CN109011225A - 一种基于超声神经刺激的生物镇痛装置 - Google Patents

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朱本鹏
张桃
杨晓非
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Abstract

本发明公开了一种超声神经刺激的生物镇痛装置，包括依次连接的函数信号发生器、功率放大器和聚焦超声探头；所述函数信号发生器为所述聚焦超声探头提供0.3MHz～10MHz的谐振频率以及0～5KHz的脉冲重复频率的刺激信号；所述功率放大器用于实现所述刺激信号的功率放大，以使所述聚焦超声探头发出功率为0.1W/cm2～5000W/cm2的聚焦超声。本发明充分利用超声的独特优势，实现无创、无副作用及安全的生物神经镇痛。

Description

一种基于超声神经刺激的生物镇痛装置
技术领域
本发明属于超声神经刺激领域，更具体地，涉及一种超声神经刺激的生物镇痛装置。
背景技术
在生物医学中，疼痛在生物体中具有普遍性，通过物理、化学方法实现有效镇痛的需求也是日趋增大。由于超声具有无创、穿透深度高以及安全的优势，因此利用超声实现镇痛具有广泛的前景。目前，实现神经镇痛的方法主要是药物镇痛和电刺激镇痛，前者存在较强的副作用，而后者属于介入式的方法，且多次电刺激会对生物体产生较大的伤害，另外，在进行电极植入、电信号发射等对生物的体态都有较高的要求，存在较大的不便。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于超声神经刺激的生物镇痛装置，由此解决现有采用药物镇痛存在副作用，采用电刺激镇痛由于需要进行电极植入和电信号发射等，从而存在创伤的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种超声神经刺激的生物镇痛装置，包括依次连接的函数信号发生器、功率放大器和聚焦超声探头；
所述函数信号发生器为所述聚焦超声探头提供0.3MHz～10MHz的谐振频率以及0～5KHz的脉冲重复频率的刺激信号；
所述功率放大器用于实现所述刺激信号的功率放大，以使所述聚焦超声探头发出功率为0.1W/cm2～5000W/cm2的聚焦超声。
优选地，所述聚焦超声探头的中心发射频率为0.3MHz～10MHz。
优选地，所述函数信号发生器的配置参数为：基波频率为0.3MHz～10MHz，单个脉冲包含的基波周期数为50～800，脉冲重复频率为0～5KHz，刺激脉冲包含的单个脉冲数为80～1000。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明提供的一种超声神经刺激的生物镇痛装置，充分利用超声的独特优势，实现无创、无副作用及安全的生物神经镇痛。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种聚焦超声神经刺激的生物镇痛装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种聚焦超声神经刺激的生物镇痛装置的使用方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种基于超声神经刺激的生物镇痛装置，其目的在于缓解生物体(动物或人)的疼痛，达到镇痛效果；由此解决现有技术难以实现生物的无创、无副作用及安全的生物神经镇痛的问题。
如图1所示是本发明实施例提供的一种聚焦超声神经刺激的生物镇痛装置的结构示意图，包括：聚焦超声探头、功率放大器和函数信号发生器；
其中，聚焦超声探头的中心发射频率为0.3MHz～10MHz；功率放大器为该聚焦探头提供0.1W/cm2～5000W/cm2的能量；函数信号发生器为该聚焦探头提供0.3MHz～10MHz的谐振频率以及0～5KHz的脉冲重复频率(Pulse Recurrence Frequency，PRF)。利用上述聚焦超声探头、功率放大器和函数信号发生器构建的聚焦超声神经刺激的生物镇痛装置，可以实现生物体的中枢神经系统(脑)的聚焦超声神经刺激的镇痛；实现生物体的脊髓的聚焦超声神经刺激的镇痛；实现生物体的坐骨神经的聚焦超声神经刺激的镇痛；实现生物体的经皮神经的聚焦超声神经刺激的镇痛。
如图2所示为本发明实施例提供的一种聚焦超声神经刺激的生物镇痛装置的使用方法流程示意图，具体包括如下步骤：
(1)采用函数信号发生器产生基波频率在0.3MHz～10MHz之间的刺激信号；
其中，该函数信号发生器配置的参数如下：基波频率为0.3MHz～10MHz，单个脉冲包含的基波周期数为50～800，脉冲重复频率为0～5KHz，刺激脉冲包含的单个脉冲数为80～1000。
(2)功率放大器接收函数信号发生器发出的信号，实现信号的功率放大，连接中心发射频率为0.3MHz～10MHz的聚焦超声探头，使其发出功率为0.1W/cm2～5000W/cm2的聚焦超声；
(3)上述发出的聚焦超声通过超声耦合剂后，作用于生物体的四个不同部位来实现镇痛：
①作用于生物体的中枢神经系统(脑)；
②作用于生物体的脊髓；
③作用于生物体的坐骨神经；
④作用于生物体的经皮神经；
其中生物体的中枢神经系统(脑)的超声刺激功率在0.1W/cm2～1W/cm2；生物体的脊髓超声刺激功率在1W/cm2～200W/cm2；生物体的坐骨神经超声刺激功率在10W/cm2～500W/cm2；生物体的经皮神经超声刺激功率在50W/cm2～5000W/cm2。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超声神经刺激的生物镇痛装置，其特征在于，包括依次连接的函数信号发生器、功率放大器和聚焦超声探头；
所述函数信号发生器为所述聚焦超声探头提供0.3MHz～10MHz的谐振频率以及0～5KHz的脉冲重复频率的刺激信号；
所述功率放大器用于实现所述刺激信号的功率放大，以使所述聚焦超声探头发出功率为0.1W/cm2～5000W/cm2的聚焦超声。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚焦超声探头的中心发射频率为0.3MHz～10MHz。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述函数信号发生器的配置参数为：基波频率为0.3MHz～10MHz，单个脉冲包含的基波周期数为50～800，脉冲重复频率为0～5KHz，刺激脉冲包含的单个脉冲数为80～1000。
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