可穿戴重复经颅磁刺激设备的电池供电研制成功

近日，中国科学院自动化研究所和脑机接口北京重点实验室开发了可穿戴重复经颅磁刺激设备(rTMS)。RTMS重量小于3公斤，性能与大型商业设备相当，为RTMS技术在家庭、社区和自由行动中的全场景应用提供了新的可能性。

与药物治疗相比，物理神经调节技术由于副作用小、靶向性好，已成为治疗临床脑病的有力工具。以深度脑刺激为代表的创神经调节技术在帕金森病等领域取得了进展。在无创神经调节中，由于人类进化形成的头皮、颅骨、脑脊液、脑膜等多层颅脑结构，难以保护脑组织，使精确有效的无创神经调节变得困难，这是神经调节领域的难题。

1985年，谢菲尔德大学教授安东尼·巴克尔发明了经颅磁刺激技术(TMS)。该技术利用时变磁场在大脑中产生感应电流，实现对神经元的非侵入性调节，可以直接激活神经元产生动作电位，是阈值上的无创神经调节手段。与电休克等阈值调节手段相比，TMS不需要麻醉，副作用小，安全性高，在大脑健康领域显示出潜力。传统的RTMS脉冲分布频率高，线圈产生数千安培电流，设备功率从数千瓦到数十千瓦。配套的电源和散热设施使设备重达数十公斤，限制了其在临床和科研中的应用。目前，RTMS的小型化甚至可穿戴化是研究人员和工程师面临的技术问题。

通过轻量级磁芯线圈设计和高功率密度高压脉冲驱动技术的突破，将设备的功耗和重量降低到进口商用设备的10%，接近现有传统商用TMS设备的刺激强度。在人体试验中，该设备成功地诱导了手腿的运动，实现了自由行走过程中的RTMS神经调节，揭示了中枢神经系统与不同肢体肌肉活动之间的动态相互作用。

可穿戴RTMS设备有望为治疗抑郁症等神经精神疾病提供新的场景解决方案，并为讨论自然场景中脑功能的动态变化提供新的工具。

相关成果在《自然-通讯》中发表(Nature Communications)是的。研究工作得到了科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目和国家自然科学基金的支持。