用于快速并可靠地檢測和識別微量特定物質(zhì)的磁共振設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于快速并可靠地檢測和識別微量特定物質(zhì)的磁共振設(shè)備。涉及具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽名的標(biāo)簽劑物質(zhì)的檢測和識別。在預(yù)定時間和頻率掃描模式內(nèi)用電磁輻射的特定激勵脈沖的序列輻射包括標(biāo)簽劑物質(zhì)的物體，以預(yù)定時間和頻率獲取模式從物體接收響應(yīng)性的核自旋回波信號，并生產(chǎn)指示該核自旋回波信號的數(shù)據(jù)。使用的掃描和獲取模式允許使用雙脈沖自旋回波激勵技術(shù)或者穩(wěn)態(tài)自旋回波激勵技術(shù)連續(xù)發(fā)送多個頻率的脈沖，在特定激勵頻率的兩個連續(xù)激勵脈沖之間的時間間隙內(nèi)連續(xù)獲取多個核自旋回波響應(yīng)信號。所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與對應(yīng)于預(yù)定標(biāo)簽劑物質(zhì)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并且基于所確定的關(guān)聯(lián)識別一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)。
【專利說明】用于快速并可靠地檢測和識別微量特定物質(zhì)的磁共振設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢測和識別具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽名（signature)的微量物 質(zhì)。

【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)提出了很多技術(shù)用于驗證貴重的單據(jù)（例如，鈔票)、物品（例如，珠寶、繪畫） 等諸如此類。例如，NL6, 613, 250提出使用化學(xué)測試來識別印刷單據(jù)為真，并且美國專利 No. 4, 451，521、6, 344, 261和6, 383, 618提出各種發(fā)光技術(shù)用于驗證貴重/安全單據(jù)。
[0003] 在美國專利No. 4, 376, 264中描述了用于驗證或者識別有價值的紙張的磁共振技 術(shù)（電子順磁共振EPR，也稱為電子自旋共振ESR)，其提出使用具有利用微波頻帶（從1GHz 開始)的高場EPR檢測到的EPR特性的物質(zhì)。在美國專利No. 5, 149, 946中描述的另一個方 法中，提出了射頻頻帶ESR驗證技術(shù)。
[0004] 美國專利No. 5, 175, 499描述使用微波或者射頻源來發(fā)出激發(fā)電磁輻射的用 于驗證共振材料的技術(shù)。一些更近期的專利文獻(xiàn)公開，諸如CH662194、W002/084608和 DE10118679提出為了識別和驗證有價值的紙張和其它物體來使用EPR (電子順磁共振）和 FMR (鐵磁共振)。
[0005] 上述技術(shù)是基于多種磁共振現(xiàn)象。這些現(xiàn)象與在存在外部磁場的情況下單獨作用 或者協(xié)作作用的核、電子、原子或者分子磁偶極矩相關(guān)，來產(chǎn)生核磁共振（NMR)、電子自旋/ 順磁共振（ESR/EPR)、鐵磁共振（FMR)等諸如此類。
[0006] 當(dāng)在磁場中產(chǎn)生進(jìn)動的磁偶極矩吸收并且在進(jìn)動頻率或者接近于進(jìn)動頻率處重 新輻射微波或者射頻電磁輻射時呈現(xiàn)磁共振現(xiàn)象。為了驗證和/或識別物體而利用磁共振 現(xiàn)象主要缺點是需要外部靜磁場來激勵和檢測共振響應(yīng)。該外部靜磁場通常由遍及整個探 詢體（interrogation volume)的大的電磁體或者超導(dǎo)磁體或者由靠近被探詢的共振材料 放置的小的永磁性元件或者半永磁性元件來施加。為了獲得具有高靈敏度和高分辨率的共 振響應(yīng)，所施加的外部靜磁場應(yīng)非常強(qiáng)大(約10毫特斯拉或者更大)并且是均勻場。這些要 求使得標(biāo)記/標(biāo)簽的布置和對用于探詢由標(biāo)記/標(biāo)簽攜帶的共振材料的探測裝置的設(shè)計復(fù) 雜化。此外，在探詢體內(nèi)或者靠近標(biāo)記的強(qiáng)外部磁場的存在可以帶來健康危害(例如，與生 命支持設(shè)備(如起搏器)的操作的干擾)，以及破壞磁介質(zhì)上包含的數(shù)據(jù)的風(fēng)險。這些缺陷使 得對外部磁場敏感的信用卡/銀行卡、或者其它信息載體的識別的任務(wù)極端困難。
[0007] 轉(zhuǎn)讓給與本申請相同的受讓人并且在此通過引用并入于此的美國專利 No. 5, 986, 550提出對物體進(jìn)行標(biāo)記/貼標(biāo)簽，以使用基于混合電子共振-核共振的技術(shù)來 識別和驗證物體。在這個技術(shù)中，通過協(xié)作的或者單獨的電子子系統(tǒng)來激起核電或者磁偶 極矩的進(jìn)動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 核磁共振（NMR)讀取器通常是體積大的固定裝置，其需要相當(dāng)長的持續(xù)時間(例 如，從數(shù)分鐘到幾小時)來提供測量結(jié)果。本發(fā)明的發(fā)明人開發(fā)了新穎的緊湊的手持核磁共 振設(shè)備，該核磁共振設(shè)備被構(gòu)造為具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽名的微量物質(zhì)(也稱為 標(biāo)簽劑（taggant)物質(zhì)）的快速且可靠的檢測和識別。本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)計了能夠在以信 噪比條件小于一為特征的噪聲環(huán)境中操作并且能夠可靠地確定被檢驗物體/樣本中標(biāo)簽 劑物質(zhì)的是否存在的手持磁共振讀取器。本文公開的磁共振設(shè)備因而特別適用于驗證由微 量標(biāo)簽劑物體標(biāo)記的物體/樣本。
[0009] 本文公開的設(shè)備的原理性特征是識別是否存在具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽 名的微量物質(zhì)，并且不要求對被檢驗的物體/樣本施加外部磁場。因此，本文公開的NMR讀 取器中不使用電磁鐵和/或永久磁鐵的電流驅(qū)動線圈，這促進(jìn)設(shè)備設(shè)計的緊湊性。在一些 實施方式中，讀取器的信號獲取路徑被設(shè)計成進(jìn)行單通道獲取，采用將接收信號的到中頻 的下轉(zhuǎn)換，以及數(shù)字正交信號處理，因而大大地簡化了設(shè)備的硬件和設(shè)計考慮，并且使得能 夠?qū)崿F(xiàn)具有相對小的幾何尺寸的磁共振設(shè)備(例如，具有現(xiàn)代移動電話或者智能電話的尺 寸的手持裝置)。
[0010] 在優(yōu)選實施方式中，設(shè)備被設(shè)計成采用特別設(shè)計的信號激勵/獲取方案提高測量 的信噪比，該方案允許設(shè)備連續(xù)地施加與不同共振頻率相關(guān)的多個激勵脈沖并且在連續(xù)施 加的特定激勵頻率的激勵脈沖之間延伸的時間間隙內(nèi)獲取響應(yīng)性的自旋回波信號。在每個 時間間隙中獲取的自旋回波信號與激勵脈沖(在激勵脈沖之間定義了時間間隙）相關(guān)，并且 可選地還具有不同的頻率。根據(jù)其間定義了時間間隙的激勵脈沖的特定頻率處共振的核的 自旋晶格弛豫時間確定時間間隙的持續(xù)時間和定時。
[0011] 這個激勵/獲取方案允許連續(xù)激勵與不同共振頻率相關(guān)的各種不同物質(zhì)的核，并 且與激勵序列交錯地連續(xù)獲取與一個或者更多個共振頻率相關(guān)的自旋回波信號，而不要求 等待每種類型的核的完整弛豫時間（即，1. 3ΤΠ )，如通常在應(yīng)用了具有特定共振頻率相關(guān)的 激勵序列之后進(jìn)行的。
[0012] 更具體地，在NMR光譜法應(yīng)用中通常施加與特定共振頻率（fSEi)相關(guān)的激勵信號， 接著等待至少1. 3ΤΠ 秒以獲取響應(yīng)性地發(fā)射的自旋回波信號，以確保由于相應(yīng)核造成的初 始磁化的完整或者部分弛豫。然而，1. 3ΤΠ 弛豫時間是比較長的，即使對于固體材料(例如， 在100微秒到數(shù)十秒)，因而使用這種傳統(tǒng)NMR技術(shù)來激勵并且獲取針對多種不同材料的自 旋回波信號需要的總時間通常很長(數(shù)十分鐘)。本發(fā)明的激勵/獲取方案因而允許在相對 短的持續(xù)時間內(nèi)獲取針對多個激勵頻率的自旋回波信號，因為激勵/獲取處理在特定頻率 fSEi的各個激勵之后不中斷1. 3ΤΠ 秒。
[0013] 本發(fā)明的激勵/獲取技術(shù)因而使得能夠在相對短的持續(xù)時間內(nèi)（例如，幾秒）獲取 大量的實際上獨立的自旋回波信號(例如，從對于最簡單的磁共振簽名的三個到當(dāng)應(yīng)對復(fù) 雜磁共振簽名時的數(shù)十個)。獲取這樣大數(shù)量的自旋回波信號導(dǎo)致獲得具有增強(qiáng)的信噪比 的復(fù)雜的磁共振簽名，因而允許在相對有嘈雜的環(huán)境中以小于1的信噪比（即，通過在相對 短時間內(nèi)收集大量的自旋回波數(shù)據(jù)）檢測微量物質(zhì)。
[0014] 本文公開的設(shè)備的附加特征是其容易通過軟件編程被修改的能力。具體地，在一 些實施方式中，可以容易地修改設(shè)備以允許不同的操作模式，并且使用不同參數(shù)來識別具 有寬范圍的物理-化學(xué)屬性和磁共振簽名的多種完全不同的標(biāo)記/標(biāo)示材料。
[0015] 在一個方面，提供了一種緊湊低成本的手持磁共振設(shè)備，以進(jìn)行具有預(yù)定義的零 外部場磁共振簽名的微量物質(zhì)的快速和可靠的檢測和識別。例如，材料可應(yīng)用于物體，并且 因而可用于標(biāo)記/標(biāo)示、驗證和識別標(biāo)記的物體。在本發(fā)明的一些實施方式中，本發(fā)明還提 供一種用于寬線磁共振激勵和獲取的方法，用于處理弱磁共振信號和用于識別磁共振簽名 的方法，同時提供在由低于1的信噪比表征的條件下的高度可靠的識別。
[0016] 以下術(shù)語應(yīng)給予以下含義：
[0017] 術(shù)語"零外部靜態(tài)場射頻共振"本文用于指代在美國專利5, 986, 550中歸因于這 個術(shù)語的磁和自旋現(xiàn)象，該美國專利公開的內(nèi)容通過引用并入本文。
[0018] 術(shù)語"零外部場"與上述現(xiàn)象相關(guān)并且暗含著可以在不存在任何外部靜態(tài)場的情 況下或者在非常弱的外部靜態(tài)場(諸如地球的磁場（〇. 025到0. 665毫特斯拉)）的情況下， 觀察到這種共振。然而重要的要提到的是，對于共振效應(yīng)，這種弱外部磁場不是必須的，但 是也不防止這種效應(yīng)。
[0019] 術(shù)語"射頻（RF)"在本文用于表示在1MHz到1GHz范圍內(nèi)的電磁頻率。
[0020] 術(shù)語"自旋回波信號"在本文用于涉及通過向包含具有非零自旋的結(jié)構(gòu)單元(例 如，核、導(dǎo)電電子、過渡金屬和稀土離子、自由基、諸如此類）的物質(zhì)施加處于共振頻率的至 少兩個連續(xù)RF激勵脈沖而產(chǎn)生的磁共振信號。
[0021] 術(shù)語"室溫"在本文用于表示通常工作條件的溫度范圍，在o°c上或者下，其不要求 特殊冷卻到低溫或者加熱到高溫。
[0022] 術(shù)語"指紋標(biāo)簽劑"在本文用于表示可以用于物體標(biāo)記/標(biāo)示、驗證和/或識別的 呈現(xiàn)零外部場共振現(xiàn)象的物質(zhì)。
[0023] 術(shù)語"簽名"在本文用于表示表征"指紋標(biāo)簽劑"的參數(shù)的集合。
[0024] 術(shù)語"讀取器"在本文用于表示可用于進(jìn)行微量指紋標(biāo)簽劑的快速和可靠的檢測 和識別的磁共振設(shè)備。
[0025] 如在說明書和權(quán)利要求中使用的，單數(shù)形式的措辭"一"、"一個"、"該"包括復(fù)數(shù)含 義，除非上下文清楚地另有指出。例如，措辭"一標(biāo)簽劑"可以包括多個標(biāo)簽劑，除非上下文 清楚地另有指出。
[0026] 在一個方面中，因而提供一種用于檢測和識別具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽名 的類型的標(biāo)簽劑物質(zhì)的設(shè)備。該設(shè)備可以被構(gòu)造為手持式裝置，該裝置包括：信號產(chǎn)生器， 該信號產(chǎn)生器被構(gòu)造成且可操作用于產(chǎn)生預(yù)定義的頻帶內(nèi)（例如在10到1000MHz的范圍 內(nèi)）的電磁輻射的特定激勵脈沖的序列；探頭，該探頭包括：發(fā)送器，該發(fā)送器連接到所述信 號產(chǎn)生器，并且被構(gòu)造成且可操作用于接收所述電磁輻射的特定激勵脈沖的序列，并且用 該脈沖化的電磁輻射來輻射包括標(biāo)簽劑物質(zhì)中的一種或者更多種的物體，以及接收器(例 如，單通道寬帶接收器)，該接收器被構(gòu)造成且可操作用于從被輻射的物體獲取核自旋回波 響應(yīng)信號并且產(chǎn)生指示該核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)；以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于操 作設(shè)備的單元，處理所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并且識別一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)。
[0027] 在一些實施方式中，該控制系統(tǒng)包括：發(fā)送控制器，該發(fā)送控制器被構(gòu)造成且可操 作用于操作信號產(chǎn)生器來產(chǎn)生具有預(yù)定時間和頻率掃描模式的所述特定激勵脈沖的序列； 獲取控制器，該獲取控制器被構(gòu)造成且可操作用于操作所述接收器以按照預(yù)定時間和頻率 獲取模式來獲取所述核自旋回波響應(yīng)信號；以及分析器工具，該分析器工具用于接收指示 所述核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)，用于將所述數(shù)據(jù)與對應(yīng)于一種或者更多種預(yù)定標(biāo)簽劑物 質(zhì)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并且基于所確定的關(guān)聯(lián)，識別所述一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)。
[0028] 在一些實施方式中，使用雙脈沖自旋回波激勵技術(shù)或者穩(wěn)態(tài)自旋回波激勵技術(shù)連 續(xù)地發(fā)送多個頻率的脈沖，并且在特定激勵頻率的兩個連續(xù)激勵脈沖之間的時間間隙內(nèi)連 續(xù)地獲取多個核自旋回波響應(yīng)信號。優(yōu)選地，連續(xù)地獲取的響應(yīng)與特定頻率以及與其它共 振頻率相關(guān)，并且根據(jù)在特定頻率處共振的核的自旋晶格弛豫時間選擇時間間隙。
[0029] 所述標(biāo)簽劑物質(zhì)可以包括從由以下構(gòu)成的組中選擇的一種或者更多種物質(zhì)：鐵磁 性物質(zhì)，亞鐵磁性物質(zhì)，反鐵磁性物質(zhì)，以及含有具有非零核四極矩的核的物質(zhì)。
[0030] 所述分析器工具在一些實施方式中可以被構(gòu)造成且可操作用于將指示所述核自 旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)分解為同相分量和正交分量，并且產(chǎn)生指示這些分量的大小的數(shù) 據(jù)，以在與所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)時使用。所述分析器可以被構(gòu)造成且可操作用于基于以下 參數(shù)中的一個或者更多個來識別所述一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)：基于與所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的 關(guān)聯(lián)計算的關(guān)聯(lián)系數(shù)、基于指示同相分量和正交分量的大小的數(shù)據(jù)計算的曲線（profile) 積分值、計算的接收信號的信噪比、以及計算的接收信號的噪聲的信噪比。
[0031] 信號產(chǎn)生器在一些實施方式中包括頻率合成器，該頻率合成器被構(gòu)造成并且可操 作用于在激勵頻率的頻帶中產(chǎn)生連續(xù)的時間周期性信號。該設(shè)備可以還包括：RF脈沖調(diào)制 器，該RF脈沖調(diào)制器被構(gòu)造成且可操作用于使用由所述頻率合成器產(chǎn)生的周期性信號產(chǎn) 生電磁輻射的特定激勵脈沖的序列。
[0032] 該設(shè)備可以還包括：解調(diào)器單元，該解調(diào)器單元被構(gòu)造成并且可操作用于從所獲 取的響應(yīng)信號提取所述核自旋回波響應(yīng)信號；以及窄帶放大器，該窄帶放大器被構(gòu)造成在 由所述信號產(chǎn)生器和所述解調(diào)器單元確定的預(yù)定義的中頻進(jìn)行操作。
[0033] 在探頭中可以使用近場天線(例如，包括扁平繞線線圈）和可控調(diào)諧電路，可控調(diào) 諧電路被構(gòu)造成且可操作用于調(diào)節(jié)所述天線的電抗以適應(yīng)由所述天線接收或者發(fā)送的信 號的頻率。所述可控調(diào)諧電路可以包括電壓受控匹配和調(diào)諧電容器。所述可控調(diào)諧電路可 以可用于調(diào)節(jié)所述探頭以在lO-lOOOMHz頻帶內(nèi)的每個頻率處操作。在探頭中可以使用可 控切換電路，以選擇性地從所述信號產(chǎn)生器向所述天線傳遞信號，并且將接收到的響應(yīng)信 號從所述天線傳遞到所述處理器和所述解調(diào)器中的一方。所述探頭可以還包括一個或者更 多個放大器，該放大器被構(gòu)造成且可操作用于放大從所述信號產(chǎn)生器接收的信號以及由所 述天線接收的響應(yīng)信號。
[0034] 在一些實施方式中，該設(shè)備包括：安全單元，該安全單元被構(gòu)造成且可操作用于保 護(hù)所述設(shè)備免受未授權(quán)的復(fù)制和篡改。安全單元可用于針對存儲或者傳送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字 簽名。所述安全單元可用于與所述控制系統(tǒng)交換安全密鑰。
[0035] 根據(jù)另一個方面，提供一種用于檢測和識別具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽名的 類型的標(biāo)簽劑物質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟：用在預(yù)定義的頻帶內(nèi)的電磁輻射的且具 有預(yù)定時間和頻率掃描模式的特定激勵脈沖的序列輻射包括一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì) 的物體；以預(yù)定時間和頻率獲取模式從被輻射的物體接收核自旋回波響應(yīng)信號，并且產(chǎn)生 指示該核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)；以及將指示所述核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)與對應(yīng)于 一種或者更多種預(yù)定標(biāo)簽劑物質(zhì)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并且基于所確定的關(guān)聯(lián)，識別一種或 者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)；掃描和獲取模式是這樣的模式：使用雙脈沖自旋回波激勵技術(shù)或者 穩(wěn)態(tài)自旋回波激勵技術(shù)連續(xù)地發(fā)送多個頻率的脈沖，并且在特定激勵頻率的兩個連續(xù)激勵 脈沖之間的時間間隙內(nèi)連續(xù)地獲取多個核自旋回波響應(yīng)信號。[0036] 在一些實施方式中，連續(xù)獲取的響應(yīng)與特定頻率以及與其它共振頻率相關(guān)，并且 根據(jù)在特定頻率處共振的核的自旋晶格弛豫時間選擇時間間隙。

【權(quán)利要求】
1. 一種用于檢測和識別具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽名的類型的標(biāo)簽劑物質(zhì)的設(shè) 備，其中，該設(shè)備被構(gòu)造為手持式裝置，該手持式裝置包括： 信號產(chǎn)生器，該信號產(chǎn)生器被構(gòu)造成且可操作用于產(chǎn)生預(yù)定義的頻帶內(nèi)的電磁輻射的 特定激勵脈沖的序列； 探頭，該探頭包括：發(fā)送器，該發(fā)送器連接到所述信號產(chǎn)生器，并被構(gòu)造成且可操作用 于接收所述電磁輻射的特定激勵脈沖的序列，并且用該脈沖化的電磁輻射來輻射包含有標(biāo) 簽劑物質(zhì)中的一種或者更多種的物體，以及接收器，該接收器被構(gòu)造成且可操作用于從被 輻射的物體獲取核自旋回波響應(yīng)信號并且產(chǎn)生指示該核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)； 控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：發(fā)送控制器，該發(fā)送控制器被構(gòu)造成且可操作用于操作所 述信號產(chǎn)生器來產(chǎn)生具有預(yù)定時間和頻率掃描模式的所述特定激勵脈沖的序列；獲取控制 器，該獲取控制器被構(gòu)造成且可操作用于操作所述接收器以按照預(yù)定時間和頻率獲取模式 來獲取所述核自旋回波響應(yīng)信號，其中，所述掃描和獲取模式是這樣的模式：使用雙脈沖自 旋回波激勵技術(shù)或者穩(wěn)態(tài)自旋回波激勵技術(shù)連續(xù)發(fā)送多個頻率的脈沖，并且在特定激勵頻 率的兩個連續(xù)激勵脈沖之間的時間間隙內(nèi)連續(xù)獲取多個核自旋回波響應(yīng)信號，所述連續(xù)獲 取的響應(yīng)與所述特定頻率以及其它共振頻率相關(guān)，并且所述時間間隙是根據(jù)在所述特定頻 率處共振的核的自旋晶格弛豫時間而選擇的；以及分析器工具，該分析器工具用于接收指 示所述核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)與對應(yīng)于一種或者更多種預(yù)定標(biāo)簽劑 物質(zhì)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并且基于所確定的關(guān)聯(lián)，識別所述一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述標(biāo)簽劑物質(zhì)包括從由以下構(gòu)成的組中選擇 的一種或者更多種物質(zhì)：鐵磁性物質(zhì)，亞鐵磁性物質(zhì)，反鐵磁性物質(zhì)，以及含有具有非零核 四極矩的核的物質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定頻帶在10到1000MHz的范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述分析器工具被構(gòu)造成且可操作用于將指示 所述核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)分解為同相分量和正交分量，并且產(chǎn)生指示所述分量的大 小的數(shù)據(jù)，以在與所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)時使用。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述分析器被構(gòu)造成且可操作用于基于以下參 數(shù)中的一個或者更多個來識別所述一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)：基于與所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的關(guān) 聯(lián)計算的關(guān)聯(lián)系數(shù)、基于指示所述同相分量和正交分量的大小的數(shù)據(jù)計算的曲線積分值、 計算的接收信號的信噪比、以及計算的接收信號的噪聲的信噪比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述信號產(chǎn)生器包括：頻率合成器，該頻率合成 器被構(gòu)造成且可操作用于在所激勵頻率的頻帶中產(chǎn)生連續(xù)的時間周期性信號；以及RF脈 沖調(diào)制器，該RF脈沖調(diào)制器被構(gòu)造成且可操作用于使用由所述頻率合成器產(chǎn)生的周期性 信號產(chǎn)生電磁輻射的所述特定激勵脈沖的序列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備包括：解調(diào)器單元，該解調(diào)器單元被構(gòu)造成并 且可操作用于從所獲取的響應(yīng)信號提取所述核自旋回波響應(yīng)信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，所述設(shè)備包括：窄帶放大器，該窄帶放大器被構(gòu)造成在 由所述信號產(chǎn)生器和所述解調(diào)器單元確定的預(yù)定義的中頻進(jìn)行操作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述探頭包括近場天線和可控調(diào)諧電路，該可控 調(diào)諧電路被構(gòu)造成且可操作用于調(diào)節(jié)所述天線的電抗以適應(yīng)由所述天線接收或者發(fā)送的 信號的頻率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述近場天線包括扁平繞線線圈。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述可控調(diào)諧電路包括電壓受控匹配和調(diào)諧電 容器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述可控調(diào)諧電路被構(gòu)造成且可操作用于調(diào)節(jié) 所述探頭以在ΙΟ-ΙΟΟΟΜΗζ的頻帶內(nèi)的頻率處操作。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述探頭包括可控切換電路，該可控切換電路 被構(gòu)造成且可操作用于選擇性地將來自所述信號產(chǎn)生器的信號向所述天線傳遞，并且將接 收到的來自天線的響應(yīng)信號傳遞到所述處理器和所述解調(diào)器中的一方。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述探頭包括一個或者更多個放大器，所述放 大器被構(gòu)造成且可操作用于放大從所述信號產(chǎn)生器接收的信號以及由所述天線接收的響 應(yīng)信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述接收器是單通道寬帶接收器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備包括：安全單元，該安全單元被構(gòu)造成且可 操作用于保護(hù)所述設(shè)備免受未授權(quán)的復(fù)制和篡改。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述安全單元被構(gòu)造成且可操作用于針對存 儲或者傳送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)字簽名。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述安全單元被構(gòu)造成且可操作用于與所述 控制系統(tǒng)交換安全密鑰。
19. 一種用于檢測和識別具有預(yù)定義的零外部場磁共振簽名的類型的標(biāo)簽劑物質(zhì)的方 法，該方法包括以下步驟： 用在預(yù)定義的頻帶內(nèi)的電磁輻射的且具有預(yù)定時間和頻率掃描模式的特定激勵脈沖 的序列輻射包括一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)的物體； 以預(yù)定的時間和頻率獲取模式從被輻射的物體接收核自旋回波響應(yīng)信號，并且產(chǎn)生指 示該核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)；以及 將指示所述核自旋回波響應(yīng)信號的數(shù)據(jù)與對應(yīng)于一種或者更多種預(yù)定標(biāo)簽劑物質(zhì)的 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并且基于所確定的關(guān)聯(lián)，識別所述一種或者更多種標(biāo)簽劑物質(zhì)； 所述掃描和獲取模式是這樣的模式：使用雙脈沖自旋回波激勵技術(shù)或者穩(wěn)態(tài)自旋回波 激勵技術(shù)連續(xù)發(fā)送多個頻率的脈沖，并且在特定激勵頻率的兩個連續(xù)激勵脈沖之間的時間 間隙內(nèi)連續(xù)獲取多個核自旋回波響應(yīng)信號，所述連續(xù)獲取的響應(yīng)與所述特定頻率以及其它 共振頻率相關(guān)，并且所述時間間隙是根據(jù)在所述特定頻率處共振的核的自旋晶格弛豫時間 選擇的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述輻射包括將所述頻帶掃描多次即Na。,次， 以獲取針對各個激勵頻率的相應(yīng)的N a。,個核自旋回波響應(yīng)信號，并且將與各個掃描內(nèi)的特 定激勵頻率相關(guān)的各個激勵脈沖重復(fù)地應(yīng)用多次即MSEi次，以針對每個激勵頻率獲取總共 MSEiXN細(xì)個積累的穩(wěn)態(tài)自旋回波。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，所述方法包括：將所述核自旋回波響應(yīng)信號轉(zhuǎn)化為 同相分量和正交分量，并且產(chǎn)生指示所述分量的大小的數(shù)據(jù)，以在與所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián) 時使用。
【文檔編號】G01N24/12GK104048983SQ201410092497
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】Y·羅森菲爾德, A·沙慕斯, D·費拉科夫, A·奧夫奇尼科夫, I·岡特查恩科, D·凱尼 申請人:微-標(biāo)簽特梅德有限公司