本文關鍵詞：便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)線圈仿真分析及控制電路設計

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【摘要】：由于可以無創(chuàng)性改變大腦中目標區(qū)域的神經活動,經顱磁刺激技術成為一種越來越流行神經科學工具。但是目前,經顱磁刺激系統(tǒng)依然主要面臨兩個問題:一方面,刺激線圈的聚焦性和刺激深度仍需要進一步的優(yōu)化,并且其能耗和發(fā)熱量仍然很大;另一方面,現(xiàn)有的經顱磁刺激系統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制流程繁瑣、工作電壓較高、體積龐大、價格昂貴,導致應用場景有限。本文針對這幾個問題進行深入研究。首先,實現(xiàn)了經顱磁刺激系統(tǒng)刺激線圈電磁場仿真分析與優(yōu)化設計。對不同類型的刺激線圈進行電磁場仿真,分析了不同線圈的特性,并且為了提高刺激線圈的開發(fā)質量與效率,進一步實現(xiàn)了基于VB與Ansoft Maxwell混合編程的經顱磁刺激線圈參數化設計,最終在參數化設計的基礎上實現(xiàn)了對線圈在聚焦性、刺激深度、能耗和發(fā)熱量等方面的優(yōu)化設計。其次,設計并實現(xiàn)了便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)控制電路。在對經顱磁刺激系統(tǒng)控制電路的基本原理分析的基礎上分析了儲能電容和刺激線圈等關鍵性元件的參數變化對系統(tǒng)性能的影響�？刂葡到y(tǒng)電路采用雙電源供電,提高了便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)應用場景的靈活性,電壓源模塊采用雙升壓電路方案,保證電路的穩(wěn)定性。并且最終實現(xiàn)了通過手機對刺激模式、刺激頻率和刺激強度的調控。最后,設計并搭建了便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)測試環(huán)境。對便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)進行輸出電壓、磁場強度和電場強度的空間分布、刺激強度等方面的測試,并進行人體初步實驗,并且利用測試結果與有限元仿真結果進行對比分析。實驗結果表明:測試結果與仿真結果基本一致,整個系統(tǒng)在實驗室環(huán)境下達到了預期效果。
【關鍵詞】：經顱磁刺激 刺激線圈 仿真分析 參數化設計 控制電路 系統(tǒng)測試
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN702;R741
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究概況11-14
• 1.3 本文的主要內容及組織結構14-15
• 第2章 經顱磁刺激系統(tǒng)線圈電磁場分析與優(yōu)化設計15-35
• 2.1 經顱磁刺激系統(tǒng)理論基礎15-20
• 2.1.1 經顱磁刺激系統(tǒng)生理學原理15-18
• 2.1.2 經顱磁刺激系統(tǒng)數學物理基礎18-20
• 2.2 經顱刺激系統(tǒng)線圈電磁場仿真與分析20-25
• 2.2.1 線圈仿真模型建立20-22
• 2.2.2 線圈仿真環(huán)境及條件假設22
• 2.2.3 線圈聚焦性與刺激深度22
• 2.2.4 線圈電磁場仿真結果與分析22-25
• 2.3 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)線圈優(yōu)化設計25-34
• 2.3.1 經顱磁刺激系統(tǒng)8字形線圈電感值計算25-27
• 2.3.2 經顱磁刺激系統(tǒng)線圈參數化設計27-30
• 2.3.3 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)線圈優(yōu)化30-34
• 2.4 本章小結34-35
• 第3章 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)控制電路設計35-47
• 3.1 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)控制電路總體設計思想35-39
• 3.1.1 系統(tǒng)控制電路基本原理分析35-36
• 3.1.2 系統(tǒng)控制電路參數選擇36-38
• 3.1.3 系統(tǒng)控制電路設計方案38-39
• 3.2 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)控制電路電壓源模塊設計39-43
• 3.2.1 供電電源電路模塊設計39-40
• 3.2.2 升壓電路模塊設計40-43
• 3.3 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)電路控制模塊設計43-46
• 3.3.1 控制模塊電路設計43-44
• 3.3.2 控制模塊程序設計44-46
• 3.4 本章小結46-47
• 第4章 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)測試與分析47-56
• 4.1 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)測試實驗設計與測試環(huán)境搭建47-50
• 4.1.1 系統(tǒng)測試裝置設計47-49
• 4.1.2 系統(tǒng)測試方法分析49-50
• 4.2 便攜式經顱磁刺激系統(tǒng)測試50-55
• 4.2.1 系統(tǒng)電容充放電過程電壓測試50-52
• 4.2.2 系統(tǒng)磁場強度測試52-54
• 4.2.3 系統(tǒng)感應電場強度測試54
• 4.2.4 系統(tǒng)人體初步實驗54-55
• 4.3 本章小結55-56
• 結論56-58
• 參考文獻58-66
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果66-67
• 致謝67

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