[发明专利]一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法和系统

权利要求书

1.一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法，用无屏蔽的原子磁力仪作为测量心磁信号的测量探头，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，抑制地磁场干扰，将原子磁力仪置于两组补偿线圈的中心区域，调节两组补偿线圈的电流，控制第一组补偿线圈产生X/Y/Z三维与地磁场三分量方向相反的磁场，实现测量区域DC地磁场的三方向均抑制在零场附近±10nT以内；控制第二组补偿线圈抑制环境磁场抖动，将磁场白噪声从几十pT/Hz^1/2，压制在10pT/Hz^1/2；

步骤2，测量轴方向磁场补偿，在原子磁力仪外围设置第三组补偿线圈，调节第三组补偿线圈的电流，以补偿原子磁力仪测量轴方向上的剩余磁场，并进一步抑制所述测量轴方向上的磁场噪声；

步骤3，通过原子磁力仪中各通道的磁场信号与测量轴方向上磁力仪的磁场信号做梯度，最终在无磁屏蔽环境下实现100fT/Hz^1/2的灵敏度；

步骤4，通过原子磁力仪测量被测者心脏的磁场信号，原子磁力仪为2×2的4通道原子磁力仪阵列，所述阵列由4个原子磁力仪探头组成，相邻的两个原子磁力仪探头之间的距离为4cm；所述阵列的测量区域为被测者胸部正上方20cm×20cm方形区，以所述阵列中一个原子磁力仪探头的位置为基准，东西方向移动8cm测量一次，移动两次后，改变南北方向位置，同样间距8cm移动一次，重复上述东西方向移动，如此重复移动9次得到一个6×6的心脏上方磁场检测结果。

2.实施权利要求1所述的一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量方法的测量系统，其特征在于：所述测量系统包括磁场补偿系统和设置于无磁移动床(8)上用于测量心磁信号的原子磁力仪单元(5)，其中原子磁力仪单元(5)和无磁移动床(8)均位于磁场补偿系统内；

所述磁场补偿系统包括地磁场环境监测单元(1)、地磁场环境补偿单元(3)、测量轴方向磁场监测单元(2)和测量轴方向磁场补偿单元(4)；地磁场环境监测单元(1)、测量轴方向磁场监测单元(2)和原子磁力仪单元(5)都位于地磁场环境补偿单元(3)的中心区域内，测量轴方向磁场监测单元(2)和原子磁力仪单元(5)还位于测量轴方向磁场补偿单元(4)的补偿线圈内；地磁场环境监测单元(1)设置在靠近原子磁力仪单元(5)附近的位置，实时监测三方向地磁场分量；地磁场环境补偿单元(3)补偿三方向地磁场，抑制磁场噪声；测量轴方向磁场监测单元(2)设置在原子磁力仪单元(5)的上方，实时监测原子磁力仪单元(5)测量轴方向上的磁场；测量轴方向磁场补偿单元(4)补偿所述测量轴方向上的剩余磁场，并进一步抑制测量轴方向上的磁场噪声；

所述地磁场环境监测单元(1)和测量轴方向磁场监测单元(2)分别与反馈调节单元(6)电连接，将其监测到的磁场信号发送至反馈调节单元(6)；反馈调节单元(6)控制连接可调稳恒电流源单元(7)，可调稳恒电流源单元(7)分别与地磁场环境补偿单元(3)和测量轴方向磁场补偿单元(4)电连接，反馈调节单元(6)根据收到的监测信号向可调稳恒电流源单元(7)发出控制信号，可调稳恒电流源单元(7)改变输出电流的大小，实时稳定环境磁场；

原子磁力仪单元(5)和测量轴方向磁场监测单元(2)分别与信号收集单元(9)电连接；信号收集单元(9)包括数据采集单元和上位机，数据采集单元与上位机电连接，采集原子磁力仪单元(5)中各通道的磁场信号和磁场监测单元(2)测量轴方向的磁场信号，并传输至上位机做梯度，从而实现原子磁力仪单元(5)100fT/Hz^1/2的灵敏度，经上位机处理后得到人体心磁图。

3.如权利要求2所述的一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量系统，其特征在于：所述原子磁力仪单元(5)包括一个或多个原子磁力仪探头，多个探头采用阵列式排布。

4.如权利要求3所述的一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量系统，其特征在于：所述原子磁力仪单元(5)包括4个原子磁力仪探头，4个原子磁力仪探头采用2×2阵列式排布。

5.如权利要求2所述的一种基于无屏蔽原子磁力仪的心磁测量系统，其特征在于：所述无磁移动床(8)采用无磁材料制成，能在XYZ方向上进行移动，包括底座、移动平台和床板。