一種閉環式經顱直流電刺激裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無損測試技術，特別涉及一種閉環式經顱直流電刺激裝置。
【背景技術】
[0002]當前，藥物化學治療神經系統對人體有一定副作用。為了彌補藥物治療的不足，人們使用電、光、磁等物理療法對腦神經進行刺激。如深度腦刺激，雖然刺激目標性強但要求對大腦植入電極，手術存在較大風險；經顱磁刺激雖然做到無侵性，但存在刺激的深度不夠與低空間分辨率的問題；光感基因神經調控技術雖然刺激空間分辨率高但基因技術實際操作中過于復雜。功能性電刺激已進入臨床階段，并有很多產品問世。
[0003]目前，現有技術中用于治療腦神經系統疾病的設備大部分都是開環設備，不能夠自動預測腦電信號中的棘波節律的相位；也不能根據用戶的需求在所需時刻發出刺激信號。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種操控方便、無損傷的閉環式經顱直流電刺激裝置。
[0005]為實現上述目的，采用了以下技術方案:本發明所述裝置包括計算機、信號采集與發射裝置、直流電刺激器、刺激隔離器、微絲電極、前置差分放大器；其中，計算機與信號采集與發射裝置通過數據線互通連接，信號采集與發射裝置輸出端的I/O接口與直流電刺激器輸入端連接，直流電刺激器的輸出端與刺激隔離器信號輸入端連接，刺激隔離器的輸出端與人體頭部經過電極帽相連接；微絲電極的輸入端獲取腦神經電信號，微電極的輸出端與前置差分放大器輸入端相連，前置差分放大器的輸出端與信號采集與發射裝置輸入端的A/D接口接通。
[0006]所述計算機裝有Labview控制軟件，通過軟件控制信號采集與發射裝置，計算機發出的信號頻率范圍為IHz?1MHz。
[0007]所述信號采集與發射裝置為NI USB-6251數字信號采集與發射卡，采樣頻率設置為 20kHz。
[0008]所述前置差分放大器的濾波頻率為0.3Hz?5KHz，放大倍數為100倍。
[0009]所述微絲電極陣列為鎳鉻合金微絲電極。
[0010]所述直流電刺激器為JL-B電刺激器。
[0011]所述刺激隔離器為JL-E刺激隔離器。
[0012]工作過程如下:
[0013]微絲電極采集到頭部神經電信號，經過前置差分放大器的放大之后，再由信號采集與發射裝置的A/D 口采樣，并經過計算機自動判斷及預測過程后，根據用戶的要求，在即將到來的棘波節律的特征位置，經信號采集與發射裝置的I/O 口給出刺激信號，經過信號采集與發射裝置的I/O 口、電刺激器、刺激隔離器、產生電刺激信號興奮頭部特定區域，誘發神經元產生動作電位，再經微絲電極采集信號，如此往復，形成一個閉環控制系統。對實驗對象進行閉環式神經刺激或腦調控。
[0014]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0015]1、直流電刺激經過電極帽作用在頭皮，能夠無損傷地對神經進行刺激。
[0016]2、使用閉環式控制系統，能自動預測腦電信號中的棘波節律的相位，檢測癲癇棘波。
[0017]3、可根據用戶的設置，在所需時刻發出刺激信號，為大腦神經系統工作機理和作用機制的深入研究提供了有用的工具。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明的結構框圖。
[0019]圖2是本發明的使用流程框圖。
【具體實施方式】
[0020]在圖1所示的閉環式經顱直流電刺激裝置的結構框圖中，計算機與信號采集與發射裝置通過數據線互通連接，信號采集與發射裝置輸出端的I/O接口與電刺激器的信號輸入端連接，電刺激器的輸出端與刺激隔離器的信號輸入端連接，刺激隔離器的輸出端與人體頭部通過電極帽相連接；微絲電極的輸入端獲取腦神經電信號，微絲電極的輸出端與前置差分放大器輸入端相連，前置差分放大器的輸出端與信號采集與發射裝置輸入端的A/D接口接通。
[0021]所述計算機裝有Labview控制軟件，通過軟件控制信號采集與發射裝置，計算機發出的信號頻率范圍為IHz?1MHz。
[0022]所述信號采集與發射裝置為NI USB-6251數字信號采集與發射卡，采樣頻率設置為 20kHz。
[0023]所述前置差分放大器的濾波頻率為0.3Hz?5KHz，放大倍數為100倍。
[0024]所述微絲電極陣列為鎳鉻合金微絲電極。
[0025]所述直流電刺激器為JL-B電刺激器。
[0026]所述刺激隔離器為JL-E刺激隔離器。
[0027]該裝置的使用方法，如圖2所示，包括以下操作步驟:
[0028](I)將電極片(Neurosky, USA)粘貼到人體的頭皮上；
[0029](2)裝有Labview控制軟件的計算機發出的刺激信號經過信號采集與發射裝置(NI USB-6251,USA)和直流電刺激器(幾-B，上海嘉龍教儀廠)后產生電刺激信號，電刺激信號再經刺激隔離器(幾-E，上海嘉龍教儀廠)后，傳遞給電極片；
[0030](3)電刺激器產生的電刺激信號經刺激隔離器和電極帽到達人體頭部，與頭部神經進行作用，引起神經生理變化；
[0031](4)微絲電極(Blackrock Microsystems, USA)采集到的頭部神經電信號，傳遞給前置差分放大器(1800型，A&M，USA)，前置差分放大器進而將神經電信號放大，并傳輸給信號采集與發射裝置；
[0032](5)信號采集與發射裝置的A/D 口對神經電信號進行采樣，傳遞給帶有控制軟件的計算機，計算機對采集的神經電信號進行分析與預測；
[0033](6)計算機對神經電信號預測之后，根據用戶的要求，在即將到來的棘波節律的特征位置發出刺激信號；
[0034](7)計算機發出的刺激信號，經過信號采集與發射裝置的I/O 口，傳遞到直流電刺激器，直流電刺激器發出脈沖信號；
[0035](8)電刺激器產生的刺激信號能興奮頭部特定區域，從而誘發神經元產生動作電位。
[0036]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形、改進、修飾、替代、組合、簡化，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種閉環式經顱直流電刺激的裝置，其特征在于:所述裝置包括計算機、信號采集與發射裝置、直流電刺激器、刺激隔離器、微絲電極、前置差分放大器；其中，計算機與信號采集與發射裝置通過數據線連接，信號采集與發射裝置輸出端的I/o接口與直流電刺激器的信號輸入端連接，直流電刺激器的輸出端與刺激隔離器的信號輸入端連接，刺激隔離器的輸出端與人體頭部經電極帽相連接；微絲電極的輸入端獲取腦神經電信號，微絲電極的輸出端與前置差分放大器輸入端相連，前置差分放大器的輸出端與信號采集與發射裝置輸入端的A/D接口接通。2.根據權利要求1所述的一種閉環式經顱直流電刺激的裝置，其特征在于:所述計算機裝有Labview控制軟件，通過軟件控制信號采集與發射裝置，計算機發出的信號頻率范圍為IHz?1MHz。3.根據權利要求1所述的一種閉環式經顱直流電刺激的裝置，其特征在于:所述信號采集與發射裝置為NI USB-6251數字信號采集與發射卡，采樣頻率設置為20kHz。4.根據權利要求1所述的一種閉環式經顱直流電刺激的裝置，其特征在于:所述前置差分放大器的濾波頻率為0.3Hz?5KHz，放大倍數為100倍。5.根據權利要求1所述的一種閉環式經顱直流電刺激的裝置，其特征在于:所述微絲電極為鎳絡合金電極。
【專利摘要】一種閉環式經顱直流電刺激的裝置，它包括計算機、信號采集與發射裝置、直流電刺激器、刺激隔離器、微絲電極、前置差分放大器；其中，計算機與信號采集與發射裝置通過數據線互通連接，信號采集與發射裝置輸出端的I/O接口與直流電刺激器的信號輸入端連接，直流電刺激器的輸出端與刺激隔離器的信號輸入端連接，刺激隔離器的輸出端與人體頭部經電極帽相連接；微絲電極的輸入端獲取腦神經電信號，微絲電極的輸出端與前置差分放大器輸入端相連，前置差分放大器的輸出端與信號采集與發射裝置輸入端的A/D接口接通。本發明具有結構簡單、操控方便、無損傷等優點。
【IPC分類】A61N1/20
【公開號】CN105013080
【申請號】CN201510449679
【發明人】袁毅, 馬志濤, 李小俚
【申請人】燕山大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月28日