[发明专利]一种用于经颅磁刺激的四线圈结构及其应用

说明书

本发明公开了一种用于经颅磁刺激的四线圈结构及其应用，属于经颅磁刺激领域。本发明包括呈正方形结构的四个相邻的小线圈、两个储能电容和12个继电器，每个小线圈独立引出正、负两条引线；每个储能电容的正极引出线分别接一个可控硅作为放电开关；两个储能电容控制不同的继电器或继电器组合给不同的小线圈或小线圈组合供电。采用本发明可以对人脑的多个部位的磁刺激焦点同时刺激，满足复杂的磁刺激需要。

技术领域

本发明属于经颅磁刺激领域，特别涉及一种用于经颅磁刺激的四线圈结构及利用该结构实现的磁刺激焦点控制方法。

背景技术

当前，国内外现有的经颅磁刺激主要采用圆环线圈和“8”字形线圈进行刺激，圆环线圈的生理作用区域为线圈下方的环带状区域，“8”字形线圈的生理作用区域为“8”字中心,通常把“8”字中心的作用区域称为“磁刺激焦点”，所以“8”字形线圈比圆环线圈有更好的聚焦性。在经颅磁刺激的临床研究中，发现人脑的生理活动由大脑皮层多个区域共同起作用协同完成的，因此在临床应用上，对某些脑功能疾病治疗的磁刺激需要对多个区域刺激，仅仅依靠“8”字线圈对一个脑功能区域进行刺激不能满足需要。

多焦点经颅磁刺激系统能够对多个脑功能区同时或者交替进行刺激，需要多通道高压电源、多焦点刺激的线圈结构和相应的控制软件共同实现。现有的多通道磁刺激技术，如名称为多导脑部磁刺激的专利(申请号200510015749.4)，名称为多个刺激线圈的经颅磁场刺激器的专利(申请号200810046759.8)，以及名称为用于经颅磁刺激的多路高压脉冲电源发生器的专利(申请号201510069014.3)中都公开了其工作方式为：n组高压模块对n个储能电容充电；主控模块控制n组放电开关模块，使n个储能电容对外接的n个刺激线圈放电。

目前，本领域缺少实用化的同时实现多焦点经颅磁刺激线圈结构，有以下几方面原因：一是磁刺激线圈内的瞬态电流很高，峰值电流甚至达到5000安培以上，兼顾发热和载流，因此线圈导线截面不能太细，也不宜太粗，太粗绕制困难，一般线圈导线在6-12平方毫米为宜；第二，磁刺激线圈的脉冲磁场一般要能到达1.5特斯拉以上，感应电场要能达到60V/m以上，因此需要选择合适的线圈参数，如果线圈的尺寸太小，不能达到生理阈值要求；而头部表面积有限，布置的线圈数目不会很多，因此也不宜太大；第三，由于瞬态电流很高，线圈的焦点选通控制电路比较复杂。专利(申请号201220171951.1)提出一种动态可变多通道经颅磁刺激线圈阵列，采用直导线网格作为磁刺激线圈，这样的线圈电感量太小，很难产生满足生理阈值刺激强度的脉冲磁场和感应电场。而专利(申请号200510015749.4)公开的多导脑部磁刺激仪则具有128个刺激线圈，每个线圈均为直径20mm，高20mm的圆柱线圈，线圈由0.58mm的漆包线绕制，绕有324匝，这个方案线圈尺寸太小、电感量太大、电流上升速度不够，无法产生足够高的脉冲磁场和感应电场；另外导线太细，难以承载大的瞬态电流。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种经颅磁刺激的四线圈结构，可以对人脑的多个部位实现交替或同时刺激。

本发明提供一种用于经颅磁刺激的四线圈结构(参考图1)，其特征在于，四线圈结构由呈正方形结构的四个独立的小线圈组成，两个相邻的圆线圈的切点区域为磁刺激焦点，每个小线圈独立引出正、负两条引线，还有两个储能电容和12个继电器；每个储能电容的正极引出线分别接一个可控硅作为放电开关；两个储能电容控制不同的继电器或继电器组合给不同的小线圈或小线圈组合供电。

本发明小线圈是指导线经过盘绕若干匝后呈空心的圆柱状结构。其中导线的截面积范围6-12平方毫米。空心的圆柱状小线圈的内直径范围是20-40毫米；外直径范围是40-60毫米；高度范围是6-12毫米。