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脑深部电刺激中的平面线圈信号耦合技术

—— Technology of Signal Coupling through Flat Windings in External Deep Brain Stimulation
作者:林凌 兰颖 李刚 天津大学天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室时间:2011-02-23来源:电子产品世界收藏

  本文讨论一种新型——外置式,这种在传统脑起搏器的基础上进行了改进,将信号发生装置、控制装置以及电源全部移至体外,颅内只留下刺激电极。这种设计的优点是避免了锁骨下方的创口,同时避免了大量的导线在体内通过,减少了感染的危险,最大程度减少了病人的痛苦。体外脉冲发生器的随意更换使患者不再受电池电量的制约,使用起来更加方便、轻松。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/117149.htm

  系统设计

  外置式脑起搏器利用线圈可以耦合交流信号的特性来传递刺激信号。系统分为两部分,分别位于人脑头顶头皮的两侧,体外部分包括信号发生器、控制器、电源和显示装置,体内部分主要为刺激器,系统框图见图1。两个相对独立的部分由一对线圈连接起来,将刺激信号由体外耦合至体内的刺激器。外置式脑起搏器在给患者带来使用上方便的同时,也给设计带来了一定的挑战。由于信号是经过头皮传输过去的,所以要保证颅内接受到的脉冲信号的波形和功率能够达到治疗的要求。

  脑内线圈(次级线圈)与脑外线圈(初级线圈)

  次级线圈为需要和刺激电极相连的线圈,由于次级线圈要植入人脑内,所以需采用特殊形状线圈以节省空间,希望线圈越小越薄越理想。本文设计的为一平面圆盘形线圈,理论上使线圈绕制成单层,犹如蚊香的形状,但考虑到实际绕制时的技术原因,将线圈分为了10层平面圆盘,每层100匝。选用线径为0.06mm的漆包线,所以整个线圈厚度也只有0.6mm,外径d1=30mm,内径d2=18mm。

  由于初级线圈可以放在大脑头皮外侧,所以对初级线圈大小和形状的要求不如上述次级线圈严格,只要做到尽量小和尽量薄就可以了。设计的初级线圈为800匝,由线径为0.2mm的漆包线绕制而成,也尽量绕成平面原盘形,可以允许一定的厚度。经测量,线圈厚度为5mm,外径d1=20mm,内径d2=12mm。


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