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(jì).pdf

1、由于可以無(wú)創(chuàng)性改變大腦中目標(biāo)區(qū)域的神經(jīng)活動(dòng)，經(jīng)顱磁刺激技術(shù)成為一種越來(lái)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(gè)問(wèn)題：一方面，刺激線圈的聚焦性和刺激深度仍需要進(jìn)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(jià)格昂貴，導(dǎo)致應(yīng)用場(chǎng)景有限。本文針對(duì)這幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入研究。
　　首先，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)刺激線圈電磁場(chǎng)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)不同類型的

2、刺激線圈進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真，分析了不同線圈的特性，并且為了提高刺激線圈的開(kāi)發(fā)質(zhì)量與效率，進(jìn)一步實(shí)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(jì)，最終在參數(shù)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jì)。
　　其次，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路。在對(duì)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(chǔ)能電容和刺激線圈等關(guān)鍵性元件的參數(shù)變化對(duì)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)了通過(guò)手機(jī)對(duì)刺激模式、刺激頻率和刺激強(qiáng)度的調(diào)控。
　　最后，設(shè)計(jì)并搭建了便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境。對(duì)便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)進(jìn)行輸出電壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度的空間分布、刺激強(qiáng)度等方面的測(cè)試，并進(jìn)行人體初步實(shí)驗(yàn)，并且利用測(cè)試結(jié)果與有限元仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致，整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室