[发明专利]降低功耗的磁刺激仪及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用磁刺激仪器。特别是涉及一种降低了电源功率消耗，可实现重 复性磁刺激的降低功耗的磁刺激仪及其控制方法。

背景技术

磁刺激(TMS)是1985年由Barker等首先提出的一种磁刺激技术，是一种在体外施 加脉冲磁场刺激体内特定部位的技术。由于磁刺激具有无创性；不向体内注入电荷克服 了电刺激引起的皮肤痛感；尤其是由于人体不同组织之间的磁导率差比电导率差小得多 从而磁刺激与电刺激相比更容易穿透电导率较小的如骨组织进入体内。因此近年来，在 神经学和神经电生理学领域中，脉冲磁场对体内神经刺激的机制研究和临床应用越来越 受到人们的关注。

磁刺激工作原理是，在体外特定部位放置一绝缘线圈，在线圈中瞬间通过强电流， 根据法拉第电磁感应定理：▿×E=∂B/∂t,]]>线圈周围空间会产生电磁场，磁场穿透组织 在相应的位置产生感生电流，当感生电流超过神经组织的兴奋阈值时，使局部轴突发生 去极化而使神经组织兴奋。

现有的磁刺激仪电路是通过对电容充电和经电感放电的电磁能量转换过程实现磁刺 激。电路一般由储能电容(电源)、固态开关和线圈组成，使用极性电容进行充电，对线 圈放电后剩余电能通过泄放电路放掉，再进行下一次的充放电过程。以常用的经颅脑神 经磁刺激为例，单次有效磁刺激所需能量超过500J，如果需要30Hz的磁刺激，电源功率 消耗将达到15KW，磁刺激的能量消耗限制了磁刺激的高频应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有由微处理器控制的可实现对电容的双 向充放电的磁刺激电路的降低功耗的磁刺激仪及其控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种降低功耗的磁刺激仪及其控制方法，其中，降低 功耗的磁刺激仪，包括有直流电源；接收直流电源的电流并向电容组充电的正反向充电 开关组；通过正反向放电开关组接收电容组的放电电流的放电线圈，所述的放电线圈还 将电能量通过正反向放电开关组传送给电容组；接收电容组的电压信号并与预置充电电 压进行比较的正反向电压比较电路；接收正反向电压比较电路的比较信号，并根据比较 结果通过开关驱动电路分别控制正反向充电开关组和正反向放电开关组的控制电路。

所述的正反向充电开关组、正反向放电开关组包括多个大功率高速开关如IGBT或可 控硅，其中，第一大功率高速开关和第二大功率高速开关构成电容组的正向充电开关； 第三大功率高速开关和第四大功率高速开关构成电容组的反向充电开关；第五大功率高 速开关和第六大功率高速开关构成电容组的正向放电开关；第七大功率高速开关和第八 大功率高速开关构成电容组的反向放电开关；所述的第一至第八大功率高速开关的输入、 输出端以及触发端分别连接开关驱动电路的信号输出端；电容组的第一采样电容电压和 第二采样电容电压均连接至正反向电压比较电路。

所述的正反向电压比较电路包括有稳压块和与稳压块相连的比较器，所述的比较器 的输入端脚5接收电容组的第一采样电容电压和第二采样电容电压，比较器的输出端脚2 输出电压至控制电路的输入端；通过调节连接在稳压模块LM317上的数字可变电阻，更 改参考电平，从而预置不同电容充电电压。

所述的正反向电压比较电路的参考地通过开关与直流电源的参考地相连。

所述的开关驱动电路包括EXB841驱动芯片，所述的EXB841驱动芯片的信号输入端 接收控制电路输出的开关动作信号，EXB841驱动芯片的三个信号输出端分别连接正反向 充电开关组和正反向放电开关组中的各大功率高速开关的C极、E极以及G极。

本发明的一种用于降低功耗的磁刺激仪的控制方法，包括如下步骤：

1)初始化设置；

2)导通正向充电开关，进行正向充电，判断充电电压是否达到预置值，是进入下一 步，否则继续进行正向充电；

3)关断正向充电开关，导通正向放电开关，进行正向放电，判断是否达到设定的放 电时间，是进入下一步，否则继续进行正向放电；