CN101234231A - 多个刺激线圈的经颅磁场刺激器 - Google Patents

Abstract

一种多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，它包括高压充电电源、限流电阻、储能电容、反向续流二极管、可控硅开关、刺激线圈和微电脑控制器，其特征在于：由一个可控硅开关、一个刺激线圈和一个储能电容构成刺激单元，由N个刺激单元并联连接在限流电阻和高压充电电源端，N个刺激单元共用一个储能电容，微电脑控制端分别连接每个刺激单元的可控硅开关的触发端，N≥2。一台磁场刺激器可替代多台磁场刺激器使用，实现多个刺激线圈轮流刺激，使多部位得到连续的程序控制的刺激，如果增加储能电容的数量，除了多线圈分时刺激以外，还可以多线圈同步刺激，成对刺激。

Description

多个刺激线圈的经颅磁场刺激器

技术领域

本发明涉及一种新型经颅磁场刺激器，一种具有多个刺激线圈，各个刺激线圈输出参数由电脑程序控制的单台经颅磁场刺激器。

背景技术

从1985年英国的BARKER博士用脉冲磁场刺激大脑皮质引出手部的运动诱发电位开始，经颅磁场刺激技术已有20多年的发展和普及。磁场刺激是一种无损无痛无接触，非侵袭性刺激大脑中枢神经和周围神经的一种技术。广泛应用于神经科学的研究，临床医学的诊断、治疗和康复。磁场刺激器是根据法拉第电磁感应原理，用直流高压向储能电容充电，用可控硅作为电子开关向刺激线圈放电，巨大的脉冲电流使线圈产生强大的脉冲磁场，瞬变的磁场可以使周围生物组织内部产生感应电流，使神经纤维的膜电位去极化，产生动作电位，从而引起神经细胞兴奋，肌肉收缩，激素分泌，触突调制等一系列生物效应。

目前，市场上的磁场刺激器有3种刺激模式，即单刺激，成对刺激和重复刺激，每一台磁场刺激器由主机和一个刺激线圈组成，主机包括高压充电部分，储能电容，可控硅开关和输出参数控制电路。刺激器只有一个输出接口，连接一个刺激线圈，每次只能刺激一个部位。为了同时对比双侧大脑功能，为了研究大脑不同功能区的联系和相互作用，需要同时或相继刺激大脑多个不同的区域，麻醉中的神经监测需要高频4联(连续4个脉冲，间隔1毫秒)的磁场刺激，为了对大脑和周围神经进行多部位广泛磁场刺激，加强对大脑功能的调节，根据刺激参数对不同部位的协同或拮抗作用，也需要多个线圈对不同部位采用不同的刺激参数，达到快速诊断和治疗的目的。在康复医学中，如果用多个磁场线圈同时刺激脊髓、躯干和肢体，可更好的达到功能性磁刺激的治疗效果。

要达到多部位同时刺激，目前需要购置多台磁场刺激器同时工作，即使这样，多台刺激器也难以同步化，程序化工作，并且多台磁场刺激器消耗的电能大(每台的峰值功率大于3000瓦)，一般医院供电电源难以承受，对电网和周围的电子设备有较大的电磁干扰。

发明内容

为了克服现有的磁场刺激器只有一个刺激线圈的不足，为了同时在多部位刺激不同的区域，为了扩大多部位刺激的科研范围，缩短临床检查时间，提高治疗效果，也为了节省医院购买多台磁场刺激器的费用，本发明提供一种具有多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，可选择一个或多个刺激线圈输出磁场刺激，同时使用的多个刺激线圈可以分别调节每个刺激线圈的刺激参数(强度、频率、脉冲个数，间歇时间，连续刺激时程)，可同时经颅刺激大脑中枢神经和周围神经，增多了刺激部位，扩大了刺激范围，为科研和临床诊断治疗提供一种多刺激线圈的新型经颅磁场刺激器。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，它包括高压充电电源、限流电阻、储能电容、反向续流二极管、可控硅开关、刺激线圈和微电脑控制器，其特征在于：由一个可控硅开关、一个刺激线圈和一个储能电容构成刺激单元，由N个刺激单元并联连接在限流电阻和高压充电电源端，N个刺激单元共用一个储能电容，微电脑控制端分别连接每个刺激单元的可控硅开关的触发端，N≥2。

如上所述的多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，其特征在于：并联连接在限流电阻和高压充电电源端的N个刺激单元，有N个可控硅开关、N个刺激线圈和N个储能电容，每个刺激单元通过一个高压半导体开关连接限流电阻。由一个高压充电电源在微电脑控制器的管理下，通过高压半导体开关轮流向多个储能电容充电，由微电脑控制器同步或分时触发多个可控硅开关，使多个刺激线圈同时或分时工作。

一种多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，它包括高压充电电源、限流电阻、储能电容、反向续流二极管、可控硅开关、刺激线圈和微电脑控制器，其特征在于：高压充电电源、限流电阻、储能电容、反向续流二极管、可控硅开关和刺激线圈组成刺激模块，多个刺激模块并联连接在微电脑控制器上。

如上所述的多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，其特征在于：并联连接在微电脑控制器上的多个刺激模块共用一个刺激线圈。

可以连接多个储能电容和可控硅电子开关，由程序控制，达到同步刺激，二联成对刺激，多联刺激和超高频刺激。

本发明的工作原理：现在的磁场刺激器由直流高压充电电源给储能电容充电，由一个可控硅(SCR)或者IGBT，IGCT，GTO等电力器件作为电子开关，控制一个磁场线圈的脉冲电流来产生有刺激作用的脉冲磁场，每次只能刺激一个部位。本发明改为在储能电容后并联连接多个可控硅开关，由微电脑分别控制每个可控硅的触发导通，实现多个刺激线圈轮流连续或间歇性刺激。这是一种多刺激线圈分时连续刺激的一种电路结构，可满足多刺激线圈多部位分时连续刺激的需要，但这种方法不能够使多个刺激线圈同时同步输出，如果每个刺激线圈轮流输出，n个刺激线圈的输出频率只有原来的1/n。对于目前磁场刺激器最高频率为100Hz时，如果用5个线圈同时轮流工作，每个刺激线圈的刺激频率只有20Hz。对于不要求高频率和完全同步的多线圈刺激是一种简单、经济、实用的办法。

要达到完全的多线圈同时刺激，每个刺激线圈既能分时轮流输出又能同步输出，并能维持最高的输出频率，要求每个刺激线圈连接的可控硅开关要有独立的高压充电电源和储能电容，也可由一个高压充电电源用多个高压半导体开关IGBT作为开关，在刺激间歇期间，对多个储能电容轮流充电，每个电容充电电压由微电脑程序控制，实现每个刺激线圈的刺激参数独立可调。可以不增加设备的峰值功率，电源的利用率和功率因数会增加。克服了两台磁场刺激器同时使用峰值功率成倍增加的缺点。

另外，如果把两个或多个储能电容通过可控硅接在一个刺激线圈上，可以任意调节两个脉冲之间的间歇时间，以此检测神经细胞的兴奋性，不应期和超常期等生理指标。实现麻醉中4联律刺激的需要，如果多个(n个)电容轮流对一个刺激线圈放电，则该刺激线圈的脉冲串的输出频率可增加n倍。

多个磁场刺激线圈的输出模式除了刺激参数独立可调以外，可以由微电脑程序控制，采用一个和/或几个线圈输出，而不需要全部磁场刺激线圈都有输出。

本发明的有益效果是：一台磁场刺激器可替代多台磁场刺激器使用，实现多个刺激线圈轮流刺激，使多部位得到连续的程序控制的刺激，如果增加储能电容的数量，除了多线圈分时刺激以外，还可以多线圈同步刺激，成对刺激。如果把多个储能电容通过可控硅接在一个线圈输出时，该刺激线圈的刺激频率可提高n倍。所以本发明可选择一个或几个刺激线圈同时输出，不但实现了多部位的同时刺激，而且增加了单个线圈的刺激模式和刺激频率，增加了磁场刺激的应用范围。

附图说明

图1，是现在单线圈磁场刺激器的工作原理图。

图2，是本发明的实施例1：一个高压充电电源和一个储能电容，并联多刺激线圈分时轮流输出的电路原理图。

图3，是本发明的实施例2：一个高压充电电源，分别对多电容充电，多刺激线圈输出电路原理图。

图4，是本发明的实施例3：多个高压充电电源、储能电容和可控硅控制的多线圈同步或轮流刺激电路原理图。

图5，是本发明的实施例4：多个高压充电电源、储能电容和可控硅控制向一个刺激线圈输出的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图中标记的说明：1-高压充电电源，2-限流电阻，3-储能电容，4-反向续流二极管，5-可控硅开关，6-刺激线圈，7-微电脑控制器，8-高压半导体开关。

图1中为现有技术的一台磁场刺激器配接一个刺激线圈的典型电路图，由高压充电电源1连接充电限流电阻2，再并联储能电容3组成完整的高压储能电路，由高压电容的正极连接可控硅开关5的阳极和续流二极管4，再连接磁场刺激线圈6，组成一个串联回路回到储能电容3的负极。由微电脑控制器7调节充电电压的高低决定了输出能量的大小，同时微电脑控制器7按程序触发可控硅开关5，控制其开通和关断以改变输出频率、序列脉冲宽度和间歇时间。

在图2所示的本发明的实施例1中，只采用一个高压充电电源1，在储能电容3上并联了多个可控硅开关5、反向续流二极管4，每个可控硅开关5串接一个磁场刺激线圈6，储能电容3的充电电压和各个可控硅开关5的触发导通由微电脑控制器7程序控制，可实现多刺激线圈分时工作，轮流输出。

在图3所示的实施例2中，也只采用一个高压充电电源1，由微电脑控制器7控制，通过高压办导体开关IGBT 8向各个储能电容3充电，然后再控制可控硅开关5，使多个刺激线圈6同步输出或轮流输出，这种电路结构，只用了一个高压充电电源1，在不增加峰值功率的情况下实现多刺激线圈同步输出。

图4所示的实施例3中，把图1中由高压充电电源1、限流电阻2、储能电容3、可控硅开关5、刺激线圈6构成的电路集成在一起的刺激模块并联起来，在同一微电脑控制器7的管理下实现多刺激线圈同步工作或分时轮流工作，此电路要求市电供电容量达到6000W以上。

图5所示的实施例4中，由微电脑控制器7控制多个储能电容3通过多个可控硅开关5向同一个刺激线圈6输出，可以实现成对输出，多联律输出，超高频输出，实现平常单台磁场刺激器所无法实现的刺激模式。

Claims (4)

1、一种多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，它包括高压充电电源、限流电阻、储能电容、反向续流二极管、可控硅开关、刺激线圈和微电脑控制器，其特征在于：由一个可控硅开关、一个刺激线圈和一个储能电容构成刺激单元，由N个刺激单元并联连接在限流电阻和高压充电电源端，N个刺激单元共用一个储能电容，微电脑控制端分别连接每个刺激单元的可控硅开关的触发端，N≥2。

2、根据权利要求1所述的多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，其特征在于：并联连接在限流电阻和高压充电电源端的N个刺激单元，有N个可控硅开关、N个刺激线圈和N个储能电容，每个刺激单元通过一个高压半导体开关连接限流电阻。

3、一种多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，它包括高压充电电源、限流电阻、储能电容、反向续流二极管、可控硅开关、刺激线圈和微电脑控制器，其特征在于：高压充电电源、限流电阻、储能电容、反向续流二极管、可控硅开关和刺激线圈组成刺激模块，多个刺激模块并联连接在微电脑控制器上。

4、根据权利要求3所述的多个刺激线圈的经颅磁场刺激器，其特征在于：并联连接在微电脑控制器上的多个刺激模块共用一个刺激线圈。

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