脑深部电刺激中的平面线圈信号耦合技术

铁芯的影响

　　可以肯定，铁芯可以减少线圈之间的漏感，使次级线圈信号的峰峰值更大，这一点也可以从实验中看出。保持初级线圈产生的信号不变，并且使两线圈圆心对准，在两个线圈之间距离保持5.5mm不变的情况下，如果不放入铁芯，次级线圈得到的信号峰峰值为3.40V。若在初级线圈内放入磁芯，次级线圈外套有磁罐(磁罐与磁芯相比，在颅内更具有体积优势)，次级线圈得到的信号峰峰值为10.6V，是无磁芯时的三倍。

　　两线圈之间的距离与放置在颅内的位置有关，当放置在大脑顶部时，由于成人颅顶骨的厚度约为5mm左右，最厚的部位可达10mm，所以使两线圈之间的距离限制在10mm以内。

　线圈之间距离的影响

　　设两线圈平面之间的距离为d，在初级线圈内放有铁芯，次级线圈外套有磁罐的情况下，保持两线圈的中心轴一致，测量在不同距离d下得到的次级线圈信号峰峰值A，见表1和图3。

　　从曲线图中不难看出，两线圈之间的距离与次级线圈峰峰值近似成负指数关系，在距离为5mm左右时，微弱的距离变化会引起一个较大的次级信号强度的变化，但是在5.5mm～12mm范围内的信号值均可以满足刺激需要，因此具有一定的鲁棒性。但是，在后续的设计中仍要特别注意帕金森病人由于自身运动导致线圈之间距离变化而引起的次级信号的变化，尽量初级线圈固定在患者头皮以得到最大的刺激强度。

线圈偏心距的影响

　　在外置式脑起搏器中，由于有一个线圈在体外，因此，两个线圈除了距离的变化以外，还有可能产生平面的滑移，那么线圈偏心距对次级线圈信号强度的影响也是必须考虑的因素之一。实验中初级线圈的脉冲频率f=136Hz，脉宽Tw=1.65ms，幅值为5V。当两线圈保持间距d=7mm时，测量不同偏心距r下次级线圈得到的信号峰峰值A，见表2和图4。

　　从曲线中可以看出，两线圈偏心距r与次级线圈峰峰值之间近似成线性关系，随着偏心距r的增大而减小。可以看出系统在一定的偏心范围内均可达到刺激强度的需要，也具有一定的鲁棒性。但在实际使用当中，仍应当增加一个对准的装置，以尽量保证两个线圈的中心轴能在一条直线上，得到最大的刺激信号和最高的效率。