Magnetic Materials for Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
Max Koehler, Akshata Sangle, Stefan M. Goetz
用于经颅磁刺激(TMS)的各种线圈广泛可用于临床和研究用途。 这些线圈几乎全部设计为空气线圈,需要大量能量来实现给定的磁通密度和反过来的电场强度,而在其他领域,如电力电子或电气机器,磁性材料已经使用了很长时间来实现更高的效率。 我们测试了不同软磁材料对电磁性能的影响,包括各种铁氧体芯,非各向玉米导向硅钢的层压板材料,非定向硅钢,以及钴铁,以及具有绝缘颗粒的软磁性复合粉末芯。 每种材料都降低了线圈电流和电压,以达到相同的目标电场强度。 对于相同的场能量,每种材料都会产生较低的损失。 最常见的材料已经饱和在非常低的电流。 在较厚的层中更多的材料可以改变饱和点,但成本很高。 由于其低饱和通量密度,铁氧体似乎不适合TMS的高振幅要求。 层压板材材料和粉末芯降低了脉冲能量,但层压板材材料比粉末芯增加了更多的重量。 因此,适当的磁性材料可以减少所需的脉冲能量。 饱和通量密度是最相关的参数,而超出一定基数水平的渗透性实际上是无关紧要的。 最重要的是,与同一目标场的空气线圈相比,磁芯线圈的重量可能始终增加。
Various coils for transcranial magnetic stimulation (TMS) are widely available for clinical and research use. These coils are almost all designed as air coils, which require large levels of energy to achieve a given magnetic flux density and in turn electric field strength, whereas in other sectors, such as power electronics or electrical machines, magnetic materials have been used for a long time to achieve higher efficiencies. We tested the impact on the electric and magnetic properties of dif...