[發明專利]一種經顱直流電刺激與近紅外檢測的一體化裝置

在審

• 申請號: 201410159064.6
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN104042228A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 梁振虎;馬丁;李小俚
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: A61B6/00
• 分類號: A61B6/00;A61B5/0476
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明涉及涉及生物醫學工程領域的生物電信號的采集處理技術，尤其涉及一種經顱直流電刺激與近紅外檢測的一體化裝置。

背景技術

經顱直流電刺激(Transcranial?direct?current?stimulation,tDCS）技術與近紅外腦功能光學成像（Functional?near?infrared?spectroscopy,fNIRS）技術正逐步成熟并應用于科研與臨床治療中。tDCS主要用于腦功能調控，fNIRS用于腦功能的狀態監測。實時監測腦功能調控對于臨床應用具有重要的價值。而目前要做到對腦功能調控的刺激與檢測必須使用兩臺獨立的設備。且這兩種設備均有各自的前端，也存在著難以將刺激部位與檢測部位重疊的問題，很難實現對刺激部位腦功能的監測。合理的設計前端刺激-檢測電極和與之相關的tDCS與fNIRS一體系統，滿足在進行經顱直流電刺激的同時能夠檢測刺激部位大腦各種血液動力學參數，可以為深入研究腦功能調控提供一有效的方法。

經對現有文獻的檢索發現，同時檢索經顱直流電刺激與近紅外腦功能成像兩個關鍵詞，檢索不到相關專利與文獻。中國專利申請號為：201210042918.3，名稱為：經顱直流電刺激儀，其設計為刺激正極位于橡皮墊中央而負電極位于正電極的周圍，這種設計可能會造成電流大部分經由頭皮等表層組織流向負電極而導致刺激區域過淺。本發明包含的經顱直流電刺激系統的特制環形刺激電極安裝在特制的硅膠盤上，而地極采用普通方形電極，可置于頭部任何部位。中國專利申請號為：200880105399.2，名稱為：經顱電刺激裝置，采用針狀電極，局部頭皮電流密度過高，容易造成皮膚灼傷，且會造成被試者不適。本發明采用平面電極，電流密度小，保護頭皮。中國專利申請號為：201210118753.3，名稱為：一種高聚焦性多通道經顱直流電刺激裝置和控制方法，中國專利申請號為：200910140839.4，名稱為：生物反饋刺激系統和生物反饋刺激方法，以上兩項技術方案分別提供了不同的關于經顱直流電刺激的裝置或方法，都是單獨刺激裝置或方法，沒有與檢測方法結合。

經對現有文獻的檢索還發現，中國專利申請號為：200510055893.0，名稱為：近紅外光譜腦功能成像頭盔，中國專利申請號為：200510086672.X，名稱為：聽覺刺激近紅外光譜法麻醉深度監測裝置，以上兩項技術方案分別提供了關于近紅外腦功能成像的裝置或方法，都是單獨的檢測裝置或方法，沒有與刺激方法結合。中國專利申請號為：201110216299.0，名稱為：腦電和近紅外光譜聯合采集腦信號的頭盔，其中提到的頭盔是與本發明中所用的便于刺激與檢測同時進行的硅膠盤不同的裝置，以上都是單獨的檢測方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種經顱直流電刺激與近紅外檢測的一體化裝置，這是一種無創性經顱直流電刺激與微型近紅外腦功能檢測技術同時實施的方法與一體化裝置。該裝置適合于在實施大腦功能刺激時，能同時檢測刺激部位去氧血紅蛋白與血流量發生變化，進而反映刺激部位的神經活動和神經興奮性發生的變化。直流電刺激中需要了解刺激部位對神經雙向調節的結果——神經興奮性是增加或抑制，相對應的是氧合血紅蛋白增加或減少，還需要了解刺激作用的范圍與深度。

為了解決上述存在的技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種經顱直流電刺激與近紅外檢測的一體化裝置，包括經顱直流電刺激系統、微型近紅外成像系統和硅膠盤；

所述的近紅外腦功能光學成像系統為微型近紅外腦功能光學成像系統，它包括微處理器，與所述微處理器連接的模數轉換器、數模轉換器、增益可編程運算放大器，濾波電路，近紅外發射探頭恒流驅動電路，雙波段近紅外發射探頭，近紅外光強傳感器探頭和液晶觸摸屏，所述的近紅外光強傳感器探頭、濾波電路、增益可編程運算放大器和模擬數字轉換器順序連接構成采集信號鏈路接入所述的微處理器；所述的近紅外光強傳感器探頭與增益可編程運算放大器相連，所述的微處理器通過讀取模擬數字轉換器的輸出數據判斷出需要增益并改變增益可編程放大器的放大倍數；所述的雙波段近紅外發射探頭、近紅外發射探頭恒流驅動電路和第一數字模擬轉換器順序連接構成光強調制鏈路與所述的微處理器相連接，所述的液晶觸摸屏與所述的微處理器連接，接受所述的微處理器的指令實時顯示采集到的血氧信息數據；