雙向充電高頻磁刺激電路的研制.pdf

1、經(jīng)顱磁刺激技術(shù)是一種通過(guò)產(chǎn)生快速變化的磁場(chǎng)在腦內(nèi)感應(yīng)出電場(chǎng)，從而影響神經(jīng)電位活動(dòng)進(jìn)而達(dá)到檢測(cè)神經(jīng)通路傳導(dǎo)或?qū)瘛⑿睦砑膊〉闹委熥饔?。該技術(shù)近十幾年來(lái)發(fā)展較快，已經(jīng)應(yīng)用于臨床，并取得了較好的效果。但由于達(dá)到神經(jīng)電位閾值所需的磁刺激脈沖能量較大，對(duì)電源功耗的要求限制了磁刺激的高頻應(yīng)用，本文研制了一種用于高頻磁刺激儀的雙向充電電路，用以降低功率消耗。 本文設(shè)計(jì)了單片機(jī)控制的多路IGBT高速大功率開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)極性電容進(jìn)行正反雙向向充電

2、和電容對(duì)電感單向放電的控制，設(shè)計(jì)中運(yùn)用了RCL電路欠阻尼狀態(tài)特性。電路工作時(shí)，先對(duì)電容正向充電至預(yù)設(shè)電壓，關(guān)斷充電開(kāi)關(guān)，開(kāi)通放電開(kāi)關(guān)，電容對(duì)電感放電，當(dāng)電容放電達(dá)到周期內(nèi)反向最大值時(shí)斷開(kāi)放電電路，將剩余的電能儲(chǔ)存，開(kāi)通反向充電開(kāi)關(guān)，進(jìn)行電容反方向充電至預(yù)設(shè)值，再次開(kāi)通放電開(kāi)關(guān)，電容對(duì)電感放電，此為一個(gè)完整的刺激周期。本研究中對(duì)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)參數(shù)為電源輸出100V，刺激頻率最高100HZ，放電時(shí)間250us，使用

3、了六組線圈(RL參數(shù)不同)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)不同參數(shù)的磁刺激電路使用正反雙向充電、單向放電與傳統(tǒng)的單向充放電進(jìn)行了比較，并得到了在不同RCL參數(shù)(不同阻尼系數(shù))時(shí)降低的能量消耗。結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的方法可以有效降低高頻磁刺激儀功耗，提高磁刺激儀器能量利用率。本研究中還對(duì)放電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)和感應(yīng)電場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試，其波形特征符合電路設(shè)計(jì)的理論波形特征，可以對(duì)神經(jīng)刺激進(jìn)行有效刺激。本論文提出的電容雙向充電電路為磁刺激儀提供了一個(gè)新模式，為磁刺激儀技術(shù)及