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经颅磁刺激 电路、刺激器及其磁脉冲生成方法

阅读：962发布：2020-05-18

专利汇可以提供经颅磁刺激电路、刺激器及其磁脉冲生成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种经颅磁刺激电路、刺激器及其磁脉冲生成方法，该电路包括：至少两个电感线圈，直流电源，电感线圈的充电电路、放电电路以及控制器，控制器通过电子开关控制所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲。该方法包括：使所述电感线圈的中心线重合；控制器输出脉冲序列控制电子开关，使所述电感线圈同步产生磁脉冲，叠加形成经颅磁刺激器刺激需要的磁脉冲。该经颅磁刺激器包括枕座和上述经颅磁刺激电路，所述枕座设置容置腔，经颅磁刺激电路的电感线圈设置于枕座的所述容置腔且所有电感线圈的中心线重合。本发明采用多个线圈同步产生磁脉冲通过耦合合成刺激用的磁脉冲，大大减小了单个线圈需要的脉冲电流，便于经颅磁刺激器微型化。，下面是经颅磁刺激电路、刺激器及其磁脉冲生成方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种经颅磁刺激电路，其特征在于，所述经颅磁刺激电路包括：
至少两个电感线圈；
直流电源，通过电子开关与所述至少两个电感线圈连接构成所述至少两个电感线圈的充电电路；
所述至少两个电感线圈的放电电路；以及
控制器，与所述电子开关的控制端连接，用于控制所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲。
2.根据权利要求1所述的经颅磁刺激电路，其特征在于：所述经颅磁刺激电路还包括与所述至少两个电感线圈相同数量的第一电阻，它们与所述至少两个电感线圈一一对应地串联，用于调整所述至少两个电感线圈的充放电时间常数，保证所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲。
3.根据权利要求1所述的经颅磁刺激电路，其特征在于：所述放电电路包括第二电阻和二极管组成的串联支路。
4.一种经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法，其特征在于，该经颅磁刺激器的经颅磁刺激电路包括：
至少两个电感线圈；
直流电源，通过电子开关与所述至少两个电感线圈连接构成所述至少两个电感线圈的充电电路；
所述至少两个电感线圈的放电电路；以及
控制器，与所述电子开关的控制端连接，用于控制所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲；
该经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法包括：
使所述至少两个电感线圈的中心线重合；以及
所述控制器输出脉冲序列控制所述电子开关，使所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲，同步产生的磁脉冲叠加形成了经颅磁刺激器刺激需要的磁脉冲。
5.根据权利要求4所述的经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法，其特征在于，该生成方法还包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出脉冲的频率，进而控制磁脉冲的生成频率。
6.根据权利要求4所述的经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法，其特征在于，该生成方法还包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出的脉冲的宽度，进而控制磁脉冲的强度。
7.根据权利要求4所述的经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法，其特征在于，该生成方法还包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出脉冲的频率，进而控制磁脉冲的生成频率；以及所述控制器根据用户输入的参数控制其输出的脉冲的宽度，进而控制磁脉冲的强度。
8.根据权利要求4所述的经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法，其特征在于：该经颅磁刺激器的经颅磁刺激电路还包括与所述至少两个电感线圈相同数量的第一电阻，它们与所述至少两个电感线圈一一对应地串联，用于调整所述至少两个电感线圈的充放电时间常数，保证所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲。
9.一种经颅磁刺激器，其特征在于，该经颅磁刺激器包括：
经颅磁刺激电路，该经颅磁刺激电路包括：
至少两个电感线圈；
直流电源，通过电子开关与所述至少两个电感线圈连接构成所述至少两个电感线圈的充电电路；
所述至少两个电感线圈的放电电路；以及
控制器，与所述电子开关的控制端连接，用于控制所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲；
枕座，所述枕座设置容置腔，使用时所述容置腔与大脑的睡眠诱导区相对，经颅磁刺激电路的所述至少两个电感线圈设置于枕座的所述容置腔且所有电感线圈的中心线重合，容置腔内所述至少两个电感线圈的上方设置缓冲垫。
10.根据权利要求9所述的经颅磁刺激器，其特征在于：经颅磁刺激电路的所述至少两个电感线圈同心。

说明书全文

经颅磁刺激 电路、刺激器及其磁脉冲生成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及经颅磁刺激，尤其涉及一种经颅磁刺激电路、经颅磁刺激器以及其磁脉冲生成方法。

背景技术

[0002] 经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)的基本原理是利用通电电感线圈中的脉冲电流来产生脉冲磁场。如图1所示，传统经颅磁刺激器一般采用RLC电路结构，图1中R为电阻，L为电感，C为电容，用交流电供电，其工作原理如下：对交流电源进行升压和滤波；控制开关K1闭合，K2断开，对电容C进行快速充电；控制开关K1断开，K2闭合，电容C放电，利用LC振荡电路使电感线圈L中的电流发生快速变化而产生脉冲磁场，单个脉冲的宽度取决于LC电路的振荡周期T

[0003] 根据电感线圈的电感能量公式JL＝0.5×L×I2，为提高电感线圈L所产生的磁脉冲的磁感应强度(一般指电感线圈中心轴上某一点的磁感应强度)，必须提高电容C的充电电压，才能使电感线圈L获得大脉冲电流，但过高的电流会导致电感线圈容易发热、线圈绝缘强度的难度增加、电容C充电时间延长、控制开关的耐压必须增高、电路线路损失增加等一系列问题，所以产品的设计和制造方案往往是多因素平衡的结果，最终使设备结构复杂、体积庞大、生产成本和使用成本都比较高，而且很难实现设备微型化。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种经颅磁刺激电路、刺激器及其磁脉冲生成方法，以解决现有技术存在的上述缺陷中的至少一种。

[0005] 为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种经颅磁刺激电路，该经颅磁刺激电路包括：

[0007] 至少两个电感线圈；

[0008] 直流电源，通过电子开关与所述至少两个电感线圈连接构成所述至少两个电感线圈的充电电路；

[0009] 所述至少两个电感线圈的放电电路；以及

[0010] 控制器，与所述电子开关的控制端连接，用于控制所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲。

[0011] 优选地，所述经颅磁刺激电路还包括与所述至少两个电感线圈相同数量的第一电阻，它们与所述至少两个电感线圈一一对应地串联，用于调整所述至少两个电感线圈的充放电时间常数，保证所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲。

[0012] 优选地，所述放电电路包括第二电阻和二极管组成的串联支路。

[0013] 一种经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法，其中，该经颅磁刺激器的经颅磁刺激电路包括：

[0014] 至少两个电感线圈；

[0015] 直流电源，通过电子开关与所述至少两个电感线圈连接构成所述至少两个电感线圈的充电电路；

[0016] 所述至少两个电感线圈的放电电路；以及

[0017] 控制器，与所述电子开关的控制端连接，用于控制所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲；

[0018] 该经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法包括：

[0019] 使所述至少两个电感线圈的中心线重合；以及

[0020] 所述控制器输出脉冲序列控制所述电子开关，使所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲，同步产生的磁脉冲叠加形成了经颅磁刺激器刺激需要的磁脉冲。

[0021] 优选地，该生成方法还包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出脉冲的频率，进而控制磁脉冲的生成频率。

[0022] 优选地，该生成方法还包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出的脉冲的宽度，进而控制磁脉冲的强度。

[0023] 优选地，该生成方法还包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出脉冲的频率，进而控制磁脉冲的生成频率；以及所述控制器根据用户输入的参数控制其输出的脉冲的宽度，进而控制磁脉冲的强度。

[0024] 在上述经颅磁刺激器的磁脉冲生成方法中，优选地，该经颅磁刺激器的经颅磁刺激电路还包括与所述至少两个电感线圈相同数量的第一电阻，它们与所述至少两个电感线圈一一对应地串联，用于调整所述至少两个电感线圈的充放电时间常数，保证所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲。

[0025] 一种经颅磁刺激器，该经颅磁刺激器包括经颅磁刺激电路和枕座，所述经颅磁刺激电路包括：

[0026] 至少两个电感线圈；

[0027] 直流电源，通过电子开关与所述至少两个电感线圈连接构成所述至少两个电感线圈的充电电路；

[0028] 所述至少两个电感线圈的放电电路；以及

[0029] 控制器，与所述电子开关的控制端连接，用于控制所述至少两个电感线圈同步产生磁脉冲；

[0030] 所述枕座设置容置腔，使用时所述容置腔与大脑的睡眠诱导区相对，经颅磁刺激电路的所述至少两个电感线圈设置于枕座的所述容置腔且所有电感线圈的中心线重合，容置腔内所述至少两个电感线圈的上方设置缓冲垫。

[0031] 在一些更佳的经颅磁刺激器中，经颅磁刺激电路的所述至少两个电感线圈同心。

[0032] 与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：采用多个线圈同步产生磁脉冲通过耦合技术合成刺激用的磁脉冲，这样单个电感线圈需要的脉冲电流大大减小，既避免了现有经颅磁刺激器存在的线圈容易发热、线圈绝缘强度的难度增加、电容充电时间长、控制开关耐压增高、线路损耗增加等问题，同时便于经颅磁刺激器实现微型化。附图说明

[0033] 图1为传统经颅磁刺激器的电路图；

[0034] 图2为一个实施例经颅磁刺激电路的原理图；

[0035] 图3为一个实施例经颅磁刺激器的结构示意图；

[0036] 图4为图3经颅磁刺激器的爆炸图。

具体实施方式

[0037] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

[0038] 参照图2，该经颅磁刺激电路包括：三个电感线圈L1、L2、L3，直流电源VC，三个电感线圈L1、L2、L3的放电电路，控制器。直流电源VC通过电子开关K与三个电感线圈L1、L2、L3连接构成三个电感线圈L1、L2、L3的充电电路。控制器与电子开关K的控制端连接，以控制三个电感线圈L1、L2、L3同步产生磁脉冲。放电电路包括第二电阻R和二极管D串联组成的串联支路。

[0039] 上述经颅磁刺激电路的磁脉冲生成方法如下：使三个电感线圈L1、L2、L3的中心线重合；所述控制器输出脉冲序列控制所述电子开关K，使三个电感线圈L1、L2、L3同步产生磁脉冲，同步产生的磁脉冲叠加形成了经颅磁刺激器刺激需要的磁脉冲。进一步地，该生成方法还可以包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出脉冲的频率，进而控制磁脉冲的生成频率。还可以包括：所述控制器根据用户输入的参数控制其输出的脉冲的宽度，进而控制磁脉冲的强度。

[0040] 为了解决传统RLC电路结构中单个电感线圈必须要有脉冲大电流才能产生高强度磁脉冲的难题，上述经颅磁刺激电路采用了两个创新思路：1)采用RL电路结构，用小脉冲电流使单个电感线圈产生一定强度的磁脉冲。2)采用同步耦合技术，多个同心(或中心线重合的)电感线圈同步产生磁脉冲，根据磁感应强度矢量叠加原理，使叠加后的磁脉冲在中心轴上任意一点的强度达到设计值；具体在图2所示实施例中，假设三个电感线圈L1、L2、L3通以同向电流后在中心轴上H点所产生的磁感应强度分别为B1、B2、B3，则同步耦合后在H点位置的磁感应强度B＝B1+B2+B3。采用上述同步耦合技术后，单个电感线圈需要的脉冲电流可以大大降低，既可以避免线圈容易发热、线圈绝缘强度的难度增加、电容充电时间延长、控制开关耐压增高、线路损失增加等一系列问题，同时便于经颅磁刺激器实现微型化。本领域技术人员应当理解，虽然图2所示实施例中采用了三个电感线圈同步耦合，但是在实际应用中，根据需要可以采用两个电感线圈，也可以采用更多数量的电感线圈进行同步耦合。

[0041] 在上述实施例中，为了保证三个电感线圈L1、L2、L3同步产生磁脉冲，经颅磁刺激电路还包括三个第一电阻R1、R2、R3，三个第一电阻R1、R2、R3与三个电感线圈L1、L2、L3一一对应地串联。通过对三个第一电阻R1、R2、R3的电阻值的设计，使三个电感线圈L1、L2、L3的充放电时间常数近似相等，从而确保能同步产生磁脉冲。

[0042] 上述经颅磁刺激电路及磁脉冲生成方法通过直流TMS耦合技术有效解决了传统经颅磁刺激器中单个电感线圈需要大脉冲电流所带来的一系列问题，能够简化设备结构，降低设备功耗，降低设备生产成本，可广泛用于制造各种微型经颅磁刺激器。

[0043] 图3和图4示出了一种典型的经颅磁刺激器的结构，如图3和图4所示，该经颅磁刺激器包括枕座1以及经颅磁刺激电路。经颅磁刺激电路可以采用上述任意一种经颅磁刺激电路。枕座1设置容置腔11，使用时所述容置腔11与大脑的睡眠诱导区相对，经颅磁刺激电路的所有电感线圈设置于枕座1的所述容置腔11，所有电感线圈同心，容置腔11内电感线圈的上方设置缓冲垫2。缓冲垫2用于缓冲头部与电感线圈之间的接触压力，以及确保就枕的舒适度。缓冲垫2上方还设置了一个护垫4。

[0044] 经颅磁刺激电路的所有电感线圈设置于一个盒体3内，盒体3的中部有一个通孔31，经颅磁刺激电路的所有电感线圈的中心线与盒体3的通孔31的中心线重合，枕座1的所述容置腔11的腔底设置定位凸部12，盒体3的所述通孔31与容置腔11的所述定位凸部12相嵌合。缓冲垫2设置过磁孔21。

[0045] 枕座1优选采用记忆棉或乳胶材料制成的枕座，缓冲垫2优选采用忆棉或乳胶材料制成的缓冲垫。护垫4可以采用凝胶制成。

[0046] 上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。

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