腦深部電刺激中的平面線圈信號(hào)耦合技術(shù)

　　鐵芯的影響

　　可以肯定，鐵芯可以減少線圈之間的漏感，使次級(jí)線圈信號(hào)的峰峰值更大，這一點(diǎn)也可以從實(shí)驗(yàn)中看出。保持初級(jí)線圈產(chǎn)生的信號(hào)不變，并且使兩線圈圓心對(duì)準(zhǔn)，在兩個(gè)線圈之間距離保持5.5mm不變的情況下，如果不放入鐵芯，次級(jí)線圈得到的信號(hào)峰峰值為3.40V。若在初級(jí)線圈內(nèi)放入磁芯，次級(jí)線圈外套有磁罐(磁罐與磁芯相比，在顱內(nèi)更具有體積優(yōu)勢(shì))，次級(jí)線圈得到的信號(hào)峰峰值為10.6V，是無(wú)磁芯時(shí)的三倍。

　　兩線圈之間的距離與放置在顱內(nèi)的位置有關(guān)，當(dāng)放置在大腦頂部時(shí)，由于成人顱頂骨的厚度約為5mm左右，最厚的部位可達(dá)10mm，所以使兩線圈之間的距離限制在10mm以內(nèi)。

　　線圈之間距離的影響

　　設(shè)兩線圈平面之間的距離為d，在初級(jí)線圈內(nèi)放有鐵芯，次級(jí)線圈外套有磁罐的情況下，保持兩線圈的中心軸一致，測(cè)量在不同距離d下得到的次級(jí)線圈信號(hào)峰峰值A(chǔ)，見表1和圖3。

　　從曲線圖中不難看出，兩線圈之間的距離與次級(jí)線圈峰峰值近似成負(fù)指數(shù)關(guān)系，在距離為5mm左右時(shí)，微弱的距離變化會(huì)引起一個(gè)較大的次級(jí)信號(hào)強(qiáng)度的變化，但是在5.5mm～12mm范圍內(nèi)的信號(hào)值均可以滿足刺激需要，因此具有一定的魯棒性。但是，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中仍要特別注意帕金森病人由于自身運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致線圈之間距離變化而引起的次級(jí)信號(hào)的變化，盡量初級(jí)線圈固定在患者頭皮以得到最大的刺激強(qiáng)度。

　　線圈偏心距的影響

　　在外置式腦起搏器中，由于有一個(gè)線圈在體外，因此，兩個(gè)線圈除了距離的變化以外，還有可能產(chǎn)生平面的滑移，那么線圈偏心距對(duì)次級(jí)線圈信號(hào)強(qiáng)度的影響也是必須考慮的因素之一。實(shí)驗(yàn)中初級(jí)線圈的脈沖頻率f=136Hz，脈寬Tw=1.65ms，幅值為5V。當(dāng)兩線圈保持間距d=7mm時(shí)，測(cè)量不同偏心距r下次級(jí)線圈得到的信號(hào)峰峰值A(chǔ)，見表2和圖4。

　　從曲線中可以看出，兩線圈偏心距r與次級(jí)線圈峰峰值之間近似成線性關(guān)系，隨著偏心距r的增大而減小?？梢钥闯鱿到y(tǒng)在一定的偏心范圍內(nèi)均可達(dá)到刺激強(qiáng)度的需要，也具有一定的魯棒性。但在實(shí)際使用當(dāng)中，仍應(yīng)當(dāng)增加一個(gè)對(duì)準(zhǔn)的裝置，以盡量保證兩個(gè)線圈的中心軸能在一條直線上，得到最大的刺激信號(hào)和最高的效率。