用于外周神经的干涉电流刺激器设计

设计了一种用于外周神经电刺激的干涉电流刺激器。该刺激器为两路电流输出,可以产生4种波形,每种波形的频率、幅度等参数可在上位机进行设置,频率分辨率为0.2 Hz,幅度分辨率为0.01 mA,时间分辨率为0.1μs。该刺激器的特点在于可在刺激强度一定的条件下连续改变电流比,或在电流比一定的情况下连续改变刺激强度。上位机采用LabVIEW开发,下位机采用FPGA对3片DAC进行控制,DAC产生的波形信号经过隔离恒流源电路后施加到负载。经过测试,刺激器能够准确产生4种波形,电流偏差在2.6%以内,恒流效果良好。该刺激器体积小,操作简单,产生波形稳定,可以用于无损选择电刺激研究。

时间相干电场的外周神经无损刺激

外周神经电刺激可用于运动康复和慢性神经痛治疗,但目前具有空间选择性的无损刺激仍是一个有待解决的问题。提出一种基于时间相干(TI)电场的外周神经选择性无损电刺激方法,对大鼠坐骨神经进行实验,在其大腿腹侧与背侧皮肤上以平行于神经的方向布置刺激电极,通过相干电场扫描,将TI刺激峰值定位到神经上进行选择性刺激。结果表明,该方法可以在预先不知道神经确切位置的情况下通过扫描得出将刺激电场作用到神经的最佳电参数,从而实现对神经的选择性无损刺激,而且在刺激作用点不变的前提下实现刺激强度的控制。在此基础上研究TI电场对大鼠坐骨神经的刺激阈值IT,测量固定频差Δf=0.5 Hz(n=12),改变频率f=1~6 k Hz与固定f=5 k Hz(n=11),改变频差Δf=0.5~10 Hz下的I_T,并将其和等幅k Hz电场(n=7)的I_T进行比较。结果表明,等幅k Hz电场的I_T显著高于TI电场(P<0.05),而且不同频率f下的I_T也有显著性差异(P<0.05),而不同频差Δf下的I_T却没有显著性差异(P>0.05),说明TI电流对大鼠坐骨神经的I_T受f影响而不受Δf影响,且刺激阈值IT与频率f成正比关系。

用于动物实验的阵列式超声脑刺激器

目的:设计用于动物实验的阵列式超声脑刺激器,以解决单换能器无法校正散焦以及焦点不可控的问题。方法:刺激器采用16路的阵列换能器,每一路都有独立的匹配电路和驱动,延时电路和脉冲发生电路都集成在FPGA,并与上位机控制界面相连。然后,用水听器测量延时时间,并根据相位补偿原理校正和操纵焦点。最后用水听器扫描测量声场分布,以检测焦点校正和偏移的情况。结果:声场测试结果表明散焦得到校正,焦点声压提高了23%,旁瓣声压均比主瓣低6 dB以上,-6 dB焦域尺寸为d_(x)=3 mm、d_(y)=3 mm、d_(z)=14 mm。操纵焦点从原点O左右上下各偏移了2 mm。结论:阵列式超声脑刺激器具有校正焦点和操纵焦点偏移的功能,为超声脑刺激研究提供了一个有用工具。