一種用于超極化氙收集的液氮液位控制和顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及肺部磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于超極化氙收集的液氮液位控制和顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)技術(shù)具有非侵入、無放射性等特點(diǎn)，可以用來得到人體大部分組織和器官的影像，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于活體成像和臨床疾病診斷中。但是傳統(tǒng)基于質(zhì)子(1H)的MRI技術(shù)并不適用于肺部。可以使用經(jīng)過超極化后的氙作為造影劑對(duì)肺部進(jìn)行成像。
[0003]成像過程中獲得信號(hào)的信噪比和超極化氙的極化度成正比。現(xiàn)有技術(shù)在制備超極化氙的過程中生產(chǎn)速率較低，難以滿足隨產(chǎn)隨用的需要。同時(shí)制備完成的超極化氙的極化度會(huì)隨時(shí)間迅速衰減。氣態(tài)存儲(chǔ)情況下，超極化氙的去極化時(shí)間為分鐘量級(jí)，而在固態(tài)存儲(chǔ)情況下超極化氙的去極化時(shí)間可以達(dá)到若干小時(shí)。所以使用超極化氙作為造影劑對(duì)肺部進(jìn)行成像時(shí)，一般先將制備好的超極化氙冷凍為固體，累積達(dá)到所需要的量以后，再升華為氣體供成像對(duì)象呼入。
[0004]氙的熔點(diǎn)為161.25K，液氮的沸點(diǎn)為77K，一般使用液氮作為冷源配合使用冷阱將制備好的超極化氙冷凍為固體。冷阱插入液氮后需要合理控制液氮的液面位置。在超極化氙的制備過程中，氙氣中會(huì)混有氮?dú)?。如果液氮液面過高，氙氣在凝結(jié)為固態(tài)的同時(shí)，部分氮?dú)庖矔?huì)凝結(jié)為液氮混合到氙的固體中，同時(shí)氙氣也有可能會(huì)因凝結(jié)為固體的速度太快而堵塞氣路。反之，如果液氮液面過低，部分氙氣有可能未及時(shí)冷凝就隨著氮?dú)獗慌抛?，造成超極化氙的損失。此外，整個(gè)收集過程是在常溫常壓下進(jìn)行的，液氮會(huì)不斷的快速揮發(fā)減少，如果不采取控制措施，液氮的液面會(huì)隨時(shí)間下降。
[0005]傳統(tǒng)的液氮液位控制和顯示裝置或技術(shù)一般會(huì)涉及到磁性部件和電流。在超極化氙的收集過程中，為了更好的保持超極化氙的極化度，會(huì)在冷阱的周圍安裝磁體提供一個(gè)較為均勻的靜磁場(chǎng)。磁性部件或者電流的引入將破壞磁場(chǎng)的均勻性使超極化氙的去極化速度加快。所以需要一種使用抗磁性材料制備的，并不涉及電流的液面控制裝置來控制和顯示液氮液面位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是針對(duì)超極化氙收集過程中，需要在對(duì)液氮液面位置進(jìn)行控制和顯示的同時(shí)不引入外加磁場(chǎng)的問題，提出的一種用于超極化氙收集的液氮液位控制和顯示裝置。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)措施:
一種用于超極化氙收集的液氮液位控制和顯示裝置，包括杜瓦瓶，所述杜瓦瓶?jī)?nèi)設(shè)置有液氮槽，杜瓦瓶上設(shè)置有用于向液氮槽注入液氮的液氮加注器，杜瓦瓶上還設(shè)置有冷阱，冷阱的冷卻端延伸至液氮槽內(nèi)，還包括一端與杜瓦瓶?jī)?nèi)連通，另一端與杜瓦瓶外的液氮回收杯連通的液氮連通回收管，杜瓦瓶外側(cè)設(shè)置有磁體，液氮槽上設(shè)置有溢流裝置。
[0008]如上所述的液氮槽包括液氮槽體和套設(shè)在液氮槽體中的導(dǎo)流套，溢流裝置包括在液氮槽體各個(gè)設(shè)定高度設(shè)置的槽體溢流孔，溢流裝置還包括導(dǎo)流套上設(shè)置的若干個(gè)套體溢流孔，套體溢流孔與槽體溢流孔的高度一一對(duì)應(yīng)，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流套使得同一高度的槽體溢流孔和套體溢流孔重合時(shí)，剩余的槽體溢流孔和套體溢流孔不重合。
[0009]一種用于超極化氙收集的液氮液位控制和顯示裝置，還包括液位指示標(biāo)桿，液位指示標(biāo)桿包括漂浮在液氮槽體內(nèi)液氮表面的空心球，空心球連接有延伸出杜瓦瓶外的指示桿。
[0010]如上所述的冷阱包括出氣管和底部延伸至出氣管底部的進(jìn)氣管，進(jìn)氣管的上部設(shè)置有進(jìn)氣口，出氣管的上部設(shè)置有出氣口。
[0011]如上所述的液氮加注器包括加注器瓶體、蓋設(shè)在加注器瓶體的進(jìn)液口的蓋體和設(shè)置在加注器瓶體上的加注閥門，加注器瓶體的出液口為錐形并延伸至液氮槽內(nèi)。
[0012]如上所述的液氮連通回收管上設(shè)置有回收閥門。
[0013]如上所述的液氮槽體和導(dǎo)流套均為石英或pyrex玻璃材質(zhì)；所述的液氮加注器瓶體、蓋體和加注閥門均為石英或pyrex玻璃材質(zhì)；所述的液氮連通回收管和回收閥門均為聚四氟乙烯材質(zhì)。
[0014]如上所述的液氮槽內(nèi)的液氮液面位于進(jìn)氣管底端上下2mm高度范圍內(nèi)。
[0015]裝置的主要工作原理為通過液氮加注器以一定速度向液氮槽中加注液氮。液氮槽中在需要控制的液氮液面位置開有溢流孔。當(dāng)液氮加注速度大于液氮揮發(fā)速度而又小于溢流速度時(shí)，揮發(fā)掉的液氮通過液氮加注得到了補(bǔ)充，超出溢流孔高度的液氮會(huì)從溢流孔排除，從而實(shí)現(xiàn)了液氮液面位置的穩(wěn)定控制。液位指示桿上標(biāo)有刻度，會(huì)隨液氮液面位置上下移動(dòng)，從而為操作者指示液面的位置。
[0016]裝置中的液氮加注器包括注器瓶體、蓋體和加注閥門，注器瓶體、蓋體和加注閥門均為石英或pyrex玻璃材質(zhì)。通過加注閥門可以調(diào)整液氮的加注速度。石英的熱膨脹稀疏和熱傳遞系數(shù)都比較小，可以在溫度劇烈變化時(shí)不發(fā)生破裂，同時(shí)可以為液氮提供一定的保溫功能，減少液氮的揮發(fā)。
[0017]液氮槽包括液氮槽體和導(dǎo)流套，液氮槽體和導(dǎo)流套上在不同的高度開有溢流孔，其材質(zhì)都為石英或pyrex玻璃。液氮槽體和導(dǎo)流套緊密貼合，使用時(shí)需要將導(dǎo)流套旋轉(zhuǎn)到合適的位置，使液氮槽體和導(dǎo)流套上的開孔在合適的高度對(duì)齊，形成溢流孔。這種設(shè)計(jì)能使操作者根據(jù)需要調(diào)節(jié)液氮液面的控制高度。和液氮加注器一樣，液氮槽的材質(zhì)為石英或pyrex玻璃?？梢栽跍囟葎×易兓虏话l(fā)生破裂，減少液氮揮發(fā)，同時(shí)石英或pyrex玻璃作為抗磁性材料，不會(huì)對(duì)超極化氙周圍的磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾。杜瓦瓶用于保溫，減少液氮的揮發(fā)。
[0018]液氮回收連通器包括連通管和回收閥門，其材質(zhì)都為聚四氟乙烯。通過液氮回收連通器可以將從液氮槽內(nèi)溢流出來留存在杜瓦瓶底部的液氮回收，重新加注到液氮加注器中循環(huán)使用。聚四氟乙烯可以承受液氮的低溫，同時(shí)又是抗磁性材料，不會(huì)對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾。
[0019]聚四氟乙烯的密度大于液氮，液位指示標(biāo)桿一端的空心圓球?yàn)槠涮峁└×Α?br>[0020]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
1.本發(fā)明可以在超極化氙收集過程中控制和顯示液氮液面位置，防止超極化氙的浪費(fèi)、超極化氙的純度降低以及氣路的堵塞。
[0021]2.本裝置的部件均為抗磁性材料制成并不涉及電流，不會(huì)對(duì)超極化氙周圍的磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾，不會(huì)加快超極化氙的去極化速度。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2-1為液氮槽體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2-2為導(dǎo)流套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為冷阱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1-液氮加注器；2_液氮槽；3_液氮連通回收管及閥門；4_液氮回收杯；5-液位指示標(biāo)桿；6_杜瓦瓶；7_冷阱；8_磁體；a_液氮槽體；al_液氮槽體溢流孔；b_導(dǎo)流套；bl-導(dǎo)流套溢流孔；7-1_進(jìn)氣管；7-2出