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一种磁刺激系统的开发

胡骥  
【摘要】: 磁刺激是外加于生物体的一种物理刺激,利用高强度脉冲磁场产生感生电流作用于可兴奋生物组织而达到刺激生物体的目的。 随着电磁学的发展和现代电子技术的进步,磁刺激技术已经成为一项安全、有效的现代医疗技术,广泛应用于临床和基础研究中。起初,磁刺激技术主要用于刺激中枢神经和周围神经组织。随着刺激能量和刺激频率的提高,经过一批批临床和科研工作者的努力,磁刺激的应用领域不断扩大,出现了一些关于磁刺激肌肉、骨骼、肾、心脏等器官和组织的报道,其应用涉及临床诊断、治疗、预后等各个阶段。随着磁刺激应用范围的扩大,对磁刺激器的要求也越来越高。磁刺激器的完善和发展是发展磁刺激技术的前提,也是扩大其应用领域的关键。 本文首先简单介绍磁刺激的实现原理和作用机理。通过电容器储存电能,再通过储能电容对线圈放电产生脉冲电流。脉冲电流通过线圈时会在其周围空间中产生脉冲磁场,脉冲磁场经过生物组织产生感应电场和感生电流从而达到刺激生物体的效果。 接下来根据实现原理和作用要求设计一套完整的磁刺激系统,主要从充电电路、放电回路和控制电路三方面展开。效率低和稳定性不高一直是影响磁刺激器发展的两大主要因素。我们在充电回路中引入谐振软开关技术,采用全桥移相软开关控制,在放电回路中增加反向吸收电路,同时精确控制充、放电的同步以提高系统的效率和稳定性。引入单片机系统实现刺激强度在1Tesla范围内连续可调,频率可以在0.5-10Hz之间选择,刺激时间可先设定或开始刺激后计时,并且可以控制进行单次刺激。 最后从理论分析和测量计算两方面分析磁感应强度及感应电场的特性,并考虑输出磁场刺激得有效性和预期指标的实现。


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