ES2272678T3 - Aparato de exploracion magnetica. - Google Patents

Abstract

Aparato de exploración magnética para explorar una muestra (17) con el fin de obtener una imagen, comprendiendo el aparato los medios (1) para generar un campo magnético de excitación en una zona en la cual se puede colocar una muestra que ha de ser explorada, un detector (3) para detectar un campo magnético que se origina desde o es modificado por una muestra (17) que se está explorando y un medio (2) para anular el campo magnético de excitación en la zona del detector, caracterizado porque el medio (2) para la anulación comprende una hoja de material magnético duro.

Description

Aparato de exploración magnética.

La presente invención se refiere a un aparato de exploración magnética, en particular, aunque no exclusivamente, con un propósito médico.

Es conocida la utilización de un campo magnético para proporcionar una imagen que muestra variaciones de susceptibilidad magnética dentro de un cuerpo. En las US 4.969.469, WO 90/05312, WO 97/49334 y US 5.073.858 se describe un aparato para explorar un cuerpo que explota este método. Este aparato, principalmente, es complejo.

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un aparato alternativo de exploración magnética.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato de exploración magnética para explorar una muestra con el fin de obtener una imagen, comprendiendo el aparato los medios para generar un campo magnético de excitación en una zona en la cual se puede colocar una muestra que ha de ser explorada, un detector para detectar un campo magnético que se origina desde o es modificado por la muestra que se está explorando y un medio para anular el campo magnético de excitación en la zona del detector en la cual el medio para la anulación comprende una hoja de material magnético duro.

La hoja de material magnético preferentemente es flexible. Comprende preferentemente un material magnético, tal como polvo de ferrita magnética dura, dispuesto en una hoja de material flexible, tal como un caucho, plástico, o material similar.

El medio para generar un campo de excitación comprende preferentemente uno o más imanes permanentes, en particular imanes permanentes de tierras raras. Preferentemente, una hoja comprende un conjunto de imanes.

El detector comprende preferentemente un conjunto de dispositivos galvanomagnéticos, en particular los Dispositivos de Efecto Hall. El conjunto está incluido preferentemente en un único dispositivo semiconductor. Cada dispositivo está asociado preferentemente con un transistor respectivo de película delgada que puede estar comprendido en el mismo dispositivo semiconductor que el Dispositivo de Efecto Hall.

Además, el aparato comprende preferentemente un visualizador operativo para visualizar una imagen que deriva del campo magnético detectado por el detector. El visualizador comprende preferentemente una pluralidad de píxeles. Preferentemente se proporciona un píxel respectivo por cada dispositivo del conjunto del detector. Se puede proporcionar un medio de procesamiento para procesar la salida del detector para generar una imagen para su visualización por el visualizador. Cuando el visualizador comprende un píxel respectivo por cada detector en un conjunto de detectores, se simplifican los requisitos de cualquier dispositivo de procesamiento. El visualizador puede ser un visualizador de cristal líquido.

En una realización alternativa, el detector comprende uno o más dispositivos detectores montados en un medio de accionamiento operativo para desplazar los dispositivos en un plano, para detectar el campo magnético en el plano.

Para que la invención se entienda con más claridad, se describen ahora, como ejemplo, unas realizaciones de la misma con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva del aparato de exploración de acuerdo con la invención.

La Figura 2 es una vista en perspectiva de la hoja magnética de excitación de la figura 1.

Las Figuras 3a a 3d son vistas ampliadas en planta de parte del conjunto de detectores del aparato de la figura 1, que muestran distintas etapas durante su fabricación.

Con referencia a los dibujos, el aparato comprende una hoja magnética de excitación 1, una hoja magnética de anulación 2, un conjunto de detectores 3, un medio de procesamiento de señales 4 y un visualizador 5.

La hoja magnética de excitación 1 comprende un conjunto bidimensional de imanes permanentes de tierras raras 6. La hoja magnética de anulación 2 comprende una hoja flexible de caucho, plástico o material similar en la cual está dispuesto el polvo de ferrita magnética.

El conjunto de detectores 3 comprende un conjunto de dispositivos 7 sustancialmente cuadrados, planos de Efecto Hall, formados en una única hoja de material semiconductor que utiliza conceptos bidimensionales de pozo cuántico. Los dispositivos son conectados eléctricamente en serie y en derivación por conductores 8 que se extienden desde el punto medio aproximado de los lados opuestos respectivamente de cada dispositivo 7.

Los contactos metalizados de salida 9 están provistos en el punto medio aproximado de cada uno de los otros dos lados de cada dispositivo 7.

Después de la formación de los dispositivos 7 de Efecto Hall, los conductores 8 y los contactos de salida 9, se recubre el conjunto con una capa eléctricamente aislante 10 de SiO (Monóxido de Silicio), dejando solamente expuestos los contactos metalizados de salida 9.

Una matriz lineal neta de conductores eléctricos 11 está superpuesta sobre la capa de SiO 10, estando separados los conductores 11 que forman la matriz, cuando es necesario, por otras capas de SiO 12. Un conductor de la matriz 11 está conectado respectivamente a cada uno de los contactos metalizados 9.

Sobre la matriz de los conductores 11 se encuentran superpuestos una pluralidad de TFTs (transistores de película delgada) 13, asociándose uno con cada dispositivo de Efecto Hall 7. Cada TFT 13 está conectado entre una línea de exploración 14 y una línea de datos 15 de la matriz 11. Cada TFT 13 proporciona un conmutador que suministra la corriente eléctrica a un elemento 16 de un visualizador 5.

En una realización, tal como la que se ilustra, la salida conmutada desde cada TFT alimenta un procesador 4 que procesa la información recibida y la suministra a un visualizador 5 para proporcionar una imagen visual. El visualizador 5 es preferentemente un visualizador de cristal líquido y preferentemente, en uso, cada dispositivo de Efecto Hall 7 del conjunto de detectores, está asociado exclusivamente con al menos un píxel del visualizador.

En otra realización se proporcionan píxeles de cristal líquido en el conjunto de detectores y cada TFT 13 está conectado a un píxel respectivo 16, directamente o a través de un procesador 4. Esto permite que el conjunto de detectores y un visualizador se combinen en un sola unidad, lo que permite que el aparato sea convenientemente portátil.

En uso, la hoja magnética de excitación 1 está colocada al lado de un lateral de una muestra 17 que se ha de explorar, por ejemplo una parte de un cuerpo humano. La hoja de anulación 2 y el conjunto de detectores 3 están colocados al lado del lateral opuesto de la muestra 17, para que la muestra esté dispuesta entre la hoja de excitación 1 por un lado y la hoja de anulación 2 y conjunto de detectores 3 por el otro lado. La hoja de anulación 2 está colocada preferentemente cerca de, con más preferencia en contacto con, el conjunto de detectores 3 del lado del conjunto de detectores, orientada hacia la muestra que se ha de explorar.

La hoja magnética de excitación 1 es operativa para producir un campo magnético relativamente fuerte que se extiende hacia el conjunto de detectores 7. Este campo será modificado por la muestra 17 dependiendo de su susceptibilidad magnética.

La hoja de anulación 2 es operativa para producir un campo magnético de polaridad opuesta a la hoja de excitación 1, dispuesta para anular el efecto del campo magnético producido por la hoja de excitación 1 sobre el conjunto de detectores 3. Debido a la proximidad relativa de la hoja de anulación 2 al conjunto de detectores 3 en comparación con la hoja de excitación 1, la intensidad del campo producida por la hoja de anulación 2 puede ser mucho más débil que la producida por la hoja de excitación 1.

El resultado es que el conjunto de detectores 3 está expuesto solamente a un campo magnético compuesto de la redistribución de la densidad del flujo del campo producida por la hoja de excitación 1 y provocada por la presencia de la muestra 17.

En uso, una corriente eléctrica pasa por las filas de los dispositivos de Efecto Hall 7 del conjunto de detectores 3, a través de los conductores 8. La presencia de cualquier flujo magnético que cruce los dispositivos de Efecto Hall 7, da lugar a un voltaje Hall entre los contactos metalizados 9 sobre cada dispositivo, representativo de la densidad del flujo. El conjunto de detectores 3 produce así una pluralidad de voltajes Hall indicativos de la intensidad del campo magnético detectado por la zona del conjunto de detectores 3. Luego, se procesan estos voltajes, según sea adecuado, y se utilizan para generar una imagen en el visualizador 5 que corresponde a la variación en la intensidad del campo magnético y por lo tanto a la variación en la susceptibilidad magnética de la muestra 17, proporcionando información sobre la muestra 17.

En una realización alternativa, menos cantidad de dispositivos de Efecto Hall que los que contiene el conjunto de detectores 3, o incluso sólo un único dispositivo, son/es montado(s) en un medio de accionamiento operativo para desplazarlo(los) por una zona bidimensional y realizar las mediciones del campo magnético en distintos puntos de la zona para elaborar una imagen.

El aparato es particularmente adecuado para explorar en un cuerpo humano o animal, la presencia de sangre que afecta a un campo magnético aplicado y que permite distinguir la sangre y el hueso. Sigue una exposición de los órdenes de magnitud involucrados:

Tomemos una muestra de sangre que tenga, digamos, una susceptibilidad de 10^{-3} unidades y que la intensidad del campo magnético aplicado sea de 2 x 10^{5} A/m.

Luego B - \mu_{r} \mu_{n} H donde \mu_{r} = 1 + 10^{-3} = 1.001

Entonces B = 1.001 x 4\pi x 10^{-7} x 2 x 10^{5} - 251,3 mT

En ausencia de sangre B = 1 x 4\pi 10^{-2} x 2 x 10^{5} = 251,3 mT

Entonces, la densidad del flujo magnético dentro de la sangre cuando se introduce en el campo externo \deltaB = 0,3 mT.

Supongamos que la introducción de sangre dentro del campo de excitación (de densidad 2 x 10^{5} A/m) conduce a una variación del 10% de \deltaB, es decir 0,03 mT.

Pongamos que la sensibilidad de un dispositivo Hall del conjunto de detectores sea de 1300 V/A.T.

Luego, suponiendo una excitación de corriente de 1 mA, un voltaje Hall de salida relacionado con una inducción de 0,03 mT, producirá un voltaje de salida de:

1300 X 1 X 0,03 X 10^{-3} mV ó 30 \muV (un voltaje de esta magnitud se mide fácilmente).

Nota:

1) Que la perturbación supuesta del campo de excitación representa un cambio porcentual del 0,012%.

2) En ausencia de sangre, el voltaje Hall normal sería de:

1300 x 1 x 251,3 x 10^{-3} mV ó 326,3 mV y éste debe ser anulado por la hoja de anulación a cero antes de insertar la muestra de sangre en el campo.

El aparato podría emplearse sin embargo para explorar cualquier muestra que tenga variaciones en la susceptibilidad magnética.

Claims (9)

1. Aparato de exploración magnética para explorar una muestra (17) con el fin de obtener una imagen, comprendiendo el aparato los medios (1) para generar un campo magnético de excitación en una zona en la cual se puede colocar una muestra que ha de ser explorada, un detector (3) para detectar un campo magnético que se origina desde o es modificado por una muestra (17) que se está explorando y un medio (2) para anular el campo magnético de excitación en la zona del detector, caracterizado porque el medio (2) para la anulación comprende una hoja de material magnético duro.

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque la hoja de material magnético duro comprende un material magnético dispuesto en una hoja (2) de material flexible.

3. Aparato según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el medio (1) para generar un campo de excitación comprende un conjunto de imanes permanentes incluidos en una hoja.

4. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el detector (3) comprende un conjunto de dispositivos galvanomagnéticos (7).

5. Aparato según la reivindicación 4, caracterizado porque el conjunto está incluido en un único dispositivo semiconductor.

6. Aparato según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque cada dispositivo está asociado con un transistor respectivo de película delgada (13).

7. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y que comprende además un visualizador (5) operativo para visualizar una imagen derivada del campo magnético detectado por el detector (3).

8. Aparato según la reivindicación 7 cuando depende directa o indirectamente de la reivindicación 4, caracterizado porque el visualizador (5) comprende una pluralidad de píxeles y un píxel está asociado respectivamente con cada uno de los dispositivos galvanomagnéticos del detector.

9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el detector (3) comprende uno o más dispositivos conductores montados en un medio de accionamiento operativo para desplazar los dispositivos en un plano con objeto de detectar el campo magnético en el plano.