高頻充放電磁刺激技術(shù)的低功耗設(shè)計與仿真.pdf

1、經(jīng)顱磁刺激(TMS)是近20年來發(fā)展起來的用于刺激人體中樞及周圍神經(jīng)組織的一項無創(chuàng)技術(shù)。其基本原理是利用時變磁場在組織內(nèi)產(chǎn)生感生電流，通過刺激皮層及周圍組織中的神經(jīng)元而改變后者功能。主要應(yīng)用在：研究神經(jīng)傳導(dǎo)的上、下行通路；認(rèn)知功能研究；治療抑郁癥、精神分裂癥等領(lǐng)域。磁刺激器在工作時不需要跟人體有直接接觸，整個過程無創(chuàng)、基本無痛且易于重復(fù)，因此相比于傳統(tǒng)的電刺激有很多優(yōu)點。隨著磁刺激研究領(lǐng)域的拓展和臨床應(yīng)用的不斷深入，高頻重復(fù)性磁刺激技術(shù)

2、已經(jīng)成為世界性的研究熱點。同時，國外已有技術(shù)比較成熟的商品化磁刺激儀問世，如Medtronic公司、Magstim公司都已能生產(chǎn)刺激頻率高達100Hz的磁刺激儀。 國內(nèi)在此領(lǐng)域由于起步較晚，特別是在重復(fù)經(jīng)顱磁刺激儀的研制方面，目前仍存在一些問題，主要難點是需要解決高頻重復(fù)刺激條件下的高功耗問題。本文圍繞降低系統(tǒng)功耗這個主旨，首先詳細(xì)分析了經(jīng)顱磁刺激的基本原理，并應(yīng)用MATLAB軟件對磁刺激發(fā)生裝置的電路模型進行了仿真分析，結(jié)合神

3、經(jīng)電纜模型優(yōu)化了磁刺激器放電波形及電路參數(shù)，即電壓Vc=2000V，電容C=100μF電感L=22μH，電阻R=0.2Ω，并采用雙相刺激波形。通過對磁刺激器電路中使用了兩路基于可控硅(SCR)開關(guān)模型的放電回路，并配合使用了兩組充電電路開關(guān)，創(chuàng)新的設(shè)計了一種提高能量利用率的電路，即通過改進傳統(tǒng)磁刺激器的電路設(shè)計最大程度的回收放電能量。同時通過Multisim10.1軟件設(shè)計了基于單片機(MCU)的開關(guān)控制電路，用于實現(xiàn)對該磁刺激系統(tǒng)充放