[发明专利]一种磁共振引擎装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于核磁共振波谱学领域，更具体涉及一种浪涌冲击试验装置，还涉及一种磁共振引擎方法，适用于超极化惰性气体核磁共振。

背景技术

迄今为止，商用的核磁共振谱仪已经非常成熟，典型的有德国布鲁克、美国安捷伦等公司的产品。核磁共振谱仪首先通过线圈对处于强磁场的样品施加一个特定频率的电磁波，样品吸收了特定频率的电磁波后经过弛豫过程，会辐射出一定频率的电磁波，使用与该电磁波频率相同接收频率的线圈及电子线路可以将样品辐射的电磁波进行转换和处理，得到最终的磁共振信号。

近年来，使用超极化惰性气体技术增强核磁共振灵敏度已经成为核磁共振波谱学的热门研究领域。核磁共振信号强度（S）正比于样品原子核的极化度P₀，即：H核在磁场中由波尔兹曼分布决定的热平衡极化度P_H＝10₅~10₆，而由激光光泵和自旋交换技术可以将惰性气体核的极化度P_noble□gas提高10000倍以上，因此，激光产生的非平衡核自旋极化惰性气体的核磁共振信号大大的强于热平衡极化的质子信号，使得它们可能成为重要的生物和医学新诊断技术的造影剂。

目前，对于超极化惰性气体磁共振信号的检测方法，通常都是使用光泵自旋交换极化装置产生超极化的惰性气体，直接输送到处于检测线圈中的PFA管里，然后再使用检测线圈获得超极化惰性气体的核磁共振信号。超极化惰性气体的核磁共振信号非常强，也使其超出传统工作范围在许多新的方面获得成功应用，例如将超极化惰性气体用于肺部MRI和脑功能成像、在材料科学研究中利用激光极化¹²⁹Xe吸附和化学位移可以用于研究多孔材料、在化学方面，由于激光极化¹²⁹Xe的化学位移对环境特别敏感，使得超极化¹²⁹Xe特别适用做分子探针。

然而，实验中检测到的超极化惰性气体核磁共振信号强度往往没有其产生时信号强度高。其主要原因包括：1）受到收集装置、管道等的洁净度、材料种类以及顺磁性物质等影响，部分超极化惰性气体的极化度会损失；2）在检测时，受容纳超极化惰性气体管道内的空间限制，到达的超极化惰性气体信号的自身密度较低；3）尽管实验中所用的光泵自旋交换工作气体为高压混合气体，例如5atm⁸，但是通常混合气体组成的成分中主要包括压力增宽气体⁴He、荧光淬灭气体N₂，而惰性气体含量仅仅为1～3％，即产生的超极化惰性气体量有限。对于人体肺部核磁共振成像、生物探针等更新的应用，如何增加超极化惰性气体的数量或者压力、进一步增强检测中的超极化惰性气体核磁共振信号是一个迫切需要解决的问题。

本发明磁共振引擎主要通过压缩混合气体、分离混合气体、压缩超极化惰性气体，增加超极化惰性气体的浓度（密度或者压力），旨在提供一种能够进一步超极化惰性气体核磁共振信号的方法。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种浪涌冲击试验装置，还提供一种磁共振引擎方法，本装置结构简单，操作方便，可将超极化惰性气体经过收集和压缩后，通过提高检测线圈中的超极化惰性气体样品浓度，进而进一步地提高超极化惰性气体的信号强度。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种磁共振引擎装置，包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、真空泵、压缩泵和压缩泵控制器，第一阀门一端与第一管道一端连接，第一管道另一端设置有半透膜，第一阀门与第二阀门通过第二管道连接，第二管道上套设有检测线圈，压缩泵的出口、第二阀门和第三阀门分别与三通的三个通道连接，第三阀门与真空泵之间通过第三管道连接。

一种磁共振引擎装置，还包括极化器和蠕动泵，极化器与蠕动泵连接，蠕动泵通过半透膜与第一管道连接。

如上所述的第一管道、第二管道、第三管道和三通均为全氟烷氧基乙烯基醚树脂。

一种磁共振引擎的方法，包括以下步骤：

步骤1（A）、打开第一阀门、第二阀门和第三阀门，启动真空泵，直至装置中各个管道和阀门内的真空度低于4psi，压缩泵的活塞由于负压被吸至最靠近三通的进程；

步骤2（B）、关闭第三阀门，超极化惰性气体透过半透膜进入第一管道，压缩泵控制器控制压缩泵的活塞向远离三通的方向运动，超极化惰性气体充满压缩泵的容积空间；