基于rfid射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于RFID射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片。其特征在于：該系統由基帶芯片模塊（1）、ASIC芯片模塊（2）、天線（3）、PCB（4）、其他電路元件（5）、激勵基準電極（6）、激勵電極組（7）、生物兼容外殼（8）連接組成；本實用新型的有益效果是：本實用新型的結構簡單，便于制作；能夠有效，及時，連續地發射多種具有治療神經疾病功能的激勵信號，該信號源可以分布在人體體內深度在0到5CM內的合適的位置。本實用新型所述的神經芯片通過一組微型激勵電極向人體神經組織發射有效的激勵電流。神經介入芯片讀寫器可通過指令激活合適的電極點陣達到最佳治療效果。
【專利說明】基于RFID射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片
[0001]【技術領域】本實用新型涉及一種基于RFID射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片。
[0002]【背景技術】諸多疾病與神經系統的損傷有關。如中樞神經系統周圍神經系統植物神
[0003]經系統的損傷會誘發和導致感覺、運動、意識、植物神經功能障礙等多種疾病。
[0004]這些疾病以可對病人產生不同程度的疼痛。目前，神經系統疾病和疼痛的治療
[0005]技術和手段是一個亟待發展的領域。美國專利US 6895280 B2設計了一種脊髓
[0006]神經刺激儀(Spinal cord stimulat1n),簡稱(SCS))。該設備植入人體
[0007]內，其工作電極與脊髓神經節點連接，電極亦可穿過脊髓直達肩部。該技術對
[0008]多種神經系統疾病有效，如反射性神經不良疾病(RSD)。該產品結構復雜，植
[0009]入方式難度高，成本巨大。中國專利CN201310537668提出一種利用癌性疼痛治
[0010]療藥物對癌癥病人進行疼痛治療。盡管藥物治療疼痛是目前的主要方法，但該
[0011]方法病理響應時間長，作用時間短，一般具有明顯的副作用。CN203564311U提
[0012]出一種采用穿刺針治療疼痛的方法。該技術在一定程度闊展了藥物治療的范圍，
[0013]對某些疾病有特殊療效。但該技術操作困難，且治療面較窄。CN203355134U設
[0014]計了一種術后疼痛治療儀，通過作用于人體的皮膚電流達到疼痛治療的目的。
[0015]該方法簡單，使用面較廣，但由于工作電極很難準確定位，且作用于人體外表
[0016]皮，效果較差。中國專利CN302012071S實用新型了一種射頻疼痛治療儀。該技術使
[0017]用高頻電磁場對患者疼痛出進行輻射治療。使用效果主要以神經疼痛治療為主。
[0018]中國CN201220664704.5提出了一種微創皮下生化參數檢測芯片技術，該產品可
[0019]以完全植入人體體內，芯片被動式地接收來至掃描器的高頻電磁能量作為系統
[0020]的工作電源，整個芯片系統的外觀尺寸只有直徑為1.5麗，長10麗大小。該芯
[0021]片集成了微型生化傳感器，模擬信號處理，電子標簽(RFID)模塊等多種功能。
[0022]該芯片體積小，無內部電源，植入過程簡單(注射器直接在皮下注射)，因此
[0023]如果在該技術基礎上，在芯片內集成一組微型電極，即可形成一個微型化的，
[0024]可分布式植入人體內部的智能電流激勵電極系統。該電極系統可產生各種治療
[0025]神經疾病的有效激勵電流信號并可最大限度地接近病發神經系統。基于以上設
[0026]計思想，本實用新型提出一個基于RFID技術平臺的無源智能電流激勵芯片，可用于
[0027]多種神經介入治療場合。
實用新型內容
[0028]本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0029]基于RFID射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:由基帶
[0030]芯片模塊、ASIC芯片模塊、天線、PCB、其他電路元件、激勵基準電極、激勵電極組和生物兼容外殼連接組成；它們的連接關系是:由ASIC芯片模塊產生的激勵電流通過激勵電極組施加在特定的神經網絡線路，經過其他電路元件中的可調阻抗模塊回到激勵基準電極，以形成電流回路；由神經介入芯片讀卡器發出的控制信號經過天線接收后，經調制解調/時鐘模塊解調后送至基帶芯片模塊，基帶芯片模塊根據所收到的指令確定激勵電流的大小和電壓波形以及確定激發最佳的激勵電極，該信號經過模數轉換模塊與模擬開關送至所確定的激勵電極組；所述的其他電路元件是可調阻抗電路，外接天線諧振電容。
[0031]所述的ASIC芯片模塊由數模轉換模塊，脈沖電路和模擬開關組成；以上模塊與基帶芯片模塊，電流激勵電極組一起組成該神經介入芯片信號驅動電路。
[0032]所述激勵電極組表面鍍有鈦合金或鍍金，安裝在PCB上，裸漏在殼體外面的部分形成凸起以增加放電強度。
[0033]所述神經介入芯片外殼涂有生物兼容性涂層，對環境中的水分和酸堿組分有良好的阻抗作用，所述生物兼容性涂層為=Parylene納米分子鍍膜或Peek分子鍍膜。
[0034]所述電流激勵電極組采用多電極結構。
[0035]所述電流激勵電極組還與激勵基準電極形成激勵電流回路。激勵基準電極在神經介入芯片的外殼一端形成，并且與其他電路元件中的可調阻抗電路構成串聯回路；該回路的阻抗受模擬開關控制，用以輸出至神經網絡線路的激勵電流的強度。本實用新型的結構簡單，便于制作；在八31(:芯片與RFID基帶芯片的復合結構框架下所設計的微創皮下神經介入芯片是一個無內部電源，全植入式，分布式的微型系統，對于治療由于神經系統損傷所造成的多種疾病有重要的臨床意義，與目前所用的各種技術和產品相比具有獨特的優點。該神經介入芯片能夠通過注射器輕易地植入在人體體內，其能量來自與芯片本身非接觸的讀卡系統，該讀卡器可在距離植入芯片0-5CM的范圍內工作。該芯片具有多個電流激勵電極，可通過讀卡器選擇位置最佳的電極單獨或協同工作。RFID基帶芯片可以通過指令改變激勵電極的工作電壓的幅度與波形。該微型芯片可以采用多組同時植入的方式工作以達到可靠和高效的治療效果。本實用新型所設計的神經芯片采用生物兼容性涂層，可以長期植入在人體體內。該芯片基準電極設置在電流激勵電極的相反方向以形成穩定，可靠的電流回路。由于本實用新型涉及的神經芯片采用體內植入方式和多個激勵電極結構，與傳統的各種體外電刺激療法、針灸療法、其他物理療法如激光、紅外療法相比，具有更有效的治療效果，特別是對手術后疼痛的治療，由于其設計原理的獨特性，具有更好的效果。本實用新型所涉及的創新技術使該芯片具有多種應用前景。在人體傷害性刺激損傷的外周區域，經常使用非甾體類抗炎藥和激素類藥物來進行疼痛治療，也可采用經皮電刺激或神經阻斷方式。本實用新型所設計的神經介入芯片可以直接植入在后根神經、交感神經附近，該芯片的激勵電流可直接作用于有髓神經纖維、無髓神經纖維、交感神經纖維、上行傳導束下行傳導束等處，可明顯改善治療效果。脊髓丘腦側束是硬膜外激素和麻醉藥的作用部位，丘腦是阿片類藥物的作用靶位，該神經芯片可以很容易地植入在這些區域。本實用新型所設計的神經介入芯片還可替代脊髓神經刺激儀對很多神經系統受損而導致的疾病進行治療，如反射性交感神經營養不良(RSD)等。本實用新型的有益效果是:
[0036]1.微創皮下神經介入芯片基于RFID射頻技術和ASIC技術。基于RFID射頻技術的特點，該芯片能夠通過與讀卡器交換指令實現對系統工作參數的設定和優化。
[0037]2.微創皮下神經介入芯片無內部電源，可長期植入人體體內。
[0038]3.微創皮下神經介入芯片采用現代微機械技術加工工藝，從而其微小的體積能夠輕易地通過注射方法全植入在人體體內。
[0039]4.微創皮下神經介入芯片采用Parylene納米分子鍍膜或Peek分子鍍膜,并結合先進的表面調質工藝作為外殼的表面涂層材料，充分地保證了芯片系統的生物兼容性。
[0040]5.微創皮下神經介入芯片具有多組電流激勵電極，可對電極進行優化和配置。
[0041]6.該系統基帶芯片設計基于低頻RFID標準，采用標準的CMOS工藝實現所有的系統功能，制造工藝成熟簡單，讀卡器與標準設備兼容。
[0042]7.該植入式微創皮下神經介入芯片通過有髓神經纖維、無髓神經纖維、交感神經纖維、上行傳導束、下行傳導束、脊脊髓丘腦側束作用于交感神經節、后根神經節、邊緣神經、丘腦、大腦皮層，從而達到對于相關疾病的治療目的。
[0043]8.該植入式微創皮下神經介入芯片對于軀體性疼痛，內臟性疼痛，神經源性疼痛的治療均可應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0045]圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為ASIC芯片模塊結構；圖3為本實用新型基帶芯片模塊周圍電路。
[0046]圖中:1.基帶芯片模塊、2.ASIC芯片模塊、3.天線、4.PCB、5.其他電路元件、6.激勵基準電極、7.激勵電極組、8.生物兼容外殼、9.數模轉換模塊、10.脈沖電路、11.模擬開關、12.RF電磁耦合電路、13.整流電路、14.電源管理模塊、15.溫度傳感器、16.儲存單元、17.信號調制解調單元。
[0047]【具體實施方式】基于RFID射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:
由基帶
[0048]芯片模塊UASIC芯片模塊2、天線3、PCB4、其他電路元件5、激勵基準電極6、激勵電極組7和生物兼容外殼8連接組成；它們的連接關系是:由ASIC芯片模塊2產生的激勵電流通過激勵電極組7施加在特定的神經網絡線路，經過其他電路元件5中的可調阻抗模塊回到激勵基準電極6，以形成電流回路；由神經介入芯片讀卡器21發出的控制信號經過天線3接收后，經調制解調/時鐘模塊解調后送至基帶芯片模塊I，基帶芯片模塊I根據所收到的指令確定激勵電流的大小和電壓波形以及確定激發最佳的激勵電極，該信號經過模數轉換模塊(9)與模擬開關11送至所確定的激勵電極組7 ;所述的其他電路元件5是可調阻抗電路，外接天線諧振電容。
[0049]所述的ASIC芯片模塊2由數模轉換模塊9，脈沖電路10和模擬開關11組成；以上模塊與基帶芯片模塊1，電流激勵電極組7 —起組成該神經介入芯片信號驅動電路。
[0050]所述激勵電極組7表面鍍有鈦合金或鍍金，安裝在PCB4上，裸漏在殼體外面的部分形成凸起以增加放電強度。
[0051]所述神經介入芯片外殼涂有生物兼容性涂層，對環境中的水分和酸堿組分有良好的阻抗作用，所述生物兼容性涂層為=Parylene納米分子鍍膜或Peek分子鍍膜。
[0052]所述電流激勵電極組7采用多電極結構。
[0053]所述電流激勵電極組7還與激勵基準電極6形成激勵電流回路。激勵基準
[0054]電極6在神經介入芯片的外殼一端形成，并且與其他電路元件5中的可調阻抗電路構成串聯回路；該回路的阻抗受模擬開關控制，用以輸出至神經網絡線路的激勵電流的強度。
[0055]使用時，該芯片植入后，在神經介入芯片讀卡器的激勵下，其內置天線感應來自讀卡器的射頻電磁場而產生感應電壓，由此驅動基帶芯片1、ASIC芯片2以及其他電路5、脈沖電路10工作。因而通過模擬開關11選擇驅動電流激勵電極組圖7向周圍區域發射特定的電壓脈沖。該脈沖以特定的方式激勵周圍的神經組織而達到預期的治療目的。本實用新型的神經介入芯片是在ASIC芯片與RFID基帶芯片的復合結構框架下所設計的。如圖3所示，天線3接收到來自周圍神經芯片讀卡器發射的射頻信號和電磁能量，經過RF電磁耦合電路12，整流電路13，電源管理模塊14后，產生合適的具有一定功率的電壓信號從而啟動神經介入芯片工作。存儲單元14保存由讀卡器所下達的指令中所設置的系統工作參數，如:激勵電壓幅度、波形、脈沖長度、激勵電極代號。激勵電極代號的選取由模擬開關11觸發。基帶芯片按照預定的工作流程和來至讀卡器的指令，通過ADC模塊9對溫度傳感器15進行采樣，該參數可用來對整個芯片的工作狀態進行評估和檢測。如果芯片處于正常工作狀態，開始通過DAC模塊9啟動脈沖電路單元10和模擬開關11進而激活特定的激勵電極7。根據病人對激勵電流的效果的反饋信息，操作人員對讀卡器的指令進行調整和選擇來確定最佳的激勵方式。讀卡器與神經介入芯片之間的信息交換是通過信號調制/解調單元12實現的。本實用新型的結構簡單，可用醫用注射器直接植入人體體內。根據發病的類型和位置，該芯片可長期或短期植入在距離人體皮膚表面0-5CM的范圍內。該芯片的植入角度需根據患者的實際情況確定。對于大部分所涉及的疾病，醫生可根據醫學知識和臨床經驗來確定神經介入芯片在人體體內的植入部位。該過程帶來的植入誤差可通過激勵信號的強度和波形來消除。一般而言，該芯片的激勵電極不需與神經未梢直接接觸。激勵電極與神經未梢之間的距離在一定程度上決定激勵信號的強度。該距離越遠，所需要的激勵強度越大。在某些場合，如果是對應的較為敏感的植入區域，如丘腦附近，該芯片植入定位時可借助X-RAY機來完成。當患者不再需要神經介入芯片的治療時，如果植入深度在2CM以下，可以采用特殊設計得的剝離注射器直接將芯片取出。在植入深度較大時，可以采用微型手術將芯片取出。
【權利要求】
1.基于即10射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:由基帶芯片模塊(1)、…X芯片模塊(2)、天線(3)、？08 (4)、其他電路元件(5)、激勵基準電極(6)、激勵電極組(7)和生物兼容外殼(8)連接組成；它們的連接關系是:由八31(:芯片模塊(2)產生的激勵電流通過激勵電極組(7)施加在特定的神經網絡線路，經過其他電路元件(5)中的可調阻抗模塊回到激勵基準電極(6),以形成電流回路；由神經介入芯片讀卡器發出的控制信號經過天線(3)接收后，經調制解調/時鐘模塊解調后送至基帶芯片模塊(1),基帶芯片模塊(1)根據所收到的指令確定激勵電流的大小和電壓波形以及確定激發最佳的激勵電極，該信號經過模數轉換模塊(幻、脈沖電路(10)與模擬開關(11)送至所確定的激勵電極組(了)；所述的其他電路元件(5 )是可調阻抗電路，外接天線諧振電容。
2.根據權利要求1所述的基于即10射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:所述的…X芯片模塊(2)由數模轉換模塊(9),脈沖電路(10)和模擬開關(11)組成；以上模塊與基帶芯片模塊(1),電流激勵電極組(7) —起組成該神經介入芯片信號驅動電路。
3.根據權利要求1所述的基于即10射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:所述激勵電極組(7)表面鍍有鈦合金或鍍金，安裝在？⑶(4)上，裸漏在殼體外面的部分形成凸起以增加放電強度。
4.根據權利要求1所述的基于即10射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:所述神經介入芯片外殼涂有生物兼容性涂層，對環境中的水分和酸堿組分有良好的阻抗作用，所述生物兼容性涂層為:？犯'71的6納米分子鍍膜或？6士分子鍍膜。
5.根據權利要求1所述的基于即10射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:所述電流激勵電極組(7)采用多電極結構。
6.根據權利要求1或5所述的基于即10射頻技術的無源微創皮下神經介入芯片，其特征在于:所述電流激勵電極組(7)還與激勵基準電極(6)形成激勵電流回路；激勵基準電極(6 )在神經介入芯片的外殼一端形成，并且與其他電路元件(5 )中的可調阻抗電路構成串聯回路；該回路的阻抗受模擬開關控制，用以輸出至神經網絡線路的激勵電流的強度。
【文檔編號】A61N1/375GK204147431SQ201420375909
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】龐德興, 龍瓊珍 申請人:龐德興, 龍瓊珍