神經(jīng)刺激器連接系統(tǒng)疲勞壽命測試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于植入式神經(jīng)刺激器延長導(dǎo)線及電極的疲勞壽命測試儀。該裝置包括：可以執(zhí)行往復(fù)疲勞運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)箱以及安裝于機(jī)箱內(nèi)部的控制電路和位于機(jī)箱上的顯示屏、控制按鍵、指示燈，以及用于將神經(jīng)刺激器延長導(dǎo)線與裝置連接和固定的固定和連接機(jī)構(gòu)；其特征在于：該裝置在機(jī)箱內(nèi)設(shè)有用微處理器控制電路所驅(qū)動的步進(jìn)電機(jī)作為往復(fù)疲勞運(yùn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。該裝置可以同時(shí)對多至三套神經(jīng)刺激器、24通道的延長導(dǎo)線或電極的疲勞壽命進(jìn)行直觀可靠的定量測試，并分別進(jìn)行記錄。特別地，在測試中對于疲勞運(yùn)動的頻率、速度、幅度、測試位置均可方便地設(shè)置和調(diào)節(jié)，也能適應(yīng)不同長短和直徑的延長導(dǎo)線，能夠適應(yīng)不同的測試要求。
【專利說明】神經(jīng)刺激器連接系統(tǒng)疲勞壽命測試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種神經(jīng)刺激系統(tǒng)疲勞壽命測試裝置，屬于植入式醫(yī)療設(shè)備組成部件的使用壽命測試裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]植入式神經(jīng)刺激器通過電刺激的方式來興奮、抑制或調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)，從而達(dá)到恢復(fù)或改善人體機(jī)能的治療效果。植入式神經(jīng)刺激療法已經(jīng)被證實(shí)對二十余種神經(jīng)功能失調(diào)疾病具有確切療效。與傳統(tǒng)的藥物方法和外科手術(shù)損毀方法相比較，植入式神經(jīng)刺激療法安全可逆，在臨床上正越來越多地被使用。按刺激部位不同，植入式神經(jīng)刺激器可細(xì)分為腦深部刺激器、迷走神經(jīng)刺激器、脊髓刺激器、外周神經(jīng)刺激器等。
[0003]植入式神經(jīng)刺激器的組成一般可分為脈沖發(fā)生器、延長導(dǎo)線、刺激電極三部分。脈沖發(fā)生器產(chǎn)生刺激信號，通過延長導(dǎo)線、刺激電極，最終到達(dá)刺激靶點(diǎn)，對神經(jīng)進(jìn)行電刺激以達(dá)到治療的效果。以一般的腦深部刺激器為例，這種刺激器的脈沖發(fā)生器一般放置于人體胸部皮層下，刺激電極置于人的頭部，而這兩者之間的連接通過延長導(dǎo)線來完成。
[0004]延長導(dǎo)線一般被設(shè)計(jì)為一組被包覆在硅橡膠導(dǎo)管中的金屬導(dǎo)線及兩端的連接部件，根據(jù)功能的要求，金屬導(dǎo)線可為2、4、8根，分別表示刺激信號的通道數(shù)。延長導(dǎo)線整體都處于皮下，從耳后開始順著頸部一直延伸到胸部。在安裝了腦深部刺激器的患者日常生活中，胸部和頸部的肌肉活動會拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)延長導(dǎo)線，尤其是頸部的運(yùn)動幅度非常大。這樣就使得延長導(dǎo)線處于非常惡劣的應(yīng)力環(huán)境中。
[0005]刺激電極一般被設(shè)計(jì)為一組被包覆在聚氨酯導(dǎo)管中的金屬螺旋導(dǎo)線及兩端的刺激部件和連接部件。連接部件與延長導(dǎo)線連接，刺激部件則植入大腦內(nèi)部某一功能合團(tuán)，屬于植入部件，長期與體液接觸。在手術(shù)植入過程中，刺激電極會經(jīng)受各種彎曲，有必要對其疲勞性能進(jìn)行驗(yàn)證和檢測。
[0006]神經(jīng)刺激系統(tǒng)的使用壽命通常要求達(dá)到數(shù)年甚至十幾年，這樣就使得延長導(dǎo)線、電極的力學(xué)性能、電氣性能成為了影響神經(jīng)刺激系統(tǒng)的壽命和可靠性的極為關(guān)鍵的一環(huán)。而如何對神經(jīng)刺激器的延長導(dǎo)線和電極進(jìn)行性能可靠性的疲勞壽命測試，進(jìn)而為延長導(dǎo)線的設(shè)計(jì)、制造工藝改進(jìn)，以及為神經(jīng)刺激系統(tǒng)的可靠性和使用壽命評估提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，是所有神經(jīng)刺激器研究制造機(jī)構(gòu)和廠商不得不面對的問題。在有關(guān)植入醫(yī)療設(shè)備的IS014708.1標(biāo)準(zhǔn)中也對導(dǎo)線的柔韌性提出了明確要求。然而，目前在國內(nèi)外尚無專門用于測試神經(jīng)刺激器延長導(dǎo)線疲勞壽命的測試裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種可用于植入類神經(jīng)刺激器延長導(dǎo)線、電極疲勞測試儀，該裝置可以對神經(jīng)刺激器延長導(dǎo)線、刺激電極的疲勞壽命進(jìn)行可靠的定量測試，在測試中對于疲勞運(yùn)動的頻率、速度、幅度、測試位置均可方便地設(shè)置和調(diào)節(jié)，也能適應(yīng)不同長短和直徑的延長導(dǎo)線，能夠適應(yīng)不同的測試要求。[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種線纜疲勞壽命測試儀，包括人機(jī)交互模塊、控制模塊、動力模塊、狀態(tài)檢測模塊，以及疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其中
[0010]所述人機(jī)交互模塊用于輸入試驗(yàn)的參數(shù)，顯示試驗(yàn)狀態(tài)并輸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0011]所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)M(jìn)行試驗(yàn)的線纜施加周期性作用力；所述線纜的一部分通過夾持機(jī)構(gòu)被固定在所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上；在所述夾持機(jī)構(gòu)底部設(shè)置有圓弧，使得所述線纜在所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)繞水平方向的軸轉(zhuǎn)動時(shí)發(fā)生彎曲變形；
[0012]所述動力模塊能夠驅(qū)動所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
[0013]所述狀態(tài)檢測模塊能夠檢測所述線纜的狀態(tài)并反饋到所述控制模塊；
[0014]所述控制模塊能夠根據(jù)所述參數(shù)控制所述動力模塊，并將所述狀態(tài)檢測模塊所檢測到的所述線纜的狀態(tài)發(fā)送到所述人機(jī)交互模塊。
[0015]優(yōu)選地，所述動力模塊包括一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)；
[0016]所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路能夠接收來自所述控制模塊的控制信號，并將驅(qū)動電壓輸出至所述步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)與疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。
[0017]優(yōu)選地，所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主體是一個(gè)長方型體，上有一個(gè)軸孔，所述軸孔與所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接；所述軸孔與所述轉(zhuǎn)軸水平沿水平方向；所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)頂部有一傾斜面；所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)下方有限位機(jī)構(gòu)對延長導(dǎo)線的水平方向的運(yùn)動進(jìn)行限位。
[0018]優(yōu)選地，所述夾持機(jī)構(gòu)的所述圓弧的起點(diǎn)與所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸中心重合。
[0019]優(yōu)選地，所述限位機(jī)構(gòu)由兩個(gè)可調(diào)間距的板狀零件組成，所述線纜從兩板之間通過，兩個(gè)板狀零件可以限制所述線纜在水平方向的運(yùn)動幅度。
[0020]優(yōu)選地，所述狀態(tài)檢測模塊能夠檢測所述線纜的通斷情況，并將信息實(shí)時(shí)反饋給所述控制模塊。
[0021]優(yōu)選地，所述狀態(tài)檢測模塊包括檢測電路，以及分別布置在所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上方和下方的連接端口 ；所述線纜的上端和下端分別通過所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上方和下方的連接端口與所述檢測電路相連。
[0022]優(yōu)選地，所述參數(shù)包括疲勞運(yùn)動的頻率、速度、幅度和測試位置。
[0023]優(yōu)選地，所述人機(jī)交互模塊包括控制按鍵和顯示屏。
[0024]優(yōu)選地，所述線纜是神經(jīng)刺激器連接系統(tǒng)。
[0025]通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明在測試中對于疲勞運(yùn)動的頻率、速度、幅度、測試位置均可方便地設(shè)置和調(diào)節(jié)，也能適應(yīng)不同長短和直徑的延長導(dǎo)線，能夠適應(yīng)不同的測試要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的整機(jī)立體外觀和其測試工作狀態(tài)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的疲勞運(yùn)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)組成立體示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]其中各附圖標(biāo)記含義如下:
[0030]1-疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體，2-上部夾片，3、4_夾線件，5、6-連接端口，7_疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，8-壓線片，9-限位板，10-延長導(dǎo)線?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031 ] 參見圖1，本發(fā)明是一種用于神經(jīng)刺激器延長導(dǎo)線的疲勞壽命測試儀。該裝置用于對神經(jīng)刺激器的延長導(dǎo)線進(jìn)行彎曲疲勞壽命測試。圖1所示是一臺三工位的延長導(dǎo)線疲勞壽命測試儀，如圖所示是其中工位I正在進(jìn)行測試的示意。
[0032]參見圖1，出于方便操作的考慮，由液晶顯示屏2，控制按鍵3和延長導(dǎo)線通道指示燈4組成的用戶界面置于機(jī)箱I下方的一個(gè)傾斜的表面上。用戶通過操作界面可以隨時(shí)調(diào)整彎曲疲勞運(yùn)動的幅度、頻率，以及對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和讀取。
[0033]參見圖1，一根神經(jīng)刺激器的延長導(dǎo)線10被固定在疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)7上，疲勞運(yùn)動機(jī)構(gòu)7通過軸孔與步進(jìn)電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，隨著疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)7被步進(jìn)電機(jī)11驅(qū)動著做往復(fù)周期運(yùn)動，延長導(dǎo)線10被周期性地彎折疲勞。而延長導(dǎo)線10內(nèi)的金屬導(dǎo)線的兩端，分別與機(jī)箱頂部的連接端口 5和機(jī)箱下方平臺上的連接端口 6連接，壓線片8起固定延長導(dǎo)線的作用。在疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)7下方的限位機(jī)構(gòu)對延長導(dǎo)線的水平方向的運(yùn)動進(jìn)行限位。限位機(jī)構(gòu)由兩個(gè)可調(diào)間距的限位板9組成，延長導(dǎo)線從兩板間通過，兩個(gè)限位板9可以限制延長導(dǎo)線10在水平方向的擺動幅度。
[0034]參見圖2，這是疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成立體示意圖。疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主體I是一個(gè)長方型體，上有一個(gè)軸孔，通過軸孔與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接。主體I的上部設(shè)計(jì)為傾斜角度是出于讓延長導(dǎo)線平滑過渡的考慮。延長導(dǎo)線被固定在夾線件3和4中間。夾線件3和4通過螺釘與疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體進(jìn)行裝配，其底端有圓弧過渡，圓弧的起點(diǎn)與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸中心重合，可以使用不同圓弧半徑的夾線件，使延長導(dǎo)線在彎曲疲勞試驗(yàn)中獲得不同的被彎曲程度。如圖2中，夾線件3的過渡圓弧半徑為6mm，夾線件4的過渡圓弧半徑為3mm。上部夾片2是為了將延長導(dǎo)線更穩(wěn)固地固定在疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。
[0035]參見圖3，這是該裝置的內(nèi)部控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖1所示的是三工位的延長導(dǎo)線疲勞壽命測試儀，各工位的控制系統(tǒng)完全一致且完全獨(dú)立。圖3所示是對三個(gè)工位的其中一個(gè)工位的控制系統(tǒng)的描述。控制系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，用戶通過由顯示屏和控制按鍵組成的用戶界面與控制系統(tǒng)進(jìn)行交互。
[0036]控制系統(tǒng)核心功能之一是控制動力|吳塊，動力|吳塊由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和步進(jìn)電機(jī)組成；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路安裝在機(jī)箱內(nèi)部，由外部直流電源供電，并接收來自主控電路的脈沖和邏輯控制信號，并將驅(qū)動電壓輸出至步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)通過一塊法蘭板被固定在箱體上，并將步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸伸出箱體之外，與疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路接收來自單片機(jī)的脈沖和邏輯電平信號，然后將驅(qū)動電壓輸出給步進(jìn)電機(jī)。
[0037]控制系統(tǒng)另一核心功能是檢測延長導(dǎo)線的各個(gè)通道的通斷情況，這由通道通斷檢測電路完成，通道通斷檢測電路實(shí)時(shí)將通道通斷的信號輸入至單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)通道的通斷情況決定動力模塊的控制策略以及指示燈的顯示狀態(tài)。
[0038]以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種線纜疲勞壽命測試儀，包括人機(jī)交互模塊、控制模塊、動力模塊、狀態(tài)檢測模塊，以及疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；其中 所述人機(jī)交互模塊用于輸入試驗(yàn)的參數(shù)，顯示試驗(yàn)狀態(tài)并輸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)； 所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)M(jìn)行試驗(yàn)的線纜施加周期性作用力；所述線纜的一部分通過夾持機(jī)構(gòu)被固定在所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上；在所述夾持機(jī)構(gòu)底部設(shè)置有圓弧，使得所述線纜在所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)繞水平方向的軸轉(zhuǎn)動時(shí)發(fā)生彎曲變形； 所述動力模塊能夠驅(qū)動所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 所述狀態(tài)檢測模塊能夠檢測所述線纜的狀態(tài)并反饋到所述控制模塊； 所述控制模塊能夠根據(jù)所述參數(shù)控制所述動力模塊，并將所述狀態(tài)檢測模塊所檢測到的所述線纜的狀態(tài)發(fā)送到所述人機(jī)交互模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述動力模塊包括一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和一個(gè)步進(jìn)電機(jī)； 所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路能夠接收來自所述控制模塊的控制信號，并將驅(qū)動電壓輸出至所述步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)與疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主體是一個(gè)長方型體，上有一個(gè)軸孔，所述軸孔與所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接；所述軸孔與所述轉(zhuǎn)軸水平沿水平方向；所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)頂部有一傾斜面；所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)下方有限位機(jī)構(gòu)對延長導(dǎo)線的水平方向的運(yùn)動進(jìn)行限位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述夾持機(jī)構(gòu)的所述圓弧的起點(diǎn)與所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸中心重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述限位機(jī)構(gòu)由兩個(gè)可調(diào)間距的板狀零件組成，所述線纜從兩板之間通過，兩個(gè)板狀零件可以限制所述線纜在水平方向的運(yùn)動幅度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊能夠檢測所述線纜的通斷情況，并將信息實(shí)時(shí)反饋給所述控制模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊包括檢測電路，以及分別布置在所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上方和下方的連接端口 ；所述線纜的上端和下端分別通過所述疲勞運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上方和下方的連接端口與所述檢測電路相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述參數(shù)包括疲勞運(yùn)動的頻率、速度、幅度和測試位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述人機(jī)交互模塊包括控制按鍵和顯示屏。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的線纜疲勞壽命測試儀，其特征在于，所述線纜是神經(jīng)刺激器連接系統(tǒng)。
【文檔編號】G01N3/32GK103558101SQ201310500890
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】莫曉龍, 姜長青, 高云霆, 文雄偉, 郝紅偉, 李路明 申請人:北京品馳醫(yī)療設(shè)備有限公司, 清華大學(xué)