專利名稱：多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場刺激器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型經(jīng)顱磁場刺激器， 一種具有多個刺激線圈，各個刺激線圈輸出參數(shù)由 電腦程序控制的單臺經(jīng)顱磁場剌激器。
背景技術(shù)：
從1985年英國的BARKER博士用脈沖磁場剌激大腦皮質(zhì)引出手部的運動誘發(fā)電位開始，經(jīng)顱 磁場刺激技術(shù)已有20多年的發(fā)展和普及。磁場刺激是一種無損無痛無接觸，非侵襲性剌激大腦中 樞神經(jīng)和周圍神經(jīng)的一種技術(shù)。廣泛應用于神經(jīng)科學的研究，臨床醫(yī)學的診斷、治療和康復。磁場 刺激器是根據(jù)法拉第電磁感應原理，用直流高壓向儲能電容充電，用可控硅作為電子開關(guān)向刺激線 圏放電，巨大的脈沖電流使線圈產(chǎn)生強大的脈沖磁場，瞬變的磁場可以使周圍生物組織內(nèi)部產(chǎn)生感 應電流，使神經(jīng)纖維的膜電位去極化，產(chǎn)生動作電位，從而引起神經(jīng)細胞興奮，肌肉收縮，激素分 泌，觸突調(diào)制等一系列生物效應。
目前，市場上的磁場刺激器有3種刺激模式，即單刺激，成對刺激和重復刺激，每一臺磁場刺 激器由主機和一個刺激線圈組成，主機包括髙壓充電部分，儲能電容，可控硅開關(guān)和輸出參數(shù)控制 電路。剌激器只有一個輸出接口，連接一個刺激線圈，每次只能刺激一個部位。為了同時對比雙側(cè) 大腦功能，為了研究大腦不同功能區(qū)的聯(lián)系和相互作用，需要同時或相繼刺激大腦多個不同的區(qū)域， 麻醉中的神經(jīng)監(jiān)測需要高頻4聯(lián)(連續(xù)4個脈沖，間隔l毫秒)的磁場刺激，為了對大腦和周圍神 經(jīng)進行多部位廣泛磁場刺激，加強對大腦功能的調(diào)節(jié)，根據(jù)刺激參數(shù)對不同部位的協(xié)同或拮抗作用， 也需要多個線圏對不同部位采用不同的剌激參數(shù)，達到快速診斷和治療的目的。在康復醫(yī)學中，如 果用多個磁場線圈同時刺激脊髄、軀干和肢體，可更好的達到功能性磁剌激的治療效果。
要達到多部位同時剌激，目前需要購置多臺磁場剌激器同時工作，即使這樣，多臺刺激器也難 以同步化，程序化工作，并且多臺磁場刺激器消耗的電能大(每臺的峰值功率大于3000瓦)， --般 醫(yī)院供電電源難以承受，對電網(wǎng)和周圍的電子設備有較大的電磁干擾。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的磁場刺激器只有一個刺激線圈的不足，為了同時在多部位剌激不同的區(qū)域，為 了擴大多部位剌激的 范圍，縮短臨床檢査時間，提髙治療效果，也為了節(jié)省醫(yī)院購買多臺磁場 刺激器的費用，本實用新型提供一種具有多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場刺激器，可選擇一個或多個刺激 線圈輸出磁場刺激，同時使用的多個刺激線圏可以分別調(diào)節(jié)每個刺激線圈的剌激參數(shù)(強度、頻率、 脈沖個數(shù)，間歇時間，連續(xù)刺激時程)，可同時經(jīng)顱刺激大腦中樞神經(jīng)和周圍神經(jīng)，增多了刺激部
位，擴大了剌激范圍，為科研和臨床診斷治療提供一種多刺激線圏的新型經(jīng)顱磁場剌激器。 本實用新型解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案是
一種多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場刺激器，它包括高壓充電電源、限流電阻、儲能電容、反向續(xù)流 二極管、可控硅開關(guān)、刺激線圏和微電腦控制器，其特征在于由一個可控硅開關(guān)、 一個刺激線圈 和一個儲能電容構(gòu)成刺激單元，由N個刺激單元并聯(lián)連接在限流電阻和高壓充電電源端，N個刺激 單元共用一個儲能電容，微電腦控制端分別連接每個剌激單元的可控硅開關(guān)的觸發(fā)端，NS2。
如上所述的多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場刺激器，其特征在于并聯(lián)連接在限流電阻和髙壓充電電 源端的N個刺激單元，有N個可控硅開關(guān)、N個刺激線圈和N個儲能電容，每個刺激單元通過一 個高壓半導體開關(guān)連接限流電阻。由一個高壓充電電源在微電腦控制器的管理下，通過高壓半導體 開關(guān)輪流向多個儲能電容充電，由微電腦控制器同步或分時觸發(fā)多個可控硅開關(guān)，使多個刺激線圈 同時或分時工作。
一種多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場剌激器，它包括髙壓充電電源、限流電阻、儲能電容、反向續(xù)流 二極管、可控硅開關(guān)、剌激線圏和微電腦控制器，其特征在于高壓充電電源、限流電阻、儲能電 容、反向續(xù)流二極管、可控硅開關(guān)和刺激線圈組成剌激模塊，多個刺激模塊并聯(lián)連接在微電腦控制 器上。
如上所述的多個刺激線圑的經(jīng)顱磁場剌激器，其特征在于并聯(lián)連接在微電腦控制器上的多個 刺激模塊共用一個刺激線圈。
可以連接多個儲能電容和可控硅電子開關(guān)，由程序控制，達到同步刺激，二聯(lián)成對刺激，多聯(lián) 剌激和超高頻剌激。
本實用新型的工作原理現(xiàn)在的磁場剌激器由直流高壓充電電源給儲能電容充電，由一個可控 硅(SCR)或者IGBT， IGCT， GTO等電力器件作為電子開關(guān)，控制一個磁場線圈的脈沖電流來 產(chǎn)生有刺激作用的脈沖磁場，每次只能刺激一個部位。本實用新型改為在儲能電容后并聯(lián)連接多個 可控硅開關(guān)，由微電腦分別控制每個可控硅的觸發(fā)導通，實現(xiàn)多個刺激線圈輪流連續(xù)或間歇性刺激。 這是一種多刺激線圈分時連續(xù)刺激的一種電路結(jié)構(gòu)，可滿足多剌激線圈多部位分時連續(xù)刺激的需 要，但這種方法不能夠使多個剌激線圈同時同步輸出，如果每個剌激線圈輪流輸出，n個刺激線圈 的輸出頻率只有原來的l/n。對于目前磁場剌激器最高頻率為100Hz時，如果用5個線圈同時輪流 工作，每個刺激線圈的刺激頻率只有20Hz。對于不要求高頻率和完全同步的多線圈剌激是一種簡 單、經(jīng)濟、實用的辦法。
要達到完全的多線圈同時刺激，每個剌激線圈既能分時輪流輸出又能同步輸出，并能維持最高 的輸出頻率，要求每個刺激線圈連接的可控硅開關(guān)要有獨立的高壓充電電源和儲能電容，也可由一 個高壓充電電源用多個高壓半導體開關(guān)IGBT作為開關(guān)，在刺激間歇期間，對多個儲能電容輪流充
電，每個電容充電電壓由微電腦程序控制，實現(xiàn)每個刺激線圈的刺激參數(shù)獨立可調(diào)?？梢圆辉黾釉O 備的峰值功率，電源的利用率和功率因數(shù)會增加。克服了兩臺磁場剌激器同時使用峰值功率成倍增 加的缺點。
另外，如果把兩個或多個儲能電容通過可控硅接在一個刺激線圈上，可以任意調(diào)節(jié)兩個脈沖之 間的間歇時間，以此檢測神經(jīng)細胞的興奮性，不應期和超常期等生理指標。實現(xiàn)麻醉中4聯(lián)律剌激 的需要，如果多個(n個)電容輪流對一個刺激線圏放電，則該刺激線圈的脈沖串的輸出頻率可增 加n倍。
多個磁場刺激線圈的輸出模式除了刺激參數(shù)獨立可調(diào)以外，可以由微電腦程序控制，采用一個 和/或幾個線圈輸出，而不需要全部磁場刺激線圈都有輸出。
本實用新型的有益效果是 一臺磁場剌激器可替代多臺磁場刺激器使用，實現(xiàn)多個剌激線圈輪 流剌激，使多部位得到連續(xù)的程序控制的刺激，如果增加儲能電容的數(shù)量，除了多線圈分時刺激以 外，還可以多線圈同步刺激，成對刺激。如果把多個儲能電容通過可控硅接在一個線圈輸出時，該 刺激線圈的刺激頻率可提髙n倍。所以本實用新型可選擇一個或幾個剌激線圈同時輸出，不但實現(xiàn) 了多部位的同時剌激，而且增加了單個線圈的刺激模式和刺激頻率，增加了磁場剌激的應用范圍。


圖1,是現(xiàn)在單線圈磁場刺激器的工作原理圖。
圖2,是本實用新型的實施例1: 一個髙壓充電電源和一個儲能電容，并聯(lián)多刺激線圈分時輪流輸 出的電路原理圖。
圖3，是本實用新型的實施例2: —個高壓充電電源，分別對多電容充電，多刺激線圈輸出電路原 理圖。
圖4,是本實用新型的實施例3:多個高壓充電電源、儲能電容和可控硅控制的多線圈同步或輪流 刺激電路原理圖。
圖5,是本實用新型的實施例4:多個高壓充電電源、儲能電容和可控硅控制向一個剌激線圈輸出 的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖中標記的說明l一高壓充電電源，2 —限流電阻，3—儲能電容，4一反向續(xù)流二極管，S — 可控硅開關(guān)，6—刺激線圈，7—微電腦控制器，8—高壓半導體開關(guān)。
圖1中為現(xiàn)有技術(shù)的一臺磁場刺激器配接一個刺激線圈的典型電路圖，由高壓充電電源1連接 充電限流電阻2，再并聯(lián)儲能電容3組成完整的高壓儲能電路，由髙壓電容的正極連接可控硅開關(guān) 5的陽極和續(xù)流二極管4，再連接磁場刺激線圏6，組成一個串聯(lián)回路回到儲能電容3的負極。由微 電腦控制器7調(diào)節(jié)充電電壓的髙低決定了輸出能量的大小，同時微電腦控制器7按程序觸發(fā)可控硅 開關(guān)5,控制其開通和關(guān)斷以改變輸出頻率、序列脈沖寬度和間歇時間。
在圖2所示的本實用新型的實施例1中，只采用一個高壓充電電源l，在儲能電容3上并聯(lián)了 多個可控硅開關(guān)5、反向續(xù)流二極管4，每個可控硅開關(guān)5串接一個磁場刺激線圈6,儲能電容3 的充電電壓和各個可控硅開關(guān)5的觸發(fā)導通由微電腦控制器7程序控制，可實現(xiàn)多剌激線圈分時工 作，輪流輸出。
在圖3所示的實施例2中，也只采用一個高壓充電電源1，由微電腦控制器7控制，通過高壓 辦導體開關(guān)IGBT 8向各個儲能電容3充電，然后再控制可控硅開關(guān)5，使多個剌激線圈6同步輸 出或輪流輸出，這種電路結(jié)構(gòu)，只用了一個高壓充電電源l,在不增加峰值功率的情況下實現(xiàn)多剌 激線圏同步輸出。
圖4所示的實施例3中，把圖l中由高壓充電電源l、限流電阻2、儲能電容3、可控硅開關(guān)5、 刺激線圈6構(gòu)成的電路集成在一起的刺激模塊并聯(lián)起來，在同一微電腦控制器7的管理下實現(xiàn)多刺 激線圈同步工作或分時輪流工作，此電路要求市電供電容量達到6000W以上。
圖5所示的實施例4中，由微電腦控制器7控制多個儲能電容3通過多個可控硅開關(guān)5向同一 個刺激線圏6輸出，可以實現(xiàn)成對輸出，多聯(lián)律輸出，超高頻輸出，實現(xiàn)平常單臺磁場剌激器所無 法實現(xiàn)的刺激模式。
權(quán)利要求1、一種多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場刺激器，它包括高壓充電電源、限流電阻、儲能電容、反向續(xù)流二極管、可控硅開關(guān)、刺激線圈和微電腦控制器，其特征在于由一個可控硅開關(guān)、一個刺激線圈和一個儲能電容構(gòu)成刺激單元，由N個刺激單元并聯(lián)連接在限流電阻和高壓充電電源端，N個刺激單元共用一個儲能電容，微電腦控制端分別連接每個刺激單元的可控硅開關(guān)的觸發(fā)端，N≥2。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個刺激線圏的經(jīng)顱磁場刺激器，其特征在于并聯(lián)連接在限流電阻 和高壓充電電源端的N個刺激單元，有N個可控硅開關(guān)、N個刺激線圈和N個儲能電容，每個剌 激單元通過一個高壓半導體開關(guān)連接限流電阻。
專利摘要一種多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場刺激器，它包括高壓充電電源、限流電阻、儲能電容、反向續(xù)流二極管、可控硅開關(guān)、刺激線圈和微電腦控制器，其特征在于由一個可控硅開關(guān)、一個刺激線圈和一個儲能電容構(gòu)成刺激單元，由N個刺激單元并聯(lián)連接在限流電阻和高壓充電電源端，N個刺激單元共用一個儲能電容，微電腦控制端分別連接每個刺激單元的可控硅開關(guān)的觸發(fā)端，N≥2。一臺磁場刺激器可替代多臺磁場刺激器使用，實現(xiàn)多個刺激線圈輪流刺激，使多部位得到連續(xù)的程序控制的刺激，如果增加儲能電容的數(shù)量，除了多線圈分時刺激以外，還可以多線圈同步刺激，成對刺激。
文檔編號A61N2/00GK201186109SQ20082006543
公開日2009年1月28日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月24日
發(fā)明者余維新, 孫逸華, 廖家華, 丹 陳 申請人:武漢依瑞德醫(yī)療設備新技術(shù)有限公司