一種經(jīng)顱直流電刺激與激光多普勒測速一體化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及刺激與檢測裝備，尤其是一種對動物腦部進行直流電刺激并檢測血液流速的裝置。
【背景技術】
[0002]電刺激在神經(jīng)系統(tǒng)研究以及癲癇、帕金森、阿爾茲海默癥等大腦疾病治療過程中都得到越來越廣泛的應用。經(jīng)煩直流電刺激(transcranial direct currentstimulat1n，tDCS)是一種非侵入性的，利用低強度直流電調節(jié)大腦皮層神經(jīng)元電活動的技術。tDCS由陽極和陰極兩個表面電極組成，以微弱極化直流電作用于大腦皮質。研究表明陽極刺激通常能增強刺激部位神經(jīng)元的興奮性，陰極刺激則降低刺激部位神經(jīng)元的興奮性。激光多普勒測速技術是指利用激光多普勒效應來測量流體運動速度，它具有空間分辨率高、動態(tài)響應快、測量范圍廣、非接觸測量等優(yōu)點。
[0003]研究直流電刺激作用下腦部血管的血流變化情況，對于分析神經(jīng)血管耦合有著重要意義。在相關技術如下，專利號為200880105399.2的專利文件，介紹了一種刺激裝置，該裝置雖然能高精度地刺激大腦皮質運動區(qū)，但是不能實現(xiàn)對刺激部位血流變化的測量。而專利申請?zhí)枮镃N200410009261.6的專利文件，介紹了一種基于雙頻激光器的自混合干涉多普勒測速儀，雖然該裝置是一種結構緊湊簡單，性價比高，并且易于實現(xiàn)速度方向識別的測速裝置，但是該裝置不能在進行測量血流流速的同時進行經(jīng)顱直流電刺激。
[0004]綜上所述，為克服已有技術的不足和缺陷，本發(fā)明提出了一種既能進行直流電刺激又能實現(xiàn)刺激時實時的腦血流速度測量的裝置。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種操控方便、結構合理、能同時進行直流電刺激與腦血流測量的經(jīng)顱直流電刺激的激光多普勒測速裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術方案:本發(fā)明所述裝置包括刺激信號系統(tǒng)和測速系統(tǒng);刺激信號系統(tǒng)由直流電刺激器、刺激隔離器、陽極電極片、陰極電極片組成，直流電刺激器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與刺激隔離器的信號輸入端連接，刺激隔離器的陽極輸出端通過導線與陽極電極片連接，刺激隔離器的陰極輸出端通過導線與陰極電極片連接;測速系統(tǒng)由激光器、分光器、聚焦透鏡A、聚焦透鏡B、反光鏡、光電探測器、前置放大器和計算機組成，激光器通過光纖與分光器連接，分光器將激光器發(fā)出的激光分解為兩束等光強的平行光束，兩條平行光束通過聚焦透鏡A形成聚焦點；在分光器和聚焦透鏡A之間的位置處安裝一塊反光鏡，該反光鏡的鏡面與分光器分解出的兩條光束呈非平行非接觸狀態(tài)，在反光鏡的反射光路上安裝聚焦透鏡B，在聚焦透鏡B的下方安裝光電探測器，所述光電探測器的接收探頭與聚焦透鏡B的聚焦點重合，光電探測器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與前置放大器的輸入端連接，前置放大器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與計算機連接。
[0007]工作過程大致如下:
[0008]刺激信號系統(tǒng)中的陽極電極片貼在小動物的顱骨上，陰極電極片貼于小動物脖子后側皮膚，或者將二者調換位置亦可。直流電刺激器產(chǎn)生的信號經(jīng)過刺激隔離器傳遞到陽極電極片和陰極電極片;直接經(jīng)顱電流刺激的電流從陽極電極片流入從陰極電極片流出，電流流經(jīng)小動物的大腦皮層，引起腦部神經(jīng)生理變化，達到刺激目的。測速系統(tǒng)中，激光器、分光器、聚焦透鏡A、聚焦透鏡B、反光鏡、光電探測器、前置放大器和計算機組成激光多普勒測速儀，通過激光探頭的血細胞的多普勒信號被光電探測器收集，再經(jīng)過前置放大器將信號進行放大，放大后的信號傳輸至計算機進行處理，根據(jù)速度與多普勒頻率的關系得到腦血流速度。
[0009]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:操控安全簡便、設計合理，能同時進行經(jīng)顱直流電刺激和腦血流速度的測量。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結構框圖。
[0011]附圖標號:1-計算機、2-前置放大器、3-光電探測器、4-聚焦透鏡B、5-激光器、6-分光器、7-反光鏡、8-聚焦透鏡A、9-直流電刺激器、10-刺激隔離器、11-陽極電極片、12-陰極電極片、13_大鼠頭部。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0013]如圖1所示的本發(fā)明的結構框圖中，以大鼠頭部13為例對本發(fā)明進行說明，本發(fā)明所述裝置包括刺激信號系統(tǒng)和測速系統(tǒng)；刺激信號系統(tǒng)由直流電刺激器9、刺激隔離器10、陽極電極片11、陰極電極片12組成，直流電刺激器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與刺激隔離器的信號輸入端連接，刺激隔離器的陽極輸出端通過導線與陽極電極片連接，刺激隔離器的陰極輸出端通過導線與陰極電極片連接;測速系統(tǒng)由激光器5、分光器6、聚焦透鏡A8、聚焦透鏡B4、反光鏡7、光電探測器3、前置放大器2和計算機1組成，激光器通過光纖與分光器連接，分光器將激光器發(fā)出的激光分解為兩束等光強的平行光束，兩條平行光束通過聚焦透鏡A形成聚焦點;在分光器和聚焦透鏡A之間的位置處安裝一塊反光鏡，該反光鏡的鏡面與分光器分解出的兩條光束呈非平行非接觸狀態(tài)，在反光鏡的反射光路上安裝聚焦透鏡B，在聚焦透鏡B的下方安裝光電探測器，所述光電探測器的接收探頭與聚焦透鏡B的聚焦點重合，光電探測器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與前置放大器的輸入端連接，前置放大器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與計算機連接。
[0014]其中，所述激光器為He-Ni激光器。
[0015]所述光電探測器為日本Hamamatsu公司的S8703型光電探測器。
[0016]所述前置放大器為日本Hamamatsu公司的C11184型前置放大器。
[0017]所述直流電刺激器為上海嘉龍教儀廠的JL-B型直流電刺激器。
[0018]所述刺激隔離器為上海嘉龍教儀廠的JL-E型刺激隔離器。
[0019]所述分光器、聚焦透鏡、聚焦透鏡、反光鏡均采用北京卓立漢光儀器公司的相關設備。
[0020]具體實施方法步驟如下:
[0021](1)將大鼠放置在腦立體定位儀上，固定住大鼠頭部，通過開顱手術去掉大鼠頭部的部分顱骨，去掉硬膜，保留完整的血管，將陽極電極片粘貼在靠近血管的部位，將陰極電極片粘貼在遠離血管的部位，兩個電極片之間的距離為5cm;
[0022](2)將固定住大鼠的腦立體定位儀放置在聚焦透鏡A的正下方，調整立體定位儀與聚焦透鏡A的位置，以便于聚焦透鏡A的焦點能夠聚焦在頭部血管位置，調整立體定位儀與聚焦透鏡A的角度，以便于聚焦透鏡與頭部血管形成傾斜角；
[0023](3)配置直流電刺激器產(chǎn)生直流電刺激所需的信號參數(shù)；
[0024](4)直流電刺激器產(chǎn)生的信號經(jīng)過刺激隔離器傳遞到陽極電極片和陰極電極片；
[0025](5)tDCS的電流從陽極電極片流入從陰極電極片流出，電流流經(jīng)大腦皮層，引起腦部神經(jīng)生理變化；
[0026](6)直流電刺激的同時，打開激光器開關，配置激光器參數(shù)，激光器發(fā)出的激光經(jīng)分光器將光源分解為等光強的兩束平行光源，兩束平行光源通過聚焦透鏡A在其交點處聚焦，其焦點正好在頭部組織的血管并且與血管形成角度；
[0027](7)光源照射在頭部血管后，經(jīng)過血流的散射作用后，散射光又通過聚焦透鏡A照射在反光鏡上，反光鏡將散射光反射并通過聚焦透鏡B聚焦到光電探測器處；
[0028](8)光電探測器接收到散射光信號后，將散射光信號轉換為相應的電信號；
[0029](9)光電探測器將電信號傳遞給前置放大器，經(jīng)前置放大器的放大作用后，傳遞給帶有計算機；
[0030](10)計算機接收到電信號之后，計算機中的上位機對電信號處理從而得到直流電刺激部位的腦血流速度。
[0031]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種經(jīng)顱直流電刺激與激光多普勒測速一體化裝置，其特征在于:所述裝置包括刺激信號系統(tǒng)和測速系統(tǒng);刺激信號系統(tǒng)由直流電刺激器、刺激隔離器、陽極電極片、陰極電極片組成，直流電刺激器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與刺激隔離器的信號輸入端連接，刺激隔離器的陽極輸出端通過導線與陽極電極片連接，刺激隔離器的陰極輸出端通過導線與陰極電極片連接;測速系統(tǒng)由激光器、分光器、聚焦透鏡A、聚焦透鏡B、反光鏡、光電探測器、前置放大器和計算機組成，激光器通過光纖與分光器連接，分光器將激光器發(fā)出的激光分解為兩束等光強的平行光束，兩條平行光束通過聚焦透鏡A形成聚焦點；在分光器和聚焦透鏡A之間的位置處安裝一塊反光鏡，該反光鏡的鏡面與分光器分解出的兩條光束呈非平行非接觸狀態(tài)，在反光鏡的反射光路上安裝聚焦透鏡B，在聚焦透鏡B的下方安裝光電探測器，所述光電探測器的接收探頭與聚焦透鏡B的聚焦點重合，光電探測器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與前置放大器的輸入端連接，前置放大器的輸出端通過數(shù)據(jù)線與計算機連接。
【專利摘要】一種經(jīng)顱直流電刺激與激光多普勒測速一體化裝置，包括刺激信號系統(tǒng)和測速系統(tǒng)；刺激信號系統(tǒng)由直流電刺激器、刺激隔離器、陽極電極片、陰極電極片組成；測速系統(tǒng)由激光器、分光器、聚焦透鏡A、聚焦透鏡B、反光鏡、光電探測器、前置放大器和計算機組成。刺激信號系統(tǒng)對動物體頭部進行直流電刺激，測速系統(tǒng)對動物體頭部的腦血流速度進行測量。本發(fā)明具有操控安全簡便、設計合理等優(yōu)點。
【IPC分類】A61N1/20, G01P5/26, G01S17/58
【公開號】CN105486888
【申請?zhí)枴緾N201510860331
【發(fā)明人】王懷寶, 袁毅, 王紅, 馬志濤
【申請人】燕山大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月30日