便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)線圈仿真分析及控制電路設(shè)計.pdf

1、由于可以無創(chuàng)性改變大腦中目標(biāo)區(qū)域的神經(jīng)活動，經(jīng)顱磁刺激技術(shù)成為一種越來越流行神經(jīng)科學(xué)工具。但是目前，經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)依然主要面臨兩個問題：一方面，刺激線圈的聚焦性和刺激深度仍需要進一步的優(yōu)化，并且其能耗和發(fā)熱量仍然很大；另一方面，現(xiàn)有的經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制流程繁瑣、工作電壓較高、體積龐大、價格昂貴，導(dǎo)致應(yīng)用場景有限。本文針對這幾個問題進行深入研究。
　　首先，實現(xiàn)了經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)刺激線圈電磁場仿真分析與優(yōu)化設(shè)計。對不同類型的

2、刺激線圈進行電磁場仿真，分析了不同線圈的特性，并且為了提高刺激線圈的開發(fā)質(zhì)量與效率，進一步實現(xiàn)了基于VB與Ansoft Maxwell混合編程的經(jīng)顱磁刺激線圈參數(shù)化設(shè)計，最終在參數(shù)化設(shè)計的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了對線圈在聚焦性、刺激深度、能耗和發(fā)熱量等方面的優(yōu)化設(shè)計。
　　其次，設(shè)計并實現(xiàn)了便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路。在對經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路的基本原理分析的基礎(chǔ)上分析了儲能電容和刺激線圈等關(guān)鍵性元件的參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響?？刂葡到y(tǒng)電路

3、采用雙電源供電，提高了便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)應(yīng)用場景的靈活性，電壓源模塊采用雙升壓電路方案，保證電路的穩(wěn)定性。并且最終實現(xiàn)了通過手機對刺激模式、刺激頻率和刺激強度的調(diào)控。
　　最后，設(shè)計并搭建了便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)測試環(huán)境。對便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)進行輸出電壓、磁場強度和電場強度的空間分布、刺激強度等方面的測試，并進行人體初步實驗，并且利用測試結(jié)果與有限元仿真結(jié)果進行對比分析。實驗結(jié)果表明：測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致，整個系統(tǒng)在實驗室