[发明专利]一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置。包含杜瓦罐，测距仪，压力传感器，辅助加热器，电磁阀，排气口，连接管，杜瓦,控制台和阀门。本发明还公开了一种用于超极化气体收集的液面自动控制方法，本发明结构简单，易操作，能够实现超极化气体收集过程中低温冷却液体液面的自动升降，避免超极化气体在收集过程中出现堵塞及极化度损失。

技术领域

本发明涉及肺部超极化气体磁共振成像技术领域，具体涉及一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置，还涉及一种用于超极化气体收集的液面自动控制方法。

背景技术

据统计，我国每年因肺部疾病而死亡的人数占死亡总人数的20％以上。目前临床常用的影像学技术，如计算机断层成像(CT)、单光子发射断层(SPECT)、正电子发射计算机断层(PET)等技术，具有放射性或电离辐射等危害，同时不能对肺部的交换功能进行评估。磁共振成像技术(MRI)可以对人体几乎所有组织和器官进行结构和功能影像，且无电离辐射或放射性，自其被发明以来在临床得到了广泛的应用。然而，传统临床磁共振成像以人体内的水分子为观测对象，而肺部独特的空腔结构导致其水的密度极低，且存在大量的气固交界面，是常规磁共振成像的盲区。

近些年出现的肺部气体磁共振成像技术，利用超极化技术将惰性气体的磁共振信号强度提高10000倍以上，得到超极化气体；然后将超极化的惰性气体作为气体造影剂输送到受试者的肺中，克服肺部空腔内气体磁共振信号低而不能成像的不足，从而实现对肺部通气、结构和交换功能的定量可视化检测。当前用于肺部气体磁共振成像的气体主要包括氦气，氪气和氙气等。超极化的具体流程是将这些气体的混合气送入超极化装置，通过流动的方式进行持续的超极化，然后再通过放置在低温冷却液(液氮、液氦等)中的气体收集器进行将目标气体(氦气、氪气或者氙气)凝固保存，实现超极化气体的收集与存储。

为了能保持超极化气体可用的磁共振信号，同时能够将超极化气体充分冷却留着收集器内，气体收集器通常为螺旋管状结构，且只有一个进气口和一个出气口。因此，在气体收集过程中需要根据超极化气体的流量，调节用于冷却气体收集器所在低温冷却液中的液面匀速上升，避免目标气体堵塞气体收集器或者目标气体凝固不充分导致的气体损失。

目前用于控制冷却液体的方法主要有以下几种：1)人工添加，即隔一段时间添加一定的冷却液体，这种方法重复性差，主要靠经验，浪费人力且精度极差；2)步进电机控制装有冷却液体杜瓦升降，这种方式一定程度上可以实现液面的控制，但这种方式环境温度的波动会极大地影响冷却液体的蒸发速度，同时不同的气体流速时超极化气体混合气带入的热量引起的蒸发速度也很大不同，因此不能对液面准确控制，同时使用较为繁琐；3)通过设置某些特殊的杜瓦装置来实现液面控制，如一种用于超极化氙收集的液氮液位控制和显示装置(专利申请号：201510274966.9)通过异形杜瓦瓶结合液氮槽以及浮力控制的空心圆球来实现液氮液面的控制与显示。但是，该方法只能保持液面恒定，不适用与当前螺旋型气体收集器需要液面缓慢上升收集超极化气体的需求；同时需要一直加入液氮维持液面，造成了冷却液体(液氮)的极大浪费。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术的上述问题，提供一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置，还提供一种用于超极化气体收集的液面自动控制方法，通过压力控制来实现冷却液体液面的监测与控制，结构简单，精度高，使用维护方便。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种用于超极化气体收集的液面自动控制装置，包括杜瓦罐，杜瓦罐的底部阀门和杜瓦的底部通过连接管连通，杜瓦内设置有气体收集器，压力传感器的测压端口和杜瓦罐密封相连，测距仪的测量端口设置在杜瓦罐的顶部且与杜瓦罐内的液面相对，辅助加热器的产热单元设置在杜瓦罐中，电磁阀的一端和杜瓦罐相连且另一端和排气口相连，排气口的另一端与废气回收装置连接，杜瓦罐和杜瓦内均设置有冷却液体，杜瓦底部的高度高于杜瓦罐底部的高度。

如上所述的测距仪、压力传感器、辅助加热器和电磁阀分别与控制台连接。