基于NMR谱仪的医学MRI软件系统

开发了基于核磁共振（NMR）谱仪的医学MRI软件系统. 本文主要介绍了数据采集及处理系统,扫描方案的设计可以用于几乎所有的磁共振成像实验,预扫描定制方案解决了不同实验应有不同的预扫描这一要求,谱仪的无关性保证了本系统可以很方便地附加在任何谱仪上. 最后给出了软件系统跟DiSpect谱仪相联并在0.35 T系统上获取的实验结果.     

一种NMR谱仪控制台软件系统的多层架构设计

提出了一种用于核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）谱仪控制台软件系统的多层架构设计. 该设计在逻辑功能上将系统抽象为Linux硬件设备驱动、驱动接口、业务逻辑、网络传输和协议控制5层,每一层完成系统中特定的功能,并且独立维护. 这种采用分层的设计方式降低了系统的耦合性,简化了系统结构; 并且能多层同时开发,提高了编程效率,缩短了开发周期. 严格测试后,该软件系统与实验室自主研发的硬件联合调试,运行良好,能够长期稳定的进行实验操作,满足设计要求.     

NMR波谱仪控制台系统的软件测试

作为保证软件质量的重要手段,软件测试多年来一直受到关注. 本文阐述了核磁共振（NMR）波谱仪研制中的软件测试方法,从软件测试的概念出发,结合波谱仪控制台系统的软件结构和核磁共振实验本身的特性,介绍了整个测试过程,分析了测试难点及其解决方法,并详细说明了软件测试的实现过程以及在提高波谱仪可靠性和稳定性上所起的积极作用.      

基于自主研发的500 MHz NMR谱仪的紫杉醇结构解析

中国科学院武汉物理与数学研究所（WIPM）于2010年成功研制了500 MHz（WIPM-I 500）高分辨超导核磁共振（NMR）谱仪,并将其投入实际应用中.然而,关于其二维核磁共振（2D NMR）谱图的准确性及在此基础上对复杂物质的结构解析尚无系统完整的数据报道.该文利用WIPM-I 500型NMR谱仪,对紫杉醇样品进行了1D NMR及2D NMR（包括¹H-¹H COSY、¹H-¹H TOCSY、J-Res、¹H-¹³C HMQC和¹H-¹³C HMBC）实验,将谱图分析结果与进口仪器进行了对比.结果表明：利用WIPM-I 500型NMR谱仪能够采集准确的2D NMR谱图,为紫杉醇的正确归属提供了实验基础;而且该文也纠正了文献中对紫杉醇的错误归属.     

基于小型化原子磁力计的零场NMR波谱仪搭建与测试

常规高场NMR波谱仪依托超导技术,其体积大、维护成本高,且存在样本磁化率不均匀导致的谱线展宽现象,零场或近零场NMR技术则可实现有效互补．本文自主搭建了一套基于小型原子磁力计的可移动零场NMR波谱仪,采用以多功能采集卡(National Instruments PCIe-6353)为核心的集成控制系统,仪器主磁场强度小于1 nT,可实现高分辨率的J-耦合谱采集．为实现对自旋体系的有效操控,利用样品绝热初态的单脉冲激发实现对三轴脉冲线圈的精确标定．在此基础上,使用改进的组合脉冲序列实现了在¹³C-¹H异核体系下的单自旋选择性操控,验证了零场NMR波谱仪的有效性．     

一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计

提出了一体化核磁共振谱仪控制台的软件系统设计方案,主要包括2部分,一部分是安装在谱仪控制台上的嵌入式Linux操作系统及实时控制软件,另外一部分是PC机上的界面控制软件. 2部分软件之间利用socket网络接口进行数据交互, 采用TCP/IP通信协议,这样既能保证数据传输的可靠性又可以达到较高的数据传输速率. 通过网络通信,该谱仪控制台还可以接受远程操控和系统升级. 该文具体阐述了该软件系统的设计思路和设计方法,对设计的软件系统进行了实验测试,并对实验结果进行了讨论.     

吴茱萸内酯的NMR研究

从吴茱萸Evodia Rutaecarpa (Juss.) Benth.中分离得到并鉴定了化合物吴茱萸内酯, 我们应用二维核磁技术首次对化合物吴茱萸内酯的核磁信号进行了准确归属, 并纠正了文献中部分氢信号归属的错误。     

基于ARM和CPLD的NMR谱仪前放控制设计

提出了一种基于ARM（Advanced RISC Machine,先进精简指令计算机）和CPLD（Complex Programmable Logic Device, 复杂可编程逻辑器件）的NMR（Nuclear Magnetic Resonance,核磁共振）谱仪前放控制系统设计方案. 该控制系统以ARM为控制核心、 CPLD为控制命令执行单元, 控制前置放大器和混频器的工作状态. 本电路包括以下主要功能：1) 前置放大器收发切换的门控信号电平转换;2) 氘梯度匀场时身频通道自动切换;3) 探头调谐的信息显示;4) 锁前放和混频器的配置. 该设计方案具有系统运行速度高、 控制灵活和成本低的优点,并且可以有效减小系统噪声,降低控制部件对前置放大器和混频器的干扰.     

具有快速调制功能NMR发射机的设计与实现

介绍了一种具有快速幅度、相位和频率调制功能的核磁共振射频发射机. 数字中频子系统中采用了两个级联的数控振荡器,前一级数控振荡器在FPGA内实现,用于产生基带调制信号;后一级则采用具有正交调制功能的DDS芯片,由它来完成基带信号的采样率转换、中频产生、调制和输出. 射频脉冲的相位和频率偏置的设置直接由级联NCO实现,而幅度设置则由步进衰减器和中频幅度调制共同实现. 该发射机的基本性能和功能满足常规1D/2D NMR实验需求.     

PDMAEMA多重环境响应行为的NMR研究

利用原子转移自由基聚合（Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP）合成了分子量分布较窄的聚甲基丙烯酸N, N-二甲氨基乙酯{Poly\[2 (diethylamino)ethylmethacry-late], PDMAEMA}并通过对液体核磁共振氢谱（¹H NMR）化学位移以及弛豫时间（T₁、T₂）的测量,研究了聚合物PDMAEMA的温度敏感、pH敏感以及离子敏感3种环境敏感行为. 发现聚合物链段的运动性,以及温度和离子强度诱导的相变行为,都与体系的pH值具有强依赖关系. 室温下,聚合物链段的运动性随pH值的增大而降低. 酸性条件下,聚合物表现出离子敏感性,而不表现出温度敏感性. 碱性条件下,聚合物表现出温度敏感性,不表现出离子敏感性.     

便携式核磁共振谱仪的研究进展

与超导核磁共振谱仪相比,便携式核磁共振谱仪虽然在灵敏度和分辨率方面存在不足,但是其在快速现场检测方面具有明显的优势和广阔的应用前景.近年来,新技术和新方法的出现有效提高了便携式NMR谱仪的分析能力,使得它更具实用性.该文介绍了便携式NMR谱仪在核心软硬件、高分辨实验方法和实际应用等方面的最新进展,并对以后的发展方向进行了展望.     

自主研制核磁共振波谱仪的性能评估

主要介绍自主研制500 MHz核磁共振谱仪的性能评估情况,旨在建立一台功能完整的核磁共振波谱仪. 首先利用系统调试使控制台各个硬件单元在用户软件控制下实现NMR实验中的基本功能,然后通过性能测试保障功率线性度、信号稳定性和场频联锁的可靠性,实验验证了谱仪溶剂峰压制的效果,并获得良好的探头线形指标（0.43/5.46/10.73 Hz）和¹H灵敏度指标（信噪比为728∶1）,表明自主研制500 MHz核磁共振波谱仪系统能够满足常规核磁共振实验需求.     

基于FPGA小型化谱仪控制台的设计

针对核磁共振波谱仪中控制台的功能需求,考虑到仪器小型化的趋势,提出了基于FPGA和ARM的小型化控制台设计方案. 该方案具有体积小、处理速度快、控制精准、开发周期短和成本低等特点. 该文着重介绍了FPGA在系统中的功能实现,包括命令字接收、参数配置、脉冲发射和数据采样模块. ARM嵌入式模块实现控制台与上位机的以太网通信,以及和FPGA的高速并行总线通信,使控制台内部运行不受网络状况的干扰. 最后针对该设计方案提出几点改进建议.     

Internet Technology in Magnetic Resonance: A Common Gateway Interface Program for the World-Wide Web NMR Spectrometer

A custom-written Common Gateway Interface (CGI) program for remote control of an NMR spectrometer using a World Wide Web browser has been described. The program, running on a UNIX workstation, uses multiple processes to handle concurrent tasks of interacting with the user and with the spectrometer. The program's parent process communicates with the browser and sends out commands to the spectrometer; the child process is mainly responsible for data acquisition. Communication between the processes is via the shared memory mechanism. The WWW pages that have been developed for the system make use of the frames feature of web browsers. The CGI program provides an intuitive user interface to the NMR spectrometer, making, in effect, a complex system an easy-to-use Web appliance.     

宽带脉冲DC SQUID核磁共振谱仪的研制

DC SQUID NMR在研究凝聚态体系 ,尤其在研究低温下量子有序态等方面是一项非常有价值的技术。文中描述了在带有宽带电子设备的商业 DC SQUID基础上建立起宽带脉冲谱仪 ,以及马鞍形激发线圈、采集线圈和低温装置的设计 ,并测量了铂样品在 4.2 Kz温度下的 NMR信号。