一种肺磁图的检测方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种肺磁图的检测方法与装置。检测装置包括宽频推挽式发射线圈对和高灵敏度接收阵列组成的检测终端,以及目标检测模块、数据处理模块、有源磁屏蔽模块和云计算模块，其中检测终端与目标检测模块相连接，目标检测模块、有源磁屏蔽模块分别与数据处理模块相连接，数据处理模块与云计算模块相连接。本发明专利技术检测方法采用有源磁屏蔽罩抵消检测点处的外部磁噪声，用宽频交变信号控制发射线圈中的电流，通过线圈在人体胸部前后主动施加交变磁场。根据电磁感应原理，通电线圈主动发射的交变磁场在金属粉尘中产生感应磁场，通过阵列信号接收、多目标磁场反演和拼接得到肺磁场的分布图，实现快速、高效和高精度的肺磁图检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及尘肺病的检测
，具体设及一种肺磁图的检测方法与装置。
技术介绍
肺磁图是指胸部各点肺磁场的分布图。现有的测量方法主要是利用肺部粉尘的铁 磁性特性，在体外用中等强度的磁场使之磁化，去掉磁场后可在体表测得粉尘的剩余磁场。 与传统的X射线、肺功能状况检测相比，具有无损害性和高灵敏度等特点，在尘肺病的早期 诊断和早期预防等方面具有良好的应用价值。然而，实际应用中存在W下问题： (1)肺磁场的平均磁感应强度约为，相对于地磁场緣矜f和城市噪声胃·%数量 级而言，信号相当微弱，需要极为敏感的探头并尽量屏蔽外界磁噪声。虽然低溫超导量子干 设器（S卵ID)生物磁图仪已经较为成熟，但是冷却费用高，屏蔽磁噪声需要昂贵的磁屏蔽 室，在临床应用和临床普及中受到限制。 (2)除了铁磁性粉尘，很多非铁磁性金属的磁性会随着外磁场的消失而消失，如 铅、侣、儘等金属粉尘及其化合物，故现有方法对于非铁磁性金属粉尘并不适用。 鉴于此，本专利技术根据电磁感应原理提出了一种主动肺磁图的检测方法与装置。本 专利技术所述方法具有对人体无害、检测精度高、操作方便和成本低等优点，可广泛用于尘肺病 早期诊断、早期预防的临床检测等领域。
技术实现思路
针对目前肺磁图检测的局限性、设备昂贵和使用成本高等不足，本专利技术目的在于 提出一种肺磁图的检测方法与装置。采用有源磁屏蔽罩抵消检测点处的外部磁噪声，用宽 频交变信号控制发射线圈中的电流，通过线圈在人体胸部前后主动施加交变磁场。根据电 磁感应原理，通电线圈主动发射的交变磁场在金属粉尘中产生感应磁场，通过阵列信号接 收、多目标磁场反演和拼接得到肺磁场的分布图，实现快速、高效和高精度的肺磁图检测。 为了达到W上目的，本专利技术采用W下技术方案： 一种肺磁图的检测装置，包括宽频推挽式发射线圈对和一对接收阵列组成的检测终 端，W及目标检测模块、数据处理模块、有源磁屏蔽模块和云计算模块；其中检测终端与目 标检测模块相连接，目标检测模块、有源磁屏蔽模块分别与数据处理模块相连接，数据处理 模块与云计算模块相连接；检测终端用于发射和接收超宽带检测信号；目标检测模块用于 检测信号的驱动放大和对回波信号的处理；数据处理模块用于实现整个装置的检测参数设 置与控制、宽频检测信号的产生、检测数据的存储、数据通信及人机交互；云计算模块用于 多目标磁场反演、单点肺磁场拼接的快速实现和数据通信；检测终端的宽频推挽式发射线 圈对的两个宽频推挽式发射线圈整体形状均为条形(窄细条形)，二者正对着同时发射宽频 磁信号，并同步旋转遍历整个检测区域；两个宽频推挽式发射线圈各自和一组接收阵列组 装在一起构成检测终端，接收阵列由多个灵敏度高的磁敏传感器排列形成，对发射点周围 的邻域进行接收；宽频磁波接收信号的中屯、频率可W根据发射信号的频段进行调整。 进一步实施地，所述的有源磁屏蔽模块包括预处理单元和有源磁屏蔽罩；有源磁 屏蔽罩由多层柔性PCB电路板构成，每层柔性PCB电路板上布有多个线圈组成平面阵列，并 且阵列中每个线圈阵元的信号能单独控制，通过步进电机驱动机械装置调节有源磁屏蔽罩 中每个柔性PCB电路板的曲度，从而调整有源磁屏蔽罩上磁感应线圈发射磁场的方向；同 时调节有源磁屏蔽罩上每个线圈阵元发射的磁信号，使得所述接收阵列处的磁噪声最小， 达到局部的、主动消噪目的；在测试之前，预处理单元负责利用磁敏元件对环境磁噪声进行 感知和处理；有源磁屏蔽罩通过不断调节线圈中的电流和调整有源磁屏蔽罩的曲率，使得 有源磁屏蔽罩产生的磁场与磁噪声抵消，使接收阵列磁敏传感器处接收的磁噪声最小，实 现磁噪声屏蔽。 进一步实施地，所述目标检测模块包括发射单元、接收单元和频率时钟，其中发射 单元根据数据处理模块的设置参数对接收的宽频检测信号进行放大和D/A转换，转换后的 信号用于控制发射线圈中的电流；接收单元根据选定的接收磁敏传感器检测磁场，对检测 信号进行放大、A/D转换和数据缓存；频率时钟用于控制目标检测模块中发射单元的脉冲 产生、增益校准、接收单元的信号接收W及时间采样的工作时序。 进一步实施地，所述数据处理模块包括宽频信号发生单元、主控制器、检测数据缓 存单元、人机交互平台、存储单元和通信单元，其中宽频信号发生单元负责宽频检测信号的 产生成与驱动；主控制器采用嵌入式处理器，负责整个检测装置的探测参数设置与控制、整 个检测装置不同模块之间的工作调度；检测数据缓存单元负责缓存目标检测模块接收的磁 信号数据；人机交互平台负责检测参数的设置和肺磁场的图形显示；存储单元负责检测参 数、检测处理结果和分类特征库的存储；通信单元负责数据处理模块与云计算模块之间数 据和控制信息的传递，采用有线或无线通信模式。 进一步实施地，所述云计算模块包括多目标磁场反演单元、肺磁场拼接单元和通 信单元；其中多目标磁场反演单元根据磁敏传感器接收的磁信号，采取频率估计算法和几 何学原理进行多目标磁场反演；肺磁图拼接单元负责对单点肺磁场的辨识结果进行拼接， 得到一个描述不同位置肺磁场的分布特性；通信单元负责云计算模块和数据处理模块之间 数据和控制信息的传递，采用有线或无线通信模式。 利用所述的检测装置的肺磁图检测方法，即采用有源局部磁屏蔽罩抵消检测点处 的外部磁噪声，用宽频交变信号控制发射线圈中的电流，通过发射线圈在人体胸部前后主 动施加交变磁场，在金属粉尘中产生感应磁场，通过阵列信号接收、多目标磁场反演和拼 接得到肺磁场的分布图，实现快速、高效和高精度的肺磁图检测。 进一步实施地，所述的肺磁图检测方法包括如下步骤： 步骤1 :检测装置的参数配置；设置的参数包括发射线圈参数、宽频检测信号参数、有 源屏蔽信号参数、磁场反演单元参数、通信单元参数和检测结果显示参数； 步骤2 :装置设备状态检测；该步骤所检测的状态包括：发射线圈的连接状态，检测终 端与数据处理模块的连接状态，接收阵列的连接状态，有源屏蔽模块与数据处理模块的连 接状态，数据处理模块与人机交互模块的连接状态，通信单元的连接与在线状态，检测装置 电源容量状态； 步骤3 :磁噪声的屏蔽；在无检测目标的状态下，启动有源磁屏蔽模块，根据磁敏元件 接收到的磁噪声，不断调整有源磁屏蔽模块中发射磁屏蔽信号的参数，通过有源磁屏蔽罩 中的步进电机实现机械化调整屏蔽层的曲度，使得被测区域内的磁噪声达到最小状态； 步骤4 :检测前的增益校准；其中增益校准方式包括两种：手动增益与自动增益；手动 增益校准方式由检测人员根据检测对象介质的特性设置增益参数；自动增益校准方式则是 在从检测对象获得样本图像后，由数据处理模块自动估算检测对象介质的增益参数； 步骤5 :宽频检测信号的产生；数据处理模块的宽频信号发生单元根据步骤1所设置的 宽频检测信号参数产生宽频当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肺磁图的检测装置，其特征在于包括一对宽频推挽式发射线圈对和两组接收阵列组成的检测终端,以及目标检测模块、数据处理模块、有源磁屏蔽模块和云计算模块；其中检测终端与目标检测模块相连接，目标检测模块、有源磁屏蔽模块分别与数据处理模块相连接，数据处理模块与云计算模块相连接；检测终端用于发射和接收超宽带检测信号；目标检测模块用于检测信号的驱动放大和对回波信号的处理；数据处理模块用于实现整个装置的检测参数设置与控制、宽频检测信号的产生、检测数据的存储、数据通信及人机交互；云计算模块用于多目标磁场反演、单点肺磁场拼接的快速实现和数据通信；宽频推挽式发射线圈整体形状均为条形，两个宽频推挽式发射线圈正对着同时发射宽频磁信号，并同步旋转遍历整个检测区域；两个宽频推挽式发射线圈各自和一组接收阵列组装在一起构成检测终端，接收阵列由多个灵敏度高的磁敏传感器排列形成，对发射点周围的邻域进行接收。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，刘娇蛟，李杰，马碧云，曹燕，杨萃，王一歌，赵明剑，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44