一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无损伤脑调控与检测技术，特别涉及一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置。
【背景技术】
[0002]药理学或化学方法治疗神经疾病操作简单，但是缺乏目标区域的准确性，神经疾病很难通过药物等手段治愈。目前，常用的神经调节技术包括:植入性调节技术和非植入性调节技术，上述两类技术都存在各自的优点与局限性。例如:电刺激法，如深度脑刺激，主要应用在通过对脑深部特殊核团的不同的慢性电流刺激来治疗运动障碍性疾病，虽然刺激的目标性强但要求对大脑植入电极，手术存在较大的危险性。技术较成熟的直接电流刺激与经颅磁刺激虽然做到无侵性，但存在空间分辨率低的问题。超声波具有很好的穿透性，它能穿透骨骼和软组织甚至金属结构，因此超声波在医疗与工业上具有广泛的应用。经颅超声刺激技术是一种利用低强度聚焦超声波作用于脑组织，对神经元产生生物机械效应，影响神经电活动，从而引起一系列生理生化反应的脑调控技术。中国专利申请号为:201510021745.0，名称为:经颅超声刺激装置以及刺激方法，将超声激励都集成在一块电路板上，但是超声回波显示借助示波器，不能实时的将脑部神经组织信息的变化显示出来。而且超声调控的物理机制尚不明确，正是基于以上原因，人们才不断去探索一种新的神经调节技术，既操作简单，又不用动手术，同时还能够实时显示脑部神经组织的波形。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种操控方便、定位精度高、无损伤、高空间分辨率的经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置。
[0004]为实现上述目的，采用了以下技术方案:本发明所述装置由信号输出部分、信号采集部分及静磁场组件组成；信号输出部分包括信号发生器、功率放大器、超声换能器；信号采集部分包括微丝电极阵列、差分放大器、信号采集卡和装有控制软件的计算机；静磁场组件包括对称设置的两组磁铁，两组磁铁之间形成静磁场；
[0005]信号输出部分中，信号发生器的输出端通过同轴连接线与功率放大器输入端连接，功率放大器的输出端通过同轴连接线与超声换能器连接，静磁场组件的两组磁铁安装在超声换能器下方两侧；
[0006]信号采集部分中，微丝电极阵列的微丝电极置于两组磁铁之间区域并与采集物接触，微丝电极阵列的输出端通过同轴连接线与差分放大器输入端连接，差分放大器的输出端通过同轴连接线与信号采集卡输入端连接，信号采集卡的输出端通过同轴连接线与计算机连接，微丝电极获取采集物的头部神经电信号，该信号经差分放大器放大后，再由信号采集卡的A/D 口采样传递给计算机，在计算机的显示界面上显示采集信号。
[0007]进一步的，所述计算机中的控制软件为Labview控制软件，利用Labview软件编写计算机程序，实现对脑电数据的实时显示。
[0008]进一步的，所述信号发生器为Agilent-33220A信号发生器，产生的脉冲信号基波频率在0.35MHz?0.7MHz之间。
[0009]进一步的，所述功率放大器为Dahan-255功率放大器，放大倍数为20?200倍。
[0010]进一步的，所述超声换能器为DAPING-D10的聚焦超声换能器，直径为3mm?15mm，焦长为5mm?50mmo
[0011]进一步的，所述磁铁为永磁铁或者电磁铁。
[0012]进一步的，所述微丝电极阵列的电极为镍镉合金电极。
[0013]工作过程大致如下:
[0014]将微丝电极阵列的微丝电极固定在患者头部，通过微丝电极采集人体头部的神经电信号，并保证人体头部处在超声换能器下方的静磁场区域中。打开信号发生器，设置超声刺激信号参数，点击开始刺激按钮，发出刺激信号，刺激信号经功率放大器后，传递给超声换能器，超声换能器发出的脉冲超声，照射在人体头部，脉冲波经过磁铁产生的磁场，头部中的神经组织离子在静磁场和脉冲超声的共同作用下发生移动并产生电流，进而刺激神经组织，诱发神经元产生动作电位。微丝电极采集到头部神经电信号，经过差分放大器的放大之后，再由采集卡的A/D 口采样传递给计算机，上位机脑电波形显示界面将实时显示采集到的脑电信号。
[0015]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0016]1、通过超声波和磁场相结合进行神经刺激，是一种无损伤的神经刺激方法，能够刺激或抑制神经元活动。
[0017]2、在计算机显示屏上可显示出实时采集到的脑电信号，便于操作者实时观察脑电波形的变化。
[0018]3、操作简单，能够进行精准刺激，具有很高的空间分辨率。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构框图。
[0020]附图标号:1-信号发生器、2-功率放大器、3-超声换能器、4-微丝电极阵列、5-差分放大器、6_彳目号米集卡、7_计算机、8_磁铁、9_样品。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明做进一步说明:
[0022]如图1所示的本发明的结构框图中，本发明所述装置包括信号发生器1、功率放大器2、超声换能器3、微丝电极阵列4、差分放大器5、信号采集卡6、装有控制软件的计算机7、磁铁8，以及应用该装置的样品9。
[0023]所述装置由信号输出、信号采集及静磁场组件三部分组成；
[0024]信号输出部分中，信号发生器的输出端通过同轴连接线与功率放大器输入端连接，功率放大器的输出端通过同轴连接线与超声换能器连接，静磁场组件的两组磁铁安装在超声换能器下方两侧；
[0025]信号采集部分中，微丝电极阵列的微丝电极置于两组磁铁之间区域并与采集物接触，微丝电极阵列的输出端通过同轴连接线与差分放大器输入端连接，差分放大器的输出端通过同轴连接线与信号采集卡输入端连接，信号采集卡的输出端通过同轴连接线与计算机连接，微丝电极获取采集物的头部神经电信号，该信号经差分放大器放大后，再由信号采集卡的A/D 口采样传递给计算机，在计算机的显示界面上显示采集信号。
[0026]所述计算机中的控制软件为Labview控制软件，利用Labview软件编写计算机程序，实现对脑电数据的实时显示。
[0027]所述信号发生器为Agilent-33220A信号发生器，产生的脉冲信号基波频率在0.35MHz ?0.7MHz 之间。
[0028]所述功率放大器为Dahan-255功率放大器，放大倍数为20?200倍。
[0029]所述超声换能器为DAPING-D10的聚焦超声换能器，直径为3mm?15mm，焦长为5mm ?50mmo
[0030]所述磁铁为永磁铁或者电磁铁。
[0031 ] 所述微丝电极阵列的电极为镍镉合金电极。
[0032]本发明所述装置的使用方法，以大鼠为样品，包括以下操作步骤:
[0033](1)将镍镉微丝电极固定在大鼠头部，将大鼠头部放置在超声换能器下面，置于磁铁或者通直流电的线圈发出的静磁场中，超声换能器对准头部特定神经组织部位，通过镍镉微电极获取脑电信号；
[0034](2)打开信号发生器，设置超声刺激信号参数，点击开始刺激按钮，发出刺激信号;
[0035](3)信号发生器产生的脉冲信号经过功率放大器放大后，传递给超声换能器，超声换能器进而发出脉冲超声波；
[0036](4)超声换能器发出的脉冲超声，照射在大鼠头部，脉冲波经过磁铁产生的磁场，头部中的神经组织离子在静磁场和脉冲超声的共同作用下，发生移动产生电流，进而刺激神经组织，诱发神经元产生动作电位；
[0037](5)镍镉微电极采集到的头部神经电信号，传递给差分放大器，差分放大器进而将神经电信号放大，并传输给采集卡；
[0038](6)采集卡的A/D 口对神经电信号进行采样，传递给带有上位机的计算机，上位机脑电波形显示界面将实时显示采集到的脑电信号。
[0039]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，其特征在于:所述装置由信号输出部分、信号采集部分及静磁场组件组成；信号输出部分包括信号发生器、功率放大器、超声换能器；信号采集部分包括微丝电极阵列、差分放大器、信号采集卡和装有控制软件的计算机；静磁场组件包括对称设置的两组磁铁，两组磁铁之间形成静磁场； 信号输出部分中，信号发生器的输出端通过同轴连接线与功率放大器输入端连接，功率放大器的输出端通过同轴连接线与超声换能器连接，静磁场组件的两组磁铁安装在超声换能器下方两侧； 信号采集部分中，微丝电极阵列的微丝电极置于两组磁铁之间区域并与采集物接触，微丝电极阵列的输出端通过同轴连接线与差分放大器输入端连接，差分放大器的输出端通过同轴连接线与信号采集卡输入端连接，信号采集卡的输出端通过同轴连接线与计算机连接，微丝电极获取采集物的头部神经电信号，该信号经差分放大器放大后，再由信号采集卡的A/D 口采样传递给计算机，在计算机的显示界面上显示采集信号。2.根据权利要求1所述的一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，其特征在于:所述计算机中的控制软件为Labview控制软件，利用Labview软件编写计算机程序，实现对脑电数据的实时显示。3.根据权利要求1所述的一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，其特征在于:所述信号发生器为Agilent-33220A信号发生器，产生的脉冲信号基波频率在0.35MHz?0.7MHz 之间。4.根据权利要求1所述的一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，其特征在于:所述功率放大器为Dahan-255功率放大器，放大倍数为20?200倍。5.根据权利要求1所述的一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，其特征在于:所述超声换能器为DAPING-D10的聚焦超声换能器，直径为3mm?15mm，焦长为5mm?50mmo6.根据权利要求1所述的一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，其特征在于:所述磁铁为永磁铁或者电磁铁。7.根据权利要求1所述的一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，其特征在于:所述微丝电极阵列的电极为镍镉合金电极。
【专利摘要】一种经颅磁声刺激与脑电检测的一体化装置，包括信号发生器、功率放大器、超声换能器、微丝电极阵列、差分放大器、信号采集卡、计算机和磁铁，信号发生器的输出端通过同轴连接线与功率放大器输入端连接，功率放大器输出端通过同轴连接线与超声换能器连接，样品放置在超声换能器的底部，在试验样品两侧放置磁铁；镍镉微丝电极输出端通过同轴连接线与差分放大器输入端连接，差分放大器输出端通过同轴连接线与信号采集卡输入端连接，信号采集卡输出端通过同轴连接线与计算机连接。本发明具有操作简单、控制灵活、刺激精准等优点。
【IPC分类】A61N2/08, A61N7/00, A61B5/0476
【公开号】CN105251125
【申请号】CN201510654048
【发明人】袁毅, 马志涛, 王怀宝, 王红
【申请人】燕山大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月10日