[发明专利]多通道心磁探测系统磁场-电压系数的标定装置及方法

说明书

本发明公开的一种多通道心磁探测系统磁场‑电压系数的标定装置，包括：电流激励装置，基于当前的控制指令输出对应激励电流至磁场生成机构；磁场生成机构在多通心磁图仪的磁强计区域内产生均匀磁场，磁强计受到均匀磁场激发产生电压信号；信号采集和分析装置采集所有磁强计输出的电压信号，记录各磁强计在不用磁场强度下的电压值，拟合各磁强计的电压‑磁场关系曲线，电压‑磁场关系曲线的拟合斜率即为电压‑磁场系数。所使用的双平面线圈产生的磁场均匀区范围及均匀区内的磁场均匀度较一般线圈大，因此接提升了电压‑磁场系数标定的精确度；双平面线圈之间是一个开放空间，适用于放置结构复杂、体积较大的心磁图仪系统，提升了标定操作的便利性。

技术领域

本发明属于磁场-电压系数标定技术领域，更具体地，本发明涉及一种多通道心磁探测系统磁场-电压系数的标定装置及方法。

背景技术

人的心脏在电生理活动过程中会伴随极微弱生物磁场(即心磁)的产生，心磁的精确探测在诊断心脏疾病、定位心脏异常区域等方面具有很大的临床应用潜力。探测心磁信号并进行心磁信号提取、成像、分析的系统即为心磁图仪。典型的心磁信号的强度为数十pT(10^-12Tesla)，而地球磁场的典型强度为30～50μT(10^-6Tesla)为探测到如此微弱的信号，使用极高磁场灵敏度的传感器是其中的关键。目前，可用于心磁探测的传感器有超导量子干涉磁强计(SQUID)及无自旋交换弛豫原子磁强计(SERF)，在这里我们统称为磁强计。

磁强计的作用是将微弱的心磁信号转换为可测量并采集到的电压信号，我们可通过磁场信号与电压信号的对应关系来反推得到磁强计探测到的磁场的强度，这种磁场信号与电压信号的对应关系即为磁场-电压系数。磁场-电压系数是磁强计的固有特征参数，与磁强计的设计参数、制造工艺等有关。理论上采用相同设计参数的磁强计的磁场-电压系数具有相同的理论值。但由于制造过程中的工艺偏差，或者由于磁强计所处环境的改变等原因，都会导致实际磁场-电压系数值偏离理论值。因此我们需要对心磁图仪中的所有磁强计的磁场-电压系数进行精确标定，系数标定结果的准确性直接影响到心磁图仪的可靠性和实用性。

磁场-电压系数标定原理为：通过专门设计的磁场生成机构产生一个已知磁场并施加到磁强计上，同时测量磁强计的电压输出，已知磁场与输出电压的比值即为磁场-电压系数。已知磁场的获得对于磁场-电压系数标定准确性具有重要意义，通常的磁场-电压系数标定装置中使用圆形线圈、Helmholtz线圈或者不同尺寸线圈的组合作为磁场生成机构。

圆形线圈产生的磁场可通过毕奥-萨法尔定律求得，使用圆形线圈进行标定时，需要准确获得磁强计与圆形线圈之间的空间位置关系，但由于磁强计(例如SQUID)一般放置在密闭恒温容器中，我们无法准确获得这个空间位置关系，故而标定得到的磁场-电压系数误差很大；同时，为获得多点阵列心磁信号以用于功能成像，心磁图仪系统中所包含的磁强计数量可达几十多个，并且磁强计的排列具有空间分层布局的特点，使用基于圆形线圈的标定装置逐个标定心磁图仪中的磁强计效率低下。

发明内容

本发明提供一种多通道心磁探测系统磁场-电压系数的标定装置，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种多通道心磁探测系统磁场-电压系数的标定装置，所述装置包括依次连接的电流激励装置、磁场生成机构、信号采集分析装置；

电流激励装置基于当前的控制指令输出对应激励电流至磁场生成机构；

磁场生成机构在多通心磁图仪的磁强计区域内产生均匀磁场，磁强计受到均匀磁场激发产生电压信号；

信号采集和分析装置采集所有磁强计输出的电压信号，记录各磁强计在不同磁场强度下的电压值，拟合各磁强计的电压-磁场关系曲线，电压-磁场关系曲线的拟合斜率即为电压-磁场系数。

进一步的，磁场生成机构为双平面线圈，平面线圈内的导线按照离散电流密度函数所形成的等值线进行走线。