[發明專利]用于心磁測量的主動磁屏蔽式激光泵浦磁力儀

在審

• 申請號: 201810064780.4
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108392195A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 程翔;劉華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種用于心磁測量的主動磁屏蔽式激光泵浦磁力儀，包括：位于三維亥姆霍茲線圈內的三維旋轉平臺以及依次設置于三維旋轉平臺上的泵浦激光光源、λ/4波長光學鏡片系統、銫原子氣室、光電二極管和光泵磁力儀信號檢測電路系統，本發明能夠檢測出三維環境磁場大小，通過線圈驅動電源產生與環境磁場相反的磁場，從而抵銷環境磁場對光泵磁力儀測量過程的影響，本發明能夠充分發揮激光泵浦磁力儀高精度的優點，實現與量子超導磁力儀同等精度的心磁檢測，激光泵浦磁力儀檢測心磁圖像時具有設備維護成本低、操作簡單等優點。

技術領域

本發明涉及的是一種醫療檢測領域的技術，具體是一種用于心磁測量的主動磁屏蔽式激光泵浦磁力儀。

背景技術

心磁圖同時測量交變和直流(恒定)的磁場信號，并可以實現離開人體進行三維空間的非接觸式測量，能夠獲得比心電圖更多的信息和更準確的信息，因此心磁圖在心血管疾病的預測方面有重要的作用。但是人體心臟產生的心磁場非常微弱，外界噪聲(地磁、環境磁場等)很容易將心磁淹沒，因此心磁測量需要特別高靈敏度的磁強計，普通醫院臨床上尚沒有普及可以測量心磁圖的磁力計，還沒有發揮心磁圖在臨床心臟疾病診斷中的作用。

發明內容

本發明針對現有心磁圖檢測過程中需要磁屏蔽室和低溫超導等復雜檢測環境的限制和不足，提出一種用于心磁測量的主動磁屏蔽式激光泵浦磁力儀，充分發揮激光泵浦磁力儀高精度的優點，實現與量子超導磁力儀同等精度的心磁檢測，激光泵浦磁力儀檢測心磁圖像時具有設備維護成本低、操作簡單等優點。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種用于心磁測量的主動磁屏蔽式激光泵浦磁力儀，包括：位于三維亥姆霍茲線圈內的三維旋轉平臺以及依次設置于三維旋轉平臺上的作為載波光源的泵浦激光光源、λ/4波長光學鏡片系統、銫原子氣室、光電二極管和光泵磁力儀信號檢測電路系統，其中：原子氣室內的堿金屬電子將其受靜磁場和射頻磁場作用產生的拉莫進動調制到泵浦激光，由光電二極管將光信號轉換為電信號并輸出至光泵磁力儀信號檢測電路系統，經光泵磁力儀信號檢測電路系統解調后得到拉莫進動的信號并得出磁場信息。

所述的三維旋轉平臺設置于X/Y/Z三軸正交亥姆霍茲線圈中心，初始安裝位置方向為X/Y/Z三軸正交亥姆霍茲線圈中心沿Z軸方向。

所述的三維旋轉平臺用于承載銫原子氣室、λ/4波長光學鏡片系統、泵浦激光光源、光電二極管和光泵磁力儀信號檢測電路系統，該三維旋轉平臺內置兩個旋轉軸，從而能夠在X、Y、Z軸之間互相旋轉。

所述的X/Y/Z三軸正交的亥姆霍茲線圈在三軸線圈驅動源不同驅動電流激勵下，能夠產生不同強度的正交磁場，通過合理控制X/Y/Z三軸正交線圈內的電流大小，可以使三軸正交線圈中心處磁場與環境磁場相互抵消，實現三維正交線圈中心一定尺寸范圍內的環境磁場為零，實現主動屏蔽環境磁場目的，最終消除心磁測量過程中環境磁場的干擾。銫原子氣室安裝于三維正交線圈中心處，通過控制三軸線圈驅動電源大小，使銫原子氣室內感受到的環境干擾磁場強度大小為0，達到主動屏蔽環境磁場對于激光泵浦磁力儀的效果。

所述的光泵磁力儀信號檢測電路系統，包括：光電轉換電路、前置放大電路、消除偏置電路、后置放大電路和濾波電路，其中：光電轉換電路將來自光電二極管的電流信號轉換為電壓信號，經由前置放大電路、消除偏置電路和后置放大電路依次進行放大、消除偏置和二次放大，由濾波電路輸出濾波后的電壓調制信號。

本發明涉及上述主動磁屏蔽式激光泵浦磁力儀的磁屏蔽方法，通過三維旋轉平臺依次沿x、y、z軸旋轉并測得三軸方向上的環境磁場大小后，光泵磁力儀控制系統控制三維亥姆霍茲線圈的電源產生相對應驅動電流，驅動電流在X/Y/Z三維亥姆霍茲線圈中心產生與每個主動磁屏蔽式激光泵浦磁力儀測量得到的磁場大小相同的反向磁場，反向磁場將銫原子氣室的環境磁場抵消，即在三維亥姆霍茲線圈中心處的環境磁場大小為零，實現主動屏蔽環境磁場的目的。