專(zhuān)利名稱(chēng)：多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器， 一種具有多個(gè)刺激線圈，各個(gè)刺激線圈輸出參數(shù)由電腦程序控制的單臺(tái)經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器。
背景技術(shù)：
從l訴5年英國(guó)的BARKER博士用脈沖磁場(chǎng)刺激大腦皮質(zhì)引出手部的運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位開(kāi)始，經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激技術(shù)已有20多年的發(fā)展和普及。磁場(chǎng)剌激是一種無(wú)損無(wú)痛無(wú)接觸，非侵襲性刺激大腦中樞神經(jīng)和周?chē)窠?jīng)的一種技術(shù)。廣泛應(yīng)用于神經(jīng)科學(xué)的研究，臨床醫(yī)學(xué)的診斷、治療和康復(fù)。磁場(chǎng)刺激器是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，用直流高壓向儲(chǔ)能電容充電，用可控硅作為電子開(kāi)關(guān)向刺激線圈放電，巨大的脈沖電流使線圈產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖磁場(chǎng)，瞬變的磁場(chǎng)可以使周?chē)锝M織內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，使神經(jīng)纖維的膜電位去極化，產(chǎn)生動(dòng)作電位，從而引起神經(jīng)細(xì)胞興奮，肌肉收縮，激素分泌，觸突調(diào)制等一系列生物效應(yīng)。
目前，市場(chǎng)上的磁場(chǎng)刺激器有3種刺激模式，即單刺激，成對(duì)刺激和重復(fù)刺激，每一臺(tái)磁場(chǎng)刺激器由主機(jī)和一個(gè)刺激線圈組成，主機(jī)包括高壓充電部分，儲(chǔ)能電容，可控硅開(kāi)關(guān)和輸出參數(shù)控制電路。刺激器只有一個(gè)輸出接口，連接一個(gè)刺激線圈，每次只能刺激一個(gè)部位。為了同時(shí)對(duì)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(shí)或相繼刺激大腦多個(gè)不同的區(qū)域，麻醉中的神經(jīng)監(jiān)測(cè)需要高頻4聯(lián)(連續(xù)4個(gè)脈沖，間隔l毫秒)的磁場(chǎng)刺激，為了對(duì)大腦和周?chē)窠?jīng)進(jìn)行多部位廣泛磁場(chǎng)刺激，加強(qiáng)對(duì)大腦功能的調(diào)節(jié)，根據(jù)刺激參數(shù)對(duì)不同部位的協(xié)同或拮抗作用，也需要多個(gè)線圈對(duì)不同部位采用不同的刺激參數(shù)，達(dá)到快速診斷和治療的目的。在康復(fù)醫(yī)學(xué)中，如果用多個(gè)磁場(chǎng)線圈同時(shí)剌激脊髓、軀干和肢體，可更好的達(dá)到功能性磁刺激的治療效果。
要達(dá)到多部位同時(shí)刺激，目前需要購(gòu)置多臺(tái)磁場(chǎng)刺激器同時(shí)工作，即使這樣，多臺(tái)刺激器也難以同步化，程序化工作，并且多臺(tái)磁場(chǎng)刺激器消耗的電能大(每臺(tái)的峰值功率大于3000瓦)， 一般醫(yī)院供電電源難以承受，對(duì)電網(wǎng)和周?chē)碾娮釉O(shè)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(chǎng)刺激器只有一個(gè)刺激線圈的不足，為了同時(shí)在多部位刺激不同的區(qū)域，為了擴(kuò)大多部位刺激的科研范圍，縮短臨床檢査時(shí)間，提高治療效果，也為了節(jié)省醫(yī)院購(gòu)買(mǎi)多臺(tái)磁場(chǎng)刺激器的費(fèi)用，本實(shí)用新型提供一種具有多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器，可選擇一個(gè)或多個(gè)刺激線圈輸出磁場(chǎng)刺激，同時(shí)使用的多個(gè)刺激線圈可以分別調(diào)節(jié)每個(gè)刺激線圈的刺激參數(shù)(強(qiáng)度、頻率、脈沖個(gè)數(shù)，間歇時(shí)間，連續(xù)刺激時(shí)程)，可同時(shí)經(jīng)顱刺激大腦中樞神經(jīng)和周?chē)窠?jīng)，增多了刺激部位，擴(kuò)大了刺激范圍，為科研和臨床診斷治療提供一種多刺激線圈的新型經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種多個(gè)剌激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器，它包括高壓充電電源、限流電阻、儲(chǔ)能電容、反向續(xù)流 二極管、可控硅開(kāi)關(guān)、剌激線圈和微電腦控制器，其特征在于由一個(gè)可控硅開(kāi)關(guān)、 一個(gè)刺激線圈 和一個(gè)儲(chǔ)能電容構(gòu)成刺激單元，由N個(gè)刺激單元并聯(lián)連接在限流電阻和高壓充電電源端，N個(gè)刺激 單元共用一個(gè)儲(chǔ)能電容，微電腦控制端分別連接每個(gè)刺激單元的可控硅開(kāi)關(guān)的觸發(fā)端，N^2。
如上所述的多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)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(gè)刺激單元，有N個(gè)可控硅開(kāi)關(guān)、N個(gè)刺激線圈和N個(gè)儲(chǔ)能電容，每個(gè)剌激單元通過(guò)一 個(gè)高壓半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)連接限流電阻。由一個(gè)高壓充電電源在微電腦控制器的管理下，通過(guò)高壓半導(dǎo)體 開(kāi)關(guān)輪流向多個(gè)儲(chǔ)能電容充電，由微電腦控制器同步或分時(shí)觸發(fā)多個(gè)可控硅開(kāi)關(guān)，使多個(gè)刺激線圈 同時(shí)或分時(shí)工作。
一種多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器，它包括高壓充電電源、限流電阻、儲(chǔ)能電容、反向續(xù)流 二極管、可控硅開(kāi)關(guān)、刺激線圈和微電腦控制器，其特征在于髙壓充電電源、限流電阻、儲(chǔ)能電 容、反向續(xù)流二極管、可控硅開(kāi)關(guān)和刺激線圈組成刺激模塊，多個(gè)刺激模塊并聯(lián)連接在微電腦控制 器上。
如上所述的多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)剌激器，其特征在于并聯(lián)連接在微電腦控制器上的多個(gè) 刺激模塊共用一個(gè)刺激線圈。
可以連接多個(gè)儲(chǔ)能電容和可控硅電子開(kāi)關(guān)，由程序控制，達(dá)到同步刺激，二聯(lián)成對(duì)剌激，多聯(lián) 刺激和超高頻刺激。
本實(shí)用新型的工作原理現(xiàn)在的磁場(chǎng)刺激器由直流高壓充電電源給儲(chǔ)能電容充電，由一個(gè)可控 硅(SCR)或者IGBT, 1GCT, GTO等電力器件作為電子開(kāi)關(guān)，控制一個(gè)磁場(chǎng)線圈的脈沖電流來(lái) 產(chǎn)生有剌激作用的脈沖磁場(chǎng)，每次只能刺激一個(gè)部位。本實(shí)用新型改為在儲(chǔ)能電容后并聯(lián)連接多個(gè) 可控硅開(kāi)關(guān)，由微電腦分別控制每個(gè)可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)多個(gè)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(shí)連續(xù)刺激的一種電路結(jié)構(gòu)，可滿(mǎn)足多刺激線圈多部位分時(shí)連續(xù)刺激的需 要，但這種方法不能夠使多個(gè)刺激線圈同時(shí)同步輸出，如果每個(gè)刺激線圈輪流輸出，n個(gè)刺激線圈 的輸出頻率只有原來(lái)的1/n。對(duì)于目前磁場(chǎng)刺激器最高頻率為100Hz時(shí)，如果用5個(gè)線圈同時(shí)輪流 工作，每個(gè)剌激線圈的刺激頻率只有20Hz。對(duì)于不要求高頻率和完全同步的多線圈刺激是一種簡(jiǎn) 單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的辦法。
要達(dá)到完全的多線圈同時(shí)剌激，每個(gè)剌激線圈既能分時(shí)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(gè)刺激線圈連接的可控硅開(kāi)關(guān)要有獨(dú)立的高壓充電電源和儲(chǔ)能電容，也可由一 個(gè)高壓充電電源用多個(gè)髙壓半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)IGBT作為開(kāi)關(guān)，在刺激間歇期間，對(duì)多個(gè)儲(chǔ)能電容輪流充
4電，每個(gè)電容充電電壓由微電腦程序控制，實(shí)現(xiàn)每個(gè)刺激線圈的刺激參數(shù)獨(dú)立可調(diào)。可以不增加設(shè)備的峰值功率，電源的利用率和功率因數(shù)會(huì)增加。克服了兩臺(tái)磁場(chǎng)刺激器同時(shí)使用峰值功率成倍增加的缺點(diǎn)。
另外，如果把兩個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能電容通過(guò)可控硅接在一個(gè)刺激線圈上，可以任意調(diào)節(jié)兩個(gè)脈沖之間的間歇時(shí)間，以此檢測(cè)神經(jīng)細(xì)胞的興奮性，不應(yīng)期和超常期等生理指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)麻醉中4聯(lián)律刺激的需要，如果多個(gè)(n個(gè))電容輪流對(duì)一個(gè)刺激線圈放電，則該刺激線圈的脈沖串的輸出頻率可增加n倍。
多個(gè)磁場(chǎng)刺激線圈的輸出模式除了刺激參數(shù)獨(dú)立可調(diào)以外，可以由微電腦程序控制，采用一個(gè)和/或幾個(gè)線圈輸出，而不需要全部磁場(chǎng)刺激線圈都有輸出。
本實(shí)用新型的有益效果是 一臺(tái)磁場(chǎng)刺激器可替代多臺(tái)磁場(chǎng)刺激器使用，實(shí)現(xiàn)多個(gè)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(chǔ)能電容的數(shù)量，除了多線圈分時(shí)剌激以外，還可以多線圈同步刺激，成對(duì)刺激。如果把多個(gè)儲(chǔ)能電容通過(guò)可控硅接在一個(gè)線圈輸出時(shí)，該刺激線圈的刺激頻率可提高n倍。所以本實(shí)用新型可選擇一個(gè)或幾個(gè)刺激線圈同時(shí)輸出，不但實(shí)現(xiàn)了多部位的同時(shí)刺激，而且增加了單個(gè)線圈的刺激模式和刺激頻率，增加了磁場(chǎng)刺激的應(yīng)用范圍。


圖l,是現(xiàn)在單線圈磁場(chǎng)刺激器的工作原理圖。
圖2,是本實(shí)用新型的實(shí)施例1:—個(gè)髙壓充電電源和一個(gè)儲(chǔ)能電容，并聯(lián)多刺激線圈分時(shí)輪流輸出的電路原理圖。
圖3,是本實(shí)用新型的實(shí)施例2: —個(gè)高壓充電電源，分別對(duì)多電容充電，多剌激線圈輸出電路原理圖。
圖4,是本實(shí)用新型的實(shí)施例3:多個(gè)高壓充電電源、儲(chǔ)能電容和可控硅控制的多線圈同步或輪流
圖5,是本實(shí)用新型的實(shí)施例4:多個(gè)高壓充電電源、儲(chǔ)能電容和可控硅控制向一個(gè)刺激線圈輸出的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
圖中標(biāo)記的說(shuō)明1 —高壓充電電源，2—限流電阻，3—儲(chǔ)能電容，4一反向續(xù)流二極管，5—可控硅開(kāi)關(guān)，6—刺激線圈，7—微電腦控制器，8—高壓半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。
5圖1中為現(xiàn)有技術(shù)的一臺(tái)磁場(chǎng)刺激器配接一個(gè)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(chǔ)能電容3組成完整的高壓儲(chǔ)能電路，由高壓電容的正極連接可控硅開(kāi)關(guān) 5的陽(yáng)極和續(xù)流二極管4，再連接磁場(chǎng)刺激線圈6，組成一個(gè)串聯(lián)回路回到儲(chǔ)能電容3的負(fù)極。由微 電腦控制器7調(diào)節(jié)充電電壓的高低決定了輸出能量的大小，同時(shí)微電腦控制器7按程序觸發(fā)可控硅 開(kāi)關(guān)5,控制其開(kāi)通和關(guān)斷以改變輸出頻率、序列脈沖寬度和間歇時(shí)間。
在圖2所示的本實(shí)用新型的實(shí)施例1中，只采用一個(gè)高壓充電電源l，在儲(chǔ)能電容3上并聯(lián)了 多個(gè)可控硅開(kāi)關(guān)5、反向續(xù)流二極管4,每個(gè)可控硅開(kāi)關(guān)5串接一個(gè)磁場(chǎng)刺激線圈6，儲(chǔ)能電容3 的充電電壓和各個(gè)可控硅開(kāi)關(guān)5的觸發(fā)導(dǎo)通由微電腦控制器7程序控制，可實(shí)現(xiàn)多刺激線圈分時(shí)工 作，輪流輸出。
在圖3所示的實(shí)施例2中，也只采用一個(gè)高壓充電電源1，由微電腦控制器7控制，通過(guò)高壓 辦導(dǎo)體開(kāi)關(guān)IGBT 8向各個(gè)儲(chǔ)能電容3充電，然后再控制可控硅開(kāi)關(guān)5，使多個(gè)刺激線圈6同步輸 出或輪流輸出，這種電路結(jié)構(gòu)，只用了一個(gè)高壓充電電源l，在不增加峰值功率的情況下實(shí)現(xiàn)多刺 激線圈同步輸出。
圖4所示的實(shí)施例3中，把圖l中由髙壓充電電源l、限流電阻2、儲(chǔ)能電容3、可控硅開(kāi)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(lái)，在同一微電腦控制器7的管理下實(shí)現(xiàn)多刺 激線圈同步工作或分時(shí)輪流工作，此電路要求市電供電容量達(dá)到6000W以上。
圖5所示的實(shí)施例4中，由微電腦控制器7控制多個(gè)儲(chǔ)能電容3通過(guò)多個(gè)可控硅開(kāi)關(guān)5向同一 個(gè)剌激線圈6輸出，可以實(shí)現(xiàn)成對(duì)輸出，多聯(lián)律輸出，超高頻輸出，實(shí)現(xiàn)平常單臺(tái)磁場(chǎng)刺激器所無(wú) 法實(shí)現(xiàn)的刺激模式。
權(quán)利要求1、一種多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器，它包括高壓充電電源、限流電阻、儲(chǔ)能電容、反向續(xù)流二極管、可控硅開(kāi)關(guān)、刺激線圈和微電腦控制器，其特征在于高壓充電電源、限流電阻、儲(chǔ)能電容、反向續(xù)流二極管、可控硅開(kāi)關(guān)和刺激線圈組成刺激模塊，多個(gè)刺激模塊并聯(lián)連接在微電腦控制器上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器，其特征在于并聯(lián)連接在微電腦控 制器上的多個(gè)剌激模塊共用一個(gè)刺激線圈。
專(zhuān)利摘要一種多個(gè)刺激線圈的經(jīng)顱磁場(chǎng)刺激器，它包括高壓充電電源、限流電阻、儲(chǔ)能電容、反向續(xù)流二極管、可控硅開(kāi)關(guān)、刺激線圈和微電腦控制器，其特征在于高壓充電電源、限流電阻、儲(chǔ)能電容、反向續(xù)流二極管、可控硅開(kāi)關(guān)和刺激線圈組成刺激模塊，多個(gè)刺激模塊并聯(lián)連接在微電腦控制器上。一臺(tái)磁場(chǎng)刺激器可替代多臺(tái)磁場(chǎng)刺激器使用，實(shí)現(xiàn)多個(gè)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(chǔ)能電容的數(shù)量，除了多線圈分時(shí)刺激以外，還可以多線圈同步刺激，成對(duì)刺激。
文檔編號(hào)A61N2/04GK201286940SQ20082017725
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者余維新, 孫逸華, 廖家華, 丹 陳 申請(qǐng)人:武漢依瑞德醫(yī)療設(shè)備新技術(shù)有限公司