一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置的制作方法

1.本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种可实现经颅电刺激系统在磁共振成像扫描室内使用的装置，尤其涉及一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置。


背景技术：

2.经颅电刺激(transcranial electrical stimulation,tes)是目前广泛开展研究的一种神经调控技术，通过刺激装置将电流传给大脑，电流穿过脑部皮肤和骨骼等组织到达大脑皮层，在电流和电场的作用下，增强或抑制大脑皮层的活性，重塑神经网络功能，达到治疗神经系统疾病或改善神经功能障碍的目的。现如今经颅电刺激主要有：经颅直流电刺激(tdcs)、经颅交流电刺激(tacs)、经颅脉冲电刺激(tpcs)和经颅随机噪声电刺激(trns)等刺激方法，这些刺激方法主要是刺激电流形式不同，产生的效果也不尽相同。
3.随着医学技术的进步，为了进一步研究经颅电刺激技术的神经调控机制，很多科学实验将经颅电刺激技术和磁共振成像(magnetic resonance imaging,mri)技术结合起来，一起探究相关作用机制，具体来说，在进行经颅电刺激实验的同时进行功能磁共振成像(function magnetic resonance imaging,fmri)，这样可以测得经颅电刺激期间目标脑区的实时血氧变化，进而评估大脑皮层活性变化。在经颅脑刺激期间同时进行磁共振成像，目前一般的实现方法是：经颅电刺激装置位于控制室，通过电极导联线连接到滤波器，经过滤波器转换后的电极导线进入扫描室，导线尽头的刺激电极贴于被试对象刺激部位，进行经颅电刺激。
4.上述的方案关键在于在高场强磁共振下，有一套磁兼容的经颅电刺激系统可以协同磁共振成像的实验，市场上已经有普通环境下使用的经颅电刺激系统，但是磁共振扫描室特殊的物理环境，若不加处理直接使用，轻则对磁共振成像和电刺激系统稳定性产生影响，重则导致磁共振设备故障，产生巨大维修费用，所以一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置，可以使得经颅电刺激系统在磁共振环境下安全、稳定地运行，从而将科研方案和实验付诸实践，推动相关研究。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置，使得经颅电刺激系统可以在磁共振环境下使用，解决目前经颅电刺激系统未实现磁兼容的问题。
6.本实用新型解决其问题所采取的技术手段是：所述一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置主要包括磁屏蔽壳体、非磁性金属箔、碳纤维屏蔽网、碳纤维电极以及滤波器五个部分，所述磁屏蔽壳体屏蔽经颅电刺激系统的电刺激器，碳纤维屏蔽网包裹电极导联线，非磁性金属箔覆盖电刺激器和电极导联线的连接接口，非磁性金属箔包裹碳纤维电极，碳纤维电极导线绞合缠绕，滤波器集成在电刺激器内部。本实用新型通过磁屏蔽壳体、非磁性金属箔、碳纤维屏蔽网、碳纤维电极以及滤波器来实现经颅电刺激系统在磁共振扫描室内各部分的磁屏蔽和磁兼容。
7.所述磁屏蔽壳体、非磁性金属箔、碳纤维屏蔽网和碳纤维电极由相对磁导率和空气接近的非磁性导体材料制成，如铜、铝、碳纤维材料。当进入磁共振扫描室内，处于高静磁场环境中，由于相对磁导率和空气接近，不会造成静磁场密度发生太大变化，进而不影响磁共振成像。在磁共振成像期间，梯度磁场变化，导体材料会产生感应电场，感应电场产生的磁场与梯度磁场抵消，故磁屏蔽壳体、非磁性金属箔、碳纤维屏蔽网和碳纤维电极内部不受梯度磁场影响。
8.所述碳纤维屏蔽网包裹电极导联线并和电刺激器输出接口连接，电刺激器和电极导联线的接口处用非磁性金属箔覆盖，将磁屏蔽壳体和碳纤维屏蔽网连接成一体，防止从接口处泄露或引入电磁干扰。
9.所述碳纤维电极导线绞合缠绕，并由非磁性金属箔包裹固定，在磁共振成像时，射频电场高速变化情况下，不形成环形通路，不会产生大的磁通量变化和感应电流，减少对经颅电刺激系统的影响。。
10.所述滤波器集成在电刺激器内部，位于输出、输入接口处，进一步消除射频电场可能通过电极导联线对经颅电刺激系统产生的输入性干扰。
11.相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：(1)实现经颅电刺激系统的磁屏蔽和磁兼容，可以直接在磁共振扫描室内使用；(2)拓展了经颅电刺激系统使用的范围和场景，对于科学问题的深入研究有重大意义。
附图说明
12.图1为本实用新型电磁屏蔽装置的一种实际场景应用示意图。
13.图2为本实用新型各部分屏蔽示意图。
具体实施方式
14.本实用新型结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
15.实施例1
16.如图1为本实用新型电磁屏蔽装置的一种实际场景应用示意图，经颅电刺激系统的电刺激器由磁屏蔽壳体1作为外壳包裹，电极导联线由碳纤维屏蔽网3包裹，电刺激器和电极导联线相连，连接口由非磁性金属箔2包裹，电极导联线和碳纤维电极4相连，接口和绞合缠绕的碳纤维电极4导线由非磁性金属箔2包裹固定，末端电极贴在被试对象头部，上述各组件均位于磁共振扫描室内，其中碳纤维电极4末端位于核心检查区，其他组件位于核心磁场之外，通常磁密度低于0.5mt，进一步避免磁场的干扰；电刺激器内部集成滤波器5，和控制室的计算机可以通过无线或光纤方式实现双向通讯，可进一步降低磁共振环境的影响，提高可靠性和便捷性。
17.如图2为本实用新型一种实例各部分屏蔽示意图，本实用新型中经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置主要包括磁屏蔽壳体1、非磁性金属箔2、碳纤维屏蔽网3、碳纤维电极4以及集成滤波器5五个部分，图中给出了各单元之间的连接关系，所述磁屏蔽壳体1与碳纤维屏蔽网3包裹的电极导联线相连，接口缝隙由非磁性金属箔21覆盖屏蔽，电极导联线与碳纤维电极4接口处用非磁性金属箔22屏蔽，碳纤维电极4导线绞合缠绕至末端，由非磁性金属箔22包裹固定，电刺激器集成滤波器5位于磁屏蔽壳体1内的pcb板中，根据电刺激器不同通讯
方式类型，其通讯输入端也根据情况增加滤波器5。


技术特征：
1.一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置，其特征在于，该装置包括磁屏蔽壳体(1)、非磁性金属箔(2)、碳纤维屏蔽网(3)、碳纤维电极(4)以及滤波器(5)五个部分，所述磁屏蔽壳体(1)屏蔽经颅电刺激系统的电刺激器，碳纤维屏蔽网(3)包裹电极导联线，非磁性金属箔(2)覆盖电刺激器和电极导联线的连接接口，非磁性金属箔(2)包裹碳纤维电极(4)，碳纤维电极(4)导线绞合缠绕，滤波器(5)集成在电刺激器内部。2.根据权利要求1一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置，其特征在于，1)磁屏蔽壳体(1)采用相对磁导率和空气接近的非磁性导体材料制成；2)碳纤维屏蔽网(3)采用碳纤维高密度编制网；3)非磁性金属箔(2)具可塑性，用来覆盖电刺激器和电极导联线的接口，覆盖电极导联线和碳纤维电极(4)的接口；4)碳纤维电极(4)具有磁兼容性，且其导线采用绞合缠绕走线方式，只在末端分开。3.根据权利要求1一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述滤波器(5)集成与电刺激器内部，位于系统输出、输入接口处。

技术总结
本实用新型公开了一种用于经颅电刺激系统的电磁屏蔽装置，采用磁屏蔽壳体、非磁性金属箔、碳纤维屏蔽网、碳纤维电极和滤波器来屏蔽、消除磁共振扫描室内的磁场、射频电场对经颅电刺激系统的干扰，以及消除经颅电刺激系统可能对磁共振成像的影响。磁共振兼容经颅电刺激系统中电刺激器、电极导联线、电极以及部分通讯模块在磁共振扫描室，电刺激器采用磁屏蔽壳体、电极导联线采用非磁性金属箔和碳纤维屏蔽网来屏蔽静磁场、射频电场和梯度磁场，碳纤维电极由磁兼容材料制成，几乎不受磁场影响，电刺激器内设计有滤波器，用来滤除射频电场可能产生的射频干扰。能产生的射频干扰。能产生的射频干扰。


技术研发人员：马明伟 王敏敏 张韶岷 董树荣 潘纲
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2020.12.28
技术公布日：2022/1/25