[发明专利]一种用于超极化氙收集的液氮液位控制和显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及肺部磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）技术领域，具体涉及一种用于超极化氙收集的液氮液位控制和显示装置。

背景技术

磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）技术具有非侵入、无放射性等特点，可以用来得到人体大部分组织和器官的影像，已经被广泛应用于活体成像和临床疾病诊断中。但是传统基于质子(¹H)的MRI技术并不适用于肺部。可以使用经过超极化后的氙作为造影剂对肺部进行成像。

成像过程中获得信号的信噪比和超极化氙的极化度成正比。现有技术在制备超极化氙的过程中生产速率较低，难以满足随产随用的需要。同时制备完成的超极化氙的极化度会随时间迅速衰减。气态存储情况下，超极化氙的去极化时间为分钟量级，而在固态存储情况下超极化氙的去极化时间可以达到若干小时。所以使用超极化氙作为造影剂对肺部进行成像时，一般先将制备好的超极化氙冷冻为固体，累积达到所需要的量以后，再升华为气体供成像对象呼入。

氙的熔点为161.25K，液氮的沸点为77K，一般使用液氮作为冷源配合使用冷阱将制备好的超极化氙冷冻为固体。冷阱插入液氮后需要合理控制液氮的液面位置。在超极化氙的制备过程中，氙气中会混有氮气。如果液氮液面过高，氙气在凝结为固态的同时，部分氮气也会凝结为液氮混合到氙的固体中，同时氙气也有可能会因凝结为固体的速度太快而堵塞气路。反之，如果液氮液面过低，部分氙气有可能未及时冷凝就随着氮气被排走，造成超极化氙的损失。此外，整个收集过程是在常温常压下进行的，液氮会不断的快速挥发减少，如果不采取控制措施，液氮的液面会随时间下降。

传统的液氮液位控制和显示装置或技术一般会涉及到磁性部件和电流。在超极化氙的收集过程中，为了更好的保持超极化氙的极化度，会在冷阱的周围安装磁体提供一个较为均匀的静磁场。磁性部件或者电流的引入将破坏磁场的均匀性使超极化氙的去极化速度加快。所以需要一种使用抗磁性材料制备的，并不涉及电流的液面控制装置来控制和显示液氮液面位置。

发明内容

本发明是针对超极化氙收集过程中，需要在对液氮液面位置进行控制和显示的同时不引入外加磁场的问题，提出的一种用于超极化氙收集的液氮液位控制和显示装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术措施：

一种用于超极化氙收集的液氮液位控制和显示装置，包括杜瓦瓶，所述杜瓦瓶内设置有液氮槽，杜瓦瓶上设置有用于向液氮槽注入液氮的液氮加注器，杜瓦瓶上还设置有冷阱，冷阱的冷却端延伸至液氮槽内，还包括一端与杜瓦瓶内连通，另一端与杜瓦瓶外的液氮回收杯连通的液氮连通回收管，杜瓦瓶外侧设置有磁体，液氮槽上设置有溢流装置。

如上所述的液氮槽包括液氮槽体和套设在液氮槽体中的导流套，溢流装置包括在液氮槽体各个设定高度设置的槽体溢流孔，溢流装置还包括导流套上设置的若干个套体溢流孔，套体溢流孔与槽体溢流孔的高度一一对应，旋转导流套使得同一高度的槽体溢流孔和套体溢流孔重合时，剩余的槽体溢流孔和套体溢流孔不重合。

一种用于超极化氙收集的液氮液位控制和显示装置，还包括液位指示标杆，液位指示标杆包括漂浮在液氮槽体内液氮表面的空心球，空心球连接有延伸出杜瓦瓶外的指示杆。

如上所述的冷阱包括出气管和底部延伸至出气管底部的进气管，进气管的上部设置有进气口，出气管的上部设置有出气口。

如上所述的液氮加注器包括加注器瓶体、盖设在加注器瓶体的进液口的盖体和设置在加注器瓶体上的加注阀门，加注器瓶体的出液口为锥形并延伸至液氮槽内。

如上所述的液氮连通回收管上设置有回收阀门。

如上所述的液氮槽体和导流套均为石英或pyrex玻璃材质；所述的液氮加注器瓶体、盖体和加注阀门均为石英或pyrex玻璃材质；所述的液氮连通回收管和回收阀门均为聚四氟乙烯材质。

如上所述的液氮槽内的液氮液面位于进气管底端上下2mm高度范围内。

装置的主要工作原理为通过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开有溢流孔。当液氮加注速度大于液氮挥发速度而又小于溢流速度时，挥发掉的液氮通过液氮加注得到了补充，超出溢流孔高度的液氮会从溢流孔排除，从而实现了液氮液面位置的稳定控制。液位指示杆上标有刻度，会随液氮液面位置上下移动，从而为操作者指示液面的位置。