[发明专利]一种头戴式多通道超声神经刺激装置及方法

说明书

本申请提供一种头戴式多通道超声神经刺激装置及方法，包括放置在被检测对象头顶的头罩；安装在头罩上的3个以上的激励通道，该激励通道包括电容式微机械超声换能器和独立的信号线；设置在头罩上的公共端；经过公共端与电容式微机械超声换能器的信号线连接的控制端；电容式微机械超声换能器包括多个CMUT超声换能阵列；CMUT超声换能阵列包括多个CMUT阵元；控制端包括控制器；与控制器连接的脉冲产生电路；与脉冲产生电路连接的高压脉冲驱动电路和直流偏置电压产生电路；与高压脉冲驱动电路和直流偏置电压产生电路连接的阵元选通电路；阵元选通电路与CMUT超声换能阵列连接；控制器通过相控阵调制方式控制CMUT阵元的超声波聚焦点。

技术领域

本申请涉及神经调控技术领域，具体而言，涉及一种头戴式多通道超声神经刺激装置及方法。

背景技术

超声神经调控技术是一种新型的脑刺激技术，相对于其他传统神经调控技术，具有方向性强、穿透深度大、靶点控制准确和无创等优点，近年来受到了神经科学领域学者的关注。现有技术中，专利号为201610326489.0的专利申请公开了“可穿戴经颅超声神经刺激与电生理记录联合系统与方法”，但是其使用的是单阵元非聚焦超声换能器，无法对多个脑区和核团施加能量集中的刺激。专利号为201910945471.3的专利申请公开了“一种用于神经调控的便携式双通道经颅超声刺激装置”，使用了需要谐振阻抗匹配单元的压电式超声换能器作为探头，不利于装置微型化，并且只实现了双通道的神经调控，不便于对多个脑区和核团的聚焦靶点进行动态调节。专利号为201710771550.7的专利申请公开了“一种头戴式超声传导装置”，其使用了需要匹配层的压电式超声换能器，实现了一种用于小动物头戴式神经装置，不能实现用于人脑的超声神经刺激研究且结构更为复杂。专利号为201910665447.3的专利申请公开了“一种神经调控装置及方法”，使用单阵元压电式超声换能器结合导波模块，实现超声波束的定向导波、定点导波。但需要手动更换导波模块，才能实现对脑部不同位置的神经核团进行刺激；因此，超声神经调控领域内尚缺乏一种面向人体使用的聚焦靶点可动态调节的头戴式超声神经刺激装置。

发明内容

本申请的目的在于提供一种头戴式多通道超声神经刺激装置及方法，用以实现靶点可动态调节，对脑区内多个位置的神经核团进行动态神经刺激的技术效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种头戴式多通道超声神经刺激装置，包括放置在被检测对象头顶的头罩；安装在所述头罩上的3个以上的激励通道，所述激励通道包括电容式微机械超声换能器和独立的信号线；设置在所述头罩上的公共端；经过所述公共端与所述电容式微机械超声换能器的信号线连接的控制端，所述电容式微机械超声换能器通过所述信号线与所述控制端连接；所述电容式微机械超声换能器包括多个CMUT超声换能阵列；所述CMUT超声换能阵列包括多个CMUT阵元；所述CMUT阵元内的CMUT单元并联在一起；所述控制端包括控制器；与所述控制器连接的脉冲产生电路；与所述脉冲产生电路连接的高压脉冲驱动电路和直流偏置电压产生电路；与所述高压脉冲驱动电路和所述直流偏置电压产生电路连接的阵元选通电路；所述阵元选通电路与CMUT超声换能阵列连接；所述控制器通过相控阵调制方式控制CMUT阵元的超声波聚焦点；所述头罩包括主体和设置在所述主体上的多条安装带，所述主体围绕所述被检测对象头顶形成一个激励区域；所述安装带覆盖在所述激励区域上；

所述激励通道的数量为3个或5个；所述激励通道的数量为3个时，安装带在主体的的激励区域内呈Y形分布；在安装带的每一条边上均安装一个电容式微机械超声换能器，3个电容式微机械超声换能器130将激励区域均分为3个区域；所述激励通道的数量为5个时，激励区域设置3条安装带，且3条安装带等间距设置；其中，中间的安装带上设置一个CMUT换能器，该电容式微机械超声换能器设置在检测对象头顶激励区域的中心位置；上下两条安装带各设2个电容式微机械超声换能器且电容式微机械超声换能器放置在检测对象头顶的左、右脑两侧。

可选地，所述头戴式多通道超声神经刺激装置还包括与所述控制器连接的人机交互面板。