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)顱磁場刺激器。
背景技術(shù)：
從l訴5年英國的BARKER博士用脈沖磁場刺激大腦皮質(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。磁場剌激是一種無損無痛無接觸，非侵襲性刺激大腦中樞神經(jīng)和周圍神經(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)。磁場刺激器是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)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)向刺激線圈放電，巨大的脈沖電流使線圈產(chǎn)生強(qiáng)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(yīng)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(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(fù)刺激，每一臺磁場刺激器由主機(jī)和一個刺激線圈組成，主機(jī)包括高壓充電部分，儲能電容，可控硅開關(guān)和輸出參數(shù)控制電路。刺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(jìn)行多部位廣泛磁場刺激，加強(qiáng)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，也需要多個線圈對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，如果用多個磁場線圈同時剌激脊髓、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)到多部位同時刺激，目前需要購置多臺磁場刺激器同時工作，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)， 一般醫(yī)院供電電源難以承受，對電網(wǎng)和周圍的電子設(shè)備有較大的電磁干擾。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的磁場刺激器只有一個刺激線圈的不足，為了同時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，縮短臨床檢査時間，提高治療效果，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圈可以分別調(diào)節(jié)每個刺激線圈的刺激參數(shù)(強(qiáng)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(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)顱磁場刺激器。 本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種多個剌激線圈的經(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)、剌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。
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(dǎo)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(dǎo)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)和刺激線圈組成刺激模塊，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圈的經(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(dá)到同步刺激，二聯(lián)成對剌激，多聯(lián) 刺激和超高頻刺激。
本實用新型的工作原理現(xiàn)在的磁場刺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, 1GCT, 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)生有剌激作用的脈沖磁場，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(dǎo)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)，可滿足多刺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刺激線圈同時同步輸出，如果每個刺激線圈輪流輸出，n個刺激線圈 的輸出頻率只有原來的1/n。對于目前磁場刺激器最高頻率為100Hz時，如果用5個線圈同時輪流 工作，每個剌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刺激是一種簡 單、經(jīng)濟(jì)、實用的辦法。
要達(dá)到完全的多線圈同時剌激，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髙壓半導(dǎo)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
4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(shè)備的峰值功率，電源的利用率和功率因數(shù)會增加。克服了兩臺磁場刺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(xì)胞的興奮性，不應(yīng)期和超常期等生理指標(biāo)。實現(xiàn)麻醉中4聯(lián)律刺激的需要，如果多個(n個)電容輪流對一個刺激線圈放電，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，除了多線圈分時剌激以外，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高n倍。所以本實用新型可選擇一個或幾個刺激線圈同時輸出，不但實現(xiàn)了多部位的同時刺激，而且增加了單個線圈的刺激模式和刺激頻率，增加了磁場刺激的應(yīng)用范圍。


圖l,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:—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，多剌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
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刺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(jìn)一步說明。
圖中標(biāo)記的說明1 —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，5—可控硅開關(guān)，6—刺激線圈，7—微電腦控制器，8—高壓半導(dǎo)體開關(guān)。
5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，由高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，再連接磁場刺激線圈6，組成一個串聯(lián)回路回到儲能電容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(dǎo)通由微電腦控制器7程序控制，可實現(xiàn)多刺激線圈分時工 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(dǎo)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)，只用了一個高壓充電電源l，在不增加峰值功率的情況下實現(xiàn)多刺 激線圈同步輸出。
圖4所示的實施例3中，把圖l中由髙壓充電電源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(dá)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 個剌激線圈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)平常單臺磁場刺激器所無 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)和刺激線圈組成刺激模塊，多個刺激模塊并聯(lián)連接在微電腦控制器上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多個刺激線圈的經(jīng)顱磁場刺激器，其特征在于并聯(lián)連接在微電腦控 制器上的多個剌激模塊共用一個刺激線圈。
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)和刺激線圈組成刺激模塊，多個刺激模塊并聯(lián)連接在微電腦控制器上。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A61N2/04GK201286940SQ20082017725
公開日2009年8月12日 申請日期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 申請人:武漢依瑞德醫(yī)療設(shè)備新技術(shù)有限公司