本發明提出一種由多個儲能脈沖電容單體串聯構成的儲能脈沖電容的經顱磁刺激系統及其電容充電管理方法，將經顱磁刺激系統儲能脈沖電容拆分為多個儲能脈沖電容單體串聯，并分別對每個儲能脈沖電容單體獨立充電，從而以較低的充電電壓實現將儲能脈沖電容充電到目標電壓值，使經顱磁刺激系統對高壓充電電源的電壓要求大大降低，同時對儲能脈沖電容單體所耐受的電壓要求也顯著降低。

技術領域

本發明屬于經顱磁刺激技術領域，特別涉及一種由多個儲能脈沖電容單體串聯構成的儲能脈沖電容的經顱磁刺激系統及其電容充電管理方法。

背景技術

經顱磁刺激(Transcranial magnetic stimulation，簡稱TMS)技術是一種利用脈沖磁場作用于中樞神經系統，改變皮質神經細胞的膜電位，使之產生感應電流，影響腦內代謝和神經電活動，從而引起一系列生理生化反應的磁刺激技術。TMS具有無創、無痛、安全的特點，可用于刺激腦神經、神經根及外周神經。目前廣泛用在神經科學、腦科學研究領域和臨床疾病的診斷和治療。

經顱磁刺激系統一般通過電源將能量儲存在儲能脈沖電容中，然后讓儲能脈沖電容對線圈快速大電流放電，產生瞬間脈沖磁場，對患者進行刺激。臨床應用多采取脈沖序列模式，即在固定脈沖磁場強度下，以一定重復頻率重復輸出一定數量的磁刺激脈沖串，然后間歇一段時間，并以固定周期重復這種磁刺激脈沖串輸出和間歇過程，直到總的磁刺激脈沖數達到預先設定數量。如圖1所示，現有的經顱磁刺激系統采用一個脈沖儲能電容，經顱磁刺激系統為保證輸出足夠脈沖磁場強度，需要將儲能脈沖電容充電到較高的電壓，通常超過1500V，這就要求一方面所述儲能脈沖電容需要具有更高的耐壓指標，另一方面要求所述電容充電電源具有超過1500V的電壓輸出水平。具有高壓大電流長壽命需求的儲能脈沖電容成本高，難度大。而經顱磁刺激系統在高重復頻率的磁刺激脈沖串輸出期間的輸出功率常常需要幾千瓦到十幾千瓦，要將常規電源轉換為經顱磁刺激系統需要的高壓大功率電源，難度大，成本高。

若使用較低電壓的電源就能實現將儲能脈沖電容充電到高壓狀態，將降低儲能脈沖電容單體的耐壓要求，并減少大功率高壓直流升壓變換環節，是一種降低系統成本的有效途徑。

本發明正是基于上述考慮，將經顱磁刺激系統儲能脈沖電容拆分為n個儲能脈沖電容單體串聯，并分別對每個儲能脈沖電容單體獨立充電，從而最終以n個儲能脈沖電容單體串聯輸出的形式達到高電壓輸出的目的，以滿足經顱磁刺激系統應用的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種經顱磁刺激系統，其儲能脈沖電容由多個儲能脈沖電容單體串聯組成，用較低電壓的電容充電電源分別對各儲能脈沖電容單體充電，最終儲能脈沖電容總電壓達到目標電壓，實現磁刺激脈沖輸出需求。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種經顱磁刺激系統，包括高壓充電電源、由多個儲能脈沖電容單體串聯構成的儲能脈沖電容、高壓充電電源對儲能脈沖電容充電開關電路、儲能脈沖電容對刺激線圈放電開關電路、刺激線圈和監測控制模塊，所述監測控制模塊控制高壓充電電源對儲能脈沖電容充電開關電路分別對所述儲能脈沖電容單體依次充電或對所有所述儲能脈沖電容單體整體進行充電，待儲能脈沖電容總電壓達到目標電壓，控制儲能脈沖電容對刺激線圈放電開關電路完成儲能脈沖電容對刺激線圈放電。