[发明专利]一种介入式弱磁与压力感知系统

说明书

本发明提供一种介入式弱磁与压力感知系统，用于光纤传感及医疗领域。该系统主要部件是一个光纤传感探头，主要功能为感知体内组织或器官的弱磁及压力；所述光纤探头由两个光纤F‑P传感器组成，其中一个光纤F‑P传感器是由F‑P腔和玻璃膜片组成的压力传感器，另外一个光纤F‑P传感器由内置对弱磁敏感物质的F‑P腔和刚性膜片组成。光纤传感探头属于微型传感器，可通过介入手术侵入人体病灶部位，对病变组织定位，并对病变部位的病变情况进行诊断。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域及医疗领域，特别涉及一种介入式弱磁与压力感知系统，该系统用于人体病变器官或组织的介入诊断。

背景技术

肌细胞和神经细胞在受到刺激后都会产生生物电流。对心肌细胞来说，其具有收缩运动的特性，膜外排列一定数量带正电荷的阳离子，膜内排列相同数量带负电荷的银离子。当心肌细胞受到一定强度的刺激时，细胞膜通透性发生改变，细胞内外产生电位差从而产生电流。对神经细胞来说，神经受到刺激后产生圣经冲动，在人体内表现为电解质离子输运产生电流，信号以电流的形式无衰减地沿着神经纤维传导。由毕奥-萨伐尔定律，肌细胞和神经细胞的生物电流会导致生物磁场。相比之下，生物体产生的磁场包含了生物过程及其病例等有价值的信息，生物磁场信号强度相对稳定，相对于生物电流，生物磁场信号传输简单、且能够精确地定位磁场，同时还能给出时域相关的信息。对于生物体来说，肌细胞在心脏部位较为集中，神经细胞在脑部较为集中，由于心脏和脑部对外界刺激的神经冲动产生的传导电流较强，所以生物磁信号在大脑中和心脏处比较集中。

神经相对集中的部位，神经传导电流比较集中，其周围的磁信号也相对较强，如脊髓、肌肉中的磁信号较弱，心脏和脑部对外界刺激的感受较强、反应产生的神经传导电流则较大，这样大脑和心脏处产生的磁场就比较集中。当然，这类磁场的强度不仅由器官本身决定，还由磁场产生区域与探测区域位置之间的距离决定。生物磁非常微弱，通常在0.1nT（1nT=10^-9T）一下，普通的磁通门磁力计的探测灵敏度、带宽覆盖了生物磁场的测量和研究范围，早在1970年，超导量子干涉仪已经用于心磁、脑磁和神经磁场研究，2003年开始将光抽运磁力计引入到生物磁场测量和研究中。

目前，所出现的超灵敏原子磁力计、超导量子干涉仪或光抽运磁力计等均是体外监测设备，可以监测心脏或脑部磁场，对于心脏或脑部某部位的组织活动情况难以靶向测量。另外相较于电子器件，光纤传感器具有高灵敏度、高精度、大动态范围、抗电磁干扰以及耐高温高压等显著技术优势，在磁场测量，特别是微弱磁场测量方面受到了广泛关注。

发明内容

本发明提出了一种介入式弱磁与压力感知系统，利用光纤传感技术，将光纤传感探头微型化，磁感应器与压力传感器一体化，可直接侵入人体内部，利用压力传感器快速定位，磁感应器对人体内患病组织的活动状况进行诊断，或在手术中作为导航仪使用，以利于医生快速做出精准治疗。

本发明提供的一种介入式弱磁与压力感知系统，包括光源模块、光纤环形器、光纤传感探头、光谱采集模块、处理模块及磁屏蔽装置，该系统用于体内介入式诊断。

优选地，光源模块包括偏振控制模块，所述偏振控制模块用于控制光信号的偏振态并消除所述信号的信号衰弱，光源模块通过偏振控制模块与光纤环形器连接。

优选地，光纤环形器包含第一端口、第二端口和第三端口；所述第一端口用于与所述偏振模块连接，用于接收所述光源模块输出的固定光谱和稳定功率的光信号，所述第二端口用于将所述光信号输入至所述光纤传感探头，以使所述光纤传感探头向所述第二端口反射所述光信号的干涉信号，所述第三端口用于向所述光谱采集模块输出所述干涉信号。

优选地，光纤传感探头包含压力传感器和弱磁感应器，所述压力传感器与所述弱磁感应器一体化设计，在同一个石英玻璃上刻蚀两个F-P腔；其中一个腔内放置些许磁敏感物质，使用刚性膜片与该部分腔室粘结将其真空密封，制成弱磁感应器，其中一个腔为空腔，将玻璃膜片与该部分腔室粘结将其真空密封，制成压力感应器。