一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统，包括超声发生模块、磁场发生模块和刺激平台，其中：所述超声发生模块，用于产生超声频率基波信号，并基于超声频率基波信号产生含有低频包络的脉冲超声；所述磁场发生模块，用于产生静磁场；所述刺激平台，用于固定待刺激对象。本发明专利技术实施例提供的系统通过产生含有低频包络的脉冲超声，不仅能与神经元敏感的低频带形成耦合，还有利于系统的应用实施。还有利于系统的应用实施。还有利于系统的应用实施。

【技术实现步骤摘要】
一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统


[0001]本专利技术涉及超声/磁声刺激系统
，尤其涉及一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统。

技术介绍

[0002]经颅超声刺激和经颅磁声耦合刺激是两种具有良好聚焦性和穿透深度的新型无创神经调控技术。基于霍尔效应，超声波与空间垂直的静磁场耦合产生交变电场，该耦合电场的时间特性和空间分布与源超声场一致。常规使用两个超声换能器发出频率相近的两束独立超声波交汇于空间某点可得到较低频率包络调制的高频声场，但受制于信号发生器和超声换能器的输出性能，其包络频率仅能达到千赫兹量级，耦合电场的低频分量也为千赫兹量级，这远高于神经膜敏感的频率范围(一般为0
‑
100Hz)。降低高频声场的包络频率至0
‑
100Hz范围，则磁声耦合电场的低频分量也介于神经元放电的动态范围内，可实现对目标区域神经元的低频电刺激。
[0003]现有的低频包络超声/磁声刺激系统通常由两组超声换能器组成，发出两束基频具有一定频率差的超声信号并使其交汇于空间某点，基于干涉原理在交汇区域形成低频包络，该低频包络的频率为两组超声信号基频的差值。
[0004]在实现本专利技术的过程中，发现现有技术中至少存在以下技术问题：两组换能器实现的低频刺激系统为确保超声信号的穿透性和聚焦性，超声信号的基频通常为几百kHz至几十MHz，受限于信号发生器输出的频率精度和换能器响应的频率精度，两组超声信号的基频差值仅能设置为几kHz，形成的低频包络仍高达千赫兹量级，无法与神经元敏感的低频带(0
‑
100Hz)形成耦合。并且，两组超声换能器形成的超声波空间分布更加复杂，在焦点处交汇后形成的有效干涉区域空间范围难以界定。也就是说，上述现有低频包络超声/磁声刺激系统形成的低频包络刺激效果差，超声/磁声刺激系统的应用性也差。
[0005]其次，若使低频包络发挥有效作用，其工作时长至少为一个包络周期。当低频包络的目标频率较低时，包络周期将被极大延长，相应地，超声波输出功率和待刺激组织产热也将被极大地增加，超声/磁声刺激的应用性降低。受制于信号发生器的输出性能，通过信号发生器的调制输出模式直接产生含有低频包络的有效超声基波，其波形会发生畸变，不能用于激励超声换能器。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统，以解决现有技术中低频包络超声/磁声刺激系统形成的低频包络刺激效果差的技术问题，提高低频包络超声/磁声刺激系统的低频包络刺激效果，从而提高低频包络超声/磁声刺激系统的应用效果。
[0007]根据本专利技术的一方面，提供了一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统，包括超声发生模块、磁场发生模块和刺激平台，其中：
[0008]所述超声发生模块，用于产生超声频率基波信号，并基于超声频率基波信号产生
含有低频包络的脉冲超声；
[0009]所述磁场发生模块，用于产生静磁场；
[0010]所述刺激平台，用于固定待刺激对象。
[0011]可选的，在上述方案的基础上，所述超声发生模块包括基波信号发生模块、脉冲调制模块、幅值调制模块、功率放大模块和超声换能器，所述脉冲调制模块的输出端与所述基波信号发生模块连接，所述基波信号发生模块、所述幅值调制模块、所述功率放大模块和所述超声换能器顺次连接，其中：
[0012]所述基波信号发生模块，用于产生超声频率基波信号；
[0013]所述脉冲调制模块，用于产生脉冲调制方波信号，并将所述脉冲调制方波信号发送至所述基波信号发生模块，以对所述超声频率基波信号进行调制，通过所述基波信号发生模块输出脉冲调制基波信号；
[0014]所述幅值调制模块，用于产生低频正弦信号，并基于所述低频正弦信号对所述脉冲调制基波信号进行幅值调制处理，得到含有低频包络的脉冲基波信号；
[0015]所述功率放大模块，用于对含有低频包络的脉冲基波信号进行功率放大，得到功率放大信号，并通过所述功率放大信号驱动超声换能器发射含有低频包络的脉冲超声。
[0016]可选的，在上述方案的基础上，所述基波信号发生模块包括第一信号发生器，所述第一信号发生器用于产生超声频率基波信号。
[0017]可选的，在上述方案的基础上，所述脉冲调制模块包括第二信号发生器，所述第二信号发生器用于产生脉冲调制方波信号。
[0018]可选的，在上述方案的基础上，所述幅值调制模块包括第三信号发生器、稳压电源和模拟乘法器，所述第三信号发生器和所述稳压电源分别与所述模拟乘法器相连，其中：
[0019]所述第三信号发生器，用于产生低频正弦信号，所述低频正弦信号的频率基于目标低频包络频率确定；
[0020]所述稳压电源，用于提供所述模拟乘法器所需工作电压；
[0021]所述模拟乘法器，用于将所述低频正弦信号和所述脉冲调制基波信号混合，得到含有低频包络的脉冲基波信号。
[0022]可选的，在上述方案的基础上，所述脉冲调制模块的同步信号输出端与所述幅值调制模块相连接；
[0023]所述脉冲调制模块，还用于在产生脉冲调制方波信号时产生同步信号，将所述同步信号发送至所述幅值调制模块，以触发所述幅值调制模块同步产生低频正弦信号。
[0024]可选的，在上述方案的基础上，所述超声换能器为单阵元超声换能器。
[0025]可选的，在上述方案的基础上，所述刺激平台包括置物平台，所述置物平台用于调整待刺激对象的方向和/或高度。
[0026]可选的，在上述方案的基础上，所述刺激平台包括超声换能器固定装置，所述超声换能器固定装置用于调整并固定超声换能器的位置和/或角度。
[0027]可选的，在上述方案的基础上，所述刺激平台包括永磁铁固定装置，所述永磁铁固定装置用于调整并固定永磁体的位置和/或方向。
[0028]本专利技术实施例的技术方案，提供了一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统，包括超声发生模块、磁场发生模块和刺激平台，其中：所述超声发生模块，用于产生超声频
率基波信号，并基于超声频率基波信号产生含有低频包络的脉冲超声；所述磁场发生模块，用于产生静磁场；所述刺激平台，用于固定待刺激对象。本专利技术实施例提供的系统通过产生低频包络的脉冲超声，不仅能与神经元敏感的低频带形成耦合，还有利于系统的应用实施。
[0029]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本专利技术实施例一提供的一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统的结构示意图；
[0032]图2是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低频包络脉冲调制超声与磁声刺激系统，其特征在于，包括超声发生模块、磁场发生模块和刺激平台，其中：所述超声发生模块，用于产生超声频率基波信号，并基于超声频率基波信号产生含有低频包络的脉冲超声；所述磁场发生模块，用于产生静磁场；所述刺激平台，用于固定待刺激对象。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声发生模块包括基波信号发生模块、脉冲调制模块、幅值调制模块、功率放大模块和超声换能器，所述脉冲调制模块的输出端与所述基波信号发生模块连接，所述基波信号发生模块、所述幅值调制模块、所述功率放大模块和所述超声换能器顺次连接，其中：所述基波信号发生模块，用于产生超声频率基波信号；所述脉冲调制模块，用于产生脉冲调制方波信号，并将所述脉冲调制方波信号发送至所述基波信号发生模块，以对所述超声频率基波信号进行调制，通过所述基波信号发生模块输出脉冲调制基波信号；所述幅值调制模块，用于产生低频正弦信号，并基于所述低频正弦信号对所述脉冲调制基波信号进行幅值调制处理，得到含有低频包络的脉冲基波信号；所述功率放大模块，用于对含有低频包络的脉冲基波信号进行功率放大，得到功率放大信号，并通过所述功率放大信号驱动超声换能器发射含有低频包络的脉冲超声。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基波信号发生模块包括第一信号发生器，所述第一信号发生器用于产生超声频率基波信号。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志朋，殷涛，王茹茹，王欣，周晓青，马任，刘睿旭，刘煦，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：