本发明专利技术公开了一种用于心磁图仪的多点扫描定位系统和方法。所述的系统包括：（１）可调定位杆，其末端装有反光探头，可映射出无磁床在水平方向的移动；（２）反射式红外检测模块，与定位杆反光探头联系，利用反射机理来检测探头是否位于模块正上方；（３）扫描点阵基板，按特定分布排列固定红外发射接收模块；（４）微处理器模块（ＭＣＵ），检测红外发射接收模块上接收管状态，识别并发送电平信号给心磁处理软件。定位方法是首先调节无磁床与定位杆，根据已知基准点来基准心脏位置，然后利用红外发射接收对管和利用单片机，移动无磁床，定位若干阵点，完全对应上述需要测试的心脏上方的位置点，通过磁传感器来采集这些位置点的信号，从而得到完整心磁信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
心磁图(Magnetocardiogram，MCG)仪是一种无创，无接触，高特异性的新型心 脏诊疗仪器。心磁图仪采用极其灵敏的超导量子干涉器件(Superconducting QUantum Interference Device, SQUID)作磁传感器，扫描人体心脏上方平面内一定区域内多点心磁 信号，对心脏进行磁信息成像刘亚军，黄华，刘睿，伍洪.超导心磁图仪原理及应用.中国 医疗设备.2009年第24卷，第4期。要对人体心脏进行磁成像，需要在心脏上方平面给定区域内(如200mmX 200mm) 多个位置点进行心磁信号的采集，采样的点数决定了最终成像的分别率，目前商用设备大 多采用等间距36点采集。如果心磁图仪磁探头的数量少于成像需要的点数，就需要多次移 动被测者的位置(传感器探头是固定的)，采用多次扫描的方式，实现所有位置点的心磁信 号的采集。采用多次扫描的方式进行心磁信号探测，需要将探头准确定位到规定的位置点， 因此需要借助扫描定位装置来移动被测者。由于心磁图仪是磁敏感的设备，因此一个无磁、 低干扰、简单易用的定位系统是多点扫描式心磁图仪使用中的重要组成部分，但目前在这 方面鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发用于心磁图仪的扫描定位系统及定位方法，利用该定位系 统，可实现对人体心脏多点扫描时的精确定位。所述的系统包括定位杆、反射式红外检测模块、底盘或基板、微处理器模块。通过 定位杆将无磁床(另案申请)的二维水平位置变化反映到定位杆末端探头上，当探头移动 到反射式红外传感检测阵列上方时，该位置点将被微处理器检测和识别。操作者按照基板 上点阵的位置，移动被测者，即可完成心磁图仪的多点扫描。本专利技术的具体设计方案如下1、可调定位杆反映床的位置变化，将床的移动反映到探头上，两段式(图2中 3和4)可调节定位杆，实现起始点调节，通过移动床，确定被测者心脏扫描的初始位置，同 时调节定位杆，将探头调节到基板相应阵点的上方。该定位杆与心磁仪二维可移动无磁床 (图2中5)连接，共分为两段，主杆(图2中4)水平放置并与无磁床长度方向垂直，可伸 缩；辅杆与主杆相连，并可在水平面内旋转，范围为180度。在定位杆的末端安装一反射系 数高的物质(即探头，图2中2)用来反射红外发射管发射出的红外光并被红外接收管接 收。这样，无磁床的移动被反映到定位杆探头的位置变化上。定位杆机械结构见附图3。2、反射式红外检测模块利用放射原理，识别定位杆探头是否出现在模块的正上 方。该模块集成一个反射式红外接收与发射对管(附图四(7)、(8))，当对管上方出现反射物时，发射管发射出去的红外光经反射被接收管接收感应，使接收管从高阻到导通，通过比 较器电路，转换成电平信号输出。其电路原理见附图六。3、基板或底盘按特定分布安装若干红外检测模块，即扫描点阵。该底盘扫描点阵 与人体心脏上方所需扫描的位置点一一对应，按照前述，目前商用心磁图仪大多采用等间 距36点采集，本专利技术如以4通道磁传感器为例，需要扫描人体心脏的9个位置点，9个位置 点均勻分布在一个200mmX 200mm的正方形区域内(图8)，从而底盘上扫描点阵的分布应与 9个位置点分布一致(图2)。底盘通过PCB布线建立红外检测模块和微处理器模块的连接 和联系，其机械构型见图。本专利技术的定位方法同时适用于其他多通道系统，如9通道，此时 需要扫描人体心脏的4个位置点即可，4个位置点均勻分布在200mmX 200mm的正方形区域 内，从而附图二中底盘上扫描点阵需要4个红外检测模块，并且与4个位置点分布一致。对 于6通道，原理一样，需要扫描6个位置点、6个红外检测模块。4、微处理器模块该模块集成一个MCU，型号为MSP430F149，用来控制红外发射 LED的通断、识别红外接收管产生的电平信号，并将所得信号通过485通信芯片发送给心磁 处理软件，具体原理见图4，其中写入MCU的程序流程框图见图7。综上所述，本专利技术所述的系统包括(1)可调定位杆，其末端装有反光探头，可映 射出无磁床在水平方向的移动；(2)反射式红外检测模块，与定位杆反光探头联系，利用反 射机理来检测探头是否位于模块正上方；(3)扫描点阵基板，按特定分布排列固定红外发 射接收模块；(4)微处理器模块(MCU)，检测红外发射接收模块上接收管状态，识别并发送 电平信号给心磁处理软件。定位方法是首先调节无磁床与定位杆，根据已知基准点来基准 心脏位置，然后利用红外发射接收对管和利用单片机，移动无磁床，定位若干阵点，完全对 应上述需要测试的心脏上方的位置点，通过磁传感器来采集这些位置点的信号，从而得到 完整心磁信号。本专利技术可免去人为识别定位的低灵敏、低精确和低效率等缺点，同时本定位装置 相对于其他定位装置如磁传感定位，具有无磁、低干扰、简单易用等性质，能够满足心磁图 仪多点扫描定位的要求。附图说明图1，本专利技术提供的红外定位系统整体功能框图；图2，定位系统机械结构图；图3 定位杆机械结构图；图4，红外检测模块工作示意图；图5，底盘连接联系主板和红外检测模块机械示意图；图6，反射式红外检测模块工作原理图；图7，程序流程框图；图8，心脏测试位置示意图。图中，1基板(或底盘)；2定位杆终端探头；3辅杆，可在水平面内旋转180度，与 主杆相连；4主杆，实线和虚线一起为主杆的总长，虚线为插入无磁床的长度，插入的长度 可变，即主杆可伸缩、实线长度可调；5无磁床；6红外检测模块；7红外发射管；8红外接收 管；9可紧固螺丝；10主杆上下两侧突起，4和10—起构成主杆；所在平面始终保持水平；114定位杆主杆截面图，与无磁床孔洞尺寸吻合，并且主杆能沿孔洞自由伸缩。12可见LED，用 来指示反光探头是否位于红外检测模块上方；13主板；14红外可穿透材料，本专利技术装置采 用有机玻璃；15人体躯干；16人体心脏；17测试人体心脏的九个位置点其中之一。具体实施方法下面，通过结合附图说明以进一步阐述清楚本专利技术的实质性特点和显著的进步。1、可调定位杆(图2)由主杆、辅杆和辅杆末端的探头构成，主要材质为无磁材料 (普通塑料、木头均可)，定位杆终端探头2为一反射系数高的物质(如铝膜)。在无磁床一 侧打一通孔，将定位杆主杆插入通孔并适当设计(如本专利技术采用附图3的设计结构)使之 不能任意旋转，但可沿垂直床长度方向伸缩；辅杆3与主杆4通过紧固螺丝9相连，当紧固 螺丝9旋紧时辅杆和主杆之间位置固定，辅杆不能自由旋转，放松时，辅杆能以与主杆相连 的点为中心点在水平面内旋转，范围为180度，主杆与辅杆的长度设计必须能满足操作者 在调节时，辅杆的扫动范围能覆盖整个底盘上阵点。主杆的机械尺寸与无磁床上的孔洞吻 合，用来保证主杆不能任意旋转，即整个定位杆所在平面始终保持水平。2、扫描起始点基准将底盘或基板调节至水平，在水平面内调节无磁床，使四通道 磁传感器对应人体心脏上方某一位置点，一般选取中心点(图8)。然后固定床的位置调节 定位杆(伸缩主杆，水平面内旋转辅杆)，使定位杆末端探头正对于位基板或底盘点阵中心 的阵点(红外检测模块)。3、逐点扫描基准结束后，将定位杆固定，然后调节无磁床位置，人体心脏与四通 道磁传感器的相对位置相继变化，当定位杆末端探头正对一红外检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于心磁图仪的多点扫描定位系统，其特征在于包括：（１）可调定位杆，定位杆的末端装有反光探头，可映射出无磁床在水平方向的移动；（２）反射式红外检测模块，与定位杆反光探头联系，利用反射机理来检测探头是否位于模块正上方；（３）扫描点阵基板，按特定分布排列固定红外发射接收模块；（４）微处理器模块，检测红外发射接收模块上接收管状态，只别并发送电平信号给心磁处理软件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王永良，曾佳，刘扬波，张树林，孔祥燕，谢晓明，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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