[實用新型]用于微流體核磁共振檢測的微型螺線管射頻線圈

無效

• 申請號: 201020661517.2
• 申請日: 2010-12-15
• 公開（公告）號: CN201993326U
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 吳衛平;陸榮生;易紅;倪中華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N24/08
• 分類號: G01N24/08;G01R33/34
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本實用新型涉及一種用于微流體核磁共振檢測的射頻線圈，特別涉及螺線管型磁場分布均勻的射頻微型線圈及其制作方法。

背景技術

核磁共振波譜檢測技術對樣品具有非破壞性，因而廣泛應用于化學、生物醫學和材料科學領域。核磁共振射頻線圈可以使用收發分離式或同時具備收發兩用的線圈，發射功能是用來發射脈沖序列以激勵被測樣品的磁化矢量，接收功能是用來接收激發自旋而產生的自由感應衰減信號。對信號進行傅里葉變換可以得到核磁共振波譜圖，從來獲得被測樣品的成分等信息。根據不同的應用領域，一般射頻線圈有螺線管線圈，平面線圈，鞍形線圈，鳥籠線圈，蝶形線圈以及相列陣線圈等。(Hoult，D.I.and?R.E.Richards，SIGNAL-TO-NOISE?RATIO?OF?NUCLEAR?MAGNETIC-RESONANCE?EXPERIMENT.Journal?of?Magnetic?Resonance，1976.24(1)：p.71-85.)文獻中論述了相比其他類型線圈，螺線管具有高靈敏度、磁場分布均勻等優點，所以現在常規商業上用的核磁共振波譜檢測技術是采用孔徑為5mm的探頭，即在毛細玻璃管上采用纏繞導線形成螺線管線圈。它的樣品檢測極限大約為5×10⁹mol，遠差于其他檢測技術如紅外光譜分析、質譜分析等。(Peck，T.L.，R.L.Magin，and?P.C.Lauterbur，DESIGN?AND?ANALYSIS?OF?MICROCOILSFOR?NMR?MICROSCOPY.Journal?of?Magnetic?Resonance?Series?B，1995.108(2)：p.114-124.)文獻中理論和實驗驗證線圈直徑大約100um時，單位體積樣品信噪比(S/N)反比于線圈直徑；小于100um時，反比于線圈直徑的平方根，所以很多文獻中出現運用微型線圈以提高靈敏度。但是在微尺度下纏繞法不易實現，從而不易制造微型螺線管線圈。(Massin，C.，et?al.，Planar?microcoil-based?microfluidic?NMR?probes.Journal?of?MagneticResonance，2003.164(2)：p.242-255.)文獻引起眾多學者關注，文獻中講述基于微平面螺旋線圈的核磁共振探頭檢測微流通道中的微量樣品溶液。最早提出將微平面線圈應用到核磁共振波譜檢測技術是文獻(Peck，T.L.，et?al.，NMR?MICROSPECTROSCOPY?USING100-MU-M?PLANAR?RF-COILS?FABRICATED?ON?GALLIUM-ARSENIDE?SUB?STRATES.Ieee?Transactions?on?Biomedical?Engineering，1994.41(7)：p.706-709.)。平面微線圈雖然具有靈敏度低、射頻磁場均勻性差，但是在微米尺寸以下，它可以由現代微制造光刻技術?進行自動化批量化生產；另外，平面微線圈易與基于芯片的微流體系統結合，以便于操作微流體和增加集成性能。與Massin，C.同一個研究小組的Ehrmann，K.在2006-2007年提出運用MEMS技術制作螺線管線圈和亥姆霍茲線圈，并將其應用到哺乳細胞的核磁共振譜檢測。

國內研究學者如王明，李曉南等在中國專利申請號為200610164809.3、200710179309.1、200910081526.6等中，以及文獻《納升級生化樣品核磁共振微檢測用高信噪比平面微線圈的設計.》、《基于MEMS的高Q值核磁共振平面微線圈》等中設計與制造核磁共振微型平面螺旋射頻線圈。中國專利200910091597.4《一種核磁共振射頻微線圈及其制作方法》則涉及的是亥姆霍茲型(鞍形)核磁共振射頻微線圈，但是產生同樣大小的射頻磁場，亥姆霍茲型(鞍形)核磁共振射頻微線圈的電阻要比微型螺線管射頻線圈大，從而信噪比就會相對較小。

發明內容

本實用新型要解決的是現有常規微流體檢測不易適合運用微量樣品檢測；微型平面螺旋線圈射頻磁場不均勻和靈敏度低；微型螺線管線圈不易應用常規的纏繞法制造；以及產生同樣大小的射頻磁場，亥姆霍茲型(鞍形)線圈的電阻大而降低了信噪比等問題。