辽宁省细胞生物学学会

医工融合理工科专家技术介绍（第15期）：面向磁粒子成像的高精度励磁电源及接收装置

发表时间：2024-01-27 16:05

编者按：

为提高科技成果转移转化成效，解决临床实际需求问题，助推产学研深度合作，医学与现代化工程技术的交叉融合正不断造福人类健康，成为突破医学“卡脖子”技术的重要途径。《中国组织工程研究》杂志联合辽宁省细胞生物学学会开设“医工融合理工科专家技术介绍”专栏，为临床需求问题提供技术对接信息来源。如果您有想要解决的临床需求问题，需要理工科专家的技术支持，欢迎与我们联系！


1.研究背景：

沈阳工业大学与辽宁嘉音医疗科技有限公司依托各自资源优势，建设磁医学检测与治疗领域、技术国内顶尖、首个省级研发机构——辽宁省磁医学检测与治疗专业技术创新中心。匹配领先的研究基础条件，完成技术研究与成果转化工作。中心的建设以实际需求为导向的集基础研究、应用研发、设备制造为一体的新型高端医学检测设备技术和产业集群，实现精准切合产业实际需求的高水平应用研发体系，成为具有高度国际竞争力和技术优势国产高端医疗设备产业链条与生态共同体，并带动上下游产业集群的快速发展。凭精准、持续的成果输出、水平与资金支持兼备的成果转化能力及服务、带动产业链上下游快速发展，2021年评为辽宁省专业技术创新中心（以下简称“创新中心”）。

创新中心以团队现有研发成果为基础，依托校企各自资源优势，面向基础科研及临床应用需求，开展具有国际前沿技术水平的产学研用一体化研究工作。目前，创新中心主要致力于临床磁粒子成像设备研究，为进一步实现产业化，设备中所需求的高精度励磁电源及接收装置应满足小型化、大功率、高精度等指标，本团队结合技创新中心需求，开发了一套额定工作功率不低于2000W（脉冲电压不高于110V）高精度励磁电源及接收装置。


2.技术介绍:

目前，本团队所开发高精度励磁电源及接收装置主要应用于磁粒子设备成像领域，励磁电源实现脉冲电压、频率、间歇期等参数上位机实时可调，接收装置完成多通道空间交变磁场的识别、捕捉及成像功能。具体表现为：励磁电源最大输出电压为110V，最高输出电流为18A（根据需求可调整），脉冲电压实现0~110V可调（根据需求可调整），输出频率目前设定区间为1KHz~5KHz（根据需求可调整），间歇期时间设定为1~100ms可调（根据需求可调整）；空间磁场接收装置设计为五通道，可完成输入电压范围为±5V（根据需求可调整）的高灵敏度检测（uV级），有效输出交变电磁信号幅值及相位信息，为磁粒子设备准确成像奠定基础。


3.项目团队特色介绍：

本团队所开发高精度励磁电源实物照片如图1（侧视图）及图2（正视图）所示：

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图1 高精度励磁电源侧视图

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图2 高精度励磁电源正视图

本团队所开发五通道空间磁场高灵敏度接收装置实物照片如图3（正视图）所示：

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图3 五通道空间磁场高灵敏度接收装置正视图


项目负责人：黄平

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  • 沈阳工业大学信息科学与工程学院，仪器科学与技术专业工学博士

  • 硕士生导师，辽宁省细胞生物学学会先进医工融合技术专业委员会理事，沈阳市“拔尖人才”，主要研究方向为长输油气管道电磁无损检测、磁医学、高温超导等

  • 主持国家自然科学青年基金1项、辽宁省成果转化类“揭榜挂帅”重大项目1项、辽宁省教育厅基本科研项目面上项目1项以及企业横向课题1项，并作为核心骨干参与国家自然科学基金面上项目、辽宁省自然科学基金多项，在SCI、EI、中文核心等期刊发表学术论文十余篇，授权发明专利3项、软著1项；指导学生获“互联网+”创新创业大赛国家银奖1项、铜奖1项以及全国大学生机器人大赛全国一等奖1项、全国二等奖2项等


团队成员1：白石

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  • 九州国立大学信息科学府，电气电工工学系博士

  • 沈阳工业大学“翔源学者”特聘教授，博士生导师，辽宁省优秀科技工作者，兴辽英才青年拔尖人才，辽宁省磁医学检测与治疗专业技术创新中心（省重点实验室）主任，辽宁省海智工作负责人，沈阳市海智工作负责人，沈阳市科技创新领军人才

  • 曾任职日立集团BSBU东京本社系统开发部，负责项目获日立集团BSBU技术奖最高奖，创造经济价值超六亿元

  • 主持国家及省部级百万元以上项目10项，发表学术论文40余篇，国家快速通道授权发明专利十余项


团队成员2：彭曦霆

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  • 日本国立室兰工业大学，情报与电子工程专业，工学博士

  • 沈阳工业大学副教授，博士生导师，研究方向：车联网、边缘计算、机器学习算法、自动驾驶等

  • IEEE TrustCom 2022研讨会联合主席；WCL模范审稿人；2021年作为General Chair被第八届信号与信息处理、网络与计算机国际会议（ICSINC）授予杰出贡献奖

  • 主持国家及省部级项目7项，发表学术论文10余篇， SCI检索9篇，包括计算机领域国际高水平期刊IOTJ、TVT等，总影响因子超过30


团队成员3：张笑宇

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  • 大连理工大学，控制理论与控制工程专业，工学博士，获国家留学基金委（CSC）资助赴日本国立室兰工业大学访学

  • 沈阳工业大学，人工智能学院，讲师，多个trans国际期刊审稿人。研究方向：神经网络稳定性、时滞系统、切换系统、机器学习算法、车联网、边缘计算等

  • 已发表TCYB、TNNLS等国际期刊及会议论文十篇，其中SCI7篇，总影响因子超过50

  • 2020 IWCMC，2019 ICC，TPC成员


4. 临床痛点：

目前应用于磁粒子成像设备的高精度励磁电源及空间磁场高灵敏度接收装置存在的困难和难点在于：一、相关产品需经大量实验测试验证其可靠性，在此过程中需要医学背景专家提供支持；二、相关产品医疗器械注册证书的获取难度较大。


5. 临床合作需求：

首先，本团队立足于医工融合技术需求，可进一步开发各类产品的实验装置，在满足基础性能后需医学专家提供测试平台以及医学相关知识予以指导；另外，由于学科交叉技术受限，临床医生大多从事于医学基础研究，对于引进的新设备做到熟练使用即可，但对于临床遇到的一些可进一步拓展研究的新问题由于缺乏工科专业背景难以落地实施。结合以上两点原因，不管是本团队自身需求还是面向医学专家的工科基础研究，应建立实时共享平台，提出专业诉求，多联系、多交流。


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