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第六届全国低场核磁共振技术与应用研讨会在杭州顺利闭幕

与目前可知的其他技术相比,低场核磁共振具有无损、精确、快速等诸多突出优势,在农业与生物材料、食品质量安全、生命科技与制药行业、石油能源和新材料等多个领域均具有潜在的广阔应用前景。

2014年10月9日,第六届全国低场核磁共振技术与应用研讨会在杭州举行。此次会议由中国仪器仪表学会分析仪器分会核磁共振仪器专业委员会主办,浙江工商大学承办,纽迈电子科技有限公司协办。180余名来自不同专业领域的专家和学者出席了会议,仪器信息网应邀参加了此次会议。

会议现场

中科院叶朝辉院士、中国仪器仪表学会分析仪器分会秘书长刘长宽、浙江工商大学邓少平教授

我国核磁技术领域的带头人叶朝辉院士出席了此次会议,并且全程听取了交流报告。“低场和强场核磁共振技术原理上是一样的,只是在应用层面上有所区别。低场核磁产生较容易,较多的用在自然条件下、生产过程中的分析检测。过去,公众对该技术了解不多,但随着这些年应用需求的驱动,低场核磁共振技术越来越多的被人们所认识,”叶朝辉院士说,“从此次会议报告中可以看到,低场核磁共振技术在多个领域已经有了应用。尤其是在油气能源勘探方面有广泛的应用。过去国外仪器公司曾经限制出口核磁共振测井仪器给我们,但是经过多年摸索我国已经自主研制出了同类仪器,并且性能等方面也具有相当的竞争力。”

小型化是核磁共振仪的重要发展方向

低场核磁仪器以便携、可移动的优势在诸多领域崭露头角。这些便携式核磁共振波谱仪为快速、实时、准确的现场检测提供了一种很好的测量手段。

厦门大学陈忠教授、上海医疗器械高等专科学校汪红志教授

厦门大学陈忠教授在其报告中指出,“但是,便携式NMR谱仪得到广泛应用也同样面临着一些亟需解决的关键技术问题,如永磁体的磁场不高,空间不均匀性大,磁场的温漂较大;获取信号的分辨率和灵敏度还不够高等,这两点也是未来技术上需要重点突破的方向。”国内外的科学家们就此进行了多项研究,如研究出新型小型化磁体改善磁体的稳定性和均匀性,开发单边核磁共振技术和方法以获取原位高分辨信号,研究一体化控制台和无线移动式系统软件,开发新的实验方法和技术等。

便携、微型NMR谱仪可以应用在化学、生物学及医学、食品质量、安检和防恐等领域,其最新应用是利用桌面小型核磁共振波谱仪,通过检测血液中恶性疟原虫色素来快速诊断疟疾感染。最新研究结果使得小型化核磁共振波谱仪再次成为热点,进一步提升其应用前景的诱惑力。

关于低场核磁共振技术发展趋势,上海医疗器械高等专科学校汪红志教授报告中提到的专用化趋势其实就包括了专用化、小型化、低成本。针对某种具体应用开发紧凑型、可移动式系统,采用嵌入式单板机控制、简化界面一键式操作、直接给出最终应用结果。

核磁共振测井是目前国际上最先进的测井技术之一

核磁共振所具有的切片观察、信号来源于流体、多种加权机制、多片观察等特点,成为油气藏资源勘探的主要技术。据介绍,在191亿美元的油气藏资源测井技术市场中,核磁共振技术占据了将近34%、82亿的市场。

中国石油大学肖立志教授、中国石油大学廖广志博士、中海油田服务公司的宋公仆教授级高工

中国石油大学肖立志教授做题为“井下核磁共振:问题与进展”的报告。井下核磁共振探测技术已广泛应用于大洋钻探计划、大陆钻探计划、天然气水合物钻探项目和复杂油气藏及页岩油气、致密油气等非常规能源资源勘探等重大工程的科学研究与生产实践中,并且效果明显。

但是由于现有核磁共振仪器是进行宏观平均测量,不能解决非均匀介质内部结构及其空间分布问题,但油气藏往往存在着严重的非均质性,因而井下极端环境核磁共振探测仪器有进一步改进的强烈需求,也有很大的发展空间和潜力。肖立志教授认为,针对复杂油气藏的低孔、低渗、低饱和度、复杂孔隙结构等基本特征,核磁共振面临的问题主要有信噪比、分辨率、定量化、非均质等问题。

研制井下核磁共振仪器,发展空间定位快速原位探测技术,对能源资源探测科学问题的解决具有重要意义,并且需求强大。井下核磁共振仪器价格昂贵、技术复杂,亟需自主研制以满足我国能源资源的重大需求。井下核磁共振仪器涉及的科学与技术问题具有挑战性、创新思路、发展通用技术,可以推动我国核磁共振仪器技术原创,提升我国核磁共振研究和应用水平。

中国石油大学廖广志博士的报告介绍了多维定量核磁共振测井的理论与方法。来自中海油田服务公司的宋公仆教授级高工介绍了其团队研制的核磁共振测井仪EMRT,EMRT的主要技术指标达到了国际先进水平。目前,EMRT已经在渤海、山西、南海东郡等地进行了多次现场作业,实现了到目前为止设备运行零故障。

低场核磁共振仪器研制欣欣向荣

哈佛大学宋一桥教授、中科院武汉物理与数学研究所的周欣研究员

此次会议上,有多个关于仪器研制方面的报告,其中有特别邀请的海外华人磁共振协会主席、哈佛大学宋一桥教授,其在报告中介绍了宽带核磁共振和小型化核磁共振仪器。

来自中科院武汉物理与数学研究所的周欣研究员介绍了其团队成功研制的采用激光进行探测的超低场核磁共振谱仪,使用原子磁力计替代传统的射频线圈,通过激光技术探测到极弱磁场下的磁共振信号。另一个仪器技术则是在样品测试前利用激光进行极化,使气体磁共振(MRI)成像成为可能,并且已经完成了动物活体肺部的MRI仪器的研制,人体肺部的MRI仪器将在今年研制完成。

东南大学倪中华教授将核磁共振技术与微流控技术相结合,提出了一种新的检测方法。

国产核磁共振仪器还有许多需要解决的问题

目前,国产核磁共振仪器还有许多需要解决的问题,如仪器的质量还有待提高;相关附属功能如软件的开发存在滞后现象,方法开发不足和技术支撑不够;核磁仪器制造企业面临着既要生存又要创新的发展瓶颈,为了生存不得不选择急功近利的发展方式;大学里“重文章轻应用”的导向,无法保持仪器研发人员的积极性等。

核磁仪器行业已经进入到了结构调整和发展机遇期。研制核磁仪器,“顶天”——以满足国家需求为目的;“立地”——可以走入千家万户。国产核磁仪器如何抓住这个机遇,进而快速发展呢?厦门大学陈忠教授认为“先追赶,后超越”的战略比较适合我国目前的实际情况,并且指出,需要采取差异化发展模式,同时做好产学研合作。

关于国产低场核磁仪器的发展,无疑纽迈电子科技有限公司总经理杨培强先生具有一定的发言权。杨培强先生向编辑介绍了纽迈电子发展中的一个成功的产学研用案例,纽迈电子与中国农业大学陈绍江教授之间拥有5年多的合作,成功研制了全自动高通量在线玉米选种核磁共振系统,为我国农业自动化、种子安全等做出了贡献。

纽迈电子科技有限公司总经理杨培强先生、渤海大学刘登勇教授、上海师范大学杨仕平教授

此外,渤海大学刘登勇教授,介绍了低场核磁共振在食品科学研究中的应用,上海师范大学杨仕平教授介绍了磁化学传感器在小分子及金属离子检测中的应用,中国地质大学姚艳斌教授介绍了基于低场核磁共振的煤的甲烷吸附容量表征,上海交通大学古宏晨教授介绍了磁性介孔纳米颗粒药物传输系统的研究。

中国地质大学姚艳斌教授、上海交通大学古宏晨教授

本次研讨会还进行了主题为“低场核磁共振技术在石油能源、多孔介质方面的应用以及仪器新技术”,“低场核磁共振技术在食品农业、生命科学、高分子材料领域的应用”的两个分会场和 “第二届核磁共振研讨会.核磁共振教学与实验创新”论坛。

分会场

第二届核磁共振研讨会.核磁共振教学与实验创新现场