[发明专利]一种基于磁纳米粒子的快速粒径分布信息测量方法

说明书

本发明提出了一种基于磁纳米粒子的快速粒径分布信息测量方法，其步骤如下：磁性纳米样品放置在待测对象处；对磁性纳米样品施加单频正弦波激励磁场；采用磁探测传感器实时测量磁化响应信号；采用带通滤波器、低噪声前置放大器和选频放大器对磁化响应信号进行信号调理；采用谐波幅值检测算法进行谐波幅值信息提取；根据郎之万函数构建谐波幅值信息与粒径分布信息之间的函数关系；设置不同的激励磁场强度，获得Z个不同谐波幅值信息与粒径分布信息之间的函数关系组成数学模型；求解得到粒径分布信息。本发明可以实时快速地获取磁纳米粒径分布信息，从根本上解决了磁纳米粒径分布测量实时性较低的问题，同时又避开了高次谐波测量困难的难题。

技术领域

本发明涉及纳米磁学检测技术和非侵入式粒径分布测量的技术领域，尤其涉及一种基于磁纳米粒子的快速粒径分布信息测量方法，适用于医疗生物诊断技术中磁纳米特性信息分析与快速精密测量。

背景技术

磁纳米粒子在生物医学应用中已被广泛研究，不仅可以应用于肿瘤细胞的热疗、靶向给药、检测活体生物事件，而且可以进行生物标记，如磁纳米粒子探针代替荧光蛋白纳米粒子。磁纳米粒子独特优良的磁学特性也开辟了全新的检测技术与测量手段，如磁纳米粒子成像(MPI)、磁纳米粒子测温(MNPT)和磁纳米免疫检测，为生物医疗领域的创新与发展提供了全新的动力。磁纳米粒子的磁学特性研究涉及颗粒粒径、颗粒形状、粒径分布和粒子间相互作用等磁性纳米材料的关键属性，其中颗粒粒径与粒径分布是其重要属性之一，因此快速、准确地获取粒径分布信息估计至关重要。

在常用的显微法中，如透射电子显微镜(TEM)，通过平面投影成像对不同粒径的粒子进行统计得到粒径分布，能直观的取得高精确度的测量结果，但缺点是统计过程中耗时，测量设备昂贵，不能实时测量，而且只能测出局部粒径分布。在光散射法中，使用动态光散法(DLS)直接测量磁纳米粒子的全局粒径分布，也是利用磁纳米粒子的物理特性进行高精度的测量，同样的缺点是测量设备较为昂贵。随着技术的发展，利用磁学特性的实时测量粒径分布的测量方法得到发展，通过测量M-H曲线估计粒径分布，可由奇异值分解或拟合的方法反演出粒径分布，但利用这种方法存在的问题是可能存在虚假震荡，虽然测量时间相对于电镜等测量时间有所改善，但仍然耗费较长时间。利用弛豫法获得粒径分布信息，同样测量过程耗时，使测量结果实时性不强。综上所述，Tem电镜法和基于M-H曲线的粒径估计法都存在设备昂贵，测量时间太长，不能实现实时粒径分布信息测量。

发明内容

针对现有测量粒径分布方法可能存在虚假震荡，测量过程耗费时间较长，磁纳米粒径分布信息测量结果实时性不强的技术问题，本发明提出一种基于磁纳米粒子的快速粒径分布信息测量方法，能够对磁纳米实现快速实时的粒径分布信息测量，从而满足医疗生物诊断中所要求的快速实时粒径分布信息测量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于磁纳米粒子的快速粒径分布信息测量方法，其步骤如下：

步骤一：磁性纳米样品放置在待测对象处，设置初始迭代参数i＝1；

步骤二：对磁性纳米样品所在区域施加单频正弦波激励磁场；

步骤三：采用磁探测传感器实时测量步骤二单频正弦波激励磁场激励下的磁纳米样品的磁化响应信号；

步骤四：采用带通滤波器、低噪声前置放大器和选频放大器对步骤三中的磁化响应信号依次进行滤波、前置放大和选频放大的信号调理；

步骤五：利用数据采集卡对步骤四中信号调理后获得的信号进行数据采集得到离散信号；

步骤六：采用谐波幅值检测算法对步骤五中获得的离散信号进行谐波幅值信息提取；

步骤七：根据郎之万函数构建谐波幅值信息与粒径分布信息之间的函数关系；