本文關(guān)鍵詞：基于霍爾效應(yīng)電刺激方法的仿真和實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：基于霍爾效應(yīng)的電刺激方法將聲能轉(zhuǎn)化為電能,能夠在生物組織內(nèi)部產(chǎn)生與超聲聲場分布較為一致的電場,該電刺激方法具有良好的刺激深度和聚焦性、無痛、無創(chuàng)、且不使用電極,在科學(xué)研究和臨床診治過程中均具有潛在的應(yīng)用價值�，F(xiàn)階段,該電刺激方法已開展的研究較少,對于其可行性的研究具有重要的意義。本文首先介紹了基于霍爾效應(yīng)的電刺激方法的基本原理,并根據(jù)基本原理對影響該電刺激(頻率、幅值、電場方向和電場分布)的因素進(jìn)行了分析。為了驗(yàn)證其可行性,搭建了基于霍爾效應(yīng)電刺激方法的實(shí)驗(yàn)平臺,實(shí)驗(yàn)平臺由聚焦超聲換能器、自主設(shè)計并完成的超聲激勵電路、電磁鐵提供的穩(wěn)恒磁場、控制超聲換能器移動的運(yùn)動控制系統(tǒng)和信號檢測系統(tǒng)等部分組成。針對實(shí)驗(yàn)中定制聚焦超聲換能器的各項(xiàng)參數(shù)及聲場分布,使用Matlab設(shè)計了一個聚焦超聲換能器并模擬了其聲場分布。根據(jù)仿真超聲換能器的聲場分布,對浸于水中的銅線在不同實(shí)驗(yàn)條件下,位于不同位置時產(chǎn)生電場的頻率、幅值和分布進(jìn)行了仿真。依據(jù)仿真結(jié)果分析了該電刺激方法產(chǎn)生電場的強(qiáng)度及分布特點(diǎn),并對該電刺激方法應(yīng)用于人體的可行性進(jìn)行了討論。在所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)條件下,使用銅線作為樣本,測量其兩端產(chǎn)生的電信號,并改變超聲換能器與樣本之間的距離進(jìn)一步驗(yàn)證了該電信號與超聲信號之間的關(guān)系。此外,對電刺激參數(shù)(頻率、幅值、電場方向和電場分布)的影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該電刺激方法獲得電信號的頻率與超聲換能器的中心頻率一致,幅值與靜磁場強(qiáng)度和聲壓大小存在線性關(guān)系,電場方向同時垂直于靜磁場和超聲振動方向,電場分布與超聲換能器的聲場分布之間具有較高的一致性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果均與基本原理和仿真結(jié)果相符。綜上,本文搭建了基于霍爾效應(yīng)電刺激方法的實(shí)驗(yàn)平臺,設(shè)計了超聲激勵電路,對基于霍爾效應(yīng)電刺激方法進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。驗(yàn)證了基于霍爾效應(yīng)的電刺激方法基本原理的正確性,分析了其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R310

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