CN104056358A - 一种磁刺激器冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种磁刺激器冷却装置，包括刺激拍及线圈冷却装置。刺激拍包括刺激线圈(4)、线圈外壳(2)及手柄(19)；电源(1)通过导线(3)和刺激线圈(4)连接；手柄(19)和线圈外壳(2)连接；线圈冷却装置中，冷凝器(14)位于储液箱(6)上方。刺激线圈(4)和储液箱(6)放置于线圈外壳(2)内。储液箱(6)的第一出口(8)与冷凝器(14)的第二入口(10)相连，储液箱(6)的第一入口(7)与冷凝器(14)的第二出口(9)相连。冷却介质在线圈发热时沸腾汽化带走热量，蒸汽沿第一出口(8)进入冷凝器(14)，冷凝后变回液态，并沿第二出口(9)回到储液箱，如此循环，达到降低线圈温度的目的。

Description

一种磁刺激器冷却装置

技术领域

本发明涉及一种医疗器械设备，特别涉及一种磁刺激器的冷却装置。

背景技术

19世纪的80年代初，英国科学家贝克等人开始研究利用磁刺激对大脑神经活动进行干预，并于1985年首次成功刺激了人脑的运动中枢，用肌电测得了运动皮层诱发电位(Motor-evoked potentials，MEPs)。这也标志着经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)进入了历史舞台。随着大功率器件发展和电路的改进，80年代末出现了重复磁刺激器(Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation,rTMS)，这种刺激器每秒可以产生1–100个脉冲。磁刺激器是根据电磁感应的原理，将电容器中储存的能量在短时间内释放刺激线圈中，形成脉冲电流，进而在其附近空间中形成脉冲磁场和和感应电场。当刺激线圈刺激人体时，人体神经组织中产生感应电流，并使神经细胞的细胞膜去极化，产生动作电位。根据刺激部位的不同可以产生不同的效果，如刺激大脑皮层主运动区，皮层兴奋可传导至四肢肌肉。利用肌电图仪可记录到运动诱发电位，利用诱发电位的波幅和潜伏期可以评价神经系统的功能。也可刺激大脑皮层的其他区域对抑郁症、偏头痛等疾病进行治疗。

现有技术是在极短的时间内(几百微妙)向刺激线圈中通入数千安培的电流，在此过程中线圈中会产生大量的热，尤其是对于高频重复刺激(大于5Hz)，线圈中的热量将会累积导致温度不断升高，而温度的升高会增大线圈电阻，改变电流波形，影响治疗效果。更严重的后果是因线圈温度过高使得线圈的绝缘层老化并影响设备的寿命。因此散热问题是目前急需解决的问题。

现有技术中，对于刺激线圈发热的问题处理方式有四种：

(1)采用多个线圈轮流工作，发热即取下，换上另一个。但是这增加了操作的复杂性，而且频繁更换线圈容易造成接口的磨损，对设备造成损坏。

(2)外置风冷，即在线圈表面安装风扇。该方法缺点是：线圈体积和重量过大，给线圈的固定和操作带来不便，而且冷却效果不好。

(3)外置水冷，其特点类似于外置风冷，即在线圈表面安装有水冷循环系统。其缺点和风冷相似。而且外置水冷增加了高压漏电的风险。

(4)内置液冷，该方法采用内冷线圈，由单根管材绕制而成。该方法虽然可以达到很好的冷却效果，但是由于使用管材，造成了线圈绕线横截面积减小和电阻增加，增加了能量损耗。相比于同等横截面积的实心扁线，线圈体积明显增大，不适宜用于匝数较多的线圈。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种安全可靠，冷却效率高，能连续使用的冷却方法的磁刺激器。

本发明刺激拍内装有含有冷却介质的储液箱，储液箱下表面紧贴并完全覆盖刺激线圈上表面，冷却介质在刺激线圈发热时沸腾产生蒸气，带走刺激线圈产生的热量，蒸气顺着储液箱的第一出口进入冷凝器后冷却回到液态，沿冷凝器的第二出口回到储液箱回收，如此循环，达到降低线圈温度的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种磁刺激器，包括刺激拍和线圈冷却装置。所述刺激拍包括刺激线圈、线圈外壳和手柄。刺激线圈通过导线与电源相连。所述线圈冷却装置包括储液箱、冷却介质和对所述冷却介质进行冷却的冷凝器。所述冷凝器位于储液箱上方。所述储液箱设有第一入口，第一出口，所述冷凝器设有第二入口和第二出口。所述第一入口与第二出口连接，所述第一出口与第二入口连接。冷却介质在所述储液箱和冷凝器构成的通路中循环。所述储液箱的下表面紧贴刺激线圈的上表面，刺激线圈和储液箱放置于线圈外壳内。所述冷凝器内设置有冷凝管，冷凝管的两端分别为第三入口和第三出口，冷凝管为紫铜管制成的水排。第三入口与冷却泵的出口相连，第三出口与冷却泵的入口相连。冷却泵和冷凝管构成通路，冷却水在其中循环。

所述储液箱为导热绝缘塑料制成，储液箱的下表面完全覆盖刺激线圈上表面。

所述的冷却介质为不导电的低沸点液体，如氟利昂、氨、乙烷等饱和碳氢化合物、六氟二氯环丁烷等环状化合物、乙烯等非饱和碳氢化合物及它们的卤族元素衍生物。

所述冷凝器需要固定不动，其位置在储液箱上方。储液箱第一入口和第一出口通过软管分别与冷凝器的第二出口和第二入口连接。冷却介质蒸发后能够沿第一出口、软管和第二入口自然上升至冷凝器内。冷却介质冷凝后能够沿第二出口、软管和第一入口顺高度差自然下降至储液箱内。所述软管可保证刺激拍在小范围内移动。

刺激拍与水平面之间的夹角不大于45度，治疗时可将刺激拍定位至所需位置。

本发明装置的工作流程如下：

第一步，打开冷却泵，使冷却水在冷却泵和冷凝管构成的冷却循环单元中循环；

第二步，调整刺激拍位置到所需治疗点，刺激拍的下表面与患者头皮相切；

第三步，打开电源开始磁刺激，刺激线圈在使用过程中发热，并对储液箱内液体加热；

第四步，刺激线圈达到一定温度后，储液箱内液体沸腾，产生蒸气带走热量，蒸汽通过第一出口和第二入口进入冷凝器；

第五步，蒸气在冷凝器中与冷凝管中的冷却水进行热交换，冷却介质由气态回到液态；

第六步，液态的冷却介质沿第二出口和第一入口进入储液箱，完成一个循环。

通过以上五个步骤，冷却介质在储液箱和冷凝器中通过蒸发冷却的方式进行循环，同时带走线圈产生的热量，达到降低线圈温度的目的。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：

(1)本发明采用了蒸发冷却的制冷方法，冷却介质在线圈发热时沸腾形成蒸汽并带走热量，蒸气在冷凝器内冷却后又形成液态冷却介质回到储液箱。使得整个刺激线圈得到持续冷却，提高刺激线圈工作的稳定性。

(2)储液箱采用导热绝缘塑料，冷却介质不与线圈接触，而且冷却介质本身也是绝缘的，避免了漏电的危险，提高了安全性。

(3)所述冷凝器需要固定不动，而刺激拍可在小范围内移动，允许刺激拍与水平面之间存在一定的角度，该夹角不大于45度，保证治疗时可将刺激拍定位至所需位置。由于储液箱位于刺激拍内部，这种可移动的设计是现有技术所不具备的。

附图说明

图1为本发明磁刺激器的结构示意图；

图2为本发明磁刺激器冷却装置中冷却水工作过程的流程图；

图3为本发明磁刺激器冷却装置中冷却介质工作过程的流程图。

具体实施方式

图1所示为本发明磁刺激器的一个实施例示意图，本发明磁刺激器包括刺激拍和冷却装置。所述的刺激拍包括刺激线圈4，线圈外壳2及手柄19，电源1通过导线3和刺激线圈4相连接，手柄19和线圈外壳2连接。冷却装置包括储液箱6、冷却介质5和对冷却介质5进行冷却的冷凝器14。储液箱6开有第一入口7和第一出口8。冷凝器14设置有第二出口9，第二入口10和冷凝管13，冷凝管13的两端分别为第三入口11和第三出口12。第一出口8和第一入口7通过软管16分别和第二入口10和第二出口9连接。第三入口11和第四入口12分别于冷却泵15的出水口17和入水口18连接。使用时，操作人员握住手柄19，使刺激拍在患者头部20上方移动，直至到达所需刺激位置。

冷却介质5在储液箱6和冷凝器14构成的通路中通过蒸发冷却的方式循环，当刺激线圈4工作并发热时对储液箱6中的冷却介质加热，当加热到一定程度时冷却介质5沸腾产生蒸气带走热量，蒸气沿第一出口8和第二入口10进入冷凝器14，蒸气和冷凝管13中的冷却水进行热交换后冷凝并回到液态，液态冷却介质回流至储液箱6。

冷凝管13中的冷却水通过外接冷却泵15实现冷却水循环。

图2所示为本发明磁刺激器冷却装置中冷却水工作过程的一个实施例的流程图：

步骤201：打开冷却泵15，使冷却水不断流出冷却泵15；

步骤202：冷却水从冷却泵15流出进入冷凝管13；

步骤203：冷凝器14中的蒸气与冷凝管13中的冷却水进行热交换，冷却水带走热量，冷却介质冷凝并回到液态；

步骤204：冷却水流出冷凝管13回流至冷却泵15。

图3所示为本发明磁刺激器冷却装置中冷却介质工作过程的一个实施例的流程图：

步骤301：打开电源1，刺激线圈4开始工作，刺激线圈4开始发热；

步骤302：刺激线圈发热到一定程度时，储液箱6内的冷却介质开始沸腾产生蒸气；

步骤303：蒸气带走热量，并上升进入冷凝器14；

步骤304：蒸气与冷凝管13中的冷却水进行热交换，冷却水带走热量，冷却介质5冷凝并回到液态；

步骤305：冷凝后的冷却介质5回到储液箱6；

步骤306：如此反复，直至系统达到稳定状态。

Claims (6)

1.一种磁刺激器冷却装置，其特征在于，所述的磁刺激器冷却装置包括刺激拍和线圈冷却装置；所述的刺激拍包括刺激线圈(4)、线圈外壳(2)及手柄(19)；电源(1)通过导线(3)和刺激线圈(4)连接；手柄(19)和线圈外壳(2)连接；所述的线圈冷却装置包括储液箱(6)、冷却介质(5)和对冷却介质(5)冷却的冷凝器(14)；冷凝器(14)位于储液箱(6)上方；刺激线圈(4)和储液箱(6)放置于线圈外壳(2)内；储液箱(6)开有第一入口(7)和第一出口(8)；冷凝器(14)设置有第二出口(9)，第二入口(10)和冷凝管(13)，所述第一出口(8)与第二入口(10)相连，所述第一入口(7)与第二出口(9)相连；所述冷却介质在线圈发热时沸腾汽化并带走热量，蒸汽沿第一出口(8)进入冷凝器(14)，冷凝后变回液态，并沿第二出口(9)回到储液箱，如此循环，达到降低线圈温度的目的。

2.如权利要求1所述的磁刺激器冷却装置，其特征在于，所述的储液箱(6)由导热绝缘塑料制成，储液箱(6)的下表面紧贴并覆盖刺激线圈(4)的上表面。

3.如权利要求1所述的磁刺激器冷却装置，其特征在于，所述的第二入口(10)的顶端接近冷凝器(14)的顶部，防止冷却介质冷凝后回流。

4.如权利要求1所述的磁刺激器冷却装置，其特征在于，所述的冷凝器设置有第三入口(11)与第三出口(12)；第三入口(11)与冷却泵的出口相连，第三出口(12)与冷却泵的入口相连，第三入口(11)与第三出口(12)之间的冷凝管为紫铜管制成的水排，起到增加蒸汽与冷凝管接触面积的目的。

5.如权利要求1所述的磁刺激器冷却装置，其特征在于，所述的刺激拍与水平面之间的夹角不大于45度。

6.如权利要求1所述的磁刺激器冷却装置，其特征在于，所述的冷却介质为饱和碳氢化合物或环状化合物或非饱和碳氢化合物，以及饱和碳氢化合物和环状化合物和非饱和碳氢化合物三种化合物的卤族元素衍生物。