[发明专利]包括动磁铁结构的装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过磁感应进行神经细胞和肌肉活化的装置和方法，以及具体涉及包括动磁铁的装置。该公开的装置还可能具有其它的治疗、医学和工业的应用。

背景技术

许多医学治疗，一些用于临床，其他用于试验，涉及神经的活化。最常用的技术是采用在神经附近注入电流的电探针。若干公司出售基于该技术的完全植入的神经刺激器，以治疗各种各样的生理失调，包括：来自背部、腿部或周围神经（神经病）的疼痛，其通过掩蔽具有刺痛感的疼痛来治疗；失禁；运动障碍，包括帕金森病；以及强迫症。尽管这样的电气装置使用很少的电力来产生电压脉冲，但它们是攻击性的，且要求手术室每隔几年进行电池更换。外经皮神经电刺激（TENS）还可以活化表面神经以掩蔽疼痛，但这些装置必须使电流穿透皮肤的阻抗。经皮神经电刺激还用来产生肌肉收缩以用于各种目的，包括防止无法行动的患者的肌肉萎缩症、肌肉特性测试和用于体育的力量训练，但由电流穿过皮肤导致的伤害性受体的活化所带来的痛感限制了这样的应用（请看，例如Gondin J.、Cozzone P.J.和Bendaham D.所著的“Is high-frequency neuromuscular electrical stimulation a suitable tool for muscle performance improvement in both healthy humans and athletes？”，Eur.J.Appl.Physiol.，2011年，111：2473-2487）。

植入的电气装置的成本、不方便性和感染风险推动了基于磁感应的体外非攻击性的装置的开发。从外部穿透人体的变化的磁通密度依据法拉第定律在人体内产生一电场。有一些公司在出售这样的系统，其通过对一电容器组放电以在相对皮肤放置的一线圈中产生高强度电流脉冲，从而建立随时间变化的磁场。这些系统有严重的缺陷。它们是体积庞大而且昂贵的装置，因此它们要求在临床使用。高强度电流引起线圈中的高电阻性发热。如果使用高脉冲重复频率，需要穿过线圈的泵浦液体冷却，这样增加了复杂性。一些商业系统在具有液体冷却下可承受高至100Hz，但仅在完整振幅的一小部分处（例如30%）。这是相比一般地高至300Hz的最大人类神经放电频率（nerve firing rates）的较低频率。神经脉冲串的突触后效应与脉冲频率成正比例，因此即使是最好的脉冲线圈系统也无法在一些医学治疗中实现有益的高频和高振幅。2500Hz的交流电经皮剌激曾在俄国运动员的训练中优选采用，虽然有一个研究发现，如果在神经干上施加的话1000Hz为最佳（Ward R.所著的Electrical Stimulation Using Kilohertz-Frequency Alternating Current，Physical Therapy，2009年，89：181-190）。

移动的永磁体可提供随时间变化的磁场以用于感应神经刺激，该可能性引出一种用以消除脉冲电流系统的缺点的可行的机构。小型的永磁体装置对于患者来说其价格低廉至可带回家保存，意味着无需前往诊所，而他们可无限地使用该装置，并维持其益处。

Ardizzone的美国专利号6648812描述了一种使球形磁体绕两个轴转动的装置，但该专利并未提出神经或肌肉电气活化。参照其专利的由Nikken公司出售的称为“Biaxial Powermag”的装置，以高至1600rpm的转速旋转（Applied science that is revolutionary。Magnetic Biaxial Rotation，Nikken公司，2007年）。