CN114367065A - 一种脑膜淋巴管刺激装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于生物医学技术领域，特别是涉及一种脑膜淋巴管刺激装置。超声辐射力可以使细胞膜的形态发生微小变化，使细胞膜上的离子通道被激活，分泌相关蛋白，影响整体的功能活动。本申请提供了一种脑膜淋巴管刺激装置，包括依次连接的双光子成像模块、精准调控模块和反馈评估模块，所述反馈评估模块与所述双光子成像模块连接；所述双光子成像模块用于对脑膜淋巴管定位、标记和成像，并将图像传送至反馈评估模块，所述精准调控模块用于对脑膜淋巴管精准调控，所述反馈评估模块用于实时观察脑膜淋巴管功能变化，通过观察结果调节精准调控模块的参数。可以快速定位脑膜淋巴管位置及可视化观察超声调控的疗效及安全性。

Description

一种脑膜淋巴管刺激装置

技术领域

本申请属于生物医学技术领域，特别是涉及一种脑膜淋巴管刺激装置。

背景技术

大脑是人体重要的控制中枢，大脑的功能活动与人体的各项活动密不可分，大脑是活动的同时，会产生各种代谢产物，这些代谢产物可以通过脑脊液循环回流到血液中，既往认为大脑不存在淋巴内皮细胞，中枢神经系统缺乏淋巴管结构。随着对大脑深入探索，目前研究发现并证实大脑中存在着淋巴管及淋巴循环系统，对于大脑内的各种代谢废物的清除有着重要的意义。

目前已经发现多种神经退行性疾病与代谢废物的清除有关，如目前给社会造成严重负担的阿尔兹海默氏病的病因之一是由于β淀粉蛋白的清除存在异常。研究发现，脑膜淋巴管是β蛋白清除的重要途径。

随着对脑膜淋巴管的功能研究深入，针对脑膜淋巴管的开展治疗相关研究也是目前的研究热点之一，包括药物及物理因素都是重要手段。

神经调控技术是基于包括电、磁、光、声在内的多种物理因素构成可以调节神经活动的关键技术。其中，超声神经调控技术是具有高精度、无创性的新一代神经调控技术，目前已经证实与电、磁、光一样可以调节神经元活动。除了神经元之外，超声对其它组织及器官也同样具有调控作用。但是对于与脑膜淋巴管相关的疾病，目前还缺乏有效的调控方式。一方面，由于脑膜淋巴管位置特殊，缺乏直接的观察手段，另一方面，目前超声换能器聚焦深度较深，难以覆盖紧贴颅骨的脑膜淋巴管，给开展超声对脑膜淋巴管相关研究带来了重大难题。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于目前认为，超声辐射力是调控神经及细胞活动的重要因素之一，其是在超声波在传播过程中，由于介质的吸收、反射或者散射等作用，使超声波的声能向动能转化，对超声传播的介质产生的力。超声辐射力可以使细胞膜的形态发生微小变化，使细胞膜上的离子通道被激活，分泌相关蛋白，影响整体的功能活动的问题，本申请提供了一种脑膜淋巴管刺激装置。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种脑膜淋巴管刺激装置，包括依次连接的双光子成像模块、精准调控模块和反馈评估模块，所述反馈评估模块与所述双光子成像模块连接；所述双光子成像模块用于对脑膜淋巴管定位、标记和成像，并将图像传送至反馈评估模块，所述精准调控模块用于对脑膜淋巴管精准调控，所述反馈评估模块用于实时观察脑膜淋巴管功能变化，通过观察结果调节精准调控模块的参数。

本申请提供的另一种实施方式为：所述双光子成像模块为双光子透视成像模块，所述双光子透视成像模块包括双光子显微镜，所述精准调控模块包括超声刺激单元，所述超声刺激单元包括超声换能器，所述反馈评估模块包括依次连接的图像处理器、数据存储器和显示器，所述图像处理器与所述显示器连接，所述双光子显微镜与所述图像处理器连接，所述双光子显微镜与所述超声换能器连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述双光子显微镜上设置有高透硫酸锂透镜，所述双光子显微镜激发光通过高透硫酸锂透镜，使得激发光无损通过，增强对脑膜淋巴管的成像效果。

本申请提供的另一种实施方式为：所述超声换能器与耦合载体连接，所述耦合载体包括若干电阻电路，所述耦合载体为所述超声换能器提供固定载体，所述耦合载体调节电阻的匹配电路。

本申请提供的另一种实施方式为：所述超声换能器采用压电材料制备，所述超声换能器通过压电效应将电能转化为机械振动，产生超声波。

本申请提供的另一种实施方式为：所述精准调控模块还包括超声信号控制单元，所述超声信号控制单元与所述超声换能器连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述超声信号控制单元包括相互连接的超声信号发生器和超声功率放大器，所述超声信号发生器与所述超声换能器连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述超声换能器基频为200kHz～4MHz，所述超声换能器采用磁兼容材料。

本申请提供的另一种实施方式为：所述双光子显微镜为高能量锁模脉冲激光器，所述双光子显微镜脉冲宽度为100飞秒，所述双光子显微镜频率能够达到80至100兆赫。

本申请提供的另一种实施方式为：所述超声换能器为pMUT新型平面波超声换能器，所述超声换能器以硫酸锂为基底，通过光刻技术固定压电材料。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的脑膜淋巴管刺激装置的有益效果在于：

本申请提供的脑膜淋巴管刺激装置，可以快速定位脑膜淋巴管位置及可视化观察超声调控的疗效及安全性。

本申请提供的脑膜淋巴管刺激装置，为一种可视化穿戴式脑膜淋巴管刺激装置。

本申请提供的脑膜淋巴管刺激装置，具有易用性及实时性，能够更快速、准确识别脑膜淋巴管，引导超声对其进行调控，同时，可以实时观察其功能活动变化。

附图说明

图1是本申请的脑膜淋巴管刺激装置工作流程示意图；

图2是本申请的脑膜淋巴管刺激装置结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

参见图1～2，本申请提供一种脑膜淋巴管刺激装置，包括依次连接的双光子成像模块、精准调控模块和反馈评估模块4，所述反馈评估模块4与所述双光子成像模块连接；所述双光子成像模块用于对脑膜淋巴管5定位、标记和成像，并将图像传送至反馈评估模块4，所述精准调控模块用于对脑膜淋巴管5精准调控，所述反馈评估模块4用于实时观察脑膜淋巴管5功能变化，通过观察结果调节精准调控模块的参数。

通过双光子成像模块定位脑膜淋巴管5并标记，通过精准调控模块激发超声波对脑膜淋巴管5实现精准调控，同时，通过双光子成像模块观察脑膜淋巴管5的活动。反馈评估模块4通过双光子成像模块将图像实时传输到上位计算机处理系统，实时评估超声调控脑膜淋巴管5的疗效。

进一步地，所述双光子成像模块为双光子透视成像模块1，所述双光子透视成像模块1包括双光子显微镜，所述精准调控模块包括超声刺激单元3，所述超声刺激单元3包括超声换能器8，所述反馈评估模块4包括依次连接的图像处理器11、数据存储器和显示器，所述图像处理器11与所述显示器连接，所述双光子显微镜与所述图像处理器11连接，所述双光子显微镜与所述超声换能器连8接。

通过双光子显微镜定位脑膜淋巴管并标记，通过超声换能器8激发超声波对脑膜淋巴管实现精准调控，同时，通过双光子显微镜观察脑膜淋巴管5的活动并通过双方评估超声调控效果，使研究人员可以通过其疗效修正超声刺激参数以获得最佳效果。

进一步地，所述双光子显微镜上设置有高透硫酸锂透镜7，所述双光子显微镜激发光通过高透硫酸锂透镜7，使得激发光无损通过，增强对脑膜淋巴管5的成像效果。

进一步地，所述超声换能器8与耦合载体6连接，所述耦合载体6包括若干电阻电路，所述耦合载体6为所述超声换能器提供固定载体，所述耦合载体6调节电阻的匹配电路。耦合载体6是超声刺激单元3重要组成部分，可以有将调节超声换能器8电路的电阻，使其实现效能最大化，同时，给超声换能器8提供良好的载体。

耦合载体6固定基底优选采用硫酸锂作为主要材料，但不限于其它类型的材料。

耦合载体6材料优选的电阻范围为50Ω。

进一步地，所述超声换能器8采用压电材料制备，所述超声换能器8通过压电效应将电能转化为机械振动，产生超声波。

进一步地，所述精准调控模块还包括超声信号控制单元2，所述超声信号控制单元2与所述超声换能器8连接。

进一步地，所述超声信号控制单元2包括相互连接的超声信号发生器和超声功率放大器，所述超声信号发生器与所述超声换能器8连接。通过信号发生器控制超声参数并通过功率放大器调节输出功率。

超声信号发生器带优选频率范围在20kHz到40MHz，但不限于其它频率范围的超声信号发生器。

进一步地，所述超声换能器8基频为200kHz～4MHz，所述超声换能器8采用磁兼容材料。

刺激超声换能器8根据研究与治疗需要，可以选择不同频率、不同聚焦效果，不同输出能量和不同焦斑大小和焦距的超声换能器，优选的使用基频为200kHz～4MHz的超声换能器8，但不限于上述的参数。在超声换能器8材料上，优选为磁兼容材料，但不限于选择其它材料。

进一步地，所述双光子显微镜为高能量锁模脉冲激光器，所述双光子显微镜脉冲宽度为100飞秒，所述双光子显微镜频率能够达到80至100兆赫。

进一步地，所述超声换能器8为pMUT新型平面波超声换能器，所述超声换能器8以硫酸锂为基底，通过光刻技术固定压电材料。

超声换能器8优选的使用pMUT新型平面波超声换能器，但不限于使用可以达到使用需求的其它类型超声换能器。超声换能器8材料优选的是以硫酸锂为基底，通过光刻技术固定压电材料，但不限于使用其它类型的压电材料及加工工艺。

实施例

如图1所示，双光子透视成像模块1，包含双光子显微镜及高透硫酸锂透镜7，双光子显微镜激发光通过高透硫酸锂透镜7到达脑膜淋巴管实现精准定位。超声信号控制单元2，研究人员可以通过超声信号控制单元2设置超声参数，并设置输出功率，在双光子透视成像模块1完成精准定位并触发超声信号控制单元2工作，将预设的超声参数及对应的输出功率传输到超声刺激单元3。超声刺激单元3，包括超声换能器8及耦合载体6，在接收到超声信号控制单元2的信号后，超声换能器8将电信号转化为超声信号，与耦合载体6一起将超声参量传送到脑膜淋巴管上，调控脑膜淋巴管的功能。反馈评估模块4包含双光子成像处理系统，在超声刺激单元3输出超声调控脑膜淋巴管活动时，通过双光子显微镜实时观察脑膜淋巴管功能变化，将结果在传送到显示器，研究人员通过观察超声刺激效果，调节超声参数。

如图2所示，颅骨下脑膜淋巴管5，脑膜淋巴管5处在颅骨骨缝下方，为超声调控的作用目标。耦合载体6，主要材料为硫酸锂，内包含不同的电阻电路，用于为超声换能器8提供固定载体及调节电阻的匹配电路，双光子透视成像模块中的高透硫酸锂透镜7，有利于双光子显微镜的激发光源通过并到达脑膜淋巴管5；超声刺激单元3中的超声换能器8，将电信号转化为超声信号，并将超声能量传送到脑膜淋巴管上；颅骨9为保护大脑的骨性结构，脑膜淋巴管5贴附于颅骨9上；超声信号控制单元2，包含超声信号发生器及功率放大器，用于产生规律的电信号及将电信号增强放大，并将能量传送到超声换能器8上；连接电缆11用于连接超声信号控制单元2及超声换能器8；反馈评估模块中的图像处理系统12，包含计算机，数据存储及中央处理器等，可以在线实时处理双光子显微镜采集到的图像信号，数据直观显示在显示器上，研究人员可以评估超声作用效果；连接光纤13将双光子显微镜采集到的数据传送到反馈评估模块4上。

首先实现超声对脑膜淋巴管5的调控，为相关疾病的研究、治疗提供可靠的装置；另一方面，本装置具有先进的理念，通过结合双光子成像技术，实现脑膜淋巴管5可视化，并实时评估超声调控的作用效果，可以为相关研究提供简单、直观的体验。

本申请为一种超声干预脑膜淋巴管的装置，并且开发一套与双光子成像技术结合，实时评估超超声调控效果的系统及相关研究方案。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (10)

1.一种脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：包括依次连接的双光子成像模块、精准调控模块和反馈评估模块，所述反馈评估模块与所述双光子成像模块连接；所述双光子成像模块用于对脑膜淋巴管定位、标记和成像，并将图像传送至反馈评估模块，所述精准调控模块用于对脑膜淋巴管精准调控，所述反馈评估模块用于实时观察脑膜淋巴管功能变化，通过观察结果调节精准调控模块的参数。

2.如权利要求1所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述双光子成像模块为双光子透视成像模块，所述双光子透视成像模块包括双光子显微镜，所述精准调控模块包括超声刺激单元，所述超声刺激单元包括超声换能器，所述反馈评估模块包括依次连接的图像处理器、数据存储器和显示器，所述图像处理器与所述显示器连接，所述双光子显微镜与所述图像处理器连接，所述双光子显微镜与所述超声换能器连接。

3.如权利要求2所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述双光子显微镜上设置有高透硫酸锂透镜，所述双光子显微镜激发光通过高透硫酸锂透镜，使得激发光无损通过，增强对脑膜淋巴管的成像效果。

4.如权利要求2所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述超声换能器与耦合载体连接，所述耦合载体包括若干电阻电路，所述耦合载体为所述超声换能器提供固定载体，所述耦合载体调节电阻的匹配电路。

5.如权利要求2所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述超声换能器采用压电材料制备，所述超声换能器通过压电效应将电能转化为机械振动，产生超声波。

6.如权利要求2～5中任一项所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述精准调控模块还包括超声信号控制单元，所述超声信号控制单元与所述超声换能器连接。

7.如权利要求6所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述超声信号控制单元包括相互连接的超声信号发生器和超声功率放大器，所述超声信号发生器与所述超声换能器连接。

8.如权利要求6所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述超声换能器基频为200kHz～4MHz，所述超声换能器采用磁兼容材料。

9.如权利要求6所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述双光子显微镜为高能量锁模脉冲激光器，所述双光子显微镜脉冲宽度为100飞秒，所述双光子显微镜频率能够达到80至100兆赫。

10.如权利要求6所述的脑膜淋巴管刺激装置，其特征在于：所述超声换能器为pMUT新型平面波超声换能器，所述超声换能器以硫酸锂为基底，通过光刻技术固定压电材料。

Images