一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场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基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置。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；交变磁场发射模块，用于向所述目标位置提供交变磁场及磁感应交变电场；其中，所述超声波波束与所述交变磁场在所述目标位置所成夹角大于0度；所述超声波波束与所述磁感应交变电场在所述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永磁体提供的磁场强度小，进而导致磁声耦合刺激电场小，达不到理想效果的问题，实现了磁声耦合电场、磁感应交变电场以及超声场对被刺激对象的脑部靶区进行精准的无创复合场刺激，具有更好的疗效。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置
本专利技术实施例涉及经颅磁声刺激技术，尤其涉及一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置。
技术介绍
神经调控技术现已被广泛应用于脑功能认知及脑部神经功能性疾病的研究和治疗。毫米级的精准刺激，尤其是深部脑区的精准刺激在脑网路研究、脑功能分区、学习记忆研究、重大脑疾病的发病机制研究及诊疗等领域尤其需要。而有创式的神经调控技术则需要打开颅骨进行电极植入，手术和应用风险性高，也存在伦理学限制。因此，能够无创的实现对脑深部精准刺激的刺激技术具有非常重要的意义。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。经颅超声刺激技术兼具高刺激分辨率、可深部刺激等优点，但是该技术属于超声力学刺激，无法达到电刺激效果。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，在磁场的存在下，产生与超声场相同时空分布的聚焦电场，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毫米量级的经颅精准电刺激。但是，现有的经颅磁声技术中磁声耦合聚焦电场强度较低。而磁声耦合聚焦电场的电场强度由聚焦点处的超声声压和静磁场的磁感应强度共同决定的。目前经颅磁声刺激系统中的磁场均为静磁场，由永磁铁提供，磁感应强度较低，大概0.1T-0.8T。
技术实现思路
<br>本专利技术提供一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置，用以实现高空间分辨的脑部无创电刺激。本专利技术实施例提供了一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置，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；交变磁场发射模块，用于向所述目标位置提供交变磁场及磁感应交变电场；其中，超声波波束与交变磁场在目标位置所成夹角大于0度；超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角大于0度。进一步地，超声波波束与交变磁场在目标位置所成夹角为90度；超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角为90度。进一步地，交变磁场发射模块包括交变线圈和交变磁场激励装置，交变磁场激励装置用于向交变线圈输出交变电流。进一步地，交变磁场激励装置包括储能电容、脉冲整形电路以及可控硅开关。进一步地，交变线圈为8字形。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，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。进一步地，聚焦超声换能器还包括控制部，控制部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。进一步地，交变磁场发射模块包括交变线圈和四维线圈固定装置，四维线圈固定装置用于调节交变线圈的三维空间位置以及朝向；超声波发射模块包括聚焦超声换能器和四维换能器固定装置，四维换能器固定装置用于调节聚焦超声换能器的三维空间位置以及朝向。进一步地，经颅磁声耦合刺激装置还包括头部固定装置，用于固定被刺激对象头部。本专利技术实施例通过超声波发射模块和交变磁场发射模块分别向目标位置发射超声波和电磁波，由电磁波中的交变脉冲磁场代替现有磁声刺激装置中的静磁场，在超声波作用下基于磁声耦合效应产生磁声电场的同时，还可以叠加交变脉冲磁场产生的磁感应电场，再加上超声波形成的聚焦超声场，该技术可以在脑内靶区产生聚焦超声场、磁声电场、磁感应电场三个物理场的复合刺激。具有更好的效果。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场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基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置的工作原理图；附图标记：1-交变磁场激励装置，2-交变线圈，3-四维线圈固定装置，4-聚焦超声换能器，5-四维换能器固定装置，6-脉冲超声激励源，7-控制部，8-头部固定装置，9-超声波发射模块，10-交变磁场发射模块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基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置，图1为本专利技术实施例提供的一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场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9，用于向目标位置发射超声波波束；交变磁场发射模块10，用于向所述目标位置提供交变磁场及磁感应交变电场；其中，超声波波束与交变磁场在目标位置所成夹角大于0度；超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角大于0度。超声波发射模块9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9的具体类型做出限定，且将在下文对超声波发射模块9的具体实例做出描述。同样的，交变磁场发射模块10可以是任何一种能够向目标位置发射电磁波，以在目标位置构建交变磁场的装置。本专利技术实施例不针对交变磁场发射模块10的具体类型做出限定，且将在下文对交变磁场发射模块10的具体实例做出描述。目标位置是超声波与电磁波的交叉处，可以通过改变超声波发射模块9和交变磁场发射模块10的位姿来改变目标位置。电磁波的交变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。电场强度为超声波与交变磁场的矢量积。因此，需确保超声波波束与交变磁场在目标位置所成夹角大于0度；超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角大于0度。优选的，超声波波束与交变磁场在目标位置所成夹角为90度；超声波波束与所述磁感应交变电场在所述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，得到更好的治疗效果。在另一些实施例中，交变磁场发射模块10包括交变线圈2和交变磁场激励装置1，交变磁场激励装置1用于向交变线圈2输出交变电流。其中，交变磁场激励装置1的输出端与交变线圈2的输入端连接。交变线圈2可以是圆形结构，也可以是8字形结构，其可以是铜线绕制而成。其中8字形结构的交变线圈2有着更好的磁场聚焦性。交变磁场激励装置1可以包括充电电路、储能电容、脉冲整形电路以及可控硅开关等。交变磁场激励装置1由高压电源经整流后对储能电容进行充电，通过电容充放电得到交变电流，通过脉冲整形电路将交变电流整形并输出。交变磁场激励装置1可以产生一定重复频率和一定脉宽的交变电流，例如1Hz重复频率280μs脉宽的交变电流。激励交变线圈2接收到上述交变电流，基于电磁感应理论，交变线圈2即可产生相应的交变磁场。例如1Hz重复频率280μs的交变磁场。在另一些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置，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交变磁场发射模块，用于向所述目标位置提供交变磁场及磁感应交变电场；/n其中，所述超声波波束与所述交变磁场在所述目标位置所成夹角大于0度；所述超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角大于0度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁声耦合效应的无创脑深部精准复合场刺激装置，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；
交变磁场发射模块，用于向所述目标位置提供交变磁场及磁感应交变电场；
其中，所述超声波波束与所述交变磁场在所述目标位置所成夹角大于0度；所述超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角大于0度。


2.根据权利要求1所述的复合场刺激装置，其特征在于，所述超声波波束与所述交变磁场在所述目标位置所成夹角为90度；所述超声波波束与所述磁感应交变电场在所述目标位置所成夹角为90度。


3.根据权利要求1所述的复合场刺激装置，其特征在于，所述交变磁场发射模块包括交变线圈和交变磁场激励装置，所述交变磁场激励装置用于向所述交变线圈输出交变电流。


4.根据权利要求3所述的复合场刺激装置，其特征在于，所述交变磁场激励装置包括储能电容、脉冲整形电路以及可控硅开关。


5.根据权利要求3所述的复合场刺激装置，其特征在于，所述交变线圈为8字形。


6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志朋，殷涛，周晓青，马任，张顺起，靳静娜，
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