[發明專利]光超極化核磁共振成像裝置及方法

在審

• 申請號: 202011643569.1
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN114690099A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 沈夢澤;楊志平;石發展;李芬芬;王鵬飛;孔熙;謝天宇;邱本勝;杜江峰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R33/48
• 分類號: G01R33/48;G01R33/56
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

1.一種光超極化核磁共振成像裝置，包括：

存儲模塊，用于存儲金剛石顆粒分散液和緩沖液；

運輸模塊，包括用于連接所述存儲模塊和極化模塊的前端流管，以及用于連接所述極化模塊和檢測模塊的后端流管；

所述極化模塊，包括：用于產生信號序列的信號發生器、用于產生并向極化腔發射激光的激光激發模塊、用于向所述極化腔發射微波信號并控制所述極化腔的磁場強度的微波磁場模塊，以及所述極化腔；以及

所述檢測模塊，用于在利用緩沖液將超極化后的金剛石顆粒分散液傳輸至成像載體的成像區域中之后，通過磁共振設備生成磁共振圖像。

2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述存儲模塊包括至少兩個貯樣瓶，所述至少兩個貯樣瓶分別用于存儲所述金剛石顆粒分散液和所述緩沖液。

3.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述金剛石顆粒含有至少為自然豐度的¹³C核。

4.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述運輸模塊還包括：

第一輸送模塊，用于將所述金剛石顆粒分散液輸送至所述極化腔中；以及

第二輸送模塊，用于輸送所述緩沖液，并通過所述緩沖液的推送控制所述金剛石顆粒分散液的位置。

5.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述激光激發模塊包括：

激光器，用于響應所述信號序列產生所述激光；

光纖，連接所述激光器和光纖耦合結構，用于傳輸所述激光；以及

光纖耦合結構，用于固定所述光纖，并將所述激光發射至所述極化腔。

6.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述微波磁場模塊包括：

波源，用于產生微波信號；

微波開關，用于接收所述信號序列，并響應所述信號序列進行開啟或關閉；

微波調制模塊，用于調節所述微波信號的波形或者信號強度；

外磁場生成模塊，用于在所述極化腔區域內產生均勻的直流磁場。

7.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述激光激發模塊用于向所述極化腔發射所述激光，使所述金剛石顆粒的NV色心被極化。

8.根據權利要求7所述的裝置，其中，所述微波磁場模塊用于向所述極化腔發射所述微波信號和用于控制所述極化腔所處的所述磁場強度，使所述NV色心的極化度通過交叉弛豫過程轉移到所述¹³C核中，并使所述¹³C核的極化度在單位超極化時間內達到預設值。

9.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述檢測模塊還包括注入器，所述注入器埋入所述成像載體中，并通過所述后端流管和所述極化腔連接。

10.一種光超極化核磁共振成像方法，包括：

使用運輸模塊將存儲模塊中的金剛石顆粒分散液輸送至極化腔內；

使用激光激發模塊發射的激光照射所述金剛石顆粒分散液；

控制微波磁場模塊向所述極化腔中發射微波信號，并調節所述極化腔所處的磁場強度，得到超極化后的金剛石顆粒分散液；

使用存儲模塊中的緩沖液將所述超極化后的所述金剛石顆粒分散液推送至成像載體的成像區域，并使用磁共振設備對所述成像載體進行成像。