CN105344012A - 一种经颅磁刺激和激光多普勒测速一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种经颅磁刺激和激光多普勒测速一体化装置，所述装置包括刺激信号系统和测速系统；刺激信号系统由高压脉冲电源和八字形线圈相连接组成；测速系统由激光器、分光器、聚焦透镜A、聚焦透镜B、反光镜、光电探测器、前置放大器和计算机组成，激光器通过光纤与分光器连接，分光器将激光器发出的激光分解为两束等光强的平行光束，两条平行光束通过聚焦透镜A形成聚焦点；在分光器和聚焦透镜A之间安装反光镜，在反光镜的反射光路上安装聚焦透镜B，在聚焦透镜B的下方安装光电探测器，光电探测器与前置放大器连接，前置放大器与计算机连接。本发明具有操控简单、测量方便、经颅磁刺激与脑血流速度测量可同步进行等优点。

Description

一种经颅磁刺激和激光多普勒测速一体化装置

技术领域

本发明涉及刺激和检测装备，尤其是一种对小动物脑进行磁刺激并检测血液流速的装置。

背景技术

经颅磁刺激技术是一种脑神经疾病的绿色治疗方法，具有无痛、无损伤、操作简单、安全可靠等优点。磁信号可以无损伤地透过颅骨而刺激到大脑神经。激光多普勒测速是利用激光多普勒效应来测量流体或固体运动速度的一种方法，它应用多普勒频差效应的原理，结构紧凑、重量轻、容易安装操作、容易对光调校。它具有空间分辨率高、动态响应快、测量范围广、非接触测量等优点。

分析经颅磁刺激作用下脑部血管的血流速度对于研究神经血管耦合有着重要意义。开展经颅磁刺激与脑血流速度测量的动物研究，能够为磁刺激的临床应用提供指导。在相关技术如下，专利申请号为CN201010235819.8、名称为“一种多功能经颅磁刺激仪”的专利文件，介绍了一种操作简单、性价比高且集合了磁刺激、机电采集和温度测量的装置，但是该装置不能在进行经颅磁刺激的同时进行血流的测量。再如，专利申请号为CN200410009261.6、名称为“基于双频激光器的自混合干涉多普勒测速仪”的专利文件，该装置是一种结构紧凑简单、性价比高且易于实现速度方向识别的测速装置，但是该装置不能在进行流速测量的同时进行经颅磁刺激。

综上所述，为克服已有技术的不足和缺陷，本发明提出了一种既能进行经颅磁刺激又能实时测量脑血流速的装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种操控方便、结构合理、能同时进行经颅磁刺激与脑血流测量的经颅磁刺激的激光多普勒测速装置。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述装置包括刺激信号系统和测速系统；刺激信号系统由高压脉冲电源和八字形线圈组成，高压脉冲电源的输出端通过导线与八字形线圈连接，八字形线圈通电后产生电磁波；测速系统由激光器、分光器、聚焦透镜A、聚焦透镜B、反光镜、光电探测器、前置放大器和计算机组成，激光器通过光纤与分光器连接，分光器将激光器发出的激光分解为两束等光强的平行光束，两条平行光束通过聚焦透镜A形成聚焦点；在分光器和聚焦透镜A之间的位置处安装一块反光镜，该反光镜的镜面与分光器分解出的两条光束呈非平行非接触状态，在反光镜的反射光路上安装聚焦透镜B，在聚焦透镜B的下方安装光电探测器，所述光电探测器的接收探头与聚焦透镜B的聚焦点重合，光电探测器的输出端通过数据线与前置放大器的输入端连接，前置放大器的输出端通过数据线与计算机连接。

工作过程大致如下：

刺激信号系统利用高压脉冲电源放电产生高压脉冲，高压脉冲通过八字形线圈产生强脉冲电流从而获得强磁场，进而在刺激部位组织内产生感应电场，改变大脑皮层的膜电位，促使大脑皮层产生生理效应，达到刺激目的。测速系统中，激光器、分光器、聚焦透镜A、聚焦透镜B、反光镜、光电探测器、前置放大器和计算机组成激光多普勒测速仪，通过激光探头的血细胞的多普勒信号被光电探测器收集，再经过前置放大器将信号进行放大，放大后的信号传输至计算机进行处理，根据速度与多普勒频率的关系得到脑血流速度。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：测量精准、操控简便、结构合理，能同时进行经颅磁刺激和脑血流速度的测量。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

附图标号：1-计算机、2-高压脉冲电源、3-八字形线圈、4-动物体头部、5-激光器、6-分光器、7-反光镜、8-聚焦透镜A、9-聚焦透镜B、10-光电探测器、11-前置放大器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示的本发明的结构框图中，以动物体头部4为例对本发明进行说明，本发明所述装置包括刺激信号系统和测速系统；刺激信号系统由高压脉冲电源2和八字形线圈3组成，高压脉冲电源的输出端通过导线与八字形线圈连接，八字形线圈通电后产生电磁波；测速系统由激光器5、分光器6、聚焦透镜A8、聚焦透镜B9、反光镜7、光电探测器10、前置放大器11和计算机1组成，激光器通过光纤与分光器连接，分光器将激光器发出的激光分解为两束等光强的平行光束，两条平行光束通过聚焦透镜A形成聚焦点；在分光器和聚焦透镜A之间的位置处安装一块反光镜，该反光镜的镜面与分光器分解出的两条光束呈非平行非接触状态，在反光镜的反射光路上安装聚焦透镜B，在聚焦透镜B的下方安装光电探测器，所述光电探测器的接收探头与聚焦透镜B的聚焦点重合，光电探测器的输出端通过数据线与前置放大器的输入端连接，前置放大器的输出端通过数据线与计算机连接。

所述激光器为He-Ni激光器。

所述光电探测器为日本Hamamatsu公司的S8703型光电探测器。

所述前置放大器为日本Hamamatsu公司的C11184型前置放大器。

所述分光器、聚焦透镜A、聚焦透镜B、反光镜采用北京卓立汉光仪器公司的相关设备。

具体实施方法步骤如下：

(1)将小动物放置在脑立体定位仪上，固定小动物头部，通过开颅手术去掉动物的部分颅骨，去掉硬膜，保留完整的血管，将八字形线圈放置在小动物头部的左上方，八字形线圈与小动物头部4形成一定的角度，调整八字形线圈与小动物头部的距离，确保八字形线圈产生电磁波能够聚焦在小动物头部；

(2)将聚焦透镜A放置在小动物头部开颅位置的右上方，与待测量部位形成倾斜角，调整聚焦透镜A与待测量部位的距离，确保聚焦透镜A的聚焦点能够聚焦在头部的血管位置；

(3)高压脉冲电源放电产生高压脉冲，高压脉冲电源产生的高压脉冲传递到八字形线圈，八字形线圈在高压脉冲的作用下产生脉冲电流从而获得强磁场，达到刺激目的；

(4)经颅磁刺激的同时，打开激光器开关，配置激光器参数，激光器发出的激光经分光器将光源分解为等光强的两束平行光源，两束平行光源通过聚焦透镜A在其交点处聚焦，其焦点正好在头部组织的血管并且与血管形成角度；

(5)光源照射在头部血管，经过血流的散射作用后形成散射光，散射光透过聚焦透镜A照射在反光镜上，反光镜将散射光进行反射，反射光线通过聚焦透镜B形成聚焦点并且被光电探测器获取；

(6)光电探测器接收到散射光信号后，将散射光信号转换为相应的电信号；

(7)光电探测器将电信号传递给前置放大器，经前置放大器的放大作用后，传递给带有计算机；

(8)计算机接收到电信号之后，计算机中的上位机对电信号处理从而得到磁刺激部位的脑血流速度。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种经颅磁刺激和激光多普勒测速一体化装置，其特征在于：所述装置包括刺激信号系统和测速系统；刺激信号系统由高压脉冲电源和八字形线圈组成，高压脉冲电源的输出端通过导线与八字形线圈连接，八字形线圈通电后产生电磁波；测速系统由激光器、分光器、聚焦透镜A、聚焦透镜B、反光镜、光电探测器、前置放大器和计算机组成，激光器通过光纤与分光器连接，分光器将激光器发出的激光分解为两束等光强的平行光束，两条平行光束通过聚焦透镜A形成聚焦点；在分光器和聚焦透镜A之间的位置处安装一块反光镜，该反光镜的镜面与分光器分解出的两条光束呈非平行非接触状态，在反光镜的反射光路上安装聚焦透镜B，在聚焦透镜B的下方安装光电探测器，所述光电探测器的接收探头与聚焦透镜B的聚焦点重合，光电探测器的输出端通过数据线与前置放大器的输入端连接，前置放大器的输出端通过数据线与计算机连接。