神经系统感应式电刺激方法的研究

植入式电刺激器由于体积较大给患者活动带来诸多不便,而磁刺激由于磁场衰减快使其很难应用于深部神经刺激.本文提出了一种感应式电刺激的方法,将一个很小的感应线圈埋入皮下,线圈两端接有与神经相接触的电极.刺激时,在体外放置一个与感应线圈同轴的激励线圈,激励线圈在脉冲电流的作用下产生脉冲磁场,使感应线圈中产生感应电动势并在两电极之间的神经上形成电场,从而使神经兴奋.本文通过理论推导,有限元软件仿真和实验的方法对比了采用感应式电刺激和直接磁刺激两种方法时作用在神经上的电场强度大小,结果均表明在增加感应线圈后受刺激神经上的电场强度明显提高.     

多通道经颅磁刺激线圈阵列的驱动与控制

经颅磁刺激是一种无痛、无创的神经刺激技术,近年来在医学上被广泛使用。与传统单通道磁刺激线圈相比,多通道线圈阵列可以实现多点同步刺激、扫描刺激以及刺激模式的灵活切换,因此具有更好的发展前景。但由于线圈阵列驱动电路复杂、线圈间存在电磁耦合等难点,多通道线圈阵列的驱动与控制方法仍需进一步研究。该文基于8路独立导线构成的4×4直导线阵列,设计了一种新颖的多通道线圈阵列的驱动与控制电路。驱动电路主要包括充电电路和8路放电电路,用于在线圈阵列中产生脉冲电流;控制电路则主要用于切换刺激模式和控制脉冲电流的幅值及重复频率。通过仿真计算和实验测量,分析电磁耦合对脉冲电流波形的影响,验证了该驱动与控制电路可以实现线圈阵列在不同重复频率、不同刺激模式下工作,并且在理论上,线圈阵列下方3cm处的刺激强度足够达到脑细胞的兴奋阈值。     

高频即时磁刺激对神经兴奋性与电压门控钠钾离子通道的影响

经颅磁刺激作为一种无创的脑刺激技术,因其在神经调控方面的良好效果,已广泛应用于科学研究与临床应用.该文旨在研究不同强度的即时磁刺激对神经兴奋性与电压门控钠离子通道及电压门控钾离子通道的影响.对急性小鼠大脑切片施加0T、0.3T、0.5T的高频即时磁刺激,采用全细胞膜片钳技术记录海马齿状回颗粒神经元的静息电位与诱发神经放电,以及电压门控钠通道、瞬时外向钾通道、延迟整流钾通道在激活、失活、恢复等不同过程中的通道电流.结果表明,磁刺激可以改变相关离子通道的动力学特性来激活钠电流抑制钾电流,进而提高神经兴奋性,且磁刺激的这种神经调控作用具有强度依赖性.     

磁刺激穴位对人体神经功能调节作用

针灸的基本作用在于疏通经络、调和阴阳、扶正祛邪,本质是通过针刺产生的生物信息调整机体的功能。磁刺激以其诸多优点在人体神经功能调控、疾病治疗与康复理疗等方面具有独特的成效,与传统针灸作用有异曲同工之处。本文在分析磁刺激和针灸对人体神经调节功效基础上,将磁刺激技术和传统的经络理论相结合,采用脉冲磁场刺激穴位,同时采集诱发的脑电信号,利用样本熵分析不同刺激频率下脑电信息的差异,研究磁刺激穴位对大脑神经功能所产生的影响。     

经颅磁刺激模式差异性对大鼠工作记忆神经网络关联特性的影响研究

经颅磁刺激(TMS)技术因具有无痛无创和非侵入式等特点已被广泛应用于临床神经功能调控领域.工作记忆是重要的认知神经功能,但TMS对工作记忆功能的影响机制尚不清晰,且各模式TMS对认知功能的影响差异较大.因此,探究TMS技术对工作记忆(WM)的调控机制有重要的临床意义.首先,该文将成年Wistar大鼠分为空白对照(control)组、重复经颅磁刺激(rTMS)组、连续性Theta节律刺激(cTBS)组及间断性Theta节律刺激(iTBS)组;然后,利用在体多通道技术采集四组大鼠执行T迷宫工作记忆任务过程中前额叶皮层(PFC)的局部场电位信号(LFPs);最后,通过对比分析四组大鼠WM任务过程中的行为学差异、LFPs的相关性及LFPs网络连接特性等,探索不同模式经颅磁刺激技术大鼠WM中神经网络的影响.结果表明,刺激组大鼠达到WM任务"学会"标准所用时间均少于空白对照组(P<0.05);刺激组LFPs信号电极对间的相关性显著高于空白对照组;刺激组LFPs信号的网络连接密度显著增大(P<0.05)且全局效率显著增大(P<0.05).因此,iTBS、cTBS及rTMS均能在一定程度上改善成年Wistar大鼠PFC中神经元集群之间的关联同步性,其中,iTBS的改善效果最为明显.该文为进一步探索经颅磁刺激技术对工作记忆的影响机制提供理论支持.     

基于近似熵的磁刺激穴位脑功能网络构建与分析

针灸是基于传统中医的理论,经临床实践已证明其疗效,然而其作用机制仍不清楚。磁刺激穴位为研究针灸理论提供了一种新的方法。基于图论的复杂网络的构建和分析方法可以帮助研究脑功能网络的拓扑结构和理解大脑的工作机制。在该研究中,通过磁刺激内关穴(PC6)采集EEG信号;运用非线性动力学方法(近似熵)和复杂网络理论,基于磁刺激内关穴的脑电信号构建脑功能网络并对脑功能网络进行分析;对比分析了安静和磁刺激两种状态下的脑功能网络的拓扑性质。实验结果表明,基于刺激内关穴构建的脑功能网络,其拓扑结构发生了改变,网络连接增强,信息传输效率提高,并且"小世界"属性增强。     

磁刺激穴位调节负性情绪的脑电溯源和脑网络研究

将磁刺激技术、脑电溯源、脑网络、主观量表分析与传统穴位理论相结合,探讨磁刺激神门穴对人体负性情绪的调节作用.利用标准低分辨率电磁断层成像对静息、视频诱发负性情绪以及视频诱发结合穴位刺激的脑电信号进行溯源分析.通过复杂网络理论构建脑皮层功能网络,对比研究网络局部和全局拓扑特征.结果表明,磁刺激神门穴时前额叶、颞叶、顶叶等...     

基于皮层-基底神经节环路模型的经颅磁声电刺激对大鼠行为决策的影响

经颅磁声电刺激（TMAES）是一种新型、无创、可改变不同脑区电活动的神经调控方法。前额叶皮层与基底神经节中各脑区相互影响,在行为决策中起着关键作用,然而目前涉及其调节机理的研究相对较少。前运动皮层神经元活性和前额叶皮层突触可塑性与行为决策关系密切。该文基于皮层-基底神经节回路模型,模拟分别对健康大鼠、帕金森大鼠施加刺激后,不同脑区在奖赏选择任务中的神经活动,仿真分析不同感应电流强度对皮层神经元放电率和脑区间突触权重的影响。并通过行为学实验进一步探讨经颅磁声电刺激对健康大鼠与帕金森模型大鼠行为决策的影响。仿真结果显示,对健康大鼠施加刺激可提高前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重;对帕金森大鼠施加刺激可提高前运动皮层神经元放电率,调节前额叶皮层与纹状体、前运动皮层之间的突触权重。实验结果显示,施加刺激后,大鼠的学习探索能力和空间记忆能力均得到了提高,且帕金森模型大鼠受刺激的作用效果更显著。研究结果表明,经颅磁声电刺激可提高大鼠的运动积极性和学习效率,且有助于改善基底神经节的功能失衡。研究结果为进一步探索经颅磁声电刺激调节决策认知功能的作用机制奠定基础。     

重复经颅磁刺激器电容充电技术发展现状

经颅磁刺激(TMS)是一种非侵入式、无创无痛的神经检测和治疗技术。其中,重复经颅磁刺激(r TMS)具有调节病变区皮质兴奋性等复杂机制,在神经性疾病治疗研究方面具有巨大潜在价值,已经成为当今的研究热点。电容器充电技术是重复经颅磁刺激的核心技术,直接影响r TMS的性能,研制高效和可靠的电容充电电源成为r TMS技术发展的迫切需求。目前比较成熟的电容器充电技术中,高频开关变换器充电方式较其他方式具有明显的优势,随着电力电子器件的发展已成为当今的主流。本文首先详细介绍了两种高频变换器拓扑结构:PWM变换器和谐振变换器,随后从效率、充电速度、体积等几方面阐述了可用于r TMS系统的电容器充电电源技术的最新研究进展,最后指明了r TMS电源技术未来的发展方向。     

基于皮层神经元模型的经颅磁声电刺激神经网络放电活动仿真分析

基于脑皮层真实神经元模型搭建皮层神经网络,对模型在经颅磁声电刺激下的电活动响应特性进行仿真分析.采用短时傅里叶变换方法对不同刺激方式和经颅磁声电刺激不同刺激参数下神经元局部场电位信号进行时频联合分析.结果显示,经颅磁声电刺激方式可达到与神经元自身突触激活和阶跃电流刺激方式相近的刺激效果;神经元不同位置在经颅磁声电刺激下的电活动响应有所区别,胞体附近膜电压变化最为明显,且局部场电位能量强度最大;随着调制频率和刺激电流两个参数的增大,神经网络的局部场电位信号能量强度均呈现先增强后减弱的趋势.这表明经颅磁声电刺激可对神经电活动产生促进与抑制两种效果,改变刺激参数可以实现对生物体神经活动的调节.研究结果有助于揭示经颅磁声电刺激的神经作用机制,为其应用于神经调节和神经系统疾病治疗提供理论依据和参考.     

适用于临床及动物试验的高频重复经颅磁刺激系统设计及其应用

为开展电磁刺激技术在神经调控及神经修复中的应用研究,研制了一种适用于临床及动物试验研究的高频重复经颅磁刺激(rTMS)系统,并利用该系统研究了rTMS对神经递质的影响及对脊髓损伤修复的作用。高频rTMS系统的参数由相关理论分析和仿真计算确定。系统完成后,使用慢性rTMS对SD大鼠进行15d刺激,考察其对大鼠谷氨酸和γ-氨基丁酸能系统的作用。最后,将rTMS系统与踏车训练机同步,研究rTMS对临床脊髓损伤患者康复治疗的作用。测试结果表明:研制的rTMS系统频率为0～15Hz可调,八字(figure-eight)线圈最高磁感应强度为2.5T。动物试验结果表明:慢性rTMS能选择性地调节不同脑区谷氨酸和γ-氨基丁酸含量。临床试验结果表明,rTMS同步踏车训练治疗6周后,训练组患者的运动评分(ASIA)和脊髓损伤步行指数Ⅱ(WISCIⅡ)相比对照组高,两者具有显著性差异。由上述试验结果可知:1)研制的rTMS系统的刺激频率和磁感应强度满足设计要求;2)慢性低频经颅磁刺激可以在某些神经精神疾病类疾病治疗中发挥作用;3)不完全性胸腰段脊髓损伤患者通过经颅磁刺激同步踏车训练后,运动功能恢复可得到一定程度的促进。     

基于线圈回路复阻抗设计实现无线能量传输系统最大效率研究

目前四线圈结构无线能量传输系统大多采用磁谐振技术,通过调整实际负载与系统最佳负载相匹配实现系统最大效率工作。本文提出一种基于线圈回路复阻抗设计技术,可通过调整线圈回路复阻抗使得系统工作在最大效率状态。首先,对系统效率与各线圈回路复阻抗之间关系进行理论推导,证明基于线圈回路复阻抗设计技术的理论可行性。其次,采用数值仿真方法,分析理论推导与实际系统的差别,计算实际系统设计时线圈回路复阻抗数值,并对比两种最大效率设计方法的系统效率和功率输出性能;最后,搭建四线圈结构无线能量传输实验平台,对基于线圈回路复阻抗设计方法进行实验验证。     

基于矩阵式线圈的感应式磁声磁粒子浓度成像研究（英文）

感应式磁声磁粒子浓度成像（MACT-MI）是一种基于磁声耦合效应的磁性纳米粒子（MNPs）浓度成像新方法,为降低激励源幅值,产生更加稳定的声压信号,该文提出一种基于矩阵式线圈的磁声磁粒子浓度成像系统,采用天牛须-鱼群优化算法对矩阵式线圈进行优化设计,根据优化结果采用多物理场仿真软件COMSOL对MACT-MI的物理过程进行求解,并将结果与Maxwell线圈进行对比,同时基于实际生物组织环境中的MNPs分布,构建浓度渐变模型,得到了成像区域的磁力、声压分布。结果表明,该文设计的矩阵式线圈能在较小的激励下产生大小相等且分布更为均匀的梯度磁场,从而产生更为稳定的声压信号;根据所构建的浓度渐变模型,MNPs所受磁力和声压波形宽度均与渐变区域宽度成正比,声压峰值与渐变区域的浓度梯度成正比。研究结果可为成像装备的设计以及MACT-MI的后续实验乃至临床应用提供研究基础。     

交流接触器残磁的原因及处理

CJ10-10、CJ10-20、CJ10-40……系列交流接触器广泛应用于工农业生产的各类低压电动机的控制回路及其它回路中。是多年应用中各项技术性能比较成熟。最为常用的产品之一。但在实际应用中经常出现线圈断电后铁芯不能分开等缺陷。若所控电动机有短路、接地、过载等运行异常时,线圈断电后,动、静铁芯分不开。也就是我们常说的铁芯“残磁”,主触点不能及时将故障回路切断,就会造成电动机烧损。     

RE-GMSM致动器精密位移的有限元分析

用ANSYS有限元软件分析了RE-GMSM(Rear Earth-Giant Magneto Strictive Materials稀土超磁致伸缩材料)致动器励磁线圈产生的磁场、磁通,模拟分析了磁回路中可能由气隙产生的对磁通的影响,从而获得了精确求取致动器输出位移的一种方法,得出了RE-GMSM致动器线圈及磁回路设计的一般方法。RE-GMSM棒伸缩率与其上压应力有关,工作所需的预压力一般由弹簧施加,本文介绍了一种预压力施加结构,并给出了用MATLAB语言编写的RE-GMSM棒压应力计算程序。作为RE-GMSM致动器应用例,设计了用RE-GMSM致动器驱动的高速开关阀,并用Inventor软件作图对其结构作了简介。     

基于亥姆霍兹线圈装置的磁热疗优化方法

该文研究了两种常见亥姆霍兹线圈产生磁场的均匀性,并根据装置线圈所产生磁场作用下的生物组织治疗温度分布分析了磁场均匀性对治疗效果的影响。其中,文中的磁纳米粒子（MNPs）以磁流体形式注射进肿瘤区域并假定以注射点为中心呈现高斯分布。该文在多种约束条件下应用改进粒子群算法优化了磁场的频率和强度、磁纳米粒子粒径,以及磁纳米粒子体积分数等参数,而涉及的约束条件包括治疗最高安全温度、治疗磁场安全范围上限、MNPs粒径范围,以及MNPs产热有效条件等。同时,该文以累积等效分钟数来评估圆形和正方形亥姆霍兹线圈及理想磁场在不同血液灌注率下的细胞热损伤程度。研究结果表明,正方形亥姆霍兹线圈相比于圆形线圈能产生更大范围的匀强磁场,这使其磁热疗效果更接近于理想磁场情况。同时,考虑温度依赖的血液灌注率相比定值情况具有更高的治疗温度。     

爪极式无刷电机磁路结构的改进

内磁路爪极式无刷发电机结构原理如图1:在转子轴1上固定有圆柱形磁轭2及爪极3,另一爪极4用不导磁材料和爪极3联在一起,激磁线圈5绕在线圈架6上,线圈架用螺钉和端盖固定。线圈5通电后产生磁场,磁通经磁轭2,爪极3、主气隙到定子,从定子经主气隙,爪极4,第二气隙,线圈架回到磁轭形成回路,在转子转动时激磁部分不动从而实现了无刷激磁。该类电机比功高,结构紧凑,是汽车电机的理想机型,日益受汽车电机生产厂家重视,但由于电机磁路结构中线圈架成型,爪和轴的联接,爪极之间联接的工艺性差,阻碍了它的发展。为此,我们在分析国内外样机的基础上对这些部分进行了改进,分述如下:     

家用微波炉的原理与维修（二）

变压器工作时，初级线圈产生的磁通有一部分从漏磁铁芯通过，并不与次级线圈环连，这相当于在初级线圈回路接入一个电感为L的等效漏磁线圈，如图2-9所示。     

谐振式无线电能传输系统的设计

系统以磁耦合谐振式无线电能传输技术为核心,通过在发射线圈回路和接收线圈回路之间建立LC谐振振荡电路,从而实现了一定距离下电能的高效无线传输。该系统依据电能的传输距离和给定的负载电阻大小,通过建立相应的谐振频率,在发射线圈回路和接收线圈回路中以近场谐振工作方式建立电能的无线传输系统,其实验测试结果表明该系统电能的传输效率最高可以达到73.5%,很好地满足了设计要求。     

尚朋堂SR-2826电磁炉的工作原理及维修

一、加热机理 电磁炉利用电磁感应原理，由电磁炉产生高频磁场，使导磁锅体因产生的涡流损耗而发热，进而加热食品。即，220V市电通过电磁炉的变换电路，产生20kHz以上的高频电流，经加热线圈产生高频磁场。当在加热线圈上放置铁锅时，就构成了磁同路。交变磁场在锅底产生的感应电流，在锅底内自成闭合回路，形成加热功率。电磁炉的电热转换率可达80％以上。