CN110967396B - 基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测 装置

技术领域

本发明涉及生物磁测设备技术领域，特别是涉及基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是提供基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置，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，本发明提供了如下方案：

本发明提供了基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置，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；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滑台，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，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还包括底座、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。

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。

本发明还提供了一种上述的基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应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/Z_max|；

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；Z_max为未添加磁珠模拟生物液时的最大外磁场下的阻抗；Z(H_ex)为特定外磁场下的阻抗值；Z(H_max)为最大外磁场下的阻抗值。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明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发明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发明的一些实施例，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为本发明基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置的结构示意图；

图2为本发明中磁珠浓度可调平台的结构示意图；

图3为本发明中模拟病变体形状平台的结构示意图；

图4为本发明磁珠的SEM图；

图5为本发明磁珠的TEM图；

图6为应用案例一中不同磁珠浓度d_m对金属纤维阻抗变化率的影响曲线图；

图7为应用案例二中不同频率下金属纤维阻抗变化率随挠度De(可调控磁珠箱体的曲率半径)的变化曲线；

图8为应用案例二中不同频率下金属纤维最大阻抗变化率的绝对变化量Δη随挠度De(可调控磁珠箱体的曲率半径)的变化曲线；

其中：1-阻抗分析仪，2-磁珠浓度可调平台，3-模拟病变体形状平台，4-亥姆霍兹线圈，5-磁通门单轴磁力计，6-直流电源，7-电流换向器，8-数据采集卡，9-计算机，10-底座，11-滑台，12-金属纤维，13-接线端子，14-导管，15-控制阀，16-可调控磁珠箱体，17-磁珠模拟生物液。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1-图5所示：本实施例提供了基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置，包括阻抗分析仪1、亥姆霍兹线圈4、金属纤维12、磁通门单轴磁力计5、直流电源6、电流换向器7、数据采集卡8、计算机9、磁珠浓度可调平台2和具有若干种曲率半径的模拟病变体形状平台3，磁珠浓度可调平台2或模拟病变体形状平台3用于盛放磁珠模拟生物液17，金属纤维12固定放置于磁珠浓度可调平台2或模拟病变体形状平台3上，利用导线将金属纤维12的两端与磁珠浓度可调平台2或模拟病变体形状平台3的接线端子13电连接再与阻抗分析仪1的输入端电连接，阻抗分析仪1的输出端与计算机9电连接，其中阻抗分析仪1型号为HP4192A，阻抗分析仪1配套接线端子型号为16048B，并可为测试过程中提供f为5Hz～13MHz频率范围的测试，磁珠浓度可调平台2或模拟病变体形状平台3放置于亥姆霍兹线圈4的内部，磁通门单轴磁力计5的探头设置在亥姆霍兹线圈4的内部，探头、金属纤维12和亥姆霍兹线圈4共轴线，磁通门单轴磁力计5与计算机9电连接，亥姆霍兹线圈4、直流电源6、电流换向器7、数据采集卡8和计算机9依次电连接，其中，阻抗分析仪1通过GPIB与计算机9电连接，磁通门单轴磁力计5通过RS-232C连接器与计算机9电连接，电流换向器7通过USB接口与计算机9电连接，具体的通过直流电源6调节输出的电压值，以改变亥姆霍兹线圈4所产生的外磁场，亥姆霍兹线圈4最高可提供100Oe的外磁场，拓宽了生物磁测外磁场的变化范围，本实施例中优选的磁场范围分别为±90Oe、±10Oe，且通过高灵敏度的磁通门单轴磁力计5可调节并使亥姆霍兹线圈4磁场方向垂直于地磁场方向，以避免地磁场对其产生影响，计算机9中设有数据采集系统，数据采集系统利用LabView设置，数据采集系统能够控制直流电源6的输出电压值以控制亥姆霍兹线圈4外磁场的周期变化，同时自动采集阻抗分析仪1获得的阻抗数据，并能够将外磁场和阻抗数据建立联系，极大地提高了试验效率。

具体的，磁珠浓度可调平台2和模拟病变体形状平台3均包括底座10、滑台11、支撑架、导管14和控制阀15，滑台11滑动设置在底座10上，滑台11上开设有凹槽，金属纤维12固定在凹槽中，具体的，将金属纤维12连接于电路板之上，并将电路板固定在底座10的凹槽中，接线端子13均设置在滑台11上，支撑架竖向固定在滑台11上，导管14固定在支撑架上，导管14的出口正对凹槽，磁珠模拟生物液17通入导管14中，磁珠浓度可调平台2的凹槽中用于注入磁珠模拟生物液17，通过滑台11在底座10上滑动，可以控制磁珠模拟生物液17的注入位置，控制阀15设置在导管14上以控制磁珠模拟生物液17的流量，并可在导管14中注入不同浓度的磁珠模拟生物液17，其中磁珠的浓度范围为0-500μg/mL。同时，模拟病变体形状平台3的导管14还可拆卸连接有可调控磁珠箱体16，可调控磁珠箱体16中用于盛放磁珠模拟生物液17，可调控磁珠箱体16为U型管结构，若干个可调控磁珠箱体16的曲率半径均不相同，即通过改变U型管结构底部圆弧的半径来实现可调控磁珠箱体16曲率半径的改变，且曲率半径范围为1-4mm。底座10、滑台11、支撑架、导管14、控制阀15和可调控磁珠箱体16均由有机玻璃制成，在避免外界磁场干扰的前提下方便试验者观察具体的试验变化过程，保证了试验的准确进行和无误差测试。磁珠浓度可调平台2和模拟病变体形状平台3上的接线端子13均设有四个，磁珠浓度可调平台2或模拟病变体形状平台3与阻抗分析仪1分别实现四端法连接，以实现四端法测量保证测量精度。

进一步的，底座10上开设有滑槽，滑台11的底部设有与滑槽相匹配的滑块，滑槽的设置为滑台11、支撑架、导管14提供稳定支撑，同时保证了金属纤维12的径向和轴向中心均位于亥姆霍兹线圈4的中心位置。导管14还可以包括依次固定且连通的竖直一部、水平部和竖直二部，竖直一部的进口用于通入磁珠模拟生物液17，水平部固定在支撑架上，竖直二部的出口正对凹槽，磁珠浓度可调平台2的竖直二部的出口直接向凹槽内注入磁珠模拟生物液17，模拟病变体形状平台3的竖直二部的出口可拆卸连接有可调控磁珠箱体16，并通过其导管14向可调控磁珠箱体16内注入磁珠模拟生物液17。支撑架上固定连接有连接杆，连接杆上固定连接有两个装夹板，可调控磁珠箱体16的一端安装在两个装夹板之间，两个装夹板利用长螺栓、螺母固定连接，可调控磁珠箱体16方便拆卸，并能够夹持稳定，优选的，连接杆、装夹板、长螺栓、螺母以及接线端子13电连接处用到的螺钉都是采用有机玻璃材质，换而言之，磁珠浓度可调平台2和模拟病变体形状平台3中所有的结构都采用有机玻璃材料。

优选的，磁珠模拟生物液17中的磁珠为高分散性、直径均匀的

超顺磁性聚合物羧基纳米颗粒，具体的磁珠型号为PM3-020，由图4和图5可知，磁珠的直径为180nm左右，

超顺磁性聚合物羧基纳米颗粒内部为细小的纳米晶组织，这是由于其成形过程中，冷却速率较高，生成纳米晶，其优点是：比表面积大、磁含量高、生物兼容性好、各种溶液中具有良好的分散性和重悬性，可提高检测效率和灵敏度，是生物磁测试验用理想磁珠。

实施例二

本实施例还提供了一种实施例一的使用方法，包括以下步骤：第一步，放置探测目标，根据试验设定五种不同浓度的磁珠，通过磁珠浓度可调平台2的阀门，将五种不同磁珠浓度的磁珠模拟生物液17依次注入金属纤维12所在的凹槽之中；或者根据试验设定可调控磁珠箱体16的曲率半径为1mm、2mm、3mm和4mm，依次改变可调控磁珠箱体16的曲率半径并在不同曲率半径的可调控磁珠箱体16中注入同一浓度的磁珠模拟生物液17，并将磁珠浓度可调平台2或模拟病变体形状平台3放置在亥姆霍兹线圈4的内部支架上；第二步，磁场校正，将亥姆霍兹线圈4垂直于地磁场方向放置，避免地磁场的干扰，先将探头沿亥姆霍兹线圈4的轴向固定在亥姆霍兹线圈4中，且探头的位置与金属纤维12所在高度平行一致，调整亥姆霍兹线圈4的位置使得磁通门单轴磁力计5显示磁场为0T，完成零磁场校正；打开直流电源6，打开计算机9的数据采集系统，设置1Oe磁场下进行频率扫描，观察磁通门单轴磁力计5的示数与设置值的差值，可通过调整数据采集系统中的磁场变换系数使两数值接近，完成磁场校正；在实际测试过程中，还可通过磁通门单轴磁力计5实时监测亥姆霍兹线圈4所产生的磁场与预设磁场的强度是否一致；第三步，通过调节直流电源6获得不同的外磁场值，或者控制阻抗分析仪1的测试频率；第四步，通过改变磁珠模拟生物液17的浓度或改变不同曲率半径的模拟病变体形状平台3获得并分析金属纤维12的磁阻抗输出特性，具体的，通过接线端子13输出阻抗的信号，从而获得在不同浓度磁珠浓度和磁场下磁阻抗输出特性，或者在特定磁珠浓度下不同曲率半径与阻抗的变化规律，具体的，金属纤维12巨磁阻抗效应影响规律的分析方式如下：

分析最大阻抗变化率ΔZ/Z_max(％)的绝对变化量Δη的改变，其中阻抗变化率及其绝对变化量Δη表达式为：

磁阻抗变化率：

绝对变化量：Δη＝|ΔZ/Z'_max-ΔZ/Z_max|；

其中，ΔZ为最高阻抗与最低阻抗差值；Z'_max为添加磁珠模拟生物液17后的最高阻抗；Z_max为未添加磁珠模拟生物液17时的最高阻抗；Z(_Hex)为特定外磁场下的阻抗值；Z(H_max)为最大磁场下的阻抗值。

应用案例一

本实应用案例综合应用了实施例一和实施例二，并结合具体的测试结果说明实施例一和实施例二的效果。

具体测试结果如图6中a、b、c、d、e和f所示，分别对应的磁珠模拟生物体液17中的磁珠浓度(d_m)为0μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、300μg/mL和500μg/mL时的阻抗变化率影响曲线图。由图可知，无添加磁珠模拟生物液17时金属纤维12最大阻抗变化率[ΔZ/Z_max]_max在f＝5MHz时可达312.8％，在添加磁珠模拟生物液17之后，不同频率下[ΔZ/Z_max]_max均有所降低，这是由于磁珠模拟生物液17起到了导电作用，降低了金属纤维12的电阻值，也就意味着金属纤维12的阻抗值降低，从而降低了[ΔZ/Z_max]_max。在添加磁珠模拟生物液17之后金属纤维12的[ΔZ/Z_max]_max开始随磁珠模拟生物液17浓度的增加而增加，磁珠含量为50μg/mL时，不同频率下[ΔZ/Z_max]_max均有所增加，尤其是在f＝5MHz时，[ΔZ/Z_max]_max达321.6％，与未添加磁珠模拟生物液17相比增大了8.8％，在磁珠含量为300μg/mL时，金属纤维12的[ΔZ/Z_max]_max在f＝5MHz时达到最大，可达326.7％，与未添加磁珠模拟生物液17时相比[ΔZ/Z_max]_max增大了13.9％，随后磁珠含量增加至500μg/mL时，[ΔZ/Z_max]_max趋于平缓，这是由于在300μg/mL时磁珠几乎完全覆盖金属纤维12表面，继续增加磁珠浓度对金属纤维12阻抗趋于一致，变化较小。

应用案例二

本实应用案例综合应用了实施例一和实施例二，并结合具体的测试结果说明实施例一和实施例二的效果。

常规性生物体在发生病变后，其宏观形态发生改变。为尽可能模拟生物病变体表面的几何形状，实施例一和实施例二采用挠度De(即模拟病变生物体形状的曲率半径)来做定量评价，针对模拟病变生物体形状变化带来的阻抗变化率的规律，才能更加准确地描述模拟病变生物体形状的改变对GMI磁探测信号输出的影响。

具体测试结果如图7中a、b、c、d、e、f和g所示，分别对应的测试频率为100kHz、1MHz、3MHz、5MHz、8MHz、10MHz和13MHz时的阻抗变化率影响曲线图。由图可知，随着挠度De的增加，阻抗变化率降低，De为0mm，f＝3MHz、5MHz、8MHz、10MHz和13MHz时，金属纤维12的ΔZ/Z_max(％)分别为：123.7％、118.2％、90.0％、66.1％和42.0％，当De增加至3mm时，ΔZ/Z_max(％)分别降低至70.9％、49.8％、32.3％、23.4％和18.9％，这是由于De增大之后，病变生物体细胞内磁珠浓度相比之前降低，导致磁珠产生的磁场对金属纤维12影响减小，从而ΔZ/Z_max(％)减小。当f＝3MHz～13MHz时，阻抗变化率曲线普遍存在“双峰”现象，且随着频率增大，曲线对称性在5～8MHz呈现良好对称性，当频率处于100kHz～3MHz或10MHz～13MHz时，曲线呈非对称性分布。当f＝8MHz，De增至4mm时，其ΔZ/Z_max(％)降低幅度最大。由此可见，De变化时，5MHz～8MHz是磁测工作中较为灵敏的频率范围。

如图8为不同频率下金属纤维12最大阻抗变化率[ΔZ/Z_max]_max的绝对变化量Δη随模拟病变生物体形状的曲率半径(挠度De)的变化曲线。阻抗变化率的绝对变化量Δη随着De的增加呈现增加的趋势，De增加至3mm时，Δη变化量最大，当f＝1MHz～13MHz时，分别可达到18.9％、58.6％、68.4％、57.7％、42.6％和23.2％，继续增加至4mm时，ΔZ/Z_max(％)与3mm时相比趋于饱和状态。在f＝100kHz～5MHz范围内，随频率增大则不同De下最大阻抗变化率的绝对变化量Δη越大，在f＝5MHz～13MHz范围内，频率升高，变化量Δη逐渐减小。当f＝5MHz时，挠度De为1mm、2mm、3mm和4mm时，Δη分别为48.9％、56.5％、68.4％、69.1％。进一步说明挠度De变化时，5MHz～8MHz最为适合磁测工作。

总之，本发明解决了现有的生物磁测装置灵敏度低、响应速度慢和无法实现微型化等问题，且本发明装置简单实用，可实现灵敏度高和响应速度快等目标，为其进一步开发微型生物磁测传感器奠定了技术基础。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置，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；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滑台和导管，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，所述导管的出口正对所述凹槽，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，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。

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巨磁阻抗效应生物磁测装置，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巨磁阻抗效应生物磁测装置，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还包括底座、支撑架和控制阀，所述滑台滑动设置在所述底座上，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，所述控制阀设置在所述导管上。

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巨磁阻抗效应生物磁测装置，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巨磁阻抗效应生物磁测装置，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述装夹板之间，两个所述装夹板利用长螺栓、螺母固定连接。

6.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巨磁阻抗效应生物磁测装置，其特征在于：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。

7.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巨磁阻抗效应生物磁测装置，其特征在于：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。

8.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巨磁阻抗效应生物磁测装置，其特征在于：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。

9.一种权利要求1-8中任一项中所述的基于磁珠浓度和模拟病变体形状的巨磁阻抗效应生物磁测装置的使用方法，其特征在于：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，能够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，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/Z_max|；

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；Z_max为未添加磁珠模拟生物液时的最大外磁场下的阻抗；Z(H_ex)为特定外磁场下的阻抗值；Z(H_max)为最大外磁场下的阻抗值。

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