一種磁場刺激器的製作方法

2023-04-28 03:25:46 1

專利名稱：一種磁場刺激器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫療器械領域技術，尤其涉及一種磁場刺激器。
背景技術：
神經系統疾病，特別是神經系統電生理的疾病是目前發病率較高的疾病，如癲 癇病等以往人們是憑經驗或者用電刺激的方法來檢測此類疾病的發病區，但電刺激很疼 痛，並有組織損傷。1985年一位叫貝克的科學家在全世界第一次推出了一種新設備一經 顱磁場刺激器。它是根據電磁感應的原理，將電容器中的電流釋放到一組線圈(刺激線 圈)中，通過刺激線圈在人體神經組織中產生感應電場，從而誘發神經反應電位，來檢 測神經系統的功能。這種經顱磁場刺激器與電刺激相比有很多優點，比如應用方便、 無損傷、無接觸、無疼痛。所以這一技術很快地得到了廣泛的應用。現在的經顱磁場刺激是刺激線圈內瞬間(幾百微秒)通過數千安培的脈衝電流， 根據電磁感應原理，線圈周圍產生垂直於線圈平面的脈衝磁場，瞬變的磁場可以無損耗 通過頭皮和顱骨，在大腦內部產生於刺激線圈相反的感應電流，如果電流的強度達到神 經纖維的閾電位，便可引起細胞膜電位的去極化，而引起中樞神經的興奮。這一現象同 樣發生在外周神經，由於磁場刺激通過人體無衰減，無損傷，無疼痛，無接觸，磁場刺 激的本質是體內感應電流的電刺激，但明顯優於電刺激。因此廣泛應用於神經科學的研 究，臨床醫學的診斷、治療和康復。磁場刺激的原理是用直流高壓電源向儲能電容充 電，用可控矽作為電子開關向刺激線圈放電，巨大的脈衝電流使線圈產生強大的脈衝磁 場，瞬變的磁場接近人體時可以使組織內部產生感應電流，從而引起神經細胞興奮，肌 肉收縮，激素分泌，觸突調製等一系列生物效應。目前人們發現用這一技術可以檢測神經的運動控制電生理，還可以找出癱瘓病 人及癲癇病人的腦病變部位，還可以讓盲人看到光亮，可以讓聾啞人聽到聲音等等。此 外，這種技術還可能治療某些疾病，如癲癇病等。但是目前這種系統的磁場強度範圍 窄，一般為0 2特斯拉，主要原因是刺激線圈中的電流強度很大，容易產生熱的副效 應。對設備而言，一個方面，刺激線圈的發熱會導致刺激線圈電阻的增大，間接導致了 磁場強度的衰減。另一個方面，刺激線圈發熱會加速其老化，降低其使用壽命。所以散熱問題是目前急需解決的問題。現有技術中對於刺激線圈發熱的問題處理方式有三種(1)採用兩個刺激線圈輪流工作，發熱即取下，換上另外一個，同時對發熱的刺 激線圈採用冰水或冰箱強制外冷。此方法缺點明顯刺激線圈發熱非常之快，需要輪番 拆裝，非常之麻煩，而且增加了高壓放電接觸不良的風險，冷卻效果不是很好；(2)外置風冷，即在刺激線圈的表面安裝風扇。該方法也有其缺點首先，風 扇的安裝導致其刺激線圈的體積過於龐大、重量過重，在臨床中很難做到手控操作；其 次，由於刺激線圈的一面安裝有散熱風扇，只能在刺激線圈的另外一面形成有效刺激， 不能做到刺激線圈的雙面有效刺激；第三，由於採用的外冷卻方式，冷卻效果不是很好；(3)外置水冷，其特點跟外置風冷類似，即在刺激線圈的一個面安裝有水冷循環 系統。其缺點跟風冷一樣。另外外置水冷增加了高壓漏電的風險。現有技術需要改進和提高。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種安全可靠、冷卻效率高、能連續使用的磁場刺激器。為實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案一種磁場刺激器，包括刺激拍和冷卻裝置，所述冷卻裝置包括內冷線圈、冷卻 介質和對所述冷卻介質進行冷卻的冷卻循環單元，所述內冷線圈具有第一入口和第一出 口，並設置於所述刺激拍中，所述冷卻循環單元設置有第二入口和第二出口，所述第一 出口與所述第二入口連接，所述第一入口與所述第二出口連接，所述冷卻介質在所述內 冷線圈和所述冷卻循環單元構成的通路中流動。其中所述內冷線圈為單根管材繞制的單層或多層螺旋線圈。其中所述單根管材的截面為圓形、橢圓形、正方形或長方形中的任意一種。其中所述冷卻介質為液體或氣體；所述液體包括酒精、蒸餾水、去離子水、變 壓器油或柴油中的任意一種；所述氣體包括空氣、液氮或乾冰中的任意一種。其中所述冷卻循環單元包括用於對所述冷卻介質進行冷卻的冷卻器和用於泵出 所述冷卻介質的冷卻泵，所述冷卻器的入口與所述第二入口連接、出口與所述冷卻泵的 入口相連接，所述冷卻泵的出口與所述第二出口連接。其中所述冷卻泵的出口還設置有監測壓力的第一監測儀。其中所述冷卻循環單元還包括容納所述冷卻介質的第一容器，所述冷卻器的出 口與所述第一容器的入口連接，所述第一容器的出口與所述冷卻泵的入口連接。其中所述冷卻循環單元還包括用於監測流量的第二監測儀，所述冷卻器的出口 通過所述第二監測儀與所述第一容器的入口連接。其中所述冷卻循環單元還包括氣泵和單向閥，所述氣泵通過所述單向閥分別與 所述第二出口和所述冷卻泵的出口連接。其中所述冷卻裝置還包括用於探測所述內冷線圈溫度並控制所述冷卻循環系統 工作的溫度控制單元，所述溫度控制單元的一端與所述第一出口連接，另一端與所述冷 卻循環單元連接。由於採用了以上技術方案，使本實用新型具備的有益效果在於(1)本實用新型採用內冷線圈和冷卻裝置，冷卻介質在內冷線圈和冷卻裝置中 循環從而帶走熱量，使得整個刺激拍能得到持續冷卻，提高了刺激拍的工作穩定性，並 在實際臨床應用中能連續使用，使用中也避免了外置水冷的高壓漏電危險，提高了安全 性；(2)本實用新型的內冷線圈採用單根管材繞製成螺旋形，既增大了內冷線圈與刺 激拍的接觸面積而使冷卻效果得以提高，又簡化了繞制加工的難度；(3)本實用新型的冷卻介質可以使用液體或氣體，使得冷卻裝置存在選擇的多樣性；(4)本實用新型的冷卻裝置設置了第一容器以容納冷卻介質，使得系統在運輸前 可以將冷卻介質存儲在該容器中，從而降低了冷卻介質洩漏的風險，進一步提高了安全 性和便利性；(5)本實用新型的冷卻泵出口設置有第一監測儀以監測管道中的壓力，防止系統 過壓和失壓，確保系統正常工作，提高了系統工作的穩定性；(6)本實用新型的冷卻循環單元設置了監測流量的第二監測儀，能夠監測管道中 的冷卻介質流量，保證其流動暢通、穩定，防止堵塞，進一步提高了系統穩定性；(7)本實用新型的冷卻循環系統還設置了氣泵和單向閥，在系統需要運輸和轉移 時，通過氣泵將內冷線圈中的冷卻介質驅趕到第一容器中，多餘的氣體通過第一出氣口 排出，提高系統維護和運輸的適應性；(8)本實用新型通過溫度控制單元對溫度進行探測並對冷卻循環系統進行控制， 使得刺激器工作在設定的溫度範圍中，進一步提高了系統工作的穩定性和可靠性。

圖1為根據本實用新型磁場刺激器的一個實施例的結構示意圖；圖2a為根據本實用新型磁場刺激器的另一個實施例的內冷線圈的結構示意圖；圖2b為根據本實用新型磁場刺激器的另一個實施例的內冷線圈的結構示意圖；圖3為根據本實用新型磁場刺激器的再一個實施例的結構原理圖；圖4為根據本實用新型磁場刺激器實施例的工作原理的流程圖。
具體實施方式
下面結合示出本實用新型原理的附圖提供本實用新型的一個或多個實施例的詳 細描述。圖1示出根據本實用新型磁場刺激器的一個實施例的結構示意圖，包括刺激 拍10和冷卻裝置20。該冷卻裝置20包括內冷線圈21、冷卻介質22和對該冷卻介質22 進行冷卻的冷卻循環單元23，該內冷線圈21設置於刺激拍10中，設置有第一入口 211和 第一出口 212。該冷卻循環單元23設置有第二入口 231和第二出口 232，第一出口 212 與第二入口 231連接，第一入口 211與第二出口 232連接，冷卻介質22在內冷線圈21和 冷卻循環單元23構成的通路中流動。圖2a、圖2b示出根據本實用新型磁場刺激器的另一個實施例的內冷線圈的結構 示意圖。內冷線圈21可以為單根管材繞制的單層或多層螺旋線圈。單根管材的截面可 以為圓形、橢圓形、正方形或長方形中的任意一種。內冷線圈21的繞制中，選用充當導 線的管狀型材，然後採用特殊夾具將管狀型材繞製成圖2a所示的自由形狀，然後再對圖 2a所示形狀的線圈施加外力，將圖2a所示形狀的線圈壓平成圖2b所示形狀。本實施例 中，內冷線圈21為雙層螺旋結構，其優點是增大了線圈的散熱面積。內冷線圈21的管 形為圓形，圓形的優點是成型簡單，冷卻介質流動阻力小。也可以採用橢圓形、正方 形或長方形，橢圓形優點是成型簡單，線圈整體尺寸容易控制，冷卻介質22流動阻力 小。正方形或長方形優點是成型較簡單，線圈整體尺寸容易控制。[0040]冷卻介質22流過內冷線圈21時帶走管材內壁的熱量，給內冷線圈21降溫，內 冷線圈21又與刺激拍10進行熱交換，從而最終達到冷卻刺激拍10的目的。根據本實用 新型的一種實現方式，冷卻介質22可以為液體或氣體。液體包括酒精、蒸餾水、去離子 水、變壓器油或柴油中的任意一種。氣體包括空氣、液氮或乾冰中的任意一種。若選用 液體作為冷卻介質22，則可採用封閉系統，液體介質可以循環使用。若採用氣體作為冷 卻介質22，則需要採用流量控制閥控制高壓氣體流經內冷線圈21的流量，氣體最終排入 大氣，因為是開放系統，氣體介質需要補充。在相同的條件下，採用外冷方式其冷卻面積約為刺激拍10非工作面的面積，而 採用內冷方式其冷卻面積約為線圈的管材截面內周長與螺旋線長度的乘積。經過比較， 內冷方式的冷卻面積約為外冷方式的冷卻面積的4倍。其冷卻效果大大提高。圖3示出根據本實用新型磁場刺激器的再一個實施例的結構原理圖，包括包 括刺激拍10、內冷線圈21、冷卻介質22、對冷卻介質22進行冷卻的冷卻循環單元23、 溫度控制單元24、快速接頭25和軟管26，內冷線圈21設置於刺激拍10內部，設置有第 一入口 211和第一出口 212，冷卻循環單元23設置有第二入口 231和第二出口 232，第一 出口 212與第二入口 231通過軟管26和快速接頭25連接，第一入口 211與第二出口 232 通過軟管26和快速接頭25連接，冷卻介質22在內冷線圈21和冷卻循環單元23構成的 通路中流動，本實施例中冷卻介質22為液體。溫度控制單元24的一端與第一出口 212 連接，另一端與冷卻循環單元23控制連接。一種實施方式，內冷線圈21為圖2a、圖2b示出的多層螺旋線圈。冷卻循環單元23包括用於對冷卻介質22進行冷卻的冷卻器233、用於泵出冷卻 介質22的冷卻泵234、第一監測儀235、第一容器236、第二監測儀237、氣泵238和單 向閥239。冷卻器233的入口與第二入口 231連接、出口通過第二監測儀237與第一容器 236的入口連接，冷卻器233可以採用現有技術中的熱交換冷卻裝置，如冷凝器等，本實 施例採用散熱片和風扇的實施方式。第二監測儀237用於監測系統冷卻介質22的流量， 保證冷卻介質22在冷卻通路中流動暢通、穩定，防止堵塞。第一容器236的出口與冷卻 泵234的入口連接，其出口處設置有第一過濾器，第一容器236上還設置有第一出氣口。 該第一容器236用於密封儲存冷卻介質22，防止冷卻介質22在運輸、系統工作時溢出， 一種實施方式，容器體積控制在4升以內，第一出氣口的孔徑設置在2毫米以下，供更換 刺激拍10時排空冷卻介質22時使用。冷卻泵234的出口與第二出口 232連接，其出口處 設置第一監測儀235，進行壓力監測和控制，防止系統過壓和失壓，確保系統正常工作。 氣泵238和單向閥239連接在冷卻泵234和第二出口 232之間，用於防止更換刺激拍10 時冷卻介質22流失，使用時停止冷卻泵234並啟動氣泵238工作，壓縮充氣將刺激拍10 和管道中的冷卻介質22排空至第一容器236中，密封容器236上開有的第一出氣口，方 便將多餘氣體排出。快速接頭25是為了使刺激拍10裝卸方便而設計的，其為複合式，其中可包括冷 卻介質22的流動管道(2道)和控制導線(4道)的快速連接。溫度控制單元24包括相互連接的溫度傳感器241和溫度控制器242，溫度傳感器 241與第一出口 212連接以探測溫度，溫度控制器242與冷卻循環單元23連接。溫度控 制單元24還可顯示系統冷卻介質22的溫度，同時控制冷卻器233工況，保證冷卻器233最佳冷卻效果，確保冷卻介質22溫度不超過設定值。圖4示出根據本實用新型磁場刺激器實施例的工作原理的流程圖，其採用圖3示 出的磁場刺激器的冷卻裝置20，包括步驟402 冷卻泵234從第一容器236中泵出冷卻介質22 ；步驟404:冷卻介質22壓力由第一監測儀235進行壓力監測和控制，預設壓力 包括不超過10個大氣壓(IMPa)的壓力；步驟406 冷卻介質22經過快速接頭25、軟管26、第一入口 211而進入刺激拍 10 ；步驟408 冷卻介質22在刺激拍10內吸收熱量由第一出口 212流出，再通過軟 管26、快速接頭25經過冷卻器233冷卻後回至第一容器236中。本實施例中預設流量控制在不超過3升/分的範圍內，在第一出口 212處冷卻介 質的溫度控制在攝氏45度以下。該冷卻方法工作可靠，可以很好地解決刺激拍10中因電流強度很大容易產生熱 的副效應的問題，使其可以長時間穩定的工作。以上內容是結合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認 定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應 當視為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種磁場刺激器，包括刺激拍(10)和冷卻裝置(20)，其特徵在於，所述冷卻裝置 (20)包括內冷線圈(21)、冷卻介質(22)和對所述冷卻介質(22)進行冷卻的冷卻循環單 元(23)，所述內冷線圈(21)具有第一入口(211)和第一出口(212)，並設置於所述刺激 拍(10)中，所述冷卻循環單元(23)設置有第二入口(231)和第二出口(232)，所述第一 出口(212)與所述第二入口(231)連接，所述第一入口(211)與所述第二出口(232)連 接，所述冷卻介質(22)在所述內冷線圈(21)和所述冷卻循環單元(23)構成的通路中流 動。
2.如權利要求1所述磁場刺激器，其特徵在於，其中所述內冷線圈(21)為單根管材 繞制的單層或多層螺旋線圈。
3.如權利要求2所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述單根管材的截面為圓形、 橢圓形、正方形或長方形中的任意一種。
4.如權利要求1所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述冷卻介質(22)為液體或 氣體；所述液體包括酒精、蒸餾水、去離子水、變壓器油或柴油中的任意一種；所述氣 體包括空氣、液氮或乾冰中的任意一種。
5.如權利要求1至4中任一項所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述冷卻循環單 元(23)包括用於對所述冷卻介質(22)進行冷卻的冷卻器(233)和用於泵出所述冷卻介質 (22)的冷卻泵(234)，所述冷卻器(233)的入口與所述第二入口(231)連接、出口與所述 冷卻泵(234)的入口相連接，所述冷卻泵(234)的出口與所述第二出口(232)連接。
6.如權利要求5所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述冷卻泵(234)的出口還設 置有監測壓力的第一監測儀(235)。
7.如權利要求5所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述冷卻循環單元(23)還包 括容納所述冷卻介質(22)的第一容器(236)，所述冷卻器(233)的出口與所述第一容器(236)的入口連接，所述第一容器(236)的出口與所述冷卻泵(234)的入口連接。
8.如權利要求7所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述冷卻循環單元(23)還 包括用於監測流量的第二監測儀(237)，所述冷卻器(233)的出口通過所述第二監測儀(237)與所述第一容器(236)的入口連接。
9.如權利要求5所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述冷卻循環單元(23)還包 括氣泵(238)和單向閥(239)，所述氣泵(238)通過所述單向閥(239)分別與所述第二出 口 (232)和所述冷卻泵(234)的出口連接。
10.如權利要求1至4中任一所述的磁場刺激器，其特徵在於，其中所述冷卻裝置 (20)還包括用於探測所述內冷線圈(21)溫度並控制所述冷卻循環系統(23)工作的溫度控 制單元(24)，所述溫度控制單元(24)的一端與所述第一出口(212)連接，另一端與所述 冷卻循環單元(23)連接。
專利摘要本實用新型公布了一種磁場刺激器，包括刺激拍和冷卻裝置，冷卻裝置包括內冷線圈、冷卻介質和對冷卻介質進行冷卻的冷卻循環單元，所述內冷線圈具有第一入口和第一出口，並設置於所述刺激拍中，冷卻循環單元設置有第二入口和第二出口，第一出口與第二入口連接，第一入口與第二出口連接，冷卻介質在內冷線圈和冷卻循環單元構成的通路中流動。本實用新型採用內冷線圈和冷卻裝置，冷卻介質在內冷線圈和冷卻裝置中循環從而帶走熱量，使得整個刺激拍能得到持續冷卻，提高了刺激拍的工作穩定性，並在實際臨床應用中能連續使用，使用中也避免了外置水冷的高壓漏電危險，提高了安全性。
文檔編號A61N2/04GK201791260SQ20102053156
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者餘維新, 孫逸華 申請人:武漢依瑞德醫療設備新技術有限公司