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心磁测量系统

阅读：44发布：2020-05-08

专利汇可以提供心磁测量系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种心磁测量系统，包括：检测件，检测件包括TMR磁阻探头；数据采集分析单元，与检测件连接，数据采集分析单元用于采集检测件检测到的信号并对检测到的信号进行分析；磁场发生系统，磁场发生系统用于产生预定的磁场值；磁场屏蔽系统，与磁场发生系统连接，以通过磁场屏蔽系统对外界磁场进行屏蔽；并具有辅助检测设备以和本发明所提供的心磁测量结果进行比对。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中的心磁测量系统的成本较高的技术问题。，下面是心磁测量系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种心磁测量系统，其特征在于，包括：
检测件，所述检测件包括TMR磁阻探头；
数据采集分析单元，与所述检测件连接，所述数据采集分析单元用于采集所述检测件检测到的信号并对检测到的信号进行分析；
磁场发生系统，所述磁场发生系统用于产生预定的磁场值；
磁场屏蔽系统，与所述磁场发生系统连接，以通过所述磁场屏蔽系统对外界磁场进行屏蔽；
辅助检测设备，所述辅助检测设备包括常规心电测量设备，与所述心磁测量系统心磁测量结果进行比对。
2.根据权利要求1所述的心磁测量系统，其特征在于，所述TMR磁阻探头包括TMR磁阻传感器、初级信号放大电路、信号滤波电路和补偿电路，TMR传感器通过线缆连接至初级信号放大电路、信号滤波电路和补偿电路。
3.根据权利要求1所述的心磁测量系统，其特征在于，所述检测件还包括：检测阵列单元，通过对阵列单元数据进行处理，空间布局设计，将输出值做差，来消除外界低频噪声干扰；进一步分析差分信号的特性，并结合心磁信号与环境噪声特征，提高传感器不一致性和内部非相干噪声带来的测量误差，从而提高测量精度。
4.根据权利要求1所述的心磁测量系统，其特征在于，所述数据采集分析单元包括多通道数据采集模块、数模转换模块、数据分析存储模块以及心磁信号显示模块；其中TMR磁阻探头数据由多通道数据采集模块、数模转换分析模块输出到心磁信号显示模块。
5.根据权利要求1所述的心磁测量系统，其特征在于，所述磁场发生系统包括三位等径亥姆霍兹线圈、电流源、和磁场发生控制系统，电流源对磁场发生系统进行供电，线圈和磁场发生控制系统对产生的磁场进行实时监控和控制。
6.根据权利要求1所述的心磁测量系统，其特征在于，所述磁场屏蔽系统包括磁屏蔽罩和无磁性移动测试床，所述无磁性移动测试床可移动地设置，以通过所述无磁性移动测试床将待检测件运送至所述磁屏蔽罩地屏蔽区间内。
7.根据权利要求6所述的心磁测量系统，其特征在于，所述磁屏蔽罩包括保护内壳、中间夹层和保护外壳，所述中间夹层设置在所述保护内壳和所述保护外壳之间，所述保护外壳由铝材料制成，所述中间夹层包括多层坡莫合金板。
8.根据权利要求6所述的心磁测量系统，其特征在于，所述磁场屏蔽系统还包括无磁性测试基板，所述无磁性测试基板设置在所述无磁性移动床上，所述磁屏蔽罩上设置有卡接槽，以通过所述无磁性移动床将所述无磁性测试基板运送至所述磁屏蔽罩的屏蔽区域内，并使所述无磁性测试基板卡入至所述卡接槽内。
9.根据权利要求6所述的心磁测量系统，其特征在于，所述无磁性移动床包括支撑架和支撑板，所述支撑板设置在所述支撑架上，所述支撑板用于支撑待检测物；沿所述支撑架的延伸方向，所述支撑板可移动地设置在所述支撑架上。
10.根据权利要求9所述的心磁测量系统，其特征在于，所述无磁性移动床还包括驱动机构，所述驱动机构设置在所述支撑架上，所述驱动机构的驱动端与所述支撑板连接，以通过所述驱动机构的驱动端带动所述支撑板运动；
所述驱动机构包括蜗轮、蜗杆和操作手柄，所述操作手柄与所述蜗轮连接，所述蜗轮带动所述蜗杆运动，所述蜗杆与所述支撑板驱动连接。

说明书全文

心磁测量系统

技术领域

[0001] 本发明涉及心磁测量技术领域，具体而言，涉及一种心磁测量系统。

背景技术

[0002] 目前，针对心律不齐、心肌缺血等心脏疾病的心磁测量系统而言，心磁检测设备均为基于超导量子干涉元件（Superconducting Quantum Interference Device, SQUID）的心磁仪。

[0003] 然而，SQUID心磁仪设备体积大，且需要液氦或液氮进行冷却，费用昂贵，这样，使得SQUID心磁仪仅在有限的大医院和大学等研究机构中被引入。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提供一种心磁测量系统，以解决现有技术中的心磁测量系统的成本较高的技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供了一种心磁测量系统，包括：检测件，检测件包括TMR磁阻探头；
数据采集分析单元，与检测件连接，数据采集分析单元用于采集检测件检测到的信号并对检测到的信号进行分析；
磁场发生系统，磁场发生系统用于产生预定的磁场值；
磁场屏蔽系统，与磁场发生系统连接，以通过磁场屏蔽系统对外界磁场进行屏蔽；
辅助检测设备包括常规心电测量设备等，以和心磁测量系统的心磁检测结果进行比对。

[0006] 进一步地，TMR磁阻探头包括TMR磁阻传感器、初级信号方法电路、信号滤波电路和补偿电路，TMR传感器通过线缆连接至信号处理电路（即初级信号方法电路、信号滤波电路和补偿电路）。

[0007] 进一步地，检测件还包括：检测阵列单元，通过对阵列单元数据进行处理，空间布局设计，将输出值做差，来消除外界低频噪声干扰。进一步分析差分信号的特性，并结合心磁信号与环境噪声特征，提高传感器不一致性和内部非相干噪声带来的测量误差，从而提高测量精度。

[0008] 进一步地，检测阵列单元为8*8的阵列结构。

[0009] 进一步地，检测阵列单元的尺寸≤20*20cm2。

[0010] 进一步地，数据采集分析单元包括多通道数据采集模块、数模转换模块、数据分析存储模块以及心磁信号显示模块，其中TMR磁阻探头数据由多通道数据采集模块、数模转换分析模块，输出到心磁信号显示模块。

[0011] 进一步地，磁场发生系统包括三位等径亥姆霍兹线圈、电流源、和磁场发生控制系统，电流源对磁场发生系统进行供电，线圈和磁场发生控制系统对产生的磁场进行实时监控和控制。

[0012] 进一步地，磁场屏蔽系统包括磁屏蔽罩和无磁性移动测试床，无磁性移动测试床可移动地设置，以通过无磁性移动测试床将待检测件运送至磁屏蔽罩地屏蔽区间内。

[0013] 进一步地，磁屏蔽罩包括保护内壳、中间夹层和保护外壳，中间夹层设置在保护内壳和保护外壳之间，保护外壳由铝材料制成，中间夹层包括多层坡莫合金板。

[0014] 进一步地，中间夹层包括5块坡莫合金板。

[0015] 进一步地，磁屏蔽罩包括主体部和端盖，端盖可拆卸地设置在主体部上。

[0016] 进一步地，磁场屏蔽系统还包括无磁性测试基板，无磁性测试基板设置在无磁性移动床上，磁屏蔽罩上设置有卡接槽，以通过无磁性移动床将无磁性测试基板运送至磁屏蔽罩的屏蔽区域内，并使无磁性测试基板卡入至卡接槽内。

[0017] 进一步地，无磁性移动床包括支撑架和支撑板，支撑板设置在支撑架上，支撑板用于支撑待检测物；沿支撑架的延伸方向，支撑板可移动地设置在支撑架上。

[0018] 进一步地，无磁性移动床还包括驱动机构，驱动机构设置在支撑架上，驱动机构的驱动端与支撑板连接，以通过驱动机构的驱动端带动支撑板运动。

[0019] 进一步地，驱动机构包括蜗轮、蜗杆和操作手柄，操作手柄与蜗轮连接，蜗轮带动蜗杆运动，蜗杆与支撑板驱动连接。

[0020] 应用本发明的技术方案，由于本发明中的检测件由TMR磁阻探头组成，磁阻探头相比于SQUID心磁仪的检测探头而言成本较低、体积较小。因此，通过本发明提供的心磁测量系统能够降低生产成本，减小占用体积，便于携带和使用。附图说明

[0021] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1示出了根据本发明的进行人体测试的实施例示意图；
图2示出了心磁信号处理流程示意图；
图3示出了心磁采集过程结构示意图；
图4示出了心磁信号处理局部电路图；
图5示出了磁场发生系统示意图；
图6示出了无磁性移动床结构示意图。

具体实施方式

[0022] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0023] 如图所示，本发明实施例提供了一种心磁测量系统，该心磁测量系统包括检测件、数据采集分析单元、磁场发生系统、磁场屏蔽系统和辅助检测设备。其中，如图3所示，其为心磁采集过程结构示意图，检测件包括TMR磁阻探头，数据采集分析单元与检测件连接，数据采集分析单元用于采集检测件检测到的信号并对检测到的信号进行分析。磁场发生系统用于产生预定的磁场值，磁场屏蔽系统与磁场发生系统连接，以通过磁场屏蔽系统对外界磁场进行屏蔽；辅助检测设备，辅助检测设备包括常规心电测量设备等，以和心磁检测结果进行比对。

[0024] 本实施例中的其中TMR磁阻探头为进行心磁检测的核心单元，TMR 磁阻传感器可敏感皮特（pT）量级的磁场大小，灵敏度高。人类心脏发出的磁场大小约100pT，对该量级的磁场信号的检测，要求检测电路能实现高灵敏度、低噪声的测量。通过滤波电路设计、反馈控制、低噪声元器件选型、优化布线等方式，将噪声抑制在20pT以下，能够敏感10pT以下的磁场变化。采用本实施例提供的心磁测量系统，相比于现有技术中的心磁仪而言，本申请中的心磁测量系统由于采用了TMR磁阻探头，该TMR磁阻探头的成本较低，占用体积较小，因而能够很大程度上较低整体心磁测量系统的成本，同时，通过减小心磁测量系统的占用体积也便于进行操作。通过本实施例提供的心磁测量系统，能够便于降低人体心磁检测过程中的成本。

[0025] 具体的，本实施例中的TMR磁阻探头包括TMR磁阻传感器、初级信号放大电路、信号滤波电路和补偿电路，TMR传感器通过线缆连接至信号处理电路图4示出了心磁信号处理局部电路图，优化电路设计和布局，TMR芯片采集的数据，经过放大、滤波、差分增益等一些列操作，最终输出，使用设计电路，提取高精度心磁数据。具体的，基于差分测量的思路去除地磁信号及环境噪声，用仪表放大器得到多磁传感器件的输出信号之后，经过微调级放大，之后就进行信号差分，对差值信号滤波，然后进行主级放大，进行数据处理，最后输出分析数据。以一路TMR数据处理为例，典型参考电路图：TMR输出信号同步输出两路，一路给输出端子J3（毛输出为后续建立数学模型，计算误差作为参考）；另一路输出至AD8221芯片输入端管脚，配置VS+、VS-电容均为0.1uF，并预留调节电阻R2；经AD8221处理后的输出信号通过电阻R6输出至AD8606输入端，之后的增益微调环节采用2kΩ的电位器以微调0-2倍的增益，同时加R7,500Ω作为平衡电阻，后续差分环节，设计为差分的同时放大10倍。之后先进行高通滤波，再进行低通滤波。电路中的电容均经过实验进行测试调整确定，在布线时预留足够的空间。最后是两级主放大，均使用上限100倍的可调放大，使用100kΩ的电位器以调节。每个元件的正负电源均加0.1μF的电容用于滤波。

[0026] 在本实施例中，检测件还包括检测阵列单元，同样的TMR检测单体，形成检测阵列单元，通过数据采集单元，同时进行数据采集；具体的，本实施例中的检测阵列单元为8*8的阵列结构。通过实验验证，采用该阵列单元，提高心磁检测结果的精度；
在本实施例中，检测阵列单元的尺寸≤20*20cm2。本实施例中的检测阵列单元具备可扩展功能。参考人体的胸腔面积，初步设定检测阵列尺寸。且考虑后续检测数据处理的进一步优化处理，该检测阵列预留扩展接口，具备可扩展功能。

[0027] 在本实施例中，数据采集分析单元包括多通道数据采集模块、数模转换模块、数据分析存储模块以及心磁信号显示模块。TMR检测阵列数据经过数据采集模块、数据转换模块、数据分析存储模块，输出至心磁信号显示终端。采用本实施例中提供的数据采集分析单元，不仅可以同步采集心磁检测阵列单元的实时数据，同时辅助检测设备的输出数据也能够得到同步采集，并进行同步数据处理，实现多种信号处理结果同时显示和输出以进行比对分析。

[0028] 具体的，本实施例中的磁场发生系统（图5为磁场发生系统组成示意图）包括三位等径亥姆霍兹线圈、电流源和磁场发生控制系统，电流源对磁场发生系统进行供电，线圈和磁场发生控制系统对产生的磁场进行实时监控和控制。

[0029] 在本实施例中，磁场屏蔽系统包括磁屏蔽罩和无磁性移动测试床，无磁性移动测试床可移动地设置，以通过无磁性移动测试床将待检测件运送至磁屏蔽罩的屏蔽区间内，具体的，这里地屏蔽区间是指磁屏蔽罩能够屏蔽到的区域。采用这样的设置，通过移动无磁性移动测试床能够方便地将待检测件运送至屏蔽区间内，便于操作，提高了使用的便捷性。具体的，这里的待检测件主要为人体。

[0030] 具体的，本实施例中的磁屏蔽罩包括保护内壳、中间夹层和保护外壳，中间夹层设置在保护内壳和保护外壳之间，保护外壳由铝材料制成，中间夹层包括多层坡莫合金板。采用这样的设置，能够更好的起到对外界磁场的屏蔽效果，以避免外界磁场对内部待检测件的磁场的影响。

[0031] 为了进一步提高磁屏蔽的效果，本实施例中的中间夹层包括5块坡莫合金板，最高磁屏蔽效果可达0.1nT。

[0032] 为了提高操作的便捷性，本实施例中的磁屏蔽罩包括主体部和端盖，端盖可拆卸地设置在主体部上。具体的，本实施例中的磁屏蔽罩包括两个端盖，两个端盖相对设置在主体部的两端，两个端盖均可拆卸地设置在主体部上，以便于实验操作。

[0033] 在本实施例中，磁场屏蔽系统还包括无磁性测试基板，无磁性测试基板设置在无磁性移动床上，磁屏蔽罩上设置有卡接槽，以通过无磁性移动床将无磁性测试基板运送至磁屏蔽罩的屏蔽区域内，并使无磁性测试基板卡入至卡接槽内。采用这样的设置，能够便于通过无磁性移动床将无磁性测试基板固定在磁屏蔽罩上，以便于更好地对无磁性测试基板上地待检测件进行磁屏蔽，在将无磁性测试基板固定在磁屏蔽罩上后，可以将无磁性移动床从磁屏蔽罩地下方退出，以更好地减小无磁性移动床对待检测件地磁场地影响，以更好提高检测地精确度，保证检测结构地准确性。同时，本实施例中地磁场屏蔽系统的结构简单，成本较低。

[0034] 具体的，本实施例中地无磁性移动床包括支撑架和支撑板，支撑板设置在支撑架上，支撑板用于支撑待检测物。沿支撑架的延伸方向，支撑板可移动地设置在支撑架上。具体的，本实施例中地支撑件沿竖直方向延伸。支撑架为两个，两个支撑架间隔设置，支撑板设置在两个支撑架上，以通过两个支撑架对支撑板进行支撑。在支撑架远离支撑板的端部设置有滚轮，通过滚路以便于使支撑架可移动地设置。

[0035] 在本实施例中，无磁性移动床还包括驱动机构，驱动机构设置在支撑架上，驱动机构的驱动端与支撑板连接，以通过驱动机构的驱动端带动支撑板运动。采用这样地设置，以便于更好的根据实际情况调整支撑板地高度，以便于更好地将无磁性测试基板送入至磁屏蔽罩内。

[0036] 具体的，驱动机构包括蜗轮、蜗杆和操作手柄，操作手柄与蜗轮连接，蜗轮带动蜗杆运动，蜗杆与支撑板驱动连接。采用这样地设置，只需要操作操作手柄，操作手柄带动蜗轮转动，蜗轮带动蜗杆移动，蜗杆带动支撑板上下运动。

[0037] 为了更好的引导支撑板地运动，本实施例中的无磁性移动床还包括导轨，导轨沿支撑架的延伸方向延伸，具体的，导轨沿竖直方向延伸。支撑板可移动地设置在导轨上，以通过导轨引导支撑板地运动，以避免支撑板地运动发生偏移。

[0038] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：降低了人体心磁检测的成本，提高了针对心律不齐、心肌缺血等心脏疾病的便捷、低成本检测，通过磁屏蔽、差分探测、信号滤波等技术的研发，形成有磁屏蔽环境下对微弱的心磁信号的检测的方法；具有小型化、高精度、可灵活变换和高空间分辨率的特点，节省现有心磁检测系统设备的成本，可基本满足临床心磁信号检测的需求。

[0039] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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