经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)在脑认知领域是一种新兴技术,原理是通过交变磁场产生感应电流直接刺激皮层神经元而改变后者功能,具有安全、无痛、无创、可持续等优点。研究表明,以5~25Hz频率变化的磁场进行TMS可以诱导人脑产生兴奋状态。用这种手段刺激大脑皮层保持其兴奋性,进而改善人的精神状态,对需要连续作业而容易产生困倦、疲劳感的人群无疑具有重大意义。磁刺激的效果同磁场的强度、频率成分、波形有着直接的关系。已经有实验证实,符合生理变化规律的磁场可引起脑电的“同化”反应,进而影响人的精神状态。本文旨在设计一套装置,用于产生类似脑电波形的磁场,并研究这种磁场对大脑皮层兴奋性产生的影响。首先用数理手段分析了8字形线圈通入低频交变电流时所激发磁场的变化规律,由麦克斯韦方程组推导出线圈周边空间任意点的磁场分布,并用Fortran和Matlab作为工具模拟出磁场的空间形状,为刺激线圈的设计提供了理论依据。以理论研究为基础,针对现有的磁刺激仪只能产生脉冲或正弦波磁场的现状,本文设计了脑电信号模拟仿真输出装置,这套装置产生的电压波形最大限度地模仿人处于兴奋状态下脑波,用以驱动线圈产生脑电节律的磁场进行经颅磁刺激实验。通过对实验前后EEG功率谱的对比,本文得出以下结论:模拟兴奋状态下脑电波形的磁场被耦合入人脑,可以明显地诱发大脑皮层的兴奋。