本发明专利技术提供一种SQUID全张量测量模块、心磁信号探测装置及方法，包括：将被测对象的心脏置于SQUID全张量测量模块的正下方，SQUID全张量测量模块包括全张量梯度计和三轴磁强计；对心磁信号进行采集，同时得到磁强计信号和梯度计信号；根据梯度计信号获得心磁信号的全张量梯度信号；根据心磁信号的全张量梯度信号获得特征值和转动不变量，并对特征值和转动不变量进行分析。本发明专利技术采用多片不共面的SQUID平面梯度计可以组成全张量磁梯度计，探测空间磁场的一阶梯度信息，同时还采用SQUID三轴磁强计，探测磁场的三维信息。应用于心磁信号的探测中，可同时获得心磁信号的矢量信息和全张量一阶梯度信息，获得更加丰富的心磁信号信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物磁探测领域，特别是涉及一种SQUID全张量测量模块、心磁信号 探测装置及方法。
技术介绍
基于超导量子干涉器件（SuperconductingQuantumInterferenceDevice，以下 简称SQUID)的磁传感器是目前已知的最灵敏的磁传感器，其中低温超导SQUID灵敏度优于 10飞特，高温超导SQUID灵敏度优于100飞特。SQUID磁传感器是重要的高端应用传感器， 广泛应用于生物磁，地球物理探测，极低场核磁共振等微弱磁场探测用用领域，具有很高的 科研和应用价值。 磁场是矢量场，包含磁场信息、一阶梯度信息及高阶梯度信息等丰富的信息，通过 这些磁场信息的反演可以推断场源的信息。在实际应用中磁场和磁场的一阶梯度信息应用 最为广泛。 随着生命科学的迅速发展，生命的奥妙不断吸引数学，物理，化学，电子和信息等 学科的研究与之交叉渗透，人类企图从更深层次上揭示生命活动的基本规律，从而探索生 命的秘密。心磁信号的检测是近年来发展起来的一种新的无创检测心脏电功能的技术。心 肌细胞的兴奋伴随着活动电流的产生，根据毕奥萨伐尔定律，活动电流在其周围产生磁场， 在体表测得该磁场的心磁信号是心脏信息的载体。自从1963年心脏磁场被Baule和Mefee 首次记录至今，心磁信号的检测技术已有很大的发展，特别是SQUID的问世及广泛应用，有 力地推动了心磁检测及其衍生产品心磁图（Magnetocardiogram，MCG)的临床应用。 目前在心磁信号探测中，主要采用多个SQUID磁强计或者SQUID梯度计形成阵列， 探测心磁信号在探测平面内随时间的变化特性，从而诊断心脏疾病。但是现有技术中很少 探测心磁信号的梯度信息，尤其是全张量磁梯度信号，因此，现有技术探测得到的心磁信号 的信息量比较少，无法全面评价心脏功能，严重影响了心磁信号探测领域的发展。 如何提高心磁信号中的信息含量，进而全面评价心脏功能、诊断心脏疾病已成为 本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种SQUID全张量测量模 块、心磁信号探测装置及方法，用于解决现有技术中心磁信号的信息量比较少，无法全面评 价心脏功能并诊断心脏疾病等问题。 为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种SQUID全张量测量模块，所述 SQUID全张量测量模块至少包括： 全张量梯度计和三轴磁强计，所述全张量梯度计包括设置于多个互不平行倾斜面 上的多个SQUID梯度计，所述三轴磁强计包括设置于3个互相垂直的面上的3个SQUID磁 强计。 优选地，所述全张量梯度计包括6个SQUID梯度计，分布于6个倾斜面上，各SQUID 梯度计所在倾斜面构成六棱锥或六棱台。 更优选地，所述倾斜面与底面所成角度为20°~30°或60°~70° 更优选地，所述SQUID磁强计设置于立方体的3个互相垂直的表面上，所述立方体 位于所述六棱锥或六棱台内。 为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于SQUID的心磁信号探测装 置，所述基于SQUID的心磁信号探测装置至少包括： 上述的SQUID全张量测量模块，所述SQUID全张量测量模块浸没于制冷液体中；连 接于所述SQUID全张量测量模块的读出电路以及连接于所述读出电路的数据采集模块。 优选地，若所述SQUID全张量测量模块中的SQUID器件为高温超导材料制成，则所 述制冷液体为液氮；若所述SQUID全张量测量模块中的SQUID器件为低温超导材料制成，则 所述制冷液体为液氦。 为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于SQUID的心磁信号探测方 法，所述基于SQUID的心磁信号探测方法至少包括： 将被测对象的心脏置于SQUID全张量测量模块的正下方； 对心磁信号进行采集，同时得到磁强计信号和梯度计信号； 根据所述梯度计信号获得心磁信号的全张量梯度信号； 根据所述心磁信号的全张量梯度信号获得特征值和转动不变量，并对所述特征值 和所述转动不变量进行分析。 优选地，所述基于SQUID的心磁信号探测方法在磁屏蔽环境或者安静的地球磁场 环境中进行。 优诜地，所沭心磁信号的全张量梯度信号G;满足关系式： 其c9x方向磁场Bx在x、y、z方向的一阶梯度分量，%y方向磁场By在x、y、z方向的一阶梯度分量：为z方向磁场Bz在x、y、z方向的一阶梯度分量。 如上所述，本专利技术的SQUID全张量测量模块、心磁信号探测装置及方法，具有以下 有益效果： 本专利技术的SQUID全张量测量模块、心磁信号探测装置及方法应用于心磁信号的探 测中，采用一个SQUID三轴磁强计和一个由多个SQUID梯度计构建成的全张量梯度计，同时 采集心磁信号的磁场信息和一阶梯度信息。可以获得心磁信号的全方位信息，心磁信号的 一阶梯度的全张量梯度信息，通过一阶梯度信息可以获取其特征值、转动不变量等附加信 息，获得更加丰富的心磁信号信息，为心脏疾病的诊断提供新手段。【附图说明】 图1显示为本专利技术的SQUID全张量测量模块示意图。 图2显示为本专利技术的基于SQUID的心磁信号探测装置示意图。 图3显示为本专利技术的基于SQUID的心磁信号探测方法的流程示意图。 图4显示为本专利技术的梯度计信号波形示意图。 图5显示为本专利技术的梯度计信号特征值示意图。 图6显示为本专利技术的梯度计信号转动不变量示意图。 元件标号说明 1 基于SQUID的心磁信号探测装置 11 SQUID全张量测量模块 111 SQUID梯度计 112 正六棱台 113 SQUID磁强计 114 正立方体 12 杜瓦 13 读出电路 14 数据采集模块 a 倾斜面与底面所成角度 S1 ~S4 步骤【具体实施方式】 以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。 请参阅图1~图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。 如图1所示，本专利技术提供一种SQUID全张量测量模块11，所述SQUID全张量测量模 块11至少包括：全张量梯度计和三轴磁强计。 所述全张量梯度计包括设置于多个互不平行倾斜面上的多个SQUID梯度计111， 用于实现全张量梯度信息的采集。 如图1所示，在本实施例中，所述全张量梯度计包括分布于6个互不平行倾斜面 上的6个SQUID梯度计111，6个SQUID梯度计111所在倾斜面构成一六棱锥或六棱台，在 本实施例中，各倾斜面均匀分布，构成正六棱台112。理论上，各倾斜面与底面所成角度a 除45°外均可实现全张量梯度信息的采集，在各倾斜面与底面所成角度a优选为20°~ 30°或60°~70°时全张量梯度信息的采集效果更佳。在本实施例中，各倾斜面与底面所 成角度a设定为63. 5°。 如图1所示，6个SQUID梯度计111贴靠于所述正六棱台本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SQUID全张量测量模块，其特征在于，所述SQUID全张量测量模块至少包括：全张量梯度计和三轴磁强计，所述全张量梯度计包括设置于多个互不平行倾斜面上的多个SQUID梯度计，所述三轴磁强计包括设置于3个互相垂直的面上的3个SQUID磁强计。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邱隆清，张树林，王永良，曹建楠，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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