本發(fā)明與一種適合植入體內(nèi)的微型光刺激系統(tǒng)有關(guān)，特別是與一種整合高頻感應(yīng)耦合技術(shù)、并提供微型化樣式、且具有多元光刺激功能的微型光刺激系統(tǒng)有關(guān)。

背景技術(shù)：

在微刺激設(shè)備中，除了以往較常見(jiàn)的功能性電刺激(Functional electrical stimulation；FES)及熱刺激設(shè)備之外，基于磁刺激、化學(xué)刺激和光刺激的治療設(shè)備也逐漸引起研發(fā)者的注意。相較于其他刺激方式而言，光刺激可以應(yīng)用在愈合傷口、腦部穴位刺激、視覺(jué)神經(jīng)或運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的功能修復(fù)等。然而，這些習(xí)知技術(shù)中的光刺激設(shè)備大多是采用體外照射的方式來(lái)進(jìn)行光刺激，對(duì)于體內(nèi)較隱密的穴位或腦組織間隙等欲治療位置，可能會(huì)照射不到或無(wú)法提供足夠的光照度。為了提高體內(nèi)欲治療位置的光照度，則需提高體外照射裝置的光照能量，如此一來(lái)可能會(huì)對(duì)人體皮膚造成傷害。為了解決上述體外治療設(shè)備的局限性，體內(nèi)植入裝置的研發(fā)逐漸興起。

此外，主動(dòng)植入式的醫(yī)療組件，例如：神經(jīng)電刺激器、血糖傳感器或藥物釋放泵等，均需要電源才能運(yùn)作，一般是使用電池。然而，對(duì)于非持續(xù)運(yùn)作的裝置而言。若改用無(wú)線(xiàn)供電傳送的方式來(lái)提供電源，不僅可降低使用電池失效的風(fēng)險(xiǎn)，也大幅縮小植入裝置的體積，增加植入手術(shù)后的舒適度，及延長(zhǎng)植入式醫(yī)療組件的使用壽命。

隨著先進(jìn)治療的需求與無(wú)線(xiàn)體網(wǎng)絡(luò)(Wireless body area network)的通訊發(fā)展，這些用在人體內(nèi)外的感測(cè)、治療裝置，可在規(guī)范的通訊頻率上被緊密的整合，形成特定的治療系統(tǒng)。目前高頻感應(yīng)耦合(Inductive coupling)的技術(shù)可用在高頻10MHz以上的頻帶范圍，帶寬的增加有助于解決數(shù)據(jù)傳送的問(wèn)題，包括：操作多元光刺激、安全感測(cè)監(jiān)控、通訊協(xié)議運(yùn)算等，這在現(xiàn)階段植入式光刺激開(kāi)發(fā)上應(yīng)予以設(shè)計(jì)。

體內(nèi)光刺激常應(yīng)用于修復(fù)神經(jīng)的紅外光刺激、腦部光基因刺激(Optogenetic stimulation)的藍(lán)光刺激，對(duì)植入式光刺激器設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，是將電源、控制訊號(hào)傳遞至體內(nèi)以供光刺激使用。電磁感應(yīng)耦合供電為常用技術(shù)，然而，無(wú)線(xiàn)傳送除了以空氣為介質(zhì)外，以人體為介質(zhì)來(lái)傳遞訊號(hào)也是個(gè)方式，并可排除空間干擾的影響。此外，對(duì)電源與訊號(hào)傳送，兩者是可分別用不同頻率或利用同一頻率進(jìn)行，若在同一頻率且同一線(xiàn)圈下設(shè)計(jì)裝置最為簡(jiǎn)化，為技術(shù)重點(diǎn)。

綜上所述，若能將體外光刺激設(shè)備微型化，設(shè)計(jì)為體內(nèi)植入裝置，與高頻感應(yīng)耦合技術(shù)的整合，執(zhí)行復(fù)雜及多元的光刺激功能。對(duì)外則以電磁耦合線(xiàn)圈，進(jìn)行電力輸送、通訊傳輸和安全性控制等。將有助于醫(yī)療及診斷治療的發(fā)展，并可與個(gè)人治療系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的在于提出一種適合植入體內(nèi)的微型光刺激系統(tǒng)，其具有一微刺激器可于體內(nèi)深處進(jìn)行復(fù)雜且多元的光刺激功能，并于治療同時(shí)提供溫度的安全監(jiān)控。藉以解決目前光刺激器無(wú)法于體內(nèi)進(jìn)行經(jīng)常性治療，且難以深入體內(nèi)組織進(jìn)行復(fù)雜及多元的光刺激的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種適合植入體內(nèi)的微型光刺激系統(tǒng)，以面狀發(fā)光二極管陣列的結(jié)構(gòu)來(lái)提供復(fù)雜及多元的光刺激功能，達(dá)成醫(yī)療應(yīng)用，并利用一高頻感應(yīng)耦合機(jī)制進(jìn)行供電及通訊，以通訊感測(cè)芯片進(jìn)行微型化設(shè)計(jì)來(lái)傳送控制訊號(hào)。在本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中，“復(fù)雜的光刺激”是指針對(duì)單一的發(fā)光二極管，進(jìn)行發(fā)光強(qiáng)度、開(kāi)關(guān)、閃爍、顏色的控制調(diào)整；“多元的光刺激”是指針對(duì)發(fā)光二極管陣列，同時(shí)進(jìn)行數(shù)個(gè)照射面積、不同位置的發(fā)光二極管的開(kāi)關(guān)動(dòng)作、開(kāi)關(guān)順序的控制調(diào)整。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種適合植入體內(nèi)的微型光刺激系統(tǒng)，包括一微刺激器及一體外裝置。微刺激器適于植入一人體的組織中，其包括一本體、一延長(zhǎng)線(xiàn)、一光刺激探頭以及一探頭溫度傳感器。本體適于植入人體的組織中的一第一位置，其包括一通訊感測(cè)芯片、一芯片溫度傳感器及一第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈。芯片溫度傳感器設(shè)置于通訊感測(cè)芯片中，以感測(cè)通訊感測(cè)芯片的溫度，第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈 電連接于通訊感測(cè)芯片。延長(zhǎng)線(xiàn)具有一固定端及一自由端，固定端連接于本體，并且電連接于通訊感測(cè)芯片。光刺激探頭設(shè)置于延長(zhǎng)線(xiàn)的自由端內(nèi)部。光刺激探頭適于伸入人體的組織中的一第二位置，其具有多個(gè)導(dǎo)光板所排列而成的一導(dǎo)光板陣列及多個(gè)發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode，LED)所排列而成的一發(fā)光二極管陣列，每一發(fā)光二極管藉由延長(zhǎng)線(xiàn)而電連接于通訊感測(cè)芯片，導(dǎo)光板陣列中的每一導(dǎo)光板對(duì)應(yīng)地包覆發(fā)光二極管陣列中的每一發(fā)光二極管。探頭溫度傳感器裝設(shè)于延長(zhǎng)線(xiàn)的自由端，并且位于光刺激探頭旁，用以感測(cè)光刺激探頭的溫度。體外裝置包括一第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈及一第一導(dǎo)磁盤(pán)。第一導(dǎo)磁盤(pán)與人體的組織分別位于第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈的兩相對(duì)側(cè)，第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈對(duì)應(yīng)微刺激器的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈，而以一高頻感應(yīng)耦合機(jī)制來(lái)對(duì)微刺激器提供電能，并讀取微刺激器所產(chǎn)生的信息。

在一實(shí)施例中，上述本體所在的第一位置為一接近人體的體表，且適合高頻感應(yīng)耦合機(jī)制進(jìn)行操作的位置，光刺激探頭所在的第二位置為一欲治療的位置，其中本體與光刺激探頭之間是以延長(zhǎng)線(xiàn)做連接，延長(zhǎng)線(xiàn)為一可撓性的結(jié)構(gòu)，其包含一光刺激探頭導(dǎo)線(xiàn)與一探頭溫度傳感器導(dǎo)線(xiàn)，其中光刺激探頭導(dǎo)線(xiàn)連接于本體與每一發(fā)光二極管之間，探頭溫度傳感器導(dǎo)線(xiàn)電連接于本體及探頭溫度傳感器之間。本實(shí)施例可有效進(jìn)行光刺激功能，并減少對(duì)欲治療位置的組織造成傷害。

在一實(shí)施例中，上述微刺激器具有一固定的通訊頻率，通過(guò)高頻感應(yīng)耦合機(jī)制與體外裝置進(jìn)行通訊，該固定的通訊頻率介于10MHz與50MHz之間的一頻率范圍內(nèi)，該頻率范圍適于以人體為介質(zhì)進(jìn)行通訊。本實(shí)施例可使微刺激器與體外裝置之間能夠傳送光刺激所需的大量的控制信息。

在一實(shí)施例中，還包括一連接于體外裝置的外部接口，其中上述芯片溫度傳感器產(chǎn)生一芯片溫度感測(cè)值，探頭溫度傳感器產(chǎn)生一探頭溫度感測(cè)值，于光刺激探頭進(jìn)行光刺激運(yùn)作同時(shí)，透過(guò)本體的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈，而將該芯片溫度感測(cè)值及該探頭溫度感測(cè)值回傳至體外裝置，而與外部接口形成一回饋控制。

在一實(shí)施例中，上述微刺激器的本體具有一外殼，外殼為一非金屬固體材質(zhì)，其形狀是從圓柱狀外殼及扁平狀外殼兩者中選擇其一， 其中圓柱狀外殼具有兩端面及一側(cè)表面，每一端面為一弧面，側(cè)表面連接于兩端面之間；當(dāng)本體具有圓柱狀外殼且植入人體的組織內(nèi)，體外裝置放置于人體的一皮膚表面上并且具有一底面平行于皮膚表面，圓柱狀外殼的側(cè)表面垂直于體外裝置的底面；當(dāng)本體具有扁平狀外殼時(shí)，其適合植入人體的一扁平骨(flat bone)與一表皮層之間，并且該扁平狀外殼具有一底平面，該底平面平行于該體外裝置的該底面。

在一實(shí)施例中，上述微刺激器包括一光刺激控制電路電連接于通訊感測(cè)芯片；光刺激探頭包括一光控板，以供導(dǎo)光板陣列及發(fā)光二極管陣列設(shè)置于其上；其中光刺激控制電路提供每一發(fā)光二極管一控制電流通過(guò)延長(zhǎng)線(xiàn)傳輸至光控板，并藉由光控板連接至每一發(fā)光二極管，而提供復(fù)雜及多元的光刺激功能。

在一實(shí)施例中，上述微刺激器具有一第二導(dǎo)磁盤(pán)，在操作微型光刺激系統(tǒng)時(shí)，第二導(dǎo)磁盤(pán)與第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈分別位于第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈的兩相對(duì)側(cè)，第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈與體外裝置的第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈之間藉由高頻感應(yīng)耦合機(jī)制來(lái)形成一磁場(chǎng)，其中第二導(dǎo)磁盤(pán)與體外裝置的第一導(dǎo)磁盤(pán)各自為一具導(dǎo)磁功能的鐵氧體片(Ferrite Sheet)，用于改變磁場(chǎng)的方向，穩(wěn)定磁場(chǎng)并避免磁場(chǎng)受到人體的組織與一外在金屬設(shè)備的干擾。

在一實(shí)施例中，所述適合植入體內(nèi)的微型光刺激系統(tǒng)還包括一外部接口，提供一光刺激控制機(jī)制，其中體外裝置包括一控制單元及一收發(fā)芯片，控制單元連接于外部接口；微刺激器包括一光刺激控制電路以及一微控制器，光刺激控制電路電連接光刺激探頭與通訊感測(cè)芯片；通訊感測(cè)芯片提供光刺激控制電路所需的電源，微控制器電連接于光刺激控制電路與通訊感測(cè)芯片之間，并且通訊感測(cè)芯片內(nèi)部具有一存儲(chǔ)器及一序列周邊接口總線(xiàn)(Serial Peripheral Interface Bus,SPI)；其中光刺激控制機(jī)制包括：外部接口設(shè)定一光刺激的治療程序，光刺激的治療程序經(jīng)由體外裝置的控制單元及收發(fā)芯片，透過(guò)第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈與第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈，穿過(guò)人體的組織而傳送至存儲(chǔ)器中，再經(jīng)由序列周邊接口總線(xiàn)，傳送至微控制器解碼后，轉(zhuǎn)換成光刺激探頭的一控制訊號(hào)，并將控制訊號(hào)傳送至光刺激控制電路，以轉(zhuǎn)換成每一發(fā)光二極管的開(kāi)關(guān)與發(fā)光強(qiáng)度控制所需的一控制電流。

在一實(shí)施例中，所述適合植入體內(nèi)的微型光刺激系統(tǒng)，提供一裝置辨識(shí)機(jī)制，裝置辨識(shí)機(jī)制包括：體外裝置接收由一外部接口所發(fā)出一裝置辨識(shí)碼，經(jīng)第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈及第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈傳到微刺激器，微刺激器判斷裝置辨識(shí)碼后，芯片溫度傳感器及探頭溫度傳感器開(kāi)始進(jìn)行溫度感測(cè)，之后外部接口再提供一光刺激療程訊號(hào)給光刺激探頭，以啟動(dòng)微刺激器的光刺激功能。

在一實(shí)施例中，上述通訊感測(cè)芯片內(nèi)部具有一電位傳感器，微刺激器被啟動(dòng)后，藉由電位傳感器進(jìn)行量測(cè)通訊感測(cè)芯片輸出至其外部的一電壓值，并將量測(cè)的電壓值回傳至外部接口，若外部接口偵測(cè)到電壓值達(dá)到一默認(rèn)值，則判斷體外裝置的第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈與微刺激器的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈正確對(duì)位，藉以確認(rèn)微刺激器取得足夠電量。

本發(fā)明的實(shí)施例使用高頻感應(yīng)耦合通訊技術(shù)，來(lái)提供復(fù)雜及多元的光刺激所需的控制信息，使微刺激器的結(jié)構(gòu)能夠微型化而降低對(duì)人體的傷害，并深入人體的組織以提供光刺激而達(dá)到預(yù)期的治療程序。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的微型光刺激系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明的一實(shí)施例的微型光刺激系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3A及圖3B為本發(fā)明的一實(shí)施例的微刺激器外觀及其使用狀態(tài)示意圖。

圖4為本發(fā)明的一實(shí)施例中的光刺激探頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的一實(shí)施例的微型光刺激系統(tǒng)，其天線(xiàn)磁場(chǎng)的改善示意圖。

圖6為本發(fā)明的一實(shí)施例的通訊感測(cè)芯片的內(nèi)部架構(gòu)，及其與外部的組件的對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語(yǔ)，例如：上、下、左、右、前或后等，僅是用于參照隨附圖式的方向。因此，該等方向用語(yǔ)僅是用于說(shuō)明并非是用于 限制本發(fā)明。

本發(fā)明揭露一種適合植入體內(nèi)的微型光刺激系統(tǒng)，提供復(fù)雜及多元的光刺激功能，其整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。微型光刺激系統(tǒng)100包括一微刺激器200及一體外裝置300。微刺激器200的尺寸及結(jié)構(gòu)適合植入一人體的組織400中，例如：皮膚(Skin)、脂肪(Fat)、肌肉(Muscle)、骨骼(Bone)等，利用人體的組織400為介質(zhì)，以與感應(yīng)耦合的方式體外裝置300進(jìn)行通訊、電力傳輸。

微刺激器200包括一本體210、一延長(zhǎng)線(xiàn)220、一光刺激探頭230及一探頭溫度傳感器240。本體210適于植入人體的組織400中的一第一位置P1。例如，第一位置P1為一接近人體的體表，且適合一高頻感應(yīng)耦合機(jī)制進(jìn)行操作位置。延長(zhǎng)線(xiàn)220具有一固定端222及一自由端224，固定端222連接于本體210。光刺激探頭230設(shè)置于自由端224的內(nèi)部，連接延長(zhǎng)線(xiàn)220而適于伸入人體的組織400中的一第二位置P2。例如，第二位置P2為一相較于第一位置P1更深入人體的組織400的欲治療的位置。

本體210包括一通訊感測(cè)芯片212、一芯片溫度傳感器214及一第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216。芯片溫度傳感器214設(shè)置于通訊感測(cè)芯片212中，以感測(cè)通訊感測(cè)芯片212的溫度。圖1所示的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216為一螺旋狀感應(yīng)耦合線(xiàn)圈，裝設(shè)于本體210的上端。第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216的下方依次為通訊感測(cè)芯片212與一微控制器218a(micro-control unit,MCU)，最后是延長(zhǎng)線(xiàn)220及光刺激探頭230。在一實(shí)施例中，芯片溫度傳感器214與探頭溫度傳感器240的溫度感測(cè)范圍為25℃至45℃。芯片溫度傳感器214產(chǎn)生一芯片溫度感測(cè)值，探頭溫度傳感器240產(chǎn)生一探頭溫度感測(cè)值，于光刺激探頭230進(jìn)行光刺激運(yùn)作同時(shí)，透過(guò)本體210的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216，而將芯片溫度感測(cè)值及探頭溫度感測(cè)值回傳至體外裝置300，而與一連接體外裝置300的外部設(shè)備500形成一安全的回饋控制，避免通訊感測(cè)芯片212運(yùn)作時(shí)溫度過(guò)高。

本體210與光刺激探頭230之間是以延長(zhǎng)線(xiàn)220做連接。延長(zhǎng)線(xiàn)220為一可撓性的結(jié)構(gòu)。光刺激探頭230具有多個(gè)發(fā)光二極管(Light-Emitting Diode，LED)231及多個(gè)導(dǎo)光板232，以提供面狀光 源。多個(gè)發(fā)光二極管231排列成一發(fā)光二極管陣列。多個(gè)導(dǎo)光板232排列成一導(dǎo)光板陣列。導(dǎo)光板陣列中的每一導(dǎo)光板232對(duì)應(yīng)地包覆發(fā)光二極管陣列中的每一發(fā)光二極管231。在植入體內(nèi)后，導(dǎo)光板232位于發(fā)光二極管231與人體的組織400之間。每一發(fā)光二極管231藉由延長(zhǎng)線(xiàn)220而電連接于通訊感測(cè)芯片212。探頭溫度傳感器240裝設(shè)于延長(zhǎng)線(xiàn)220的自由端224，并且位于光刺激探頭230旁，用以感測(cè)光刺激探頭230的溫度。換句話(huà)說(shuō)，延長(zhǎng)線(xiàn)220、光刺激探頭230及探頭溫度傳感器240三者可整合為一延長(zhǎng)型的探頭結(jié)構(gòu)。

附帶一提的是，為保障微刺激器200在運(yùn)作時(shí)的安全性，芯片溫度傳感器214及探頭溫度傳感器240分別用以感測(cè)通訊感測(cè)芯片212與光刺激探頭230的溫度，以避免過(guò)熱現(xiàn)象發(fā)生。由于通訊感測(cè)芯片212運(yùn)作時(shí)接收能量時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，而光刺激探頭230置于體內(nèi)是以光刺激的形式進(jìn)行治療，因此治療的區(qū)域有較高的溫度，所以將探頭溫度傳感器240設(shè)置于靠近光刺激探頭230的位置。

體外裝置300包括一第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310及一第一導(dǎo)磁盤(pán)320，第一導(dǎo)磁盤(pán)320與人體的組織400分別位于第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310的兩相對(duì)側(cè)。第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310對(duì)應(yīng)微刺激器200的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216，而以人體的組織400為通訊及電源傳輸媒介來(lái)對(duì)微刺激器200提供電能，并讀取微刺激器200所產(chǎn)生的信息。在一實(shí)施例中，上述體外裝置300利用高頻感應(yīng)耦合機(jī)制，以一固定的通訊頻率，對(duì)微刺激器200進(jìn)行供電及通訊，此固定的通訊頻率介于10MHz與50MHz之間的一頻率范圍內(nèi)，此頻率范圍適于以人體為介質(zhì)進(jìn)行通訊，并使微刺激器200與體外裝置300之間能夠傳送光刺激所需的大量的控制信息。

圖2為本發(fā)明的一實(shí)施例的微型光刺激系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中皮膚的左側(cè)為體外裝置300的電路300b，其包含一控制單元(control unit)330、一收發(fā)芯片(transciver)340及第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310。體外裝置300通過(guò)控制單元330連接一外部設(shè)備500。同時(shí)參照?qǐng)D1，此外部設(shè)備500可以采用一平板計(jì)算機(jī)。圖2的皮膚右側(cè)為植入體內(nèi)的微刺激器200的電路200b，其包含一匹配電路216a、一光刺激控制電路230a及一溫度感測(cè)電路240a。第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216 通過(guò)匹配電路216a而電連接于通訊感測(cè)芯片212。光刺激探頭230通過(guò)光刺激控制電路230a電連接于通訊感測(cè)芯片212。探頭溫度傳感器240通過(guò)溫度感測(cè)電路240a而電連接于通訊感測(cè)芯片212。

體外裝置300的電路300b中，控制單元330電連接收發(fā)芯片340，由收發(fā)芯片340來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)供電及訊號(hào)發(fā)送。第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310以感應(yīng)耦合的方式，使訊號(hào)穿透皮膚而傳送至體內(nèi)微刺激器200的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216。微刺激器200的電路200b中，關(guān)于通訊感測(cè)芯片212的內(nèi)部架構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖6。

本發(fā)明的微刺激器200的本體210是以通訊感測(cè)芯片212為基礎(chǔ)進(jìn)行微型化設(shè)計(jì)。微型化設(shè)計(jì)后，微刺激器200的本體210具有一非金屬固體材質(zhì)制作的外殼，此外殼可采用一圓柱狀外殼或一扁平狀外殼，其連接一延伸的光刺激探頭230。圖3A為本發(fā)明一實(shí)施例的圓柱狀外型的本體210，其圓柱狀外殼211A的直徑D及長(zhǎng)度L等尺寸適合植入脊椎骨附近的皮下組織中。在圖3A的實(shí)施例中，延長(zhǎng)線(xiàn)220的長(zhǎng)度及光刺激探頭230的尺寸設(shè)計(jì)，使光刺激探頭230適合延伸進(jìn)入脊椎骨的間隙中。圓柱狀外殼211A具有兩端面2112、2114及一側(cè)表面2116，每一端面2112、2114為一弧面，側(cè)表面2116連接于兩端面2112、2114之間；當(dāng)本體210具有圓柱狀外殼211A且植入人體的組織400內(nèi)，體外裝置300放置于人體的一皮膚表面410上并且具有一底面350平行于皮膚表面410，此時(shí)，圓柱狀外殼211A的側(cè)表面2116垂直于體外裝置300的底面350。圖3B為本發(fā)明另一實(shí)施例的扁平狀外型的本體210，其扁平狀外殼211B的尺寸適合植入人體的一扁平骨(flat bone)與一表皮層之間，例如：腦殼外部的皮下組織中。在圖3B的實(shí)施例中，扁平狀外殼211B具有一底平面2118，底平面2118平行于體外裝置300的底面350。延長(zhǎng)線(xiàn)220的長(zhǎng)度及光刺激探頭230尺寸設(shè)計(jì)，使光刺激探頭230適合延伸進(jìn)入左腦及右腦之間的腦溝中。

圖4為本發(fā)明的一實(shí)施例中的光刺激探頭結(jié)構(gòu)。光刺激探頭230包括一光控板233，可供導(dǎo)光板陣列232A及發(fā)光二極管陣列231A設(shè)置于其上。光刺激控制電路230a提供每一發(fā)光二極管一控制電流通過(guò)延長(zhǎng)線(xiàn)220傳輸至光控板233，并藉由光控板233連接至每一發(fā)光二極管231，而提供復(fù)雜及多元的光刺激功能。上述控制電流中包含與 發(fā)光二極管231的發(fā)光強(qiáng)度、開(kāi)關(guān)、閃爍、顏色相關(guān)的控制信息。此外，每一發(fā)光二極管231藉由其所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)光板232照射人體的組織400中的欲治療的位置，其可有效進(jìn)行光刺激功能，避免光照過(guò)于集中而造成對(duì)欲治療位置的組織傷害。在圖1及圖4中，延長(zhǎng)線(xiàn)220包含一光刺激探頭導(dǎo)線(xiàn)226與一探頭溫度傳感器導(dǎo)線(xiàn)228。光刺激探頭導(dǎo)線(xiàn)226是由多條細(xì)導(dǎo)線(xiàn)所集結(jié)而成，每一細(xì)導(dǎo)線(xiàn)連接于本體210與一發(fā)光二極管231之間。探頭溫度傳感器導(dǎo)線(xiàn)228則是電連接于本體210及探頭溫度傳感器240之間。圖4顯示探頭溫度傳感器240的裝設(shè)位置。

關(guān)于天線(xiàn)場(chǎng)型的改善，體外裝置300使用時(shí)，如圖5(a)所示，第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310是置放于皮膚上，在第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310上方磁場(chǎng)會(huì)暴露于空氣易受干擾。因此考慮改善場(chǎng)型使磁場(chǎng)集中于下方，做法上可以將導(dǎo)磁性佳的第一導(dǎo)磁盤(pán)320置于第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310上方，如圖5(b)，使原磁場(chǎng)改變而由第一導(dǎo)磁盤(pán)320導(dǎo)流回天線(xiàn)端，磁場(chǎng)朝向于體內(nèi)集中，且上方的磁場(chǎng)消失。在一實(shí)施例中，微刺激器200具有一第二導(dǎo)磁盤(pán)260。操作本發(fā)明的微型光刺激系統(tǒng)100時(shí)，第二導(dǎo)磁盤(pán)260與第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310分別位于第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216的兩相對(duì)側(cè)。第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216與體外裝置300的第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310之間藉由高頻感應(yīng)耦合機(jī)制來(lái)形成一磁場(chǎng)。第一導(dǎo)磁盤(pán)320及第二導(dǎo)磁盤(pán)260用于改變?cè)摯艌?chǎng)的方向，穩(wěn)定該磁場(chǎng)，并避免該磁場(chǎng)受到人體的組織400與一外在金屬設(shè)備的干擾。在一實(shí)施例中，第一導(dǎo)磁盤(pán)320及第二導(dǎo)磁盤(pán)260各自可采用一具導(dǎo)磁功能的鐵氧體片(Ferrite Sheet)，第一導(dǎo)磁盤(pán)320在制作上可將鐵氧體片裁剪成比第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310稍大的圓形，第二導(dǎo)磁盤(pán)260在制作上可將鐵氧體片裁剪成比第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216稍大的圓形。

同時(shí)參考圖2及圖6，通訊感測(cè)芯片212內(nèi)置有一交流轉(zhuǎn)直流的整流器(Rectifier)215及一控制開(kāi)關(guān)，用以輸出電功率提供光刺激探頭230、探頭溫度傳感器240及微控制器218a使用。在一實(shí)施例中，通訊感測(cè)芯片212包括一啟動(dòng)程序如下：當(dāng)?shù)谝桓袘?yīng)耦合線(xiàn)圈216接收到體外裝置300所傳來(lái)的訊號(hào)后，將電能輸入并啟動(dòng)通訊感測(cè)芯片212(步驟S10)。接著，微型光刺激系統(tǒng)100還提供一裝置辨識(shí)機(jī)制， 該裝置辨識(shí)機(jī)制包括：體外裝置300接收由外部設(shè)備500所發(fā)出一裝置辨識(shí)碼，經(jīng)第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310及第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216傳到微刺激器200。微刺激器200中的通訊感測(cè)芯片212收到啟動(dòng)指令后，先判斷該裝置辨識(shí)碼是否正確(步驟S20)。若正確，則電能經(jīng)過(guò)整流器215，以供光刺激探頭230、探頭溫度傳感器240及微控制器218a等組件使用，并于功率輸出同時(shí)，芯片溫度傳感器214及探頭溫度傳感器240開(kāi)始進(jìn)行芯片溫度及探頭溫度的感測(cè)(步驟S30)。之后，外部設(shè)備500再提供一光刺激療程訊號(hào)給光刺激探頭230，以啟動(dòng)微刺激器200的光刺激功能。

此外，通訊感測(cè)芯片212內(nèi)部具有一電位傳感器217及一存儲(chǔ)器2122。在一實(shí)施例中，存儲(chǔ)器2122可以采用一電子抹除式可復(fù)寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)。微刺激器200被啟動(dòng)后，藉由電位傳感器217進(jìn)行量測(cè)由通訊感測(cè)芯片212的整流器215輸出至其外部的一電壓值，此電壓值經(jīng)由二極管250a而流向電位傳感器217。二極管250a用以避免產(chǎn)生逆向電流。所量測(cè)的電壓值存入存儲(chǔ)器2122中，再通過(guò)高頻感應(yīng)耦合機(jī)制而回傳至外部設(shè)備500。若外部設(shè)備500偵測(cè)到該電壓值達(dá)到一默認(rèn)值，則判斷體外裝置300的第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310與微刺激器200的第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216正確對(duì)位，藉以確認(rèn)微刺激器200取得足夠電量。

通訊感測(cè)芯片212還包含一處理器2121、一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter,ADC)2124、一序列周邊接口總線(xiàn)(Serial Peripheral Interface Bus,SPI)2123、及一多任務(wù)器(Multiplexer,MUX)2125。在一實(shí)施例中，體外裝置300與通訊感測(cè)芯片212之間的通訊頻率為13.56MHz時(shí)，處理器2121可以執(zhí)行ISO15693通訊協(xié)議，與近距離無(wú)線(xiàn)通信(Near Field Communication,NFC)功能，與體外裝置300進(jìn)行聯(lián)機(jī)。當(dāng)通訊感測(cè)芯片212啟動(dòng)后，芯片溫度傳感器214開(kāi)始記錄通訊感測(cè)芯片212內(nèi)部溫度，并通過(guò)多任務(wù)器2125及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器2124而儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器2122中。

在一實(shí)施例中，本發(fā)明的微型光刺激系統(tǒng)100還提供一光刺激控制機(jī)制，該光刺激控制機(jī)制包括：外部設(shè)備500設(shè)定一光刺激的治療 程序，此光刺激的治療程序經(jīng)由體外裝置300的控制單元330及收發(fā)芯片340，透過(guò)第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310與第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216，穿過(guò)人體的組織400而傳送至通訊感測(cè)芯片212的存儲(chǔ)器2122中，再經(jīng)由序列周邊接口總線(xiàn)2123，傳送至微控制器218a解碼后，轉(zhuǎn)換成光刺激探頭230的一控制訊號(hào)，并將控制訊號(hào)傳送至光刺激控制電路230a，以轉(zhuǎn)換成每一發(fā)光二極管231的開(kāi)關(guān)與發(fā)光強(qiáng)度控制所需的一控制電流。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例中的通訊感測(cè)芯片212的功能包括：支持感應(yīng)耦合電路、通訊協(xié)議、內(nèi)部存儲(chǔ)器、直流電源、溫度傳感器、外部接口。此外，通訊感測(cè)芯片212可提供擴(kuò)充傳感器的功能，或是提供被動(dòng)模式或用電池的半被動(dòng)模式操作。

惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍及發(fā)明說(shuō)明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或申請(qǐng)專(zhuān)利范圍不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來(lái)輔助專(zhuān)利文件搜尋之用，并非用來(lái)限制本發(fā)明的權(quán)利范圍。

【符號(hào)說(shuō)明】

微型光刺激系統(tǒng)100

微刺激器200

微刺激器的電路200b

本體210

圓柱狀外殼211A

圓柱狀外殼的端面2112,2114

圓柱狀外殼的側(cè)表面2116

扁平狀外殼211B

扁平狀外殼的底平面2118

通訊感測(cè)芯片212

處理器2121

存儲(chǔ)器2122

序列周邊接口總線(xiàn)2123

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器2124

多任務(wù)器2125

芯片溫度傳感器214

整流器215

第一感應(yīng)耦合線(xiàn)圈216

匹配電路216a

電位傳感器217

微控制器218a

延長(zhǎng)線(xiàn)220

固定端222

自由端224

光刺激探頭導(dǎo)線(xiàn)226

探頭溫度傳感器導(dǎo)線(xiàn)228

光刺激探頭230

光刺激控制電路230a

發(fā)光二極管231

發(fā)光二極管陣列231A

導(dǎo)光板232

導(dǎo)光板陣列232A

光控板233

探頭溫度傳感器240

溫度感測(cè)電路240a

二極管250a

第二導(dǎo)磁盤(pán)260

體外裝置300

體外裝置的電路300b

第二感應(yīng)耦合線(xiàn)圈310

第一導(dǎo)磁盤(pán)320

控制單元330

收發(fā)芯片340

體外裝置的底面350

人體的組織400

皮膚表面410

人體的組織中的第一位置P1

人體的組織中的第二位置P2

外部設(shè)備500