211service.com
Plaukstas izmēra KMR
Telpas izmēra kodolmagnētiskās rezonanses iekārtas var sarukt līdz rokas, pārnēsājamām ierīcēm, pateicoties nelielam, vieglam magnēta dizainam, ko izstrādājuši vācu pētnieki.
Kabatas KMR: Īpaši izstrādāts akumulatora izmēra pastāvīgais magnēts ģenerē magnētisko lauku, kas ir pietiekami vienmērīgs, lai veiktu augstas izšķirtspējas KMR ķīmiskajiem paraugiem komerciālā KMR mēģenē.
Kodolmagnētiskās rezonanses spektroskopija ir izplatīts līdzeklis proteīnu struktūras izpētei un materiāla ķīmiskā sastāva noteikšanai. Tas ir arī medicīniskās attēlveidošanas tehnikas magnētiskās rezonanses attēlveidošanas jeb MRI pamats. Tomēr apjomīgi un dārgi supravadoši magnēti tiek izmantoti, lai radītu spēcīgus magnētiskos laukus (apmēram septiņas teslas), kas nepieciešami precīzai KMR.
Magnēts, ko izstrādājis Federiko Kazanova un viņa kolēģi RWTH Āhenes universitāte makromolekulārās ķīmijas nodaļa ir aptuveni standarta D baterijas izmēra un sver 500 gramus. Lai gan pārnēsājamie magnēti ir izgatavoti iepriekš, jaunais ļauj veikt KMR mērījumus, kas ir tikpat precīzi kā lielie komerciālie magnēti. Tas ir nozīmīgs papildu solis ceļā uz mobilo augstas izšķirtspējas KMR, saka Aleksandrs Pines , ķīmijas profesors Kalifornijas Universitātē Bērklijā, kurš izstrādā jauna veida kompakto MRI dizainu.
Pastāvīgā magnēta izmēram samazinoties, tas ģenerē magnētiskos laukus, kas ir vienādi mazākā tilpumā, jo tā materiālā un formā ir nelielas nepilnības. Tas nozīmē, ka var izmantot mazāk materiāla parauga, padarot KMR mērījumus gandrīz tūkstoš reižu mazāk jutīgus nekā tad, ja tiktu izmantots supravadošs magnēts. Tad KMR signāls kļūst salīdzināms ar elektronisko troksni, un ierīce var palaist garām ķīmiskas vielas, kas atrodas ļoti mazos daudzumos.
Jaunais magnēts ģenerē 0,7 teslu magnētisko lauku, taču tas rada ārkārtīgi viendabīgu lauku. Rezultātā tas ir pirmais pārnēsājamais magnēts, kas darbojas ar parastajām piecu milimetru caurulēm, kurās tiek ievietoti KMR paraugi. Mūsu darba mērķis bija ņemt šo cauruli, saglabāt nemainīgu tilpumu un izveidot mazāko magnētu ar vēlamo viendabīgumu, saka Kazanova. Svarīgi, ko mēs izdarījām, ir novērst neviendabīgumu, kas rodas magnēta nepilnību dēļ.
Nosaucot rezultātus par iespaidīgiem, Luiss Bušārs , Kalifornijas Universitātes Losandželosas ķīmijas profesors, saka, ka neviens iepriekšējais portatīvo magnētu dizains nav sasniedzis tik labu veiktspēju. Bouchard uzskata, ka magnēta izmaksām vajadzētu būt daudz zemākām nekā mūsdienu komerciālajiem KMR magnētiem. Viņš saka, ka tas, visticamāk, novedīs pie tā, ka šādas NMR vienības būs daudz plašāk izplatītas. Ja šie puiši pārdotu šo produktu komerciāli, es droši vien tādu pirktu.
Pārnēsājamais magnēts varētu radīt jutīgas, augstas izšķirtspējas KMR ierīces, kuras var nogādāt arheoloģiskajos izrakumos, lai identificētu artefaktus, un rūpnīcā, lai noteiktu produktu piesārņojumu. To var izmantot ārstu kabinetos, lai pacienta asinīs konstatētu asins recekļus, baktērijas vai vēža proteīnus. Tas varētu arī ļaut pārnēsājamām KMR mašīnām uzraudzīt zāļu un ķīmisko vielu ražošanu, nevis ņemt ķīmiskos paraugus KMR laboratorijās analīzei.
Kazanova un viņa kolēģi ir pielāgojuši labi zināmo magnētu dizainu, kas pazīstams kā Halbaha masīvs, kas ir īpašs daudzu pastāvīgo magnētu izvietojums, kas fokusē magnētiskos laukus tikai vienā masīva pusē. Viens izplatīts dizains ir Halbach cilindrs, kam cilindra iekšpusē ir intensīvs magnētiskais lauks. Tas ir tas, ar ko pētnieki sāk. Kā viņi apraksta rakstā, kas publicēts tiešsaistē žurnālā lietišķā ķīmija , viņi vispirms sakrauj trīs samārija kobalta gredzenus, lai izveidotu cilindru. Cilindra ārējais diametrs ir 35 milimetri; iekšējais diametrs 15 milimetri ir pietiekami liels, lai turētu standarta KMR cauruli.
Katrs magnēta gredzens ir izgatavots no trapecveida gabaliem ar atstarpēm starp tām. Šīs spraugas ir aizpildītas ar taisnstūrveida gabaliņiem, kas pārvietojas iekšā un ārā līdz diviem milimetriem. Pētnieki mēra neviendabīgumu magnētiskajā laukā, ko rada Halbaha gredzeni. Pēc tam, izmantojot sarežģītas datorsimulācijas, viņi aprēķina, cik daudz viņiem ir nepieciešams pārvietot katru taisnstūrveida gabalu, lai pielāgotu magnētisko lauku un izlīdzinātu neviendabīgumu.
Pētnieki saka, ka, precīzi noregulējot dizainu, varētu būt iespējami vēl labāki magnēti. Lai gan magnēta lauka stiprums šobrīd ir 0,7 teslas, magnēta ārējā diametra palielināšana ļaus radīt 1,5 teslas, norāda pētnieki. Turklāt, izmantojot magnētus, kas izgatavoti no citiem materiāliem, piemēram, neodīma, var ģenerēt pat divas teslas.