一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置的制造方法
【专利摘要】一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，包括有：设置在样本的一侧用于产生超声激励并施加于样本上的超声激励模块，设置在样本的上端用于产生磁场并施加于样本上同时监测磁场的磁感应强度的磁场发生与监测模块，用于实现超声激励模块的固定和精密平移以及样本的固定和旋转调节的固定装置。本实用新型的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，可通过调节磁场的磁感应强度，超声脉冲波形和脉冲幅度，以及聚焦位置，实现组织样本神经的精确靶向刺激，提高刺激精度，实现无创的具有较高靶向定位特性。
【专利说明】
一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种神经刺激装置。特别是涉及一种利用超声聚焦特性并结合磁场，可穿透体表组织，对内部神经组织实现无创精准定位刺激的结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置。
【背景技术】
[0002]神经刺激技术对于调节神经活动，治疗精神类疾病，组织康复等具有重要的研究意义。传统的电刺激方式，采用电极施加刺激，而组织表层的低电导率，如皮肤，皮下脂肪，颅骨等使得电流弥散损耗，刺激效率较低，同时治疗过程会引起患者不适。而近些年被广泛研究的磁刺激方式，避免了上述问题。但是由于磁刺激方式，磁场聚焦具有一定能够难度，限制了其进行精密定位刺激，这将可能导致在待治疗靶区以外的组织神经受到刺激，产生一定的副作用。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够实现无创的具有较高靶向定位特性的结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，包括有:设置在样本的一侧用于产生超声激励并施加于样本上的超声激励模块，设置在样本的上端用于产生磁场并施加于样本上同时监测磁场的磁感应强度的磁场发生与监测模块，用于实现超声激励模块的固定和精密平移以及样本的固定和旋转调节的固定
目.ο
[0005]所述的超声激励模块包括有:
[0006]超声脉冲发射接收器，用于产生超声激励信号和接收超声回波信号；
[0007]超声换能器，固定在所述固定装置上，与所述超声脉冲发射接收器相连，用于将激励电信号转换成超声信号，并将超声回波信号转换成电压信号，实现电压信号和超声信号的能量转换；
[0008]声耦合剂，设置于所述超声换能器和样本之间，用于将超声换能器产生的超声信号耦合至样本上，减小超声信号的衰减。
[0009]所述的磁场发生与监测模块包括有:
[0010]电源，用于输出电流；
[0011]电磁铁，设置于样本上方，连接电源用于根据不同供电电流，产生不同磁感应强度的磁场作用于样本上；
[0012]特斯拉计，设置在电磁铁的一侧，用于实现磁场的监测，实时显示磁场的磁感应强度。
[0013]所述的固定装置包括有:底座，以及:
[0014]精密平移台，设置在所述底座上，用于固定超声换能器，实现超声换能器的精密平移;
[0015]旋转台，能够360度旋转的设置在所述底座上；
[0016]载物盘，固定在所述旋转台的上面，用于放置待刺激的样本，并在旋转台的作用下实现样本的360度旋转。
[0017]所述磁场发生与监测模块产生的磁场磁感线方向与所述超声激励模块产生的超声激励信号传播方向垂直，所述磁场磁感线方向与产生的超声激励信号两者的矢量积方向为电刺激方向。
[0018]所述的待刺激的样本为有一定导电性的非绝缘性样本。
[0019]本实用新型的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，可通过调节磁场的磁感应强度，超声脉冲波形和脉冲幅度，以及聚焦位置，实现组织样本神经的精确靶向刺激，提高刺激精度，实现无创的具有较高靶向定位特性。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置的结构示意图；
[0021]图中
[0022]1:超声激励模块2:磁场发生与监测模块
[0023]3:样本4:固定装置
[0024]11:超声脉冲发射接收器12:超声换能器
[0025]13:声耦合剂21:电源
[0026]22:电磁铁23:特斯拉计
[0027]41:底座42:精密平移台
[0028]43:旋转台44:载物盘
[0029]图2a是换能器在轴向上的声场归一化分布图；
[0030]图2b是与图2a相同换能器在磁场作用下在轴向上产生的电场分布图；
[0031 ]图3a是换能器在焦距处的横向截面上的声场分布图；
[0032]图3b是与图3a相同换能器在磁场作用下在焦距处的横向截面上产生电场的分布图；
[0033]图4a是对声场和电场强度进行归一化后在的轴向中心线上的分布图；
[0034]图4b是对声场和电场强度进行归一化后在焦距处的横向截面的中心线上的分布图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合实施例和附图对本实用新型的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置做出详细说明。
[0036]如图1所示，本实用新型的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，包括有:设置在样本3的一侧用于产生超声激励并施加于样本3上的超声激励模块I，设置在样本3的上端用于产生磁场并施加于样本3上同时监测磁场的磁感应强度的磁场发生与监测模块2，用于实现超声激励模块I的固定和精密平移以及样本3的固定和旋转调节的固定装置4。
[0037]所述磁场发生与监测模块2产生的磁场磁感线方向(如图1中z轴方向)与所述超声激励模块I产生的超声激励信号传播方向(如图1中X轴方向)垂直，所述磁场磁感线方向与产生的超声激励信号两者的矢量积方向(如图1中y轴方向)为电刺激方向，在该方向实现神经刺激，所以可根据待刺激样本需要电刺激的方向确定样本放置方向。
[0038]所述的待刺激的样本3为有一定导电性的非绝缘性样本，如生物组织等电介质。尤其适合于对生物体内部的神经纤维进行矢量刺激。
[0039]所述的超声激励模块I包括有:超声脉冲发射接收器11，用于产生超声激励信号和接收超声回波信号，驱动超声换能器，并能调节输出超声激励信号的波形幅度等参数，所述超声脉冲发射接收器11可采用美国Panametries 5072PR或者Panametries 5800PR实现;超声换能器12，固定在所述固定装置4上，与所述超声脉冲发射接收器11相连，用于将激励电信号转换成超声信号，减小超声信号的衰减，并将超声回波信号转换成电压信号，实现电压信号和超声信号的能量转换，超声换能器I 2采用美国Paname tries V303SU或美国Panametrics V301实现;声親合剂13，设置于所述超声换能器12和样本3之间，用于将超声换能器12产生的超声信号耦合至样本3上，减小超声信号的衰减，所述声耦合剂13可以采用深圳OURABO的M-250A超声耦合剂或深圳MIBO的M-200PA耦合剂实现。
[0040]所述的磁场发生与监测模块2包括有:电源21，用于输出电流，所述电源21可采用北京国电亚光HY-17电源或者长春英普XD-30K电源；电磁铁22，设置于样本3上方，连接电源21用于根据不同供电电流，产生不同磁感应强度的磁场作用于样本3上，所述电磁铁22可采用长春英普SBV-300或SBV-380;特斯拉计23，设置在电磁铁22的一侧，用于实现磁场的监测，实时显示磁场的磁感应强度，所述特斯拉计23可采用美国Lakeshore 475，或青岛中宇环泰931实现。
[0041 ]所述的固定装置4包括有:底座41，以及:精密平移台42，设置在所述底座41上，用于固定超声换能器12，实现超声换能器12的精密平移;旋转台43，能够360度旋转的设置在所述底座41上;载物盘44，固定在所述旋转台43的上面，用于放置待刺激的样本3，并在旋转台43的作用下实现样本3的360度旋转。其中，所述底座41可以采用长400mm，宽250mm，厚5mm的有机玻璃加工实现，所述载物盘44可以采用直径200mm，厚5mm的圆形有机玻璃板制成。所述精密平移台42可采用深圳红金杰XY60-R精密平移台或北京北光世纪PTSllO精密平移台实现。所述旋转台43可采用深圳红金杰LS60-LM旋转台或者北京派迪威PT-SD206旋转台实现。所述旋转台下部与底座用螺钉连接，上部与载物盘用螺钉连接，可实现360度旋转调节。
[0042]利用本实用新型的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置进行的初步实验，测量得到的声场和电场分布结果如图2a、图2b、图3a、图3b、图4a、图4b所示。图2a是换能器在轴向上的声场归一化分布图，图2b是相同换能器在磁场作用下在轴向上产生的电场分布图；图3a是换能器在焦距处的横向截面上的声场分布图，图3b是相同换能器在磁场作用下在焦距处的横向截面上产生电场的分布图；图4a为对声场和电场强度进行归一化后在的轴向中心线上的分布图，图4b为对声场和电场强度进行归一化后在焦距处的横向截面的中心线上的分布图。由结果可见，利用本实用新型的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置产生的电场与超声换能器发射的声场分布一致。由电场分布可见，用于刺激的电场，刺激区域可聚焦于2-3mm区域以内，刺激聚焦性明显提高。
【主权项】
1.一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，其特征在于，包括有:设置在样本(3)的一侧用于产生超声激励并施加于样本(3)上的超声激励模块(1)，设置在样本(3)的上端用于产生磁场并施加于样本(3)上同时监测磁场的磁感应强度的磁场发生与监测模块(2)，用于实现超声激励模块(I)的固定和精密平移以及样本(3)的固定和旋转调节的固定装置(4)。2.根据权利要求1所述的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，其特征在于，所述的超声激励模块(I)包括有: 超声脉冲发射接收器(11)，用于产生超声激励信号和接收超声回波信号； 超声换能器(12)，固定在所述固定装置(4)上，与所述超声脉冲发射接收器(11)相连，用于将激励电信号转换成超声信号，并将超声回波信号转换成电压信号，实现电压信号和超声信号的能量转换； 声耦合剂(13)，设置于所述超声换能器(12)和样本(3)之间，用于将超声换能器(12)产生的超声信号耦合至样本(3)上，减小超声信号的衰减。3.根据权利要求1所述的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，其特征在于，所述的磁场发生与监测模块(2)包括有: 电源(21)，用于输出电流； 电磁铁(22)，设置于样本(3)上方，连接电源(21)用于根据不同供电电流，产生不同磁感应强度的磁场作用于样本(3)上； 特斯拉计(23)，设置在电磁铁(22)的一侧，用于实现磁场的监测，实时显示磁场的磁感应强度。4.根据权利要求1所述的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，其特征在于，所述的固定装置(4)包括有:底座(41)，以及: 精密平移台(42)，设置在所述底座(41)上，用于固定超声换能器(12)，实现超声换能器(12)的精密平移； 旋转台(43)，能够360度旋转的设置在所述底座(41)上； 载物盘(44)，固定在所述旋转台(43)的上面，用于放置待刺激的样本(3)，并在旋转台(43 )的作用下实现样本(3 )的360度旋转。5.根据权利要求1所述的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，其特征在于，所述磁场发生与监测模块(2)产生的磁场磁感线方向与所述超声激励模块(I)产生的超声激励信号传播方向垂直，所述磁场磁感线方向与产生的超声激励信号两者的矢量积方向为电刺激方向。6.根据权利要求1所述的一种结合磁场和超声产生矢量性无创聚焦电刺激的装置，其特征在于，所述的样本(3)为有一定导电性的非绝缘性样本。
【文档编号】A61N2/04GK205411950SQ201520983038
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月1日
【发明人】刘志朋, 殷涛, 张顺起, 马任
【申请人】中国医学科学院生物医学工程研究所