量子磁光传感方法技术

本发明专利技术提出在核磁共振的条件下采集拉曼光谱，并建立特征磁谱和特征光谱之间的关联方法，对于检测物中包含的特定质子的检测分子，施加核磁共振，调整主磁场、激发光及散射光收集之间的磁光夹角，获得最强分布概率处的拉曼散射光，基于非磁状态、磁化状态、核磁共振状态和弛豫状态，通过量子磁光函数计算法和直接测量法获取特征光谱，通过核磁共振的检测方法获取特征磁谱，采用特征光谱和特征磁谱关联函数计算检测分子的含量，本发明专利技术的主要贡献在于：通过建立量子层面的核磁共振和拉曼光谱的函数关联，提高拉曼光谱的采集效率、提高检测分子含量的解析精准度，解析量子运动变化细节，有利于发现和计算检测物中其它分子的构成及含量。含量。含量。

【技术实现步骤摘要】
量子磁光传感方法


[0001]本专利技术涉及互联网和新能源领域，尤其涉及核磁共振和拉曼光谱的量子级别的超微量检测的传感器子领域，用于创新设计一类医学IVD（人体体外诊断产品），对于人体进行血液和组织液的无创超微量检测诊断，还可以用于食品、药物等其他物质检测。

技术介绍

[0002]体外诊断产品体外诊断产品IVD（英文名称：In Vitro Diagnostic products，缩写：IVD，中文简称：体外诊断产品）由于采用人体体外来进行医疗检测，不同于手术和抽血化验检测，尤其是无创IVD，无需破皮即可完成检测，所以越来越受到医疗机构和被检测对象的欢迎和重视。然而，由于无创IVD是透过人体皮肤对人体内部（例如血液、组织液、皮下组织等）进行检测，其理论模型的创新和技术实现的难度，均极其困难。以核磁共振技术为例，一台核磁共振成像系统居然包含着17人12次获得诺贝尔奖，拉曼光谱技术也是获得诺贝尔物理学奖的成果。
[0003]微量物质检测产品对于一些含有可形成核磁共振的特定质子的超微量物质，无论是以纯原子结构的物质溶液还是以分子结构的混合物质，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.量子磁光传感方法，包括：S1000：在主磁场中，对包括有特定质子的检测物用激发射频磁场施加核磁共振的步骤；S2000：在所述核磁共振中，对所述检测物以特定波长的激发光施加拉曼光谱激发，采集散射光中拉曼光谱信号，计算包括所述特定质子的检测分子的核磁共振光谱的步骤；S3000：依据所述特定质子的波函数分布概率与拉曼散射光采集概率的量子磁光函数，或，依据实际测量的测量值函数，计算所述核磁共振光谱，计算在所述检测物中所述检测分子的含量的步骤；所述核磁共振包括共振过程和／或弛豫过程；所述核磁共振光谱，在所述共振过程中包括共振光谱，所述弛豫过程中包括弛豫光谱。2.根据权利要求1 所述的量子磁光传感方法，其特征在于包括S4000通过测量获取或设定获取最优磁光夹角，以获取最优核磁共振光谱的步骤，具体包括：S4100：所述通过测量获取最优磁光夹角，包括：S4111：调整磁光夹角，执行所述S2000步骤，当所述核磁共振光谱达到最优核磁共振光谱时，以此所述磁光夹角为最优磁光夹角的步骤，所述最优核磁共振光谱，具体包括S4112或S4113或S4114或S4115或它们的任意组合，它们是：S4112：在所述核磁共振光谱中一个以上指定位置的信号幅度最大或最小；S4113：在所述核磁共振光谱中一个以上指定位置的所述信号幅度与另外一个以上指定位置的所述信号幅度的比值最大或最小；S4114：所述核磁共振光谱中出现的波峰个数大于特征个数，所述特征个数是与所述检测分子有关联的数值；S4115：在调整所述磁光夹角的全部范围中，所述核磁共振光谱中出现的波峰个数最多；记录此时获得的所述最优磁光夹角为已知最优磁光夹角；或，S4200：所述通过设定获取最优磁光夹角，具体包括：依据所述已知所述最优磁光夹角来设定所述磁光夹角，将此时获取到的所述核磁共振光谱指定位所述最优核磁共振光谱的步骤；S4300：依据所述最优核磁共振光谱，计算在所述检测物中所述检测分子含量的步骤；S4400：采用永磁铁或电磁铁方式产生所述主磁场的步骤，所述电磁铁包括直流线圈电磁铁和超导体线圈电磁铁；所述磁光夹角，包括所述主磁场方向与所述激发光方向的第一夹角和所述主磁场方向与所述散射光方向之间的第二夹角；所述调整磁光夹角的方式包括结构固定模式、手动调整模式和自动调整模式。3.根据权利要求1或2所述的量子磁光传感方法，其特征在于所述S1000步骤，还包括S1100采集核磁共振信号的步骤，具体是：S1100：所述施加核磁共振的步骤，具体包括：以所述主磁场为垂直方向，布置所述激发射频磁场与所述主磁场垂直并且在同一个检测区的水平方向，放置所述检测物于所述检测区，调整所述激发射频磁场的频率和强度，使得所述特定质子产生所述核磁共振的步骤，所
述特定质子包括在所述检测物中的检测分子中和／或干扰分子中；S1120：在所述激发射频磁场工作时采集包括频率、幅度、宽度的共振信号的步骤；S1130：在所述激发射频磁场从停止直到所述特定质子恢复常态为止的过程中的水平方向采集包括频率、幅度、宽度和弛豫时间的水平弛豫信号的步骤；和／或，S1140：在所述激发射频磁场从停止直到所述特定质子恢复常态为止的过程中的垂直方向采集包括频率、幅度、宽度和弛豫时间的垂直弛豫信号的步骤。4.根据权利要求3所述的量子磁光传感方法，其特征在于所述S1000步骤，还包括S1200计算特征磁谱的步骤，具体是：S1210：依据所述水平弛豫信号，计算所述特征磁谱的步骤，计算方法包括公式4.1和／或公式4.2，或，S1220：依据所述水平弛豫信号和所述垂直弛豫信号，计算所述特征磁谱的步骤，计算方法包括公式4.3和公式4.1和／或公式4.2；或，S1230：依据所述水平弛豫信号，针对所述检测分子和所述干扰分子，计算所述特征磁谱，所述检测分子的计算方法包括公式4.1和／或公式4.2，所述干扰分子的计算方法包括公式4.4和／或公式4.5；或，S1240：依据所述水平弛豫信号和所述垂直弛豫信号，针对所述检测分子和所述干扰分子，计算所述特征磁谱，所述检测分子的计算方法包括公式4.3和公式4.1和／或公式4.2，所述干扰分子的计算方法包括公式4.6和公式4.4和／或公式4.5；S1250：计算化学位移的自由感应衰减的步骤，计算方法包括公式4.7和公式4.8和公式4.9和傅里叶变换公式4.10；
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4.1
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4.2
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4.3
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4.4
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4.5
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4.6
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4.7
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4.8
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4.9
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4.10其中：是所述检测分子中核磁化强度矢量中水平弛豫过程中的轴分量，是所述检测分子中核磁化强度矢量中所述水平弛豫过程中的 轴分量，是所述检测分子中核磁化强度矢量中垂直弛豫过程中的分量，是所述干扰分子中核磁化强度矢量中所述水平弛豫过程中的轴分量，是所述干扰分子中核磁化强度矢量中所述水平弛豫过程中的轴分量，是所述干扰分子中核磁化强度矢量中所述垂直驰豫过程中的分量，是磁旋比，是所述激发射频磁场，是所述激发射频磁场的角频率，是核磁共振角频率，是恒定主磁场磁化强度，公式4.10中，实部代表所述核磁共振吸收峰信号线形，表示虚部，代表所述核磁共振色散信号线形，是所述检测分子的水平驰豫时间，是所述检测分子的垂直驰豫时间，是所述干扰分子的水平驰豫时间，是所述干扰分子的垂直驰豫时间，是所述化学位移的所述傅里叶函数。5.根据权利要求4所述的量子磁光传感方法，其特征在于所述S1000步骤，还包括S1300磁谱梯度列表法和S1400磁谱直接计算法计算所述检测分子的含量的步骤，具体包括：S1300：所述磁谱梯度列表法，包括S1310至S1350步骤，具体包括：S1310：检测所述检测物和所述干扰物的纯物质梯度浓度的溶液，获取所述特征磁谱，记入特征数据库的步骤；S1320：检测所述检测物和所述干扰物的混合物梯度浓度，获取所述特征磁谱，记入所述特征数据库的步骤；S1330：依据所述特征数据库中所述纯物质梯度浓度和所述混合物梯度浓度，采用深度学习的算法，计算物质混合比和误差的对应表，记入所述特征数据库的步骤；S1340：检测未知的所述检测物的所述特征磁谱，依据所述对应表，计算所述物质混合比和所述误差的步骤；S1350：计算所述检测物的所述份量和所述物质混合比和所述误差，计算所述检测分子的所述含量和包括的误差的步骤；S1400：所述磁谱直接计算法至少包括：S1410：检测未知的所述检测物的所述特征磁谱步骤；S1420：依据所述化学位移的自由感应衰减，计算所述检测分子的所述含量和包括的误差的步骤。6.根据权利要求1所述的量子磁光传感方法，其特征在于所述S2000步骤具体包括：
S2100：采用窄带带通滤光镜过滤由发光器发出的光线，放行所述特定波长的光线为所述激发光、阻止非所述特定波长的光线通过的步骤，其中，所述发光器包括单频单路发光器工作模式和近频差分双路发光器工作模式，所述窄带带通滤光镜，其带通宽度小于所述特定波长的1%；S2200：控制所述激发光的照射启停时间，使得所述激发光形成光斑照射到所述检测物上产生散射光的步骤；S2300：收集所述光斑处的所述散射光，并且分解所述散射光为由斯托克斯散射光或反斯托克斯散射光或布里渊散射光的所述拉曼光谱信号的步骤，具体包括以下S2310、S2320、S2330中一种或多种的组合：S2310：由低通滤光镜放行其中的波长大于所述特定波长的散射光为所述斯托克斯散射光，阻止波长小于等于所述特定波长的所述散射光的步骤；S2320：由高通滤光镜放行其中的波长小于所述特定波长的散射光为所述反斯托克斯散射光，阻止波长大于等于所述特定波长的所述散射光的步骤；S2330：由双带通滤光镜放行所述布里渊散射光的波长通过，阻止所述激发光和所述斯托克斯散射光和所述反斯托克斯散射光的波长的光线通行的步骤；S2400：汇聚所述斯托克斯散射光或所述反斯托克斯散射光或布里渊散射光，通过狭缝，经光路整形，由分光镜分光，采用光电传感器检测出分光信号，由积分算法产生拉曼光谱信号的步骤；S2500：依据所述检测分子的固有特征光谱，在所述拉曼光谱信号中计算所述检测分子的所述特征光谱的步骤，所述固有特征光谱和所述在所述拉曼光谱信号中计算所述检测分子的所述特征光谱包括特征峰编号、所述特征峰位置和所述特征峰数值；或，S2600：采用所述近频差分双路发光器工作模式用于消除荧光，获取所述特征光谱的步骤，所述近频差分双光路发光器是指两路发光器所发出的所述激发光频率相差小于2%；所述近频差分双路发光器工作模式具体包括依据两路发光器所获得的2路所述拉曼光谱信号，采用差分算法计算直接获得所述特征峰位置和所述特征峰数值；或，S2700：采用所述激发光的光轴与收集的所述散射光的光轴在同一个光轴的同轴方式和／或所述激发光的光轴与收集的所述散射光的光轴不在同一个光轴的离轴方式，执行所述S2100至所述S2500的步骤，获取所述特征光谱的步骤；或，S2800：关闭所述主磁场，执行所述S2100至所述S2500和所述S2700的步骤，获取所述特征光谱的步骤；...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁贤根，丁元彤，
申请(专利权)人：港湾之星健康生物深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：