专利名称：经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁场分布测量方法及装置，具体地是涉及一种经颅磁刺激线圈三 维磁场空间分布的测量方法及装置。
背景技术：
经颅磁刺激系统通过直流高压源向电容器储存电能，再用可控硅作为电子开关向 线圈放电产生脉冲电流，从而产生强大的脉冲磁场。脉冲磁场的特点是磁场强度较大，属强 磁场范围；并且脉冲持续时间较短，为随时间快速变化的磁场。这些特点要求脉冲磁场测量 仪不仅具有较大的量程范围(保证一定测量精度)，而且具有较高的测量响应速度。常用的 脉冲磁场测量仪都是使用电磁感应法测量磁场的。目前磁刺激线圈形状有圆形线圈、8字形线圈、锥形线圈，线圈形状多样化，但研 制的难点是难以准确测量线圈表面磁场分步形态，难以确定焦点位置及靶目标点的磁场强 度，线圈研发无目的性，临床使用带有盲目性。因此，有必须设计出可以精确测量经颅磁刺 激线圈三维磁场空间分布的测量装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量方法及装 置，以精确测量经颅磁刺激线圈三维磁场的空间分布状态。为实现上述目的，本发明提供的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置， 包括有一种经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其特征在于，包括有一测试 平台底座上设有两个相隔一距离的线圈固定支架，被测线圈的两侧边架固定于两个所述线 圈固定支架中；与两个所述线圈固定支架平行的一侧设有两个相隔一距离的坐标定位板固 定支架，一块或多块坐标定位板固定于两个所述坐标定位板固定支架之间，坐标定位板两 侧与两坐标定位板固定支架相切；所述坐标定位板上设有复数个相同孔径的孔，所述复数 个孔的孔距相同；—探测线圈夹持器，所述探测线圈夹持器的一端设有探测线圈；所述探测线圈通 过一射频电缆连接记录仪。所述的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其中探测线圈是绕在骨架 上的线圈。所述的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其中骨架为石英、聚四氟 乙烯或有机玻璃。所述的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其中测试平台底座、线圈 固定支架、坐标定位板固定支架和坐标定位板为非磁性的石英、聚四氟乙烯或有机玻璃材 质。本发明提供的上述测量装置进行经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量方法，
3主要步骤为A)确定需要测量的线圈磁场分布Z轴的深度，即确定坐标定位板起始高度和测量 面，并在该面上确定测量第一点；B)以第一点为基准，在选定的测量面上利用坐标定位板上孔的分布，依次向前、向 后、向左、向右顺次移动探测线圈夹持器，即移动探测线圈，记录该平面每点的磁场数值；C)添加或撤出一块坐标定位板，使测量平面对线圈表面方向向上或向下移一个刻 度，重复B)操作，测量移动后平面的磁场分布情况；D)重复C)操作，测量线圈磁场各刻度面磁场分布情况。所述的测量方法，其中，步骤A中Z轴垂直坐标定位板表面。所述的测量方法，其中，步骤C中的刻度，为经颅磁刺激线圈三维磁场在Z轴方向 上的测量精度，大小取决于坐标定位板的厚度。本发明提供的测量装置可以精确的测量出线圈表面任何一个平面磁场的分布状 态，进而确定焦点分布，指导临床应用，并进一步指导线圈的研发工作，给临床使用带有线 圈选择的确定性，刺激的准确性。
图1是本发明测量装置示意图；图2是图1中探测线圈的结构示意图；图3是图1中的坐标定位板结构及定义的直角坐标系示意图；图4是线圈下15mm处磁场分布及焦点分布情况示意图。附图中标记的说明1被测线圈；2坐标定位板，21坐标定位板固定孔；3探测线圈夹持器；31、32、33夹 持器中间固定螺钉；4探测线圈；5线圈固定支架；6坐标定位板固定支架。
具体实施例方式请结合图1所示，为本发明的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置结构 示意图，是在测试平台底座上分别固定安装有两个相距一定距离的线圈固定支架5;在线 圈固定支架5的一侧固定安装有两个相距一定距离的坐标定位板固定支架6。坐标定位板 固定支架6可以位于线圈固定支架5的任意一侧。线圈固定支架5和坐标定位板固定支架 6与测试平台底座的固定可以是粘接固定、螺丝固定等公知技术。被测线圈1的两侧架在线圈固定支架5上，用线圈固定支架5上的夹具固定住。 一块或多块坐标定位板2固定在坐标定位板固定支架6之间，一块或多块坐标定位板2的 两侧分别与两坐标定位板固定支架6相切，以保证坐标定位板2在测量过程中不发生移动。 坐标定位板2厚度lmm-5mm，板上均勻步满固定孔21，孔直径为2mm-5mm，孔中心间距横向纵 向均为2mm-5mm。直角坐标系下，定位板中心点定义为(0，0，ζ)，右方向为χ轴正半轴，向上 为y轴正半轴，垂直于χ轴、y轴所在平面向上方向为ζ轴正半轴(如图3所示)。探测线圈夹持器3上有三个固定螺钉，测量时探测线圈夹持器3中间固定螺钉31 固定在坐标定位板上需要测量的点，该点对应被测线圈1下方对应测量点位置，其它两个 固定螺钉32、33辅助卡位。探测线圈夹持器3的一端上，安装有探测线圈4 (如图2所示)。探测线圈4通过一射频电缆连接一记录仪(如计算机或示波器)，以记录和显示探测数据。
由于探测线圈4所测定的磁感应强度，一般是被测线圈1内的平均磁感应强度。 为了减少因被测磁场不均勻性所造成的误差，探测线圈4应选截面小，长度短的“点，，状线 圈。也可以采用直径为0. 05mm-0. 5mm的铜线绕制在探测线圈夹持器3的一端制成探测线 圈4。本发明采用的探测线圈4是简单圆柱形探测线圈，即在圆柱形的骨架上绕有匝数为 N的线圈。通过几何尺寸关系计算，近似认为是足够接近“点”状线圈的。其计算原理可参 考[李大明《磁场的测量》，机械工业出版社，1993]，给出了满足圆柱形“点”线圈的几何尺 寸关系 _
I _3_ D2 J20
1-
A
ι-
Α
=0.670
1-式中，D1为探测线圈的内径，D2为探测线圈的外径，1为探测线圈的长度(此长度 是沿磁感应强度的方向而取的)。本发明的测试平台底座(因视角原因被坐标定位板2遮盖，所以图中未标出测试 平台底座)、线圈固定支架5、坐标定位板固定支架6以及坐标定位板2均由非磁材料(如 石英、聚四氟乙烯、有机玻璃等)加工而成。与测试平台底座配套使用的探测线圈夹持器3是用非磁材料(如石英、聚四氟乙 烯、有机玻璃等)加工而成。探测线圈4作为传感器测量磁感应强度，一般要求探测线圈的年稳定性要小于 0.01%，因此线圈骨架的材料需要选用膨胀系数小的，如石英、聚四氟乙烯、有机玻璃等非 磁性材料。本发明的操作方法如下A)确定需要测量的线圈磁场分布Z轴的深度，即确定坐标定位板起始高度和测量 面，并在该面上确定测量第一点；B)以第一点为基准，在选定的测量面上利用坐标定位板上孔的分布，依次向前、向 后、向左、向右顺次移动探测线圈夹持器，即移动探测线圈，记录该平面每点的磁场数值；C)添加或撤出一块坐标定位板，使测量平面对线圈表面方向向上或向下移一个刻 度，重复B)操作，测量移动后平面的磁场分布情况；D)重复C)操作，测量线圈磁场各刻度面磁场分布情况。如操作方法所述，添加或撤出一块坐标定位板，决定了测量平面的移动方向及位 置，故坐标定位板的厚度决定了线圈三维磁场在Z轴方向的测量精度；根据坐标定位板上 孔分布移动探测线圈夹持器，由探测线圈测量磁场强度，孔中心间距决定了线圈三维磁场 在X、Y轴方向上的测量精度。本发明的优点是可以精确的测量出线圈表面任何一个平面磁场的分布状态，即可 以得到线圈三维磁场的空间分布的状况，从而进一步确定线圈焦点分布，指导临床应用及 线圈的研发工作。此外，本发明操作简单，易于实现。下面结合附图和实施例对本发明进行具体的描述。有必要在此说明一下，本实施
5例仅是对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的相关技术 人员可根据上述发明的内容做出一些分本质的改进和调整。被测线圈1由线圈固定支架5固定，被测线圈1相对位置不再变化。被测线圈1 的平面与测试平台底座的X、y轴所在平面平行，垂直被测线圈1平面为Z轴。被测线圈1 的平面磁场分布由探测线圈夹持器3的左右前后移动来实现。坐标定位板2厚度为5mm，坐标定位板2上孔直径4mm，孔中心间距为5mm。本实施例的测量方法，是将探测线圈夹持器3 —端的探测线圈4的位置设在被测 线圈1的中心轴处，此时的探测线圈夹持器3中间固定螺钉31对应在坐标定位板2上的坐 标(0，0，0)点为测量线圈磁场分布的第一点，将测量曲线显示在示波器上，读取并记载此 时的数值，该数值即为被测线圈1几何中心点的磁场强度值。探测线圈夹持器3中间固定 螺钉31向左或向右移动一个孔，步距(1，0，0)，步长5mm，测量并记录该点，逐次移动直到被 测线圈1同一平面整个磁场分布测量完毕&，7，0)，垂直于2坐标轴0平面测量完成。撤出 一块定位板，使线圈磁场Z轴测量面下移5mm即ζ坐标轴的_1平面进行第一点(0，0，-1) 点测量，记录后继续此平面其它点的测量，直至线圈平面测量完毕。重复上述测量方法，直 到完成各测量面的测量，图4是线圈下15mm处磁场分布及焦点分布情况示意图。
权利要求
一种经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其特征在于，包括有一测试平台底座上设有两个相隔一距离的线圈固定支架，被测线圈的两侧边架固定于两个所述线圈固定支架中；与两个所述线圈固定支架平行的一侧设有两个相隔一距离的坐标定位板固定支架，一块或多块坐标定位板固定于两个所述坐标定位板固定支架之间，坐标定位板两侧与两坐标定位板固定支架相切；所述坐标定位板上设有复数个相同孔径的孔，所述复数个孔的孔距相同；一探测线圈夹持器，所述探测线圈夹持器的一端设有探测线圈；所述探测线圈通过一射频电缆连接记录仪。
2.按照权利要求1所述的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其特征在 于，探测线圈是绕在骨架上的线圈。
3.按照权利要求2所述的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其特征在 于，骨架为石英、聚四氟乙烯或有机玻璃。
4.按照权利要求1所述的经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量装置，其特征在 于，测试平台底座、线圈固定支架、坐标定位板固定支架和坐标定位板为非磁性的石英、聚 四氟乙烯或有机玻璃材质。
5.一种利用权利要求1所述的测量装置进行经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测 量方法，其主要步骤为A)确定需要测量的线圈磁场分布Z轴的深度，即确定坐标定位板起始高度和测量面， 并在该面上确定测量第一点；B)以第一点为基准，在选定的测量面上利用坐标定位板上孔的分布，依次向前、向后、 向左、向右顺次移动探测线圈夹持器，即移动探测线圈，记录该平面每点的磁场数值；C)添加或撤出一块坐标定位板，使测量平面对线圈表面方向向上或向下移一个刻度， 重复B)操作，测量移动后平面的磁场分布情况；D)重复C)操作，测量线圈磁场各刻度面磁场分布情况。
6.根据权利要求5所述的测量方法，其中，步骤A中Z轴垂直坐标定位板表面。
7.根据权利要求5所述的测量方法，其中，步骤C中的刻度，为经颅磁刺激线圈三维磁 场在Z轴方向上的测量精度，大小取决于坐标定位板的厚度。
全文摘要
一种用于测量经颅磁刺激线圈三维磁场空间分布的测量方法及装置，其装置包括有一测试平台底座上设有两个相隔一距离的线圈固定支架，被测线圈的两侧边架固定于两个所述线圈固定支架中；与两个所述线圈固定支架平行的一侧设有两个相隔一距离的坐标定位板固定支架，一块或多块坐标定位板固定于两个所述坐标定位板固定支架之间；所述坐标定位板上设有复数个相同孔径的孔，所述复数个孔的孔距相同；一探测线圈夹持器，所述探测线圈夹持器的一端设有探测线圈；所述探测线圈通过一射频电缆连接记录仪。本发明还提供了一种三维磁场空间分布的测量方法。本发明可以精确的测量出线圈表面任何一个平面磁场的分布状态，确定焦点分布，指导临床应用。
文档编号G01R33/02GK101975932SQ20101023580
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者夏伟杰, 许海田 申请人:香港脑泰科技有限公司