專利名稱：神經(jīng)信號探測/激勵的電極、雙電極及電極陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種以針灸針作為神經(jīng)信號探測和激勵電極，尤其涉及神經(jīng)信號 探測/激勵的電極、雙電極及電極陣列。
背景技術(shù)：
神經(jīng)工程系統(tǒng)對人們揭示神經(jīng)系統(tǒng)的工作機理以及探索神經(jīng)疾病治療和康復(fù)的 有效手段具有重要意義，而微電極則是神經(jīng)工程系統(tǒng)中構(gòu)成神經(jīng)_電子接口的最關(guān)鍵的部 件。其主要功能為1)將神經(jīng)動作和感覺電位信號記錄下來進行分析研究，2)利用電信號 激勵或抑制神經(jīng)活動以實現(xiàn)功能性電刺激(functionalelectrical stimulation, FES)。應(yīng)用于神經(jīng)-電子接口的微電極的設(shè)計根據(jù)應(yīng)用場合而定。為了使微電極能有效 地工作，需要對電極的形式(比如數(shù)目、空間密度、電極材料、組織內(nèi)定位等)進行合理設(shè) 計，使其在電學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)等性能方面滿足特定需求。本實用新型提出以針灸針作為神經(jīng)信號探測和激勵的電極。針灸是一門古老而神 奇的科學(xué)，在我國有兩千多年的歷史。針具從早期的骨針、竹針發(fā)展到后來的銅針和鐵針等 金屬針。目前，用作針灸針的材料有銅、銀、金、不銹鋼等。銅針容易銹蝕，彈性、韌性、牢固性 差；金針、銀針的傳熱、導(dǎo)電性優(yōu)良，但強度、韌性不如不銹鋼針。不銹鋼針作為臨床應(yīng)用最 普遍的針具，成本低，使用方便，比一般銅針、鐵針抗銹蝕，但生物相容性比金針差。此外，目 前用作電針灸治療的不銹鋼針通常就是普通的針灸針，整個針體的金屬都是裸露導(dǎo)電的。 因此，針體刺入身體后激發(fā)的是一條組織的帶，而不是一個特定的位點。也就是說，其選擇 性差。這樣的針用作生物信號探測，除了選擇性差的問題，還存在著干擾信號強因而靈敏度 低的問題。本實用新型以臨床常用的不銹鋼針灸針作為神經(jīng)信號探測和激勵的電極，通過 對針體的絕緣處理和針尖的鍍金處理，解決不銹鋼針的生物相容性問題和與生物組織線而 不是單點接觸的問題。此外，本實用新型要解決并行雙針和同軸探針的技術(shù)問題，目的是獲得最佳輸入 信噪比的神經(jīng)信號探測和激勵電極。本實用新型在臨床常用的不銹鋼針灸針的基礎(chǔ)上，對針灸針進行表面修飾，主要 權(quán)利要求涉及針體的絕緣、針尖的改性和抗干擾的雙針構(gòu)造。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為神經(jīng)信號探測和激勵提供一種在提高抗干 擾能力的同時降低閾值的神經(jīng)信號探測/激勵的電極、電極陣列及雙電極。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案本實用新型所述的一種神經(jīng)信號探測/激勵的電極，包括針體，所述針體為下部 的針尖和上部的針柄的針灸針，在針尖以上、針柄以下的針體上涂有絕緣層；且針尖覆蓋有 一層生物相容貴金屬鍍層或?qū)щ姼叻肿渝儗印?br> 3[0011]本實用新型所述的一種神經(jīng)信號探測/激勵的電極陣列，包括相容性較好的高 分子材料或半導(dǎo)體材料基體，在基體并排設(shè)有至少2根神經(jīng)信號探測/激勵的電極，所述神 經(jīng)信號探測/激勵的電極包括針體，所述針體為下部的針尖和上部的針柄的針灸針，在針 尖以上、針柄以下的針體上涂有絕緣層；且針尖覆蓋有一層生物相容貴金屬鍍層或?qū)щ姼?分子鍍層。本實用新型所述的一種神經(jīng)信號激勵的雙電極，包括神經(jīng)信號激勵的電極和地 線，所述神經(jīng)信號激勵的電極包括針體，所述針體為下部的針尖和上部的針柄的針灸針，在 針尖以上、針柄以下的針體上涂有絕緣層；且針尖覆蓋有一層生物相容貴金屬鍍層或?qū)щ?高分子鍍層，所述地線設(shè)在針柄且與針體并排。本實用新型所述的一種神經(jīng)信號激勵的同軸型雙電極，包括神經(jīng)信號激勵的電 極和地線，所述神經(jīng)信號激勵的電極包括針體，所述針體為下部的針尖和上部的針柄的針 灸針，在針尖以上、針柄以下的針體上涂有絕緣層；且針尖覆蓋有一層生物相容貴金屬鍍層 或?qū)щ姼叻肿渝儗?，所述地線呈筒形電極，且筒形電極套設(shè)在針體的絕緣層上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1)用于信號探測時的高靈敏度；2)本實用新型在提高抗干擾能力的同時降低了閾值。針灸電極針尖部分導(dǎo)電，針 體部分采用了絕緣材料，使電極體與生物組織實現(xiàn)了電隔離，能精確激勵與探測生物體內(nèi) 需要激勵與探測的部位，阻止了其它不必要的信號，提高了電極的選擇性和抗干擾能力。以 未修飾(不銹鋼)針灸針、針體絕緣針灸針、針體絕緣，針尖鍍金針灸針、針體絕緣，針尖聚 吡咯修飾針灸針?biāo)姆N不同類型的針灸針作為電極進行蟾蜍動物實驗，把電極插入動物(蟾 蜍)神經(jīng)或肌肉，進行信號激勵，測得閾值電壓如表1所示。從表中可看出，經(jīng)環(huán)氧樹脂與 聚酰亞胺復(fù)合物絕緣的針灸針由于與生物體接觸的導(dǎo)電面積的急劇減少，故閾值電壓提高 了，本實用新型再在針尖上采取電化學(xué)鍍金和修飾聚吡咯處理，降低了閾值電壓，得到選擇 性和靈敏度高的針灸電極。表1 不同類型針灸針的閾值電壓比較
針灸針類型閾值電壓未修飾(不銹鋼針灸針)200mV絕緣針灸針，針尖為不銹鋼2200mV絕緣針灸針，針尖鍍金修飾170mV絕緣針灸針，針尖聚吡咯修飾180mV3)各個針的高度可根據(jù)神經(jīng)組織在脊髓或神經(jīng)纖維束內(nèi)的位置單獨進行調(diào)整，使 得它們插入神經(jīng)組織后，能夠與特定的位點相接觸，以實現(xiàn)最多位點神經(jīng)信號的探測和激 勵。電極陣列形成具有自主性和靈活性。4)螺絲刀頭電極和電纜型電極的設(shè)計可以使激勵電極和用作地線的電極同時植 入到生物體內(nèi)，以減少對組織的破壞進而降低植入創(chuàng)傷。5)螺絲刀頭電極和電纜型電極的設(shè)計中，激勵電極和地線相隔很近，可以減小刺 激偽跡，提高電極激勵時的信噪比。與針灸針本體不銹鋼材料相比，金、鉬銥合金等貴金屬材料與導(dǎo)電聚合物材料修 飾的針灸針作為電極的優(yōu)點如下[0023]1)在針灸針針尖裸露的電極位點上覆蓋一層金、鉬銥合金等貴金屬，使其電阻抗 降低，且相位延遲較小，有利于神經(jīng)微電極有效地工作。2)用紫外吸光光度計法對金、聚吡咯、環(huán)氧樹脂與聚酰亞胺復(fù)合物和不銹鋼材料 進行蛋白質(zhì)吸附(白蛋白Alb、免疫球蛋白IgG)實驗，實驗結(jié)果如表1所示，金、聚吡咯、環(huán) 氧樹脂與聚酰亞胺復(fù)合物材料表面吸附的蛋白質(zhì)層均比不銹鋼表面少。吸附的蛋白質(zhì)層薄 使電極的記錄位點與神經(jīng)細胞能直接、穩(wěn)定地接觸，減少信噪比，有利于接收周圍神經(jīng)元 的電信號。表2 不同材料表面蛋白質(zhì)吸附量大小比較
權(quán)利要求一種神經(jīng)信號探測/激勵的電極，包括針體(1)，所述針體(1)為下部的針尖(2)和上部的針柄(3)的針灸針，其特征是，在針尖(2)以上、針柄(3)以下的針體(1)上涂有絕緣層；且針尖(2)覆蓋有一層生物相容貴金屬鍍層(6)或?qū)щ姼叻肿渝儗?7)。
2.—種神經(jīng)信號探測/激勵的電極陣列，其特征是，包括相容性較好的高分子材料或 半導(dǎo)體材料基體(8)，在基體(8)并排設(shè)有至少2根神經(jīng)信號探測/激勵的電極，所述神經(jīng) 信號探測/激勵的電極包括針體(1)，所述針體(1)為下部的針尖(2)和上部的針柄(3)的 針灸針，在針尖(2)以上、針柄(3)以下的針體(1)上涂有絕緣層；且針尖(2)覆蓋有一層 生物相容貴金屬鍍層(6)或?qū)щ姼叻肿渝儗?7)。
3.—種神經(jīng)信號激勵的雙電極，其特征是，包括神經(jīng)信號激勵的電極(9)和地線 (10)，所述神經(jīng)信號激勵的電極(9)包括針體(1)，所述針體(1)為下部的針尖(2)和上部 的針柄⑶的針灸針，在針尖(2)以上、針柄(3)以下的針體⑴上涂有絕緣層；且針尖(2) 覆蓋有一層生物相容貴金屬鍍層(6)或?qū)щ姼叻肿渝儗?7)，所述地線(10)設(shè)在針柄(3) 且與針體⑴并排。
4.一種神經(jīng)信號激勵的同軸型雙電極，其特征是，包括神經(jīng)信號激勵的電極(9)和地 線(10)，所述神經(jīng)信號激勵的電極(9)包括針體(1)，所述針體(1)為下部的針尖(2)和上 部的針柄⑶的針灸針，在針尖⑵以上、針柄⑶以下的針體⑴上涂有絕緣層；且針尖 (2)覆蓋有一層生物相容貴金屬鍍層(6)或?qū)щ姼叻肿渝儗?7)，所述地線(10)呈筒形電 極，且筒形電極套設(shè)在針體(1)的絕緣層上。
專利摘要一種神經(jīng)信號探測/激勵的電極，包括針體，針體為下部的針尖和上部的針柄的針灸針，在針尖以上針柄以下的針體上涂絕緣層且針尖覆蓋有貴金屬鍍層或?qū)щ姼叻肿渝儗?。一種神經(jīng)信號探測/激勵的電極陣列，包括基體，在基體并排設(shè)至少2根神經(jīng)信號探測/激勵的電極。一種神經(jīng)信號激勵的雙電極，包括神經(jīng)信號激勵的電極和地線，地線設(shè)在針柄且與針體并排。一種神經(jīng)信號激勵的同軸型雙電極，包括神經(jīng)信號激勵的電極和地線，電極包括針體，地線呈筒形電極且套設(shè)在針體的絕緣層上。本實用新型能夠在提高神經(jīng)信號探測/激勵的電極的抗干擾能力的同時降低閾值。
文檔編號A61N1/36GK201759547SQ20102012631
公開日2011年3月16日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者盧杰妍, 呂曉迎, 王志功 申請人:東南大學(xué)