使用基于印刷电路板的微型直角线圈阵列测量跨磁场
Nianshuang Wu1, Zhen Wu2, Penghao Wang1
1Institute of Electrical Engineering Chinese Academy of Sciences, No. 6, North Second Lane, Zhongguancun, Haidian District, Beijing, Beijing, Beijing, 100190, CHINA.
这项研究引入了一个紧的PCB集成线圈阵列,用于精确的3D磁场测量. 这项创新提高了准确性,简化了测量,有助于有效的神经调节治疗.
科学领域:
- 神经调节和医疗设备工程
- 电磁和传感器技术
背景情况:
- 跨磁刺激 (TMS) 对神经疾病具有治疗潜力,但需要精确的磁场向才能有效.
- 对于TMS线圈而言,现有的磁场测量技术通常涉及复杂,体积庞大的探头,其尺寸检测能力有限,阻碍了小型化和实际应用.
- 目前的测量方法中的精度-复杂性权衡限制了先进的TMS设备的开发.
研究的目的:
- 开发和验证小型的印刷电路板 (PCB) 集成线圈阵列,用于同步的三维 (3D) 磁场组件测量.
- 克服传统测量探测器在TMS应用中的精度,复杂性和小型化方面的局限性.
- 提供一个具有成本效益和可行的解决方案来描述TMS线圈产生的磁流,特别是图8线圈.
主要方法:
- 设计和制造能够测量直角磁场组件 (Bx,By,Bz) 的紧型PCB集成线圈阵列 (11.10 mm × 9.10 mm × 1.60 mm).
- 模拟和实验测量由自制和商用图-8 TMS线圈产生的磁场分布.
- 通过将实验结果与模拟数据进行比较并评估沿着感兴趣的线 (LOI) 的性能来验证测量探针的准确性.
主要成果:
- 与模拟相比,开发的PCB集成线圈阵列显示了3D磁场组件的一致测量,相对误差在LOI上低于5% (x方向),10% (y方向) 和15% (z方向).
- 从商业图形-8线圈测量磁流密度变化显示在指定的空间位置与模拟数据一致的趋势.
- 集成线圈阵列成功克服了传统的精度-复杂性权衡,提供了小型化和简化的测量解决方案.
结论:
- 拟议的PCB集成线圈阵列可以准确和可行的特征TMS诱导的磁场,实验结果与模拟密切匹配.
- 这种紧且具有成本效益的探针可在临床TMS应用中实现精确的线圈定位,从而减少非目标副作用.
- 这项技术加速了新型TMS线圈的测试和开发,有助于推进高效的神经调节疗法.
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