[发明专利]一种磁颗粒检测系统的误差提取方法和装置

说明书

一种磁颗粒检测系统的误差提取方法和装置，利用两种相对独立的磁颗粒检测方法，以磁导率为隐变量建立感应线圈电压和感应线圈电感之间的联系，实现感应线圈电感理论值和测量值之间的误差提取，并由此得到感应电压误差和共振频率误差。本发明误差提取装置中，信号运算模块(8)的输入端连接磁颗粒检测系统的感应线圈，测量感应线圈的电压，计算感应线圈电感理论值。信号运算模块(8)的输出端连接误差提取模块(10)的输入端。扫频测量模块(9)的输入端连接磁颗粒检测系统的感应线圈，测量感应线圈的电感值，扫频测量模块(9)的输出端连接误差提取模块(10)的输入端。误差提取模块(10)计算感应线圈电感误差、电压误差和共振频率误差。

技术领域

本发明涉及一种磁颗粒检测系统的误差提取方法和装置。

背景技术

磁颗粒(magnetic particle,MP)是一种化学合成材料，采用铁磁材料作为内核，其粒径小(微米级甚至纳米级)，比表面极大，耦联容量高，具有磁响应性、生物相容性及非常高的吸附能力。基于这些特性，磁颗粒在磁性分离、生物样品处理、生物分子检测识别、药物靶向治疗、热疗、及组织工程等生物医药领域获得了广泛应用。

磁颗粒具有高吸附能力，可作为生物大分子的载体，完成靶向治疗任务。另外，通过外加磁场可对磁颗粒进行操控，如聚集、移动、洗脱及定位等。利用磁颗粒的这两个特性可对核酸、蛋白质、病毒及微生物等生物样品进行分离、富集、提纯等处理，国内外也有多家公司开发出多种基于磁颗粒吸附特性的生物样品处理仪器，其检测过程均涉及磁颗粒检测。

非线性磁化(non-linear magnetization)是磁颗粒的一项重要的磁响应特性。由此开发的设备结构简单成本低、不易受外界环境影响、兼容不同的探针分子固定策略，兼容不同的容纳样品的器材的结构模式，正是由于这些特点，其是与样品处理过程集成联接的首选检测技术。

磁颗粒检测(magnetic particle detection,MPD)系统是利用一种磁颗粒非线性磁化特性的检测系统，可用于检测磁颗粒浓度，半径及周边环境状态。其包含激励、接收装置，以及信号处理装置。它的激励磁场主要由通以交变电流的螺线管实现，由感应线圈捕获信号，并传递至信号处理装置进行处理，得到所需信息。MPD检测途径主要有两种，一种是通过检测感应线圈的电感，运用电感和磁颗粒状态之间的物理关系，得到磁颗粒自身及周边信息；另一种是通过检测感应线圈的感应电压，经傅里叶变换得到频谱信息，并通过特定频率的幅值来获取磁颗粒自身及周边信息。目前两种方法各自独立，且均存在一些难以消除的误差，影响磁颗粒检测结构的精度和质量，并对实际运用中的在体测量造成较大障碍。

所述的磁颗粒检测系统两种检测方式产生误差的原因主要有两个：对于磁导率的简化处理，周边环境的影响。传统处理方式是尽可能减小周边环境，如地磁，温度的影响，例如采用差分式感应线圈的方式。而对于磁导率，很少有有效处理，虽部分文献采用加权平均近似的方式进行，并借此衍生出测量电感以实现浓度测量的方法，但并未对磁导率随着外磁场的变化而产生的变化量做出处理。

μ＝w_mpμ_mp+w_airμ_air+w_bufferμ_buffer+w_vμ_v

μ是感应线圈内部整体的磁导率，μ_mp是待检测磁颗粒的磁导率，μ_buffer是放置磁颗粒的缓冲液的磁导率，μ_v是感应线圈支撑结构的磁导率，w_mp、w_air、w_buffer、w_v分别是各个材料磁导率占磁导率的权重，含量越高，权值越大。

但这种处理方式仅适合在外磁场影响下磁导率变化不大的情况，对于铁磁材料并不适用。