经颅磁刺激装置的制作方法

1.本发明涉及被用于实施经颅磁刺激法的经颅磁刺激装置。


背景技术：

2.经颅磁刺激法(tms：transcranial magnetic stimulation)是通过电磁感应在脑内产生电流来刺激神经元的方法(参照下述专利文献1～5)。根据该方法，能够通过对放置在头部表面上的刺激线圈施加交流或规定的电流波形，生成变动磁场，通过该变动磁场感应涡电流，用该涡电流刺激神经元。这样的经颅磁刺激法除了被用于治疗例如抑郁症、阿尔茨海默型痴呆、精神分裂症、神经障碍性疼痛、帕金森病等疾病之外，还被用于各种临床检查、脑功能研究。根据经颅磁刺激法，能够在不进行开颅手术的情况下实施对脑内神经元的无创磁刺激。
3.但是，在以往的经颅磁刺激法中使用的磁刺激装置中，能够使用由电容器和刺激线圈构成的lc谐振电路，通过设置在谐振电路中的开关的接通/关断，在需要的定时将从高电压的电源蓄积在电容器中的电荷供应到刺激线圈，生成变动磁场，进行磁刺激。因此，施加到刺激线圈的电流(脉冲电流)的频率称为lc谐振电路的谐振频率。
4.在此，在以往的装置中，为了进行需要强度的磁刺激，需要在刺激线圈中流过几ka的脉冲电流，该情况下的脉冲电压为kv量级。因此，在以往的装置中，作为开关元件，使用能够应对高电流/高电压的晶闸管(下述专利文献1)。但是，由于晶闸管价格昂贵，所以在以往的装置中存在装置整体的制造成本变高的问题。
5.因此，在下述专利文献2中，提出了通过使用高电感的电感器来抑制电流，使用比较便宜的igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)来代替晶闸管的技术。但是，在该技术中，对刺激线圈的施加电压变高，需要提高开关元件的耐压，因此存在开关元件的成本仍然变高的问题。
6.在下述专利文献3中，提出了一种技术，通过将具有刺激线圈的多个谐振电路与电源并联连接，在脑内深部的一点处合成来自各刺激线圈的来自多个方向的磁场，从而能够实现脑内深部处的刺激。但是，在该技术中，需要对个别的谐振电路施加高电压/高电流。此外，在该技术中，为了实现对脑内深部的刺激，在不同的地方设置与各个谐振电路对应的刺激线圈，朝向各种方向。于是，根据在脑内应瞄准的刺激位置，可能产生不得不使多个刺激线圈中的某一个远离该刺激位置来配置的情况。在该情况下，该线圈的磁场因距离而衰减，变得不能向照射位置照射所期望的磁场。为了避免这种情况，存在进一步需要高电压/高电流的问题。
7.在下述专利文献4中，记载了将刺激线圈与电源和充电电容器并联连接的技术，但在该技术中，也会对开关元件施加高电压/高电流，因此不会有助于解决上述问题。
8.现有技术文献
9.专利文献
10.专利文献1：日本特开2016-67789号公报
11.专利文献2：日本特表2010-528784号公报
12.专利文献3：日本特表2010-536496号公报
13.专利文献4：美国专利第7367936号公报
14.专利文献5：国际公开wo2017/175685号刊


技术实现要素：

15.发明要解决的课题
16.本发明是基于上述状况而完成的。本发明的主要目的在于提供一种即使在抑制了施加到多个谐振电路中的磁刺激线圈的电流值和电压值的情况下也能够在脑内进行需要强度的磁刺激的经颅磁刺激装置。此外，本发明的另一个目的是通过抑制谐振电路中的电流值和电压值，将谐振电路中使用的元件(例如开关元件)的成本抑制得较低。
17.用于解决课题的方案
18.解决上述课题的方案能够如以下项目那样记载。
19.(项目1)
20.一种经颅磁刺激装置，其特征在于，具备：
21.多个谐振电路，具有多个磁刺激线圈，所述多个磁刺激线圈用于通过向生物体内部施加变动磁场来进行对生物体的刺激，所述多个谐振电路用于向所述多个磁刺激线圈分别施加脉冲电流而产生所述变动磁场；以及
22.电源，用于向所述多个谐振电路供应电力，
23.所述多个谐振电路相对于所述电源并联连接，由此，所述多个磁刺激线圈也相对于所述电源并联连接，
24.所述多个磁刺激线圈被形成为大致相同形状，并且，以由所述脉冲电流产生的磁通的方向一致的方式邻接配置。
25.(项目2)
26.根据项目1所述的经颅磁刺激装置，其中，所述多个谐振电路分别具备开关元件，所述开关元件控制向所述磁刺激线圈施加所述脉冲电流的施加定时。
27.(项目3)
28.根据项目1或2所述的经颅磁刺激装置，其中，所述多个磁刺激线圈以它们的轴心大致一致的方式层叠配置。
29.(项目4)
30.根据项目3所述的经颅磁刺激装置，其中，
31.所述磁刺激线圈中的一个为上部线圈，另一个为下部线圈，
32.在所述上部线圈和所述下部线圈的至少一部分的剖视图中，以所述上部线圈的底面与所述下部线圈的上表面重合的方式层叠配置所述上部线圈和所述下部线圈。
33.(项目5)
34.根据项目1或2所述的经颅磁刺激装置，其中，所述多个磁刺激线圈中的各自的绕组彼此相互绞合而构成多芯线。
35.(项目6)
36.根据项目1～5中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，
37.所述谐振电路具备谐振用电容器，所述谐振用电容器蓄积从所述电源供应的电荷，
38.在所述谐振用电容器与所述电源之间配置有第二开关元件，所述第二开关元件在所述谐振用电容器的放电时切断所述谐振用电容器与所述电源的连接，从而抑制向所述电源的漏电流。
39.(项目7)
40.根据项目1～5中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，在所述谐振用电容器与所述电源之间插入有谐振阻抗电路，所述谐振阻抗电路通过在所述谐振电路的谐振频率下谐振，从而作为比非谐振时高的电阻分量发挥作用，抑制向所述电源的漏电流。
41.(项目8)
42.根据项目1～7中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，在所述多个谐振电路中的任一个或全部中具备用于使各个谐振电路的谐振频率同步的同步调整电路。
43.(项目9)
44.根据项目1～8中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，具备相位调整电路，所述相位调整电路用于使在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流彼此的相位匹配。
45.(项目10)
46.根据项目9所述的经颅磁刺激装置，其中，所述相位调整电路为如下的结构：通过以使得在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流的产生定时一致的方式进行调整，从而使所述谐振电流彼此的相位匹配。
47.(项目11)
48.根据项目9所述的经颅磁刺激装置，其中，所述相位调整电路为如下的结构：通过以使得在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流的变化率的最大点一致的方式进行调整，从而使所述谐振电流彼此的相位匹配。
49.(项目12)
50.一种经颅磁刺激装置，其特征在于，具备：
51.多个谐振电路，具有多个磁刺激线圈，所述多个磁刺激线圈用于通过向生物体内部施加变动磁场来进行对生物体的刺激，所述多个谐振电路用于向所述多个磁刺激线圈分别施加脉冲电流而产生所述变动磁场；以及
52.电源，用于向所述多个谐振电路供应电力，
53.所述多个谐振电路相对于所述电源并联连接，由此，所述多个磁刺激线圈也相对于所述电源并联连接，
54.还具备相位调整电路，所述相位调整电路用于使在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流彼此的相位匹配。
55.(项目13)
56.根据项目12所述的经颅磁刺激装置，其中，所述相位调整电路为如下的结构：通过以使得在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流的变化率的最大点一致的方式进行调整，从而使所述谐振电流彼此的相位匹配。
57.发明效果
58.根据本发明，即使在抑制施加在多个谐振电路中的磁刺激线圈上的电流值和电压
值的情况下，通过使各磁刺激线圈中的磁通量重合，也可以在脑内进行需要强度的磁刺激。于是，能够将谐振电路中的电流值和电压值抑制得较低，其结果是，能够降低谐振电路中使用的元件、例如开关元件的耐压。由此，也可以将装置的成本抑制得较低。
附图说明
59.图1是示出本发明的第一实施方式的经颅磁刺激装置的概略结构的框图；
60.图2是用于说明图1的经颅磁刺激装置中的电路结构的电路图；
61.图3是用于说明在图2的电路中使用的磁刺激线圈的结构例的示意立体图；
62.图4是用于说明上下配置的磁刺激线圈的层叠状态的说明图，是相当于沿图3的a-a线断裂的端面的图；
63.图5(a)示出施加到磁刺激线圈的脉冲电压的时间波形，图5(b)示出流过磁刺激线圈的脉冲电流的时间波形；
64.图6(a)是用于说明对生物体的磁刺激模式的示例的说明图，图6(b)是图6(a)的一部分的放大图；
65.图7是用于说明本发明的第二实施方式的经颅磁刺激装置中使用的磁刺激线圈的结构的说明图，是与图4对应的部分的端面图；
66.图8是用于说明本发明的第三实施方式的经颅磁刺激装置中使用的磁刺激线圈的结构的说明图，是与图4对应的部分的端面图；
67.图9是示出多芯线的结构例的说明图；
68.图10是本发明的第四实施方式的经颅磁刺激装置中的电路图；
69.图11是示出谐振用电容器的电压和流过磁刺激线圈的电流的时间波形的图；
70.图12是本发明的第五实施方式的经颅磁刺激装置中的电路图；
71.图13是本发明的第六实施方式的经颅磁刺激装置中的电路图；
72.图14是本发明的第七实施方式的经颅磁刺激装置中的电路图；
73.图15是示出在图14的电路中使用的相位调整电路的一例的电路图；
74.图16是示出在图14的电路中使用的相位调整电路的另一例的电路图；
75.图17是示出在本发明的第七实施方式的经颅磁刺激装置中使用的相位调整电路的一例的电路图；
76.图18是本发明的第九实施方式的经颅磁刺激装置中的电路图；
77.图19是示出在图18的电路中使用的相位调整电路的一例的电路图；
78.图20是示出在本发明的第十实施方式的经颅磁刺激装置中使用的相位调整电路的一例的电路图；
79.图21(a)示出施加到图20的电路中的磁刺激线圈的电流波形的一例，图21(b)示出由图21(a)的电流产生的电场的波形的一例。
具体实施方式
80.以下，参照附图来说明本发明的第一实施方式的经颅磁刺激装置(以下有时简称为“刺激装置”或“装置”)。本实施方式的装置用于通过对生物体内部施加变动磁场来进行对生物体(特别是脑内)的刺激。
81.(本实施方式的结构)
82.首先，参照图1来说明本实施方式的装置的概略结构例。该装置具备装置主体100和调整机构200。装置主体100支承调整机构200，并且内置有后述的电源3等主要装备品。调整机构200能够调整保持后述磁刺激线圈11、12的线圈保持部210的位置，对坐在适当的椅子(未图示)上的对象者(未图示)的头部的规定位置赋予磁刺激。由于上述装置的整体结构能够与以往相同，因此省略对此的更详细的说明。
83.接着，参照图2，说明用于驱动本实施方式的装置中的磁刺激线圈11、12的电路的结构例。即，该装置具备多个谐振电路21、22以及用于向多个谐振电路21、22供应电力的电源3，作为基本结构，所述多个谐振电路21、22通过向对象者的生物体内部(具体而言，脑内)施加变动磁场，从而分别向用于进行对生物体的刺激的多个磁刺激线圈11、12施加脉冲电流而产生变动磁场。
84.(谐振电路)
85.多个谐振电路21、22相对于电源3并联连接，由此，多个磁刺激线圈11、12也相对于电源3并联连接。
86.多个谐振电路21、22具有：控制向磁刺激线圈11、12施加脉冲电流的施加定时的多个开关元件211和221；蓄积从电源3供应的电荷的充电用电容器212、222；与磁刺激线圈11、12并联插入的谐振用电容器213、223；整流用二极管214、224；以及与充电用电容器212、222并联插入的电阻215、225。
87.此外，在本实施方式的装置中，作为开关元件211、221，使用igbt，与该igbt并联地连接有作为负载电流转换用的二极管(free wheeling diode，续流二极管)的fwd 211a、221a。开关元件211、221通过未图示的控制装置，在规定的定时进行接通/关断动作。后面将描述开关元件211、221的详细动作。
88.充电用电容器212、222都通过两个电容器的串联连接来安装，由此实现电容器的耐压提高。电阻215、225实现施加到串联连接的电容器上的电压的调整。
89.谐振用电容器213、223与并联连接的磁刺激线圈11、12一起构成以规定频率谐振的并联谐振电路。
90.本实施方式的谐振电路21、22能够根据蓄积在充电用电容器212、222中的电位差，经由开关元件211、221对并联谐振电路(即由磁刺激线圈11、12和谐振用电容器213、223构成的谐振电路)施加需要的电压。
91.(磁刺激线圈)
92.多个磁刺激线圈11、12形成为大致相同形状，并且，以由施加的脉冲电流产生的磁通的方向一致的方式邻接配置(参照图3和图4)。即，多个磁刺激线圈11、12以它们的轴心大致一致的方式层叠配置。更具体而言，多个磁刺激线圈11、12中的一个为上部线圈11，另一个为下部线圈12。
93.上部线圈11和下部线圈12以在其至少一部分的剖视图中上部线圈11的底面与下部线圈12的上表面重合的方式层叠配置(参照图4)。此外，在图3中，为了便于观察，示出了使上部线圈11和下部线圈12之间稍微分离的状态。本实施方式中的线圈11、12都为所谓的8字线圈，但也能够采用其他形状的线圈。
94.(电源)
95.作为电源3，在本实施方式中，使用由初级侧线圈31和次级侧线圈32构成的升压变压器。例如商用交流电源连接到初级侧线圈31，供应需要的电力。次级侧线圈32为所谓的带中心抽头线圈，能够在夹着中心抽头的一侧和另一侧分别向谐振电路21、22供应需要的电力。
96.(本实施方式的动作)
97.接着，说明具有上述结构的本实施方式的装置的动作。在此，由于多个谐振电路都基本上同样地动作，所以以下基本上以一个谐振电路21为例进行说明。
98.首先，假定在初始状态下开关元件211处于关断状态。在该状态下，当从电源3供应规定的电压时，由整流用二极管214整流后的电压被施加到充电用电容器212，电荷进行蓄积。之后，当开关元件211在规定定时由于来自未图示的控制装置的输入信号而接通时，以由磁刺激线圈11和谐振用电容器213构成的lc并联谐振电路的谐振频率，来自充电用电容器212的电流流过上部线圈(一个磁刺激线圈)11。接着，当开关元件211在规定定时关断时，返回初始状态。之后，重复同样的动作。
99.图5中示出了施加到线圈11的电压波形和电流波形的示例。这些都是正弦波，其频率由谐振电路中的谐振频率决定。电压波形和电流波形的相位相差90
°
。将开关元件211接通的时间间隔设为t1。该时间t1例如是200～300μs。但是，该时间间隔能够根据磁刺激的用途而适当变更。此外，在该例中，t1与谐振频率的周期一致。在本实施方式的装置中，假设向线圈11的正方向的最大施加电压v1为1.8kv，向正方向流动的最大电流i1为7ka，但这只是一例，能够根据需要的刺激的大小进行调整。
100.图6中示出本实施方式中的治疗模式的示例。在该例中，在时间间隔(治疗时间)t2(参照图6(a))的期间进行治疗，在接下来的时间间隔(停止时间)t3的期间停止。周期性地进行该动作。整个治疗时间t4例如是30分钟～40分钟。在一个治疗时间t2中，能够通过开关元件211的接通/关断，例如每1秒期间向线圈11施加10脉冲(即10pps)的脉冲电流，从线圈11向生物体施加变动磁场。例如，在向生物体施加3000脉冲的变动磁场的情况下，该例中的治疗时间t4为37.5分钟。当然，该数值只是一例，能够根据需要进行变更。治疗时间t2与停止时间t3之比(占空比)也能够根据用途而适当设定。谐振电路22的动作与上述谐振电路21的动作相同。
101.在本实施方式中，由于将多个磁刺激线圈11、12形成为大致相同形状，所以能够使电感特性大致相同。因此，谐振时由各个线圈产生的磁场的变动的相位大致同相。而且，由于这些磁刺激线圈以由脉冲电流产生的磁通的方向一致的方式邻接配置，所以能够通过使产生的磁通重合，从而向生物体施加高到需要程度的强度的磁通。因此，具有如下的优点：能够将应施加到每一个磁刺激线圈11、12的电流/电压抑制得较低。于是，作为开关元件211、221，能够使用便宜的元件，例如通用品的igbt，还能够发挥能够将装置的制造成本抑制得较低的优点。
102.此外，在本实施方式中，由于能够减少流过磁刺激线圈11、12的电流，所以能够降低来自每一个磁刺激线圈的发热量。于是，具有如下的优点：冷却对策变得容易，冷却机构的简单化或废除也成为可能。
103.而且，由于能够降低各个谐振电路内的最大电压、最大电流，所以能够降低产生的电磁噪声，其结果是，能够简化噪声对策。此外，也能够简化绝缘对策。
104.(第二实施方式)
105.接着，参照图7来说明本发明的第二实施方式的经颅磁刺激装置。在该第二实施方式的说明中，对于与上述第一实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
106.在上述第一实施方式中，作为多个磁刺激线圈11、12，使用了上部线圈11和下部线圈12。与此相对，在第二实施方式中，如图7所示，以多个磁刺激线圈11、12的绕组在左右方向(与轴心正交的方向)上邻接的方式配置这些线圈11、12。即，本实施方式的磁刺激线圈11、12为同心且沿径向层叠的双螺旋线圈。磁刺激线圈11和12之间绝缘。
107.第二实施方式中的其他结构和优点与上述第一实施方式相同，因此省略更详细的说明。
108.(第三实施方式)
109.接着，参照图8来说明本发明的第三实施方式的经颅磁刺激装置。在该第三实施方式的说明中，对于与上述第一实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
110.在上述第一实施方式中，作为多个磁刺激线圈11、12，使用了上部线圈11和下部线圈12，但在第三实施方式中，如图8所示，多个磁刺激线圈11、12中的各个绕组彼此相互绞合而构成多芯线。即，在本实施方式中，用多芯线(所谓的利兹线)中的一组芯线构成一个线圈，用另一组芯线构成另一个线圈。当然，各芯线的外周面被绝缘。在图8的示例中，从上开始第偶数层的芯线为一个磁刺激线圈11，第奇数层的芯线为另一个磁刺激线圈12。图9中示出多芯线的具体例。但是，在图9中，多芯线整体的截面形状为圆形。此外，个别的芯线的截面形状也为圆形。
111.第三实施方式中的其他结构和优点与上述第一实施方式相同，因此省略更详细的说明。
112.(第四实施方式)
113.接着，参照图10来说明本发明的第四实施方式的经颅磁刺激装置。在该第四实施方式的说明中，对于与上述第一实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。在该第四实施方式中，省略了第一实施方式中的充电用电容器212、222，谐振用电容器213、223兼作充电用电容器。即，该第四实施方式中的谐振电路21、22成为由磁刺激线圈11、12和谐振用电容器213、223构成的lc谐振电路。
114.在该第四实施方式中，在各谐振电路21、22中的谐振用电容器213、223与电源3之间，配置有第二开关元件41、42，该第二开关元件41、42在谐振用电容器213、223的放电时切断谐振用电容器213、223与电源3的连接(参照图10)。
115.进一步参照图11来说明这些第二开关元件41、42的动作。在该图中，示出了开关元件211、221在时间t1接通、在时间t2关断时的谐振用电容器213、223的电压和流过磁刺激线圈11、12的电流的时间变化的一例。谐振用电容器213、223的电压从时间t1下降，在某个时间点成为负电压，然后返回到接近原来电压的值。在此，在成为负电压时(即充电电压的放电时)，应流过磁刺激线圈11、12的电流的一部分向电源3侧泄漏，这成为损失。于是，在谐振用电容器213、223的再充电中需要时间，这妨碍了施加到对象者的磁刺激脉冲的高频化。因此，在本实施方式中，通过设置第二开关元件41、42，在谐振用电容器213、223的放电时切断
谐振用电容器213、223与电源3的连接，从而能够降低这样的电荷的泄漏，提高装置的能量效率。由此，能够防止向电源3方向的漏电流，其结果是，谐振用电容器213、223的再充电时间变短，能够缩短变动磁场的脉冲周期(即高频化)。此外，通过防止漏电流，也能够减少功耗，实现从装置的发热防止、绝热结构的简化。此外，在本实施方式中，由于作为第二开关元件41、42使用了双向开关，所以也具有如下的优点：能够确保用于使充电用电容器吸收在装置的布线电感上产生的过电压的路径。
116.第四实施方式中的其他结构和优点与上述第一实施方式相同，因此省略更详细的说明。
117.(第五实施方式)
118.接着，参照图12来说明本发明的第五实施方式的经颅磁刺激装置。在该第五实施方式的说明中，对于与上述第四实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
119.在该第五实施方式中，在谐振用电容器213、223与电源3之间插入由lc并联谐振电路构成的谐振阻抗电路51、52。这些谐振阻抗电路51、52通过在谐振电路21、22的谐振频率下谐振，从而作为比非谐振时高的电阻分量(原理上，阻抗无限大)发挥作用。
120.如在第四实施方式中说明的那样，在谐振用电容器213、223的放电时，应流过线圈11、12的电荷的一部分向电源3侧泄漏。因此，在第五实施方式中，通过谐振阻抗电路51、52，能够抑制向电源3侧的电流，提高装置的能量效率。此外，在该第五实施方式中，由于能够不使用有源元件而仅通过无源元件来高效地抑制漏电流，所以不仅能够降低装置成本，还能够提高装置的可靠性、耐久性。在此，即使使用电阻元件来代替谐振阻抗电路，也能够多少抑制漏电流，但通过使用谐振阻抗电路，具有能够发挥对漏电流的高抑制效果的优点。
121.第五实施方式中的其他结构和优点与上述第四实施方式相同，因此省略更详细的说明。
122.(第六实施方式)
123.接着，参照图13来说明本发明的第六实施方式的经颅磁刺激装置。在该第六实施方式的说明中，对于与上述第一实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
124.在该第六实施方式中，用于使各谐振电路之间的谐振频率同步的同步调整电路6被插入到任一个或两个谐振电路中。具体而言，在图13的示例中，作为同步调整电路6，使用与磁刺激线圈11串联地插入到谐振电路21的微小的电感分量。
125.根据该第六实施方式，通过对谐振电路21的电感分量进行微调，能够调整谐振电路21中的谐振频率，使各谐振电路中的谐振频率同步。即，根据该实施方式的装置，能够使来自磁刺激线圈的脉冲状磁通的相位更准确地一致。其结果是，能够进一步抑制各谐振电路中的最大电压/最大电流。
126.此外，作为同步调整电路6，也可以调整决定谐振频率的其他分量(例如电容分量)。此外，也可以是插入到谐振电路21以外的其他谐振电路而调整该谐振电路的谐振频率的结构。
127.第六实施方式中的其他结构和优点与上述第一实施方式相同，因此省略更详细的说明。
128.(第七实施方式)
129.接着，参照图14来说明本发明的第七实施方式的经颅磁刺激装置。在该第七实施方式的说明中，对于与上述第一实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
130.该第七实施方式的装置具有相位调整电路7，该相位调整电路7用于使在谐振电路21、22中分别产生的谐振电流彼此的相位匹配。该相位调整电路7通过以使得在谐振电路21、22中分别产生的谐振电流的产生定时一致的方式进行调整，从而使谐振电流彼此的相位匹配。
131.图15中示出相位调整电路7的一例。图15所示的相位调整电路7具备与门71和延迟电路72。从未图示的控制装置向开关元件211的输入信号(接通信号)被输入到与门71的一个输入端7a。延迟电路72根据谐振电路21的谐振电流与谐振电路22的谐振电流的相位偏移，使向与门71中的另一个输入端的信号延迟。此外，与门71的输出端7b连接到开关元件211的栅极。
132.在本实施方式的装置中，能够使向开关元件211的输入信号延迟，调整谐振电流的产生时期。即，能够在减少谐振开始时期的差分的方向上进行调整。由此，能够使在谐振电路中产生的谐振电流的相位、即、由磁刺激线圈11、12产生的脉冲状磁通的相位更准确地一致(即，减少差分)。其结果是，能够进一步抑制各谐振电路中的最大电压/最大电流。
133.作为相位调整电路7，不限于图15的示例，能够使用能够调整谐振电流的相位的其他结构。例如，如图16所示，作为相位调整电路7，也可以为使用电容元件73和可变电阻74的结构。来自控制装置的输入信号(接通信号)被输入到该相位调整电路7的输入端7a，其输出端7b连接到开关元件211的栅极。图16的电路中的延迟时间由开关元件211所具有的栅极的cies(输入电容)和vth(阈值电压)、相位调整电路7的电容元件73的电容c、以及可变电阻74的电阻值r这样的常数决定。因此，通过调整可变电阻74的电阻值r，能够控制延迟时间。
134.此外，相位调整电路7也可以连接到谐振电路22，而不是谐振电路21。此外，也能够分别将不同的相位调整电路7连接到两个谐振电路21、22。
135.第七实施方式中的其他结构和优点与上述第一实施方式相同，因此省略更详细的说明。
136.(第八实施方式)
137.接着，参照图17来说明本发明的第八实施方式的经颅磁刺激装置。在该第八实施方式的说明中，对于与上述第七实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
138.在该第八实施方式中，示出在上述第七实施方式中说明的相位调整电路7的更具体的示例。该相位调整电路7由将信号输出到与门71的反相输入的差分放大器75、以及将信号输出到差分放大器75的输入的霍尔元件761、762构成。来自未图示的控制器的开关信号被输入到与门71的另一个输入端7a。霍尔元件761被配置在磁刺激线圈11的附近，能够将由该磁刺激线圈11产生的磁场强度检测为电压值。同样，霍尔元件762被配置在磁刺激线圈12的附近，能够将由该磁刺激线圈12产生的磁场强度检测为电压值。
139.在第八实施方式的装置中，在来自霍尔元件761、762的信号中没有差异的情况下(即，磁场强度的相位一致的情况下)，来自控制装置的igbt信号(即，开关信号)直接被输入
到开关元件211。如果在来自霍尔元件761、762的信号中存在差异的情况下(即，磁场强度的相位中存在偏移的情况下)，则来自控制装置的igbt信号(即，开关信号)不被输入到开关元件211，而成为保持状态。由此，能够自动地调整谐振电路21中的谐振开始时期。
140.第八实施方式中的其他结构和优点与上述第七实施方式相同，因此省略更详细的说明。
141.(第九实施方式)
142.接着，参照图18和图19来说明本发明的第九实施方式的经颅磁刺激装置。在该第九实施方式的说明中，对于与上述第七实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
143.在该第九实施方式中，示出了在上述第七实施方式中说明的相位调整电路7的更具体的示例。向第九实施方式的谐振电路21、22的共同布线部分中插入对该共同布线中的电流值进行检测的电流检测元件77(参照图18)。此外，第九实施方式的相位调整电路7经由整流用二极管771将来自电流检测元件77的信号输入到与门71的反相输入(参照图19)。
144.在第九实施方式的装置中，在分别流过谐振电路21、22的谐振电流中没有相位差的情况下，在这些电路的共同布线部分中不流动电流。因此，来自控制装置的igbt信号(即，开关信号)直接被输入到开关元件211。如果在分别流过谐振电路21、22的谐振电流中存在相位差的情况下，则在这些电路的共同布线部分中流动与相位差对应的电流。于是，来自控制装置的igbt信号(即开关信号)不被输入到开关元件211，而成为保持状态。由此，能够自动地调整谐振电路21中的谐振开始时期。
145.第九实施方式中的其他结构和优点与上述第七实施方式相同，因此省略更详细的说明。
146.(第十实施方式)
147.接着，参照图20和图21来说明本发明的第十实施方式的经颅磁刺激装置。在该第十实施方式的说明中，对于与上述第七实施方式的装置基本上共同的要素，通过使用相同的符号来避免记载的重复。
148.在该第十实施方式中，示出了在上述第七实施方式中说明的相位调整电路7的另一例。该相位调整电路7通过以使得在谐振电路21、22中分别产生的谐振电流的变化率(即，di/dt)的最大点一致(即，以使得差分减少)的方式进行调整，从而使谐振电流彼此的相位匹配。
149.第十实施方式的相位调整电路7由连接到与门71的反相输入的定时器78、以及连接到该定时器78的过零检测器791、792构成。过零检测器791能够检测流过谐振电路21的谐振电流的正弦波形中的过零点。同样，过零检测器792能够检测流过谐振电路22的谐振电流的正弦波形中的过零点。在过零点一致的情况下，来自控制装置的igbt信号(即开关信号)直接被输入到开关元件211。如果在过零点中存在偏移的情况下，则能够由定时器78测量该偏移，以该测量时间，使一个谐振电路中的下一次谐振开始时间点错开(即延迟)该时间。由此，能够使在谐振电路21、22中分别产生的谐振电流彼此的相位匹配。
150.图21中示出了施加到线圈的电流与由该线圈产生的电场的关系。线圈的磁通密度与电流值成比例，电场与磁通密度的变化成比例。当施加到线圈的电流的变化率(di/dt)最大时，由线圈产生的电场最大(参照图21(b))。因此，通过使该电流的变化率的最大点一致，
能够实现由多个线圈产生的电场的最大化。于是，能够期待高的治疗效果。
151.第十实施方式中的其他结构和优点与上述第七实施方式相同，因此省略更详细的说明。
152.此外，本发明的内容并不限定于上述实施方式。本发明能够在权利要求书所记载的范围内对具体的结构施加各种变更。
153.例如，在上述各实施方式中，说明了使用两个谐振电路的示例，但也能够使用三个以上的谐振电路，通过各个谐振电路来驱动对应的磁刺激线圈。在该情况下，各谐振电路相对于电源3并联。
154.此外，在上述各实施方式中，采用了对多个磁刺激线圈11、12施加相同相位的电流的结构，但也能够通过施加相反相位的电流来使磁场的方向相反，从而使磁场相抵消(理想地，磁场强度为零)。这样，能够用作临床研究用的伪刺激线圈。
155.附图标记的说明
156.3：电源
157.6：同步调整电路
158.7：相位调整电路
159.11：一个磁刺激线圈(上部线圈)
160.12：另一个磁刺激线圈(下部线圈)
161.21、22：谐振电路
162.211、221：开关元件
163.212、222：充电用电容器
164.213、223：谐振用电容器
165.214、224：二极管
166.215、225：电阻
167.41、42：第二开关元件
168.51、52：谐振阻抗电路
169.100：装置主体
170.200：调整机构
171.210：线圈保持部。

技术特征：
1.一种经颅磁刺激装置，其特征在于，具备：多个谐振电路，具有多个磁刺激线圈，所述多个磁刺激线圈用于通过向生物体内部施加变动磁场来进行对生物体的刺激，所述多个谐振电路用于向所述多个磁刺激线圈分别施加脉冲电流而产生所述变动磁场；以及电源，用于向所述多个谐振电路供应电力，所述多个谐振电路相对于所述电源并联连接，由此，所述多个磁刺激线圈也相对于所述电源并联连接，所述多个磁刺激线圈被形成为大致相同形状，并且，以由所述脉冲电流产生的磁通的方向一致的方式邻接配置。2.根据权利要求1所述的经颅磁刺激装置，其中，所述多个谐振电路分别具备开关元件，所述开关元件控制向所述磁刺激线圈施加所述脉冲电流的施加定时。3.根据权利要求1或2所述的经颅磁刺激装置，其中，所述多个磁刺激线圈以它们的轴心大致一致的方式层叠配置。4.根据权利要求3所述的经颅磁刺激装置，其中，所述磁刺激线圈中的一个为上部线圈，另一个为下部线圈，在所述上部线圈和所述下部线圈的至少一部分的剖视图中，以所述上部线圈的底面与所述下部线圈的上表面重合的方式层叠配置所述上部线圈和所述下部线圈。5.根据权利要求1或2所述的经颅磁刺激装置，其中，所述多个磁刺激线圈中的各自的绕组彼此相互绞合而构成多芯线。6.根据权利要求1～5中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，所述谐振电路具备谐振用电容器，所述谐振用电容器蓄积从所述电源供应的电荷，在所述谐振用电容器与所述电源之间配置有第二开关元件，所述第二开关元件在所述谐振用电容器的放电时切断所述谐振用电容器与所述电源的连接，从而抑制向所述电源的漏电流。7.根据权利要求1～5中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，所述谐振电路具备谐振用电容器，所述谐振用电容器蓄积从所述电源供应的电荷，在所述谐振用电容器与所述电源之间插入有谐振阻抗电路，所述谐振阻抗电路通过在所述谐振电路的谐振频率下谐振，从而作为比非谐振时高的电阻分量发挥作用，抑制向所述电源的漏电流。8.根据权利要求1～7中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，在所述多个谐振电路中的任一个或全部中具备用于使各个谐振电路的谐振频率同步的同步调整电路。9.根据权利要求1～8中任一项所述的经颅磁刺激装置，其中，具备相位调整电路，所述相位调整电路用于使在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流彼此的相位匹配。10.根据权利要求9所述的经颅磁刺激装置，其中，所述相位调整电路为如下的结构：通过以使得在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流的产生定时一致的方式进行调整，从而使所述谐振电流彼此的相位匹配。11.根据权利要求9所述的经颅磁刺激装置，其中，所述相位调整电路为如下的结构：通过以使得在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流的变化率的最大点一致的方式进行调整，从而使所述谐振电流彼此的相位匹配。
12.一种经颅磁刺激装置，其特征在于，具备：多个谐振电路，具有多个磁刺激线圈，所述多个磁刺激线圈用于通过向生物体内部施加变动磁场来进行对生物体的刺激，所述多个谐振电路用于向所述多个磁刺激线圈分别施加脉冲电流而产生所述变动磁场；以及电源，用于向所述多个谐振电路供应电力，所述多个谐振电路相对于所述电源并联连接，由此，所述多个磁刺激线圈也相对于所述电源并联连接，还具备相位调整电路，所述相位调整电路用于使在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流彼此的相位匹配。13.根据权利要求12所述的经颅磁刺激装置，其中，所述相位调整电路为如下的结构：通过以使得在所述多个谐振电路中分别产生的谐振电流的变化率的最大点一致的方式进行调整，从而使所述谐振电流彼此的相位匹配。

技术总结
为了提供一种即使在抑制了施加到多个谐振电路中的磁刺激线圈的电流值和电压值的情况下也能够在脑内进行需要强度的磁刺激的经颅磁刺激装置，而具备多个谐振电路(21、22)和电源(3)，该多个谐振电路(21、22)用于向多个磁刺激线圈(11、12)分别施加脉冲电流而产生变动磁场，该电源(3)用于向多个谐振电路供应电力，多个谐振电路(21、22)相对于电源(3)并联连接，由此，多个磁刺激线圈(11、12)也相对于电源(3)并联连接，多个磁刺激线圈(11、12)形成为大致相同形状，并且，构成为以由施加的脉冲电流产生的磁通的方向一致的方式邻接配置。生的磁通的方向一致的方式邻接配置。生的磁通的方向一致的方式邻接配置。


技术研发人员：中村仁志 南藤谦二
受保护的技术使用者：帝人制药株式会社
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2023/8/16