高功率双通道场型腔用于高频磁性神经调控

多种新方法，包括磁源成电和磁电刺激，利用高频交变磁场精确操控神经活动。为量化此类干预在自由行动小鼠中行为效应，我们开发了一个双通道磁力学腔，专为率敏感磁热-遗传刺激设计，并可适用于其他交变磁场用途。通过优化线圈设计，该系统允许在 10 cm × 10 cm × 6 cm 的腔内独立控制两个空间正交均匀磁场，每个磁场以不同频率供应。两个通道的 nominal 频率分别为 50 kHz 和 550 kHz，峰值磁场强度为 88 mT 和 12.5 mT，通过谐振线圈驱动实现，峰值电压为 1.6 kV 和 1.8 kV，电流为 1.0 kA 和 0.26 kA。此外，液体冷却系统使磁场可持续生成数分钟，而观察口和摄像机允许在腔内捕捉动物行为。该系统在两组宽频率范围内产生高幅值磁场，干扰小于 1%。相对均匀的磁场分布（±10% 覆盖腔体积的 94%）在整个腔内保持，线圈内壁在运行期间的温度升高速率受限于 < 0.35 °C/s 以确保体内安全。使用掺钴的和未掺钴的氧化铁纳米粒子，我们演示了 3.5 °C/s 和 1.5 °C/s 的通道特定加热速率，验证了频率选择性。两个通道可稳定连续运行 4 秒。