【技术实现步骤摘要】
一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构及控制方法
[0001]本专利技术涉及经颅磁刺激脉冲发生器领域，尤其涉及一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构及控制方法。
技术介绍
[0002]经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)是一种针对大脑神经的磁刺激方法，TMS在实施过程将刺激线圈放置在头部目标靶区附近，利用磁刺激发生器产生时变脉冲电流，当电流通过刺激线圈时会产生在空间中分布的时变脉冲磁场，时变的脉冲磁场作用于大脑神经系统可在其中产生感应电流，影响脑内代谢和神经电活动，从而引起一系列的生理化学反应。
[0003]TMS目前被广泛应用于临床诊断、临床治疗、科学研究等多个领域。在临床诊断中，TMS可用来实行获取运动诱发电位信息，检测神经系统的完整性、灵敏性。在临床治疗中，TMS可应用于治疗精神类疾病，例如抑郁症、精神分裂症等；在康复领域中，TMS实现神经康复治疗例如中风、帕金森疾病等。
[0004]TMS刺激效果受磁脉冲发生器以及线圈的参数共同影响，磁刺激发生器...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构，其特征在于：包括模块化级联全桥结构、子模块并联结构、电容充电结构和刺激线圈结构；所述模块化级联全桥结构包括N个子模块，各子模块全桥桥臂中点相互串联，两侧桥臂中点连接刺激线圈结构；所述子模块为全桥与电容结构，由一个储能电容和四个全桥开关结构组成；所述子模块并联结构包括N
‑
1个并联结构，每个并联结构分为全桥上端并联结构和全桥下端并联结构；所述电容充电结构包括升压充电结构和电感续流结构；通过控制多级子模块放电方式，能够产生参数可控的离散多电平电压脉冲，在刺激线圈中生成多种电流波形，进而生成脉冲宽度、幅值、各相时间参数可控的感应电场，进而实现多种不同的磁刺激效果。2.根据权利要求1所述的一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构，其特征在于：所述模块化级联全桥结构包括N个子模块：第一子模块SM1、第二子模块SM2、
…
、第N子模块SM
N
；其中第一子模块SM1右桥臂中点与第二子模块SM2左桥臂中点相连接，第二子模块SM2右桥臂中点与第三子模块SM3左桥臂中点相连接，
…
，第N
‑
1子模块SM
N
‑1右桥臂中点与第N子模块SM
N
左桥臂中点相连接，N个子模块中相邻两桥臂中点相互连接，最两侧桥臂即N个子模块级联时第一子模块SM1左桥臂中点以及第N子模块SM
N
右桥臂中点连接刺激线圈结构。3.根据权利要求2所述的一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构，其特征在于：每个子模块中包括第一全桥开关结构S1、第二全桥开关结构S2、第三全桥开关结构S3、第四全桥开关结构S4和储能电容C；其中第一全桥开关结构S1源极连接第二全桥开关结构S2漏极，第一全桥开关结构S1以及第二全桥开关结构S2构成子模块全桥左桥臂；第三全桥开关结构S3源极连接第四全桥开关结构S4漏极，第三全桥开关结构S3以及第四全桥开关结构S4构成子模块全桥右桥臂；第一全桥开关结构S1源极以及第二全桥开关结构S2漏极相连接构成左桥臂中心点；第三全桥开关结构S3源极以及第四全桥开关结构S4漏极相连接构成右桥臂中心点；第一全桥开关结构S1漏极与第三全桥开关结构S3漏极相连，构成全桥结构上端；第二全桥开关结构S2源极与第四全桥开关结构S4源极相连，构成全桥结构下端；储能电容C正极与第一全桥开关结构S1、第三全桥开关结构S3漏极相连，储能电容C负极与第二全桥开关结构S2、第四全桥开关结构S4源极相连；全桥开关结构由多个开关管并联组成，全桥开关结构S
i
(i∈{1,2,3,4})中包括第一并联开关管S
i1
、第二并联开关管S
i2
、
…
、第k并联开关管S
ik k个并联开关管，其中k个并联开关管第一并联开关管S
i1
、第二并联开关管S
i2
、
…
、第k并联开关管S
ik
的源极相互连接，漏极相互连接，共同构成全桥开关结构。4.根据权利要求1所述的一种模块化多级经颅磁刺激发生器的拓扑结构，其特征在于：所述全桥上端并联结构由一个上端并联结构开关管S
p
、一个上端并联结构二极管D
p
以及一个上端并联结构电感L
p
组成；所述全桥下端并联结构由一个下端并联结构开关管S
n
和一个下端并联结构二极管D
n
组成，其中上端并联结构开关管S
p
源极连接上端并联结构二极管D
p
阳极，上端并联结构二极管D
p
阴极连接上端并联结构电感L
p
，下端并联结构开关管S
n
源极连接下端并联结构二极管D
n
阳极；全桥上端并联结构两端分别连接两个相邻的子模块全桥上端，全桥下端并联结构两端分别连接两个相邻的子模块全桥下端。5.根据权利要求1所述的一种模块化多级...
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