腦深部電刺激中的平面線圈信號耦合技術

　　鐵芯的影響

　　可以肯定，鐵芯可以減少線圈之間的漏感，使次級線圈信號的峰峰值更大，這一點也可以從實驗中看出。保持初級線圈產生的信號不變，并且使兩線圈圓心對準，在兩個線圈之間距離保持5.5mm不變的情況下，如果不放入鐵芯，次級線圈得到的信號峰峰值為3.40V。若在初級線圈內放入磁芯，次級線圈外套有磁罐(磁罐與磁芯相比，在顱內更具有體積優勢)，次級線圈得到的信號峰峰值為10.6V，是無磁芯時的三倍。

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

　　線圈之間距離的影響

　　設兩線圈平面之間的距離為d，在初級線圈內放有鐵芯，次級線圈外套有磁罐的情況下，保持兩線圈的中心軸一致，測量在不同距離d下得到的次級線圈信號峰峰值A，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線圈峰峰值近似成負指數關系，在距離為5mm左右時，微弱的距離變化會引起一個較大的次級信號強度的變化，但是在5.5mm～12mm范圍內的信號值均可以滿足刺激需要，因此具有一定的魯棒性。但是，在后續的設計中仍要特別注意帕金森病人由于自身運動導致線圈之間距離變化而引起的次級信號的變化，盡量初級線圈固定在患者頭皮以得到最大的刺激強度。

　　線圈偏心距的影響

　　在外置式腦起搏器中，由于有一個線圈在體外，因此，兩個線圈除了距離的變化以外，還有可能產生平面的滑移，那么線圈偏心距對次級線圈信號強度的影響也是必須考慮的因素之一。實驗中初級線圈的脈沖頻率f=136Hz，脈寬Tw=1.65ms，幅值為5V。當兩線圈保持間距d=7mm時，測量不同偏心距r下次級線圈得到的信號峰峰值A，見表2和圖4。

　　從曲線中可以看出，兩線圈偏心距r與次級線圈峰峰值之間近似成線性關系，隨著偏心距r的增大而減小。可以看出系統在一定的偏心范圍內均可達到刺激強度的需要，也具有一定的魯棒性。但在實際使用當中，仍應當增加一個對準的裝置，以盡量保證兩個線圈的中心軸能在一條直線上，得到最大的刺激信號和最高的效率。