低場核磁共振領域應用空間巨大2015-10-26

低場永磁式RMI-CT核磁共振成像設備過去采用鐵氧體永磁，磁體重量大50噸。采用最新釹鐵硼永磁材料，其磁場強度提高了一倍，圖像清晰度也大大提高，并節省了大量原材料。每臺核磁共振成像儀需釹鐵硼永磁體0.5-3噸。

在一般印象中，釹鐵硼磁鋼在低場核磁共振儀的應用。第七屆全國低場核磁共振技術與應用研討會2015年10月9-11日在北京召開，100余位來自全國各科研院所和企業的相關專家及學生代表參加了本次會議，圍繞低場核磁共振在石油能源、生命科學、食品農業等領域的應用及創新研究進行了展示和交流。

第七屆全國低場核磁共振技術與應用研討會報告

1.低場核磁相關技術進展

作為近年來發展起來的一種新技術，低場核磁共振技術已經迅速成長為新興分析儀器產業極具發展潛力和活力的行業之一。而同時，隨著科學技術的發展和應用需求的推動，低場核磁共振技術與儀器的開發也取得了很多成果，特別是多孔介質核磁分析儀、井下油氣核磁探測儀、地表資源核磁探測儀等低場核磁共振儀器近幾年發展速度很快。

2.Materials MRI and Unilateral MR Complementary Methods Water Content in Wood Logs

來自加拿大紐布倫斯威克大學的Bruce J.Balcom介紹了單邊核磁共振的開發與設計思路及低場核磁共振在木材、巖心等材料中的應用。

3.超低場磁顆粒物成像

分子和細胞的成像是生物醫學的分支，技術發展主要包括成像技術以及分子探針兩個方面。在分子成像領域，熒光成像技術因為其超高的靈敏度而被廣泛的研究，但是其自身還存在一些局限，如熒光信號不穩定(自發熒光、漂白)等，而能追蹤動物體內細胞的磁共振成像技術顯得格外重要。目前磁納米顆粒作為示蹤劑、造影劑在磁共振成像中得到廣泛的使用，已經有單細胞研究的相關報道。但是由于內在靈敏度問題，磁共振成像往往需要外界強磁場的幫助。

　　能不能突破強磁場的限制，選用低場、甚至超低場來進行分子和細胞的成像研究?隨著技術的發展，科學家提出一種新的成像技術——磁顆粒成像技術(MPI)，這是一種可以直接檢測顆粒物產生的磁場強度的成像技術，將成為低場磁成像的新模式。目前用于磁顆粒物檢測的裝置有三大類，巨磁阻(GMR)、超導量子干涉儀(SQUID)和光學原子磁力儀(AM)。前兩者已經商業化，但AM現在還局限在實驗室研發階段。

　　AM不需要超導低溫技術就可以獲得超高的靈敏度，近年來獲得突飛猛進的發展，將成為新一代，廉價、體積小巧，不需要超導低溫技術支持的磁力儀設備。據中國科學院化學研究所姚立介紹，其實驗室搭建的AM裝置的實驗靈敏度可以達到10-12特斯拉，比周圍的地磁場低8個數量級，具有檢測生物磁場的能力。他們希望基于AM的發展，在超低場領域做出一些貢獻，同時也希望與大家合作，在中國的AM技術及產業領域有一定的突破。

4.高分辨率核磁共振錄井技術進展及發展方向探討

低場核磁用于分析兩種流體：不受限的流體、受限的流體(多孔介質)。在石油錄井上，分別表現為鉆井液、巖樣空隙中的油氣水。石油工程技術研究院的王志戰介紹了其課題組承擔的科技部項目《鉆井液核磁共振在線錄井技術研究》及《便攜式高分辨率三維核磁共振錄井儀的研制》相關研究進展。在技術方向探討中，王志戰還提出了多維巖樣核磁、鉆井液在線核磁、核磁一體機等未來的發展方向。

5.一種用于低場Halbach核磁共振磁體勻場方法研究

因高場核磁共振儀器因體積大、價格昂貴，低場化、小磁鐵、便攜式、低成本、個性化和掌上化成為了核磁共振技術的發展趨勢，將在科學研究中發揮更大的作用。而如何讓小型核磁系統媲美巨大且昂貴的超導核磁共振儀是科研工作者及相關廠商努力的方向。重慶大學徐征介紹了課題組的一系列便攜式核磁共振傳感器：單邊NMR傳感器、圓柱形NMR傳感器及Halbach NMR磁體;重慶師范大學郭盼和重慶大學崔現軍也分別詳細介紹了微型inside-out核磁共振傳感器和用于低場Halbach核磁共振磁體勻場方法等相關內容。

6.地磁場核磁共振地下水探測技術與新進展

吉林大學儀器科學與電氣工程學院蔣川東介紹了地磁場核磁共振地下水探測技術與新進展。

7.基于低場核磁共振可視化技術的凝膠調剖機制研究

　　上海大學狄勤豐介紹到，通過基于低場核磁共振可視化技術的凝膠調剖機制研究，核磁共振可視化可有效、直觀地評價凝膠的調剖效果。但提高分辨率和消除干擾后，核磁共振可視化技術能否實現微流動的觀測，還有待于大家的共同努力。

8.頁巖氣儲層低場核磁共振綜合實驗研究

　　利用低場核磁共振技術對于砂巖的各類實驗研究目前已經發展成熟，但對于頁巖的研究還較少。中國石油勘探開發研究院廊坊分院周尚文從頁巖核磁孔隙度、核磁滲透率、T2截止值等方面介紹頁巖低場核磁共振室內實驗研究方面的一些進展。

　　周尚文介紹到作為一種快速無損的檢測方法，低場核磁共振能很好的應用于頁巖氣儲層等各項參數測試，關鍵問題之一在于儀器的性能指標是否滿足要求。同時，其還介紹到，低場核磁共振在頁巖儲層評價研究方面前景廣闊，在分析頁巖的空隙結構特征及頁巖氣的超臨界吸附特性等方面將發揮重要作用。

9.煤與瓦斯突出孕育核磁共振實驗研究

　　此外，遼寧工程技術大學唐巨鵬還介紹了煤與瓦斯突出孕育核磁共振實驗研究情況，指出核磁共振譜信號可以作為瓦斯突出前兆信息指標;西南石油大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室李閩介紹了用核磁共振研究楓丹白露砂巖殘余氣飽和度的方法研究;中國石油大學(華東)地球科學與技術學院葛新民介紹了致密油有機質孔的巖石物理實驗特征及評價方法等。

10.多功能納米載體運系及其在核磁共振腫瘤靶向成像中的應用研究

發展高效便捷的多功能南無載體制備方法，并借助核磁成像技術，提供可重復性在體、實時、無創、可視化分子信息，檢測腫瘤的發展進程及藥物釋放信息，是一項挑戰。大連工業大學譚明乾介紹了基于便捷自組裝策略，制備一體化多功能納米載運體系的技術方法。所制備的多功能納米載運體，不僅具有腫瘤靶向識別能力，而且具有光學成像、核磁共振成像以及腫瘤光熱治療的能力。

11.利用核磁共振研究木材細胞壁潤脹狀態吸著水含量與空隙分布

核磁共振作為分析水分狀態的新興技術，通過低場質子核磁共振中的弛豫時間的測定，可以描述水分子的運動情況及其內在狀態，能越來越多的被應用于生物、醫學、化學和食品等諸多領域。目前，木材領域正逐漸應用核磁共振技術，本次報告中，加拿大紐布倫斯威克大學Bruce J.Balcom，南京林業大學高鑫，內蒙古農業大學李新宇，內蒙古農業大學高玉磊等分別介紹了利用核磁共振技術進行木材中水分測定的方法研究；此外，中國農業科學院農產品加工研究所糧油加工研究院王振華還介紹了原料成分對面條干燥過程水分遷移特性的影響。

釹鐵硼于低場脈核磁共振領域之應用前景

隨著研究的不斷深入，低場核磁共振技術已經逐漸在石油能源、生命科學、食品農業、高分子材料等諸多領域展開研究與應用。作為分子動力學研究的有力工具，其無損、非侵入、原位、綠色等特點更使其成為多個研究領域的新寵兒。

早在1991年,ISO組織就發布了8292號標準,規定了用低場脈沖核磁共振方法測定動植物中脂肪和油含量。1992年7月,ISO組織發布 了利用低分辨率連續波核磁共振波譜儀測定含油種籽含油量的標準,隨后在不到一年的時間里,同樣是針對含油種籽的測量,ISO組織發布10565號第一版標 準,將測量方法由連續波方式改為脈沖方式,將含油量測定改為含油量和含水量的同時測定。2000年,ISO組織連續發布了兩項用低場脈沖核磁共振技術 (ISO11543和ISO10632)檢測改性淀粉中羥丙基含量和油籽殘余物含油量和含水量的檢測標準。

可以肯定低場脈沖核磁共振分析測量技術應用的行業和領域也會越來越廣泛。而低場脈沖核磁共振分析測量儀器采用價格低廉的釹鐵硼永磁材料作為場源，這意味著釹鐵硼于低場核磁共振領域的應用空間很大。