[發明專利]一種磁場檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202110170116.X
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112842344B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 林強;蘇圣然;張桂迎;李衎
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: A61B5/243
• 分類號: A61B5/243;A61B5/318
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 李久林

本發明公開了一種磁場檢測系統及方法，用于測量磁場的磁傳感器組由多個磁傳感器組成，磁傳感器包括傳感器探頭和傳感器控制器；傳感器探頭包括用于采集背景噪聲和背景磁場梯度信息的第一磁傳感器探頭和用于采集被測磁場的多個第二磁傳感器探頭；本方案通過對背景磁噪聲及其梯度的采集，計算出空間中任意位置的共模磁噪聲，用于提升測量位置的信號質量，減少測量誤差，進一步提高生物磁檢測的準確性和靈敏度。

技術領域

本發明涉及原子磁力儀和弱磁檢測等技術領域，尤其涉及一種用于生物磁檢測的磁場檢測系統及其檢測方法。

背景技術

人體生命活動的過程中，細胞內部或細胞之間發生電子的轉移或離子的移動，形成生物電流。人體臟器如心、腦、肌肉等都有規律性的生物電流流動，而生物電流伴生生物磁場。研究表明，人體某些器官或者組織的異常，會導致生物電流的改變。通過檢測生物磁場，可以反推生物電流的特征，從而判斷這些器官或者組織的健康狀況。

心磁場、腦磁場、神經磁場、肌磁場等都屬于生物磁場。人體的這些器官或組織的生物磁場的強度在10^-14～10^-11特斯拉量級。與地球的磁場強度(10^-5特斯拉量級)，人體生物磁場信號是極其微弱的。要測量這么微弱的磁場，常規的磁場測量技術，比如磁通門、磁阻技術，都達不到這樣高的精度要求。現代最前沿的量子測磁技術，包括低溫超導干涉(SQUID)技術和原子測磁技術，理論上都能達到10^-15特斯拉量級，可以滿足人體生物磁檢測的精度要求。

在最近的二、三十年，人體生物磁場的檢測技術和臨床應用快速發展，目前已經有心磁圖儀，腦磁圖儀等投入研究和臨床應用。因為SQUID工程技術成熟較早，此類人體生物磁場診斷設備大多采用SQUID技術，該技術核心部件需要在4K的超低溫環境下工作，通常采用杜瓦瓶灌裝液氦進行冷卻，導致設備成本高，體積龐大。且液氦在使用過程中會不斷蒸發逃逸，需要不斷地補充液氦，因此SQUID系統的運行和維護成本很高，大大影響了此類設備的市場應用。

原子磁力測量技術利用處在特定量子態的堿金屬原子，其量子態能夠靈敏感知環境磁場并隨之發生某種變化，檢測所述的量子態的變化，就可以獲得磁場強度信息。原子磁力測量技術又分為Mx型原子磁力儀、Mz型原子磁力儀、無自旋弛豫交換(SERF)磁力儀等不同的實現方式。

原子磁力測量技術的工程難點在于激光技術。隨著近20年來激光技術的成熟應用，原子磁力檢測技術的應用也隨之成熟。因為原子磁力測量技術具有超高的靈敏度以及準確度，不需要SQUID那樣的低溫工作環境要求，體積也正在朝著小型化的方向發展，成為當前微弱磁場測量和應用的主流方向。

人體生物磁的檢測和臨床應用也一直是醫學界的前沿技術，但受限于微弱磁場檢測技術，一直處在研究狀態而未能推廣使用。目前，比較成熟的人體生物磁檢測技術是對心磁和腦磁的檢測，并且有了實際的臨床使用。