神经调控技术作为治疗神经系统疾病的一个关键组成部分，广泛用于神经精神领域。随着医学以及生物医学工程技术的不断进步，超声治疗技术通过将超声波能量聚焦在病灶区域，利用聚焦超声波引起的热效应、力效应和空化效应等，在不损伤正常组织的条件下，实现对病灶区域的直接治疗或者辅助治疗。

目前，神经调控一般采用经颅聚焦超声技术。经颅聚焦超声在脑神经疾病的治疗中具有成本低、无创、易于适应闭环疗法等优点，因而获得广泛关注。但是，由于高频超声波在颅骨与脑组织中的阻抗不匹配，超声能量在传播过程中将面临衰减与扩散，因而超声信号在经过颅骨之后很难在大脑中精确聚焦。更重要的是，聚焦靶点位置的精确性及超声波强度的精准控制在神经调控中起着关键作用。但遗憾的是，经颅聚焦超声技术在精确、精准控制方面存在较多弊端。

此外，其他调控手段还包括：经颅直流电刺激技术以及经颅磁刺激技术。如经颅直流电刺激技术将电流传递到特定靶点区域内，诱导神经元兴奋性，实现无创，但由于聚焦特性随作用深度的增大而减小，且具有空间分辨率低的缺点，较难提供针对深层组织，如大脑皮层以下的组织的刺激。

本发明公开了一种基于微波致声的菲涅尔颅内超声聚焦装置及方法，通过结合微波致声原理与多层菲涅尔微流控波带片的聚焦技术组成菲涅尔颅内超声聚焦技术。该装置包括微波和超声波产生模块、超声信号采集系统、图像处理分析模块。该装置及方法通过利用微波激发植入式菲涅尔微流控波带片实现超声波在深层大脑组织中的聚焦、变焦及强度的可调。与传统的经颅聚焦超声技术、经颅直流电刺激技术相比，本发明具有深穿透、可变焦、强度可调、高效率激发、生物兼容和成本低等特点，在神经调控、药物精准递送等领域具有重大潜在应用价值。

相对于现有技术而言，本发明具备显著积极的技术效果，其有益效果至少体现在以下6个方面。

(1)基于微波致声，通过微波激发植入颅内的多层菲涅尔微流控波带片中的电解质溶液或液体金属，可实现高强度的超声聚焦。与传统的经颅聚焦超声技术相比，该方法避开了超声波穿透颅骨时带来的能量耗散和相位偏移等问题，利用微波的深穿透在颅内高效率激发超声波。

(2)堆叠式的多层菲涅尔微流控波带片由多个不同尺寸的单层菲涅尔微流控波带片组成，通过在不同层面的单层菲涅尔微流控波带片通道中注入电解质溶液，同时再通过调节天线到多层菲涅尔微流控波带片的距离，可最终实现深穿透、焦距和强度可调的颅内超声聚焦，其中聚焦深度大于5cm，焦点横向尺寸小于2mm。与传统的经颅刺激的植入水听器法调节聚焦深度需要反复进行植入手术相比，该方法调节聚焦深度和强度过程简单。

(3)由聚二甲基硅氧烷PDMS、聚乙烯PE和聚丙烯PP中的一种或多种材料制作而成的多层菲涅尔微流控波带片以及用于填充微流控通道的电解质溶液具有良好的生物相容性。

(4)与传统的经颅直流电刺激技术相比，该方法可有效避免在颅内激发电流带来的医学安全问题。

(5)本发明可应用于神经调控、药物精准递送等领域，具有成本低的优势。单层菲涅尔微流控波带片厚度只有亚毫米或毫米量级，且制备材料为碳基和硅基聚合物，与传统的经颅聚焦超声技术相比，该方法制备技术要求低，价格低廉。

(6)本发明填充微流控通道的液体来源丰富，可为氣化钠溶液、氯化钙溶液、氯化镁溶液以及其他电解质溶液等。

装置结构示意图

多层菲涅尔微流控波带片任意一层的结构示意图

单层菲涅尔微流控波带片结构实物图，其中流体可通过气泵或针筒从输入端注入并且总输出端回收