【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于生物電磁刺激，具體涉及一種用于生物電磁刺激的交疊刺激線圈組件及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、生物/經(jīng)顱電磁刺激技術(shù)誕生于交叉學(xué)科中，該技術(shù)涉及醫(yī)學(xué)、神經(jīng)電生理學(xué)和電磁學(xué)等多門學(xué)科，在神經(jīng)疾病的治療以及探索腦部結(jié)構(gòu)功能等領(lǐng)域做出了新的貢獻(xiàn)。為了對顱內(nèi)目標(biāo)靶區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)有效刺激并降低刺激副作用，刺激線圈的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化始終備受關(guān)注。
2、經(jīng)顱電磁刺激最根本的物理學(xué)原理是法拉第電磁感應(yīng)，即在刺激線圈里面通入快速變化的激勵電流，以使時變電流產(chǎn)生時變磁場，時變磁場會在大腦組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流再產(chǎn)生感應(yīng)電場來刺激大腦內(nèi)部的神經(jīng)組織，使神經(jīng)元膜電位發(fā)生超極化或去極化，從而產(chǎn)生一系列生理變化。經(jīng)顱電磁刺激治療效果依賴于大量參數(shù)，比如刺激時間、刺激強(qiáng)度、持續(xù)時間和刺激電流的方式等。目前仍存在著諸如聚焦性不強(qiáng)、刺激深度不足、脈寬和頻率參數(shù)調(diào)節(jié)單一等問題，同時應(yīng)用安全性也是研究重點(diǎn)。
3、刺激線圈的感應(yīng)電場聚焦性是經(jīng)顱電磁刺激技術(shù)的關(guān)鍵性參數(shù)，通過對線圈幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選取、空間排列等設(shè)計與優(yōu)化，研究磁場、感應(yīng)電場分布，確定刺激范圍，可有效提高對靶區(qū)域的刺激精度，減少對周圍非靶區(qū)域的影響，降低誘發(fā)病癥的風(fēng)險。目前關(guān)于刺激線圈的研究中多是基于八字線圈進(jìn)行設(shè)計，以提高感應(yīng)電場聚焦性。經(jīng)顱電磁刺激是通過強(qiáng)電流經(jīng)線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁場，采用磁場梯度控制和聚焦定位技術(shù)進(jìn)行刺激，但由于磁場梯度控制和定位控制的復(fù)雜性，避免高頻刺激使線圈過熱，而采用低頻刺激，因此實(shí)現(xiàn)刺激多參數(shù)靈活控制在應(yīng)用中有重要意義。
4、磁刺激線圈是
5、綜上所述，如何提供一種能夠誘發(fā)更集中的感應(yīng)電場、提高聚焦性以及具有更加平衡的刺激性能的新型刺激線圈，以便在有效刺激目標(biāo)靶點(diǎn)的條件下最大程度地減弱對非目標(biāo)組織的影響，保證經(jīng)顱電磁刺激治療的效果和安全性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需研究的課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種用于生物電磁刺激的交疊刺激線圈組件及線圈交疊刺激系統(tǒng)，用以解決傳統(tǒng)刺激線圈具有刺激深度及聚焦性等無法同時兼顧的特性問題，進(jìn)而可在保證刺激強(qiáng)度達(dá)到刺激閾值的同時，提高刺激線圈的聚焦性，加強(qiáng)顱內(nèi)的刺激深度，有效減弱對非目標(biāo)區(qū)域的不良影響，保證經(jīng)顱電磁刺激治療的安全性。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，提供了一種用于生物電磁刺激的交疊刺激線圈組件，包括有用于豎直放置在生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)的上方的下層刺激線圈和上層刺激線圈，其中，所述下層刺激線圈和所述上層刺激線圈具有相同且類似半圓形線圈結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)；
4、所述下層刺激線圈與所述上層刺激線圈交疊布置，并使所述下層刺激線圈的圓弧部、所述上層刺激線圈的圓弧部、所述下層刺激線圈的直長軸部和所述上層刺激線圈的直長軸部從下至上依次布置；
5、所述下層刺激線圈和所述上層刺激線圈用于分別通過不同放電電路接入激勵電流以聯(lián)合對所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)起到生物電磁刺激作用。
6、基于上述
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
，提供了一種能夠誘發(fā)更集中的感應(yīng)電場、提高聚焦性以及具有更加平衡的刺激性能的新型刺激線圈設(shè)計方案，即包括有用于豎直放置在生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)的上方的下層刺激線圈和上層刺激線圈，其中，上下層刺激線圈具有相同且類似半圓形線圈結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)，上下層刺激線圈交疊布置，并使下層刺激線圈的圓弧部、上層刺激線圈的圓弧部、下層刺激線圈的直長軸部和上層刺激線圈的直長軸部從下至上依次布置，以及上下層刺激線圈用于分別通過不同放電電路接入激勵電流以聯(lián)合對目標(biāo)靶區(qū)起到生物電磁刺激作用，如此通過上下層刺激線圈的激勵電流產(chǎn)生的電磁場之間的相互影響疊加，可在目標(biāo)靶區(qū)產(chǎn)生較強(qiáng)且聚焦的刺激效果，有效抑制了線圈感應(yīng)電場的負(fù)峰，同時增強(qiáng)感應(yīng)電場的聚集性，進(jìn)而可在保證刺激強(qiáng)度達(dá)到刺激閾值的同時，提高刺激線圈的聚焦性，加強(qiáng)顱內(nèi)的刺激深度，有效減弱對非目標(biāo)區(qū)域的不良影響，保證經(jīng)顱電磁刺激治療的安全性，便于實(shí)際應(yīng)用和推廣。
7、在一個可能的設(shè)計中，所述下層刺激線圈或所述上層刺激線圈采用多層多匝線圈結(jié)構(gòu)，并使所述激勵電流從所述多層多匝線圈結(jié)構(gòu)的外層直長軸線段的引入端流入，然后從所述多層多匝線圈結(jié)構(gòu)的內(nèi)層圓弧線段的引出端流出。
8、在一個可能的設(shè)計中，所述下層刺激線圈和所述上層刺激線圈還用于通過不同的交疊角和/或線圈寬度來調(diào)節(jié)對所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)的刺激強(qiáng)度以及刺激聚焦性。
9、在一個可能的設(shè)計中，所述下層刺激線圈和所述上層刺激線圈還用于通過不同大小的激勵電流來調(diào)節(jié)所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)的定向偏移程度。
10、在一個可能的設(shè)計中，還包括有用于對所述下層刺激線圈和所述上層刺激線圈形成包裹且在底部設(shè)有開口的環(huán)狀屏蔽板。
11、在一個可能的設(shè)計中，所述環(huán)狀屏蔽板由薄硅鋼片疊加而成。
12、第二方面，提供了一種線圈交疊刺激系統(tǒng)，包括有控制模塊、第一充電電源模塊、第二充電電源模塊、第一儲能電容、第二儲能電容、第一放電開關(guān)、第二放電開關(guān)、第一放電電路、第二放電電路和如第一方面所述用于生物電磁刺激的交疊刺激線圈組件，其中，所述控制模塊的輸出端分別電連接所述第一充電電源模塊、所述第二充電電源模塊、所述第一放電開關(guān)和所述第二放電開關(guān)的受控端；
13、所述第一充電電源模塊的正極輸出端分別電連接所述第一儲能電容的一端和所述第一放電開關(guān)的一端，所述第一放電開關(guān)的另一端電連接所述第一放電電路的正極輸入端，所述第一充電電源模塊的負(fù)極輸出端分別電連接所述第一儲能電容的另一端和所述第一放電電路的負(fù)極輸入端，所述第一放電電路的正極輸出端電連接所述交疊刺激線圈組件中的所述下層刺激線圈的激勵電流引入端，所述第一放電電路的負(fù)極輸出端電連接所述下層刺激線圈的激勵電流引出端；
14、所述第二充電電源模塊的正極輸出端分別電連接所述第二儲能電容的一端和所述第二放電開關(guān)的一端，所述第二放電開關(guān)的另一端電連接所述第二放電電路的正極輸入端，所述第二充電電源模塊的負(fù)極輸出端分別電連接所述第二儲能電容的另一端和所述第二放電電路的負(fù)極輸入端，所述第二放電電路的正極輸出端電連接所述交疊刺激線圈組件中的所述上層刺激線圈的激勵電流引入端，所述第二放電電路的負(fù)極輸出端電連接所述上層刺激線圈的激勵電流引出端；
15、所述第一充電電源模塊，用于在所述控制模塊的控制下，將交流電轉(zhuǎn)換為第一直流電并予以輸出本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于生物電磁刺激的交疊刺激線圈組件，其特征在于，包括有用于豎直放置在生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)(100)的上方的下層刺激線圈(1)和上層刺激線圈(2)，其中，所述下層刺激線圈(1)和所述上層刺激線圈(2)具有相同且類似半圓形線圈結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)；
2.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述下層刺激線圈(1)或所述上層刺激線圈(2)采用多層多匝線圈結(jié)構(gòu)，并使所述激勵電流從所述多層多匝線圈結(jié)構(gòu)的外層直長軸線段的引入端流入，然后從所述多層多匝線圈結(jié)構(gòu)的內(nèi)層圓弧線段的引出端流出。
3.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述下層刺激線圈(1)和所述上層刺激線圈(2)還用于通過不同的交疊角和/或線圈寬度來調(diào)節(jié)對所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)(100)的刺激強(qiáng)度以及刺激聚焦性。
4.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述下層刺激線圈(1)和所述上層刺激線圈(2)還用于通過不同大小的激勵電流來調(diào)節(jié)所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)(100)的定向偏移程度。
5.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，還包括有用于對
6.如權(quán)利要求5所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述環(huán)狀屏蔽板(3)由薄硅鋼片疊加而成。
7.一種線圈交疊刺激系統(tǒng)，其特征在于，包括有控制模塊(AD1)、第一充電電源模塊(DC1)、第二充電電源模塊(DC2)、第一儲能電容(C1)、第二儲能電容(C2)、第一放電開關(guān)(K1)、第二放電開關(guān)(K2)、第一放電電路(FD1)、第二放電電路(FD2)和如權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述用于生物電磁刺激的交疊刺激線圈組件，其中，所述控制模塊(AD1)的輸出端分別電連接所述第一充電電源模塊(DC1)、所述第二充電電源模塊(DC2)、所述第一放電開關(guān)(K1)和所述第二放電開關(guān)(K2)的受控端；
8.如權(quán)利要求7所述的線圈交疊刺激系統(tǒng)，其特征在于，還包括有與所述第一儲能電容(C1)并聯(lián)的第一鉗位二極管(D1)和/或與所述第二儲能電容(C2)并聯(lián)的第二鉗位二極管(D2)。
9.如權(quán)利要求7所述的線圈交疊刺激系統(tǒng)，其特征在于，還包括有通信連接所述控制模塊(AD1)的信息采集模塊(SC1)，其中，所述信息采集模塊(SC1)用于在所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)(100)受刺激時采集獲取因刺激而產(chǎn)生的電生理反應(yīng)信息，并將所述電生理反應(yīng)信息傳送至所述控制模塊以供信息分析。
10.如權(quán)利要求7所述的線圈交疊刺激系統(tǒng)，其特征在于，所述第一放電開關(guān)(K1)或所述第二放電開關(guān)(K2)采用晶閘管。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于生物電磁刺激的交疊刺激線圈組件，其特征在于，包括有用于豎直放置在生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)(100)的上方的下層刺激線圈(1)和上層刺激線圈(2)，其中，所述下層刺激線圈(1)和所述上層刺激線圈(2)具有相同且類似半圓形線圈結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)；
2.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述下層刺激線圈(1)或所述上層刺激線圈(2)采用多層多匝線圈結(jié)構(gòu)，并使所述激勵電流從所述多層多匝線圈結(jié)構(gòu)的外層直長軸線段的引入端流入，然后從所述多層多匝線圈結(jié)構(gòu)的內(nèi)層圓弧線段的引出端流出。
3.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述下層刺激線圈(1)和所述上層刺激線圈(2)還用于通過不同的交疊角和/或線圈寬度來調(diào)節(jié)對所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)(100)的刺激強(qiáng)度以及刺激聚焦性。
4.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述下層刺激線圈(1)和所述上層刺激線圈(2)還用于通過不同大小的激勵電流來調(diào)節(jié)所述生物電磁刺激目標(biāo)靶區(qū)(100)的定向偏移程度。
5.如權(quán)利要求1所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，還包括有用于對所述下層刺激線圈(1)和所述上層刺激線圈(2)形成包裹且在底部設(shè)有開口(30)的環(huán)狀屏蔽板(3)。
6.如權(quán)利要求5所述的交疊刺激線圈組件，其特征在于，所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：方曉，李妍，徐厚濤，林煜，
申請(專利權(quán))人：成都理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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