CN105451814A

CN105451814A - 用于通过磁场刺激组织的磁刺激器

Info

Publication number: CN105451814A
Application number: CN201480035482.2A
Authority: CN
Inventors: 伯尔尼哈德·格立奇; 尼古拉·荣格; 沃尔克·穆尔; 诺伯特·加丁格
Original assignee: Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Technische Universitaet Muenchen
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2016-03-30
Also published as: CA2915928A1; EP3010584A1; JP2016522059A; US20160184601A1; DE102013211859B4; DE102013211859A1; JP6190952B2; WO2014202755A1

Abstract

本发明涉及一种磁刺激器，用于以一磁场刺激一组织，包括：一包括一脉冲电容器的脉冲产生装置，由一充电回路充电，以产生一由多个脉冲构成并具有可调式重复速率的脉冲序列；以及一可编程控制装置，调整所述脉冲产生装置以产生一具有多个独立可配置脉冲的复合脉冲序列，其中所产生的复合脉冲序列被应用于一刺激线圈以产生所述磁场。

Description

用于通过磁场刺激组织的磁刺激器

技术领域

磁刺激可用于非侵入性的检查和组织的刺激，特别是有机组织。结合上述，经由一线圈的简单电流产生一交流磁场。经颅磁刺激(TMS)通过所施加的交流磁场用于刺激如人脑。通过刺激例如大脑运动区的手段，可以推断出肌肉组织中的运动诱发电位(MEPS)，其特性和变化可作为对研究脑的区域兴奋性所得出的结论。经颅磁刺激(TMS)主要的意义为评估和诱导大脑皮质的可塑性，大脑皮质的可塑性涉及大脑适应变化情况的能力。此外，可以于治疗中针对不同状况施与藉由脉冲磁场产生的重复刺激，特别是针对忧郁症。为了评估皮质脊髓系统，经颅磁刺激通常被用作神经学诊断，由于其高灵敏度和相对简单的执行方式。通过经颅磁刺激施加刺激的步骤，神经元网络的功能可以受影响以进行评估。通过由刺激线圈所产生的所述交流磁场，组织的神经元运动的可以被刺激产生一运动诱发电位并且伴随肌肉反应。所述运动诱发电位可以被推导并评估。本发明涉及一种用于由一脉冲磁场刺激诱导的技术领域，特别是涉及一种应用于以非接触式方式施用于患者并不会在该位置引起任何疼痛的技术领域。

背景技术

现有磁刺激使用振荡电路来产生交流磁场。所述振荡电路包括脉冲电容器和刺激线圈。图1为如专利号DE102006024467A1中所描述一现有磁刺激器。所述磁刺激器包括具有一脉冲电容器C的振荡电路和一刺激线圈以产生磁场。一充电电路供脉冲电容器C进行充电。此外，在图1中所示现有的磁刺激器包括一可控制开关用以开启并关闭所述振荡电路。一控制电路开启并关闭所述可控制开关，使得由所述振荡电路产生的刺激脉冲具有可调整数量半波长或全波长。所述可控制开关可以是，例如一闸流晶体管或一绝缘闸双极型晶体管(IGBT)。在可控制开关的帮助下，整数倍的全波长可以被应用。脉冲触发前，脉冲电容器可以被充电到所希望的电压。所述脉冲电容器的能量含量可以藉由通过刺激线圈的电流强度设定，因此，所述脉冲的脉冲强度(脉冲力道)可以被输出。若所述可控制开关被关闭，一电流开始流过所述刺激线圈而脉冲电容器开始放电。所述刺激线圈电流消退后，所有脉冲能量被消耗且脉冲电容器完全放电，之后，脉冲电容器于下一个脉冲前必须充电到所希望的电压。然而，这种现有磁刺激器的缺点是由脉冲发生器装置产生的脉冲数是有时间限制的。现有的磁刺激器中，最大重复速率，即每单位时间输出的脉冲数目为每秒100个脉冲。现有磁刺激器的另一个显着缺点是，它们只能产生正弦脉冲。现有磁刺激器通常产生具有可调脉冲宽度的单相和双相脉冲。此外，现有磁刺激器仅能产生具有相同脉冲形式的脉冲的脉冲序列。以脉冲独立的结构并相对于脉冲形式及/或脉冲极性，要产生一复合脉冲序列是不可能的。对于待检查的组织或或临床症状而言，独立或可弹性调整产生的脉冲序列无法用现有的磁刺激器实现。

发明内容

因此本发明主要目的在于公开一种磁刺激器，用于以一磁场刺激一组织，使脉冲序列可以弹性地应用于待研究的组织或患者的临床症状，以避免前述的缺陷。

根据本发明，上述目的是由具有权利要求1中所述特征的磁刺激器实现。

本发明公开一种磁刺激器，用于以一磁场刺激一组织，包括：一包括一脉冲产生器的脉冲产生装置，由一充电回路充电，以产生一由多个脉冲构成并具有可调式重复速率的脉冲序列；以及一可编程控制装置，调整所述脉冲产生装置以产生一具有多个独立可配置脉冲的复合脉冲序列，其中所产生的复合脉冲序列被应用于一刺激线圈以产生所述磁场。

根据本发明所述的磁刺激器，于一高可调整重复速率，能够产生复合的脉冲序列和脉冲图形，并提供一种刺激线圈连接到磁刺激器，以产生交流磁场。以这种方式，可塑性的可再现性和有效的改变可以在脑部刺激中实现。

根据本发明所述的磁刺激器的一可能实施例中，由脉冲产生装置中输出的脉冲序列为一由多个脉冲组成的简单脉冲序列或为一个复合脉冲序列。

所产生的复合的脉冲频率优选地具有多个脉冲串，每个脉冲包括脉冲数据包，每个脉冲数据包包括一系列脉冲，其中，所述脉冲的形式及/或所述脉冲的极性可以独立配置。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述磁刺激器的可编程控制装置藉由一界面连接至一计算机，所述计算机包括一用户编辑器用以进行所述脉冲序列配置。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，连接至所述磁刺激器的所述计算机的用户编辑器包括一用以配置所述脉冲的一脉冲形式的刺激设计单元。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述用户编辑器更包括一用以配置至少一由多个脉冲组成的脉冲数据包的脉冲包辅助单元。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述用户编辑器附加包括一用以配置至少一由所述脉冲数据包构成的脉冲串的脉冲串辅助单元。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述用户编辑器产生的所述脉冲序列由所述计算机经由所述磁刺激器的所述界面传输至所述磁刺激器的所述可编程控制装置，并储存于所述磁刺激器的一储存单元。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述脉冲序列的重复速率表示每秒脉冲数，并且于0至1千赫范围内可被调整。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，由所述磁刺激器的脉冲产生装置产生的所述复合脉冲序列的脉冲数据包中，用以量测一受刺激组织的肌肉运动反应的一评估脉冲被输出。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述磁刺激器的脉冲产生装置包括一具有脉冲电容器和刺激线圈的振荡电路，以及至少一电源开关，其连接至一由所述磁刺激器的可编程控制装置控制的驱动电路。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述刺激线圈连接至一具有四电源开关的全桥转换器以产生所述脉冲，所述脉冲的脉冲形式为由多个脉冲片段所组成。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述磁刺激器的脉冲产生装置具有一充电回路，用以对所述的脉冲电容器以所述调节重复速率进行回充。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述脉冲产生装置的充电回路为一线状充电回路。

根据一可能实施例中，所述线状充电回路包括一电源转换器，用以连接至一供电网络；一中间能量电路，用于从中储存由所述电源转换器提供的电能；以及一连接至所述脉冲产生装置的振荡电路的充电调节器。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述脉冲产生装置的充电回路为一主频充电回路。

根据所述主频充电回路的一可能实施例中，所述主频充电回路包括一电源转换器，用以连接至一供电网络；一第一直流/直流切换调节器，用以持续运行；一中间能量电路，用于从中储存由所述第一直流/直流切换调节器提供的电能；以及一连接至所述脉冲产生装置的振荡电路的第二直流/直流切换调节器，用以脉冲运行。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述脉冲产生装置包括一线圈监控电路。

根据所述线圈监控电路的一可能实施例中，所述线圈监控电路用以监控一刺激线圈是否连接至所述磁刺激器。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述线圈监控电路包括多个传感器用以监控所述刺激线圈的运行参数，特别是所述刺激线圈的运行温度。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，仅于所述磁刺激器被成功地完成系统参数的检查后，所述可编程控制装置使所述脉冲产生装置输出所述脉冲序列至所述刺激线圈。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，所述可编程控制装置可被连接至一贴附于所述组织并用来引发刺激以便传导一测量信号及/或产生一触发信号的传导电极。

根据本发明所述的磁刺激器的另一可能实施例中，被传导的所述测量信号由所述可编程控制装置进行评估以确定一运动阈值。

本发明另公开一种方法，用以产生具有如权利要求17所述的技术方案的磁场。

本发明另公开一种产生一磁场的方法，其特征在于，包括以下步骤：

藉由一脉冲产生装置产生一具有多个可变脉冲形式的独立脉冲配置组成的复合脉冲序列；

对一刺激线圈施用具有可调式重复速率的所述脉冲序列以从中产生磁场；以及

由一充电回路以所述调节重复速率回充所述脉冲产生装置的一脉冲电容器。

根据本发明所述方法的另一可能实施例中，所述脉冲序列的重复速率表示每秒脉冲数，并且于0至1千赫范围内可被调整。

根据本发明所述方法的另一可能实施例中，生成的所述复合脉冲序列具有多个脉冲串，每一脉冲串都包括多个脉冲数据包，每一脉冲数据包由一系列的脉冲构成，所述脉冲的形式及/或所述脉冲的极性可以独立配置。

本发明另公开一种使用于以磁场刺激一组织的方法的装置，其特征在于，包括：一由具有一可变脉冲形式的多个独立配置脉冲组成的复合脉冲序列，其由一脉冲产生装置产生，以对一刺激线圈施用具有可调式重复速率的所述脉冲序列以从中产生磁场；其中，由一充电回路以所述调节重复速率回充所述脉冲产生装置的一脉冲电容器。

本发明所载的通过磁场刺激一组织的磁刺激器的可能实施例将参照附图于下文进行更详细的说明。

附图说明

图1为根据现有磁刺激器的方块电路图；

图2为根据本发明一可能实施例中用于以一磁场刺激一组织的磁刺激器的方块电路图；

图3为根据本发明另一例示性实施例中磁刺激器的方块电路图；

图4为用于说明根据本发明磁刺激器中的控制装置所进行的系统检查示意图；

图5为用于说明根据本发明例示性实施例的用于磁刺激器的脉冲产生装置的驱动回路方块电路图；

图6为用于说明图5中驱动电路的电流越零检测信号示意图；

图7为用于说明根据本发明例示性实施例的脉冲产生装置中刺激线圈于一全桥回路连接示意图；

图8为用于说明图7中全桥回路运行模式以由脉冲片段产生脉冲示意图；

图9为用于说明图7中具交流极性的全桥回路作动信号示意图；

图10为用于说明图7中具独立极性的全桥回路作动信号示意图；

图11为用于说明图7中全桥回路持续阶段作动信号示意图；

图12为一可能实施例中具切换电容的全桥回路示意图；

图13为用于说明一例示的非对称脉冲形式信号图；

图14为用于说明根据本发明例示性实施例的用于磁刺激器的脉冲产生装置中的充电回路方块电路图；

图15为用于说明充电回路中的中间能量电路作动模式中充电曲线示意图；

图16为用于说明图14中的脉冲电容器中电压的进展和设置在充电回路上的充电调节开关动作信号示意图；

图17为根据本发明磁刺激器的脉冲产生装置中的主频充电回路方块电路图；

图18为用于说明图17中的特定实施例的主频充电回路作动模式中电流级数示意图；

图19为用于说明一实施例中电源形式校正回路作为向上转换器电路图；

图20为用于说明一实施例中使用于主频充电回路中的充电调节器变化的电路图；

图21为用于说明图20一变化实施例中充电调节器的脉冲电容器的充电电流示意图；

图22为用于根据图17说明使用于主频充电回路中的充电调节器另一变化实施例电路图；

图23为用于说明中的电流流动于图22中所示的充电调节器的变化示意图；

图24为用于说明充电调节器的另一实施例的变化，根据图17作为可使用于主频充电回路中的电路图；

图25为用于说明根据本发明用于磁刺激器中的一复合脉冲序列中一配置为脉冲形式的工作序列示意图；

图26-28为绘示根据本发明实现的并且可以被包含在磁刺激器的一复合脉冲序列中的脉冲变化示意图；

图29为绘示一脉冲数据包于一复合脉冲序列中，其中所述脉冲数据包由一系列的脉冲构成；

图30为多个脉冲数据包中分别由独立脉冲构成的信号图；

图31为绘示单一波长作为包含在所述磁刺激器中的复合脉冲序列的信号图；

图32为根据本发明绘示双波长作为包含在所述磁刺激器中的复合脉冲序列的信号图；

图33为根据本发明绘示一具有多个脉冲串的完整复合脉冲序列，每一脉冲串都包括多个脉冲数据包，每一脉冲数据包由可配置的脉冲构成，作为可由磁刺激器输出至一刺激线圈；

图34为根据本发明绘示一包括有评估脉冲的完整复合脉冲序列，用于说明所述磁刺激器一变化实施例的信号图；

图35为用于说明根据本发明一可能变化实施例的磁刺激器的操作顺序示意图；

图36为用于说明根据本发明一可能变化实施例的磁刺激器中具有一刺激设计单元的用户编辑器示意图；

图37为绘示使用于用户编辑器中的脉冲包辅助单元示意图；

图38为绘示使用于用户编辑器中的脉冲串辅助单元示意图；

图39为绘示使用于用户编辑器中的刺激设计单元示意图；

图40A与40B为绘示使用于用户编辑器中的脉冲数据包与脉冲串辅助单元示意图；

图41为绘示一可能变化的实施例中一脉冲选择器示意图；

图42为绘示一使用用户编辑器构成的一脉冲实例示意图；

图43为绘示由本发明磁刺激器所引起的标准化肌肉电位相较于现有磁刺激器所引起的标准化肌肉电位比较示意图；

图44为绘示由本发明磁刺激器于不同方向电流所引起的标准化肌肉电位示意图；

图45为绘示为绘示由本发明磁刺激器使用双正弦波所引起的标准化肌肉电位示意图；以及

图46为绘示根据电流方向本发明磁刺激器的运动阈值。

具体实施方式

图2为描述本发明通过磁场刺激一组织的磁刺激器1，所述组织可以是例如一个患者P的有机组织，尤其是脑组织。在图示的实施例中，所述磁刺激器1包括脉冲产生装置2与一可编程控制装置3。所述脉冲产生装置2包括至少一脉冲产生器，由一充电回路以可调式重复速率充电，以产生一由多个脉冲构成的脉冲序列。所述控制装置3为一可编程控制装置，调整及/或致动所述脉冲产生装置2以产生一复合脉冲序列PS，所述复合脉冲序列PS具有多个独立可配置脉冲。由所述脉冲产生装置2产生的所述复合脉冲序列PS经由线路5被输出至一治疗线圈或刺激线圈4。所述线路5可为一高电压承载线路或一高载流线路。治疗线圈或刺激线圈4位于组织附近被刺激，如在患者P的脑组织，如图2所示。在所例示实施例中如图2所示，所述磁刺激器1的所述可编程控制装置3藉由一界面6连接至一计算机7。

一用户编辑器用以进行所述复合脉冲序列PS的配置，优选地，设置于所述计算机7内。所述计算机7为一个人计算机、一平板计算机或一笔记本电脑。所述计算机7的用户编辑器用以产生或配置所述复合脉冲序列PS。在一可能实施例变化中，所述用户编辑器可以藉由一图形化用户界面(GUI)向一使用者展示谁正在接受治疗，如一患者P。在一可能实施例变化中，所述用户编辑器包括一用以配置所述脉冲的一脉冲形式的刺激设计单元。此外，所述用户编辑器包括一用以配置至少一由多个脉冲组成的脉冲数据包的脉冲包辅助单元。此外，所述用户编辑器更可包括一用以配置至少一由所述脉冲数据包构成的脉冲串的脉冲串辅助单元。如此，对于一使用者来说，针对患者P的个人需求量身建构及/或编程一复合脉冲序列PS是可行的。因此，所述复合脉冲序列PS具有多个脉冲串PZ，每一脉冲串都包括多个脉冲数据包PP，每一脉冲数据包由一系列的脉冲构成。多个所述脉冲的脉冲形式或独立脉冲优选地由所述用户编辑器的辅助并相对于脉冲形式及/或脉冲极性配置。于另一可能实施例中，由所述用户编辑器配置的所述复合脉冲序列PS藉由所述界面6传输至所述磁刺激器1的所述可编程控制装置3，并且可储存于所述磁刺激器1的一储存单元8。所述储存单元8可以是例如一电子抹除式可复写只读存储器。所述界面6适用于传输复合的脉冲图案。例如，该界面6可以是USB或以太网络接口。

如图2所示的实施例，所述磁刺激器1的所述可编程控制装置3藉由一分离电路9连接至一传导电极10。所述传导电极10例如为粘合剂电极用以传导一肌电图信号。所述传导电极10通过线路11被连接到回路9，其用以提供放大、数字化和记录肌肉的信号。一方面，所述回路9经过线路12输出一触发信号，另一方面，经过线路13输出一测量信号至所述磁刺激器1的所述可编程控制装置3。藉由所述触发信号，所述磁刺激器1能输出脉冲的信号至一记录装置。可以双向地实现所述触发信号藉由线路12的传输。由线路13测得的信号可以例如回报至所述磁刺激器1以调整输出至患者P的适合的刺激信号的刺激参数。所述刺激参数包括，例如信号或频率的强度。在一可能实施例变化中，信号路径13被关闭。在这种情况下，信号路径13不被启动，因为一自我调节快速刺激系统会呈现在某些情况下的医疗风险，例如，引起患者P的癫痫发作。其他状况下，回送信号路径或回送信号信道被启动以由所述反馈自动确定参数，特别是一运动阀值。因此，例如为了确定运动阀值，大约每10秒钟一具有特定强度的刺激脉冲被输出到患者P并对肌肉反应进行评估。最相近的方法中，强度可以变化，直到所测量特定部分的肌肉反应于一特定的电压范围内(例如20为最大强度，15产生的脉冲产生的肌肉反应电位>在65％最大刺激输出时50μV的强度)。所述强度随后形成各患者P的运动阈值。在本实施例变化中，运动阈值可以以自动的方式进行确定，由此使用者的操作便利性会增加，并且在同一时间，患者P运动阈值的确定能更迅速地进行。

图3为详细说明本发明所述磁刺激器1内电路技术的方块电路图。在例示的实施例中，如图3所示，所述脉冲产生装置2包含一个充电回路2a、一具有一连接至所述刺激电极或治疗电极4的脉冲开关的振荡电路2b以及一线圈监控电路2c同样连接到所述刺激电极或治疗电极4。所述可编程控制装置3以及所述脉冲产生装置2不同的单元或组合可以交换装置内部的控制信号，例如：通过内部控制器局域网络。所述脉冲产生装置2具有一充电回路2a用以对所述脉冲电容器以调节重复速率进行回充。所述脉冲电容器C_PULS优选为所述振荡电路的一部份并且所述刺激线圈或治疗线圈4也设于其中。所述充电回路2a优选为藉由一电网连接手段连接至一供电网络。所述可编程控制装置3包括多个界面，特别为连接至一计算机7的界面6与一触发输入端/输出端12欲以连接所述讯号处理回路9以及一界面13用以由传导电极10取得一回送信号。图3所绘示的所述可编程控制装置3实质上用来控制复合脉冲的组合和磁刺激器1的关键参数并用以与用户交流。在一可能实施例变化中，所述可编程控制装置3具有专用的图形化用户界面(GUI)，故所述复合脉冲序列的编程可以被进行且无须连接至一外部计算机7。

在一可能实施例变化中，所述可编程控制装置3仅于所述磁刺激器1被成功地完成系统参数的检查后，所述可编程控制装置3使所述脉冲产生装置2输出所述脉冲序列至所述刺激线圈4。图4为用于说明根据本发明实施例变化中磁刺激器的所述可编程控制装置3所进行的系统检查示意图。因此，当于一系统检查的可能实施例变化中，不同参数被检视其有关电路监测、振荡电路充电回路及/或使用者交流。例如，相对于电路监视首先进行检查，是否一治疗线圈或刺激线圈4已经被连接到或插在所述磁刺激器1。此外，监测对于了解刺激线圈4的线圈温度有多高是有效的。此外，也可以检查是否所有组件响应或反应以所述可编程控制装置3的指令。在一可能的实施例变化中，图3所示线圈监控电路2c中，所述脉冲产生装置2可以监视一刺激线圈4是否实际连接到磁刺激器1。在一可能的实施例中，检测一刺激线圈4是否有效可以由短路连接，即建构于其内的电路插头、编码电阻器或RFID卷标或通过刺激线圈4的阻抗的测量来检测。在另一可能的实施例变化中，所述线圈监控电路2c额外地包括多个传感器用以监控所述刺激线圈4的运行参数。在一可能的实施例中，所述线圈监控电路2c包括一温度传感器用以监控治疗线圈或刺激线圈4的一运行温度T。因此，特别是检查刺激线圈4与患者P接触到的表面温度是否超过一温度值，例如40℃。所述线圈监控电路2c评估由所述温度传感器传递出的所述温度值。在一可能的实施例中，所述线圈监控电路2c包括两温度传感器，并相互比较比较两温度值。若测量两温度值彼此间有极大差异，如一温度值超过40℃，一由所述脉冲产生装置2输出的额外脉冲被所述可编程控制装置3封锁或关闭，并且，如果合适的话，经由一用户界面发出错误信号给用户。此外，当所述刺激线圈4连接至或插入所述磁刺激器4，所述可编程控制装置3封锁或关闭脉冲的输出。如此，例如不希望形成的电弧可以被防止。在一可能实施例的变化中，传感器的监测，特别是温度传感器，可以通过至少一微处理器的手段实现。因此，在一个实施例的变化中，可以增设实现相互检查的微处理器。可替代地，增设感测通道可以通过不同的硬件来实现。

于图4所绘示的系统检查过程中，关于振荡电路使用一脉冲开关的多个参数亦可被检测。例如，确认其电源开关的运行温度有多高是可行的。此外，亦可检查相关组件是否针对所述可编程控制装置3的指令作出响应，它可以检查如是否有必要需要所有的辅助电压存在。

此外，系统检查可以检测充电回路2a的参数。例如，检查是否在充电回路2a的中间电路有电压不对称的情形。

此外，电压的不对称在脉冲电容器C_PULS可以被检查。此外，可以检查所有电压中是否在可容许电压范围内，例如中间电路或脉冲电容器。此外，例如检查是否在充电回路2a的充电调节器的温度在有效范围内。

此外，于图4所绘示的系统检查，可检查使用者通信的参数。例如，检查用户是否选择或已经发送一个有效脉冲图形或有效的复合脉冲序列PC。

此外，进行检查用户是否想切断脉冲序列PS的电流输出。如果一个或多个选中的脉冲参数表明临界状态存在时，或用户希望中断脉冲输出，由所述脉冲产生装置2的脉冲输出由所述可编程控制装置3被自动防止或阻断。

在一个可能的可编程控制装置3的实施例中，所述控制装置具有一或多个微处理器。

这些微处理器可以通过实时兼容性、容错或错误识别总线连接至系统的其他组件并且可以由此与其他组件进行通信。

在一可能实施例中，向用户的接口通过一个标准化的界面由具体标准数据传输协议，优选USB或以太网装置形成。通过此界面的装置的磁刺激1的可编程控制装置3可连接到一个计算器7，如一个人计算机、笔记本电脑或平板计算机、或移动终端，特别是智能型手机或类似物。此外，所述可编程控制装置3通过相应界面连接到测量手段和可互换测量装置，并且具有一触发输入端和触发输出端。在一可能的实施例变化中，所述可编程控制装置3连接至磁刺激器1的一显示组件或显示设备。

如图3所示，所述磁刺激器1的所述脉冲产生装置2包括一具有线圈监控电路2c的振荡电路。不同实施例变化列于后述情况。在一可能实施例变化中，具有线圈监控电路2c的振荡电路被安装于一个单电源开关。在另一可能实施例中，具有线圈监控电路2c的振荡电路设置于一全桥转换器。在另一可能实施例变化中，具有线圈监控电路2c的振荡电路由一具有脉冲开关电容的全桥转换器构成。

具有线圈监控电路2c的振荡电路的第一实施例变化中，允许独立双相(正弦)脉冲形式/刺激的输出。相对的，所述实施例变化中，具有脉冲开关的振荡电路设置为一全桥转换器至少需要四个电源开关，但优点为提供了一基本上没有形状的脉冲形式作为回报。本实施例变化中，复合脉冲序列可完全由用户参数化。

具有线圈监控电路2c的振荡电路包括至少一电源开关，其连接至一由所述可编程控制装置3控制的驱动电路。在一可能实施例变化中，所述驱动电路或致动电路具有最大开关频率作为电源开关。所述驱动电路或致动电路的所述最大开关频率在一可能实施例变化中为100千赫。图5绘示建构一电源开关SW的一可控制驱动电路TS可能实施例。所述电源开关优选为一绝缘闸双极性晶体管电源开关。于振荡电路中，所述绝缘闸双极性晶体管电源开关设置于脉冲电容器C_PULS与刺激线圈4间。如图5所示，在一可能实施例变化中，驱动电路TS包含经由控制器局域网络连接到所述可编程控制装置3的微处理器MP。如图5所示的驱动电路TS具有电流越零检测用以检测治疗线圈或刺激线圈4的电感应L。随着电流越零检测通过，驱动电路的切换行为可适用于刺激线圈4的电感应L，如图6A-6E所示。图6A-6E绘示电流越零检测位置中不同电感应L的实施例，特别是在短路时，即在一短路线圈与残留电感应存在的位置。图6A示出连接到充电回路2a的振荡电路，和包含在其中的电源开关SW。图6B示出电流越零检测对应电感应。图6C示出刺激线圈4中过高电感应的情况。图6D示出刺激线圈4中过低电感应的情况。最后图6E示出一短路的情况。在一可能实施例中，驱动电路TS的电流越零检测经由在各自的电源开关SW测量电压下降发生。与导体中电流测量相比，其提供特定优点在于电压的测量实际上是保护组件存在，而不是导体所提供的电流，如绝缘闸双极性晶体管模块的上游。此外，在此程序中，电压的变化仅仅发生在一个短期的反向恢复电流，由一个反向恢复效应强加，并在电流越零检测后减少。

如图5所示，驱动电路TS的微处理器MP在振荡电路中，特别是刺激线圈，可以藉由多个传感器评估一温度T。图5所示的驱动电路TS包括双极驱动器，其中一个外部电压可返回到微处理器MP，如图5中所示。非对称栅极驱动18伏特/12伏特可以提供用于安全接通和阻断。此外，它有可能为辅助电压由微处理器MP进行监测。如图5所示，微处理器MP传递一脉冲命令至一可接受多余信号的与门。在一可能实施例变化中，与门接收一个多余信号接通时间为1和2微秒之间，以减少接通损耗。在一可能实施例变化中，接通时间可以是8微秒，并连同分开的硬件电路，以减少切换电压。在一可能实施例变化中，只有一单一的电源开关SW，特别指的是绝缘闸双极性晶体管开关，设置在振荡电路上。在所述实施例变化中，使用于一复合脉冲序列内的脉冲形式可以完全是正弦的。这个实施例变化的优点是在实施上较不耗能。在一优选替代实施例中，具有脉冲开关的振荡电路实施在一全桥转换器。图7为用于说明根据本发明例示性实施例的一全桥回路的可调整脉冲形式示意图。本实施例中，刺激线圈4连接在具有四个功率开关Q1、Q2、Q3、Q4的全桥回路以产生脉冲，脉冲形式可以由脉冲片段构成。具有脉冲的脉冲电容器C_PULS的电压由充电回路2a确定。不同功率开关Q1至Q4可以经由相关联的绝缘闸双极性晶体管(IGBT)驱动器被致动。如图7所示，所述电路中的电容器C1,C2用以使电压对称化。此外，图7所示的全桥回路可包括一所谓的缓冲电路SN用以当电感应L关闭发生时降低电压峰值。脉冲电容器C_PULS用以储存能量。缓冲电路SN包括一些电容器C3-C10，藉由电阻R1,R2连接至刺激线圈4。缓冲电容器有例如100至300纳法的电容。缓冲电阻R1,R2可以具有例如为1至10奥姆的电阻值。在与绝缘闸双极性晶体管电源开关Q1-Q4并联时，飞轮二极管D1～D4可以在各种情况下被提供，如图7所示。在一可能实施例中，对称性电容C1,C2各自具有0.1至1微法电容，脉冲电容器C_PULS优选具有大于20微法的相对高存储容量，例如66微法。脉冲电容器C_PULS的电容部分可达毫法。

图8绘示图7中电流在全桥回路示意图。由于电流通过包括了脉冲电容器C_PULS和刺激线圈4的振荡电路流动，其中，电流具有正弦级数。振荡的振幅是由脉冲电容器C_PULS的充电电压来确定。振荡的频率由脉冲电容器C_PULS的电容以及刺激线圈4的电感应L决定。作为正弦振荡的片段，持续阶段也可以在图7中所示的全桥回路产生，即基本上可以建构任何数量的不同的脉冲形式。于此目的，刺激线圈4在电流传导期间分阶段短路，如图8所示。此时，能量保持在刺激线圈4内。因此，考虑到减振，这能够既在正弦振荡期间也在持续阶段发生。减振是由刺激线圈4的脉冲电容器C_PULS和电线的电压损失引起的。此外，由于时间流逝使电流级数在多个电源开关Qi中衰减。图7所示的实施例变化中，多个电源开关Qi由具有飞轮二极管D1-D4的多个绝缘闸双极性晶体管构成。因此，在全桥回路的变化实施例图7中，足以保在持续阶段只有一个电源开关被关闭。因此，如在持续阶段正电水平只有电源开关Q1必须关闭，其中，电源开关Q4的二极管D4自动关闭供所需电流方向的电源开关Q4。

当图7中全桥回路被使用，三个可能的片段形式被产生，单一脉冲可以被建构或配置，即一个上升部分(具有时间常数T＝LxC_PULS的正弦)，一个恒定部分和一个下降部分(具有时间常数T＝LxC_PULS的正弦)，其中电压损失被忽略。

这三个片段可以被串成任何长度和任何组合。任何的脉冲形式从而可以在广泛范围内产生。因此，因为电源开关Q不能在随机频率进行切换，开关损耗和最小接通持续时间被考虑在内。

图8A绘示不同的电流流动阶段通过图7全桥回路示意图。图8B绘示相关片段用于产生单一脉冲示意图。

以举例的方式，脉冲形式的与相关联开关位置被示出在图9、图10和图11。因此，图9绘示具改变极性的全桥回路致动。图。图10绘示具单一极性的全桥回路致动图。图11绘示于持续阶段的全桥回路致动图。

图12绘示全桥回路中的至少两个脉冲电容器的延伸。于此目的，可以提供多个充电回路。图12中全桥回路的优点在于不同的脉冲电容器可以用来被改变不同级数的电压。以这种方式，仍然高于1kHz的重复速率是可能的。实现更高的重复速率，即所需要的脉冲能量被以交替的方式从不同的脉冲电容提供。该实施例的变化的另一优点包括可能使用不同的时间常数，其中，相对于图7所示的全桥回路是较简单的开启配置或形成强烈不对称脉冲形式的可能性，如图13所示。复合脉冲序列PS中使用的非对称脉冲形式潜在地允许患者P的脑部区域受到进一步刺激治疗。图13以例示性方式示出一个具有两个时间常数T1和T2相对强而不对称脉冲形式。

所述磁刺激器1所使用的脉冲产生装置2具有一充电回路2a用以对所述脉冲电容器C_PULS以高调节重复速率进行回充。在其他可能实施例中，脉冲电容器C_PULS进行充电的过程中，在脉冲输出时发生能量损失，如1毫秒的时间内。在本实施例变化中，最大重复速率是1千赫。在一可能的实施方案中用于充电的脉冲电容充电电流为约100安培。

在可能实施例中，脉冲产生装置2使用的充电回路2a为一线状充电回路。在另一替代实施例中，脉冲产生装置2使用的充电回路2a为一主频充电回路。

图14绘示所述线状充电回路的方块电路图，其使用于一磁刺激器1的脉冲产生装置2内。充电回路2a用于将脉冲电容器充电到一个特定的电压U_VOLL并在短时间内补充脉冲输出后损失的能量，如最多为1毫秒。图14所示的线状充电回路2a具有一电源转换器NT，用以连接至一供电网络；一中间能量电路EZK，用于从中储存由所述电源转换器NT提供的电能；以及一连接至所述脉冲产生装置2的振荡电路的充电调节器。所述电源转换器NT可以是一个标准电源衔接器或具有整流器的变压器。电源转换器NT的启动电压U_PS如一个数量级2000伏特至4000伏特。图4绘示的电源转换器NT可以设计在不同实施例中变化，可以作为单相或三相电源转换器NT。而由于其在脉冲输出中有利于占空比，现有的单相电源转换器优选地使用在提供所需的脉冲功率。

对于图14中所示充电回路2a，一中间能量电路EZK用于从中储存由所述电源转换器的直流侧提供的电能。所述中间能量电路EZK用于缓冲和由电源转换器NT电能供给的中间存储。在中间能量电路EZK的中间电路电压优选地选择为大于在振荡电路的脉冲电容器C_PULS最大期望电压U_SOLLmax，以利用一个RC充电曲线的斜率，如图15所示，因此，提供中间能量电路EZK快速的能量补给。在中间能量电路EZK中提供一电容器，其电容C_ZW优选为大幅超过脉冲电容器的脉冲电容C_PULS，因此可以提供最大可能的能量存储。

图14中所示充电回路2a包括一充电调节器LR，其连接至所述中间能量电路EZK。充电调节器LR对脉冲电容器的脉冲电容进行充电直到所需的电压值为U_SOLL。基于此目的，充电调节器LR的充电开关S1-S4依赖由脉冲电容器提供的实际电压U_C而致动。因高电压和快速切换阶段充电开关S1-S4优选地为绝缘闸双极性晶体管开关。脉冲电容器上的实际电压被检测，并且通过充电调节器LR的微处理器MP进行处理。然后充电调节器LR的微处理器MP控制充电开关S1-S4。此外，充电与放电电阻R1-R4的温度可通过微处理器MP进行监测。结合电阻R5的开关S5被提供用于脉冲电容器中存在问题的情况下紧急放电。因此在开关S5，优选地为高压继电器。所述高压继电器可以通过微处理器MP进行切换。在一可能实施例变化中，高压继电器可以在其他原因下通过一分离硬件电路被切换(未图标)。

在一可能的实施例中，微处理器MP的线性充电回路2a内的充电调节器LR可以通过控制器局域网络被连接到设备控制器或可编程控制装置3。在一可能的实施例中，微处理器MP作为多余组件。在本实施例变化中，两微处理器可以以相同的方式进行连接建构。两微处理器互相检查其测量和驱动的结果。如果，例如，两微处理器之一失效，或如果两个微处理器输出矛盾结果，在一可能实施例变化中，开关S5和电阻R5可以协助发生一紧急放电。如果在一个替代实施例变化中，没有多余的微处理器构成，则多余电路则进一步优选为用以监测电压。

如果出现错误，特别是当发生电压超过时，然后该检查电路或检查实体由开关S5和电阻R5的协助切换关闭高压。此多余电路特别被设置在磁刺激器1被用作医疗装置时。

图16绘示线性充电回路2a的充电调节器LR内的充电开关S1-S4作动示意图，如图14所示。图16中实施例变化中，充电开关S1-S4的作动通过双极驱动器直接由微处理器MP的充电调节器LR影响。图16绘示在不同情况下电压级数U_C在脉冲电容器和充电开关S1-S4必要的启动信号。

磁刺激器1的脉冲产生装置2内的充电回路2a用于用以对所述脉冲电容器以调节重复速率进行再充电，在另一实施例可为一主频充电回路。图17绘示例示性实施例中主频充电回路2a的方块电路图。主频充电回路2a具有电源转换器NT用以连接至一供电网络。一第一直流/直流切换调节器，用以持续运行；一中间能量线圈，用于从中储存由所述第一直流/直流切换调节器提供的电能；以及一连接至所述脉冲产生装置2的振荡电路的第二直流/直流切换调节器，用以脉冲运行，如图17所示。所述电源转换器包括全桥式二极管和输入滤波器。连接到电源转换器的第一直流/直流切换调节器被配置为连续运行，例如以一2000瓦的连续率。第一直流/直流切换调节器持续对一中间能量电路EZK的中间电路电容器C_S以一默认电压充电，如400伏特。中间能量电路EZK优选为使储存在中间电路电容器的电能相较之下大于振荡电路的脉冲电容器C_PULS最大可存储能量。图17所示的主频充电回路2a的第二直流/直流切换调节器用以进行大量能量传输的脉冲运行，例如高达5000W。因此，占空比优选适当尺寸。刺激期间第二直流/直流切换调节器对脉冲电容器C_PULS充电。当振荡线圈SW闭合时，第二直流/直流切换调节器不作动，如图17所述，故脉冲被输出。第二直流/直流切换调节器直接对振荡线圈的脉冲电容器C_PULS作动，因此，必须只驱动一个电容负载。这导致高波动内容，因主频充电过程中由于脉冲电容器C_PULS的充电电压用以输出脉冲而变得没有影响，仅于第二直流/直流切换调节器不再作动时。

于一可能实施例，一电源形式校正PFC发生在主频充电电路2a的第一直流/直流切换调节器。这种切换步骤用于从一特定标称功率展开规范性规定电源形式校正。根据这样的电源形式校正，也能够确保从供电网络的电流汲取尽可能是正弦。图18所示为电流在转换器输入端相较之下为纯粹的正弦电流汲取。电源形式校正的操作模式包括由控制汲取的电流在输入时测定为正弦电压(操作类型CCM＝连续导通模式)。图18所示的连续正弦线因此表明一个理想状态。另外，虚线表示经过电源形式校正PFC的电流汲取以及示出了转换器的切换时间(代表一个接近理想的条件)。

于一电源形式校正PFC电路作为一升压转换器的可能实施例绘示于图19，若开关S1为关闭，一线圈电流被线圈L建立；如果开关打开，然后通过二极管D的电流流入中间电路电容器C_S，线圈电流降低。在达到低阈值时，开关S1闭合，线圈电流上升。在图19所示实施例的变化，具有特别优点在于，因中间电路电容器处于低电压(例如400伏特)，开关S1也可以为一金氧半场效晶体管。可替代地，开关S1也可以体现为绝缘闸双极晶体管功率开关。

具有主频充电电路2a的充电调节器不同实施例绘示于图17。一可能实施例变化中，第二直流/直流切换调节器可为推挽式流量转换器，如图20所示。在此实施例变化中，脉冲电容器C_PULS仅能被充电。脉冲电容器的放电经由另一开关和放电电阻以类似的方式给线性充电回路的情况下实现。在此实施例变化中，脉冲电容器C_PULS仅能以一种极性和极性反转充电，但不易实现。图21绘示一电流经过脉冲电容器C_PULS。在此实施例变化中，电流I是不间断的，即有一个连续的充电电流。借助于该变压器具有一个致动的H桥，这个变压器在两个电流方向交替加载。另一实施例变化中，主频充电电路2a的充电调节器LR绘示于图17，其可被形成一反激式转换器以对脉冲电容器C_PULS充电。图22绘示另一实施例变化中充电调节器LR作为一反激式转换器的方块电路图。在图20所示这种方式中，相比于推挽式流量转换器，开关的效果降低。图22绘示另一实施例变化中充电调节器LR脉冲电容器C_PULS仅能在当能量从传输变压器被抽离，即充电电流被中断时被充电，如图23所示。若图2中2绘示的充电调节器LR被闭合，通过变压器的电流增加，能量会被传输。相对的，若开关S1被打开，能量从变压器流向脉冲电容器，变压器中电流降低直到开关S1被闭合。其缺点在于充电电流的间歇运转，其中，当相同的能量被发送，大于推挽式流量转换器的电流是必需的，如图20所示。图22中显示了充电调节器LR的缺点，即脉冲电容器C_PULS仅能以一极性充电，即不容易做到极性反转。

图17中主频充电电路的充电调节器的实施例变化中，充电调节器为反激式转换器，用于脉冲电容器的充电和放电。本实施例变化中，反激式转换器由另一开关开启，如图24所示。如此，可以达成可对脉冲电容器C_PULS充电与放电的电路布局。

以上绘示的充电调节器的实施例变化中，为了清楚起见，在每种情况下产生电压相关联的微处理器以及用于开关致动的测量设备没有示出。

图24中所示开关S7的实施例变化中，其被保持开启，而开关S1则被设定时间。根据图22，转换器的作动如前述实施例所述。相对地，若于一主频模式下开关S1保持开启且开关S7被致动，能量首先将由脉冲电容器C_PULS传入变压器(开关S7闭合)，然后从变压器到中间电路电容器C_S(开关S7闭合)。于此实施例中，中间电路电容器C_S的电压级数以及第一直流/直流切换调节器的影响将被考虑。举例而言，第一直流/直流切换调节器试图将中间电路电容器C_S的电压保持在400伏特，然而，其可以承受高达500伏特充电电压。当中间电路电容器C_S具有400伏特的电压级数，上述电压可被实现，另外，相对于中间电路电容器C_S，脉冲电容器被完全放电。图24绘示实施例的变化，因为相对高的电压，开关S7不能作为金氧半场效晶体管(MOSFET)。因此，在本实施例的变化中开关S7的最好设计是作为绝缘闸双极性晶体管(IGBT)开关。图24所示的电路布局优点在于包括通过主动放电过程中达到能量回收。

磁刺激器1中脉冲产生装置2的充电回路可为一为一线状充电回路或一主频充电回路。例如，图14绘示线状充电回路的实施例。相对地，图17绘示主频充电回路的实施例变化。相较于主频充电回路，线状充电回路需要一适用于高电压的大型中间电路电容器，如超过2000伏特。通过所述电阻器使能量由中间电路被传入脉冲电容器C_PULS，除了脉在冲输出到刺激线圈4时的额外脉冲损失，相关联的还有显着上升的温度。相对地，主频充电回路在一相对低的电压级数，如400伏特时储存中间电路的能量。脉冲输出发生时所需求的高电压仅在脉冲电容器本身，或仅在电源供应模式切换输出时。主频充电回路的损失因此较线状充电回路低。因此，主频充电回路的基本构成会比线状充电回路更简洁。再者，图17中所示的主频充电回路相对于线状充电回路具有较高效能。因此，在一根据本发明磁刺激器1优选地实施例中，主频充电回路用以作为脉冲产生装置2的充电回路2a。

在一根据本发明磁刺激器1优选地实施例中，磁刺激器1的可编程控制装置3可由一界面6连接至一计算机7。所述计算机包括一用户编辑器用以进行所述脉冲序列PS配置。用户编辑器优选地为一可被执行的图形编辑器，如由所述计算机藉由一图形化用户界面(GUI)可对用户显示，用户可为治疗患者P之人。在其他实施例中，安装于磁刺激器1内的用户编辑器于一计算机上执行(设于计算机)。本实施例变化中，所述磁刺激器1具有一合适的图形化用户界面(GUI)。

图25绘示配置具特定脉冲形式的脉冲其参数化操作方法。本实施例中，脉冲形式首先由一个特定的脉冲规划器创建。这造成脉冲可以被导出到一刺激格式。然后，它通过界面直接传送到磁刺激器1。该脉冲可以进一步被处理，以便进行一实验及/或疗程或程序。脉冲可以以一个脉冲强度应用手段来管理。由此，能够调整所需的脉冲强度或以产生一系列脉冲。此外，经由用于各个特定步骤随机化应用程序将脉冲的顺序随机化是可行的。创建脉冲之后，这些脉冲可以加载例如到快闪记忆碟和可以复制到经由USB界面连接的磁刺激器1。所创建的脉冲还可以经由其他的传输方法复制到磁刺激器1。在一可能实施例的变化中，以上述方式产生的具有特定脉冲形式及/或脉冲极性的脉冲可以存储在磁刺激器1的存储单元内进一步使用。

图26绘示包括单波长(图26A)或双波长(图26B)的刺激或脉冲。所绘示的刺激由电流通过刺激线圈4产生的一单波长、一双波长或一复合波长的正弦振荡构成。刺激脉冲具有强度I₀并可在由用户或相应于所形成复合脉冲组合时间t被触发。刺激或脉冲的极性可优选地被改变，即反应在绕时间轴的第一正弦振荡。图26绘示正单-双振荡的刺激或脉冲，后文中所述刺激可以透过一矩形符号表示，如图26所示。

如图27所示，双脉冲(成对脉冲)为两个直接连续刺激或具有相同或不同的振幅的脉冲被指定为双脉冲。图27为双脉冲通过刺激线圈4的相关电流时间级数示意图。两个脉冲或刺激间的时间间隔由t_PP表示，而强度的差距则由ΔI表示。图27绘示一复合脉冲序列PS中的两双脉冲最常使用的变化。一评估脉冲EP是由所述双脉冲形成的。具有相同的强度I的刺激之间的时间间隔t_ISI被指定为刺激间隔。脉冲序列或脉冲组合PS在指定时间内构成一系列不同的刺激或脉冲，脉冲群/多个脉冲及具有特定性质的双脉冲会自动被处理及/或输出。脉冲形式或刺激形式是通过刺激线圈或治疗线圈的电流时间轮廓的曲线形状。在双相刺激患者P的情况下，可包括如单脉冲、双脉冲和多波长脉冲。

图29绘示一复合脉冲序列PS的脉冲串PZ中脉冲包PP的结构。一脉冲包或脉冲群PP指的是包括n个具有刺激间隔t_ISI的刺激或脉冲包装。一脉冲包或脉冲群PP中，所有脉冲的极性与刺激间隔都保持相同的。一个特殊的例子，其中n＝4的刺激被指定为四脉冲刺激。

图30为叙明一脉冲包间隔或脉冲内间隔。脉冲包间隔或脉冲内间隔t_IBI为两脉冲包或两脉冲群间的时间间隔，两连续的脉冲包PP并不总是相同。

图31绘示一单波长脉冲。单一波长构成双相刺激中最简单的刺激形式或脉冲形式，单一波长准确地由一具有默认周期持续时间τ的单一正弦振荡组成，如图31所示。

图32绘示一双波长脉冲。双波长由两个完整正弦振荡构成，如图32所示。因此，有可能有任何数目的连续正弦振荡。因系统强加装置的振幅，但是，振幅呈指数形式减少，从而实际很少使用两个以上的振荡。

图33绘示一复合脉冲序列PS具有多个分别由脉冲包PP构成的脉冲串PZ，并且脉冲包PP由一系列脉冲构成。脉冲串PZ表示n个不同的脉冲或脉冲群PP的组合，并形成一复合脉冲序列PS或复合脉冲组合最上层的级距，如图33所示。两脉冲串之间的时间间隔被指定为串间间隔t_ITI。

重复速率表示每单位时间的刺激或脉冲数。现有刺激器通常达到高达100赫兹的重复速率，而根据本发明具脉冲产生装置2的磁刺激器1可以设置高达1千赫兹或更高的重复速率。

一复合脉冲序列PS的基本组合包括脉冲包PP及多个独立脉冲或刺激于其中。基本组合的参数设定例如表示刺激间隔t_ISI或脉冲形式或每个脉冲包PP的脉冲比例和脉冲内间隔t_IBI。

图34绘示组合变化或一具有评估脉冲EP于其中的复合脉冲序列。评估脉冲EP提供于两脉冲包PP之间，并可形成为如一双脉冲。一般而言，一触发信号由磁刺激器触发并相对于所述评估脉冲EP，以便例如为了启动一肌电图(EMG)放大器用以测量肌肉运动反应。除了基本组合的参数设定的选项，以下的参数可以在组合变化中来调整，如图34所示。即评估脉冲的脉冲强度(0-100％)、形成所述评估脉冲EP的双脉冲的两脉冲间的脉冲强度差距ΔI(如ΔI＝+/-20％)、最后脉冲包的时间间隔t_EV(如100毫秒)以及间隔到下一个脉冲包的时间t_DELAY(如至少100毫秒)。

在一可能实施例或组合变化中，介于复合脉冲序列PS间的不同脉冲包PP的单一脉冲或刺激的极性是可以颠倒的。若如第一脉冲包PP的脉冲是正脉冲，后续脉冲包PP内的脉冲的极性可以是负的。一般不提供一个脉冲包PP内的脉冲逆转极性。

根据本发明磁刺激器1的实施例变化，I波延迟时间是被确定的。I波延迟时间不同于一个个体至另一个体或一患者至另一患者，并且对于基本波来讲设定在1毫秒至2毫秒范围内。所有其他的I波延迟时间是上述基本延迟时间的整数倍。一可能实施例中，患者P的I波延迟时间由通过测量肌肉运动反应具有不同刺激间隔时间所输出的双脉冲(成对脉冲刺激)确定。因此，刺激间隔被连续调整，直到一最大肌肉运动反应被测量。此刺激间隔对应于患者的I波延迟时间。

应用复合脉冲组合或脉冲序列PS过程中，需要诱发人脑内可塑性的改变，用以确定I波延迟时间采用的组合参数在疗程中为最大值。

图35绘示根据本发明磁刺激器1中发生的运作顺序。一个患者P的组织曝光于磁场的处理一般发生在所谓流程(级数)内进行。在流程中，一复合脉冲序列藉由所述刺激线圈4被输出到待检查的组织。复合脉冲序列PS由最简单的单一脉冲或刺激所组成。在流程中，输出的复合脉冲序列PS可由脉冲串PZ组成。脉冲串PZ就其而言由脉冲群或脉冲包PP组成。脉冲群或脉冲包PP包括多个脉冲或刺激。一个刺激可以是单一脉冲，但如图35所示，也可以是一个多波长双脉冲。根据本发明所述磁刺激器1，有可能为用户单独配置一个复合脉冲序列PS。在一可能实施方案中，一脉冲完成配置后，相对其脉冲形式或一复合脉冲序列完持配置后，编辑器会检查所配置的脉冲或所配置的复合脉冲序列是否为可接受的。

图36绘示图形化用户界面(GUI)显示于屏幕上用以明示根据本发明磁刺激器1中使用者编辑器的运作状态。如图36所示，于一流程或级数期间形成一脉冲频率，其包括九个具有双相波长的独立脉冲。如图36所示，强度I可以在不同变化来选择。此外，对使用者而言其可设置触发时间。在每个设置的触发点，所述磁刺激1经由界面输出一信号，所述信号可被用来以一个记录装置储存所述刺激产生后续的肌肉反应。

使用者编辑器中，脉冲串PZ及脉冲群或脉冲包PP分别由专门的辅助组件制作。因此，如在下拉框中一个脉冲包的“脉冲”或为一个脉冲串的“串”可以由用户来选择。脉冲串PZ是以脉冲包PP为基础构成，脉冲包PP是以刺激为基础构成。一级数或流程可以一刺激或复合脉冲序列PS的形式储存，并可进一步被使用在使用者编辑器的脉冲规划器。一可能实施例中，使用者编辑器包括一刺激设计单元、一脉冲包辅助单元PPA与一脉冲串辅助单元PZA。所述的辅助单元特别适用在各脉冲间发生大的时间间隔。

图37绘示使用者将一脉冲包PP增加显示的用户编辑器。

图38绘示使用者藉由使用者界面增加脉冲串PZ。

图39绘示一实施例为一用以构成一刺激或脉冲的刺激设计单元。用户具有可改变刺激或脉冲特性的选项，如藉由点击“详情”。例如，使用者可调整刺激或脉冲或个别波长的初始极性或持续时间。一可能实施例中，构成脉冲或刺激的各种形式或组态都可以由其内存下载进行更进一步处理。脉冲序列PS可被评估其关于对患者P的效果及/或关于其脉冲结构，上述对患者的测量结果及/或影响相关。

图40A与图40B为实施例，绘示由一脉冲包辅助单元PPA形成的一脉冲包PP。图40B绘示一脉冲串辅助单元PZA形成的一脉冲串PZ。

另一可能实施例中，可增加脉冲选择器作为协助。如图41所示，用以配置一脉冲的脉冲形式。图41所示的实施例中，一形成两部分的选单画面，用以选择储存于装置上的流程。如此，磁刺激器1的运行可以不需要连接到一外部计算机。在左边区域，一脉冲形式可被选择，在选择画面的右侧部分则以图表显示。有效和无效的脉冲，可以相应地在左侧区域中的树状选单来表示。不同脉冲的时间特征也可以说明。曲线的类型，即线圈电流、电场或电场梯度，可以通过在选单下拉字符串进行选择。

在脉冲设计单元的帮助下，有可能构成或建立各种脉冲的脉冲形式。

图42显示例如一个由一正弦波、两次暂停和半负弦波构成的脉冲。通过双击，能够编辑的各个部分的持续时间。脉冲的不同部分的长度也可以通过用鼠标拖曳改变。

依据本发明所述的磁刺激器1可以被用来对有机组织进行磁刺激。磁刺激是非侵入性的、几乎无疼痛的方法。透过导入带电的活动，组织中的神经可被一个磁场影响，并可随时间调整。因此，神经可以被激活或抑制。

磁刺激器1的刺激线圈4被放置在靠近皮肤表面处。刺激线圈4产生一磁场，迅速随时间穿透所述组织。此贯通磁场带来感应到组织的导电区域。在进一步的应用中，也可以刺激线圈4置入到组织中。

根据本发明磁刺激器1的使用，任何患者P的皮肤表面不需要特别的准备。磁刺激仪1可以产生一个磁场，该磁场穿过衣服，头发等等，并产生一个刺激。甚至较深区域亦可以达到，因为磁场可穿透骨的结构，例如颅盖。穿透的深度被限定在若干厘米。

成功的刺激依赖于刺激线圈4诱发的电场强度和导向，以及磁刺激器1的脉冲形式。刺激阈值决定各应用到检查流程或级数，因为它们相当地依赖各自患者的生理状态(如疲劳，紧张或血糖高低)。

为了使不同的病人或个体间的磁刺激可相比较，刺激强度是优选相对于个别刺激正常化的运动阈值。运动阈值被定义为最小的刺激强度，在至少一半的情况下，这足以在松弛肌肉中产生一定肌肉动作电位。因为上述原因，获得的阈值指定为静止运动阈值RMT。活动运动阈值AMT可以用相同方式在预拉伸的肌肉来确定，且通常低于静止运动阈值RMT的5％至20％。根据本发明所述的磁刺激器1允许不同脉冲形式的输出，其可以是自由构成的。在可能实施例中，要输出的刺激脉冲的强度I可以藉由磁刺激器1中的一使用者界面上的一设定滚轮被调整。此外，可能实施例中，一个已储存的脉冲形式可以经由显示器上的脉冲选择器的选择开关中选择。

藉由进一步使用设定滚轮，一可能实施例中是可以调整重复频率或重复速率的。另一实施例中，更进一步可使用设定滚轮选择脉冲频率持续时间，如输出最大长度的脉冲序列。

在磁刺激器1的单一脉冲运行中，一个按钮的致动使一个单一刺激脉冲与所选择的脉冲形式被输出。在磁刺激器1的重复运行中，只要一个特定的按钮被保持按下，一组重复频率或重复速率的脉冲序列可被输出。

可能实施例中，针对脉冲强度、脉冲序列，脉冲序列的持续时间和脉冲形式，用户可以通过按下储存按钮保存当前设置的设定值。所存储的设定值也可以在当磁刺激器1关机后被被取得。由此，例如在磁刺激器1开关后仍可快速方便地获取先前存储的一套标准设置。

可能实施例中，磁刺激器1切换至一待机模式，在默认的时间内没有操作组件被致动。为了终止待机模式，任何操作组件，例如磁刺激器1的前板可被致动。以这种方式，在磁刺激器1处在一个可操作就绪状态并且相应的显示灯亮起。

为了触发单一脉冲，磁刺激器1被打开，并进行检查刺激线圈4是否连接。因此，所需的脉冲强度可在设定组件上选定。此外，脉冲频率被设置。藉由一个特定的操作组件的致动，例如一个气动脚踏开关，刺激线圈4可以被设置或精确致动。通过脉冲按钮致动时，然后一单一脉冲输出。

为了诠释脉冲序列，特别是一复合脉冲序列PS，有可能改变，例如改变为长期显示模式，其中，所希望的脉冲序列持续时间被选择。一气动脚踏开关开启使刺激线圈4致动后，一脉冲按钮可被启动，因此，只要各个按钮被保持按下，所需的脉冲序列输出到患者P。设定的脉冲序列持续时间已经达到后，脉冲输出自动停止，即使按钮保持按下。

根据本发明所述的磁刺激器1，可能产生具有极高重复速率的刺激或脉冲。这可能是因为快速充电造成脉冲损失。根据本发明所述的磁刺激器1，可达到重复速率为1000赫兹或更高的频率。

这提供的优势在于这种方式在刺激期间可以达到明显长且更稳定的效果，这两者都是在基础研究与治疗应用相关的。强而持久的效果是成功治疗患者P的前提。

图43为正常肌肉电位来说明其可通过重复刺激来实现效果。垂直箭头代表的效果的幅度，即上升代表刺激性增加，下降代表脑中的刺激性降低。水平箭头示出效果的持续时间，可以由患者P的个体肌肉导出，并得到直接结论而改变刺激性。

曲线CTBS(连续θ脉冲)示出了使用常规流程与至多50赫兹(T_ISI＝20毫秒)的频率的效果。图43所示其余两曲线显示根据本发明磁刺激器1以所谓的四脉冲进行的检查，其显示200赫兹的重复速率(T_ISI＝5毫秒)和20赫兹的重复速率(T_ISI＝50毫秒)。如图43所示，根据本发明磁刺激器1以高频率刺激的效应为产生相较于现有刺激更长和更明显的效果。如图43所示，“前”是指刺激之前的状态，而“后”是指刺激后1到4分钟，在刺激之后0～60分钟的时间范围。

复合脉冲模式或脉冲序列PS的设置灵活性是有利的，因为针对受试者或患者P的生理特性施予一单一刺激是可能的。具体的实施例为通过磁刺激产生的个人化的刺激是作为所谓的I-波，在传统的磁刺激器仅可能只具有两个脉冲，其中，观察到的效果仅在很短的时间内持续。磁刺激的应用，特别是多个磁刺激，如四到八个脉冲的应用，和所达到的效果有相关性，可以显着地延长所达到的效果，并且更明显。此外，脑或组织中的电流方向由脉冲的极性来确定，并具有一个相关的影响。

图44为说明根据本发明所述磁刺激器1可能实施例在受刺激的脑部中，电流的逆转效果影响(对应于极性改变)。图44中，所谓的I波的刺激具有666赫兹的频率。AP指的是电流在大脑中，其由经颅磁刺激TMS产生并从前方流向后方。PA指的是电流从后到前的流动。图44的水平箭头表示效果的持续时间，而垂直箭头表示效果的程度。图44中，当极性相反时，可以看到脑中的刺激性由增加到减少的一逆转的影响。“前”是指一个高频经颅磁刺激TMS介入前的状态，“后”是指介入开始后0到60分钟的状态。

此外，应用一个双正弦波之后，也能够证明具较低变异性的相同实验效果，如图45所示。这些简单的刺激形式(约2分钟)的简洁使年轻患者和儿童P的检查是可行的。如图45所示，根据本发明的磁刺激器1的双正弦波四倍刺激的效果。刺激所采用的I波具有666赫兹的频率，如图所示，四个脉冲之间的时间间隔为1.5毫秒。水平箭头表示效果的持续时间，垂直箭头表示效果的程度。图45示出具有低变化性的稳定效果(提高大脑刺激性)，即使在测量上只有少数受试者P。

根据本发明所述的磁刺激器1更一决定性优点为具有可灵活配置的脉冲序列，可患者P的个人生理特征配置个人化的脉冲形式。例如，对儿童来说所谓的运动阀值它代表了脑刺激部位的刺激性的量度，其会比成人患者更高。在儿科神经诊断和基础研究中，使用现有磁刺激器时，常常意味着非常年轻受试者仅在有限程度内可以检测。

图46为不同脉冲形式情况下的运动阈值示意图。应用到大脑的脉冲，从前面到后面(在大脑中)的电流方向AP为或从前方到后方相反地电流方向PA。图46中，可以看出脉冲形式的运动阀值，这是从前面施加到后面(AP)，长度大于从后面施加到前面(PA)并具有一负极性的脉冲。

具有图形化界面的用户编辑器使用在依据本发明的磁刺激器1中，提供简单直觉化的操作，特别是对于一脉冲流程或复合脉冲序列的脉冲配置。此外，能够进行自动化调整来测量神经生理参数并由参数反馈给磁刺激器1。藉由使用磁刺激器1，大幅减少流程中的个体化差异，并稳定诱导大脑皮质的可塑性，相对于现有的流程具有明确效果。这些有效的可塑性诱导脉冲流程或脉冲序列PS得以介入患者P的治疗，以优化他/她的神经元可塑性，特别是在神经系统和精神疾情况下。此外，依据本发明所述磁刺激器1允许广泛使用在研究人类大脑，以得到科学知识。

Claims

1.一种用于通过磁场刺激一组织的磁刺激器(1)，其特征在于包括：

(a)一包括一脉冲电容器的脉冲产生装置(2)，由一充电回路(2a)充电，以产生一由多个脉冲构成并具有可调式重复速率的脉冲序列；以及

(b)一可编程控制装置(3)，调整所述脉冲产生装置(2)以产生一具有多个独立可配置脉冲的复合脉冲序列(PS)，其中所产生的复合脉冲序列(PS)被应用于一刺激线圈(4)以产生所述磁场。

2.根据权利要求1所述的磁刺激器，其特征在于，所述由脉冲产生装置(2)输出的脉冲序列为多个脉冲构成的一简单脉冲序列，或为具有多个脉冲串(PZ)的一复合脉冲序列，每一脉冲串都包括多个脉冲数据包(PP)，每一脉冲数据包由一系列的脉冲构成，其中所述脉冲的形式及/或所述脉冲的极性可以独立配置。

3.根据权利要求1或2任一所述的磁刺激器，其特征在于，所述磁刺激器(1)的可编程控制装置(3)藉由一界面(6)连接至一计算机(7)，所述计算机包括一用户编辑器用以进行所述脉冲序列(PS)配置。

4.根据权利要求3所述的磁刺激器，其特征在于，连接至所述磁刺激器(1)的所述计算机(7)的用户编辑器包括一用以配置所述脉冲的一脉冲形式的刺激设计单元；一用以配置至少一由脉冲组成的脉冲数据包的脉冲包辅助单元；以及一用以配置至少一由所述脉冲数据包构成的脉冲串的脉冲串辅助单元。

5.根据权利要求1-4任一所述的磁刺激器，其特征在于，所述用户编辑器产生的所述脉冲序列由所述计算机(7)经由所述磁刺激器(1)的所述界面(6)传输至所述磁刺激器(1)的所述可编程控制装置(3)，并储存于所述磁刺激器(1)的一储存单元。

6.根据权利要求1-5任一所述的磁刺激器，其特征在于，所述脉冲序列的重复速率表示每秒脉冲数，并且于0至1千赫范围内可被调整。

7.根据权利要求1-6任一所述的磁刺激器，其特征在于，介于由所述磁刺激器(1)的脉冲产生装置(2)产生的所述复合脉冲序列的脉冲数据包间，用以量测一受刺激组织的肌肉运动反应的一评估脉冲被输出。

8.根据权利要求求1-7任一所述的磁刺激器，其特征在于，所述磁刺激器(1)的脉冲产生装置(2)包括一具有脉冲电容器和刺激线圈(4)的振荡电路，以及至少一电源开关，其连接至一由所述磁刺激器(1)的可编程控制装置(3)控制的驱动电路。

9.根据权利要求8所述的磁刺激器，其特征在于，所述刺激线圈(4)连接至一具有四电源开关的全桥转换器以产生所述脉冲，所述脉冲的脉冲形式为由多个脉冲片段所组成。

10.根据权利要求1-9任一所述的磁刺激器，其特征在于，所述磁刺激器(1)的脉冲产生装置(2)具有一充电回路(2a)，用以对所述脉冲电容器以所述调节重复速率进行回充。

11.根据权利要求10所述的磁刺激器，其特征在于，所述脉冲产生装置(2)的充电回路(2a)为一线状充电回路，其包括一电源转换器，用以连接至一供电网络；一中间能量电路，用于从中储存由所述电源转换器提供的电能；以及一连接至所述脉冲产生装置(2)的振荡电路的充电调节器。

12.根据权利要求10所述的磁刺激器，其特征在于，所述脉冲产生装置(2)的充电回路(2a)为一主频充电回路其包括一电源转换器，用以连接至一供电网络；

一第一直流/直流切换调节器，用以持续运行；

一中间能量电路，用于从中储存由所述第一直流/直流切换调节器提供的电能；以及

一连接至所述脉冲产生装置(2)的振荡电路的第二直流/直流切换调节器，用以脉冲运行。

13.根据权利要求1-12任一所述的磁刺激器，其特征在于，所述脉冲产生装置(2)包括一线圈监控电路(2c)，用以监控一刺激线圈(4)是否连接至所述磁刺激器(1)，且所述线圈监控电路包括多个传感器用以监控所述刺激线圈(4)的运行参数。

14.根据权利要求1-13任一所述的磁刺激器，其特征在于，仅于所述磁刺激器(1)被成功地完成系统参数的检查后，所述可编程控制装置(3)使所述脉冲产生装置(2)输出所述脉冲序列至所述刺激线圈(4)。

15.根据权利要求1-14任一所述的磁刺激器，其特征在于，所述可编程控制装置(3)可被连接至一贴附于所述组织并用来引发刺激以便传导一测量信号及/或产生一触发信号的传导电极(10)。

16.根据权利要求15所述的磁刺激器，其特征在于，被传导的所述测量信号由所述可编程控制装置(3)进行评估以确定一运动阈值。

17.一种产生一磁场的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)藉由一脉冲产生装置(2)产生一具有多个可变脉冲形式的独立脉冲配置组成的复合脉冲序列；

(b)对一刺激线圈(4)施加具有可调式重复速率的所述脉冲序列以从中产生磁场；以及

(c)由一充电回路(2a)以所述调节重复速率回充所述脉冲产生装置(2)的一脉冲电容器。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述脉冲序列的重复速率表示每秒脉冲数，并且于0至1千赫范围内可被调整。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，生成的所述复合脉冲序列具有多个脉冲串，每一脉冲串都包括多个脉冲数据包，每一脉冲数据包由一系列的脉冲构成，所述脉冲的形式及/或所述脉冲的极性可以独立配置。

20.一种使用于以磁场刺激一组织的方法的装置，其特征在于，包括：

一由具有一可变脉冲形式的多个独立配置脉冲组成的复合脉冲序列，其由一脉冲产生装置(2)产生，以对一刺激线圈(4)施用具有可调式重复速率的所述脉冲序列以从中产生磁场；

其中，由一充电回路(2a)以所述调节重复速率回充所述脉冲产生装置(2)的一脉冲电容器。