超极化稀有气体生产设备制造技术

本发明专利技术的实施例提供了一种超极化气体生产设备。超极化稀有气体生产设备包括光泵泡，其包括主体以及连接至主体的进气管和出气管；激光发射装置；保温装置，其上设置有贯通的通道，主体设置在通道内，激光发射装置对准通道的进光口，以使激光发射装置发射的激光穿过通道，保温装置暴露进气管和出气管；制热装置和制冷装置，制热装置和制冷装置均连接至保温装置，以控制保温装置内的温度；磁场产生装置，磁场产生装置用于形成包围光泵泡的磁场。超极化稀有气体生产设备通过制热装置和制冷装置配合使用，形成了冷热双循环的温控系统，从而可以控制保温装置内的温度。这样，气体的极化度较高，从而可以使超极化MRI成像的图像质量较高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
超极化稀有气体生产设备


[0001]本专利技术涉及超极化的
，具体地，涉及一种超极化稀有气体生产设备。

技术介绍

[0002]磁共振成像(MRI)是一种强大的生物医学成像技术，由于它可以提供出色的无辐射软组织对比度，因此被广泛用于体内诊断测试。磁共振成像几乎适用于人体的每个部位。然而，人体肺部中的低质子密度和组织空气中的高水平磁不均匀性极大地降低了成像的图像质量。
[0003]由于磁共振成像的信号强度本质上除了和物质浓度有关，还和核自旋极化度有关。根据其物理原理，若要提高极化度，一种是可以通过降低样品温度或提高外磁场强度来提高热平衡条件下的核自旋极化度，但是前者可行性差，后者成本高昂，存在理论极限。另一种是使用超极化转移的方式，使核自旋极化度大幅度超过热平衡下的极化度。
[0004]实际应用中，为了克服磁共振成像在肺部成像中的缺点，我们可以采用超极化(hyperpolarization)惰性气体使高空间和时间分辨率的结构和功能肺部成像具有可行性。与相同磁场强度下的常极化气体的信号相比，这些惰性气体的核自旋极化度可以通过自旋交换光泵(spin exchange optical pumping，SEOP)的方式使信号强度增强4
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5个数量级。在临床应用中，超极化气体磁共振成像是一种安全的成像方法，可以为特发性肺纤维化、囊性纤维化和慢性阻塞性肺疾病的早期检测提供高灵敏度和良好重现性的图像。
[0005]基于自旋交换光泵技术，不同的研究小组研制了各种极化仪(polarizer)来生产超极化气体，包括但不限于止流极化仪。在止流极化仪中采用混合气体(通常包括5
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75％的浓度为氙气，其余为缓冲气体)。混合气体在光泵泡(在激光的照射下)中停留一定时间(通常为10
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30分钟)，以实现超极化。由于氙气含量高，超极化混合气体可直接用于成像。

技术实现思路

[0006]为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本专利技术的实施例提供了一种超极化稀有气体生产设备。超极化稀有气体生产设备包括：光泵泡，所述光泵泡包括主体以及连接至所述主体的进气管和出气管；激光发射装置；保温装置，所述保温装置上设置有贯通的通道，所述主体设置在所述通道内，所述激光发射装置对准所述通道的进光口，以使所述激光发射装置发射的激光穿过所述通道，所述保温装置暴露所述进气管和所述出气管；制热装置和制冷装置，所述制热装置和所述制冷装置均连接至所述保温装置，以控制所述保温装置内的温度；以及磁场产生装置，所述磁场产生装置用于形成包围所述光泵泡的磁场。
[0007]示例性地，还包括连接至所述进气管的进气阀和连接至所述出气管的出气阀，所述进气阀用于控制所述进气管的导通和截止，所述出气阀用于控制所述出气管的导通和截止。
[0008]示例性地，所述进气管包括第一段、第二段和第三段，所述第一段的一端连接至所述主体，所述第一段的另一端延伸至所述保温装置之外并连接至所述第二段和第三段，所
述第二段用于连接至气源，所述进气阀包括进气阀芯和进气驱动件，所述进气阀芯在所述进气驱动件的控制下在所述进气管内可移动，以控制所述气源与所述主体的导通和截止。
[0009]示例性地，所述出气管包括第四段、第五段和第六段，所述第四段的一端连接至所述主体，所述第四段的另一端延伸至所述保温装置之外并连接至所述第五段和第六段，所述第五段用于连接至接气端，所述出气阀包括出气阀芯和出气驱动件，所述出气阀芯在所述出气驱动件的控制下在所述出气管内可移动，以控制所述主体与所述接气端的导通和截止。
[0010]示例性地，所述进气驱动件位于所述磁场之外。
[0011]示例性地，所述出气驱动件位于所述磁场之外。
[0012]示例性地，所述进气阀芯和所述进气驱动件通过进气传动组件连接，所述进气传动组件包括第一进气联轴器、进气连接杆、第二进气联轴器和进气凸形连接件，所述第一进气联轴器连接在所述进气驱动件和所述进气连接杆的一端之间，所述第二进气联轴器连接在所述进气连接杆的另一端和所述进气凸形连接件之间，所述进气阀芯固定在所述进气凸形连接件上。
[0013]示例性地，所述出气阀芯和所述出气驱动件通过出气传动组件连接，所述出气传动组件包括第一出气联轴器、出气连接杆、第二出气联轴器和出气凸形连接件，所述第一出气联轴器连接在所述出气驱动件和所述出气连接杆的一端之间，所述第二出气联轴器连接在所述出气连接杆的另一端和所述出气凸形连接件之间，所述出气阀芯固定在所述出气凸形连接件上。
[0014]示例性地，所述进气阀芯的移动方向与所述出气阀芯的移动方向平行。
[0015]示例性地，所述进气管和所述出气管均为T形管，其中所述第一段和所述第三段同轴连接。
[0016]示例性地，所述进气管和所述出气管均为T形管，其中所述第四段和所述第六段同轴连接。
[0017]示例性地，所述保温装置包括沿所述通道的轴向方向延伸的周壁，所述周壁上设置有第一开口和第二开口，所述第一开口相比于所述第二开口更靠近所述激光发射装置，所述制冷装置连接至所述第一开口，所述制热装置连接至所述第二开口。
[0018]示例性地，所述保温装置内设置有挡板，所述挡板与所述第二开口间隔开，且所述挡板间隔在所述第二开口和所述光泵泡之间。
[0019]示例性地，所述挡板上设置有连接部，所述主体连接至所述连接部。
[0020]示例性地，所述周壁上还设置有第三开口，所述第三开口上封盖有盖体，所述第一开口和所述第三开口位于所述第二开口的两侧。
[0021]示例性地，所述保温装置包括一对端壁，所述一对端壁沿所述通道的轴向方向相对地设置在所述通道的两端，所述通道的进光口和出光口分别位于所述一对端壁上。
[0022]示例性地，所述进光口和所述出光口上覆盖有高透层。
[0023]示例性地，超极化稀有气体生产设备还包括：温度检测器，用于检测所述保温装置内的温度，并生成温度信号；以及控制器，所述控制器响应于所述温度信号控制所述制热装置和/或所述制冷装置，以使所述保温装置内的温度达到预设温度。
[0024]示例性地，超极化稀有气体生产设备还包括第一管路，所述第一管路的一端用于
连接至气源且另一端连接至所述进气管，所述第一管路上设置有第一开关阀。
[0025]示例性地，所述第一管路上还设置有调压阀和/或压力检测器。
[0026]示例性地，超极化稀有气体生产设备还包括连接所述出气管的第二管路，所述第二管路上设置有第二开关阀。
[0027]示例性地，所述第二管路包括可溶性聚四氟乙烯管。
[0028]示例性地，所述光泵泡的内侧壁设置有非极性层。
[0029]示例性地，所述光泵泡的沿所述通道的延伸方向的外侧壁上设置有第一透光层。
[0030]示例性地，所述通道的进光口和出光口上均设置有第二透光层。
[0031]示例性地，所述光泵泡朝向所述进光口的进光面为平面。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超极化稀有气体生产设备，其特征在于，包括：光泵泡，所述光泵泡包括主体以及连接至所述主体的进气管和出气管；激光发射装置；保温装置，所述保温装置上设置有贯通的通道，所述主体设置在所述通道内，所述激光发射装置对准所述通道的进光口，以使所述激光发射装置发射的激光穿过所述通道，所述保温装置暴露所述进气管和所述出气管；制热装置和制冷装置，所述制热装置和所述制冷装置均连接至所述保温装置，以控制所述保温装置内的温度；以及磁场产生装置，所述磁场产生装置用于形成包围所述光泵泡的磁场。2.如权利要求1所述的超极化稀有气体生产设备，其特征在于，还包括连接至所述进气管的进气阀和连接至所述出气管的出气阀，所述进气阀用于控制所述进气管的导通和截止，所述出气阀用于控制所述出气管的导通和截止。3.如权利要求2所述的超极化稀有气体生产设备，其特征在于，所述进气管包括第一段、第二段和第三段，所述第一段的一端连接至所述主体，所述第一段的另一端延伸至所述保温装置之外并连接至所述第二段和第三段，所述第二段用于连接至气源，所述进气阀包括进气阀芯和进气驱动件，所述进气阀芯在所述进气驱动件的控制下在所述进气管内可移动，以控制所述气源与所述主体的导通和截止；以及所述出气管包括第四段、第五段和第六段，所述第四段的一端连接至所述主体，所述第四段的另一端延伸至所述保温装置之外并连接至所述第五段和第六段，所述第五段用于连接至接气端，所述出气阀包括出气阀芯和出气驱动件，所述出气阀芯在所述出气驱动件的控制下在所述出气管内可移动，以控制所述主体与所述接气端的导通和截止。4.如权利要求3所述的超极化稀有气体生产设备，其特征在于，所述进气驱动件位于所述磁场之外；和/或所述出气驱动件位于所述磁场之外。5.如权利要求3所述的超极化稀有气体生产设备，其特征在于，所述进气阀芯和所述进气驱动件通过进气传动组件连接，所述进气传动组件包括第一进气联轴器、进气连接杆、第二进气联轴器和进气凸形连接件，所述第一进气联轴器连接在所述进气驱动件和所述进气连接杆的一端之间，所述第二进气联轴器连接在所述进气连接杆的另一端和所述进气凸形连接件之间，所述进气阀芯固定在所述进气凸形连接件上；和/或所述出气阀芯和所述出气驱动件通过出气传动组件连接，所述出气传动组件包括第一出气联轴器、出气连接杆、第二出气联轴器和出气凸形连接件，所述第一出气联轴器连接在所述出气驱动件和所述出气连接杆的一端之间，所述第二出气联轴器连接在所述出气连接杆的另一端和所述出气凸形连接件之间，所述出气阀芯固定在所述出气凸形连接件上。6.如权利要求3所述的超极化稀有气体生产设备，其特征在于，所述进气阀芯的移动方向与所述出气阀芯的移动方向平行。7.如权利要求3所述的超极化稀有气体生产设备，其特征在于，所述进气管和所述出气管均为T形管，其中所述第一段和所述第三段同轴连接；和/或
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【专利技术属性】
技术研发人员：王成波，王心培，曾婕，姚陈叠，
申请(专利权)人：宁波诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：