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人体血糖无创核磁共振检测具有无创性、快速性、准确性等优点,受到了国内外学者的广泛关注。磁体是核磁共振系统中不可或缺的模块,磁体工作区域的磁场强度和磁场均匀性直接影响着核磁共振信号的好坏,但是,目前常用的核磁共振磁体体积庞大且成本昂贵,难以满足人体血糖无创检测的需求。因此,本文针对人体手指血糖无创核磁共振检测的技术需求设计永磁体结构并完成实验。首先基于磁路设计理论和有限元方法,设计一种体积小、场强高且均匀性好的磁体结构,并对磁体的几何参数进行优化。然后,制作相应的检测探头,结合商业核磁共振电子控制系统,搭建血糖核磁共振检测平台。最后,基于搭建的平台,实验测试了不同葡萄糖浓度的模拟血糖溶液和人体手指,证明了本文研制的磁体能有效地应用于血糖无创核磁共振检测。论文取得了下列研究成果:(1)基于永磁磁路设计理论和静磁场有限元分析方法,通过仿真计算不同类型的磁路,设计了一种适用于人体手指血糖无创核磁共振检测的多层Halbach型永磁体磁路结构。重点研究解决Halbach磁体端部效应导致的磁场不均匀性问题,创新性地提出通过磁环径向调整补偿法优化磁体结构,使得磁体中心(?)20 × 20mm的圆柱形区域内磁场强度可达447mT,不均匀度约为4.46 ×102ppm,在(?)10 ×10mm区域内甚至可以达到50ppm以内。通过研究强磁零部件的装配工艺,完成多层永磁体组装,最终研制的磁体高107.2mm,外径(?)180mm,中间通孔40 X 40mm,总重量仅7.4kg(磁铁5.3kg+铝合金2.lkg)。(2)通过研制螺线管核磁共振检测探头,结合永磁体和商业核磁共振电子控制系统,搭建核磁共振实验平台,对血糖模拟溶液和人体手指进行实验研究,验证了本文研制的多层Halbach型永磁体能够有效地应用于人体手指血糖的无创核磁共振检测。通过检测去离子水的自由感应衰减信号(FID),验证了磁体装置的磁场均匀性。实验测量了五种不同样品的核磁共振CPMG衰减信号,实验结果显示,五种样品的横向弛豫时间大小关系与商业Bruker检测装置比较完全一致,证明了本文研制的核磁共振装置的可靠性。针对人体血糖无创核磁共振检测的应用目标,进行了葡萄糖溶液浓度测试实验,研究发现葡萄糖溶液浓度与其横向弛豫时间呈线性递减关系,证明核磁共振方法可以检测出微量浓度的变化,为人体手指血糖无创检测提供支持。最终以人体手指为检测对象,监控就餐前后核磁共振信号并分析变化规律,其结果与传统针扎采血法完全吻合,实现了对正常人就餐前后血糖浓度变化的有效监测。