[發(fā)明專利]一種用于低場(chǎng)磁共振系統(tǒng)的定位進(jìn)樣裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510251427.3
• 申請(qǐng)日: 2015-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN104807848B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周欣;王曉飛;孫獻(xiàn)平;趙修超;葉朝輝;劉買利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N24/08
• 分類號(hào): G01N24/08
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所42001
• 代理人: 李鵬,王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣動(dòng)和真空方法傳送、樣品保溫停車場(chǎng)車輛監(jiān)控管理領(lǐng)域，具體涉及一種用于低場(chǎng)磁共振系統(tǒng)的定位進(jìn)樣裝置，還涉及一種用于低場(chǎng)磁共振系統(tǒng)的定位進(jìn)樣方法，適用于基于原子磁力計(jì)方法進(jìn)行磁共振成像（Magnetic?resonance?imaging，MRI）的定位進(jìn)樣，還可以擴(kuò)展應(yīng)用于流動(dòng)氣體和液體等核磁樣品的檢測(cè)。

背景技術(shù)

氣動(dòng)方法是用于NMR譜儀中輸送核磁樣品的通用傳統(tǒng)方法。在傳統(tǒng)高場(chǎng)NMR譜儀中，核磁樣品的極化、信號(hào)的探測(cè)通常是在超導(dǎo)磁體內(nèi)的同一區(qū)域中完成，核磁樣品由氣動(dòng)傳送到NMR譜儀的探測(cè)區(qū)域，或者由氣動(dòng)推出探測(cè)區(qū)域而更換和取出核磁樣品。Martin?Armbruster等人在專利“NMR-MAS?probehead?with?integral?transport?conduit?for?an?MAS-rotor”（美國(guó)專利號(hào)：US8212559）中，描述了傳統(tǒng)高場(chǎng)NMR譜儀中利用一個(gè)氣動(dòng)傳送換樣裝置完成核磁樣品的裝卸過(guò)程。裝載了樣品的核磁樣品管通過(guò)傳送管道內(nèi)氣流穩(wěn)定地輸送到NMR譜儀的探測(cè)區(qū)域。而樣品卸載時(shí)，只需要將氣流反向即可從探測(cè)區(qū)域里吹出核磁樣品管。這里，極化區(qū)域和探測(cè)區(qū)域在空間上為同一區(qū)域，除特殊情況之外，這一區(qū)域通常為室溫工作區(qū)域。因此，對(duì)傳送的速度和核磁樣品的保溫并沒(méi)有特殊的要求，只需要能將核磁樣品平穩(wěn)、準(zhǔn)確地傳送到探測(cè)區(qū)域即可。

與傳統(tǒng)高場(chǎng)NMR譜儀方法不同，基于原子磁力計(jì)方法探測(cè)NMR是在超低磁場(chǎng)的環(huán)境下測(cè)量和研究核磁樣品。因?yàn)镹MR信號(hào)的大小與核磁樣品的極化度呈正比，被測(cè)量的核磁樣品需要通過(guò)一個(gè)磁場(chǎng)預(yù)極化區(qū)域進(jìn)行熱極化處理（也稱預(yù)極化）。在基于原子磁力計(jì)方法探測(cè)NMR過(guò)程中，通常使用一個(gè)～Tesla量級(jí)磁場(chǎng)強(qiáng)度的永磁體來(lái)預(yù)極化核磁樣品。由于永磁體的磁場(chǎng)會(huì)破壞核磁樣品探測(cè)區(qū)域的零磁場(chǎng)環(huán)境，所以需要將預(yù)極化區(qū)域和探測(cè)區(qū)域在空間上隔離開，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程探測(cè)。在實(shí)驗(yàn)測(cè)量和研究中，核磁樣品需要多次在預(yù)極化區(qū)域和探測(cè)區(qū)域之間傳送，因此不僅要求平穩(wěn)、快速（~0.1?s），盡可能地減少核磁樣品的極化度在傳送過(guò)程中損失，還要求核磁樣品管的恒溫，不受預(yù)極化區(qū)域和探測(cè)區(qū)域溫度差的影響。

目前，已有多種解決基于原子磁力計(jì)方法探測(cè)NMR信號(hào)的裝置中樣品傳送的方案，部分相關(guān)文章和專利的技術(shù)方案舉例如下：

1）M.?P.?Ledbetter等人在專利“Detection?of?J-Coupling?Using?Atomic?Magnetometer”（美國(guó)專利號(hào)：US20120176130）的裝置中，使用注射泵進(jìn)行液體樣品傳送；

2）D.?Budker等人在“Atomic?magnetic?gradiometer?for?room?temperature?high?sensitivity?magnetic?field?detection”（美國(guó)專利號(hào)：US7573264）中，使用蠕動(dòng)泵傳送液體核磁樣品，液體核磁樣品在不同作用區(qū)域做循環(huán)流動(dòng)。

這兩種方法完成進(jìn)樣需要1—2?s時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)較快、穩(wěn)定的核磁樣品傳送。但是，（1）基于這兩種方法的裝置，都需要較長(zhǎng)的傳送管道連接預(yù)極化區(qū)域和探測(cè)區(qū)域。因此，實(shí)驗(yàn)中需要大量液體核磁樣品來(lái)填充傳輸管道，液體核磁樣品使用量大，不適用于少量液體核磁樣品的情況；（2）不能做到定位進(jìn)樣，無(wú)法擴(kuò)展到基于原子磁力計(jì)方法的MRI研究；（3）完成測(cè)試一種流動(dòng)樣品后，不能方便更換樣品和清洗傳送管道。

3）Valerio?Biancalan等人在文章“A?fast?pneumatic?sample-shuttle?with?attenuated?shocks”（Review?of?Scientific?Instrument，85,?036104（2014））中描述，在進(jìn)樣管和進(jìn)樣滑塊上使用特殊開孔改變內(nèi)部氣流來(lái)減少核磁樣品管在傳送進(jìn)樣過(guò)程中的振動(dòng)，但是，其不適用于高溫工作環(huán)境，也無(wú)法擴(kuò)展到基于原子磁力計(jì)方法的MRI研究。