[发明专利]经颅磁刺激线圈的半导体冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及经颅磁刺激技术领域，尤其涉及一种经颅磁刺激线圈的半导体冷却装置。

背景技术

经颅磁刺激（Transcranial magnetic stimulation，TMS）是一种脉冲磁场经过颅骨，在颅内诱发感应电流对大脑皮层的一种刺激方法，具有无痛、无损伤、操作简便、安全可靠等优点，得到临床广泛应用。所谓“经颅”是说明磁信号可以无衰减地透过颅骨而刺激到大脑皮质，实际应用中并不局限于颅内神经的刺激，外周神经肌肉同样可以刺激，所以统称为“磁刺激”。

磁刺激是一种物理刺激形式，它是利用线圈中的时变电流，产生高强度时变脉冲磁场，时变脉冲磁场的磁力线在颅内受到导电组织的切割，产生感应电场和感应电流，感应电流使可兴奋的神经细胞受到刺激产生去极化（兴奋）。

目前常用磁刺激的方法是通过电容器储存电能，再通过电子开关向刺激线圈放电，脉冲大电流通过线圈时形成强脉冲磁场，线圈周围的导体切割磁场而产生感应电流，从而达到刺激的目的。由于要获得强磁场，需要对线圈施加一几百伏甚至几千伏的高压脉冲，且线圈的电阻要尽量小，大致为千分之几欧姆，线圈放电时在线圈上产生数千至上万安培的瞬时大电流，将使线圈发热，若连续放电，将会使线圈的温度不断上升，严重时可灼伤病人，由此限制了临床治疗需要长时间刺激的时间，缩小了临床应用范围。此外，温度过高还会影响线圈的性能，降低线圈的绝缘强度，甚至损坏刺激线圈。因此线圈的散热是磁刺激系统的一个关键问题。

目前，刺激线圈的散热一般采用的冷却方式有：轴流风扇冷却和液循环冷却两种。风扇冷却是将发热的线圈用风扇直接对着吹风，风扇通过增加空气对流将热量吹走，但是风扇散热会带入大量的灰尘到刺激线圈，灰尘的堆积会形成绝热层，使得刺激线圈的散热效果差，同时会破坏线圈的绝缘强度。

液体冷却方式把冷却液体作为导热散热的介质，通过循环泵，将由水箱的液体经过刺激线圈、散热器和风吹散热器使循环液体冷却达到线圈散热，其散热效果较好，但是线圈与液体之间的绝缘容易出现问题，存在潜在的线圈短路、漏电、酿成严重医疗事故的风险，并且液体循环散热系统需要动力水泵，水箱、散热器、风扇，其噪音大，系统复杂，造价昂贵。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种结构简单、安全高效的经颅磁刺激线圈的半导体冷却装置，以克服现有的风冷与液体冷却的缺陷。

为了达到上述目的，本发明提出一种经颅磁刺激线圈的半导体冷却装置，设置在刺激线圈结构上，所述刺激线圈结构包括壳体、倒U型的磁芯及两刺激线圈，所述磁芯的两端分别插入两刺激线圈的中心孔内；该半导体冷却装置包括：半导体制冷片及外散热器，所述半导体制冷片具有冷端和与所述冷端串联的热端，所述冷端和热端分别设置在所述壳体的内外侧，冷端朝向需要制冷的刺激线圈端，热端与所述外散热器紧密连接；冷端从所述刺激线圈端吸收的热量，通过热端传递给所述外散热器向外散出。

优选地，该经颅磁刺激线圈的半导体冷却装置还包括位于所述壳体内的翼状的内散热片，所述内散热片为导热非磁性材料；所述冷端通过所述翼状的内散热片跨在所述刺激线圈及磁芯的上方。

优选地，所述冷端通过导热硅脂紧密接触所述内散热器表面。

优选地，所述壳体内于所述半导体制冷片的冷端与磁芯之间的空腔内设有冷却液。

优选地，所述冷却液至少为惰性液体或高压绝缘油。

优选地，该经颅磁刺激线圈的半导体冷却装置还包括用于检测及控制所述半导体制冷片的工作电流的恒温调节装置，当刺激线圈的温度升高时，所述恒温调节装置增加所述半导体制冷片的工作电流；当刺激线圈的温度降低时，所述恒温调节装置减少所述半导体制冷片的工作电流。

优选地，所述恒温调节装置还用于当所述刺激线圈的温度超过额定值时，输出报警信号。

优选地，所述恒温调节装置包括温度传感器和反馈控制电路，所述温度传感器与所述刺激线圈接触，用于检测该刺激线圈的温度；所述反馈控制电路与所述温度传感器及所述半导体制冷片的供电电路连接，用于根据所述温度传感器的检测结果调节所述半导体制冷片的工作电流。

优选地，所述外散热器内设置有散热风扇。

本发明提出的一种经颅磁刺激线圈的半导体冷却装置，与传统的对发热电子元器件散热的风扇、散热片、热管等被动散热方式相比，利用具有热电能量转换特性的半导体制冷片，在通电时具有制冷功能，主动吸收刺激线圈工作时产生的大量热量，从而提高了刺激线圈的散热效果，而且体积小、重量轻、无污染、低噪音，低造价、温度控制方便等，从而使刺激线圈的工作时间延长，达到长时间刺激的目的。