[发明专利]一种电性粒子成像方法及信号检测装置

权利要求书

1.一种电性粒子成像方法，其特征在于，所述的成像方法基于电性纳米粒子成像原理，包括以下步骤：

步骤一、获得热平衡状态下金纳米粒子的极化率χe与单位体积内分子的浓度分布N之间的定量关系，建立金纳米粒子极化模型；

步骤二、建立测量对象的信号检测机理模型；所述的步骤二建立测量对象的信号检测机理模型的方法如下：

被测电介质在外电场激励下，达到电荷分布平衡需要的弛豫时间τ与电介质的介电系数和电阻率有关，且当外电场频率接近或等于弛豫频率时，电介质的能量损失最大，此时外加激励电场和极化电场之间的相位差Ф也最大，为：

tanФ_max≈1/ε （3）

公式（3）即为本步骤建立的测量对象的信号检测机理模型，据此获得测量对象：注入金纳米粒子的生物组织的测量信号Ф与其介电系数ε之间的关系；

步骤三、选择适宜的外加电场工作频率，屏蔽生物组织对测量信号的干扰；

步骤四、获取生物组织内金纳米粒子介电系数ε的分布信息；

步骤五、实现生物组织内金纳米粒子的浓度分布成像。

2.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，步骤一建立金纳米粒子极化模型的方法如下：

借鉴顺磁性粒子的磁化原理与计算方法，计算测量对象金纳米粒子总的极化强度P：

（1）

式中，k为玻尔兹曼常数，T为开氏温度，E为宏观电场强度，a为感应极化系数，N为单位体积含有的分子数量，即单位体积内分子的浓度分布；对于金纳米粒子，假定每单位体积含有N个分子，每个分子都是刚性的电偶极子，其电偶极矩为p₀；

各向同性的线性的电介质的极化强度P与宏观电场强度E成正比，比例系数χe称为介质的极化率，即：

（2）

此公式为金纳米粒子的极化模型，据此获得金纳米粒子极化率χe与浓度分布N之间的定量关系。

3.如权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述的步骤三中，为屏蔽生物组织产生信号对金纳米粒子产生信号的干扰，在外加电场激励高于100Hz低于1MHz的频段内，首先分别测量生物组织外加激励电场和极化电场之间的相位差信号Ф1和金纳米粒子产生的相位差信号Ф2，然后测量金纳米粒子注入生物组织内测量对象整体产生的相位差信号Ф3，选择出满足Ф1≈0，且Ф2≈Ф3的工作频段；在该工作频段下，逐一测量不同频率下Ф3的值，找到Ф3最大值对应的频率，则认为该频率为适宜的工作频率；否则应重复上述测量步骤，直到选择出合适的工作频率。