论文部分内容阅读
在交变磁场的作用下，磁性粒子弛豫时间与粒子的水力学半径的三次方成正比，利用布洛赫弛豫方程将描述磁纳米粒子的宏观磁化响应的磁化响应强度与磁纳米粒子溶液在交变磁场作用下的有效弛豫时间相结合，推导出磁纳米粒子的磁化响应强度与粒子的弛豫时间之间的关系。基于这种关系，本文设计了一套不需要洗涤步骤来实现磁敏免疫测量的测量系统。测量系统主要包含激励磁场产生回路和弱磁信号测量回路。 激励磁场产生回路主要功能是产生稳定的交变磁场来磁化磁性标记物，本文设计了带气隙的C型电磁铁，利用气隙的均匀磁场来提供激励场。为了防止由于外界环境或者激励回路本身的影响而造成激励场不稳定，利用功率电阻监控激励回路的电流，通过Labview设计PID控制算法来动态的控制激励回路电流的稳定。 弱磁信号测量回路实现对磁化响应强度信号的测量与处理。本文采用高电阻变化率的隧穿磁电阻传感器TMR2901来获取磁纳米粒子的磁化响应强度信号。设计了差分形式的带补偿环的传感器来消除背景磁场对测量的影响。此外设计了三层电磁屏蔽装置对电磁铁和传感器进行屏蔽来降低环境中的电磁信号对测量的影响。信号的采集和数据的处理采用NI PXle-6341采集卡通过PC机控制来实现。 分别对10nm和630nm粒径的磁性纳米粒子溶液在不同频率的条件下进行实验，当激励磁场的频率大于4kHz时，630nm粒径的磁纳米粒子溶液的磁化响应强度开始衰减，到9kHz时几乎衰减为零，而10nm粒径的磁纳米粒子溶液的磁化响应强度几乎无衰减。以上结果验证了不需洗涤步骤实现磁敏免疫测量方法的可行性。对20μl不同浓度的10nm粒径的磁纳米粒子溶液进行实验，系统可测量的磁纳米粒子溶液的最小浓度为0.08mg/ml，其产生的磁化响应强度为0.126×10-30e。