[发明专利]一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置

说明书

本发明实施例公开了一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置。该装置包括超声波发射模块，用于向目标位置发射超声波波束；管状电磁铁模块，包括管状电磁铁以及绕设于管状电磁铁上的线圈，管状电磁铁模块用于在目标位置构建磁场；其中，目标位置位于管状电磁铁的内部，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角大于0度。本发明实施例解决了现有设备磁场强度不均匀，且磁场分布范围有限，仅适用于啮齿类小动物的经颅磁声刺激的问题。实现了在较大空间内建立稳恒磁场，特别适用于灵长类大动物及人的经颅磁声刺激。

技术领域

本发明实施例涉及经颅磁声刺激技术，尤其涉及一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置。

背景技术

神经电刺激技术现已被广泛应用于脑科学研究及脑部神经功能性疾病的研究与治疗。常见的无创神经电磁刺激如经颅直流电刺激、经颅磁刺激技术等，现阶段均无法实现毫米量级的高空间分辨率，且难以达到对深部脑区的刺激。而有创式的脑深部电刺激技术则需要打开颅骨进行电极植入，手术和应用风险性高，也存在较大操作风险。

经颅磁声刺激是一种可兼顾刺激聚焦性与刺激深度的无创神经电刺激技术。该方法不同于此前直接利用电场与磁场变化诱发电刺激的形式，而是基于导电组织的磁声耦合效应，利用超声的高聚焦特性，在静磁场的存在下，实现高空间分辨的无创电刺激。该刺激方法可以实现包括深部脑区在内的全脑区毫米量级的经颅精准电刺激。

目前，现有实验装置中的磁场一般采用较小尺寸的永磁铁提供，此类装置的磁场强度不均匀，且磁场分布范围有限，仅适用于啮齿类小动物的经颅磁声刺激。

发明内容

本发明提供一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，以在较大空间内的稳恒磁场中进行经颅磁声刺激。

本发明实施例提供了一种新型的基于管状电磁铁的经颅磁声刺激装置，其中包括：

超声波发射模块，用于向目标位置发射超声波波束；

管状电磁铁模块，包括管状电磁铁以及绕设于管状电磁铁上的线圈，管状电磁铁模块用于在目标位置构建磁场；

其中，目标位置位于管状电磁铁的内部，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角大于0度。

进一步地，超声波波束与磁场的磁感线在目标位置所成夹角为90度。

进一步地，管状电磁铁模块还包括电磁铁供电电源，电磁铁供电电源用于向线圈供电。

进一步地，超声波发射模块包括聚焦超声换能器和脉冲超声激励源，脉冲超声激励源用于向聚焦超声换能器提供激励。

进一步地，管状电磁铁具有至少一个开口，沿管状电磁铁的径向方向，开口贯穿管状电磁铁；

脉冲超声激励源通过开口与聚焦超声换能器电连接。

进一步地，开口在设定平面上的截面形状包括扇形；设定平面与管状电磁铁的轴线方向垂直。

进一步地，开口包括第一开口，第一开口的圆心角α满足120°≤α≤240°。

进一步地，开口包括第二开口，第二开口包括至少两个子开口；

子开口的圆心角β满足60°≤β＜180°。

进一步地，管状电磁铁模块还包括至少两个电磁铁升降架，管状电磁铁固定于电磁铁升降架，电磁铁升降架用于调节管状电磁铁的高度。

进一步地，聚焦超声换能器包括单阵元聚焦超声换能器或相控阵聚焦超声换能器；

脉冲超声激励源的激励通道与聚焦超声换能器的阵元一一对应。