[发明专利]应用于心磁图仪测量的无磁三维机械传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种在心磁仪测量中使用的无磁性、三维方向可调节的机械传动机构。更确切地说涉及一种应用于心磁图仪测量的无磁三维机械传动机构，属于心磁图仪应用领域。

背景技术

超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)是目前世界上已知的最灵敏的磁传感器。作为SQUID的主要应用领域之一，心磁测量仪(下面简称心磁仪)近年来发展迅速。心磁仪是测量心脏磁场的科研医疗仪器。心脏磁场(下面简称心磁)与心脏电场(下面简称心电)同源产生，都来源于心肌细胞内离子的定向流动。相比于心电仪，由于心磁在空间中传播不受人体组织的影响，所以心磁仪能测量到更精确的心脏信号；另外心磁仪具有完全无接触、无辐射、时间空间分辨率高、灵敏度特异性高、对冠心病的前期诊断灵敏等优点【Hans.Koch，IEEEApplied Supercond.11(2001)，49-59】【K.Sternickel et al，Supercond.Sci.Technol.19(2006)S160-S171】。

人体心磁信号极其微弱，典型强度为100pT(10^-10T)。SQUID的灵敏度高，典型低温超导SQUID的磁场灵敏度为3-5fT/sqrt(Hz)，极易受噪声的干扰【V.Pizzela et al，Supercond.Sci.Technol.14(2001)R79-R114】。如果金属离SQUID较近，金属在电磁场中产生的涡流就会成为噪声信号；另一方面，心脏磁场在空间传播中遇到金属会受到影响，所以在心磁测量中SQUID附近不能有金属，故心磁仪使用的支撑结构必须是不含金属、完全无磁的。

心磁仪按测量通道数目可分为单通道和多通道两种类型。如果通道数较少，为了覆盖整个心脏区域，需要移动被测试者在一个平面上进行扫描式测量；另一方面被测试者的体形各异，需要调节SQUID的高度，所以实际使用的是可以调节三维方向的传动机构。目前，国内尚未有关于心磁测量中使用的三维传动结构的公开报道；国际上有关应用于心磁仪中使用的无磁三维机械传动机构性能和参数信息鲜有报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种应用于心磁图仪测量的无磁三维机械传动机构，也即本发明提供一种可以在三维方向移动且不含任何金属材料的传动机构。相比于一般的三维传动机构，本发明不采用任何金属传导部件，传动可靠，调节轻松便利，满足心磁测量要求。

本发明提供的三维机械传动机构分为两部分：一部分是低温液氦容器——杜瓦的支撑架；另一部分是三层结构的无磁床。支撑架与无磁床之间无任何连接，两者配合起来以完成心磁的测量。支撑架内放置杜瓦，杜瓦是有真空隔热层的圆柱形容器，SQUID放置在杜瓦的液氦内，心磁信号穿过杜瓦底部进入SQUID；杜瓦可以在竖直方向上移动。无磁床分为三层，可以在水平面上左右、前后二维移动。在心磁测量中，被测试者躺在床上，通过移动无磁床来实现被测试者在水平方向的二维移动，同时通过移动杜瓦来调节SQUID与被测试者之间的距离，实现了竖直方向的移动。也即，杜瓦的支撑架竖直方向的行程设计需要考虑测试者胸膛的厚度在水平方向上，无磁床的移动范围应该大于心脏区域。

支撑架内部有定滑轮和竖直方向上的齿条。杜瓦用卡箍锁住；然后将卡箍放在支撑架的圆环形托座上。托座是水平方向，通过尼龙螺丝与齿条固定，托座后有滑动轨道。用高强度的棉绳连结托座，棉绳跨过定滑轮，另一端连结与杜瓦等重的配重；在支撑架上设有固定把手，把手的一端有齿轮，齿轮与齿条相互啮合，转动把手，就可以带动齿条上下移动，这样可以很轻松移动托座，从而调节杜瓦的高度(图1)。

无磁床采用三层结构，底层是底座，起支撑固定作用；中间层是可以左右移动的承接层；上层是可以前后移动层，被测试躺在上面。无磁床采用齿轮、齿条、传力、导轨滑动的结构(图2)。无磁床无磁床的中间层设有传动盒，传动盒中设有把手，把手内嵌镶连接杆；连结杆另一端为齿轮，通过齿轮间的变速和涡轮蜗杆的变向，最后一段齿轮“咬”住齿条。转动把手，使连接杆和齿轮转动，从而带动齿条移动。齿条通过螺丝固定在床体上，齿条的移动带动了床体滑动。中间层和上层的齿条相互垂直，这样两层的移动方向就相互垂直。中间层和上层床体下各安装四个滑动轮，滑动轮下有导轨，床体的移动就是滑动轮在导轨上的滚动。使用涡轮蜗杆结构，使操作方便，移动床省力平稳。