基于心脏刺激的强脉冲磁场刺激器的设计.pdf

第28卷第12期东北大学学报(自然科学版)Vol28,No.12
2007年12月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Dec.2007

基于心脏刺激的强脉冲磁场刺激器的设计

刘春玲,徐彬,王旭,杜玉远
(东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110004)

摘要:提出了一种强脉冲刺激器的设计方案,应用此方案设计了一台基于心脏刺激的强脉冲磁场刺激
装置该装置的充电电压达到1200V时,在刺激线圈中心可以获得磁感应强度为106T的磁场阐述了该磁
场刺激装置的具体设计思想和磁感应强度的计算方法应用刺激线圈中心磁感应强度为27T,周期为02
Hz的脉冲磁场刺激开胸蛙的心脏,结论是脉冲磁场直接刺激蛙的心脏可以改变蛙的心率
关键词:磁场刺激器;IGBT;张力换能器;心率;磁感应强度
中图分类号:TP202;TP391文献标识码:A文章编号:10053026(2007)12169704

DesignofStrongPulsedMagneticFieldStimulatorfor
Cardiomuscle
LIUChunling,XUBin,WANGXu,DUYuyuan
(SchoolofInformationScience&Engineering,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China.

Correspondent:LIUChunling,Email:[e-mail])
Abstract:Astrongpulsedmagneticfieldstimulatorwasdesignedsuccessfullyandmadefor
cardiomuscletostudythebiomagneticeffectonheart.Anelectromagneticfieldwithmagnetic
inductionupto10.6TeslacanbeobtainedatthecenterofitsexcitingcoilwhentheDCcharging
voltageis1200V.Themethodtocalculatetheinductionisgiven.Anopenchestfrogwas
stimulatedbythepulsedmagneticfieldwithmagneticinduction2.7Tat02Hz,andtheresult
showedthatitsheartrateisrestoredafterafluctuationcausedbythestimulator.
Keywords:magneticstimulation;IGBT;cardiomusculartensiontransducer;heartrate;
magneticinduction

脉冲磁场刺激的研究目前主要集中在磁场对放置于心脏的位置而有所不同,但是没有改变心
[6]
脑电活动和神经系统的影响上有研究表明低频率Reilly研究了能够引起心脏组织兴奋的阈值
脉冲磁场对抑制早期肿瘤,加速骨的愈合,减轻骨与刺激时间的曲线但是磁场刺激对心脏的作用
[1-2]
关节疼痛都有一定的效果国内对于电磁场一直没有定论
的生物学效应的研究还没有突破性进展因此,生
1强脉冲磁场刺激装置的设计
物电工发展战略中确定脉冲功率技术在重大疾病
防治中的生物效应及治疗机制的基础理论研究是脉冲磁场刺激器的工作原理是将交流电整流
一项重要任务得到直流电,经过电容储能得到较高的能量,驱动
[7-8]
磁场刺激对心脏影响的研究可以追溯到20放电线圈等效电路如图1所示
世纪70年代初期[3],Irwin等人给出了脉冲磁场
刺激心肌组织等效于电极刺激激活心肌组织的结
论到90年代,一些学者开始研究强脉冲磁场刺
[4-5]
激对心脏的影响Yamaguchi等人以周期为
图1强脉冲磁场发生器等效电路
147ms的脉冲磁场刺激开胸狗的心脏,实验结Fig.1Equivalentcircuitofstrongpulsed
论是引起单次期前收缩的最小阈值根据刺激线圈magneticfieldgenerator

收稿日期:20060908
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50477015)
作者简介:刘春玲(1971-),女,辽宁营口人,东北大学博士研究生;王旭(1956-),男,辽宁沈阳人,东北大学教授,博士生导师
1698东北大学学报(自然科学版)第28卷

L为线圈等效电感,R为线圈等效电阻UC交流调压电路包括三相交流调压器和隔离变
为交流电