一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置的制造方法
【專利摘要】一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，包括有：設(shè)置在樣本的一側(cè)用于產(chǎn)生超聲激勵并施加于樣本上的超聲激勵模塊，設(shè)置在樣本的上端用于產(chǎn)生磁場并施加于樣本上同時監(jiān)測磁場的磁感應(yīng)強度的磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊，用于實現(xiàn)超聲激勵模塊的固定和精密平移以及樣本的固定和旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的固定裝置。本實用新型的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，可通過調(diào)節(jié)磁場的磁感應(yīng)強度，超聲脈沖波形和脈沖幅度，以及聚焦位置，實現(xiàn)組織樣本神經(jīng)的精確靶向刺激，提高刺激精度，實現(xiàn)無創(chuàng)的具有較高靶向定位特性。
【專利說明】
一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種神經(jīng)刺激裝置。特別是涉及一種利用超聲聚焦特性并結(jié)合磁場，可穿透體表組織，對內(nèi)部神經(jīng)組織實現(xiàn)無創(chuàng)精準(zhǔn)定位刺激的結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]神經(jīng)刺激技術(shù)對于調(diào)節(jié)神經(jīng)活動，治療精神類疾病，組織康復(fù)等具有重要的研究意義。傳統(tǒng)的電刺激方式，采用電極施加刺激，而組織表層的低電導(dǎo)率，如皮膚，皮下脂肪，顱骨等使得電流彌散損耗，刺激效率較低，同時治療過程會引起患者不適。而近些年被廣泛研究的磁刺激方式，避免了上述問題。但是由于磁刺激方式，磁場聚焦具有一定能夠難度，限制了其進行精密定位刺激，這將可能導(dǎo)致在待治療靶區(qū)以外的組織神經(jīng)受到刺激，產(chǎn)生一定的副作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)無創(chuàng)的具有較高靶向定位特性的結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，包括有:設(shè)置在樣本的一側(cè)用于產(chǎn)生超聲激勵并施加于樣本上的超聲激勵模塊，設(shè)置在樣本的上端用于產(chǎn)生磁場并施加于樣本上同時監(jiān)測磁場的磁感應(yīng)強度的磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊，用于實現(xiàn)超聲激勵模塊的固定和精密平移以及樣本的固定和旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的固定
目.ο
[0005]所述的超聲激勵模塊包括有:
[0006]超聲脈沖發(fā)射接收器，用于產(chǎn)生超聲激勵信號和接收超聲回波信號；
[0007]超聲換能器，固定在所述固定裝置上，與所述超聲脈沖發(fā)射接收器相連，用于將激勵電信號轉(zhuǎn)換成超聲信號，并將超聲回波信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，實現(xiàn)電壓信號和超聲信號的能量轉(zhuǎn)換；
[0008]聲耦合劑，設(shè)置于所述超聲換能器和樣本之間，用于將超聲換能器產(chǎn)生的超聲信號耦合至樣本上，減小超聲信號的衰減。
[0009]所述的磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊包括有:
[0010]電源，用于輸出電流；
[0011]電磁鐵，設(shè)置于樣本上方，連接電源用于根據(jù)不同供電電流，產(chǎn)生不同磁感應(yīng)強度的磁場作用于樣本上；
[0012]特斯拉計，設(shè)置在電磁鐵的一側(cè)，用于實現(xiàn)磁場的監(jiān)測，實時顯示磁場的磁感應(yīng)強度。
[0013]所述的固定裝置包括有:底座，以及:
[0014]精密平移臺，設(shè)置在所述底座上，用于固定超聲換能器，實現(xiàn)超聲換能器的精密平移;
[0015]旋轉(zhuǎn)臺，能夠360度旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在所述底座上；
[0016]載物盤，固定在所述旋轉(zhuǎn)臺的上面，用于放置待刺激的樣本，并在旋轉(zhuǎn)臺的作用下實現(xiàn)樣本的360度旋轉(zhuǎn)。
[0017]所述磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊產(chǎn)生的磁場磁感線方向與所述超聲激勵模塊產(chǎn)生的超聲激勵信號傳播方向垂直，所述磁場磁感線方向與產(chǎn)生的超聲激勵信號兩者的矢量積方向為電刺激方向。
[0018]所述的待刺激的樣本為有一定導(dǎo)電性的非絕緣性樣本。
[0019]本實用新型的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，可通過調(diào)節(jié)磁場的磁感應(yīng)強度，超聲脈沖波形和脈沖幅度，以及聚焦位置，實現(xiàn)組織樣本神經(jīng)的精確靶向刺激，提高刺激精度，實現(xiàn)無創(chuàng)的具有較高靶向定位特性。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中
[0022]1:超聲激勵模塊2:磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊
[0023]3:樣本4:固定裝置
[0024]11:超聲脈沖發(fā)射接收器12:超聲換能器
[0025]13:聲耦合劑21:電源
[0026]22:電磁鐵23:特斯拉計
[0027]41:底座42:精密平移臺
[0028]43:旋轉(zhuǎn)臺44:載物盤
[0029]圖2a是換能器在軸向上的聲場歸一化分布圖；
[0030]圖2b是與圖2a相同換能器在磁場作用下在軸向上產(chǎn)生的電場分布圖；
[0031 ]圖3a是換能器在焦距處的橫向截面上的聲場分布圖；
[0032]圖3b是與圖3a相同換能器在磁場作用下在焦距處的橫向截面上產(chǎn)生電場的分布圖；
[0033]圖4a是對聲場和電場強度進行歸一化后在的軸向中心線上的分布圖；
[0034]圖4b是對聲場和電場強度進行歸一化后在焦距處的橫向截面的中心線上的分布圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置做出詳細(xì)說明。
[0036]如圖1所示，本實用新型的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，包括有:設(shè)置在樣本3的一側(cè)用于產(chǎn)生超聲激勵并施加于樣本3上的超聲激勵模塊I，設(shè)置在樣本3的上端用于產(chǎn)生磁場并施加于樣本3上同時監(jiān)測磁場的磁感應(yīng)強度的磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊2，用于實現(xiàn)超聲激勵模塊I的固定和精密平移以及樣本3的固定和旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的固定裝置4。
[0037]所述磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊2產(chǎn)生的磁場磁感線方向(如圖1中z軸方向)與所述超聲激勵模塊I產(chǎn)生的超聲激勵信號傳播方向(如圖1中X軸方向)垂直，所述磁場磁感線方向與產(chǎn)生的超聲激勵信號兩者的矢量積方向(如圖1中y軸方向)為電刺激方向，在該方向?qū)崿F(xiàn)神經(jīng)刺激，所以可根據(jù)待刺激樣本需要電刺激的方向確定樣本放置方向。
[0038]所述的待刺激的樣本3為有一定導(dǎo)電性的非絕緣性樣本，如生物組織等電介質(zhì)。尤其適合于對生物體內(nèi)部的神經(jīng)纖維進行矢量刺激。
[0039]所述的超聲激勵模塊I包括有:超聲脈沖發(fā)射接收器11，用于產(chǎn)生超聲激勵信號和接收超聲回波信號，驅(qū)動超聲換能器，并能調(diào)節(jié)輸出超聲激勵信號的波形幅度等參數(shù)，所述超聲脈沖發(fā)射接收器11可采用美國Panametries 5072PR或者Panametries 5800PR實現(xiàn);超聲換能器12，固定在所述固定裝置4上，與所述超聲脈沖發(fā)射接收器11相連，用于將激勵電信號轉(zhuǎn)換成超聲信號，減小超聲信號的衰減，并將超聲回波信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，實現(xiàn)電壓信號和超聲信號的能量轉(zhuǎn)換，超聲換能器I 2采用美國Paname tries V303SU或美國Panametrics V301實現(xiàn);聲親合劑13，設(shè)置于所述超聲換能器12和樣本3之間，用于將超聲換能器12產(chǎn)生的超聲信號耦合至樣本3上，減小超聲信號的衰減，所述聲耦合劑13可以采用深圳OURABO的M-250A超聲耦合劑或深圳MIBO的M-200PA耦合劑實現(xiàn)。
[0040]所述的磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊2包括有:電源21，用于輸出電流，所述電源21可采用北京國電亞光HY-17電源或者長春英普XD-30K電源；電磁鐵22，設(shè)置于樣本3上方，連接電源21用于根據(jù)不同供電電流，產(chǎn)生不同磁感應(yīng)強度的磁場作用于樣本3上，所述電磁鐵22可采用長春英普SBV-300或SBV-380;特斯拉計23，設(shè)置在電磁鐵22的一側(cè)，用于實現(xiàn)磁場的監(jiān)測，實時顯示磁場的磁感應(yīng)強度，所述特斯拉計23可采用美國Lakeshore 475，或青島中宇環(huán)泰931實現(xiàn)。
[0041 ]所述的固定裝置4包括有:底座41，以及:精密平移臺42，設(shè)置在所述底座41上，用于固定超聲換能器12，實現(xiàn)超聲換能器12的精密平移;旋轉(zhuǎn)臺43，能夠360度旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在所述底座41上;載物盤44，固定在所述旋轉(zhuǎn)臺43的上面，用于放置待刺激的樣本3，并在旋轉(zhuǎn)臺43的作用下實現(xiàn)樣本3的360度旋轉(zhuǎn)。其中，所述底座41可以采用長400mm，寬250mm，厚5mm的有機玻璃加工實現(xiàn)，所述載物盤44可以采用直徑200mm，厚5mm的圓形有機玻璃板制成。所述精密平移臺42可采用深圳紅金杰XY60-R精密平移臺或北京北光世紀(jì)PTSllO精密平移臺實現(xiàn)。所述旋轉(zhuǎn)臺43可采用深圳紅金杰LS60-LM旋轉(zhuǎn)臺或者北京派迪威PT-SD206旋轉(zhuǎn)臺實現(xiàn)。所述旋轉(zhuǎn)臺下部與底座用螺釘連接，上部與載物盤用螺釘連接，可實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。
[0042]利用本實用新型的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置進行的初步實驗，測量得到的聲場和電場分布結(jié)果如圖2a、圖2b、圖3a、圖3b、圖4a、圖4b所示。圖2a是換能器在軸向上的聲場歸一化分布圖，圖2b是相同換能器在磁場作用下在軸向上產(chǎn)生的電場分布圖；圖3a是換能器在焦距處的橫向截面上的聲場分布圖，圖3b是相同換能器在磁場作用下在焦距處的橫向截面上產(chǎn)生電場的分布圖；圖4a為對聲場和電場強度進行歸一化后在的軸向中心線上的分布圖，圖4b為對聲場和電場強度進行歸一化后在焦距處的橫向截面的中心線上的分布圖。由結(jié)果可見，利用本實用新型的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置產(chǎn)生的電場與超聲換能器發(fā)射的聲場分布一致。由電場分布可見，用于刺激的電場，刺激區(qū)域可聚焦于2-3mm區(qū)域以內(nèi)，刺激聚焦性明顯提高。
【主權(quán)項】
1.一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，其特征在于，包括有:設(shè)置在樣本(3)的一側(cè)用于產(chǎn)生超聲激勵并施加于樣本(3)上的超聲激勵模塊(1)，設(shè)置在樣本(3)的上端用于產(chǎn)生磁場并施加于樣本(3)上同時監(jiān)測磁場的磁感應(yīng)強度的磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊(2)，用于實現(xiàn)超聲激勵模塊(I)的固定和精密平移以及樣本(3)的固定和旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的固定裝置(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，其特征在于，所述的超聲激勵模塊(I)包括有: 超聲脈沖發(fā)射接收器(11)，用于產(chǎn)生超聲激勵信號和接收超聲回波信號； 超聲換能器(12)，固定在所述固定裝置(4)上，與所述超聲脈沖發(fā)射接收器(11)相連，用于將激勵電信號轉(zhuǎn)換成超聲信號，并將超聲回波信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，實現(xiàn)電壓信號和超聲信號的能量轉(zhuǎn)換； 聲耦合劑(13)，設(shè)置于所述超聲換能器(12)和樣本(3)之間，用于將超聲換能器(12)產(chǎn)生的超聲信號耦合至樣本(3)上，減小超聲信號的衰減。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，其特征在于，所述的磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊(2)包括有: 電源(21)，用于輸出電流； 電磁鐵(22)，設(shè)置于樣本(3)上方，連接電源(21)用于根據(jù)不同供電電流，產(chǎn)生不同磁感應(yīng)強度的磁場作用于樣本(3)上； 特斯拉計(23)，設(shè)置在電磁鐵(22)的一側(cè)，用于實現(xiàn)磁場的監(jiān)測，實時顯示磁場的磁感應(yīng)強度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，其特征在于，所述的固定裝置(4)包括有:底座(41)，以及: 精密平移臺(42)，設(shè)置在所述底座(41)上，用于固定超聲換能器(12)，實現(xiàn)超聲換能器(12)的精密平移； 旋轉(zhuǎn)臺(43)，能夠360度旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在所述底座(41)上； 載物盤(44)，固定在所述旋轉(zhuǎn)臺(43)的上面，用于放置待刺激的樣本(3)，并在旋轉(zhuǎn)臺(43 )的作用下實現(xiàn)樣本(3 )的360度旋轉(zhuǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，其特征在于，所述磁場發(fā)生與監(jiān)測模塊(2)產(chǎn)生的磁場磁感線方向與所述超聲激勵模塊(I)產(chǎn)生的超聲激勵信號傳播方向垂直，所述磁場磁感線方向與產(chǎn)生的超聲激勵信號兩者的矢量積方向為電刺激方向。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合磁場和超聲產(chǎn)生矢量性無創(chuàng)聚焦電刺激的裝置，其特征在于，所述的樣本(3)為有一定導(dǎo)電性的非絕緣性樣本。
【文檔編號】A61N2/04GK205411950SQ201520983038
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月1日
【發(fā)明人】劉志朋, 殷濤, 張順起, 馬任
【申請人】中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所