CN202961527U - 经颅磁刺激线圈结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种经颅磁刺激线圈结构，包括一倒U型磁芯及两个圆形或近似圆形的线圈，两线圈相互靠近呈8字型排列；两线圈具有中心孔，磁芯的两端分别插入两线圈的中心孔内；每一线圈向外延伸出到连接头的引出线。本实用新型将两个近似圆形线圈的绕制导线平行排列，并在线圈的中心加入倒U型的磁芯，使线圈的聚焦度大大提高，刺激范围集中，针对性更强，无关神经受到刺激的可能性减小，且线圈球形凹面的设计更接近人体头型，增加线圈与头部接触的面积，使刺激更方便准确；磁芯使线圈产生的磁场能集中在两磁极之间的刺激部位，在相同输出电流下刺激部位的磁场强度增加，刺激部位更深，范围更大；在输出相同磁场强度时所需脉冲电流更小。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗磁刺激技术领域，尤其涉及一种能够对大脑深层区域产生刺激的经颅磁刺激线圈结构。
背景技术
经颅磁刺激（TMS）是一种基于电磁感应技术的医疗设备，它通过在放置于头部上方的线圈中通入短暂强大的脉冲电流，脉冲电流在线圈周围产生交变磁场，交变磁场可以透过高阻抗的介质（皮肤与颅骨）在颅内产生感应电流，当感应电流强度超过神经组织的兴奋阀值时，将引起细胞膜局部去极化，从而对大脑产生刺激。
自1985年，英国的Barker成功研制出第一台经颅磁刺激仪以来，经过将近30年的发展，经颅磁刺激技术因其无痛、无创的优越特性，已广泛应用于中枢神经系统的刺激与调制，中枢性疲劳恢复，促进骨愈合，神经系统功能检测，神经通路完整性检查，神经精神疾病的诊断和治疗，以及语言、记忆、注意、视觉等大脑高级认知功能的研究等各个方面，并取得了较好的效果。同时，研究表明，TMS可以治疗精神分裂症、抑郁症、强迫症、躁狂症、创伤后应激障碍（PTSD）等精神疾病，其中对抑郁症的治疗在美国已经通过FDA的认可。
对于大脑神经的磁场刺激，刺激部位的聚焦性与刺激深度，电磁转换的效率特别重要，其核心问题为线圈形态与结构的设计。为了能准确高效的刺激特定的刺激部位，对线圈产生的磁场强度、刺激深度以及聚焦度都有很高的设计要求。其中，磁刺激的聚焦度决定了磁刺激仪的刺激选择，高聚焦度可以缩小刺激范围，增加刺激针对性，减少对无关组织的刺激；刺激深度决定了磁刺激仪能够达到的最大的作用距离，刺激深度还决定了对大脑深部神经组织的有效刺激。
目前的刺激线圈的结构均为空心线圈，线圈形状有圆形、8字形以及双锥形线圈。圆形线圈刺激面积大，利用率高，但聚焦性差；8字形线圈聚焦性好，但刺激强度较小；双锥形线圈有较好的聚焦性和刺激深度，但改善不明显。
现有的空心线圈有其共同的缺点是：线圈电磁转换的利用率不高，只有与刺激部位最接近的线圈的磁场穿透神经组织才有刺激作用，其余大部分远离刺激部位的磁场能量白白浪费。正因为线圈结构与形态的不足，存在聚焦度差，刺激范围大，需要数千安培的线圈电流才能达到刺激效果，刺激线圈消耗功率大，容易发热，不能长期使用等缺点。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种具有更高效率、更高聚焦、更好节能的经颅磁刺激线圈结构，以提高经颅磁刺激的效果，解决传统线圈聚焦度不足、耗能发热的问题。
为了达到上述目的，本实用新型提出一种经颅磁刺激线圈结构，包括一倒U型磁芯，以及由导线绕制而成的的两个圆形或近似圆形的线圈，两线圈相互靠近呈8字型排列；两线圈具有中心孔，所述磁芯的两端分别插入两线圈的中心孔内；每一线圈向外延伸出到连接头的引出线。
优选地，所述两线圈均为近似圆形，线圈内的每一圈绕制导线相互平行，两线圈均具有球形凹面，该球形凹面半径为45cm±5cm。
优选地，所述两线圈的通电电流方向相反。
优选地，所述两线圈之间通过绝缘粘胶介质粘接；两线圈的连接处的导线电流方向相同；电感量在10-30uH之间。
优选地，所述两线圈串联或并联。
优选地，所述两线圈向下呈适合人体颅骨的夹角排列放置，该预定夹角小于180度。
优选地，所述磁芯为硅钢片或其他高导磁铁磁性合金材料的铁芯，包括平直部分和放入所述线圈的中心孔内的弯曲部分。
优选地，所述磁芯与所述引出线之间通过绝缘介质隔离。
优选地，所述两线圈的球形凹面的磁场聚焦于该球形凹面中心点的垂直线上，两线圈的磁场聚焦点在所述垂直线上相交。
本实用新型提出的一种经颅磁刺激线圈结构，将两个近似圆形线圈的绕制导线平行排列，并在线圈的中心加入倒U型的磁芯，与现有的线圈结构相比，铁芯的加入使得线圈的聚焦度大大提高，使经颅磁刺激范围集中，针对性更强，无关神经受到刺激的可能性减小，而且线圈球形凹面的设计更接近人体头部颅骨的形状，这样在操作时，能增加线圈与头部接触的面积，使刺激更方便准确；此外，由于磁芯使用高导磁率材料，线圈产生的磁场能集中在两个磁极之间的刺激部位，使刺激部位磁场强度更高，在相同的输出电流时，刺激部位的磁场强度增加，刺激部位更深，刺激范围更大；磁芯线圈在输出相同的磁场强度时，所需的脉冲电流更小，只有空心线圈的60%。因此采用了磁芯的刺激线圈除了刺激聚焦效果好以外，还有高效节能、减少线圈发热、提高刺激频率、延长刺激时间等多种功效。
附图说明
图1是本实用新型经颅磁刺激线圈结构较佳实施例的主视图；
图2是图1所示的经颅磁刺激线圈结构的立体结构示意图；
图3是图1所示的经颅磁刺激线圈结构放置在人体头部的一种位置示意图；
图4是图1所示的经颅磁刺激线圈结构放置在人体头部的另一种位置示意图；
图5是图1所示的经颅磁刺激线圈结构放置在人体头部的又一种位置示意图。
为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
请参照图1及图2，图1是本实用新型经颅磁刺激线圈结构较佳实施例的主视图；图2是图1所示的经颅磁刺激线圈结构的立体结构示意图。
如图1及图2所示，本实施例提出的一种经颅磁刺激线圈结构20，包括一倒U型磁芯10，以及由导线绕制而成的的两个圆形或近似圆形的线圈4，两线圈4相互靠近近似呈8字型排列；两线圈4具有中心孔5，所述磁芯10的两端分别插入两线圈4的中心孔5内；每一线圈4向外延伸出到连接头的引出线3，其中，绕制线圈4的导线可以采用纯铜（多股）导线，也可以采用镀银（多股）铜导线。
具体地，两线圈4均近似为圆形，一左一右排列，两线圈4可以串联工作或者并联工作。
线圈4内的每一圈绕制导线相互平行，两线圈4之间通过强力绝缘胶等粘胶介质粘接，形成两线圈4的连接处6；两个线圈4通电电流方向相反，在中间平行交界处即连接处6的线圈4电流方向相同，电感量在10-30uH之间。
本实施例中，两线圈4均具有向下的球形凹面，该球形凹面半径优选为45cm±5cm。
采用球形凹面结构，使得整个线圈4的凹形如同帽子顶部，符合人体头部解剖学颅骨的形状结构。
此外，两线圈4不在同一平面上，两者向下呈适合人体颅骨的夹角排列放置，该夹角小于180度，以更符合人体头部解剖学颅骨的弯曲形状结构。
上述磁芯10为高导磁率材料，具体可以采用硅钢片铁芯或者其他高导磁率材料，该磁芯10包括平直部分1和作为磁芯10两端的弯曲部分2，弯曲部分2放入线圈4的中心孔5内的，磁芯10中间两个线圈4导线电流方向始终一致。采用弯曲部分2是为了适配两线圈4呈一角度放置的结构，使得磁芯10两端可以垂直放入两线圈4的中心孔5内。
上述线圈4到连接头的引出线3与磁芯10之间通过绝缘介质隔离，使之不导电。
本实施例上述结构的特点是采用了符合人体头部颅骨球面弯曲特征，与头颅广泛接触的凹面圆形刺激线圈，凹面线圈4的磁场会聚焦于凹面中心点的垂直线上，两个线圈4的的聚焦点可以在垂直线上相交。
U字形磁芯10的开口处也汇聚密集的磁力线，在U字形磁芯10的两个磁极端布满弧形磁力线，铁心的磁力线与线圈的磁力线又可以交叉聚焦，使聚焦点处的磁力线更密集，磁场更强。
本实施例经颅磁刺激线圈结构在人体头部的放置如图3、图4及图5所示，其中，图3是本实施例经颅磁刺激线圈结构20放置在人体头部的一种位置示意图；图4是本实施例经颅磁刺激线圈结构20放置在人体头部的另一种位置示意图；图5是本实施例经颅磁刺激线圈结构20放置在人体头部的又一种位置示意图。
综上，本实用新型经颅磁刺激线圈结构20，将两个近似圆形线圈中间直线部分平行排列，并在线圈4的中心加入倒U型的磁芯10，与现有的线圈结构相比，由于磁芯10的加入使得线圈4的聚焦度大大提高，使经颅磁刺激范围集中，针对性更强，无关神经受到刺激的可能性减小；而线圈4平面的设计更接近人体头部颅骨的形状，这样在操作的时候能增加与头部接触的面积，使刺激更方便准确。
此外，由于磁芯10使用高导磁率材料，线圈4能产生的磁场能集中在两个磁极之间的刺激部位，使刺激部位磁场强度更高。在相同的输出电流时，刺激部位的磁场强度增加，刺激部位更深，刺激范围更大。以铁芯线圈为例，铁芯线圈在输出相同的磁场强度时，所需的脉冲电流更小，只有空心线圈的60%。因此采用了铁芯的刺激线圈除了刺激聚焦效果好以外，还有高效节能、减少线圈发热、提高刺激频率、延长刺激时间等多种功效。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，包括一倒U型磁芯，以及由导线绕制而成的的两个圆形或近似圆形的线圈，两线圈相互靠近呈8字型排列；两线圈具有中心孔，所述磁芯的两端分别插入两线圈的中心孔内；每一线圈向外延伸出到连接头的引出线。
2.根据权利要求1所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述两线圈均为近似圆形，线圈内的每一圈绕制导线相互平行，两线圈均具有球形凹面，该球形凹面半径为45cm±5cm。
3.根据权利要求1所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述两线圈的通电电流方向相反。
4.根据权利要求1所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述两线圈之间通过绝缘粘胶介质粘接；两线圈的连接处的导线电流方向相同；电感量在10-30uH之间。
5.根据权利要求1所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述两线圈串联或并联。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述两线圈向下呈适合人体颅骨的夹角排列放置，该预定夹角小于180度。
7.根据权利要求6所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述磁芯为硅钢片或高导磁铁磁性合金材料的铁芯，包括平直部分和放入所述线圈的中心孔内的弯曲部分。
8.根据权利要求1所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述磁芯与所述引出线之间通过绝缘介质隔离。
9.根据权利要求2所述的经颅磁刺激线圈结构，其特征在于，所述两线圈的球形凹面的磁场聚焦于该球形凹面中心点的垂直线上，两线圈的磁场聚焦点在所述垂直线上相交。
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