CN101444421B - 一种用于磁感应医学成像的集成线圈传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的用于磁感应医学成像的集成线圈传感器，包括激励线圈和检测线圈，其特征是：所述激励线圈和检测线圈均采用平面螺旋环形结构，所述激励线圈的起始端在内环，终止端在外环，激检测线圈的起始端在内环，终止端在外环；所述检测线圈位于激励线圈环内空间，它们彼此无导线连接而构成线圈组；所述线圈组布置在印刷电路板的同一面，或两个线圈组呈镜像布置在印刷电路板的两面。本发明具有高灵敏度，无需调节，且一致性好等优点，便于批量制作的新型线圈传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁场测量装置，特别涉及一种用于磁感应医学成像的集成线圈传感器。
背景技术
磁感应医学成像是一种新兴的医学成像技术。它利用生物体组织在交变主磁场中因电磁感应产生涡流电流，并产生二次磁场的现象，通过检测二次磁场在检测线圈中感生出的感应电动势的相位和幅值重构出生物体组织电导率分布，为医学诊断提供参考。
磁感应医学成像技术使用激励线圈产生交变主磁场，并利用检测线圈采集得到二次磁场，激励线圈和检测线圈构成线圈传感器。现有的线圈传感器结构为单线圈(如图1)或梯度线圈(如图2)。
单线圈不能消除主磁场在检测线圈的影响，二次磁场的变化量相对主激励磁场太小，不易测量，所以单线圈的灵敏度比较低；梯度线圈改善了单线圈的低灵敏度的特点，可以达到比较高的敏度，但是很难保证三层线圈之间的间隔相等，三线圈间的间隔调节困难，并且各探头的一致性不好，不利于多通道测量。
因此，磁感应医学成像技术需要一种高灵敏度，无需调节，且一致性好，便于批量制作的新型线圈传感器。
发明内容
为满足磁感应医学成像技术对线圈传感器高灵敏度和无需调节的要求，本发明的目的是提供一种用于磁感应医学成像的集成线圈传感器。
为实现上述目的而采用的技术方案是这样的：即一种用于磁感应医学成像的集成线圈传感器由激励线圈和检测线圈构成，包括激励线圈和检测线圈，其特征是：所述激励线圈和检测线圈均采用平面螺旋环形结构，所述激励线圈的起始端在内环，终止端在外环，激检测线圈的起始端在内环，终止端在外环；所述检测线圈位于激励线圈环内空间，它们彼此无导线连接而构成线圈组；所述线圈组布置在印刷电路板的一面，或两个线圈组呈镜像布置在印刷电路板的两面。
布置在印刷电路板的两面的激励线圈有并联和串联两种连接方式，并联方式下两线圈的起始端相连，终止端相连；串联方式下一个线圈的起始端和另一个线圈的终止端连接，剩余的起始端和终止端作为外部信号的输入端口。
布置在印刷电路板的两面的检测线圈为差分式连接，两个起始端相互连接，两个终止端作为差分式信号输出端。
本发明具有高灵敏度，无需调节，且一致性好等优点，便于批量制作的新型线圈传感器。
附图说明
本发明的上述结构可以通过附图给出的实施例进一步说明：
图1为现有技术中单线圈式传感器结构。
图2为现有技术中梯度线圈式传感器结构。
图3为本发明的线圈组的结构示意图；其中(a)为布置在印刷电路板单面的单线圈组；(b)为镜像布置在印刷电路板两面的双线圈组。
图4为本发明激励线圈的连接示意图；其中(a)为并联，(b)为串联。
图5为本发明中检测线圈的连接示意图。
图6为两种线圈检测信号相位随被测物电导率变化灵敏度对比图。
具体实施方式
参见图3，本发明提供的用于磁感应医学成像的线圈传感器由激励线圈E和检测线圈D构成。如图3(a)所示，所述激励线圈E和检测线圈D均采用平面螺旋环形结构，所述激励线圈E的起始端Ea在内环，终止端Eb在外环，激检测线圈D的起始端Da在内环，终止端Db在外环；所述检测线圈D位于激励线圈E环内空间，它们彼此无导线连接而构成线圈组；所述线圈组布置在印刷电路板的一面。
如图3(b)所示，两个上述线圈组呈镜像布置在印刷电路板的两面。即激励线圈和检测线圈具有相同的绕制方向。双层电路板的上下两面对称布置。
参见图4，镜像布置在印刷电路板的两面的激励线圈有并联和串联两种连接方式，实施例1，如图4(a)所示，在并联方式下线圈E1的的起始端E1a穿过印刷电路板与线圈E2的起始端E2a相连，E1和E2的终止端E1b和E2b相连；实施例2，如图4(b)所示，串联方式下，线圈E1的起始端E1a和线圈E2的终止端E2b连接，剩余的起始端E1b和终止端E2a作为外部信号的输入端口。
参见图5，镜像布置在印刷电路板的两面的检测线圈为差分式连接，即起始端D1a和D2a相互连接，终止端D1b和D2b作为差分式信号输出端。
本发明的上述结构并不排除所述线圈组呈镜像双层或偶数多层布置在印刷电路板的一面或两面的情况。每层之间绝缘。
在一个非限定性的实施例中，本发明使用的线圈为铜导线，激励线圈的线宽0.6mm，直径为14.6mm到21.6mm，有5匝螺旋线，间隔0.2mm；检测线圈的线宽0.2mm，直径为4mm到12.6mm，有11个螺旋层，间隔0.2mm；激励线圈和检测线圈之间间隔1mm。
通过对比实验证明，本发明传感器较普通的传感器线圈具有更高的灵敏度或抗干扰性能。见下表(用实施例1双组线圈传感器与附图2中的线圈比较，)
附表两种线圈检测信号相位随被测物电导率变化灵敏度对比
| 电导率(S/m) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 普通线圈相位变化数据(°) | 0 | 0.21 | 0.37 | 0.57 | 0.73 | 0.94 | 1.12 | 1.30 | 1.48 |
| 本申请线圈相位变化数据(°) | 0 | 0.33 | 0.68 | 1.01 | 1.30 | 1.67 | 1.95 | 2.34 | 2.65 |
Claims (4)
1.一种用于磁感应医学成像的集成线圈传感器，包括激励线圈和检测线圈，其特征是：所述激励线圈(E)和检测线圈(D)均采用平面螺旋环形结构，所述激励线圈(E)的起始端(Ea)在内环，终止端(Eb)在外环，检测线圈(D)的起始端(Da)在内环，终止端(Db)在外环；所述检测线圈(D)位于激励线圈(E)环内空间，它们彼此无导线连接而构成线圈组；所述线圈组布置在印刷电路板的同一面，或两个线圈组呈镜像布置在印刷电路板的两面。
2.根据权利要求1所述的用于磁感应医学成像的集成线圈传感器，其特征是：布置在印刷电路板两面的第一激励线圈(E1)和第二激励线圈(E2)为并联方式，在并联方式下第一激励线圈的起始端(E1a)和第二激励线圈的起始端(E2a)相连；第一激励线圈的终止端(E1b)和第二激励线圈的终止端(E2b)相连，起始端和终止端均有引出线，作为外部信号的输入端口(I)。
3.根据权利要求1所述的用于磁感应医学成像的集成线圈传感器，其特征是：布置在印刷电路板两面的第一激励线圈(E1)和第二激励线圈(E2)为串联方式，在串联方式下第一激励线圈(E1)的起始端(E1a)和第二激励线圈(E2)的终止端(E2b)连接，第一激励线圈(E1)的终止端(E1b)和第二激励线圈(E2)的起始端(E2a)作为外部信号的输入端口(I)。
4.根据权利要求1所述的所述的用于磁感应医学成像的集成线圈传感器，其特征是：布置在印刷电路板两面的第一检测线圈(D1)和第二检测线圈(D2)为差分式连接，第一检测线圈(D1)的起始端(D1a)和第二检测线圈(D2)的起始端(D2a)相互连接，第一检测线圈(D1)的终止端(D1b)和第二检测线圈(D2)的终止端(D2b)作为差分式信号输出端(0)。
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