[发明专利]一种多电容串联的经颅磁刺激系统及其电容充电管理方法

说明书

本发明提出一种由多个储能脉冲电容单体串联构成的储能脉冲电容的经颅磁刺激系统及其电容充电管理方法，将经颅磁刺激系统储能脉冲电容拆分为多个储能脉冲电容单体串联，并分别对每个储能脉冲电容单体独立充电，从而以较低的充电电压实现将储能脉冲电容充电到目标电压值，使经颅磁刺激系统对高压充电电源的电压要求大大降低，同时对储能脉冲电容单体所耐受的电压要求也显著降低。

技术领域

本发明属于经颅磁刺激技术领域，特别涉及一种由多个储能脉冲电容单体串联构成的储能脉冲电容的经颅磁刺激系统及其电容充电管理方法。

背景技术

经颅磁刺激(Transcranial magnetic stimulation，简称TMS)技术是一种利用脉冲磁场作用于中枢神经系统，改变皮质神经细胞的膜电位，使之产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动，从而引起一系列生理生化反应的磁刺激技术。TMS具有无创、无痛、安全的特点，可用于刺激脑神经、神经根及外周神经。目前广泛用在神经科学、脑科学研究领域和临床疾病的诊断和治疗。

经颅磁刺激系统一般通过电源将能量储存在储能脉冲电容中，然后让储能脉冲电容对线圈快速大电流放电，产生瞬间脉冲磁场，对患者进行刺激。临床应用多采取脉冲序列模式，即在固定脉冲磁场强度下，以一定重复频率重复输出一定数量的磁刺激脉冲串，然后间歇一段时间，并以固定周期重复这种磁刺激脉冲串输出和间歇过程，直到总的磁刺激脉冲数达到预先设定数量。如图1所示，现有的经颅磁刺激系统采用一个脉冲储能电容，经颅磁刺激系统为保证输出足够脉冲磁场强度，需要将储能脉冲电容充电到较高的电压，通常超过1500V，这就要求一方面所述储能脉冲电容需要具有更高的耐压指标，另一方面要求所述电容充电电源具有超过1500V的电压输出水平。具有高压大电流长寿命需求的储能脉冲电容成本高，难度大。而经颅磁刺激系统在高重复频率的磁刺激脉冲串输出期间的输出功率常常需要几千瓦到十几千瓦，要将常规电源转换为经颅磁刺激系统需要的高压大功率电源，难度大，成本高。

若使用较低电压的电源就能实现将储能脉冲电容充电到高压状态，将降低储能脉冲电容单体的耐压要求，并减少大功率高压直流升压变换环节，是一种降低系统成本的有效途径。

本发明正是基于上述考虑，将经颅磁刺激系统储能脉冲电容拆分为n个储能脉冲电容单体串联，并分别对每个储能脉冲电容单体独立充电，从而最终以n个储能脉冲电容单体串联输出的形式达到高电压输出的目的，以满足经颅磁刺激系统应用的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经颅磁刺激系统，其储能脉冲电容由多个储能脉冲电容单体串联组成，用较低电压的电容充电电源分别对各储能脉冲电容单体充电，最终储能脉冲电容总电压达到目标电压，实现磁刺激脉冲输出需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种经颅磁刺激系统，包括高压充电电源、由多个储能脉冲电容单体串联构成的储能脉冲电容、高压充电电源对储能脉冲电容充电开关电路、储能脉冲电容对刺激线圈放电开关电路、刺激线圈和监测控制模块，所述监测控制模块控制高压充电电源对储能脉冲电容充电开关电路分别对所述储能脉冲电容单体依次充电或对所有所述储能脉冲电容单体整体进行充电，待储能脉冲电容总电压达到目标电压，控制储能脉冲电容对刺激线圈放电开关电路完成储能脉冲电容对刺激线圈放电。