一种经颅磁刺激线圈

1.本发明涉及经颅磁刺激技术领域，尤其涉及一种提高经颅磁刺激聚焦性的经颅磁刺激线圈。


背景技术：

2.经颅磁刺激是一种无创、无痛的生物刺激技术，其原理是法拉第电磁感应，利用变化的磁场在大脑皮层中产生感应电场，刺激神经元细胞，进而产生一系列生理反应，达到医治疾病的目的。该技术现已经被广泛用于抑郁症、失眠、帕金森病、阿尔茨海默症、癫痫、精神分裂症等疾病的治疗中，具有潜在的临床治疗价值，成为生物医学研究领域以及神经医学研究领域的一种有效检查和治疗手段。磁刺激线圈作为整个设备的输出端，是颅磁刺激仪重要的部件，线圈输出能量直接作用于患者的病灶区。不同时的线圈形状产生的感应电场分布也会不同，作用效果会产生很大的不同。后来许多科研人员研究线圈的结构用来提高刺激效果，主要进行的是人类线圈的研究，如圆形线圈、8字形线圈、slink线圈、双锥形线圈、带屏蔽板的线圈、带铁芯的线圈等等。
3.衡量经颅磁刺激线圈性能的两个重要指标是聚焦性和刺激强度，聚焦性是指线圈作用效果在患者头部的靶点处的聚焦面积的大小，在一定刺激强度的情况下，聚焦面积越小聚焦性越高，刺激强度的通常是用感应电场强度来体现，刺激强度越大越能刺激患者大脑深部的组织结构，越能起到治疗的作用。经颅磁刺激在调节人脑可塑性方面具有良好的潜力,但其诱导的可塑性的细胞和分子机制仍不清楚，动物模型在理解经颅磁刺激潜在的机制方面起着重要作用。目前进行动物模型实验研究的对象主要是大鼠，而主要限制之一是缺乏针对大鼠的特定的磁刺激线圈，如果将一个典型的半径为30mm的人类刺激线圈应用于大鼠的大脑，则会使大鼠的整个大脑都受到了刺激，而在人类的大脑上只是一个比较集中的区域受到了刺激，为此有必要研制一种针对大鼠的磁刺激线圈，使该线圈具有较高的聚焦性同时又能保持较大刺激强度。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种提高经颅磁刺激聚焦性的经颅磁刺激线圈。
5.本发明是通过以下技术方案予以实现：一种经颅磁刺激线圈，其特征在于，包括由内向外依次设置的定位壳，线圈以及主壳体，所述定位壳包括呈倒锥状的侧壳以及与侧壳一体成型的定位柱，所述定位柱位于侧壳的底部且沿侧壳的轴线方向内凹，所述线圈均匀的缠设在侧壳的外表面且线圈的中心轴与主壳体的中心轴相对应，所述定位柱内插设有铁芯，所述主壳体包括底座，侧壁以及位于侧壁顶部的上盖，所述上盖的顶面设有线圈接口。
6.根据上述技术方案，优选地，线圈采用螺旋上升式均匀缠绕在定位壳的侧壳上面，线圈整体形状为圆锥形，底面外直径为10mm，顶面外直径为60～90mm，高度为100～150mm。
7.根据上述技术方案，优选地，侧壁，上盖以及侧壳上均设有通风口。
8.根据上述技术方案，优选地，线圈的表面包裹有环氧树脂固化层。
9.根据上述技术方案，优选地，铁芯为圆柱形的软磁铁氧体，直径为4mm，高度与线圈的高度相同。
10.根据上述技术方案，优选地，主壳体的底座，侧壁以及上盖为分体式连接。
11.根据上述技术方案，优选地，主壳体和定位壳均采用耐高温材质制成。
12.根据上述技术方案，优选地，侧壳为顶部不封口的开放结构，所述定位柱高度为20～50mm。
13.本发明的有益效果是：(1)本发明采用圆锥形结构的线圈，在使用时，将主壳体的底座与大鼠头部的靶点直接接触，且线圈的中心轴与靶点垂直放置。经典的圆形线圈垂直放在生物体组织上产生的感应电场呈圆环形分布，在圆环的边缘处能达到最大的感应电场，大的半径的线圈能在大鼠头部产生较大的感应电场，但是聚焦性不好，小的半径的线圈能产生较小的感应电场，但是聚焦性好。由于本发明线圈下面的半径只有5mm，而线圈下面是直接作用于靶点的部分，这样就将经颅磁刺激线圈的作用区域限制在很小的范围内，显著缩小了刺激面积，提高了线圈的聚焦性。为了弥补下面线圈半径较小导致的刺激强度不够，线圈采用螺旋上升的缠绕方式，通过增加线圈匝数的方式来增加磁场，从而提高了在靶点处诱发的感应电场强度，增加了靶点处的刺激强度，此外逐渐增加上面线圈的半径，较大半径的线圈能够在大鼠头部产生更大的感应电场，保证了本发明的经颅磁刺激线圈具有较高的聚焦性和较大的刺激强度。
14.(2)本发明增加铁芯结构，铁芯可以采用高磁导率的锰锌铁氧体，使得线圈周围空气中大部分磁场都由铁芯通过，减小磁场的分散，铁芯的直径只有4mm，铁芯的使用既增加了线圈的聚焦性也增加了磁场强度，与所述线圈的作用得到叠加，实现高聚焦高强度刺激。
15.(3)本发明增加定位壳结构，定位壳的侧壳为弧形面，线圈螺旋上升式均匀缠绕侧壳，并在线圈外表的包裹环氧树脂，增加定位效果，避免线圈在壳体内发生移动。
附图说明
16.图1示出了本发明实施例的结构示意图；
17.图2示出了本发明实施例线圈的结构图；
18.图3示出了本发明实施例铁芯的结构图；
19.图4示出了本发明实施例主壳体的结构图；
20.图5示出了本发明实施例定位壳的结构图。
21.图中：1、定位壳；11、侧壳；12、定位柱；2、线圈；3、主壳体；31、底座；32、侧壁；33、上盖；34、线圈接口；4、铁芯；5、通风口。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
23.如图所示，本发明提供了一种经颅磁刺激线圈，其特征在于，包括由内向外依次设置的定位壳1，线圈2以及主壳体3，所述定位壳1包括呈倒锥状的侧壳11以及与侧壳11一体成型的定位柱12，所述定位柱12位于侧壳11的底部且沿侧壳11的轴线方向内凹，所述线圈2
均匀的缠设在侧壳11的外表面且线圈2的中心轴与主壳体3的中心轴相对应，所述定位柱12内插设有铁芯4，所述主壳体3包括底座31，侧壁32以及位于侧壁32顶部的上盖33，所述上盖33的顶面设有线圈接口34。
24.本发明的工作原理为：将线圈缠绕在定位壳的外壳，在线圈的表面包裹一层环氧树脂固化层，然后将铁芯放进定位柱里面，最后将线圈、铁芯和定位壳一起放进主壳体内，使线圈的中心轴与主壳体的中心轴相对应。在使用时，将主壳体的底座与大鼠头部的靶点直接接触，且线圈的中心轴与靶点垂直放置，线圈接口可以便于控制系统向针对大鼠的经颅磁刺激线圈供电。
25.经典的圆形线圈垂直放在生物体组织上产生的感应电场呈圆环形分布，在圆环的边缘处能达到最大的感应电场，大的半径的线圈能在大鼠头部产生较大的感应电场，但是聚焦性不好，小的半径的线圈能产生较小的感应电场，但是聚焦性好。
26.由于本发明线圈下面的半径较小，而线圈下面是直接作用于靶点的部分，这样就将经颅磁刺激线圈的作用区域限制在很小的范围内，显著缩小了刺激面积，提高了线圈的聚焦性。为了弥补下面线圈半径较小导致的刺激强度不够，线圈采用螺旋上升的缠绕方式，通过增加线圈匝数的方式来增加磁场，从而提高了在靶点处诱发的感应电场强度，增加了靶点处的刺激强度，此外逐渐增加上面线圈的半径，较大半径的线圈能够在大鼠头部产生更大的感应电场，保证了本发明的经颅磁刺激线圈具有较高的聚焦性和较大的刺激强度。
27.根据上述实施例，优选地，线圈采用螺旋上升式均匀缠绕在定位壳的侧壳上面，线圈整体形状为圆锥形，底面外直径为10mm，顶面外直径为60～90mm，高度为100～150mm，，逐渐增加线圈上面部分的半径，较大半径的线圈能够在大鼠头部产生更大的感应电场，从而保证了较大的刺激强度。这样既增加了对于靶点处的聚焦性，又提高了针对大鼠的经颅磁刺激线圈的刺激强度。
28.根据上述实施例，优选地，侧壁，上盖以及侧壳上均设有通风口5。
29.根据上述实施例，优选地，线圈的表面包裹有环氧树脂固化层，限定线圈在壳体内的自由度，增加定位效果，避免线圈在壳体内发生移动，提高了针对大鼠的经颅磁刺激线圈的实用性。
30.根据上述实施例，优选地，铁芯为圆柱形的软磁铁氧体，直径为4mm，高度与线圈的高度相同，使得线圈周围空气中大部分磁场都由铁芯通过，减小磁场的分散，铁芯的直径只有4mm，铁芯的使用既增加了线圈的聚焦性也增加了磁场强度，与所述线圈的作用得到叠加，实现高聚焦高强度刺激，进一步提高了针对大鼠的经颅磁刺激线圈对于靶点处的聚焦性，又提高了针对大鼠的经颅磁刺激线圈的刺激强度。
31.根据上述实施例，优选地，主壳体的底座，侧壁以及上盖为分体式连接。
32.根据上述实施例，优选地，主壳体和定位壳均采用耐高温材质制成，线圈和铁芯因为长时间工作会产生大量的热量，主壳体和定位壳必须有较高的耐高温性和机械强度，设置主壳体对线圈和铁芯起到保护的作用，提高了针对大鼠的经颅磁刺激线圈的耐用性。
33.根据上述实施例，优选地，侧壳为顶部不封口的开放结构，所述定位柱高度为20～50mm，定位柱的设置便于放置铁芯，避免了在使用针对大鼠地经颅磁刺激线圈时，铁芯在线圈内部的晃动，提高了针对大鼠的经颅磁刺激线圈的实用性。
34.通风口的设置使得冷却结构简洁，易于加工制作。定位壳上面不封闭，定位柱高度
较低，有利于铁芯的散热，这些结构有利于线圈的冷却，使得线圈可以长时间工作。
35.对于圆形线圈而言，当线圈中心轴与靶点垂直的时候，产生的感应电场为圆环状，且在圆环的边缘处产生更大的感应电场，当把线圈略微倾斜一定角度的时候，可以改变感应电场在病灶区的分布，使得电场分布具有不对称性，较大的感应电场集中分布在与靶点接触的位置，因此使用时可以把线圈倾斜5～10
°
，这样有利于定位大鼠的某一病灶区，进行有针对性的治疗，增加了线圈的在大鼠头部的聚焦性，减小了非靶细胞的刺激。进一步增加了针对大鼠的经颅磁刺激线圈对于靶点处的聚焦性。
36.本发明的有益效果是：(1)本发明采用圆锥形结构的线圈，在使用时，将主壳体的底座与大鼠头部的靶点直接接触，且线圈的中心轴与靶点垂直放置。经典的圆形线圈垂直放在生物体组织上产生的感应电场呈圆环形分布，在圆环的边缘处能达到最大的感应电场，大的半径的线圈能在大鼠头部产生较大的感应电场，但是聚焦性不好，小的半径的线圈能产生较小的感应电场，但是聚焦性好。由于本发明线圈下面的半径只有5mm，而线圈下面是直接作用于靶点的部分，这样就将经颅磁刺激线圈的作用区域限制在很小的范围内，显著缩小了刺激面积，提高了线圈的聚焦性。为了弥补下面线圈半径较小导致的刺激强度不够，线圈采用螺旋上升的缠绕方式，通过增加线圈匝数的方式来增加磁场，从而提高了在靶点处诱发的感应电场强度，增加了靶点处的刺激强度，此外逐渐增加上面线圈的半径，较大半径的线圈能够在大鼠头部产生更大的感应电场，保证了本发明的经颅磁刺激线圈具有较高的聚焦性和较大的刺激强度。
37.(2)本发明增加铁芯结构，铁芯可以采用高磁导率的锰锌铁氧体，使得线圈周围空气中大部分磁场都由铁芯通过，减小磁场的分散，铁芯的直径只有4mm，铁芯的使用既增加了线圈的聚焦性也增加了磁场强度，与所述线圈的作用得到叠加，实现高聚焦高强度刺激。
38.(3)本发明增加定位壳结构，定位壳的侧壳为弧形面，线圈螺旋上升式均匀缠绕侧壳，并在线圈外表的包裹环氧树脂，增加定位效果，避免线圈在壳体内发生移动。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。