基于人工结构的微米级声场生成装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于人工结构的微米级声场生成装置及其制备方法，所述基于人工结构的微米级声场生成装置包括声表面波芯片和耦合于所述声表面波芯片的至少一人工结构，所述声表面波芯片用于产生表面波声场，所述人工结构用于对所述声表面波芯片产生的表面波声场进行调控，使得所述表面波声场范围小于声波波长，从而形成微米级声场，本发明专利技术结合所述声表面波芯片和所述人工结构制备形成基于人工结构的微米级声场生成装置，产生单个神经元尺度的表面波声场，实现单个神经元的调控，并结合电生理手段对单个神经元放电进行记录，从而对超声神经调控的机制进行研究。经调控的机制进行研究。经调控的机制进行研究。

【技术实现步骤摘要】
基于人工结构的微米级声场生成装置及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超声调控
，特别是涉及一种基于人工结构的微米级声场生成装置及其制备方法。

技术介绍

[0002]长期以来，精神类疾病如运动性障碍、疼痛、癫痫、帕金森病、精神疾病和心绞痛等严重影响着人类的健康和生活质量。尽管不断有新的抗精神病药物被应用于临床，但是仍然有相当一部分病人对药物治疗不敏感或疗效不满意。神经调控治疗方法属近年来较为热门的治疗方法，对多种神经类疾病具有良好的治疗效果，发展速度较快。神经调控是通过植入性或非植入性技术、电或化学作用方式，对中枢神经系统、周围神经系统和自主神经系统邻近或远隔部位神经元或神经信号转导发挥兴奋、抑制或调节作用，从而达到改善患者生活质量，提高神经功能之目的的生物医学工程技术。
[0003]超声神经调控是近些年提出的一种神经调控手段，其可以无创的穿透颅骨对大脑的神经核团进行调控，在治疗帕金森、癫痫等疾病方面受到了广泛的关注，然而超声神经调控的机制并不清晰。目前主要通过超声换能器来进行超声神经调控，然而，传统换能器产生的声场范围巨大，远大于单个神经元细胞的尺寸，使得声场范围内各个种类的神经元均会受到超声波的刺激，限制了从单个神经元角度对超声神经调控的机制进行研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一目的是，提供一种基于人工结构的微米级声场生成装置及其制备方法，该装置能够对声场进行调控，使得声场范围小于单个神经元的尺寸，便于从单个神经元角度对超声神经调控机制进行研究。
[0005]本专利技术在一方面提供了基于人工结构的微米级声场生成装置，所述基于人工结构的微米级声场生成装置包括声表面波芯片和耦合于所述声表面波芯片的至少一人工结构，所述声表面波芯片用于产生表面波声场，所述人工结构用于对所述声表面波芯片产生的表面波声场进行调控，使得所述表面波声场范围小于声波波长，从而形成微米级声场。
[0006]在本专利技术的一实施例中，所述声表面波芯片包括压电基底和镀于所述压电基底之上的叉指电极，所述人工结构耦合在所述声表面波芯片的设置有所述叉指电极的一面。
[0007]在本专利技术的一实施例中，所述压电基底为128
°
YX双面抛光铌酸锂、Y36切向铌酸锂、X切向铌酸锂、锗酸秘、钽酸锂、砷化镓、氧化锌、氮化铝中的任一种。
[0008]在本专利技术的一实施例中，所述人工结构包括填充型人工结构，所述填充型人工结构包括结构基底和填充于所述结构基底的填充孔的填充物质，所述填充物质为镓、锌、铜、镍、铅中的一种或多种。
[0009]在本专利技术的一实施例中，所述人工结构为柱状人工结构，所述柱状人工结构包括结构基底和形成于所述结构基底上的周期性排列的柱状结构。
[0010]在本专利技术的一实施例中，所述人工结构通过水、琼脂、聚乙烯醇树脂中的任一种耦
合于所述声表面波芯片。
[0011]本专利技术在另一方面还提供了基于人工结构的微米级声场生成装置的制备方法，包括步骤：
[0012]S1、制备声表面波芯片；
[0013]S2、制备人工结构；以及
[0014]S3、将人工结构耦合于所述声表面波芯片，利用所述人工结构对所述声表面波芯片产生的表面波声场进行调控，使得所述表面波声场范围小于声波波长，从而形成微米级声场。
[0015]在本专利技术的一实施例中，所述步骤S1包括步骤：
[0016]S11、在压电基底表面，旋涂正光刻胶，并进行加热烘烤；
[0017]S12、将菲林片覆盖在涂有光刻胶的压电基底上进行曝光，并进行显影；
[0018]S13、对完成显影的压电基底进行磁控溅射，使其表面生长形成金属层；以及
[0019]S14、将表面生长有金属层的压电基底放入丙酮溶液中，超声清洗以去除光刻胶，得到所述声表面波芯片。
[0020]在本专利技术的一实施例中，所述步骤S2包括步骤：
[0021]S21、在结构基底表面，旋涂负光刻胶；
[0022]S22、将菲林片覆盖在旋涂好负光刻胶的结构基底上面进行曝光，并进行显影以显示目标刻蚀位置；
[0023]S23、对所述目标刻蚀位置进行刻蚀，以在所述结构基底上形成填充孔；以及
[0024]S24、将填充物质填充于所述填充孔，待填充物质固化后，将固化后的结构表面打磨平整，得到所述人工结构。
[0025]在本专利技术的一实施例中，其中在所述步骤S24中，通过显微注射的方式将所述填充物填充于所述填充孔，所述填充物质为镓、锌、铜、镍、铅中的一种或多种。
[0026]在本专利技术的一实施例中，所述步骤S2包括步骤：
[0027]S210、在结构基底表面，旋涂负光刻胶；
[0028]S220、将菲林片覆盖在旋涂好负光刻胶的结构基底上面进行曝光，并进行显影以显示目标刻蚀位置；
[0029]S230、对目标刻蚀位置进行刻蚀，以在所述结构基底上形成周期性排列的柱状结构；以及
[0030]S240、去除所述柱状结构上的负光刻胶，得到柱状人工结构。
[0031]在本专利技术的一实施例中，在所述步骤S240中，通过超声清洗或打磨的方式去除负光刻胶。
[0032]在本专利技术的一实施例中，在所述步骤S3中，通过水、琼脂、聚乙烯醇树脂中的任一种物质，将所述人工结构耦合于所述声表面波芯片。
[0033]本专利技术的基于人工结构的微米级声场生成装置由所述声表面波芯片与所述人工结构耦合形成，所述声表面波芯片能够与所述人工结构良好兼容，从而调控声场实现微米级声场的形成；所述人工结构的特定结构能够使其产生自然界中所具备的奇异特性，从而能够有效操纵声波，实现对所述声表面波芯片产生的表面波声场的调控，并可以根据实际需要，设计不同的结构形态，从而产生所需形态的表面波声场。
[0034]本专利技术结合所述声表面波芯片和所述人工结构制备形成基于人工结构的微米级声场生成装置，产生单个神经元尺度的表面波声场，实现单个神经元的调控，并结合电生理手段对单个神经元放电进行记录，从而对超声神经调控的机制进行研究。
[0035]本专利技术的基于人工结构的微米级声场生成装置基于声学人工结构来实现对声场进行调控，只需要至少一个振元(即单振元声表面波芯片)和至少一个声学人工结构即可达到调控声场的目的，结构简单、成本低，易于实现。
[0036]通过对随后的描述和附图的理解，本专利技术进一步的目的和优势将得以充分体现。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的第一优选实施例的所述基于人工结构的微米级声场生成装置的结构示意图。
[0038]图2为本专利技术的第一优选实施例的所述基于人工结构的微米级声场生成装置的制备流程示意图。
[0039]图3为本专利技术的第一优选实施例的所述基于人工结构的微米级声场生成装置生成的微米级声场的仿真图。
[0040]图4为本专利技术的第一优选实施例的所述基于人工结构的微米级声场生成装置的制备方法的示意框图。
[0041]图5为本专利技术的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于人工结构的微米级声场生成装置，其特征在于，所述基于人工结构的微米级声场生成装置包括声表面波芯片和耦合于所述声表面波芯片的至少一人工结构，所述声表面波芯片用于产生表面波声场，所述人工结构用于对所述声表面波芯片产生的表面波声场进行调控，使得所述表面波声场范围小于声波波长，从而形成微米级声场。2.根据权利要求1所述的基于人工结构的微米级声场生成装置，其特征在于，所述声表面波芯片包括压电基底和镀于所述压电基底之上的叉指电极，所述人工结构耦合在所述声表面波芯片的设置有所述叉指电极的一面，所述压电基底为128
°
YX双面抛光铌酸锂、Y36切向铌酸锂、X切向铌酸锂、锗酸秘、钽酸锂、砷化镓、氧化锌、氮化铝中的任一种。3.根据权利要求2所述的基于人工结构的微米级声场生成装置，其特征在于，所述人工结构包括填充型人工结构，所述填充型人工结构包括结构基底和填充于所述结构基底的填充孔的填充物质，所述填充物质为镓、锌、铜、镍、铅中的一种或多种。4.根据权利要求2或3所述的基于人工结构的微米级声场生成装置，其特征在于，所述人工结构包括柱状人工结构，所述柱状人工结构包括结构基底和形成于所述结构基底上的周期性排列的柱状结构。5.根据权利要求1至3中任一项所述的基于人工结构的微米级声场生成装置，其特征在于，所述人工结构通过水、琼脂、聚乙烯醇树脂中的任一种物质耦合于所述声表面波芯片。6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于人工结构的微米级声场生成装置的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、制备声表面波芯片；S2、制备人工结构；以及S3、将人工结构耦合于所述声表面波芯片，利用所述人工结构对所述声表面波芯片产生的表面波声场进行调...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟龙，周伟，郑海荣，牛丽丽，彭本贤，刘晓峻，程营，刘文杰，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：