专利名称：基于顺磁特性的磁纳米粒子远程温度测量方法
技术领域：
本发明涉及纳米测试技术领域，具体涉及一种基于纳米超顺磁质磁化率的温度测
量方法。
背景技术：
物体深处特别是活体(in vivo)深处的温度信息受到时空与信息传输的物理学原理限制，使得1000°c以内的非接触式温度测量仍然没有有效的解决方案。温度是表征免疫反应、生命活动的直接证据。癌症热疗法期望热疗过程中将癌变部位的温度控制在 450C -47°C。一般认为45°C _47°C是正常细胞安全、而癌细胞逐渐坏死的临界温度点。远程探测位于肺与肝部癌细胞的温度场信息是热疗法治疗效果取得突破的技术关键。然而，人体内脏器、骨骼、血管或皮肤对于温度信息而言是一个天然的屏障。在其他领域，航空发动机出口温度分布直接影响涡轮的寿命，快速的、不改变流场的涡轮温度分布场的测量技术将极大程度上提升发动机的性能。因此，一种更为普适的物体深处温度测量技术成为推动生物医学领域与工业领域进步的技术关键。技术上而言，将目前的温度测量技术应用于物体深处的温度测量尚存较大的难点。磁共振测温技术给临床意义上的人体温度场测量技术迎来了曙光。核磁共振测温尚难用于癌症热疗等活体内温度测量。但由于分子磁性过于微弱，直接或间接导致了测试上的技术难点。活体内氢分子的温度特性参数无法预先获取，需在测试中通过同一点的加热前后两次测量结果从而实现温度差测量，要求测试点高度静止，这是误差的主要来源。研究人员很快注意到磁纳米粒子(四氧化三铁)的磁矩比氢分子的核磁信号高出三个数量级以上。这样，纳米磁学测试系统可望实现高速与高信噪比。美国J. B. Weaver对纳米磁学进行了有益的探索，采用纳米超顺磁质交流磁化后的三次谐波与五次谐波的比值进行试验，在 200C -50°C范围内的精度优于1度。磁纳米粒子与温度相关的常数例如粒径、饱和磁矩等均是可以事先在体外进行精确反复测试，磁学参数均可事先标定。磁纳米粒子在体内的浓度分布与空间分布的不确定性将会导致活体内温度测量的极大误差。体内不同象素点分布的不确定性导致核磁共振温度只能实现温度差测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于顺磁特性的磁纳米粒子远程温度测量方法，能够更精密、更快速的实现物体远程温度探测。基于顺磁特性的磁纳米粒子远程温度测量方法，具体为(1)将磁纳米样品置放于待测对象处；(2)对磁纳米样品所在区域施加η次不同的激励磁场；(3)采集不同激励磁场下磁纳米样品的磁化强度，依据磁化强度得到不同激励磁场下的磁化率；
(4)构建磁纳米样品的磁化率χ i与激励磁场Hi的方程式组
权利要求
1.基于顺磁特性的磁纳米粒子远程温度测量方法，具体为(1)将磁纳米样品置放于待测对象处；(2)对磁纳米样品所在区域施加η次不同的激励磁场；(3)采集不同激励磁场下磁纳米样品的磁化强度，依据磁化强度计算得到不同激励磁场下的磁化率；1 _ H1(4)构建磁纳米样品的磁化率Xi与激励磁场Hi的方程式组ζ~ NML{MHt，i = 1，kT2Mw = ^L W2^为多项式系数，2. . . n，其中，郎之万函数Z(M)的倒数=、kT ’ L(a) 7^0 kTJ+1为预定多项式展开项数，N为样品浓度，M为样品原子磁矩，k为波尔兹曼常数，T为待测对象的温度；(5)求解前述方程式组获取温度T。
2.根据权利要求1所述的磁纳米粒子远程温度测量方法，其特征在于，所述J= 1。
3.根据权利要求2所述的磁纳米粒子远程温度测量方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为使用直线方程+ = & + +仏 对序列点(乂2，|)进行曲线拟合，依据拟合得到的直线/Li^/Vi截距3x和斜率算温度75 “k iy
4.根据权利要求3所述的磁纳米粒子远程温度测量方法，其特征在于，所述步骤(5)还1包括计算样品浓度M^xy的步骤。
5.根据权利要求1所述的磁纳米粒子远程温度测量方法，其特征在于，所述J> 2。
6.根据权利要求5所述的磁纳米粒子远程温度测量方法，其特征在于，所述2< 5。
7.根据权利要求5或6所述的磁纳米粒子远程温度测量方法，其特征在于，所述步骤 (5)具体为(51)将所述磁化率Xi与激励磁场Hi的方程组转换矩阵方程“1 ““1 “Z 1a hZ2U a= A-1bQ~i_ a _，其中a b =M2NkT 1，A为系数矩阵M2N2 Q- 1
8.根据权利要求7所述的磁纳米粒子远程温度测量方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括计算样品浓度
全文摘要
本发明公开一种基于顺磁特性的磁纳米粒子远程温度测量方法，对磁纳米样品所在区域施加多次不同的激励磁场，依据郎之万顺磁定理构建不同激励磁场与对应磁化率的方程式组，通过方程式组求解获取温度及样品浓度信息。本发明能够更精密、更快速的探测物体温度，特别适用于生物分子层面热运动的探测，试验表明测量误差可小于0.56K。
文档编号G01K7/38GK102156006SQ201110055939
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者刘文中, 李寅, 杜中州, 谢迪, 钟景 申请人:华中科技大学