專利名稱：用于在體測量人牙齒的電子順磁共振諧振腔的制作方法
技術領域：
本項發明涉及ー種電子順磁共振檢測裝置，具體地說，涉及一種可以在體(inVivo)測量人牙齒的電子順磁共振諧振腔。這種經過特殊設計的諧振腔其體積和外形均適于置入人口腔內部對牙齒進行直接檢測，從而獲取牙釉質樣品的電子順磁共振波譜，所屬技術領域為生物物理新技術與新方法。
背景技術：
電子順磁共振(簡稱EPR)是用來檢測物質中未耦電子的自旋磁矩發生塞曼能級躍遷的技術。利用這ー技術可以分析物質中含有的自由基、過渡金屬元素、晶格缺陷等順磁性中心的含量和性質。因此EPR被廣泛地應用于物理、化學、地質、考古、材料科學以及生物醫學等許多領域。 測量人體牙齒中的自由基信號可以獲得重要的生物學信息。例如當人員遭受電離輻射后，可以利用電子順磁共振技術探測牙齒內自由基的含量，由此可以用來估計人體的受照劑量。傳統的EPR分析檢測方法，需要將被測樣品置于樣品腔的中心。由于微波頻率和微波場型的特殊要求，使得諧振腔的體積和外形受到限制，從而對諧振腔中的樣品的外形和體積有相應的限制。實際上，傳統EPR譜儀測量吋，一般是將樣品進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，進行電子順磁共振研究。因此傳統的EPR分析只能檢測離體牙齒，而且需要將牙齒從口腔取出并粉碎后制成被測樣品進行測量。這種方法由于實驗條件和取樣的問題，在實際應用中存在較大限制。本項發明就是針對上述問題，建立了一種可以在腔外進行電子順磁共振測量的方法，從而實現對牙齒的在體測量。該方法主要用來快速地對人員受照劑量進行估算，也可以用來對其他體積較大且不允許破壞的樣品進行局部順磁共振檢測。

發明內容
本項發明提供了一種可以在體對人牙齒進行電子順磁共振測量的諧振腔，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。在腔體I側面開設有長方形樣品檢測ロ 2，檢測ロ位于圓柱形腔體軸向中心或靠近中心位置。檢測ロ沿壁厚方向縱向貫通至腔體內部空間，沿圓柱弦向貫穿。該檢測ロ長邊尺寸為腔體內徑的1/2 1/3，短邊尺寸為腔體內長度的1/5 1/15。此檢測ロ的長邊與諧振腔內微波磁場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。諧振腔檢測ロ的兩側放置提供調制磁場的ー對線圈3，該線圈在檢測ロ位置產生順磁共振所需的一定強度的調制磁場。腔體的底座10利用螺絲通過螺孔9與調配單元5連接。調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。通過設置在耦合孔外的調諧螺栓7對耦合常數進行調節，耦合螺栓頂部帶有金屬小帽6。耦合單元的另ー側與波導連接，并通過波導連接至譜儀微波橋單元。諧振腔和耦合單元整體結構用導電性良好的金屬制作，表面鍍銀或者金來提高導電性。本諧振腔在加載特定頻率的微波后，能夠在腔體內部產生微波諧振。通過特殊設計諧振模式和檢測孔位置與尺寸可以使檢測孔位于腔內微波磁場分量集中的位置，同時避開了腔內微波電場分量較集中位置，使得諧振品質因數無較大損失。腔內的微波磁場分量可以從檢測ロ位置泄露出來。檢測ロ兩側的調制線圈通入驅動電流后可以在檢測ロ處提供順磁共振所需的高頻調制磁場。在進行實際檢測吋，諧振腔可以受測者口腔，受測者將牙齒咬入腔檢測ロ。此時腔內的微波和腔外的調制磁場能夠同時在檢測ロ處作用于牙齒，腔外再施加以相應的掃描磁場就能夠實現牙齒的在體EPR測量。本發明的腔體結構比較簡単，便于加工和制作；體積小，外形圓滑，有利于置入ロ腔內部。將調制磁場裝置置于腔體檢測口外側，最大程度減小了對腔體內部電磁特性的影響。本發明主要用于對人牙齒的在體EPR測量，以實現輻射劑量的快速估算，也可以對不方便破壞整體結構或體積較大不方便置入諧振腔體內部的樣品在腔外實施順磁共振檢測，如考古定代用化石樣品或地質研究用稀有樣品。


圖I為本發明電子順磁共振諧振腔體實施結構示意圖。
具體實施例方式腔體內徑為22毫米，腔體內高度為28. 2毫米，腔體厚度為I. 5毫米，腔體結構材料為銅，表面鍍銀。檢測ロ長方形縱向貫通ロ處長邊尺寸為10毫米，短邊為3毫米，檢測ロ 與腔壁弦向貫通。調制線圈固定在檢測口中心兩側5cm處，施加100K赫茲調制電流。將該腔體通過調配単元和波導與Bruker-A300型順磁共振譜儀的微波系統相連接，微波諧振頻率為9. 55G赫茲，腔內微波場型為TElll型。實際應用效果如下利用本發明所述的腔體檢測ニ苯基苦基肼自由基(DPPH)點狀樣品，可以獲得良好的EPR譜線。利用本發明所述的腔體檢測Y射線輻照的人體牙齒，可以檢測出牙體牙釉質的順磁共振信號。
權利要求
1.一種順磁共振諧振腔，其特征在于由腔體(I)、腔外調制線圈(5)和耦合單元(10)組成。腔體側面設置有樣品檢測口(2)。
2.根據權利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述諧振腔腔體內腔和外形均為圓柱形。
3.根據權利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體側面設置長方形樣品檢測口，檢測口縱向貫穿至腔體內部空間，弦向貫穿腔壁。
4.根據權利要求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位置在腔柱面側壁開設的檢測口處。
5.根據權利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述樣品檢測口位于圓柱形腔體軸向中心或靠近中心位置，檢測口長邊與腔內微波磁場分量垂直并且平行于腔表面電流。
6.根據權利要求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線圈提供調制磁場。
7.根據權利要求3或4的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體檢測口長邊尺寸為腔體內徑的1/2 1/3，短邊尺寸為腔體內長度的1/5 1/15。
8.根據權利要求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，對牙齒進行直接在體測量。
9.根據權利要求I的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體可以對不方便破壞整體結構或體積較大不方便置入諧振腔體內部的樣品在腔外實施順磁共振檢測。
全文摘要
本項發明涉及一種可以在體(in vivo)測量人牙齒的電子順磁共振諧振腔。該諧振腔外形為圓柱形，在腔體側面開設有長方形檢測口，檢測口沿圓柱側面弦向貫穿，其長邊與諧振腔內微波磁場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；檢測口的兩側放置一對調制線圈使磁場調制作用到檢測口內；采用耦合孔外的調配螺栓實現腔體與微波系統的耦合調節；諧振腔和耦合單元整體結構用黃銅制作。本發明主要用于對人牙齒在體EPR測量，實現輻射劑量的快速估算。也可以對不宜破壞整體結構或體積較大不方便置入諧振腔內的樣品在腔外實施順磁共振檢測。
文檔編號A61B5/055GK102657559SQ201210124520
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者叢建波, 先宏, 吳可, 董國福, 袁清泉, 郭俊旺 申請人:中國人民解放軍軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所