在生物磁测定中补偿电磁干扰的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及在存在外部电磁干扰的情况下的超灵敏生物磁力测定领域。为了对所述干扰进行无源补偿，提出了在磁力仪输入处设计一个装置，所述装置包括补偿元件和用于移动这些补偿元件的设备，所述设备包括移位单元，保持单元，和固定单元。在具体的实施方式中，使用三个短的闭合的线圈电路(wire contours)，所述线圈电路在空间中正交放置且独立地相对于所述磁力仪或其输入天线上下移动。根据给定的电场投影(field projection)实现将电路(contours)固定在外部干扰幅度最小处。也提出了变形方案，包括冷却仪表和/或电路，将低温保持器中放置电路以及由超导体制备所述低温保持器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及在存在外部电磁干扰的情况下的超灵敏生物磁力测定领域。为了对所述干扰进行无源补偿，提出了在磁力仪输入处设计一个装置，所述装置包括补偿元件和用于移动这些补偿元件的设备，所述设备包括移位单元，保持单元，和固定单元。在具体的实施方式中，使用三个短的闭合的线圈电路（wirecontours)，所述线圈电路在空间中正交放置且独立地相对于所述磁力仪或其输入天线上下移动。根据给定的电场投影（fieldprojection)实现将电路（contours)固定在外部干扰幅度最小处。也提出了变形方案，包括冷却仪表和/或电路，将低温保持器中放置电路以及由超导体制备所述低温保持器。【专利说明】在生物磁测定中补偿电磁干扰的装置
本专利技术涉及防护高灵敏性测量装置不受外部干扰的
，并可用于例如在未 屏蔽的环境下操作的心磁图描记器（magnetocardiographic complexe)等系统的电磁噪声 防护。
技术介绍
作为生物磁系统中的传感器，使用高灵敏性磁力仪，诸如超电导量子干扰检 测器（SQUID)，光泵磁力仪或磁阻传感器。这些磁力仪的特征为在皮可-飞秒特斯拉 (pico-femto Tesla)范围具有高磁场分辨率。同时，生物体（例如，人心脏）的有用的磁信 号谱集中在低频范围0.1-100HZ。工业噪声的存在（广播电台，移动通讯，静电放电以及其 他电磁场和电磁波来源）会扰乱这些测量设备的操作稳定性。磁力仪仍能正常工作的干扰 水平通常不超过0. InT。 高水平的城市工业噪声需要在测量区使用抵抗磁干扰的额外的无源和有源防护。 同时，生物磁场诸如人心脏的磁场（MF)的最大感应值不超过50ρΤ，因此为了可靠地记录和 识别如此弱的信号，应使用专门的硬件和软件工具以将测量区域的外部干扰磁场减少几个 数量级。由此，使病人处于天然磁场背景中，即地球的MF中，所述地球的MF等于约50μ Τ。 有以下几种已知的抵抗磁干扰的方法： 1)磁屏蔽室（MSR)。至今，为了确保生物磁系统的效率，广泛使用屏蔽室形式的无 源电磁屏，其比测量设备本身贵好几倍。专利US 5, 152,288证 实了使用MSR进行生物磁测量的必要性。然而，MSR -是昂贵的且技术复杂的产品，因此仅 大型的研究中心能负担得起使用它。 另外，在各源足够接近并在测量区域产生非均一的MF的情况下，磁干扰的减弱程 度是不足够的。为了降低这种类型的磁干扰，基于在工程学的其他分支中广泛应用的降 低有源噪声的原理，开发了多种技术方案，例如US 5, 844, 996〇 2)利用感应线圈的有源噪音补偿。该方法基于使用负反馈（NFB)的理念：使用 通过参考传感器测量的磁障碍（magnetic obstacle)来产生MF，其具有与障碍物相等的幅 度，但是方向相反。该MF进一步用于减去（补偿）测量信号的噪声分量。 例如，在生物磁测量中，障碍信号在放大后作为电流传输到感应线圈系统以 在测量区域产生与磁干扰场相反的MF。所述线圈系统的规模由该系统中MF均匀性 (homogeneity)的程度和生物体的尺寸决定。这种补偿系统的理念在以下专利中进行了详 细描述： a)US 3, 311, 821, G01C17/38 ；G01R33/025 ；G01C17/00 ；G01R33/025, J. J. A. Brunei, Apparatus for automatically compensating the output of a magnetic field sensing device for the effects of interfering magnetic fields, March28, 1967, 6)US 5, 122, 744, G01R33/022 ;G01R33/025, Koch，Roger H. (Amawalk，NY); Gradiometer having a magnetometer which cancels background magnetic field from other magnetometers, Oct 9, 1990， 3)电子噪声抑制系统。在已知方案中在生物磁测量系统中最广泛的使用的有 所称的电子噪声抑制系统（ENSS)。 ENSS包括多个具有相当低的敏感性（参考通道）的磁力仪，具有在梯度计（信 号）通道中设置的单独的电子产品。参考通道使用比信号通道中使用的磁力仪具有更低敏 感性的磁力仪。典型的，参考通道记录在3个正交投影上的干扰MF并形成参考矢量磁力仪 (RVM)。将RVM的输出信号反转，缩放并与信号通道的输出信号混合。例如，如果在RVM输 出处的干扰性X-信号高于（低于）在信号通道输出处的干扰性X-信号，则将RVM信号放 大（减弱）并从信号通道输出处的信号中减去。 在这点上，已知有一个论述充分的具有相似内容的专利US5, 113, 136 。专利技术公开了 17个ENSS系统的实施方法，几乎覆盖所有可能的磁力测定方案。在这些 方案中，测量装置包括RVM和多通道磁力仪，其中MVR用于记录干扰的MF，然后用来自MVR 的信号，使用负反馈回路在信号通道的输出处或在信号通道的输入处减去这些干扰。例如， 这些ENSS选择方案中通过权利要求16和19进行保护的两种方案，在具有SQUID-磁力仪 的信号通路的输入处进行补偿。 US 5, 113, 136所述的装置的优点在于其仅用作人体的MF的生物磁测量。需要注 意的缺点是MVR也使用SQUID-磁力仪，这增加了成本并使生物磁测量装置复杂化。 因此，最近提出了 一种根据 US 7, 091，717的ENSS系统的选择，该系统使用参考磁力仪，NFB以及在信号 SQUID-通道的输入处的补偿器。该方案的优点在于，在信号通道中，可使用高温超导体，即 氮冷却水平的高温超导体，制成的SQUID。缺点与所有的有源补偿系统相同一需要参考磁力 仪和NFB。 然而，该方案的主要优点是参考磁力仪能在没有SQUID，S卩非超导电的，甚至没有 冷却的情况下使用。这种改变的意义在于在强磁干扰水平下不需要的高分辨率。这使得有 源补偿系统便宜并简单得多，因此在US7, 091，717中提供的ENSS系统被选择作为原型。 该原型的开发理念为，能否在没有SQUID磁力仪的情况下实现信号通道？目前 的技术水平证实了这种测量装置基于具有光泵的磁力仪，参见如US 7, 656, 154 。然而，另一个缺点是 使用感应亥姆霍兹线圈（induction Helmholtz coil)的有源补偿，其需要参考磁力仪，这 与选择的原型相似，不需要冷却或超导电性。 因此，有源噪音补偿系统具有若干由以下因素引起的明显缺陷： 1)外部干扰可能极大地超出有用的信号，这对于电子反馈链的动态范围具有高的 要求并限制了它们的功能； 2)外部干扰可能具有非常高的频率，在这种情况下，补偿效率取决于电子反馈补 偿器的性能等级； 3)该补偿系统包括其他具有电源供应和控制的电子回路，使得生物磁信号测量装 置的总成本提1?以及其调控的复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在高的外部电磁干扰水平下进行生物磁测量中补偿电磁干扰的装置，包括生物磁信号测量装置，用于记录所述信号的一个或多个分量，包括磁场矢量和/或所述磁场矢量的一阶或更高阶的空间梯度的至少一个投影，用于补偿所述电磁干扰的设备，其特征在于，所述装置包括至少一个补偿元件和用于移动所述(一个或多个)元件的设备，补偿元件用作任意形状的短的闭合电路并由具有高导电性的材料(铜，铝等)制备，制备补偿元件使得它们仅与所述测量装置电感耦合而没有电耦合，所述元件在空间中绕所述测量装置进行放置使得电场或电场梯度的每个投影对应于至少一个元件，用于移动的设备包括补偿元件的移位设备、保持设备和固定设备，用于移动的设备能对补偿元件进行重复移位和固定，以改变在所述生物磁测量装置的位置处的干扰条件，使用所述移位设备、保持设备和固定设备用于独立的移动各个补偿元件，所述固定设备用作将补偿元件固定在所述生物磁信号测量装置的输入处具有最小电磁干扰幅度的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔·米科拉约维奇·索斯尼茨斯基，尤里·德米托欧维奇·米诺夫，米克拉·米科拉约维奇·比德尼克，
申请(专利权)人：弗拉基米尔·米科拉约维奇·索斯尼茨斯基，尤里·德米托欧维奇·米诺夫，米克拉·米科拉约维奇·比德尼克，
类型：发明
国别省市：乌克兰;UA