一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置。该装置包括超声波发射模块，用于向目标位置发射超声波波束；管状电磁铁模块，包括管状电磁铁以及绕设于管状电磁铁上的线圈，管状电磁铁模块用于在目标位置构建磁场；其中，目标位置位于管状电磁铁的内部，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角大于0度。本发明专利技术实施例解决了现有设备磁场强度不均匀，且磁场分布范围有限，仅适用于啮齿类小动物的经颅磁声刺激的问题。实现了在较大空间内建立稳恒磁场，特别适用于灵长类大动物及人的经颅磁声刺激。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置
本专利技术实施例涉及经颅磁声刺激技术，尤其涉及一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置。
技术介绍
神经电刺激技术现已被广泛应用于脑科学研究及脑部神经功能性疾病的研究与治疗。常见的无创神经电磁刺激如经颅直流电刺激、经颅磁刺激技术等，现阶段均无法实现毫米量级的高空间分辨率，且难以达到对深部脑区的刺激。而有创式的脑深部电刺激技术则需要打开颅骨进行电极植入，手术和应用风险性高，也存在较大操作风险。经颅磁声刺激是一种可兼顾刺激聚焦性与刺激深度的无创神经电刺激技术。该方法不同于此前直接利用电场与磁场变化诱发电刺激的形式，而是基于导电组织的磁声耦合效应，利用超声的高聚焦特性，在静磁场的存在下，实现高空间分辨的无创电刺激。该刺激方法可以实现包括深部脑区在内的全脑区毫米量级的经颅精准电刺激。目前，现有实验装置中的磁场一般采用较小尺寸的永磁铁提供，此类装置的磁场强度不均匀，且磁场分布范围有限，仅适用于啮齿类小动物的经颅磁声刺激。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，以在较大空间内的稳恒磁场中进行经颅磁声刺激。本专利技术实施例提供了一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其中包括：超声波发射模块，用于向目标位置发射超声波波束；管状电磁铁模块，包括管状电磁铁以及绕设于管状电磁铁上的线圈，管状电磁铁模块用于在目标位置构建磁场；其中，目标位置位于管状电磁铁的内部，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角大于0度。进一步地，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角为90度。进一步地，管状电磁铁模块还包括电磁铁供电电源，电磁铁供电电源用于向线圈供电。进一步地，超声波发射模块包括聚焦超声换能器和脉冲超声激励源，脉冲超声激励源用于向聚焦超声换能器提供激励。进一步地，管状电磁铁具有至少一个开口，沿管状电磁铁的径向方向，开口贯穿管状电磁铁；脉冲超声激励源通过开口与聚焦超声换能器电连接。进一步地，开口在设定平面上的截面形状包括扇形；设定平面与管状电磁铁的轴线方向垂直。进一步地，开口包括第一开口，第一开口的圆心角α满足120°≤α≤240°。进一步地，开口包括第二开口，第二开口包括至少两个子开口；子开口的圆心角β满足60°≤β＜180°。进一步地，管状电磁铁模块还包括至少两个电磁铁升降架，管状电磁铁固定于电磁铁升降架，电磁铁升降架用于调节管状电磁铁的高度。进一步地，聚焦超声换能器包括单阵元聚焦超声换能器或相控阵聚焦超声换能器；脉冲超声激励源的激励通道与聚焦超声换能器的阵元一一对应。本专利技术实施例通过超声波发射模块向目标位置发射超声波波束，管状电磁铁模块在目标位置构建磁场，以实现在脑内靶区进行聚焦声场和磁声电场的复合刺激。且由于管状电磁铁能够提供较大空间内的稳恒磁场，特别适用于灵长类大动物及人的经颅磁声刺激，为磁声刺激技术早日实现临床应用提供了可靠的实验装置。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种管状电磁铁开口的剖面示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的一种管状电磁铁开口的剖面示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置的工作原理图；附图说明：1-管状电磁铁，2-开口，3-电磁铁供电电源，4-聚焦超声换能器。5-脉冲超声激励源。6-控制部，7-电磁铁升降架，8-三维换能器固定装置，9-被刺激对象固定装置具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。本专利技术实施例提供了一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，图1为本专利技术实施例提供的一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置的结构示意图，参见图1，其中包括：超声波发射模块，用于向目标位置发射超声波波束；管状电磁铁模块，包括管状电磁铁1以及绕设于管状电磁铁1上的线圈，管状电磁铁模块用于在目标位置构建磁场；其中，目标位置位于管状电磁铁1的内部，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角大于0度。超声波发射模块可以是任何一种能够向目标位置发射超声波的装置。本专利技术实施例不针对超声波发射模块的具体类型做出限定，且将在下文对超声波发射模块的具体实例做出描述。管状电磁铁模块可以是任何一种形状呈管状的电磁铁。优选的，管状电磁铁模块的形状呈圆管状。本专利技术实施例不针对管状电磁铁1的外形或参数做出限定，其具体外形或参数可根据实际需要确定。目标位置是磁场的磁感线与电磁波的交叉处，可以通过改变超声波发射模块和管状电磁铁模块的位姿来改变目标位置。管状电磁铁1的磁场与超声波产生磁声耦合以在脑部的目标位置形成电场。电场强度与电场方向为超声波与磁场的矢量积。因此，需确保超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角大于0度。优选的，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角为90度。这样可以获得最大电场强度，提高目标位置的电流大小。在另一些实施例中，管状电磁铁模块还包括电磁铁供电电源3，电磁铁供电电源3用于向线圈供电。其中，电磁铁供电电源3用于向管状电磁铁1的线圈提供电力，以使管状电磁铁1产生磁场。可选的，电磁铁供电电源3的输出电流大小可调。可以根据被刺激对象脑部大小和刺激深度等不同考虑刺激所需的电场强度，调整电磁铁供电电源3的输出电流大小，进而调整管状电磁铁1的磁场强度，用以准确控制磁声耦合电场的强度。在另一些实施例中，超声波发射模块包括聚焦超声换能器4和脉冲超声激励源5，脉冲超声激励源5用于向聚焦超声换能器4提供激励。其中，聚焦超声换能器4可以是单阵元聚焦超声换能器，也可以是相控阵聚焦超声换能器。其主频可以是0.3-5MHz，可基于待刺激对象的刺激深度进行频率选择。可选的，脉冲超声激励源5的激励通道数与聚焦超声换能器4的阵元数目一致，以确保每个通道可以对每个阵元单独激励。在另一些实施例中，超声波发射模块还包括控制部6，控制部6用于通过调节激励通道的脉冲激励参数，以调节相控阵聚焦超声换能器的焦点位置。其中，当超声波发射模块包括相控阵聚焦超声换能器时，超声波发射模块还包括控制部6。控制部6可以是微型计算机或是工控机，脉冲超声激励源5的各个激励通道的激励参数由微型计算机或工控机控制。激励参数可以包括激励电压、激励脉宽以及激励频率等。通过微型计算机或工控机对每个激励通道的脉冲激励参数的调节，可以使换能器发出焦距及焦点位置均可调节的聚焦超声脉冲信号。脉冲超声激励源5及微型计算机可以为Verasonics超声开发平台。在另一些实施例中，管状电磁铁1具有至少一个开口2，沿管状电磁铁1的径向方向，开口2贯穿管状电磁铁1；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其特征在于，包括：/n超声波发射模块，用于向目标位置发射超声波波束；/n管状电磁铁模块，包括管状电磁铁以及绕设于所述管状电磁铁上的线圈，所述管状电磁铁模块用于在所述目标位置构建磁场；/n其中，所述目标位置位于所述管状电磁铁的内部，所述超声波波束与所述磁场的磁感线在所述目标位置所成夹角大于0度。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其特征在于，包括：
超声波发射模块，用于向目标位置发射超声波波束；
管状电磁铁模块，包括管状电磁铁以及绕设于所述管状电磁铁上的线圈，所述管状电磁铁模块用于在所述目标位置构建磁场；
其中，所述目标位置位于所述管状电磁铁的内部，所述超声波波束与所述磁场的磁感线在所述目标位置所成夹角大于0度。


2.根据权利要求1所述的新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其特征在于，所述超声波波束与所述磁场的磁感线在所述目标位置所成夹角为90度。


3.根据权利要求1所述的新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其特征在于，所述管状电磁铁模块还包括电磁铁供电电源，所述电磁铁供电电源用于向所述线圈供电。


4.根据权利要求1所述的新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其特征在于，所述超声波发射模块包括聚焦超声换能器和脉冲超声激励源，所述脉冲超声激励源用于向所述聚焦超声换能器提供激励。


5.根据权利要求4所述的新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其特征在于，所述管状电磁铁具有至少一个开口，沿所述管状电磁铁的径向方向，所述开口贯穿所述管状电磁铁；

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓青，殷涛，刘志朋，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12