本文關(guān)鍵詞：便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)線圈仿真分析及控制電路設(shè)計

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【摘要】：由于可以無創(chuàng)性改變大腦中目標(biāo)區(qū)域的神經(jīng)活動,經(jīng)顱磁刺激技術(shù)成為一種越來越流行神經(jīng)科學(xué)工具。但是目前,經(jīng)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(jīng)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(dǎo)致應(yīng)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(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)刺激線圈電磁場仿真分析與優(yōu)化設(shè)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(zhì)量與效率,進一步實現(xiàn)了基于VB與Ansoft Maxwell混合編程的經(jīng)顱磁刺激線圈參數(shù)化設(shè)計,最終在參數(shù)化設(shè)計的基礎(chǔ)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(shè)計。其次,設(shè)計并實現(xiàn)了便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路。在對經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路的基本原理分析的基礎(chǔ)上分析了儲能電容和刺激線圈等關(guān)鍵性元件的參數(shù)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(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)應(yīng)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(diào)控。最后,設(shè)計并搭建了便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)測試環(huán)境。對便攜式經(jīng)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(jié)果與有限元仿真結(jié)果進行對比分析。實驗結(jié)果表明:測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致,整個系統(tǒng)在實驗室環(huán)境下達到了預(yù)期效果。
【關(guān)鍵詞】：經(jīng)顱磁刺激 刺激線圈 仿真分析 參數(shù)化設(shè)計 控制電路 系統(tǒng)測試
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外研究概況11-14
• 1.3 本文的主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)14-15
• 第2章 經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)線圈電磁場分析與優(yōu)化設(shè)計15-35
• 2.1 經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)理論基礎(chǔ)15-20
• 2.1.1 經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)生理學(xué)原理15-18
• 2.1.2 經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)18-20
• 2.2 經(jīng)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(shè)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(jié)果與分析22-25
• 2.3 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)線圈優(yōu)化設(shè)計25-34
• 2.3.1 經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)8字形線圈電感值計算25-27
• 2.3.2 經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)線圈參數(shù)化設(shè)計27-30
• 2.3.3 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)線圈優(yōu)化30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路設(shè)計35-47
• 3.1 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路總體設(shè)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(shù)選擇36-38
• 3.1.3 系統(tǒng)控制電路設(shè)計方案38-39
• 3.2 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)控制電路電壓源模塊設(shè)計39-43
• 3.2.1 供電電源電路模塊設(shè)計39-40
• 3.2.2 升壓電路模塊設(shè)計40-43
• 3.3 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)電路控制模塊設(shè)計43-46
• 3.3.1 控制模塊電路設(shè)計43-44
• 3.3.2 控制模塊程序設(shè)計44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)測試與分析47-56
• 4.1 便攜式經(jīng)顱磁刺激系統(tǒng)測試實驗設(shè)計與測試環(huán)境搭建47-50
• 4.1.1 系統(tǒng)測試裝置設(shè)計47-49
• 4.1.2 系統(tǒng)測試方法分析49-50
• 4.2 便攜式經(jīng)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(yīng)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(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果66-67
• 致謝67

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