一种射频微波鼠脑干预装置的制作方法

    专利2025-04-16  50


    本申请属于生物医学,特别是涉及一种射频微波鼠脑干预装置。


    背景技术:

    1、在医疗领域,脑部疾病的诊断与治疗始终是受到广泛关注的焦点。治疗方法涵盖了诸如药物治疗、手术治疗、心理治疗、康复治疗以及无创射频微波治疗等多种手段。其中,无创射频微波治疗因其独特的优势,如无创性、高效性、安全性和操作简便性等,日益受到专家和学者的关注和重视。

    2、利用鼠开展无创射频微波脑刺激实验,具有以下优势:1)通过刺激特定的脑区域,可以更准确地理解神经环路的功能。这种精细的控制有助于揭示不同脑区域之间的相互作用,以及它们对行为和认知功能的影响。2)能够定位和刺激特定的神经元区域,帮助我们更清晰地理解这些区域在认知、感知、运动等功能中的确切作用。这有助于揭示神经系统的基本原理和特定区域的功能。3)实验可以用来研究神经可塑性,即大脑对外界刺激的调整能力。通过刺激特定区域,可以观察和了解神经元如何对外部干预做出反应,以及其在长期学习和记忆中的作用。4)能够在实验室环境下对动物进行高度控制的刺激,可以排除外部因素的干扰,使得实验结果更可靠和可重复。

    3、采集刺激一体的射频微波鼠脑干预装置是一种利用射频微波非侵入性的特点,将电磁能量作用于鼠脑部神经细胞,利用电磁效应,达到干预脑部特定脑区和实时监测神经电生理信息的目的。该装置能够将电磁能量射入脑部深部核团,对不同核团的神经功能探究具有较好的应用前景。

    4、目前对鼠脑部刺激和采集装置存在一些缺点,主要包括:1)刺激区域聚焦不准确:传统的动物脑干预刺激装置,例如电刺激(dbs、tacs、tdcs)都需要将电极插入动物脑内特定核团,但是由于有创植入手术存在风险、个体差异和脑部结构复杂性,难以准确定位刺激核团,从而影响试验效果。2)刺激参数难以把握:由于鼠脑部神经细胞的复杂性和个体耐受程度不一,现有动物脑刺激器能量较大会导致动物不正常震颤、麻醉苏醒和体温异常等情况,难以做到无感治疗,以电刺激为例,在刺激过程中,有一定概率会造成鼠不自主震颤或死亡,产生新的神经递质,干扰实验结果。3)采集和刺激之间存在干扰:传统的鼠脑刺激装置发出能量大,动物脑刺激和电生理采集之间存在干扰。这种干扰可能会影响电生理信号的质量和准确性,特别是在同时进行这两种操作的情况下,可能出现电磁干扰、信号混叠等。


    技术实现思路

    1、1.要解决的技术问题

    2、基于鼠脑神经调控是大多数神经调控技术的前置研究,是对人脑情况的重要参照依据,大脑对特定刺激做出的响应。目前常见的脑刺激方法主要有药物治疗、手术治疗和物理干预等。其中,物理刺激包括电、光、磁、声和震动等,刺激方法常以诱发电位和穿透血脑屏障为目的,将能量送入脑深部。由于脑组织对外部变化非常敏感,使常规物理刺激方法对鼠脑微弱的脑电信号干扰很大,很难将采集到的信号特征进行解调,同时也可能造成相邻核团被异常激活,出现干扰研究的情况的问题,本申请提供了一种射频微波鼠脑干预装置。

    3、2.技术方案

    4、为了达到上述的目的,本申请提供了一种射频微波鼠脑干预装置,包括刺激电极,所述刺激电极与电生理采集单元连接,所述刺激电极与微波刺激单元连接,所述电生理采集单元包括相互连接的红外测温模块和电容屏控制模块,所述微波刺激单元包括相互连接的微波信号发生模块和微带线发射端,所述微波信号发生模块包括依次连接的主控芯片、锁相环芯片和晶振,所述锁相环芯片与所述微带线发射端连接,所述锁相环芯片、低压差线性稳压器和电源依次连接,所述锁相环芯片与所述电源连接,所述主控芯片与上位机连接,所述主控芯片与所述电容屏控制模块连接。

    5、本申请提供的另一种实施方式为:所述主控芯片为stm32,所述锁相环芯片为adf4356芯片,所述锁相环芯片能够产生53.125mhz~6800mhz的正弦波信号。

    6、本申请提供的另一种实施方式为:所述电容屏控制模块为tft lcd电容屏,所述tft lcd电容屏通过触摸控制所述adf4356芯片输出信号的频率和功率值。

    7、本申请提供的另一种实施方式为:所述adf4356芯片内设置有电荷泵。

    8、本申请提供的另一种实施方式为:所述红外测温模块包括mlx90614芯片,所述mlx90614芯片与所述adf4356芯片能够进行同步。

    9、本申请提供的另一种实施方式为:所述刺激电极包括微带线阵列前端,所述微波发射端与所述微带线阵列前端连接。

    10、本申请提供的另一种实施方式为:所述微带线阵列前端为双面印刷微带线结构,所述微带线阵列前端包括ipex插座。

    11、本申请提供的另一种实施方式为:所述微带线阵列前端前端包括基板,所述基板上设置有电极,所述基板上设置有通孔。

    12、本申请提供的另一种实施方式为:所述微带线阵列前端包括中心馈电结构和接地结构。

    13、本申请提供的另一种实施方式为:所述基板为氧化铝陶瓷基板。

    14、3.有益效果

    15、与现有技术相比,本申请提供的射频微波鼠脑干预装置的有益效果在于:

    16、本申请提供的射频微波鼠脑干预装置,为一种采集刺激一体的射频微波鼠脑干预装置,涉及无创脑干预技术、神经科学,为鼠脑干预提供无创干预方法和超低功耗微波能量,同时为脑干预装置提供一种颅骨钻孔微针电极和微带线阵列组合。

    17、本申请提供的射频微波鼠脑干预装置,采用了先进的微带线阵列技术,能够实现鼠脑刺激精准核团,以及高宽频工作范围,提高刺激效果。

    18、本申请提供的射频微波鼠脑干预装置,实验步骤简单,对实验鼠进行麻醉后,经过脱毛、头皮剥离和打孔定位即可完成前期准备,将手术伤害大幅降低;同时将功率设置~4、~1、+2、+5dbm四挡,最大功率仅为3mw,远低于国际电磁吸收率的安全阈值,结合干预时间来看,能充分保证实验过程中动物安全。

    19、本申请提供的射频微波鼠脑干预装置,微波是电磁波,其中包含电场和磁场成分。电场成分可能在接触电极表面时引起局部电荷分布变化,导致电极极化。装置发生53.125mhz~6800mhz的信号,结合低功率,与大鼠电生理信号频率间隔较大,不易产生两电极间因极化产生的同频干扰等,方便进行信号解析。

    20、本申请提供的射频微波鼠脑干预装置,具有鼠脑同步无创刺激与采集、安全性与抗干性、实验方案简便、适用脑区核团范围广泛和实验成本低等优点,有望成为脑部疾病治疗领域的突破。



    技术特征:

    1.一种射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:包括刺激电极,所述刺激电极与电生理采集单元连接,所述刺激电极与微波刺激单元连接,所述电生理采集单元包括相互连接的红外测温模块和电容屏控制模块,所述微波刺激单元包括相互连接的微波信号发生模块和微带线发射端,所述微波信号发生模块包括依次连接的主控芯片、锁相环芯片和晶振,所述锁相环芯片与所述微带线发射端连接,所述锁相环芯片、低压差线性稳压器和电源依次连接,所述锁相环芯片与所述电源连接,所述主控芯片与上位机连接,所述主控芯片与所述电容屏控制模块连接。

    2.如权利要求1所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述主控芯片为stm32,所述锁相环芯片为adf4356芯片,所述锁相环芯片能够产生53.125mhz~6800mhz的正弦波信号。

    3.如权利要求2所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述电容屏控制模块为tft lcd电容屏,所述tft lcd电容屏通过触摸控制所述adf4356芯片输出信号的频率和功率值。

    4.如权利要求3所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述adf4356芯片内设置有电荷泵。

    5.如权利要求4所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述红外测温模块包括rhd 2132芯片,所述rhd 2132芯片与所述adf4356芯片能够进行同步。

    6.如权利要求5所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述刺激电极包括微带线阵列前端,所述微波发射端与所述微带线阵列前端连接。

    7.如权利要求6所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述微带线阵列前端为双面印刷微带线结构,所述微带线阵列前端包括ipex插座。

    8.如权利要求7所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述微带线阵列前端前端包括基板,所述基板上设置有电极,所述基板上设置有通孔。

    9.如权利要求8所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述微带线阵列前端包括中心馈电结构和接地结构。

    10.如权利要求9所述的射频微波鼠脑干预装置,其特征在于:所述基板为氧化铝陶瓷基板。


    技术总结
    本申请提供了一种射频微波鼠脑干预装置,包括刺激电极,所述刺激电极与电生理采集单元连接,所述刺激电极与微波刺激单元连接,所述电生理采集单元包括相互连接的红外测温模块和电容屏控制模块,所述微波刺激单元包括相互连接的微波信号发生模块和微带线发射端,所述微波信号发生模块包括依次连接的主控芯片、锁相环芯片和晶振,所述锁相环芯片与所述微带线发射端连接,所述锁相环芯片、低压差线性稳压器和电源依次连接,所述锁相环芯片与所述电源连接,所述主控芯片与上位机连接,所述主控芯片与所述电容屏控制模块连接。能够实现鼠脑刺激精准核团,以及高宽频工作范围,提高刺激效果。

    技术研发人员:李龙,李四楠,吴林彦,陈家文,黄亮,郑良,李阳,刘天,张明明,罗锦宏,孙立
    受保护的技术使用者:苏州穹顶医疗技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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