基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，包括阻抗分析仪、亥姆霍兹线圈、金属纤维、磁通门单轴磁力计、直流电源、电流换向器、数据采集卡、计算机、磁珠浓度可调平台和模拟病变体形状平台，金属纤维固定放置于磁珠浓度可调平台或模拟病变体形状平台上，金属纤维的两端与磁珠浓度可调平台或模拟病变体形状平台的接线端子电连接再与阻抗分析仪的输入端电连接，阻抗分析仪的输出端与计算机电连接，磁珠浓度可调平台或模拟病变体形状平台放置于亥姆霍兹线圈的内部，磁通门单轴磁力计的探头设置在亥姆霍兹线圈的内部，探头、金属纤维和亥姆霍兹线圈共轴线。本发明专利技术能实现基于金属纤维GMI效应对磁珠浓度和模拟病变体形状的探测。

GMI biomagnetic device based on the concentration of magnetic beads and the shape of simulated lesions

【技术实现步骤摘要】
基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置
本专利技术涉及生物磁测设备
，特别是涉及基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置。
技术介绍
磁性金属纤维，因其尺寸和微结构表现出的磁学特性，尤以巨磁阻抗效应(Giantmagnetoimpedance，GMI)而受到学术界关注，且与非晶薄带、磁性薄膜和电沉积复合丝相比，其具有长程无序的非晶态结构、良好的几何对称性、较小的磁滞损耗、近零磁致伸缩系数和高磁导率等优点，更适用于GMI传感器用的新型磁敏感材料。目前，基于GMI效应在生物医学方面的传感器已被开发并应用，如肿瘤传感器、磁粉尘检测传感器等，且国内外的研究热点聚焦在生物医学领域并不断探索高性能敏感材料及其微磁检测机理等基础问题上，但基于磁性金属纤维GMI效应的生物磁测传感器还未涉及研究，结合磁性金属纤维自身的性能优势，在生物磁测传感器方面具有重要的开发和应用前景，但通常生物体内磁场感应源的磁场强度极小，因此借助PM3-020磁珠作为标志物，来实现基体内微弱磁场的精确探测，同时，不同的磁珠浓度和病变体形状均将直接影响GMI生物传感器对机体内磁场变化的探测，针对此问题选择合适的磁珠浓度并模拟可探测病变体形状变化范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，以解决上述现有技术存在的问题，实现基于金属纤维GMI效应对磁珠浓度和模拟病变体形状改变的探测。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，包括阻抗分析仪、亥姆霍兹线圈、金属纤维、磁通门单轴磁力计、直流电源、电流换向器、数据采集卡、计算机、磁珠浓度可调平台和具有若干种曲率半径的模拟病变体形状平台，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台用于盛放磁珠模拟生物液，所述金属纤维固定放置于所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台上，所述金属纤维的两端与所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台的接线端子电连接再与所述阻抗分析仪的输入端电连接，所述阻抗分析仪的输出端与所述计算机电连接，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台放置于所述亥姆霍兹线圈的内部，所述磁通门单轴磁力计的探头设置在所述亥姆霍兹线圈的内部均匀磁场区，所述探头、所述金属纤维和所述亥姆霍兹线圈共轴线，所述磁通门单轴磁力计与所述计算机电连接，所述亥姆霍兹线圈、所述直流电源、所述电流换向器、所述数据采集卡和所述计算机依次电连接。优选的，所述磁珠浓度可调平台和所述模拟病变体形状平台上的所述接线端子均设有四个，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台与所述阻抗分析仪分别实现四端法连接。优选的，所述磁珠浓度可调平台和所述模拟病变体形状平台均包括底座、滑台、支撑架、导管和控制阀，所述滑台滑动设置在所述底座上，所述滑台上开设有凹槽，所述金属纤维固定在所述凹槽中，所述接线端子均设置在所述滑台上，所述支撑架竖向固定在所述滑台上，所述导管固定在所述支撑架上，所述导管的出口正对所述凹槽，所述控制阀设置在所述导管上，所述磁珠模拟生物液通入所述导管中，所述磁珠浓度可调平台的所述凹槽中用于注入所述磁珠模拟生物液，所述模拟病变体形状平台的所述导管可拆卸连接有可调控磁珠箱体，所述可调控磁珠箱体中用于盛放所述磁珠模拟生物液。优选的，所述底座上开设有滑槽，所述滑台的底部设有与所述滑槽相匹配的滑块，所述导管包括依次固定且连通的竖直一部、水平部和竖直二部，所述竖直一部的进口用于通入所述磁珠模拟生物液，所述水平部固定在所述支撑架上，所述竖直二部的出口正对所述凹槽。优选的，所述支撑架上固定连接有连接杆，所述连接杆上固定连接有两个装夹板，所述可调控磁珠箱体的一端安装在两个所述装夹板之间，两个所述装夹板利用长螺栓、螺母固定连接。优选的，所述可调控磁珠箱体为U型管结构，若干个所述可调控磁珠箱体的曲率半径均不相同。优选的，所述底座、所述滑台、所述支撑架、所述导管、所述控制阀和可调控磁珠箱体均由有机玻璃制成。优选的，所述磁珠的浓度范围为0-500μg/mL，所述可调控磁珠箱体的曲率半径范围为1-4mm。优选的，所述阻抗分析仪通过GPIB与所述计算机电连接，所述磁通门单轴磁力计通过RS-232C连接器与所述计算机电连接，所述电流换向器通过USB接口与所述计算机电连接。本专利技术还提供了一种上述的基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置的使用方法，包括以下步骤：第一步，放置探测目标，将所述磁珠浓度可调平台中注入一定浓度的磁珠模拟生物液，或者在不同曲率半径的所述模拟病变体形状平台中注入同一浓度的磁珠模拟生物液，并将所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台放置在所述亥姆霍兹线圈的内部支架上；第二步，磁场校正，将所述亥姆霍兹线圈垂直于地磁场方向放置，避免地磁场的干扰，先将所述探头沿所述亥姆霍兹线圈的轴向固定在所述亥姆霍兹线圈中，且所述探头的位置与所述金属纤维所在高度平行一致，调整所述亥姆霍兹线圈的位置使得所述磁通门单轴磁力计显示磁场为0T，完成零磁场校正；打开所述直流电源，打开所述计算机的数据采集系统，设置1Oe磁场下进行频率扫描，观察所述磁通门单轴磁力计的示数与设置值的差距，可通过调整所述数据采集系统中的磁场变换系数使两数值接近，进而完成磁场校正；第三步，通过调节直流电源获得不同的外磁场值；第四步，改变所述磁珠模拟生物液的浓度或改变所述模拟病变体形状平台的曲率半径，获得并分析所述金属纤维的磁阻抗输出特性，其中影响规律的分析方式如下：磁阻抗变化率：绝对变化量：Δη＝|ΔZ/Z'max-ΔZ/Zmax|；其中，ΔZ为不同外磁场下的阻抗与最大外磁场下的阻抗差值；Z'max为添加磁珠模拟生物液后的最大外磁场下的阻抗；Zmax为未添加磁珠模拟生物液时的最大外磁场下的阻抗；Z(Hex)为特定外磁场下的阻抗值；Z(Hmax)为最大外磁场下的阻抗值。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术先将磁珠浓度可调平台中注入一定浓度的磁珠模拟生物液，或者在不同曲率半径的模拟病变体形状平台中注入同一浓度的磁珠模拟生物液，并将磁珠浓度可调平台或模拟病变体形状平台放置在亥姆霍兹线圈的内部支架上；然后利用磁通门单轴磁力计完成亥姆霍兹线圈中的磁场校正，再改变磁珠模拟生物液的浓度或改变模拟病变体形状平台的曲率半径，并可得到金属纤维的磁阻抗输出特性，从而实现基于磁性金属纤维GMI效应对磁珠浓度和模拟病变体形状改变的探测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置的结构示意图；图2为本专利技术中磁珠浓度可调平台的结构示意图；图3为本专利技术中模拟病变体形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，其特征在于：包括阻抗分析仪、亥姆霍兹线圈、金属纤维、磁通门单轴磁力计、直流电源、电流换向器、数据采集卡、计算机、磁珠浓度可调平台和具有若干种曲率半径的模拟病变体形状平台，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台用于盛放磁珠模拟生物液，所述金属纤维固定放置于所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台上，所述金属纤维的两端与所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台的接线端子电连接再与所述阻抗分析仪的输入端电连接，所述阻抗分析仪的输出端与所述计算机电连接，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台放置于所述亥姆霍兹线圈的内部均匀磁场区，所述磁通门单轴磁力计的探头设置在所述亥姆霍兹线圈的内部，所述探头、所述金属纤维和所述亥姆霍兹线圈共轴线，所述磁通门单轴磁力计与所述计算机电连接，所述亥姆霍兹线圈、所述直流电源、所述电流换向器、所述数据采集卡和所述计算机依次电连接。/n

【技术特征摘要】
1.基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，其特征在于：包括阻抗分析仪、亥姆霍兹线圈、金属纤维、磁通门单轴磁力计、直流电源、电流换向器、数据采集卡、计算机、磁珠浓度可调平台和具有若干种曲率半径的模拟病变体形状平台，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台用于盛放磁珠模拟生物液，所述金属纤维固定放置于所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台上，所述金属纤维的两端与所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台的接线端子电连接再与所述阻抗分析仪的输入端电连接，所述阻抗分析仪的输出端与所述计算机电连接，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台放置于所述亥姆霍兹线圈的内部均匀磁场区，所述磁通门单轴磁力计的探头设置在所述亥姆霍兹线圈的内部，所述探头、所述金属纤维和所述亥姆霍兹线圈共轴线，所述磁通门单轴磁力计与所述计算机电连接，所述亥姆霍兹线圈、所述直流电源、所述电流换向器、所述数据采集卡和所述计算机依次电连接。


2.根据权利要求1所述的基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，其特征在于：所述磁珠浓度可调平台和所述模拟病变体形状平台上的所述接线端子均设有四个，所述磁珠浓度可调平台或所述模拟病变体形状平台与所述阻抗分析仪分别实现四端法连接。


3.根据权利要求1所述的基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，其特征在于：所述磁珠浓度可调平台和所述模拟病变体形状平台均包括底座、滑台、支撑架、导管和控制阀，所述滑台滑动设置在所述底座上，所述滑台上开设有凹槽，所述金属纤维固定在所述凹槽中，所述接线端子均设置在所述滑台上，所述支撑架竖向固定在所述滑台上，所述导管固定在所述支撑架上，所述导管的出口正对所述凹槽，所述控制阀设置在所述导管上，所述磁珠模拟生物液通入所述导管中，所述磁珠浓度可调平台的所述凹槽中用于注入所述磁珠模拟生物液，所述模拟病变体形状平台的所述导管可拆卸连接有可调控磁珠箱体，所述可调控磁珠箱体中用于盛放所述磁珠模拟生物液。


4.根据权利要求3所述的基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，其特征在于：所述底座上开设有滑槽，所述滑台的底部设有与所述滑槽相匹配的滑块，所述导管包括依次固定且连通的竖直一部、水平部和竖直二部，所述竖直一部的进口用于通入所述磁珠模拟生物液，所述水平部固定在所述支撑架上，所述竖直二部的出口正对所述凹槽。


5.根据权利要求3所述的基于磁珠浓度和模拟病变体形状的GMI生物磁测装置，其特征在于：所述支撑架上固定连接有连接杆，所述连接杆上固定连接有两个装夹板，所述可调控磁珠箱体的一端安装在两个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景顺，刘瑞，曹贯宇，李泽，王旭峰，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙;15