[发明专利]一种基于磁电传感器的磁感应相移测量系统

说明书

本发明公开了一种基于磁电传感器的磁感应相移测量系统，克服现有技术中利用磁感应相移技术在检测肝脏组织、乳房组织、膀胱组织等生物组织时，无法准确得出生物组织是否异常的问题，包括信号源模块、放大激励模块、磁电传感器以及信号处理模块，所述信号源模块的输出端分别连接放大激励模块的输入端和信号处理模块的参考信号端，放大激励模块的输出端与磁电传感器的连接，输出端连接信号处理模块的输入端。利用了磁电传感器在kHz的谐振频率处可以探测到10^‑13T量级的磁场的特点，能更好地探测到感应磁场，提升了整个系统对生物组织电导率变化的灵敏度，实现了对生物组织更加内部的探测。

技术领域

本发明涉及生物医学设备技术领域，特别涉及了一种基于磁电传感器的磁感应相移测量系统。

背景技术

磁感应相移技术(Magnetic Induction Phase Shift，MIPS)是利用磁感应原理，将生物组织放置在激励线圈和探测磁场传感器之间，通有交流电的激励线圈产生交变的激励磁场B穿过生物组织时，在生物组织内产生感应电流，该电流又产生感应磁场ΔB，探测磁场传感器可以检测到ΔB。当生物组织的电导率σ发生变化时，会影响到感应电流的强度和分布，测得的ΔB可以反映电导率的变化，由B与ΔB的矢量关系，可以推导激励磁场和感应磁场之间发生的相移θ，通过检测相位移θ就可以反映电导率变化。因此通过相位差的变化可以来判断生物组织是否有异常。

生物组织，例如人类的头颅，在兆赫兹频率的激励磁场作用下的相位差才会显得明显，并且线圈或天线在探测兆赫兹及以上的磁场具有十分突出的表现，因此常常被作为探测该频段的感应磁场的传感器使用。中国专利局2021年7月20日公开了一种名称为一种基于磁感应相位移的生物组织血流实时监测系统及模拟监测系统的发明，其公开号为CN113133753A。该发明包括信号源、激励线圈单元、接收线圈单元、数字化仪、上位机PC；信号源输出两个频率和相位相同的正弦信号，分别与激励线圈单元和数字化仪连接，接收线圈单元与数字化仪连接，用于采集由激励线圈单元发出的并经过待检测部位后在接收线圈单元中生成的输出信号，传输到上位机中进行分析处理得到待检测部位实时状态。该发明提供的系统利用磁感应相位移监测脑血流搏动状况，通过动脉血流动力学理论与磁感应相移检测原理相结合，对脑血流搏动的变化进行持续有效的监测，该系统具有无创、安全、非接触、体积小、穿透性强的优点。但该系统以线圈为磁场传感器，受限于线圈的灵敏度不足，且激励频率往往处于1--100MHz，由于趋肤效应，探测深度不够。且不同的生物组织有不同的特点，例如肝脏组织、乳房组织、膀胱组织等，它们在千赫兹频率的激励磁场作用下便显出明显的相位差，但是线圈或天线在千赫兹频率的性能表现的不是十分出色。

而磁电传感器因其在室温下操作方便、灵敏度高而受到广泛关注，尤其是其在千赫兹的谐振频率处性能表现十分突出，并且根据制备磁电传感器的材料及尺寸的不同可以使磁电传感器的谐振频率处于零到千赫兹区间。此外，磁电传感器的输出响应取决于压磁系数，而压磁系数会随着直流偏置磁场呈先上升后下降趋势，在某一直流偏置磁场下，压磁系数会达到最大，此时的直流偏置磁场即为最优直流偏置磁场，在该直流磁场下，传感器的性能可以提升几十倍乃至几千倍。目前，利用磁致伸缩材料Metglas和压电材料铌酸锂，在最优直流偏置磁场5 Oe下，在谐振频率6.862 kHz下可以探测到200 fT的交流磁场。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中利用磁感应相移技术在检测肝脏组织、乳房组织、膀胱组织等生物组织时，无法准确得出生物组织是否异常的问题，提供了一种基于磁电传感器的磁感应相移测量系统，利用了磁电传感器在kHz的谐振频率处可以探测到10^-13T量级的磁场的性能，能更好地探测到感应磁场，提升了整个系统对生物组织电导率变化的灵敏度，实现了对生物组织更加内部的探测。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：包括：

信号源模块：输出两个频率和相位相同的交流信号，其中一个信号传递到放大激励模块，生成激励信号，另一个信号传递到信号处理模块，生成参考信号；