[发明专利]基于动态磁激励离子谱的骨组织无创检测方法与装置

权利要求书

1.基于动态磁激励离子谱的骨组织无创检测方法，其特征在于根据骨组织中不同组织所含的离子成分的差异，采用宽频动态磁信号作为激励信号以测量各种离子的动态磁激励离子谱,包含测量感应磁场的频率特性、方向和大小，结合麦克斯韦方程反演各种离子的分布情况；同时记录无激励状态下的生物磁信号。

2.根据权利要求1所述方法的基于动态磁激励离子谱的骨组织无创检测装置，其特征在于包括局部磁场屏蔽罩、抑自感式检测前端、信号处理端；其中局部磁场屏蔽罩构成整个装置的外壳，负责屏蔽环境磁场干扰；抑自感式检测前端放置在在局部磁场屏蔽罩的内部，负责宽频检测磁信号的发射和磁感应信号的接收；信号处理端可以是一台远程计算机或者服务器，负责控制信息的产生和接收磁感应信号的存储和分析处理；所述局部磁场屏蔽罩、抑自感式检测前端、信号处理端三个部分之间通过无线或者有线方式相连接；装置采用有源、无源方式局部屏蔽环境磁场干扰以提高检测精度，采用抑自感式磁场检测探头减少激励磁场直接耦合到磁场接收单元的量以提高检测分辨率，且无需磁体实现垂直极化。

3.根据权利要求2所述的基于动态磁激励离子谱的骨组织无创检测装置，其特征在于所述的局部磁场屏蔽罩，包括无源屏蔽罩、有源柔性PCB屏蔽罩、通信单元、控制单元；

上述的无源屏蔽罩是由高磁导率硬性材料制成的一个筒状体，或者根据所检测的骨的形状的不同制作成其他形状；

上述有源柔性PCB屏蔽罩在无源屏蔽罩的内部，其作用在于进一步屏蔽环境磁场；

上述通信单元在无源屏蔽罩的外部，与控制单元相连接，负责实现与抑自感式检测前端、信号处理端的通信，可采用有线或者无线通信模式；

上述控制单元负责根据抑自感式检测前端通过通信单元所反馈的磁场接收信息，独立调节上述有源柔性PCB屏蔽罩上的各个金属线圈的电流，将环境磁场的抵消到更低的水平，以保证探测精度，其包含电源单元、处理器和功率放大单元。

4.根据权利要求3所述的基于动态磁激励离子谱的骨组织无创检测装置，其特征在于所述的有源柔性PCB屏蔽罩，由多层柔性PCB板组成，每层柔性PCB板上布有不同宽度、长度和间距的曲折金属线，以提供电流通路；每层的金属线可相互垂直、平行或成一定角度；层间用按照一定顺序排列的短路线连接，将各层金属线连接起来，组成多个立体金属线圈；金属线圈可与筒状体的横切面成一定角度或分布在筒状体的内表面上，且每个线圈独立供电。

5.根据权利要求2所述的基于动态磁激励离子谱的骨组织无创检测装置，其特征在于所述的抑自感式检测前端，包括抑自感式磁场探头阵列、信号收发单元、扫描单元、通信单元和电源单元；

上述抑自感式磁场探头阵列主要负责磁场信号的发射和接收；所述阵列每个阵元包括多个磁场发射线圈和多个磁敏接收单元，它们按照一定的方式排列在一个平面上；每个磁场发射线圈用于发射宽频检测磁信号；同时调整各个磁场发射线圈的位置和电流，以保证磁场发射线圈所发射的激励磁场直接耦合到磁敏接收单元的量最小，提高检测的分辨率，同时此结构无需磁体实现垂直极化，可有效地减少装置的整体尺寸；每个磁敏接收单元用于接收磁感应信号，并转化为电信号；

上述信号收发单元与抑自感式磁场探头阵列相连接，负责磁场发射线圈上的电信号的产生和磁敏接收单元上接收电信号的预处理，上述信号收发单元由处理器、功率放大单元、低噪放大单元、存储单元组成；

上述扫描单元负责在信号收发单元的控制下，驱动抑自感式磁场探头阵列运动，使得后者能遍历局部磁场屏蔽罩内部的整个骨组织数据采集区域，上述扫描单元由处理器、步进电机组成；

上述通信单元与信号收发单元相连接，负责实现与局部磁场屏蔽罩、信号处理端的通信，可采用有线或者无线通信模式；

上述电源单元负责对抑自感式检测前端的抑自感式磁场探头阵列、信号收发单元、扫描单元和通信单元的供电，可采用有线电源或者电池实现。