一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無(wú)損傷腦調(diào)控與檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]藥理學(xué)或化學(xué)方法治療神經(jīng)疾病操作簡(jiǎn)單，但是缺乏目標(biāo)區(qū)域的準(zhǔn)確性，神經(jīng)疾病很難通過(guò)藥物等手段治愈。目前，常用的神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)包括:植入性調(diào)節(jié)技術(shù)和非植入性調(diào)節(jié)技術(shù)，上述兩類(lèi)技術(shù)都存在各自的優(yōu)點(diǎn)與局限性。例如:電刺激法，如深度腦刺激，主要應(yīng)用在通過(guò)對(duì)腦深部特殊核團(tuán)的不同的慢性電流刺激來(lái)治療運(yùn)動(dòng)障礙性疾病，雖然刺激的目標(biāo)性強(qiáng)但要求對(duì)大腦植入電極，手術(shù)存在較大的危險(xiǎn)性。技術(shù)較成熟的直接電流刺激與經(jīng)顱磁刺激雖然做到無(wú)侵性，但存在空間分辨率低的問(wèn)題。超聲波具有很好的穿透性，它能穿透骨骼和軟組織甚至金屬結(jié)構(gòu)，因此超聲波在醫(yī)療與工業(yè)上具有廣泛的應(yīng)用。經(jīng)顱超聲刺激技術(shù)是一種利用低強(qiáng)度聚焦超聲波作用于腦組織，對(duì)神經(jīng)元產(chǎn)生生物機(jī)械效應(yīng)，影響神經(jīng)電活動(dòng)，從而引起一系列生理生化反應(yīng)的腦調(diào)控技術(shù)。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?201510021745.0，名稱(chēng)為:經(jīng)顱超聲刺激裝置以及刺激方法，將超聲激勵(lì)都集成在一塊電路板上，但是超聲回波顯示借助示波器，不能實(shí)時(shí)的將腦部神經(jīng)組織信息的變化顯示出來(lái)。而且超聲調(diào)控的物理機(jī)制尚不明確，正是基于以上原因，人們才不斷去探索一種新的神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)，既操作簡(jiǎn)單，又不用動(dòng)手術(shù)，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)顯示腦部神經(jīng)組織的波形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種操控方便、定位精度高、無(wú)損傷、高空間分辨率的經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案:本發(fā)明所述裝置由信號(hào)輸出部分、信號(hào)采集部分及靜磁場(chǎng)組件組成；信號(hào)輸出部分包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、超聲換能器；信號(hào)采集部分包括微絲電極陣列、差分放大器、信號(hào)采集卡和裝有控制軟件的計(jì)算機(jī)；靜磁場(chǎng)組件包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩組磁鐵，兩組磁鐵之間形成靜磁場(chǎng)；
[0005]信號(hào)輸出部分中，信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)同軸連接線與功率放大器輸入端連接，功率放大器的輸出端通過(guò)同軸連接線與超聲換能器連接，靜磁場(chǎng)組件的兩組磁鐵安裝在超聲換能器下方兩側(cè)；
[0006]信號(hào)采集部分中，微絲電極陣列的微絲電極置于兩組磁鐵之間區(qū)域并與采集物接觸，微絲電極陣列的輸出端通過(guò)同軸連接線與差分放大器輸入端連接，差分放大器的輸出端通過(guò)同軸連接線與信號(hào)采集卡輸入端連接，信號(hào)采集卡的輸出端通過(guò)同軸連接線與計(jì)算機(jī)連接，微絲電極獲取采集物的頭部神經(jīng)電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)差分放大器放大后，再由信號(hào)采集卡的A/D 口采樣傳遞給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)的顯示界面上顯示采集信號(hào)。
[0007]進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)中的控制軟件為L(zhǎng)abview控制軟件，利用Labview軟件編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。
[0008]進(jìn)一步的，所述信號(hào)發(fā)生器為Agilent-33220A信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)基波頻率在0.35MHz?0.7MHz之間。
[0009]進(jìn)一步的，所述功率放大器為Dahan-255功率放大器，放大倍數(shù)為20?200倍。
[0010]進(jìn)一步的，所述超聲換能器為DAPING-D10的聚焦超聲換能器，直徑為3mm?15mm，焦長(zhǎng)為5mm?50mmo
[0011]進(jìn)一步的，所述磁鐵為永磁鐵或者電磁鐵。
[0012]進(jìn)一步的，所述微絲電極陣列的電極為鎳鎘合金電極。
[0013]工作過(guò)程大致如下:
[0014]將微絲電極陣列的微絲電極固定在患者頭部，通過(guò)微絲電極采集人體頭部的神經(jīng)電信號(hào)，并保證人體頭部處在超聲換能器下方的靜磁場(chǎng)區(qū)域中。打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器，設(shè)置超聲刺激信號(hào)參數(shù)，點(diǎn)擊開(kāi)始刺激按鈕，發(fā)出刺激信號(hào)，刺激信號(hào)經(jīng)功率放大器后，傳遞給超聲換能器，超聲換能器發(fā)出的脈沖超聲，照射在人體頭部，脈沖波經(jīng)過(guò)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，頭部中的神經(jīng)組織離子在靜磁場(chǎng)和脈沖超聲的共同作用下發(fā)生移動(dòng)并產(chǎn)生電流，進(jìn)而刺激神經(jīng)組織，誘發(fā)神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位。微絲電極采集到頭部神經(jīng)電信號(hào)，經(jīng)過(guò)差分放大器的放大之后，再由采集卡的A/D 口采樣傳遞給計(jì)算機(jī)，上位機(jī)腦電波形顯示界面將實(shí)時(shí)顯示采集到的腦電信號(hào)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、通過(guò)超聲波和磁場(chǎng)相結(jié)合進(jìn)行神經(jīng)刺激，是一種無(wú)損傷的神經(jīng)刺激方法，能夠刺激或抑制神經(jīng)元活動(dòng)。
[0017]2、在計(jì)算機(jī)顯示屏上可顯示出實(shí)時(shí)采集到的腦電信號(hào)，便于操作者實(shí)時(shí)觀察腦電波形的變化。
[0018]3、操作簡(jiǎn)單，能夠進(jìn)行精準(zhǔn)刺激，具有很高的空間分辨率。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]附圖標(biāo)號(hào):1-信號(hào)發(fā)生器、2-功率放大器、3-超聲換能器、4-微絲電極陣列、5-差分放大器、6_彳目號(hào)米集卡、7_計(jì)算機(jī)、8_磁鐵、9_樣品。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0022]如圖1所示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖中，本發(fā)明所述裝置包括信號(hào)發(fā)生器1、功率放大器2、超聲換能器3、微絲電極陣列4、差分放大器5、信號(hào)采集卡6、裝有控制軟件的計(jì)算機(jī)7、磁鐵8，以及應(yīng)用該裝置的樣品9。
[0023]所述裝置由信號(hào)輸出、信號(hào)采集及靜磁場(chǎng)組件三部分組成；
[0024]信號(hào)輸出部分中，信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)同軸連接線與功率放大器輸入端連接，功率放大器的輸出端通過(guò)同軸連接線與超聲換能器連接，靜磁場(chǎng)組件的兩組磁鐵安裝在超聲換能器下方兩側(cè)；
[0025]信號(hào)采集部分中，微絲電極陣列的微絲電極置于兩組磁鐵之間區(qū)域并與采集物接觸，微絲電極陣列的輸出端通過(guò)同軸連接線與差分放大器輸入端連接，差分放大器的輸出端通過(guò)同軸連接線與信號(hào)采集卡輸入端連接，信號(hào)采集卡的輸出端通過(guò)同軸連接線與計(jì)算機(jī)連接，微絲電極獲取采集物的頭部神經(jīng)電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)差分放大器放大后，再由信號(hào)采集卡的A/D 口采樣傳遞給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)的顯示界面上顯示采集信號(hào)。
[0026]所述計(jì)算機(jī)中的控制軟件為L(zhǎng)abview控制軟件，利用Labview軟件編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。
[0027]所述信號(hào)發(fā)生器為Agilent-33220A信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)基波頻率在0.35MHz ?0.7MHz 之間。
[0028]所述功率放大器為Dahan-255功率放大器，放大倍數(shù)為20?200倍。
[0029]所述超聲換能器為DAPING-D10的聚焦超聲換能器，直徑為3mm?15mm，焦長(zhǎng)為5mm ?50mmo
[0030]所述磁鐵為永磁鐵或者電磁鐵。
[0031 ] 所述微絲電極陣列的電極為鎳鎘合金電極。
[0032]本發(fā)明所述裝置的使用方法，以大鼠為樣品，包括以下操作步驟:
[0033](1)將鎳鎘微絲電極固定在大鼠頭部，將大鼠頭部放置在超聲換能器下面，置于磁鐵或者通直流電的線圈發(fā)出的靜磁場(chǎng)中，超聲換能器對(duì)準(zhǔn)頭部特定神經(jīng)組織部位，通過(guò)鎳鎘微電極獲取腦電信號(hào)；
[0034](2)打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器，設(shè)置超聲刺激信號(hào)參數(shù)，點(diǎn)擊開(kāi)始刺激按鈕，發(fā)出刺激信號(hào);
[0035](3)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器放大后，傳遞給超聲換能器，超聲換能器進(jìn)而發(fā)出脈沖超聲波；
[0036](4)超聲換能器發(fā)出的脈沖超聲，照射在大鼠頭部，脈沖波經(jīng)過(guò)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)，頭部中的神經(jīng)組織離子在靜磁場(chǎng)和脈沖超聲的共同作用下，發(fā)生移動(dòng)產(chǎn)生電流，進(jìn)而刺激神經(jīng)組織，誘發(fā)神經(jīng)元產(chǎn)生動(dòng)作電位；
[0037](5)鎳鎘微電極采集到的頭部神經(jīng)電信號(hào)，傳遞給差分放大器，差分放大器進(jìn)而將神經(jīng)電信號(hào)放大，并傳輸給采集卡；
[0038](6)采集卡的A/D 口對(duì)神經(jīng)電信號(hào)進(jìn)行采樣，傳遞給帶有上位機(jī)的計(jì)算機(jī)，上位機(jī)腦電波形顯示界面將實(shí)時(shí)顯示采集到的腦電信號(hào)。
[0039]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述裝置由信號(hào)輸出部分、信號(hào)采集部分及靜磁場(chǎng)組件組成；信號(hào)輸出部分包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、超聲換能器；信號(hào)采集部分包括微絲電極陣列、差分放大器、信號(hào)采集卡和裝有控制軟件的計(jì)算機(jī)；靜磁場(chǎng)組件包括對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩組磁鐵，兩組磁鐵之間形成靜磁場(chǎng)； 信號(hào)輸出部分中，信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)同軸連接線與功率放大器輸入端連接，功率放大器的輸出端通過(guò)同軸連接線與超聲換能器連接，靜磁場(chǎng)組件的兩組磁鐵安裝在超聲換能器下方兩側(cè)； 信號(hào)采集部分中，微絲電極陣列的微絲電極置于兩組磁鐵之間區(qū)域并與采集物接觸，微絲電極陣列的輸出端通過(guò)同軸連接線與差分放大器輸入端連接，差分放大器的輸出端通過(guò)同軸連接線與信號(hào)采集卡輸入端連接，信號(hào)采集卡的輸出端通過(guò)同軸連接線與計(jì)算機(jī)連接，微絲電極獲取采集物的頭部神經(jīng)電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)差分放大器放大后，再由信號(hào)采集卡的A/D 口采樣傳遞給計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)的顯示界面上顯示采集信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)中的控制軟件為L(zhǎng)abview控制軟件，利用Labview軟件編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述信號(hào)發(fā)生器為Agilent-33220A信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生的脈沖信號(hào)基波頻率在0.35MHz?0.7MHz 之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述功率放大器為Dahan-255功率放大器，放大倍數(shù)為20?200倍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述超聲換能器為DAPING-D10的聚焦超聲換能器，直徑為3mm?15mm，焦長(zhǎng)為5mm?50mmo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述磁鐵為永磁鐵或者電磁鐵。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，其特征在于:所述微絲電極陣列的電極為鎳鎘合金電極。
【專(zhuān)利摘要】一種經(jīng)顱磁聲刺激與腦電檢測(cè)的一體化裝置，包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、超聲換能器、微絲電極陣列、差分放大器、信號(hào)采集卡、計(jì)算機(jī)和磁鐵，信號(hào)發(fā)生器的輸出端通過(guò)同軸連接線與功率放大器輸入端連接，功率放大器輸出端通過(guò)同軸連接線與超聲換能器連接，樣品放置在超聲換能器的底部，在試驗(yàn)樣品兩側(cè)放置磁鐵；鎳鎘微絲電極輸出端通過(guò)同軸連接線與差分放大器輸入端連接，差分放大器輸出端通過(guò)同軸連接線與信號(hào)采集卡輸入端連接，信號(hào)采集卡輸出端通過(guò)同軸連接線與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、控制靈活、刺激精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】A61N2/08, A61N7/00, A61B5/0476
【公開(kāi)號(hào)】CN105251125
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510654048
【發(fā)明人】袁毅, 馬志濤, 王懷寶, 王紅
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日