磁场刺激仪的设计及其开关电源的研究-生物医学工程专业论文.docx

华 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I I 摘 要 磁刺激是利用时变磁场在组织内产生感生电流，使可兴奋组织产生兴奋的一种 无创刺激方法。 随着医疗事业的发展，各种用于临床诊断，治疗以及人体康复的医疗仪器相继 出现。磁刺激通过在神经通路上以一适当强度的时变脉冲磁场对神经通路进行刺激， 在其中产生感应电流引起神经兴奋传导。从而可以在神经支配的某块肌肉上记录到 诱发复合电位。由于磁刺激具有非接触、非侵入、无痛等优点，近十几年来，在临 床的诊断和治疗中得到广泛的应用，但现有的磁刺激仪存在如磁线圈聚焦性差、重 复频率低、达到刺激阈值所需要的功率消耗过大等问题。 本文首先简单介绍磁刺激技术的发展、实现原理和作用机理。通过电容器储存 电能，再通过储能电容对线圈放电产生脉冲电流。脉冲电流通过线圈时会在其周围 空间中产生脉冲磁场，脉冲磁场经过生物组织产生感应电场和感生电流从而达到刺 激生物体的效果。 根据磁刺激的原理，设计出了一套磁场刺激仪系统，包括其电源部分，充电回 路，放电回路，以及控制部分。重点对其开关电源和充放电控制部分进行了介绍。 开关电源采用了全桥逆变升压电路，实现了软开关技术，提高了电源的效率，能持 续稳定为系统供应电能。储能电容部分我们采用了两组并联的电容组，同时进行充 电，依次先后放电，实现双向脉冲磁场刺激，这样的设计，提高了磁刺激的频率和 效率。控制部分使用单片机系统，对充放电进行协调。 最后，测量了该磁场刺激仪的开关电源的输出，进行了分析。对系统整体进行 了调试。本磁场刺激仪的设计思路为以后的进一步研究打下了基础。 关键词：磁刺激系统 开关电源 全桥逆变 UCC3895 双向脉冲 II II Abstract Magnetic stimulation (MS) is a method for stimulating excitable tissue with an electric current induced by an external time-varying field. With the development of medical science, Varies of medical instruments used in clinic for predication, diagnosis and cureness of disease and recovery have appeared. MS stimulates nerve with a time-varying pulse of magnetic field which has appreciate strenth. When the induction currents developed by magnetic field in the stimulated nerval tissues cause the spread of nerval excitation, we can get evoke potential at the muscle which is controlled by the stimulated nerve. Compared with other stimulations, MS is non-contact, non-invasive and no pain. It is these advantages that make it gaine much popularity in clinic within the last decade. On the other hand, there are still some problems technically, such as bad focusing of MS coil, low frequency, the power is too large for reaching MS threshold in existence MS instrument. For expounding of the design of the magnetic stimulation, the principle of magnetic stimulator and stimulation mechanism is introduced firstly. Charging electric energy in a capacitor and discharging the energy into a coil, current pulse flows through the coil inducing a magnetic field pulse. Magnetic