超声神经调控装置的制作方法

本发明涉及超声神经调控领域，尤其涉及一种超声神经调控装置。
背景技术：
：近年来超声临床应用已不再局限于图像诊断，超声在肿瘤、脑疾病方面的治疗作用逐渐成为现代医学研究热点。例如，hifu治疗是通过高强度聚焦超声引发瞬间高热，使肿瘤组织极快地凝固性坏死，从而用于肿瘤热治疗；神经调控研究中聚焦声场可以精准刺激神经核团，有效调节神经环路，为研究老年痴呆症、帕金森、癫痫和抑郁症等脑功能性的发病机制和治疗提供重要手段。超声神经调控是利用超声波以脉冲或连续波形式在组织中传播，进而通过超声波的机械效应或热效应影响组织的声力活动。通过改变超声频率、脉冲宽度、持续时间及超声强度，使刺激部位的神经产生刺激或抑制效应，从而逆性双向调节神经功能。当前超声神经调控主要是利用单阵元聚焦超声换能器刺激神经。利用单阵元聚焦超声换能器进行超声神经调控时，无法实现在不改变超声神经调控装置结构布置的情况下对不同位置的神经进行刺激，主要原因是单阵元超声换能器聚焦形式单一，聚焦深度不可调，限制了超声神经调控刺激不同深度核团的灵活性。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种超声神经调控装置，其旨在解决聚焦深度不可调，限制了超声神经调控刺激不同深度核团的灵活性。本发明实现：一种超声神经调控装置，包括平面超声换能器、涅菲尔声透镜以及声波准直器，所述平面超声换能器、所述涅菲尔声透镜以及所述声波准直器依次设置，所述平面超声换能器的发射端用于发射平面超声波信号，且所述平面超声换能器激发频率可调，其中，所述涅菲尔声透镜的焦距随所述平面声波的频率升高或下降而增加或减小。可选地，所述涅菲尔声透镜包括多个同心设置的圆环，每相邻的两个圆环之间形成一狭缝，且各所述狭缝的宽度沿径向方向由内至外逐渐减小。可选地，各所述圆环厚度相同。可选地，所述圆环的半径满足以下关系：其中，rn表示第n个菲涅尔区域的半径；λ＝c/f表示平面超声换能器发射的声波波长，c表示声速，f表示超声换能器发射的声波频率；f表示正常菲涅尔透镜的预设焦距。可选地，所述菲涅尔声透镜圆环与相邻狭缝的突起和凹槽之间声波相位差为π。可选地，所述平面超声换能器具有出声平面，所述平面超声换能器于所述出声平面出发射所述平面声波，所述涅菲尔声透镜设于所述出声平面。可选地，所述超声换能器能够调整声波的频率的范围为0.5～5mhz。可选地，所述超声换能器为平面压电陶瓷。可选地，所述涅菲尔声透镜由光敏树脂、亚克力材料或医用硅橡胶制成。基于本发明，平面超声换能器发射平面声波，平面声波经涅菲尔声透镜形成点聚焦，其中，由于涅菲尔声透镜的焦距随平面声波的频率升高或下降而增加或减小，也即是通过改变平面声波的频率，即可改变平面声波经涅菲尔声透镜形成点聚焦的位置，因此，通过调节平面超声换能器发射的平面声波的频率，即可调节超声波聚焦深度，为超声神经调控刺激不同深度大脑核团提供了一种简单、便捷、灵活的方法。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。图1是本发明实施例提供的超声神经调控装置的整体结构示意图；图2是本发明实施例提供的超声神经调控装置的分解图；图3是本发明实施例提供的超声神经调控装置的声路图。附图标号说明：标号名称标号名称100平面超声换能器110出声平面200涅菲尔声透镜300声波准直器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用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供一种超声神经调控装置，利用超声波以脉冲或连续波形式刺激部位的中枢神经产生刺激或抑制效应，从而逆性双向调节神经功能。请参阅图1至图3，该超声神经调控装置包括平面超声换能器100、涅菲尔声透镜200以及声波准直器300，平面超声换能器100、涅菲尔声透镜200以及声波准直器300依次设置。平面超声换能器100的发射端用于发射平面超声波信号，该平面声波为平行高频超声波束，平面超声换能器100能够调整平面声波的频率，也即是平面超声换能器100能够选择性地发射出不同频率的平面声波，而不是只能固定地发出一种频率的平面声波；在本发明实施例中，优选地，超声换能器能够调整声波的频率的范围为0.5～20mhz，例如，0.6mhz、0.7mhz、0.8mhz、1mhz、1.2mhz、1.5mhz、1.8mhz、2mhz、3mhz、4mhz、5mhz、6mhz、8mhz、10mhz、12mhz、15mhz、10mhz。平面声波经过菲涅尔透镜后发生衍射现象，最后，在沿平面声波传播方向远平面超声换能器100一侧形成聚焦声场。其中，涅菲尔声透镜200的焦距随平面声波的频率升高或下降而增加或减小。基于本发明实施例提供的超声神经调控装置，平面超声换能器100发射平面声波，平面声波经涅菲尔声透镜200形成点聚焦，其中，由于涅菲尔声透镜200的焦距随平面声波的频率升高或下降而增加或减小，也即是通过改变平面声波的频率，即可改变平面声波经涅菲尔声透镜200形成点聚焦的位置，因此，通过调节平面超声换能器100发射的平面声波的频率，即可调节超声聚焦深度，为超声神经调控刺激不同深度大脑核团提供了一种简单、便捷、灵活的方法。在此需要说明的是，涅菲尔声透镜200在结构构造上，可以构造为涅菲尔声透镜200的焦距随平面声波的频率升高而增加，也可以构造为涅菲尔声透镜200的焦距随平面声波的频率升高而减小。请参阅图1，在本发明一个实施例中，涅菲尔声透镜200包括多个同心设置的圆环，每相邻的两个圆环之间形成一狭缝，且各狭缝的宽度沿径向方向由内至外逐渐减小。可选地，圆环可以为光敏树脂，或者，可以为亚克力材料，或者，可以为医用硅橡胶制成。在本实施例中，各圆弧的厚度相同。具体地，圆环的半径满足一下关系：其中，rn表示第n个菲涅尔区域的半径；λ＝c/f表示平面超声换能器发射的声波波长，c表示声速，f表示平面超声换能器100发射的声波频率；f表示正常菲涅尔透镜的预设焦距。其中，如实施例选平面超声换能器100发射的声波频率为8mhz，预设聚焦深度f＝18mm，因此，声波波长λ＝0.1875mm，则菲涅尔区域半径分别为r1＝1.8321mm，r2＝2.5943mm，r3＝3.1815mm，r4＝3.6784mm，r5＝4.1178mm，r6＝4.5166mm，r7＝4.8846mm，则菲涅尔透镜200圆环的宽度分别为：d1＝2r1＝3.6642mm，d2＝r3–r2＝1.8321mm，d3＝r5–r4＝1.8321mm。具体地，在本实施例中，根据菲涅尔衍射原理，菲涅尔透镜相邻两区域相位差为π，菲涅尔声透镜200的圆环部分与相邻狭缝之间声波相位差为π，在该条件下，能够实现最好超声聚焦效果。可由下面公式计算得出菲涅尔透镜圆环部分厚度：其中表示菲涅尔透镜圆环部分与相邻狭缝的相位差，对于此菲涅尔透镜实施例中，菲涅尔透镜材料为医用硅橡胶，其声速为c1＝980m/s菲涅尔透镜厚度为t＝0.27mm。具体地，请参阅图2和图3，平面超声换能器100具有出声平面110，平面超声换能器100于出声平面110出发射平面声波，涅菲尔声透镜200设于出声平面110，也即是涅菲尔声透镜200直接贴设于出声平面110。在本发明实施例中，超声换能器为平面压电陶瓷，该结构相对简单，便于生产制造，有利于降低超声神经调控装置的生产制造成本。在本发明实施例中，声波准直器300的内筒径沿背离平面超声换能器100的方向渐缩设置。以上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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 

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