一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈的制作方法
【專利摘要】一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，有用于提供脈沖磁場發生，對大腦神經進行刺激的脈沖磁刺激線圈；磁場檢測線圈，位于脈沖磁刺激線圈產生的磁場中，接收脈沖磁刺激線圈產生磁場的三維參數，產生三路感應電信號；信號處理單元，與磁場檢測線圈的輸出端相連，接收磁場檢測線圈輸出的感應電信號，并對其進行計算處理；信號顯示單元，與信號處理單元的輸出端相連，顯示其對感應電信號經計算處理后的全波記錄，得出脈沖磁場的三維波形、強度、脈寬特性，進而實現對脈沖磁刺激線圈產生的感應磁場的檢測。本發明帶有對其產生的磁場動態顯示、測量功能，提供三維高頻脈沖磁場的實時檢測與標定，確保脈沖磁刺激線圈工作的準確性、穩定性和安全性。
【專利說明】一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁刺激線圈。特別是涉及一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈。
【背景技術】
[0002]隨著檢測技術的進步，磁場測量有了很大發展，其應用已深入到工業、農業、國防科技以及生物醫學各個領域。在生物醫學領域，尤其是重復經顱磁刺激(Transcranialmagnetic stimulation, TMS)的應用中，所涉及的高頻瞬態磁場，即頻率為0.1?1.0MHz的時變磁場。近年來，TMS以其可以穿透顱骨進行深部刺激、無痛、非介入、易于操作等優點，已被廣泛應用于與神經系統相關的各種治療、診斷及腦功能的研究中。因此，對磁場動態特性進行實時的準確測量，在TMS應用的安全性方面有著重要意義。
[0003]目前國內外有多種磁刺激設備，然而這些磁刺激設備大多只是對線圈輸出的磁場強度、脈寬等特性進行理論預估，卻鮮有對脈沖刺激線圈產生的磁場動態監測的設備。
[0004]并且，當前的采用霍爾效應法或磁光效應法的磁場測量設備在脈沖磁場測量上只能達到10kHz，對于頻率更高的脈沖磁場卻無法測量。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是，提供一種可為三維兆赫茲脈沖磁場動態檢測與標定技術的實驗進行驗證的具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈。
[0006]本發明所采用的技術方案是:一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，包括有用于提供脈沖磁場發生，對大腦神經進行刺激的脈沖磁刺激線圈，還設置有:
[0007]磁場檢測線圈，位于所述的脈沖磁刺激線圈產生的磁場中，用于接收脈沖磁刺激線圈產生磁場的三維參數，并產生三路感應電信號；
[0008]信號處理單元，與所述的磁場檢測線圈的輸出端相連，用于接收磁場檢測線圈輸出的感應電信號，并對感應信號進行計算處理；
[0009]信號顯示單元，與所述的信號處理單元的輸出端相連，用于顯示信號處理單元對感應電信號經計算處理后的全波記錄，得出脈沖磁場的三維波形、強度、脈寬特性，進而實現對脈沖磁刺激線圈產生的感應磁場的檢測。
[0010]所述的磁場檢測線圈是由三個相同的圓形線圈組成，所述三個圓形線圈的中心重合且平面相互垂直，以圓心為原點三個圓形線圈的平面形成直角坐標系。
[0011]所述的三個圓形線圈均是由銅絲纏繞而成，且相互獨立，每一個圓形線圈的直徑控制在lcm2±0.5cm2,每個線圈由I阻以上構成，線圈內阻小于I Ω。
[0012]所述的磁場檢測線圈放置在脈沖磁刺激線圈的外殼內部并貼近脈沖磁刺激線圈絕緣層的表面，動態檢測脈沖磁刺激線圈產生磁場的三維參數。
[0013]所述的磁場檢測線圈放置在脈沖磁刺激線圈產生磁場強度最強的位置。
[0014]所述的信號處理單元對三個相同的圓形線圈產生的感應電信號分別進行信號處理，具體是由分別對應接收和處理磁場檢測線圈輸出的三路感應電信號的三組結構完全相同的信號處理電路構成，任意一組信號處理電路都包括有依次連接的由醫用放大電路形式構成的信號求差模塊、由同相放大電路構成的信號放大模塊、由有源低通濾波電路構成的信號濾波模塊和含有偏置電阻的信號積分模塊。
[0015]所述的信號求差模塊放大倍數為I倍放大；所述的信號放大模塊放大倍數為10-100倍可調，可以對頻率在4MHz以內的信號準確放大；所述的信號濾波模塊選取巴特沃斯逼近，濾波器階數為2階，截止頻率設在IOMHz ;所述的含有偏置電阻的信號積分模塊給穩定的偏置提供直流反饋。
[0016]所述的信號顯示單元采用示波器對處理后的感應電信號進行顯示，所述示波器顯
示的電壓幅度對應脈沖磁刺激線圈產生的脈沖磁場強度放大倍數為
【權利要求】
1.一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，包括有用于提供脈沖磁場發生，對大腦神經進行刺激的脈沖磁刺激線圈(I)，其特征在于，還設置有: 磁場檢測線圈(2)，位于所述的脈沖磁刺激線圈(I)產生的磁場中，用于接收脈沖磁刺激線圈(I)產生磁場的三維參數，并產生三路感應電信號； 信號處理單元(3)，與所述的磁場檢測線圈(2)的輸出端相連，用于接收磁場檢測線圈(2)輸出的感應電信號，并對感應信號進行計算處理； 信號顯示單元(4)，與所述的信號處理單元(3)的輸出端相連，用于顯示信號處理單元(3)對感應電信號經計算處理后的全波記錄，得出脈沖磁場的三維波形、強度、脈寬特性，進而實現對脈沖磁刺激線圈(I)產生的感應磁場的檢測。
2.根據權利要求1所述的一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，其特征在于，所述的磁場檢測線圈(2)是由三個相同的圓形線圈(21、22、23)組成，所述三個圓形線圈(21、22、23)的中心重合且平面相互垂直，以圓心為原點三個圓形線圈(21、22、23)的平面形成直角坐標系。
3.根據權利要求2所述的一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，其特征在于，所述的三個圓形線圈(21、22、23)均是由銅絲纏繞而成，且相互獨立，每一個圓形線圈(21、22、23)的直徑控制在1cm2±0.5cm2,每個線圈由1阻以上構成，線圈內阻小于1 Ω。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，其特征在于，所述的磁場檢測線圈(2)放置在脈沖磁刺激線圈(I)的外殼內部并貼近脈沖磁刺激線圈(I)絕緣層的表面，動態檢測脈沖磁刺激線圈(I)產生磁場的三維參數。
5.根據權利要求4所述的一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，其特征在于，所述的磁場檢測線圈(2)放置在脈沖磁刺激線圈(I)產生磁場強度最強的位置。
6.根據權利要求1所述的一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，其特征在于，所述的信號處理單元(3)對三個相同的圓形線圈(21、22、23)產生的感應電信號分別進行信號處理，具體是由分別對應接收和處理磁場檢測線圈(2)輸出的三路感應電信號的三組結構完全相同的信號處理電路構成，任意一組信號處理電路都包括有依次連接的由醫用放大電路形式構成的信號求差模塊(31)、由同相放大電路構成的信號放大模塊(32)、由有源低通濾波電路構成的信號濾波模塊(33)和含有偏置電阻的信號積分模塊(34)。
7.根據權利要求6所述的一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，其特征在于，所述的信號求差模塊(31)放大倍數為I倍放大；所述的信號放大模塊(32)放大倍數為10-100倍可調，可以對頻率在4MHz以內的信號準確放大；所述的信號濾波模塊(33)選取巴特沃斯逼近，濾波器階數為2階，截止頻率設在IOMHz ;所述的含有偏置電阻的信號積分模塊(34)給穩定的偏置提供直流反饋。
8.根據權利要求1所述的一種具有高頻脈沖磁場三維動態監測功能的磁刺激線圈，其特征在于，所述的信號顯示單元(4)采用示波器對處理后的感應電信號進行顯示，所述示波
GNS器顯示的電壓幅度對應脈沖磁刺激線圈(I)產生的脈沖磁場強度放大倍數為ρ =GNS/RmtCmt其中G表示信號放大倍數，N表示磁場檢測線圈中每一個圓形線圈的匝數，S表示磁場檢測線圈中每一個圓形線圈的截面積，Rint表示積分電路中的電阻，Cint表示積分電路中的電容，感應電信號脈寬與脈沖磁場脈寬相`同，進而得到脈沖磁場的三維波形、強度、脈寬的特性。
【文檔編號】H01F5/00GK103529405SQ201310518606
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】殷濤, 劉志朋, 李國梁, 李穎, 靳靜娜 申請人:中國醫學科學院生物醫學工程研究所