[發明專利]一種不均勻磁場下獲得高分辨率核磁共振三維譜的方法

有效

• 申請號: 201410151498.1
• 申請日: 2014-04-16
• 公開（公告）號: CN103941204A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 黃玉清;陳忠
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01R33/46
• 分類號: G01R33/46;G01N24/08
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及核磁共振（NMR，Nuclear?Magnetic?Resonance）譜儀，尤其是涉及一種不均勻磁場下獲得高分辨率核磁共振三維譜的方法。

背景技術

核磁共振波譜技術是一種公認的研究分子結構、成分組成以及分子動態過程的重要工具，廣泛應用于化學、材料以及生命科學等各個領域?；趹玫男枰?，目前已經有大量的譜學脈沖序列和采樣方法被提出來，所提出的這些方法包括一維的序列，也包括多維的序列。通常情況下，對于一些具有簡單的化學成分和分子結構的樣品，往往一維和二維脈沖序列就足以滿足應用分析的需求。由于一維和二維實驗的采樣時間較短，數據處理也相對簡單，因此現在核磁譜儀上做得最多也就是這類實驗。但如果所檢測的樣品含有大量化學成分以及復雜的分子結構，比如復雜生物組織萃取液或者蛋白質溶液，那么這時一維和二維實驗往往就無法勝任這一檢測任務。因為大量的核磁共振信號會使得一維和二維譜變得非常復雜擁擠，甚至會出現信號疊加的情況，最終無法獲得正確的譜學分析信息?；诖?，三維甚至更高維的核磁共振方法進一步被提出來，譜圖維度的增加能夠使得擁擠的譜學信息得到分離，大大緩解一維和二維譜所遇到的問題。由于核磁實驗的采樣時間是隨著譜圖維度程指數增長，多維實驗往往需要很長的采樣時間，因此三維實驗是一種比較折中的方法，至少對于普通的成分復雜樣品是完全夠用的。在現在的核磁共振波譜儀上都配有標準的三維脈沖序列，這些方法在生物和材料樣品等各個方面都有重要的應用，例如蛋白質分子的三維結構解析，復雜聚合物成分的檢測等。

當然，上述所討論的三維核磁共振波譜的應用都是基于磁場均勻的情況。通常只有檢測樣品上所附加的磁場是均勻的情況，才有最終為分子結構和成分分析等提供有用的譜學信息。核磁共振實驗往往對磁場的均勻性有著極高的要求，例如對于溶液樣品的氫譜檢測，所附加的磁場在空間上的變化浮動范圍必須在10^-8以內才能夠滿足高分辨率信息的要求。為了盡量滿足核磁共振對磁場均勻的要求，首先在磁體設計和磁體材料應用上保證有一個產生均勻磁場的基礎環境。而隨著核磁共振硬件技術的進步，目前標準核磁共振波譜儀都采用了性能穩定的超導磁體，為高分辨信息的獲取提供了基本的硬件條件。其次，勻場和射頻等硬件技術的改進能夠進一步提高磁場均勻性。目前已經出現一系列通過勻場硬件方面改進和操作來提高磁場均勻性的方法，而這需要耗費相當多的努力，包括仔細勻場、旋轉樣品、嚴格去除樣品中的順磁性或顆粒性雜質，以及采用與樣品磁化率匹配的容器等。目前還發展了利用射頻場補償B₀靜磁場不均勻性的方法，并且用于不均勻磁場中獲得高分辨譜。例如，對于磁體外核磁共振，Blümich研究小組設計出了一種低磁場下單邊可移動的核磁共振檢測手段（Perlo?J.,Casanova?F.,and?Blumich?B.Ex?situ?NMR?in?highly?homogeneous?fields:H-1spectroscopy[J].Science.,2007,315(5815),1110-1112）；另外，也有研究者從軟件方面提出了一些通過數據后處理方法來補償或校正磁場不均勻效應。例如，Sersa等人（Sersa?I.,Macura?S.Improvement?of?spectral?resolution?by?spectroscopic?imaging[J].Appl?Magn.Reson.,2004,27,259-266.）提出了一種成像去卷積的后處理方法來補償磁場不均勻效應?，F有的這些提高磁場均勻性的方法（包括從硬件和軟件上）在應用上有諸多的限制，如需要事先獲得磁場分布等。

雖然已經有一系列硬件和軟件的勻場方法來改善磁場均勻性，但由于其自身的局限性目前標準核磁共振波譜儀所配置的常規三維譜序列仍無法應用于不理想的磁場環境中。如果能夠解決好這個問題，不需要復雜的硬件勻場操作也不需要事先知道磁場分布情況，而僅僅從脈沖序列設計角度出發，設計出一種能在不均勻磁場環境下獲得高分辨三維譜的方法，就可以為復雜生物、化學以及材料樣品提供一種重要檢測工具，大大提高核磁共振波譜技術的應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在核磁共振譜儀上不均勻磁場下獲得高分辨率核磁共振三維譜的方法，所獲得的高分辨率三維譜以三維J相關譜的形式顯示出來，其中J偶合信息分布于其中獨立一維，化學位移和相關信息分布于另外兩維。

本發明包括如下步驟：

1）用常規一維脈沖序列采樣一張一維譜，用來分析磁場不均勻性的情況，獲得譜線的線寬，為實驗譜寬參數設置提供依據；