[發(fā)明專利]一種磁顆粒檢測系統(tǒng)的誤差提取方法和裝置

有效

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• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107941660B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊東旭;王明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N15/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

一種磁顆粒檢測系統(tǒng)的誤差提取方法和裝置，利用兩種相對獨(dú)立的磁顆粒檢測方法，以磁導(dǎo)率為隱變量建立感應(yīng)線圈電壓和感應(yīng)線圈電感之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)線圈電感理論值和測量值之間的誤差提取，并由此得到感應(yīng)電壓誤差和共振頻率誤差。本發(fā)明誤差提取裝置中，信號運(yùn)算模塊(8)的輸入端連接磁顆粒檢測系統(tǒng)的感應(yīng)線圈，測量感應(yīng)線圈的電壓，計(jì)算感應(yīng)線圈電感理論值。信號運(yùn)算模塊(8)的輸出端連接誤差提取模塊(10)的輸入端。掃頻測量模塊(9)的輸入端連接磁顆粒檢測系統(tǒng)的感應(yīng)線圈，測量感應(yīng)線圈的電感值，掃頻測量模塊(9)的輸出端連接誤差提取模塊(10)的輸入端。誤差提取模塊(10)計(jì)算感應(yīng)線圈電感誤差、電壓誤差和共振頻率誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁顆粒檢測系統(tǒng)的誤差提取方法和裝置。

背景技術(shù)

磁顆粒(magnetic particle,MP)是一種化學(xué)合成材料，采用鐵磁材料作為內(nèi)核，其粒徑小(微米級甚至納米級)，比表面極大，耦聯(lián)容量高，具有磁響應(yīng)性、生物相容性及非常高的吸附能力。基于這些特性，磁顆粒在磁性分離、生物樣品處理、生物分子檢測識別、藥物靶向治療、熱療、及組織工程等生物醫(yī)藥領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

磁顆粒具有高吸附能力，可作為生物大分子的載體，完成靶向治療任務(wù)。另外，通過外加磁場可對磁顆粒進(jìn)行操控，如聚集、移動、洗脫及定位等。利用磁顆粒的這兩個(gè)特性可對核酸、蛋白質(zhì)、病毒及微生物等生物樣品進(jìn)行分離、富集、提純等處理，國內(nèi)外也有多家公司開發(fā)出多種基于磁顆粒吸附特性的生物樣品處理儀器，其檢測過程均涉及磁顆粒檢測。

非線性磁化(non-linear magnetization)是磁顆粒的一項(xiàng)重要的磁響應(yīng)特性。由此開發(fā)的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單成本低、不易受外界環(huán)境影響、兼容不同的探針分子固定策略，兼容不同的容納樣品的器材的結(jié)構(gòu)模式，正是由于這些特點(diǎn)，其是與樣品處理過程集成聯(lián)接的首選檢測技術(shù)。

磁顆粒檢測(magnetic particle detection,MPD)系統(tǒng)是利用一種磁顆粒非線性磁化特性的檢測系統(tǒng)，可用于檢測磁顆粒濃度，半徑及周邊環(huán)境狀態(tài)。其包含激勵(lì)、接收裝置，以及信號處理裝置。它的激勵(lì)磁場主要由通以交變電流的螺線管實(shí)現(xiàn)，由感應(yīng)線圈捕獲信號，并傳遞至信號處理裝置進(jìn)行處理，得到所需信息。MPD檢測途徑主要有兩種，一種是通過檢測感應(yīng)線圈的電感，運(yùn)用電感和磁顆粒狀態(tài)之間的物理關(guān)系，得到磁顆粒自身及周邊信息；另一種是通過檢測感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓，經(jīng)傅里葉變換得到頻譜信息，并通過特定頻率的幅值來獲取磁顆粒自身及周邊信息。目前兩種方法各自獨(dú)立，且均存在一些難以消除的誤差，影響磁顆粒檢測結(jié)構(gòu)的精度和質(zhì)量，并對實(shí)際運(yùn)用中的在體測量造成較大障礙。

所述的磁顆粒檢測系統(tǒng)兩種檢測方式產(chǎn)生誤差的原因主要有兩個(gè)：對于磁導(dǎo)率的簡化處理，周邊環(huán)境的影響。傳統(tǒng)處理方式是盡可能減小周邊環(huán)境，如地磁，溫度的影響，例如采用差分式感應(yīng)線圈的方式。而對于磁導(dǎo)率，很少有有效處理，雖部分文獻(xiàn)采用加權(quán)平均近似的方式進(jìn)行，并借此衍生出測量電感以實(shí)現(xiàn)濃度測量的方法，但并未對磁導(dǎo)率隨著外磁場的變化而產(chǎn)生的變化量做出處理。

μ＝w_mpμ_mp+w_airμ_air+w_bufferμ_buffer+w_vμ_v

μ是感應(yīng)線圈內(nèi)部整體的磁導(dǎo)率，μ_mp是待檢測磁顆粒的磁導(dǎo)率，μ_buffer是放置磁顆粒的緩沖液的磁導(dǎo)率，μ_v是感應(yīng)線圈支撐結(jié)構(gòu)的磁導(dǎo)率，w_mp、w_air、w_buffer、w_v分別是各個(gè)材料磁導(dǎo)率占磁導(dǎo)率的權(quán)重，含量越高，權(quán)值越大。

但這種處理方式僅適合在外磁場影響下磁導(dǎo)率變化不大的情況，對于鐵磁材料并不適用。