專利名稱：基于順磁特性的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于納米超順磁質(zhì)磁化率的溫度測(cè)
量方法。
背景技術(shù)：
物體深處特別是活體(in vivo)深處的溫度信息受到時(shí)空與信息傳輸?shù)奈锢韺W(xué)原理限制，使得1000°c以內(nèi)的非接觸式溫度測(cè)量仍然沒有有效的解決方案。溫度是表征免疫反應(yīng)、生命活動(dòng)的直接證據(jù)。癌癥熱療法期望熱療過程中將癌變部位的溫度控制在 450C -47°C。一般認(rèn)為45°C _47°C是正常細(xì)胞安全、而癌細(xì)胞逐漸壞死的臨界溫度點(diǎn)。遠(yuǎn)程探測(cè)位于肺與肝部癌細(xì)胞的溫度場(chǎng)信息是熱療法治療效果取得突破的技術(shù)關(guān)鍵。然而，人體內(nèi)臟器、骨骼、血管或皮膚對(duì)于溫度信息而言是一個(gè)天然的屏障。在其他領(lǐng)域，航空發(fā)動(dòng)機(jī)出口溫度分布直接影響渦輪的壽命，快速的、不改變流場(chǎng)的渦輪溫度分布場(chǎng)的測(cè)量技術(shù)將極大程度上提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。因此，一種更為普適的物體深處溫度測(cè)量技術(shù)成為推動(dòng)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域與工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)步的技術(shù)關(guān)鍵。技術(shù)上而言，將目前的溫度測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于物體深處的溫度測(cè)量尚存較大的難點(diǎn)。磁共振測(cè)溫技術(shù)給臨床意義上的人體溫度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)迎來了曙光。核磁共振測(cè)溫尚難用于癌癥熱療等活體內(nèi)溫度測(cè)量。但由于分子磁性過于微弱，直接或間接導(dǎo)致了測(cè)試上的技術(shù)難點(diǎn)?；铙w內(nèi)氫分子的溫度特性參數(shù)無法預(yù)先獲取，需在測(cè)試中通過同一點(diǎn)的加熱前后兩次測(cè)量結(jié)果從而實(shí)現(xiàn)溫度差測(cè)量，要求測(cè)試點(diǎn)高度靜止，這是誤差的主要來源。研究人員很快注意到磁納米粒子(四氧化三鐵)的磁矩比氫分子的核磁信號(hào)高出三個(gè)數(shù)量級(jí)以上。這樣，納米磁學(xué)測(cè)試系統(tǒng)可望實(shí)現(xiàn)高速與高信噪比。美國J. B. Weaver對(duì)納米磁學(xué)進(jìn)行了有益的探索，采用納米超順磁質(zhì)交流磁化后的三次諧波與五次諧波的比值進(jìn)行試驗(yàn)，在 200C -50°C范圍內(nèi)的精度優(yōu)于1度。磁納米粒子與溫度相關(guān)的常數(shù)例如粒徑、飽和磁矩等均是可以事先在體外進(jìn)行精確反復(fù)測(cè)試，磁學(xué)參數(shù)均可事先標(biāo)定。磁納米粒子在體內(nèi)的濃度分布與空間分布的不確定性將會(huì)導(dǎo)致活體內(nèi)溫度測(cè)量的極大誤差。體內(nèi)不同象素點(diǎn)分布的不確定性導(dǎo)致核磁共振溫度只能實(shí)現(xiàn)溫度差測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于順磁特性的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，能夠更精密、更快速的實(shí)現(xiàn)物體遠(yuǎn)程溫度探測(cè)。基于順磁特性的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，具體為(1)將磁納米樣品置放于待測(cè)對(duì)象處；(2)對(duì)磁納米樣品所在區(qū)域施加η次不同的激勵(lì)磁場(chǎng)；(3)采集不同激勵(lì)磁場(chǎng)下磁納米樣品的磁化強(qiáng)度，依據(jù)磁化強(qiáng)度得到不同激勵(lì)磁場(chǎng)下的磁化率；
(4)構(gòu)建磁納米樣品的磁化率χ i與激勵(lì)磁場(chǎng)Hi的方程式組
權(quán)利要求
1.基于順磁特性的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，具體為(1)將磁納米樣品置放于待測(cè)對(duì)象處；(2)對(duì)磁納米樣品所在區(qū)域施加η次不同的激勵(lì)磁場(chǎng)；(3)采集不同激勵(lì)磁場(chǎng)下磁納米樣品的磁化強(qiáng)度，依據(jù)磁化強(qiáng)度計(jì)算得到不同激勵(lì)磁場(chǎng)下的磁化率；1 _ H1(4)構(gòu)建磁納米樣品的磁化率Xi與激勵(lì)磁場(chǎng)Hi的方程式組ζ~ NML{MHt，i = 1，kT2Mw = ^L W2^為多項(xiàng)式系數(shù)，2. . . n，其中，郎之萬函數(shù)Z(M)的倒數(shù)=、kT ’ L(a) 7^0 kTJ+1為預(yù)定多項(xiàng)式展開項(xiàng)數(shù)，N為樣品濃度，M為樣品原子磁矩，k為波爾茲曼常數(shù)，T為待測(cè)對(duì)象的溫度；(5)求解前述方程式組獲取溫度T。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述J= 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(5)具體為使用直線方程+ = & + +仏 對(duì)序列點(diǎn)(乂2，|)進(jìn)行曲線擬合，依據(jù)擬合得到的直線/Li^/Vi截距3x和斜率算溫度75 “k iy
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(5)還1包括計(jì)算樣品濃度M^xy的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述J> 2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述2< 5。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟 (5)具體為(51)將所述磁化率Xi與激勵(lì)磁場(chǎng)Hi的方程組轉(zhuǎn)換矩陣方程“1 ““1 “Z 1a hZ2U a= A-1bQ~i_ a _，其中a b =M2NkT 1，A為系數(shù)矩陣M2N2 Q- 1
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(5)還包括計(jì)算樣品濃度
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于順磁特性的磁納米粒子遠(yuǎn)程溫度測(cè)量方法，對(duì)磁納米樣品所在區(qū)域施加多次不同的激勵(lì)磁場(chǎng)，依據(jù)郎之萬順磁定理構(gòu)建不同激勵(lì)磁場(chǎng)與對(duì)應(yīng)磁化率的方程式組，通過方程式組求解獲取溫度及樣品濃度信息。本發(fā)明能夠更精密、更快速的探測(cè)物體溫度，特別適用于生物分子層面熱運(yùn)動(dòng)的探測(cè)，試驗(yàn)表明測(cè)量誤差可小于0.56K。
文檔編號(hào)G01K7/38GK102156006SQ201110055939
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者劉文中, 李寅, 杜中州, 謝迪, 鐘景 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)