[实用新型]一种高聚焦性多通道经颅直流电刺激装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物医学技术，特别涉及到一种新型经颅直流电刺激装置。

背景技术

    经颅直流电刺激（transcranial direct current stimulation，tDCS）是一种非侵入性调节大脑皮层兴奋性的方法。在国外，系统研究tDCS始于20世纪60年代，随着最近对中枢神经系统的功能和病理的了解增加，tDCS在最近几年再度成为研究热点。tDCS将一对大小25-35 cm2 的方形正负电极贴附于头颅表皮并导入10-20 分钟的1-2 mA微弱直流电流，tDCS的电流流动从正极到负极，一部分电流通过头皮，一部分通过大脑，通过刺激大脑皮层，调节大脑皮层兴奋性，研究显示tDCS正极下方脑区被激活，负极下方被抑制。目前，tDCS主要应用于认知科学和脑科学，同时在临床医学中应用于各种神经、精神疾病的诊断与治疗。

    现有的tDCS系统在在下列方面存在不足之处：

a)  现有的tDCS系统的电极的面积较大，一般为25-35 cm2的正方形电极。这样尺寸的电极决定被刺激的脑区面积也在25-35 cm2左右。当希望精确刺激某个微小面积的脑区时，必然无法避免地同时刺激了目标脑区周边的脑区。

b)  由于正负电极对于其下方的脑区的作用是相反的，这就使得当希望用正极去激活某一个脑区时，却会不可避免地造成负极下方的另一个脑区被抑制，而这种抑制作用对实验结果将造成难以控制的影响。

c)  现有的tDCS系统均无法精确定位tDCS刺激的脑区位置。目前绝大多数tDCS研究是利用10-20国际电极放置法来放置tDCS电极。10-20国际电极放置法是基于头颅表面尺寸来标定电极位置，这种定位方法与大脑脑区没有精确的对应关系，因此，现有tDCS系统虽然可以定位tDCS电极位置，但均无法准确定位tDCS刺激的脑区位置。

d)  现有的tDCS系统多为单通道，无法在全头范围内实现高空间聚焦性的多通道刺激。目前一些tDCS制造商已经开发了多通道tDCS初级产品。如德国Neuro Conn公司的最新产品DC-STIMULATOR MC最大可达16通道。美国Soterix医疗公司的4X1-C2 tDCS具有2通道刺激能力。但上述产品在实际中都未被广泛使用，根本原因在于其设计原理只是简单地将单通道进行数量上的扩容。原本单通道tDCS就存在着空间聚焦性较差的缺点，多通道tDCS由于电极数目的增加和相对位置的复杂化，各组电极之间的合成效应必然会造成tDCS电流的走向、强度、分布的复杂化，从而使得空间聚焦性更加恶化。

e)  现有的tDCS系统中电极的极性和电流强度均为固定值，无法通过对刺激参数进行优化配置来产生复杂的刺激模式。

发明内容

本实用新型的目的在于为了解决现有tDCS系统具有的覆盖范围小、聚焦性差、通道数少、无法定制复杂刺激等缺点，本实用新型提出一种全新的tDCS系统，该系统包括tDCS刺激装置和控制方法。本实用新型方案可以根据用户指定的刺激位置和类型，完成各通道刺激参数的自动优化，并最终生成满足用户要求的刺激。本方案提出的tDCS系统具有覆盖全头、高聚焦性、多通道等优点，其刺激定位准确，并可定制复杂刺激。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种高聚焦性多通道经颅直流电刺激装置，包括tDCS电极阵列、电源与控制单元；其中，tDCS电极阵列为基于10-20国际电极放置法在头颅表面设置的多通道的圆形导电电极，该电极阵列中各通道电极与电源之间分别通过独立的控制单元连接，各通道电极极性以及电流强度由这些独立的控制单元分别控制；tDCS电极阵列集成为电极帽形式，采用导电膏作为tDCS电极阵列与皮肤之间的介质。所述电源为直流电电源，输出电压范围为±5 V，输出电流强度范围为±5000 μA。所述控制单元用于控制电极的极性和电流强度。

有益效果：本实用新型方案提出了高聚焦性多通道tDCS系统的新型设计理论和方法。相比较现有的tDCS系统，本方案具有以下的特色与优势：

1） 提供了实施复杂刺激的可能性

相比较现有的单通道tDCS只能在正极下方产生兴奋，负极下方产生抑制的单一刺激模式，本方案为用户提供了实施多点，多类型复杂刺激的可能性，可以实现用户定制刺激，将极大地拓展tDCS的研究手段。

2） 可以实现tDCS精确定位和受试者特定刺激