一种以开关控制电路的电磁激励系统，并基于该电磁激励系统提供了一种以开关控制电路的电磁激励方法，系统包括电源、感性负载和电子开关K，所述电源、电子开关K和感性负载以串联方式依次连接形成一个回路；所述电源为整个电路供电；通过电子开关K用于实现感性负载中电流变化速率的控制，来忽略电路本身的充放电参数对电流变化率的影响，在本方案中，通过调节电子开关K断开的速率，来调节电子开关K断开时，感性负载的放电时间和放电速率，进而提供经颅磁刺激需要的磁场，克服了现有技术中调节放电时间和放电速率时，忽略电子开关K断开时间的影响的技术偏见。
【技术实现步骤摘要】
一种以开关控制电路的电磁激励系统及方法
本专利技术涉及电磁激励领域，特别涉及一种以开关控制电路的电磁激励系统及方法。
技术介绍
瞬变电磁场在医学领域的典型应用为一种称为经颅磁刺激(TranscranialMagneticStimulation，缩写：TMS)的技术。TMS是一种无电极刺激形式，它是利用激励线圈产生时变磁场在目标组织中感应出电流，达到刺激可兴奋组织目的。当电流流经TMS激励线圈时，将在其周围产生时变磁场，这个强大且快速变化的磁场可以穿透人体皮肤及头骨等组织发生作用。能够刺激神经是由D’Arsonval在1896年观察到磁致闪光现象时首先发现的，在此后的很长时间内，磁刺激研究仅限于磁致闪光。Brickford等在1965年磁刺激完整的兔、青蛙和人时观察到骨骼肌抽动，但由于没有明确的应用目的，进一步的工作没有开展。1985年，Barker等使用一个小巧磁线圈在低于0.3Hz的脉冲电流驱动下，几乎无痛、非侵入地刺激正常人脑皮质，观察到手肌抽动，用表面电极在小指外展肌记录到运动皮质诱发电位(MEPs)，并在伦敦出席第11届脑电与临床神经生理大会上向世界各地代表做了展示，令人鼓舞的结果引起了极大的轰动，这种方法后称为经颅磁刺激(TranscranialMagneticStimulation，TMS)。1987年Amassian等、1990年Cohen等分别用实验证明了不同方向放置的刺激线圈对大脑皮层的作用引起不同手指活动。上述应用电磁场激励系统通常采用大电流脉冲进行驱动，以获得需要变化率足够大的瞬变电流，进而获得足够大电磁场强度的磁场，这样的激励系统驱动电流大、脉冲宽度大，激励系统硬件电路功耗大、实现困难，而且存在很大的安全隐患，特别是医学领域的应用安全性更是一个不可忽视的重要问题。针对功耗大和安全性的问题，授权公告号为CN102614592B的专利技术专利提出了用小电流代替传统大电流的工作方式，此方法为了克服功耗和安全的问题并且达到电磁激励对电磁场强度的要求，主要采用调节负载参数进而降低电流变化时间进而提高电流变化率的方法，进而获得足够大电磁场强度的磁场，这里的负载参数指的是充电电路参数、放电电路参数和感性负载的电感参数，通过调节负载参数，对于这个小电流设计及其他电磁激励系统或方法的设计中，通常会忽略电子电子开关K速率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供了一种以开关控制电路的电磁激励系统，并基于该电磁激励系统提供了一种以开关控制电路的电磁激励方法，通过控制电子开关K断开的速率，进而控制感性负载在电子开关K断开时放电时间及电路中电流的变化率，使得感性负载的放电时间和感性负载在放电时的电流变化率足以达到经颅磁刺激的要求，克服了现有技术中小电流设计及其他电磁激励系统或方法的设计中通常会忽略电子电子开关K速率的技术偏见。本专利技术采用的技术方案如下：一种以开关控制电路的电磁激励系统，包括电源、感性负载和电子开关K，所述电源、电子开关K和感性负载以串联方式依次连接形成一个回路；所述电源为整个电路供电；通过电子开关K用于实现感性负载中电流变化速率的控制，来忽略电路本身的充放电参数对电流变化率的影响。为了更好地实现本方案，进一步地，所述电子开关K有一端连接电源，有一端连接感性负载，并从感性负载后端接回电源负极形成一个回路，所述电子开关的控制极连接开关脉冲信号。为了更好地实现本方案，进一步地，所述电子开关的控制极上串联一个可调电阻，通过调节可调电阻的阻值，调节电子开关K的断开速率。为了更好地实现本方案，进一步地，所述系统中电子开关与感性负载形成直接对应控制关系，用感性负载在电路中的电子开关K断开时放电控制感性负载中电流变化速率。为了更好地实现本方案，进一步地，所述系统还包括尖峰吸收电路，所述尖峰吸收电路并联在电子开关K两端，用于抑制激励线圈放电时产生的尖峰脉冲对电路的影响。为了更好地实现本方案，进一步地，所述尖峰吸收电路主要包括二极管D1、电容C1和电阻R1，所述二极管D1的负极连接到电容C1的一端，所述二极管D1的正极连接到电子开关K靠近电源的一端，所述电容C1的另一端连接在电子开关K远离电源的一端，所述电阻R1和二极管D1并联。一种以开关控制电路的电磁激励方法，基于上述任一电磁激励系统，通过电子开关K用于实现感性负载中电流变化速率的控制，来忽略电路本身的充放电参数对电流变化率的影响。为了更好地实现本方案，进一步地，所述电子开关K有一端连接电源，有一端连接感性负载，所述电子开关的控制极连接开关脉冲信号，在电子开关K的控制极上串联一个可调电阻，通过调节可调电阻的阻值和或开关脉冲信号，调节电子开关K的断开速率。所述系统中去除充电电路与放电回路，调整电子开关K的断开的速率，保证电磁激励系统中的感性负载在电子开关K断开后的变化速率及变化时间满足电磁激励的要求，来忽略电路本身充放电参数对电流变化率的影响。在一般的电磁激励系统或电磁激励方法中，我们知道放电速率和放电时间是由电流大小和电感大小决定的，并受到放电电路的影响，这是由于在放电时，电子开关K断开的速率一般为几纳秒到几十纳秒的时间，这个时间相比较于一般放电时间的几微妙的时间来说太短，所以一般忽略不计，故而在现有技术人员调整放电电路参数时，一般都不会调整电子开关K的断开速率，而在利用电磁激励进行经颅磁刺激的领域中亦是如此，现有技术中一般通过调整放电电路电阻、感性负载的电感等电路中电子元器件的参数来调整放电时间和放电速率，或者外接充电电路，除了进行电子开关K闭合时，能有充电电磁激励外，调节充电电容和充电电阻以在电子开关K断开时调节放电时间和放电速率也是一个常规手段，如授权公告号为CN102614592B的专利技术专利的实施例2中说明了电流的变化是由放电电路参数决定，与开关断开速率无关，该专利中的开关仅实现了电路中充放电模式的切换，并未对放电过程有影响，并且，在该专利技术专利的权利要求1中，明确表示出了该方案包括充电电路和放电电路，并且从该方案中可以得知，充电电路和放电电路在该方案中是必要条件。而在本方案中，却克服了技术偏见，通过调节电子开关K断开的速率，也可以调节电子开关K断开时感性负载的放电时间和放电速率，故而在本方案中，电路的初始电流由电源提供，而无须单独的蓄能电路，即无须充电电路，并且也不需要放电电路，因为放电电路会延长放电时间，且必须考虑放电电路参数，克服了现有技术中调节放电时间和放电速率时，忽略电子开关K断开时间的影响的技术偏见。具体地说，本方案中，是通过位于线圈回路中的电子开关K，迅速断开流经感性负载上的电流，无视整个电路的充放电参数，从而提高感性负载上的电流变化率，进而产生满足经颅磁刺激的足够磁场强度的磁场。在加快电子开关K断开速率达到一定程度时，还需要微调电子开关K断开的速率（可能会略微降低电子开关K断开的速率）使得感性负载的速率不会太快而使得产生的经颅磁刺激的时间不足，这是由于经颅磁刺激需要持续一定时间的磁场，否则可能会达不到产生神经冲动所需要的时间阈值，神经尚未产生冲动，刺激本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以开关控制电路的电磁激励系统，包括电源、感性负载和电子开关K，其特征在于：所述电源、电子开关K和感性负载以串联方式依次连接形成一个回路；所述电源为整个电路供电；/n通过电子开关K用于实现感性负载中电流变化速率的控制，来忽略电路本身的充放电参数对电流变化率的影响。/n
【技术特征摘要】
1.一种以开关控制电路的电磁激励系统，包括电源、感性负载和电子开关K，其特征在于：所述电源、电子开关K和感性负载以串联方式依次连接形成一个回路；所述电源为整个电路供电；
通过电子开关K用于实现感性负载中电流变化速率的控制，来忽略电路本身的充放电参数对电流变化率的影响。
2.根据权利要求1所述的一种以开关控制电路的电磁激励系统，其特征在于：所述电子开关K有一端连接电源，有一端连接感性负载，并从感性负载后端接回电源负极，形成一个回路，所述电子开关的控制极连接开关脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的一种以开关控制电路的电磁激励系统，其特征在于：所述电子开关的控制极上串联一个可调电阻，通过调节可调电阻的阻值，调节电子开关K的断开速率。
4.根据权利要求1所述的一种以开关控制电路的电磁激励系统，其特征在于：所述系统还包括尖峰吸收电路，所述尖峰吸收电路并联在电子开关K两端，用于抑制激励线圈放...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冀成，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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