專利名稱：用于在體測(cè)量人牙齒的電子順磁共振諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本項(xiàng)發(fā)明涉及ー種電子順磁共振檢測(cè)裝置，具體地說，涉及一種可以在體(inVivo)測(cè)量人牙齒的電子順磁共振諧振腔。這種經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的諧振腔其體積和外形均適于置入人口腔內(nèi)部對(duì)牙齒進(jìn)行直接檢測(cè)，從而獲取牙釉質(zhì)樣品的電子順磁共振波譜，所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)樯镂锢硇录夹g(shù)與新方法。
背景技術(shù)：
電子順磁共振(簡(jiǎn)稱EPR)是用來檢測(cè)物質(zhì)中未耦電子的自旋磁矩發(fā)生塞曼能級(jí)躍遷的技術(shù)。利用這ー技術(shù)可以分析物質(zhì)中含有的自由基、過渡金屬元素、晶格缺陷等順磁性中心的含量和性質(zhì)。因此EPR被廣泛地應(yīng)用于物理、化學(xué)、地質(zhì)、考古、材料科學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域。 測(cè)量人體牙齒中的自由基信號(hào)可以獲得重要的生物學(xué)信息。例如當(dāng)人員遭受電離輻射后，可以利用電子順磁共振技術(shù)探測(cè)牙齒內(nèi)自由基的含量，由此可以用來估計(jì)人體的受照劑量。傳統(tǒng)的EPR分析檢測(cè)方法，需要將被測(cè)樣品置于樣品腔的中心。由于微波頻率和微波場(chǎng)型的特殊要求，使得諧振腔的體積和外形受到限制，從而對(duì)諧振腔中的樣品的外形和體積有相應(yīng)的限制。實(shí)際上，傳統(tǒng)EPR譜儀測(cè)量吋，一般是將樣品進(jìn)行粉碎處理后置入直徑為I 5毫米的樣品管中，然后將樣品管置入諧振腔，進(jìn)行電子順磁共振研究。因此傳統(tǒng)的EPR分析只能檢測(cè)離體牙齒，而且需要將牙齒從口腔取出并粉碎后制成被測(cè)樣品進(jìn)行測(cè)量。這種方法由于實(shí)驗(yàn)條件和取樣的問題，在實(shí)際應(yīng)用中存在較大限制。本項(xiàng)發(fā)明就是針對(duì)上述問題，建立了一種可以在腔外進(jìn)行電子順磁共振測(cè)量的方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)牙齒的在體測(cè)量。該方法主要用來快速地對(duì)人員受照劑量進(jìn)行估算，也可以用來對(duì)其他體積較大且不允許破壞的樣品進(jìn)行局部順磁共振檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本項(xiàng)發(fā)明提供了一種可以在體對(duì)人牙齒進(jìn)行電子順磁共振測(cè)量的諧振腔，具體方案如下諧振腔體I外形為圓柱形，半徑小于15毫米，長(zhǎng)度小于30毫米，腔壁厚I 2毫米，大小和外形適于置入人口腔內(nèi)。在腔體I側(cè)面開設(shè)有長(zhǎng)方形樣品檢測(cè)ロ 2，檢測(cè)ロ位于圓柱形腔體軸向中心或靠近中心位置。檢測(cè)ロ沿壁厚方向縱向貫通至腔體內(nèi)部空間，沿圓柱弦向貫穿。該檢測(cè)ロ長(zhǎng)邊尺寸為腔體內(nèi)徑的1/2 1/3，短邊尺寸為腔體內(nèi)長(zhǎng)度的1/5 1/15。此檢測(cè)ロ的長(zhǎng)邊與諧振腔內(nèi)微波磁場(chǎng)分量在該處的方向垂直并與腔壁上該處電流線方向相平行。諧振腔檢測(cè)ロ的兩側(cè)放置提供調(diào)制磁場(chǎng)的ー對(duì)線圈3，該線圈在檢測(cè)ロ位置產(chǎn)生順磁共振所需的一定強(qiáng)度的調(diào)制磁場(chǎng)。腔體的底座10利用螺絲通過螺孔9與調(diào)配單元5連接。調(diào)配單元與腔耦合采用帶有耦合孔8的耦合膜片4，其厚度小于O. 2毫米。通過設(shè)置在耦合孔外的調(diào)諧螺栓7對(duì)耦合常數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，耦合螺栓頂部帶有金屬小帽6。耦合單元的另ー側(cè)與波導(dǎo)連接，并通過波導(dǎo)連接至譜儀微波橋單元。諧振腔和耦合單元整體結(jié)構(gòu)用導(dǎo)電性良好的金屬制作，表面鍍銀或者金來提高導(dǎo)電性。本諧振腔在加載特定頻率的微波后，能夠在腔體內(nèi)部產(chǎn)生微波諧振。通過特殊設(shè)計(jì)諧振模式和檢測(cè)孔位置與尺寸可以使檢測(cè)孔位于腔內(nèi)微波磁場(chǎng)分量集中的位置，同時(shí)避開了腔內(nèi)微波電場(chǎng)分量較集中位置，使得諧振品質(zhì)因數(shù)無較大損失。腔內(nèi)的微波磁場(chǎng)分量可以從檢測(cè)ロ位置泄露出來。檢測(cè)ロ兩側(cè)的調(diào)制線圈通入驅(qū)動(dòng)電流后可以在檢測(cè)ロ處提供順磁共振所需的高頻調(diào)制磁場(chǎng)。在進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)吋，諧振腔可以受測(cè)者口腔，受測(cè)者將牙齒咬入腔檢測(cè)ロ。此時(shí)腔內(nèi)的微波和腔外的調(diào)制磁場(chǎng)能夠同時(shí)在檢測(cè)ロ處作用于牙齒，腔外再施加以相應(yīng)的掃描磁場(chǎng)就能夠?qū)崿F(xiàn)牙齒的在體EPR測(cè)量。本發(fā)明的腔體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)単，便于加工和制作；體積小，外形圓滑，有利于置入ロ腔內(nèi)部。將調(diào)制磁場(chǎng)裝置置于腔體檢測(cè)口外側(cè)，最大程度減小了對(duì)腔體內(nèi)部電磁特性的影響。本發(fā)明主要用于對(duì)人牙齒的在體EPR測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)輻射劑量的快速估算，也可以對(duì)不方便破壞整體結(jié)構(gòu)或體積較大不方便置入諧振腔體內(nèi)部的樣品在腔外實(shí)施順磁共振檢測(cè)，如考古定代用化石樣品或地質(zhì)研究用稀有樣品。


圖I為本發(fā)明電子順磁共振諧振腔體實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式腔體內(nèi)徑為22毫米，腔體內(nèi)高度為28. 2毫米，腔體厚度為I. 5毫米，腔體結(jié)構(gòu)材料為銅，表面鍍銀。檢測(cè)ロ長(zhǎng)方形縱向貫通ロ處長(zhǎng)邊尺寸為10毫米，短邊為3毫米，檢測(cè)ロ 與腔壁弦向貫通。調(diào)制線圈固定在檢測(cè)口中心兩側(cè)5cm處，施加100K赫茲調(diào)制電流。將該腔體通過調(diào)配単元和波導(dǎo)與Bruker-A300型順磁共振譜儀的微波系統(tǒng)相連接，微波諧振頻率為9. 55G赫茲，腔內(nèi)微波場(chǎng)型為TElll型。實(shí)際應(yīng)用效果如下利用本發(fā)明所述的腔體檢測(cè)ニ苯基苦基肼自由基(DPPH)點(diǎn)狀樣品，可以獲得良好的EPR譜線。利用本發(fā)明所述的腔體檢測(cè)Y射線輻照的人體牙齒，可以檢測(cè)出牙體牙釉質(zhì)的順磁共振信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種順磁共振諧振腔，其特征在于由腔體(I)、腔外調(diào)制線圈(5)和耦合單元(10)組成。腔體側(cè)面設(shè)置有樣品檢測(cè)口(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述諧振腔腔體內(nèi)腔和外形均為圓柱形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體側(cè)面設(shè)置長(zhǎng)方形樣品檢測(cè)口，檢測(cè)口縱向貫穿至腔體內(nèi)部空間，弦向貫穿腔壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3的順磁共振諧振腔，其特征在于所述諧振腔樣品檢測(cè)位置在腔柱面?zhèn)缺陂_設(shè)的檢測(cè)口處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述樣品檢測(cè)口位于圓柱形腔體軸向中心或靠近中心位置，檢測(cè)口長(zhǎng)邊與腔內(nèi)微波磁場(chǎng)分量垂直并且平行于腔表面電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述諧振腔利用腔外的一對(duì)線圈提供調(diào)制磁場(chǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體檢測(cè)口長(zhǎng)邊尺寸為腔體內(nèi)徑的1/2 1/3，短邊尺寸為腔體內(nèi)長(zhǎng)度的1/5 1/15。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體可以置入人口腔內(nèi)，對(duì)牙齒進(jìn)行直接在體測(cè)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體可以對(duì)不方便破壞整體結(jié)構(gòu)或體積較大不方便置入諧振腔體內(nèi)部的樣品在腔外實(shí)施順磁共振檢測(cè)。
全文摘要
本項(xiàng)發(fā)明涉及一種可以在體(in vivo)測(cè)量人牙齒的電子順磁共振諧振腔。該諧振腔外形為圓柱形，在腔體側(cè)面開設(shè)有長(zhǎng)方形檢測(cè)口，檢測(cè)口沿圓柱側(cè)面弦向貫穿，其長(zhǎng)邊與諧振腔內(nèi)微波磁場(chǎng)分量在該處的方向垂直并與腔壁上該處電流線方向相平行；檢測(cè)口的兩側(cè)放置一對(duì)調(diào)制線圈使磁場(chǎng)調(diào)制作用到檢測(cè)口內(nèi)；采用耦合孔外的調(diào)配螺栓實(shí)現(xiàn)腔體與微波系統(tǒng)的耦合調(diào)節(jié)；諧振腔和耦合單元整體結(jié)構(gòu)用黃銅制作。本發(fā)明主要用于對(duì)人牙齒在體EPR測(cè)量，實(shí)現(xiàn)輻射劑量的快速估算。也可以對(duì)不宜破壞整體結(jié)構(gòu)或體積較大不方便置入諧振腔內(nèi)的樣品在腔外實(shí)施順磁共振檢測(cè)。
文檔編號(hào)A61B5/055GK102657559SQ201210124520
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者叢建波, 先宏, 吳可, 董國福, 袁清泉, 郭俊旺 申請(qǐng)人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所