[发明专利]一种具有高频脉冲磁场三维动态监测功能的磁刺激线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁刺激线圈。特别是涉及一种具有高频脉冲磁场三维动态监测功能的磁刺激线圈。

背景技术

随着检测技术的进步，磁场测量有了很大发展，其应用已深入到工业、农业、国防科技以及生物医学各个领域。在生物医学领域，尤其是重复经颅磁刺激(Transcranial magnetic stimulation,TMS)的应用中，所涉及的高频瞬态磁场，即频率为0.1～1.0MHz的时变磁场。近年来，TMS以其可以穿透颅骨进行深部刺激、无痛、非介入、易于操作等优点，已被广泛应用于与神经系统相关的各种治疗、诊断及脑功能的研究中。因此，对磁场动态特性进行实时的准确测量，在TMS应用的安全性方面有着重要意义。

目前国内外有多种磁刺激设备，然而这些磁刺激设备大多只是对线圈输出的磁场强度、脉宽等特性进行理论预估，却鲜有对脉冲刺激线圈产生的磁场动态监测的设备。

并且，当前的采用霍尔效应法或磁光效应法的磁场测量设备在脉冲磁场测量上只能达到10kHz，对于频率更高的脉冲磁场却无法测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可为三维兆赫兹脉冲磁场动态检测与标定技术的实验进行验证的具有高频脉冲磁场三维动态监测功能的磁刺激线圈。

本发明所采用的技术方案是：一种具有高频脉冲磁场三维动态监测功能的磁刺激线圈，包括有用于提供脉冲磁场发生，对大脑神经进行刺激的脉冲磁刺激线圈，还设置有：

磁场检测线圈，位于所述的脉冲磁刺激线圈产生的磁场中，用于接收脉冲磁刺激线圈产生磁场的三维参数，并产生三路感应电信号；

信号处理单元，与所述的磁场检测线圈的输出端相连，用于接收磁场检测线圈输出的感应电信号，并对感应信号进行计算处理；

信号显示单元，与所述的信号处理单元的输出端相连，用于显示信号处理单元对感应电信号经计算处理后的全波记录，得出脉冲磁场的三维波形、强度、脉宽特性，进而实现对脉冲磁刺激线圈产生的感应磁场的检测。

所述的磁场检测线圈是由三个相同的圆形线圈组成，所述三个圆形线圈的中心重合且平面相互垂直，以圆心为原点三个圆形线圈的平面形成直角坐标系。

所述的三个圆形线圈均是由铜丝缠绕而成，且相互独立，每一个圆形线圈的直径控制在1cm²±0.5cm²，每个线圈由1匝以上构成，线圈内阻小于1Ω。

所述的磁场检测线圈放置在脉冲磁刺激线圈的外壳内部并贴近脉冲磁刺激线圈绝缘层的表面，动态检测脉冲磁刺激线圈产生磁场的三维参数。

所述的磁场检测线圈放置在脉冲磁刺激线圈产生磁场强度最强的位置。

所述的信号处理单元对三个相同的圆形线圈产生的感应电信号分别进行信号处理，具体是由分别对应接收和处理磁场检测线圈输出的三路感应电信号的三组结构完全相同的信号处理电路构成，任意一组信号处理电路都包括有依次连接的由医用放大电路形式构成的信号求差模块、由同相放大电路构成的信号放大模块、由有源低通滤波电路构成的信号滤波模块和含有偏置电阻的信号积分模块。

所述的信号求差模块放大倍数为1倍放大；所述的信号放大模块放大倍数为10-100倍可调，可以对频率在4MHz以内的信号准确放大；所述的信号滤波模块选取巴特沃斯逼近，滤波器阶数为2阶，截止频率设在10MHz；所述的含有偏置电阻的信号积分模块给稳定的偏置提供直流反馈。

所述的信号显示单元采用示波器对处理后的感应电信号进行显示，所述示波器显示的电压幅度对应脉冲磁刺激线圈产生的脉冲磁场强度放大倍数为其中G表示信号放大倍数，N表示磁场检测线圈中每一个圆形线圈的匝数，S表示磁场检测线圈中每一个圆形线圈的截面积，R_int表示积分电路中的电阻，C_int表示积分电路中的电容，感应电信号脉宽与脉冲磁场脉宽相同，进而得到脉冲磁场的三维波形、强度、脉宽的特性。

本发明的一种具有高频脉冲磁场三维动态监测功能的磁刺激线圈，基于法拉第电磁感应定律的电磁感应法，其灵敏度高，测量范围宽，频响不受限，测量频率可达到1.0MHz，方法简便易实现，本发明带有对其产生的磁场动态显示、测量功能，可提供三维高频脉冲磁场的实时检测与标定，确保脉冲磁刺激线圈工作的准确性、稳定性和安全性，为将来生物医学仪器中的磁场实时检测技术实际应用带来帮助。

附图说明

图1是本发明的整体系统结构图；

图2是本发明的磁场检测线圈整体结构示意图；

图3是本发明的信号处理单元结构框图；