接下来,我们假设物体与激励场(初级场)之间的相互作用是纯磁性的。这可以通过磁化铁磁体来实现,也可以通过铜盘中感应出的涡流来实现。在电子标签中,相互作用是通过一个或多个绕组的线圈建立的。请注意,由于磁场的矢量特性,这里的相互作用与方向密切相关,如果初级磁场矢量位于线圈绕组所跨越的平面内,相互作用甚至会消失。初级磁场在要检测的物体所占的区域中被认为是均匀的,这一假设为物体的物理尺寸建立了一个界限。由于磁相互作用,建立了次级磁场,对于距离物体足够远的物体,该磁场具有偶极场的特性。接收器被认为位于此区域,从而提供与感应偶极矩直接相关的输出信号。因此,我们的兴趣集中在两个量上,即激发的初级磁场矢量 h 和感应偶极矩 m ,它们通过所考虑对象的因果关系相互关联。这种关系的各种形式将是本文的主要主题。
1972 年。 [1] Cohen 和 Gilver 将肌磁图信号定义为磁场矢量一个分量随时间变化的记录,其中测量点的磁场由骨骼肌产生的电流引起。MMG 方法与其电对应方法,即肌电图 (EMG) 技术之间的对应关系。 [2] 两者都直接源于麦克斯韦-安培定律,如图 1a 所示。然而,EMG 信号记录的简易性以及 MMG 与 EMG 信号的时间和频谱特性的相似性,促使学术界和临床界几乎只使用 EMG 方法。因此,MMG 方法的进展相当缓慢。生物磁信号通常很弱。它们很容易受到环境磁噪声的污染。因此,大多数生物磁传感研究都在磁屏蔽室中进行。在过去的四十年里,生物磁信号的宏观和非侵入性检测的保真度、时间和空间分辨率取得了显着进步。例子包括心磁图 (MCG) 和脑磁图 (MEG) 方法,与 MMG 研究相比,自 1970 年代以来出版物数量存在显著差异。我们将调查这种显著差异的原因,并探讨测量骨骼肌磁场的技术限制是否导致了如此明显的差异。MMG 方法发展的两个关键驱动因素:1) 在皮肤上非侵入性记录时 EMG 信号的空间分辨率较差,最先进的 EMG 测量甚至使用针记录探头,这可以准确评估肌肉活动,但会产生疼痛并且仅限于微小区域,空间采样点较差;2) 由于金属-组织界面,可植入 EMG 传感器的生物相容性较差。MMG 传感器有可能同时解决这两个缺点,因为:1) 磁场的大小随着原点和传感器之间的距离而显着减小,从而提高 MMG 的空间分辨率; 2)MMG 传感器不需要电接触即可记录,因此如果用生物相容性材料或聚合物完全封装,它们可以提高长期生物相容性。MMG 信号可以成为医疗诊断、康复、健康监测和机器人控制的重要指标(图 1b)。[3] 最近的技术进步为远程和连续记录和诊断铺平了道路