專利名稱：經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁場分布測量方法及裝置，具體地是涉及一種經(jīng)顱磁刺激線圈三 維磁場空間分布的測量方法及裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)通過直流高壓源向電容器儲存電能，再用可控硅作為電子開關(guān)向 線圈放電產(chǎn)生脈沖電流，從而產(chǎn)生強大的脈沖磁場。脈沖磁場的特點是磁場強度較大，屬強 磁場范圍；并且脈沖持續(xù)時間較短，為隨時間快速變化的磁場。這些特點要求脈沖磁場測量 儀不僅具有較大的量程范圍(保證一定測量精度)，而且具有較高的測量響應(yīng)速度。常用的 脈沖磁場測量儀都是使用電磁感應(yīng)法測量磁場的。目前磁刺激線圈形狀有圓形線圈、8字形線圈、錐形線圈，線圈形狀多樣化，但研 制的難點是難以準確測量線圈表面磁場分步形態(tài)，難以確定焦點位置及靶目標點的磁場強 度，線圈研發(fā)無目的性，臨床使用帶有盲目性。因此，有必須設(shè)計出可以精確測量經(jīng)顱磁刺 激線圈三維磁場空間分布的測量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量方法及裝 置，以精確測量經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場的空間分布狀態(tài)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置， 包括有一種經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其特征在于，包括有一測試 平臺底座上設(shè)有兩個相隔一距離的線圈固定支架，被測線圈的兩側(cè)邊架固定于兩個所述線 圈固定支架中；與兩個所述線圈固定支架平行的一側(cè)設(shè)有兩個相隔一距離的坐標定位板固 定支架，一塊或多塊坐標定位板固定于兩個所述坐標定位板固定支架之間，坐標定位板兩 側(cè)與兩坐標定位板固定支架相切；所述坐標定位板上設(shè)有復(fù)數(shù)個相同孔徑的孔，所述復(fù)數(shù) 個孔的孔距相同；—探測線圈夾持器，所述探測線圈夾持器的一端設(shè)有探測線圈；所述探測線圈通 過一射頻電纜連接記錄儀。所述的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其中探測線圈是繞在骨架 上的線圈。所述的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其中骨架為石英、聚四氟 乙烯或有機玻璃。所述的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其中測試平臺底座、線圈 固定支架、坐標定位板固定支架和坐標定位板為非磁性的石英、聚四氟乙烯或有機玻璃材 質(zhì)。本發(fā)明提供的上述測量裝置進行經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量方法，
3主要步驟為A)確定需要測量的線圈磁場分布Z軸的深度，即確定坐標定位板起始高度和測量 面，并在該面上確定測量第一點；B)以第一點為基準，在選定的測量面上利用坐標定位板上孔的分布，依次向前、向 后、向左、向右順次移動探測線圈夾持器，即移動探測線圈，記錄該平面每點的磁場數(shù)值；C)添加或撤出一塊坐標定位板，使測量平面對線圈表面方向向上或向下移一個刻 度，重復(fù)B)操作，測量移動后平面的磁場分布情況；D)重復(fù)C)操作，測量線圈磁場各刻度面磁場分布情況。所述的測量方法，其中，步驟A中Z軸垂直坐標定位板表面。所述的測量方法，其中，步驟C中的刻度，為經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場在Z軸方向 上的測量精度，大小取決于坐標定位板的厚度。本發(fā)明提供的測量裝置可以精確的測量出線圈表面任何一個平面磁場的分布狀 態(tài)，進而確定焦點分布，指導(dǎo)臨床應(yīng)用，并進一步指導(dǎo)線圈的研發(fā)工作，給臨床使用帶有線 圈選擇的確定性，刺激的準確性。


圖1是本發(fā)明測量裝置示意圖；圖2是圖1中探測線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖1中的坐標定位板結(jié)構(gòu)及定義的直角坐標系示意圖；圖4是線圈下15mm處磁場分布及焦點分布情況示意圖。附圖中標記的說明1被測線圈；2坐標定位板，21坐標定位板固定孔；3探測線圈夾持器；31、32、33夾 持器中間固定螺釘；4探測線圈；5線圈固定支架；6坐標定位板固定支架。
具體實施例方式請結(jié)合圖1所示，為本發(fā)明的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置結(jié)構(gòu) 示意圖，是在測試平臺底座上分別固定安裝有兩個相距一定距離的線圈固定支架5;在線 圈固定支架5的一側(cè)固定安裝有兩個相距一定距離的坐標定位板固定支架6。坐標定位板 固定支架6可以位于線圈固定支架5的任意一側(cè)。線圈固定支架5和坐標定位板固定支架 6與測試平臺底座的固定可以是粘接固定、螺絲固定等公知技術(shù)。被測線圈1的兩側(cè)架在線圈固定支架5上，用線圈固定支架5上的夾具固定住。 一塊或多塊坐標定位板2固定在坐標定位板固定支架6之間，一塊或多塊坐標定位板2的 兩側(cè)分別與兩坐標定位板固定支架6相切，以保證坐標定位板2在測量過程中不發(fā)生移動。 坐標定位板2厚度lmm-5mm，板上均勻步滿固定孔21，孔直徑為2mm-5mm，孔中心間距橫向縱 向均為2mm-5mm。直角坐標系下，定位板中心點定義為(0，0，ζ)，右方向為χ軸正半軸，向上 為y軸正半軸，垂直于χ軸、y軸所在平面向上方向為ζ軸正半軸(如圖3所示)。探測線圈夾持器3上有三個固定螺釘，測量時探測線圈夾持器3中間固定螺釘31 固定在坐標定位板上需要測量的點，該點對應(yīng)被測線圈1下方對應(yīng)測量點位置，其它兩個 固定螺釘32、33輔助卡位。探測線圈夾持器3的一端上，安裝有探測線圈4 (如圖2所示)。探測線圈4通過一射頻電纜連接一記錄儀(如計算機或示波器)，以記錄和顯示探測數(shù)據(jù)。
由于探測線圈4所測定的磁感應(yīng)強度，一般是被測線圈1內(nèi)的平均磁感應(yīng)強度。 為了減少因被測磁場不均勻性所造成的誤差，探測線圈4應(yīng)選截面小，長度短的“點，，狀線 圈。也可以采用直徑為0. 05mm-0. 5mm的銅線繞制在探測線圈夾持器3的一端制成探測線 圈4。本發(fā)明采用的探測線圈4是簡單圓柱形探測線圈，即在圓柱形的骨架上繞有匝數(shù)為 N的線圈。通過幾何尺寸關(guān)系計算，近似認為是足夠接近“點”狀線圈的。其計算原理可參 考[李大明《磁場的測量》，機械工業(yè)出版社，1993]，給出了滿足圓柱形“點”線圈的幾何尺 寸關(guān)系 _
I _3_ D2 J20
1-
A
ι-
Α
=0.670
1-式中，D1為探測線圈的內(nèi)徑，D2為探測線圈的外徑，1為探測線圈的長度(此長度 是沿磁感應(yīng)強度的方向而取的)。本發(fā)明的測試平臺底座(因視角原因被坐標定位板2遮蓋，所以圖中未標出測試 平臺底座)、線圈固定支架5、坐標定位板固定支架6以及坐標定位板2均由非磁材料(如 石英、聚四氟乙烯、有機玻璃等)加工而成。與測試平臺底座配套使用的探測線圈夾持器3是用非磁材料(如石英、聚四氟乙 烯、有機玻璃等)加工而成。探測線圈4作為傳感器測量磁感應(yīng)強度，一般要求探測線圈的年穩(wěn)定性要小于 0.01%，因此線圈骨架的材料需要選用膨脹系數(shù)小的，如石英、聚四氟乙烯、有機玻璃等非 磁性材料。本發(fā)明的操作方法如下A)確定需要測量的線圈磁場分布Z軸的深度，即確定坐標定位板起始高度和測量 面，并在該面上確定測量第一點；B)以第一點為基準，在選定的測量面上利用坐標定位板上孔的分布，依次向前、向 后、向左、向右順次移動探測線圈夾持器，即移動探測線圈，記錄該平面每點的磁場數(shù)值；C)添加或撤出一塊坐標定位板，使測量平面對線圈表面方向向上或向下移一個刻 度，重復(fù)B)操作，測量移動后平面的磁場分布情況；D)重復(fù)C)操作，測量線圈磁場各刻度面磁場分布情況。如操作方法所述，添加或撤出一塊坐標定位板，決定了測量平面的移動方向及位 置，故坐標定位板的厚度決定了線圈三維磁場在Z軸方向的測量精度；根據(jù)坐標定位板上 孔分布移動探測線圈夾持器，由探測線圈測量磁場強度，孔中心間距決定了線圈三維磁場 在X、Y軸方向上的測量精度。本發(fā)明的優(yōu)點是可以精確的測量出線圈表面任何一個平面磁場的分布狀態(tài)，即可 以得到線圈三維磁場的空間分布的狀況，從而進一步確定線圈焦點分布，指導(dǎo)臨床應(yīng)用及 線圈的研發(fā)工作。此外，本發(fā)明操作簡單，易于實現(xiàn)。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行具體的描述。有必要在此說明一下，本實施
5例僅是對本發(fā)明的進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù) 人員可根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容做出一些分本質(zhì)的改進和調(diào)整。被測線圈1由線圈固定支架5固定，被測線圈1相對位置不再變化。被測線圈1 的平面與測試平臺底座的X、y軸所在平面平行，垂直被測線圈1平面為Z軸。被測線圈1 的平面磁場分布由探測線圈夾持器3的左右前后移動來實現(xiàn)。坐標定位板2厚度為5mm，坐標定位板2上孔直徑4mm，孔中心間距為5mm。本實施例的測量方法，是將探測線圈夾持器3 —端的探測線圈4的位置設(shè)在被測 線圈1的中心軸處，此時的探測線圈夾持器3中間固定螺釘31對應(yīng)在坐標定位板2上的坐 標(0，0，0)點為測量線圈磁場分布的第一點，將測量曲線顯示在示波器上，讀取并記載此 時的數(shù)值，該數(shù)值即為被測線圈1幾何中心點的磁場強度值。探測線圈夾持器3中間固定 螺釘31向左或向右移動一個孔，步距(1，0，0)，步長5mm，測量并記錄該點，逐次移動直到被 測線圈1同一平面整個磁場分布測量完畢&，7，0)，垂直于2坐標軸0平面測量完成。撤出 一塊定位板，使線圈磁場Z軸測量面下移5mm即ζ坐標軸的_1平面進行第一點(0，0，-1) 點測量，記錄后繼續(xù)此平面其它點的測量，直至線圈平面測量完畢。重復(fù)上述測量方法，直 到完成各測量面的測量，圖4是線圈下15mm處磁場分布及焦點分布情況示意圖。
權(quán)利要求
一種經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其特征在于，包括有一測試平臺底座上設(shè)有兩個相隔一距離的線圈固定支架，被測線圈的兩側(cè)邊架固定于兩個所述線圈固定支架中；與兩個所述線圈固定支架平行的一側(cè)設(shè)有兩個相隔一距離的坐標定位板固定支架，一塊或多塊坐標定位板固定于兩個所述坐標定位板固定支架之間，坐標定位板兩側(cè)與兩坐標定位板固定支架相切；所述坐標定位板上設(shè)有復(fù)數(shù)個相同孔徑的孔，所述復(fù)數(shù)個孔的孔距相同；一探測線圈夾持器，所述探測線圈夾持器的一端設(shè)有探測線圈；所述探測線圈通過一射頻電纜連接記錄儀。
2.按照權(quán)利要求1所述的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其特征在 于，探測線圈是繞在骨架上的線圈。
3.按照權(quán)利要求2所述的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其特征在 于，骨架為石英、聚四氟乙烯或有機玻璃。
4.按照權(quán)利要求1所述的經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量裝置，其特征在 于，測試平臺底座、線圈固定支架、坐標定位板固定支架和坐標定位板為非磁性的石英、聚 四氟乙烯或有機玻璃材質(zhì)。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的測量裝置進行經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測 量方法，其主要步驟為A)確定需要測量的線圈磁場分布Z軸的深度，即確定坐標定位板起始高度和測量面， 并在該面上確定測量第一點；B)以第一點為基準，在選定的測量面上利用坐標定位板上孔的分布，依次向前、向后、 向左、向右順次移動探測線圈夾持器，即移動探測線圈，記錄該平面每點的磁場數(shù)值；C)添加或撤出一塊坐標定位板，使測量平面對線圈表面方向向上或向下移一個刻度， 重復(fù)B)操作，測量移動后平面的磁場分布情況；D)重復(fù)C)操作，測量線圈磁場各刻度面磁場分布情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量方法，其中，步驟A中Z軸垂直坐標定位板表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量方法，其中，步驟C中的刻度，為經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁 場在Z軸方向上的測量精度，大小取決于坐標定位板的厚度。
全文摘要
一種用于測量經(jīng)顱磁刺激線圈三維磁場空間分布的測量方法及裝置，其裝置包括有一測試平臺底座上設(shè)有兩個相隔一距離的線圈固定支架，被測線圈的兩側(cè)邊架固定于兩個所述線圈固定支架中；與兩個所述線圈固定支架平行的一側(cè)設(shè)有兩個相隔一距離的坐標定位板固定支架，一塊或多塊坐標定位板固定于兩個所述坐標定位板固定支架之間；所述坐標定位板上設(shè)有復(fù)數(shù)個相同孔徑的孔，所述復(fù)數(shù)個孔的孔距相同；一探測線圈夾持器，所述探測線圈夾持器的一端設(shè)有探測線圈；所述探測線圈通過一射頻電纜連接記錄儀。本發(fā)明還提供了一種三維磁場空間分布的測量方法。本發(fā)明可以精確的測量出線圈表面任何一個平面磁場的分布狀態(tài)，確定焦點分布，指導(dǎo)臨床應(yīng)用。
文檔編號G01R33/02GK101975932SQ20101023580
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者夏偉杰, 許海田 申請人:香港腦泰科技有限公司