纳米磁体作为磁场梯度源时的磁共振成像示意图。
[0035]图4显示为纳米超导量子干涉器件测量核磁共振信号时的脉冲时序示意图。
[0036]图5显示为本发明的磁共振成像装置的一个具体实施例的结构示意图。
[0037]图6显示为采用纳米磁体磁场梯度源并以nanoSQUID阵列作为探测器时的磁共振成像示意图。
[0038]图7显示为采用纳米线磁场梯度源并以nanoSQUID阵列作为探测器时的磁共振成像示意图。
[0039]元件标号说明
[0040]I纳米线磁场梯度源
[0041]2，A射频源
[0042]3静磁场源
[0043]4纳米超导量子干涉器件
[0044]5被检样品
[0045]6纳米磁体磁场梯度源
[0046]7共振曲面
[0047]8,9纳米线
[0048]10任意波形发生器
[0049]11衰减器
[0050]12前置放大器
[0051]13数据采集系统
[0052]14可编程逻辑电路
[0053]15，17电流源
[0054]16反馈线圈
[0055]18射频振荡器
[0056]19调制器
[0057]20脉冲信号发生器
[0058]21功率放大器
[0059]B磁场梯度源
[0060]CNanoSQUID 测量回路
【具体实施方式】
[0061]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0062]请参阅图1至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0063]实施例一
[0064]本发明提供一种磁共振成像方法，至少包括以下步骤:
[0065]将被检样品放置于磁场梯度源与纳米超导量子干涉器件的作用范围内，采用静磁场源对被检样品施加静磁场，采用射频源对所述被检样品施加核磁共振射频脉冲以激发所述被检样品使其发生核磁共振；
[0066]采用所述纳米超导量子干涉器件与被检样品直接耦合以探测所述被检样品产生的核磁共振波谱信号；
[0067]根据探测得到的核磁共振波谱信号建立被检样品的图像。
[0068]具体的，所述磁场梯度源的作用范围指的是其产生的梯度磁场所在空间范围，所述纳米超导量子干涉器件的作用范围指的是其可探测空间范围，即可耦合到被检样品自旋的范围。所述被检样品放置于二者的作用范围的交叠区域中。
[0069]具体的，所述被检样品可以为固态或液态等形态，所述纳米超导量子干涉器件作为磁共振中核磁共振波谱信号的探测器，通过磁通量耦合直接近距离探测被检样品的自旋，得到核自旋产生的核磁共振波谱信号。所述纳米超导量子干涉器件与被检样品之间的距离优选为小于lOOnm，被检样品也可以直接与所述纳米超导量子干涉器件直接接触。
[0070]所述静磁场源可以为永磁体、螺线圈磁体或者超导磁体，其作用是在被检样品所在空间的成像区域形成被检样品磁核共振用的静磁场。作为示例，所述静磁场源产生的磁场大小为I?5T(特斯拉)，当然，所述静磁场源产生的磁场大小也可以根据需要设定为其它值，只要在nanoSQUID可承受平行临界磁场之内即可。
[0071 ] 所述射频源的作用是向静磁场中的被检样品发送磁共振频率的高频电磁波，激发被检样品的核磁共振。本实施例中，可采用连续射频源，利用混频器或调制器，和一个基频信号相结合形成核磁共振脉冲组合激发所述被检样品。
[0072]如果只有均匀的静磁场B。，被检样品各处的自旋的拉莫尔频率都相同，在射频脉冲磁场作用下产生的共振信号的频率都一样，就无法区分各处产生的信号，因此就无法得到磁共振图像。因此需要在静磁场B。上叠加一个磁场梯度，梯度磁场的磁场强度方向与静磁场B。的方向相同，只是其大小随空间位置线性的变化。根据拉莫尔公式，样品的磁化强度的旋进频率ω亦随着梯度方向的位置坐标连续变化。本发明中，通过磁场梯度源引入梯度磁场，使磁场的空间分布连续变化，然后利用扫频法或扫场法逐点激发各个共振区域。其中，固定磁场强度，通过连续改变射频源电磁辐射的频率，产生共振，称为扫频法；固定电磁辐射频率，通过连续改变静磁场的强度，产生共振，称为扫场法。本发明通过扫描磁场或者扫描射频磁场的频率进行定位，即时获得共振区域内的核磁共振波谱信号，共振峰的高度就是该位置的成像对比度。
[0073]本发明中，由所述梯度磁场限制的每个共振区域的尺寸在I?10nm范围内，即最终磁共振成像的分辨率为I?lOOnm。
[0074]具体的，所述磁场梯度源可以由电流通过纳米导线产生，所述纳米导线的宽度10nm?Ιμπι。根据安培定则,将电流I通过纳米导线,可在导线周围产生环绕磁场，由于纳米线直径非常小，I毫安的纳米线周围小范围内约可产生lmT/nm的梯度磁场，由于磁场是一个矢量，分别存在X方向上和y方向上的矢量Bx和By (以静磁场的方向为z方向，以下都如此)，对其X和y方向上求导可得Gxy = dBx/dy,和Gyx = dBy/dx,其为两个互相垂直的梯度张量，利用Gyx可在X方向上对静态磁场空间位置信息标记，Gxy可在y方向上对射频磁场空间信息标记，或者利用Gyx可在X方向上对射频磁场空间位置信息标记，Gxy可在y方向上对静态磁场空间信息标记，形成如图1的网格，通过核磁共振对单个网格内的自旋信息定位而形成图像。此磁场梯度源的优势在于可产生较大磁场梯度，且可快速开关，和自旋极化控制脉冲相结合同步使用。
[0075]需要指出的是，可以根据需要使所述磁场梯度源产生三维梯度磁场或二维梯度磁场，从而得到三维图像或二维图像。图1中显示为二维网格状梯度磁场，其由一根纳米线产生，在另一实施例中，也可以采用两根呈十字交叉排列的纳米线产生三维梯度磁场，形成全空间梯度张量，其在X、1、z三个方向的分量分别为Gyx、Gxy, Gz，其中Gyx可对X方向静态磁场空间位置信息标记；Gyx可对J方向上射频磁场空间信息标记(或者利用Gyx可在X方向上对射频磁场空间位置信息标记，Gxy可在y方向上对静态磁场空间信息标记)；GZ可对z方向上静态磁场空间位置信息标记。
[0076]请参阅图2，显示为以纳米线作为磁场梯度源时的磁共振成像示意图，如图所示，被检样品5放置于纳米线磁场梯度源I与纳米超导量子干涉器件4之间，位于所述纳米线磁场梯度源I与纳米超导量子干涉器件4的作用范围内，静磁场源3在被检样品所在空间形成静磁场B。，射频源2激发被检样品5的自旋，使其发生核磁共振。所述纳米超导量子干涉器件4通过磁通量耦合直接近距离探测被检样品的自旋，从而不会受到振动和电场的干扰。
[0077]在另一实施例中，所述磁场梯度源可以采用纳米磁体，所述纳米磁体的端部尺寸为10nm?lum。根据纳米磁体周围磁场分布，也可作为类似的大梯度源，这个梯度源虽然无法块速开关并且只可对静磁场空间位置信息标记，但可以将共振区域局限在一个非常薄的曲面上，通过扫描探测显微镜中的精细扫描步进马达扫描纳米磁体和被检样品的相对位置，将这一共振曲面和样品相交的截面扫过被检样品内部从而获得自旋分布的位置信息。请参阅图3，显示为以纳米磁体作为磁场梯度源时的磁共振成像示意图，如图所示，纳米磁体磁场梯度源6自上而下尺寸不断减小，形成小尺寸的端部。所述纳米磁体磁场梯度源6通过不断移动扫描将共振曲面7扫过被检样品5内部从而获得自旋分布的位置信息。
[0078]本发明中采用纳米线或纳米磁体作为磁场梯度源可以获得大梯度磁，所述磁场梯度源产生的磁场梯度范围优选为0.05?5mT/nm,可将每个共振区域的尺寸限制在I?10nm范围内，该大磁场梯度可以提高磁共振成像的分辨率。
[0079]本发明以所述纳米超导量子干涉器件4作为探测器实现纳米级别分辨率的磁共振成像的原理为:磁共振成像的图像可以认为是由单个体像素组成，单个体像素越小，即图像的分辨率越大。纳米级别的分辨率就是体像素对应的实际空间