[发明专利]一种基于SERF原子磁强计的心磁测量及心磁图生成系统

说明书

本发明涉及一种基于SERF(Spin‑Exchange Relaxation‑Free，无自旋交换弛豫)原子磁强计的心磁测量及心磁图生成系统，该系统主要包括：磁屏蔽桶(房)，SERF原子磁强计、数据采集模块以及心磁图生成模块。磁屏蔽桶(房)用于屏蔽地球磁场，为SERF原子磁强计提供零磁环境，所述SERF原子磁强计可测量胸腔表面法向的心磁信号，数据采集模块采集的信号经过信号处理之后绘制出等磁场图和电流密度图。本发明提出的系统相比于使用超导量子干涉仪的心磁系统，运行维护成本低，能够实现高灵敏度便捷化紧贴式的心磁测量及心磁图生成。

技术领域

本发明涉及生物医疗仪器领域，特别是一种采用SERF(Spin-ExchangeRelaxation-Free，无自旋交换弛豫)原子磁强计进行心磁测量及生成心磁图的系统。

背景技术

心磁图仪在临床应用中具有重要价值，例如在诊断心率失常、心肌缺血、冠心病患者治疗前后的监测等方面都有广泛应用，其在心脏病发病风险分级、普查、介入诊疗效果评估等方面有着较为突出的优势。

目前医疗领域使用的心磁图仪系统均是SQUID(超导量子干涉仪)系统，低温SQUID系统的灵敏度可达10fT。但是，SQUID系统在低温环境下工作时，需要在杜瓦瓶灌装液氦进行冷却，液氦在使用过程中会不断蒸发，因此需要源源不断地补充液氦，而液氦的价格不菲，因此SQUID系统的运行维护成本较高。同时，SQUID系统笨重，操作不便，且由于结构固定，对不同个体进行测量时，不能很好的紧贴于胸腔表面实现更短距离的测量。

目前，SERF原子磁强计的灵敏度已超过SQUID，并且不需要液氦冷却，体积也正在朝着小型化的方向迈进，应用前景广泛。在此条件下，高灵敏度、低运行成本，实现紧贴式测量的心磁图仪成为可能。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于SERF原子磁强计的心磁测量及心磁图生成系统，维护运行成本低，能够实现更高灵敏度以及更方便的心磁测量及心磁图生成，是新一代高灵敏度、低运行成本的心磁图仪。

本发明技术解决方案：一种基于SERF原子磁强计进行心磁测量及心磁图生成系统，包括：磁屏蔽桶(房)，SERF原子磁强计、数据采集以及心磁图生成模块。

1)磁屏蔽桶或磁屏蔽房

磁屏蔽桶(房)用于屏蔽地球环境磁场，使SERF原子磁强计能够工作在零磁环境中。磁屏蔽桶采用三层坡莫合金制成，坡莫合金具有极高的弱磁场磁导率，并且具有很好的塑性。

2)SERF原子磁强计

SERF原子磁强计包括激光器、准直透镜、组合镜片系统、反射镜、碱金属气室、光电探测器(PD)等部件以及无磁电加热系统和磁补偿线圈系统。激光器输出的波长为795nm的光经光纤导入光路中，经准直透镜出射一束平行光，再经组合镜片系统即起偏器和1/4波片变为圆偏振光，经反射镜入射到碱金属气室，出射后的光再经反射镜入射到光电探测器PD。所述的碱金属气室中含有碱金属和惰性气体，该碱金属气室是感应外界磁场大小的敏感元件，入射到碱金属气室的圆偏振光极化处于零磁场中的碱金属最外层电子，当外界磁场有扰动时，通过光电探测器PD的输出变化量来确定外界磁场的大小。碱金属需要处于高温和无磁环境来获得无自旋交换弛豫态，因此SERF原子磁强计中包含无磁加热系统以及磁屏蔽线圈系统，无磁加热系统加热气室使其温度上升到150摄氏度，磁屏蔽线圈系统用于补偿磁屏蔽桶(房)内的剩磁。SERF原子磁强计体积为1.8cm×3.15cm×10cm，其轴向为其敏感轴Z轴，用于同时测量胸腔表面法向方向上的心磁，并且可紧贴皮肤，实现更短距离的测量。

3)数据采集

所述数据采集模块包含6*6阵列式心磁测量板、传输线以及NI采集板卡，具体实现如下：