平框240的支撐件聯接孔242和旋轉單元600的通孔654內，并且固定至基座210的插入孔212。其后，在步驟S200，電線定位于被固定的電極支撐件100的電線定位槽110內，并且一個緊固銷130插入至設置于最下面的位置的環緊固孔120內。而后，鉬環套裝到電極支撐件100上，并電阻焊接至鉬電線。隨后，另一緊固銷130插入到設置于剛好位于最下面的環緊固孔120上方的環緊固孔120內。第二個鉬環套裝到電極支撐件100上。以相同的方式，所有鉬環相繼被套裝到電極支撐件100上，直至最上面的環緊固孔120。在步驟S300，第一操縱單元800的把手810向內旋轉，直到旋轉指示件564的指示突起566插入至形成于旋轉單元600的上下軸法蘭640和636中的相應的指示凹陷648和638內。而后，已在上內板660的導向單元670內的線軸700移動到上外板680的導向單元690，而已在上外板680的導向單元690內的線軸700移動到上內板660的導向單元670。此外，在步驟S400，第二操縱單元900的把手810向內旋轉，直到旋轉指示件564的指示突起566插入至形成于旋轉單元600的上下軸法蘭640和636中的相應的指示凹陷648和638內。而后，已在上內板660的導向單元670內的線軸700移動到上外板680的導向單元690，而已在上外板680的導向單元690內的線軸700移動到上內板660的導向單元670。在步驟S500，確定編織成網格狀的電線是否到達電極支撐件100的下端。在步驟S600，如果編織成網格狀的電線沒有到達電極支撐件的下端，進行步驟S300和S400。如果編織成網格狀的電線到達了電極支撐件的下端，則將電線從已插入到水平框240的電極支撐件100中除去，從而完成制造多通道電極陣列的過程。
盡管為了說明的目的公開了根據本發明的制造用于提供顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置和方法的優選實施方式，本發明并不僅限于該實施方式。本領域的技術人員 將會理解，在不偏離所附權利要求公開的本發明的范圍和精神的情況下，各種修改、添加和替換是可能的。
權利要求
1.一種制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，包括 支撐多根電線的電極支撐件，所述電極支撐件上套裝有多個鉬環； 固定所述電極支撐件的框單元； 旋轉單元，其包括聯接至旋轉軸上、下端的上、下板，所述旋轉單元以這樣的方式轉動即，當被所述電極支撐件支撐的各電線卷繞于其上的線軸在所述上板上滑動時，所述電線在所述電極支撐件上逐對地被盤曲； 升降板，其可轉動地且可滑動地支撐所述旋轉單元；以及 一對操縱單元，其轉動所述旋轉單元以使所述旋轉單元滑動一個網格長度。
2.根據權利要求I所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其中所述電極具有 導線定位槽，其以指定的間隔縱向地形成于所述電極支撐件上，以使所述電線插入至所述導線定位槽內； 環緊固孔，其以規則間隔形成以定位被安裝的鉬環； 緊固銷，其插入至相應的所述環緊固孔。
3.根據權利要求I所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其中所述框單元包括 基座，具有其內插入有所述電極支撐件的插入孔； 一對豎直框，其在彼此隔開一預定距離的位置處直立于基座上；以及 水平框，其通過連接件聯接至所述豎直框。
4.根據權利要求I所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其中所述旋轉單元包括 旋轉軸； 上、下軸法蘭，其分別套裝在所述旋轉軸的上、下端上； 聯接至所述旋轉軸的上端的所述上板，所述上板包括上內板和上外板；以及 聯接至所述旋轉軸的下端的所述下板， 其中，所述上內板上設有齒輪，并且所述下板上設有與所述上內板上的齒輪對應的齒輪，以及 導向槽形成于所述上內板和上外板，以使所述線軸沿各所述導向槽滑動。
5.根據權利要求4所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，還包括 滑動板，具有在所述滑動板中縱向形成的滑動槽，以使所述升降板通過所述滑動槽聯接至所述滑動板；以及 上軸法蘭，其與所述旋轉單元的旋轉軸同軸地設置于上內板和下板中； 其中，在所述升降板的第一端設有旋轉單元聯接部，以使所述升降板通過所述旋轉單元聯接部聯接至所述旋轉單元的旋轉軸，并且在所述升降板的第二端設有其上具有聯接突起的滑動板聯接部，所述聯接突起插入至所述滑動槽以使所述滑動板聯接部的豎直運動由所述聯接突起和所述滑動槽弓I導。
6.根據權利要求5所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其中，在所述旋轉單元聯接部的前端上設置半圓形托架部，從而使所述旋轉單元的旋轉軸插入至所述半圓形托架部內，所述半圓形托架部具有與其連接的旋轉指示件，所述旋轉指示件在其上端和下端上具有突起，以及 多個指示凹陷在所述旋轉單元的上、下軸法蘭每個中以規則間隔形成，以使所述旋轉指示件的突起插入到相應的指示凹陷內。
7.根據權利要求I所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其中，所述操縱單元中的每個均包括 聯接至所述旋轉單元的齒輪傳動件； 聯接至所述齒輪傳動件的旋轉軸； 聯接至所述旋轉軸的滑動件，所述滑動件沿所述豎直框豎直地移動；以及 聯接至所述旋轉軸的把手。
8.根據權利要求4所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其中所述線軸中的兩個左右線軸設置于上內板上，并且所述線軸中的兩個前后線軸設置于上外板上， 其中當操縱單元旋轉時，所述上內板以與所述上外板和下板相反的方向旋轉，并且已置于所述上內板上的線軸滑動到所述上外板上，而已置于所述上外板上的線軸滑動到所述上內板上。
9.根據權利要求7所述的制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置，其中在每個所述操縱單元的旋轉軸上設置有齒輪，并且該齒輪與所述豎直框接觸，以使所述把手的旋轉力由該齒輪傳遞至所述豎直框，從而滑動所述滑動件。
10.使用根據權利要求f9中任一項所述的裝置制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的方法，包括 固定所述電極支撐件； 將電線定位于所述電極支撐件上，并將鉬環套裝到所述電極支撐件上； 操縱所述第一操縱單元，使已置于上內板上的內線軸向外移動，而外線軸向內移動，并且滑動旋轉單元至低位的鉬環； 操縱所述第二操縱單元，使已置于上外板上的線軸移至上內板上，且已置于上內板上的線軸移至上外板上，并且滑動旋轉單元至隨后更低的鉬環； 控制第一和第二操縱單元直至編織成網格狀的電線到達所述電極支撐件的下端；以及 從固定的電極支撐件中移除電線。
全文摘要
根據本發明，制造用于顱神經刺激的多通道電極陣列的裝置包括支撐多根電線且插有多個鉑環的電極支撐件(100)；包括基座(210)、一對豎直框(220)和水平框(240)且固定所述電極支撐件(100)的框單元(200)；其中央部插有電極支撐件(100)的旋轉件(600)，旋轉件轉動成使得電線在被電線卷繞的線軸滑動時在電極支撐件(100)上逐對地盤曲以形成網格；可轉動地且可滑動地支撐旋轉件(600)的升降板(500)；及轉動旋轉件(600)以使旋轉件(600)滑動一個網格長度的一對左、右側操縱單元(800)和(900)。因在多根電線被豎直支撐的同時，兩對電線(一對水平設置，一對豎直設置)在交替旋轉的同時向下移動從而盤曲并形成網格，故根據本發明的裝置和方法制造的多通道電極陣列能夠承受不可預見的力或沖擊。
文檔編號A61N1/05GK102892462SQ201080066104
公開日2013年1月23日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年3月10日
發明者樸世翼, 李昊承, 李晶珉, 尹鎬 申請人:M.I.技術有限公司