[發明專利]一種用于神經調控的便攜式雙通道經顱超聲刺激裝置

有效

• 申請號: 201910945471.2
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110548233B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 劉凱;孫俊峰;施政愷;唐鶯瑩;王繼軍;童善保
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61N7/00
• 分類號: A61N7/00
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 徐迅;祝蓮君

本申請公開了一種用于神經調控的便攜式雙通道經顱超聲刺激裝置。本發明的所述裝置用于輸出與超聲探頭匹配的超聲信號，包括：主控單元、信號發生器單元、功率放大器單元、諧振阻抗匹配單元、顯控面板單元和供電系統單元；所述裝置包括兩個相互獨立的第一通道和第二通道，所述第一通道包括與主控單元相連的所述第一超聲激勵信號支路和第一外部觸發信號支路；所述第二通道包括與主控單元相連的所述第二超聲激勵信號支路和第二外部觸發信號支路；所述裝置還包括外部協同單元，所述外部協同單元的工作模式包括同步觸發模式和異步觸發模式。本發明的經顱超聲刺激裝置工作集成簡潔、操控靈活、功能豐富，能夠滿足各種刺激模式的神經調控需求。

技術領域

本申請涉及神經調控技術領域，特別涉及用于神經調控的便攜式雙通道經顱超聲刺激裝置。

背景技術

神經調控技術是神經科學研究和神經工程與臨床應用的重要工具，現階段常見的神經調控手段有深部腦刺激(DBS，Deep brain stimulation)、經顱直流電刺激(tDCS，Transcranial direct current stimulation)、經顱磁刺激(TMS，Transcranial magneticstimulation)和光基因(Optogenetics)以及經顱超聲刺激技術(TranscranialUltrasound Stimulation，TUS)。DBS具有微米級的空間分辨率，但其應用存在著手術創傷和刺激靶點改變不靈活的局限，且存在術后感染等風險。TMS和tDCS兩種技術雖然具有非侵入式的優點，但都存在刺激空間分辨力不高、穿透深度較淺的不足，不能滿足某些場合的需求；光基因遺傳技術雖然擁有無可比擬的作用精度，但需要通過病毒轉染和有創的光纖植入等手術操作方可實現，難以走向臨床腦疾病治療。經顱超聲刺激技術是指用低頻聚焦超聲刺激大腦的神經或功能區域，以達到調制腦功能的一種技術手段，其具有無創性、高分辨率、刺激深度大、和電磁兼容性好等優點，在臨床上具有很大的潛力，在國際上廣受關注。

作為一種新型的神經調控技術，經顱超聲具有極大的發展潛力，但現階段實驗研究所用的超聲刺激系統基本為自己手動搭建，由多臺器材拼接而成，其體積笨重，操作難度大，難以移動。經過對現有文獻的檢索發現，現階段雖然已經出現了相應的便攜式經顱超聲刺激設備，如經顱超聲刺激裝置以及刺激方法(專利號：20150021745.0)；一種新型便攜式經顱超聲刺激及腦電信號采集裝置(201520514405.7)；一種超聲神經刺激設備及系統(201520996080.0)。但這些都為單一通道的經顱超聲裝備，然而在腦科學研究和臨床應用中，有些場景和應用對象需要同時接受兩個靶點乃至多個靶點的刺激；特別地，對這些靶點的刺激可能是同步刺激，也可能是有特定時序的異步刺激，以研究各個靶點間的協同效應和因果作用關系。這樣的研究特別需要多通道的能精確控制各通道的刺激時序的超聲刺激設備來完成實驗。與此同時，在實驗過程中，超聲刺激設備常常與其他設備如腦電設備、肌電設備等協同工作，而在某些場合中需要外部觸發的延時觸發，如提前或者延時同步信號的輸入輸出。我們在文獻檢索所發現上述的技術和設備不能滿足多通道刺激的精確時序控制，沒有實現異步觸發，也難以滿足與其他設備(如腦電或肌電)協同實現實時閉環的經顱超聲刺激。

因此，本領域尚缺乏一種具備多通道刺激、精確時序控制、實現異步觸發、并且能夠與外部腦電肌電等設備協同工作、操作方便、體積小便攜的雙通道經顱超聲刺激裝置。

發明內容

本申請的目的在于提供一種用于神經調控的便攜式雙通道經顱超聲刺激裝置，該裝置具有兩個獨立的通道，能實現與外部設備的異步觸發，并進一步的實現與其他設備(如腦電或肌電)實時閉環的經顱超聲刺激，并且能實時顯示多項參數。

本發明提供了一種用于神經調控的便攜式雙通道經顱超聲刺激裝置，所述裝置用于輸出與超聲探頭匹配的超聲信號，其特征在于，包括：主控單元、信號發生器單元、功率放大器單元、諧振阻抗匹配單元、顯控面板單元和供電系統單元；