专利名称：经颅磁场刺激器刺激强度调制方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种经颅磁场刺激器刺激强度调制方法及其装置，一种具有输出调制功 能，刺激线圈输出电流的大小为序列化，调制化，多样化，输出参数由电脑程序控制的背景技术经颅磁场刺激是刺激线圈内瞬间(200微妙)通过数千安培的脉冲电流，根据电磁 感应原理，线圈周围产生垂直于线圈平面的脉冲磁场，瞬变的磁场可以无损耗通过头皮 和颅骨，在大脑内部产生于刺激线圈相反的感应电流，如果电流的强度达到神经纤维的 阈电位，便可引起细胞膜电位的去极化，而引起中枢神经的兴奋。这一现象同样发生在 外周神经，由于磁场刺激通过人体无衰减，无损伤，无疼痛，无接触，磁场刺激的本质 是体内感应电流的电刺激，但明显优于电刺激。因此广泛应用于神经科学的研究，临床 医学的诊断、治疗和康复。磁场剌激的原理是用直流高压电源向储能电容充电，用可控 硅作为电子开关向剌激线圈放电，巨大的脉冲电流使线圈产生强大的脉冲磁场，瞬变的 磁场接近人体时可以使组织内部产生感应电流，从而引起神经细胞兴奋，肌肉收缩，激 素分泌，触突调制等一系列生物效应。目前，市场上的磁场剌激器分为手动剌激和程序自动刺激模式，手动刺激是通过按 钮开关，手动触发可控硅开关，形成的单个剌激，频率小于lHz，称为低频的单刺激。 可以引起神经的一次冲动，神经支配肌的一次收縮,适合于做运动神经诱发电位的检查。 自动剌激为电脑程序控制下的重复刺激，频率髙于1Hz时称为高频重复刺激，主要用 于神经、精神疾病的治疗。如刺激大脑，治疗抑郁症、中风后遗症，在康复医学中，用 于功能性磁刺激，治疗便秘和大小便失禁。现在的磁场刺激器在治疗中只有单刺激和刺激中强度不变的序列(丛状)剌激，刺 激效果使人觉得突然和单调，变化少，不舒适，容易产生适应性、耐受性，使治疗效果 下降。发明内容为了克服现有的经颅磁场刺激器刺激输出变化少的缺点，为了提高治疗时的舒适 感、为了减少治疗中的适应性，提高治疗的敏感性，增强治疗效果，本发明提供一种经 颅磁场刺激器刺激强度调制方法及其装置，使磁场输出强度随时变化，使体内的感应电 流也随之变化。多参数动态调制的输出波型使磁场刺激变化丰富，感觉新鲜，不容易产 生适应性和耐受性，从而提高治疗效果。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种经颅磁场刺激器刺激强度调制方 法，其特征在于各种变化的调制波和变化的刺激频率(载波)同时由微电脑控制器发出，经取样电路取样和比较器控制储能电容充电，使储能电容电压达到调制波给定值， 再由微电脑控制器触发可控硅电子开关，实现磁场输出能量随着调制波和载波的变换而 变化，成为双动态调幅调频波。如上所述的经颅磁场刺激器刺激强度调制方法，其特征在于微电脑控制器7的调制波指令程序经过PWM输出，通过滤波整形完成各种调制波形；高压充电电源1在比较器10的控制下通过限流电阻2向储能电容3充电； 由上端取样电阻8和下端取样电阻9组成的分压取样电路检测储能电容3的电压， 由微电脑控制器7按照调制波形的设置序列，作为给定电压接到比较器输入端的正极作 为调制输入，当储能电容3的电压充到调制波形设定的电压时，比较器10输出低电位, 让高压充电电源1停止工作，再由微电脑控制器7发出载波脉冲，触发可控硅开关5导 通，由储能电容3通过可控硅开关完成向磁场刺激线圈6的放电；依次完成整个调制波 周期。如上所述的经颅磁场刺激器刺激强度调制方法，其特征在于由微型计算机设置各种波形的数学模型，改变数学公式中的不同变量，改变调制波 形，在电脑屏幕上显示多参数动态调制波形、载波频率、输出量、累计刺激个数、剌激 时间，调制波形为下列波形中的一种或多种正弦波、方波、三角波、梯形波、阶梯波、 锯齿波、指数波、微分波，积分波，递增、递减振荡波，其调制深度，调制波宽，锯齿 波、指数波、微分波、积分波上升沿和下降沿的时间、梯形波的平台时间，阶梯波级数， 重复次数均可调节，编制成输出波形时序图，成为变换丰富的治疗方案，将其储存和调 用。一种刺激强度可调制的经颅磁场刺激器，它包括髙压充电电源1、限流电阻2、储 能电容3、反向续流二极管4、可控硅开关5、磁场刺激线圈6和微电脑控制器7，其特 征在于它还包括上端取样电阻8、下端取样电阻9和比较器10,上端取样电阻8和下 端取样电阻9组成的分压取样电路并联在储能电容3上，中点接到比较器10的负极输 入端，微电脑控制器7按照调制波形的设置序列，作为给定电压接到比较器输入端的正 极作为调制输入，比较器10的输出端连接高压充电电源1的控制端。本发明的有益效果是多参数动态调制的输出波型使磁场刺激变化丰富，感觉新鲜， 不容易产生适应性和耐受性，从而提高治疗效果。
图1是本发明实施例的电路原理图。 图2是调频输出波形和正弦调制波的示意图。 图3是方波、三角波、锯齿波的示意图。 图4是梯形波、阶梯波、微分波和积分波的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图l标记的说明l一髙压充电电源，2 —充电限流电阻，3—储能电容，4一反向续 流二极管，5 —可控硅开关，6 —剌激线圈，7—微电脑控制器，8—上端取样电阻，9— 下端取样电阻，IO—比较器。图2中，上排波形为一般序列(丛状)波形，中间为正弦间调波形，下排为正弦连 调波形。图3中，上排为方波调制波形，中间为三角波调制波形，下排为锯齿波调制波形。 图4中，上排为梯形波调制波形，中间为阶梯波调制波形，下排为微分波和积分波 调制波形。在图1中调制波的实现由微电脑控制器7的调制波指令程序经过PWM输出，通过 滤波整形完成各种调制波形。髙压充电电源1受比较器10的控制，当比较器10输出为 高电位时，高压充电电源1工作并通过限流电阻2向储能电容3充电，由上端取样电阻 8和下端取样电阻9组成分压取样电路，检测储能电容3的电压，并接到比较器10的 负极输入端，由微电脑控制器7按照调制波形的设置序列，作为给定电压接到比较器输 入端的正极作为调制输入，当储能电容3的电压充到调制波形设定的电压时，取样电压 微高于给定电压时，比较器10输出低电位，让髙压充电电源1停止工作，再由微电脑 控制器7发出载波脉冲，触发可控硅开关5导通，由储能电容3通过可控硅开关完成向 磁场刺激线圈6的放电；依次完成整个调制波周期。在图2中，上排为调频的序列波输出波形；其序列波中的刺激频率是变化的，幅度 不便。中间排为程序设计的正弦波间歇调制，其设置参数包括正弦调制波的频率(波宽)、 调制幅度(调制深度)、间歇时间，载波频率，最大输出量、最小输出量。其数学模型 为其中T是序列波工作周期(载波周期)，A是调制幅度，N表示工作脉宽内的序列 波个数。下排图是几个正弦波的连续调制，输出时间延长，间歇期縮短。其数学模型为<formula>formula see original document page 5</formula>其中A表示调制频率，A是调制幅度。在图3中，上排为两个方波连调后加一个间歇。<formula>formula see original document page 5</formula>其中T是载波周期，N表示工作脉宽内的序列波个数。M表示分段数，每段时间 为NT/M,』,,/ = 1,2 ^是每段的幅度，中排为单个三角波调制波形，州=o 其他0^<a772其中T是序列波工作周期，A是幅度，N表示工作脉宽内的序列波个数,州=.A 0 ^ < 7m-《 - 7;)" t; at /(at - t; ) d o 其他下排为锯齿波调制波形，三角波的幅度、时程，锯齿波的上沿、下沿时间，调制幅 度均可独立设定。数学模型为'爿/ 0s"7;-v47;〃(at-r2) +j7;at/(u2) :t2 a<#r o 其他其中T是序列波工作周期，A是幅度，N表示工作脉宽内的序列波个数。rw表示锯齿波调制信号最大值对应的时间点。在图4中，上排为梯形波调制，可设置上沿时间、下沿时间、平台时间，间歇时间， 调制度，载波频率，及输出量。数学模型为—爿7;〃(at—r2) + ^7;at /(at—r2) r2 s, < at o 其他其中T是序列波工作周期，A是幅度，N表示调制波宽内的序列波个数。7!和7、是 平台期的起点和终点。中间波形为阶梯波调制，可设置的参数为阶梯数，阶梯时程，阶梯百分比级差， 最小与最大级差比。<formula>formula see original document page 6</formula>其中T是序列波工作周期，A是幅度，N表示调制脉宽内的序列波个数。下排为微分波和积分波(指数波和对数波)，微分波起始变化小，变换量随时间的 增加而成指数增大，积分波相反，起始变化量大，随后变化小。其数学模型为其中T是载波周期，A是幅度，N表示调制脉宽内的序列波个数。改变b值可改 变调制曲线的凸凹程度。本发明所述的调制就是把各种标化的波形加载到在原来不变的序列(丛状)磁场刺 激中，加载正弦波、方波、三角波、梯形波、阶梯波、锯齿波、指数波、对数波，(微 分、积分波)递增、递减振荡波、可以改变调制波的频率和调制深度，并且磁场剌激频 率也可以变化，成为双动态调制磁场刺激。多种组合波调制刺激，产生舒适愉悦的刺激, 富于变化的剌激，使磁场剌激更容易接受，达到更好的疗效。其他
权利要求
1、一种经颅磁场刺激器刺激强度调制方法，其特征在于各种变化的调制波和变化的刺激频率同时由微电脑控制器发出，经取样电路取样和比较器控制储能电容充电，使储能电容电压达到调制波给定值，再由微电脑控制器触发可控硅电子开关，实现磁场输出能量随着调制波和载波的变换而变化，成为双动态调幅调频波。
2、 如权利要求1所述的经颅磁场剌激器剌激强度调制方法，其特征在于 微电脑控制器(7)的调制波指令程序经过PWM输出，通过滤波整形完成各种调制波形；高压充电电源(1)在比较器(10)的控制下通过限流电阻(2)向储能电容(3) 充电；由上端取样电阻(8)和下端取样电阻(9)组成的分压取样电路检测储能电容(3) 的电压，由微电脑控制器(7)按照调制波形的设置序列，作为给定电压接到比较器输 入端的正极作为调制输入，当储能电容(3)的电压充到调制波形设定的电压时，比较 器(10)输出低电位，让高压充电电源(1)停止工作，再由微电脑控制器(7)发出 载波脉冲，触发可控硅开关(5)导通，由储能电容(3)通过可控硅开关完成向磁场 刺激线圈(6)的放电；依次完成整个调制波周期。
3、 如权利要求1或2所述的经颅磁场刺激器刺激强度调制方法，其特征在于 由微型计算机设置各种波形的数学模型，改变数学公式中的不同变量，改变调制波形，在电脑屏幕上显示多参数动态调制波形、载波频率、输出量、累计刺激个数、 刺激时间，调制波形为下列波形中的一种或多种正弦波、方波、三角波、梯形波、 阶梯波、锯齿波、指数波、微分波，积分波，递增、递减振荡波，其调制深度，调制 波宽，锯齿波、指数波、微分波、积分波上升沿和下降沿的时间、梯形波的平台时间， 阶梯波级数，重复次数均可调节，编制成输出波形时序图，成为变换丰富的治疗方案， 将其储存和调用。
4、 一种刺激强度可调制的经颅磁场刺激器，它包括高压充电电源(1)、限流电阻 (2)、储能电容(3)、反向续流二极管(4)、可控硅开关(5)、磁场刺激线圈(6)和微电脑控制器(7)，其特征在于它还包括上端取样电阻(8)、下端取样电阻(9)和 比较器(10),上端取样电阻(8)和下端取样电阻(9)组成的分压取样电路并联在储 能电容(3)上，中点接到比较器(10)的负极输入端，微电脑控制器(7)按照调制 波形的设置序列，作为给定电压接到比较器输入端的正极作为调制输入，比较器(10) 的输出端连接高压充电电源U)的控制端。
全文摘要
一种经颅磁场刺激器刺激强度调制方法及其装置，其特征在于各种变化的调制波和变化的刺激频率同时由微电脑控制器发出，经取样电路取样和比较器控制储能电容充电，使储能电容电压达到调制波给定值，再由微电脑控制器触发可控硅电子开关，实现磁场输出能量随着调制波和载波的变换而变化，成为双动态调幅调频波。本发明使磁场输出强度随时变化，使体内的感应电流也随之变化。多参数动态调制的输出波型使磁场刺激变化丰富，感觉新鲜，不容易产生适应性和耐受性，从而提高治疗效果。
文档编号A61N2/04GK101234233SQ20081004682
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者余维新, 夏正才, 孙逸华, 廖家华, 康 葛 申请人:武汉依瑞德医疗设备新技术有限公司