1.一种非侵入式活体电子自旋共振（Electron Spin Resonance，ESR）方法，其特征在于，通过非侵入式高压放电在活体或非活体生物样本内安全地产生不成对电子，在不灌注或植入外源性顺磁物质（exogenous paramagnetic species）的条件下，应用ESR技术检测活体或非活体生物样本的组织结构和生理活动，并进一步地获取神经介质活动、生物分子代谢、受体及化学成份信息，其包括：
高压电源（101）、非侵入式放电单元（102）、射频无线电（RF）源（103）、射频共振器组件（104）、射频开关或耦合组件（105）、射频接收和数据采样组件（106）、静态均匀磁场组件（107）、可选的三维梯度磁场组件（108），其中所述射频共振器组件（104）容纳所述活体或非活体生物样本（110）且置于所述静态均匀磁场组件（107）和可选的三维梯度磁场组件（108）所产生的静态均匀磁场和可选的梯度磁场内，并通过所述射频开关或耦合组件（105）与所述RF源（103）连接，以设定的无线电频率产生共振；以及
电子自旋共振波谱仪、三维成像仪和大脑-计算机接口（Electron Spin Resonance Spectrometer & Imaging - Brain Computer Interface，ESRI-BCI）（109），其通过与所述高压电源（101）、RF源（103）、射频开关或耦合组件（105）、射频共振器组件（104）、静态均匀磁场组件（107）及可选的三维梯度磁场组件（108）进行可操作通信，接收且处理来自所述射频接收和数据采样组件（106）的数据以测量并可视化ESR共振数据，进一步地，还可以解析处理来自所述ESR共振数据的大脑神经活动信号使之成为计算机系统能够接受的数据流；
所述外源性顺磁物质（exogenous paramagnetic species）包括自旋标记（spin label）、自旋探针（spin probe）、纳米顺磁探针（nanoparticulate paramagnetic spin probe）、顺磁性造影剂（paramagnetic contrast agent）。
2.根据权利要求1所述非侵入式活体ESR方法，其特征在于，所述高压电源（101）及非侵入式放电单元（102）可以通过空气间隙将正极性高电压或负极性高电压施加在所述活体或非活体生物样本（110）上，并通过空气间隙形成回路，因此无需在所述活体或非活体生物样本（110）表面安放导体，从而实现所述非侵入式放电，所述正极性高电压或负极性高电压是能够将所述空气间隙电离的电压。
3.根据权利要求1所述非侵入式活体ESR方法，其特征在于，所述高压电源（101）可以通过所述非侵入式放电单元（102）施加所述正极性高电压，从所述活体或非活体生物样本（110）内分子和/或阴离子的价电子层中剥夺电子，因而产生所述不成对电子。
4.根据权利要求1所述非侵入式活体ESR方法，其特征在于，所述高压电源（101）可以通过所述非侵入式放电单元（102）施加所述负极性高电压，向所述活体或非活体生物样本（110）转移一定数量的全同费米子状态的孤立电子，即自由电子，所述自由电子会立即被所述活体或非活体生物样本（110）内极性分子的正端和/或阳离子价电子层俘获，因而产生所述不成对电子。
5.根据权利要求3、4所述产生所述不成对电子的方法，其进一步特征在于，所述高压放电的传导速度为光速，所述不成对电子可在瞬间加载于所述活体或非活体生物样本（110）内任意位置的相关分子和/或离子，因此能够应用ESR技术获得所述活体或非活体生物样本（110）内所述不成对电子的动态空间分布信息，所述动态空间分布信息可以反映所述活体或非活体生物样本（110）的组织结构和生理活动；
进一步地，作为所述不成对电子载体的相关分子和/或离子自身的化学键、核磁偶极子与电子磁偶极子以及邻近基团的此类因素会造成ESR波谱的超精细分裂效应，因此能够应用ESR技术进一步地获取神经介质活动、生物分子代谢、受体及化学成份信息。
6.根据权利要求1所述RF源（103），其特征在于，可以工作于连续波（Continuous Wave）模式或时域（Time Domain）脉冲模式，其工作频率可以在300KHz 300GHz的范围内选择。
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7.根据权利要求1所述静态均匀磁场组件（107），其特征在于，静态均匀磁场的来源可以是永磁体、常温电磁体或超导电磁体，所述磁体可以是圆筒封闭型或双平面开放型，其磁场强度可以在0.00001T 10.7T的范围内选择，以适应300KHz 300GHz的ESR频率。
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8.根据权利要求1所述活体或非活体生物样本（110），其特征在于，可以是植物、动物或人类的躯体、组织、器官或细胞。
9.根据权利要求1所述非侵入式活体ESR方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）首先将所述活体或非活体生物样本（110）置于所述静态均匀磁场组件（107）中所述射频共振器组件（104）内的电绝缘环境里，此时所述活体或非活体生物样本（110）和自然界其他物质一样，其内部没有可探测的天然存在的所述不成对电子；
（2）然后启动所述高压电源（101），通过所述非侵入式放电单元（102）施加所述正极性高电压或负极性高电压，在所述活体或非活体生物样本（110）内产生所述不成对电子，由于所述活体或非活体生物样本（110）内的极性分子和/或离子使其具有导电性而又非金属那样的良导体，因此在绝缘环境中能储存电荷，可视为等效电容，这种生物体电容效应使所述活体或非活体生物样本（110）内的所述不成对电子可以稳定地保持；
（3）然后关闭所述高压电源（101）的高电压输出，并开始ESR工作周期，检测所述活体或非活体生物样本（110）的组织结构和生理活动，并进一步地获取神经介质活动、生物分子代谢、受体及化学成份信息，每个所述ESR工作周期包含射频激发序列、可选的磁场梯度编码序列和射频接收数据采样序列；
（4）最后，当所述ESR工作周期完成后，再次启动所述高压电源（101）进入下一个循环；
所述高压电源（101）的启停穿插在每个所述ESR工作周期的间隙中，在每个所述ESR工作周期内，所述高压电源（101）进入静息状态，停止所有高电压驱动器件的活动，以避免对所述ESR工作周期的电磁干扰，所述ESRI-BCI（109）通过与所述高压电源（101）、RF源（103）、射频开关或耦合组件（105）、射频共振器组件（104）、静态均匀磁场组件（107）及可选的三维梯度磁场组件（108）进行可操作通信来管理所述高电压输出和ESR工作周期，接收且处理来自所述射频接收和数据采样组件（106）的数据以测量并可视化ESR共振数据，解析处理大脑神经信号。
10.一种非侵入式活体电子自旋共振波谱仪、三维成像仪和大脑-计算机接口
（Electron Spin Resonance Spectrometer & Imaging - Brain Computer Interface， ESRI- BCI）系统，其特征在于，包括：
高压电源（101）、非侵入式放电单元（102）、射频无线电（RF）源（103）、射频共振器组件（104）、射频开关或耦合组件（105）、射频接收和数据采样组件（106）、静态均匀磁场组件（107）、可选的三维梯度磁场组件（108）以及ESRI- BCI（109）；
所述ESRI- BCI（109）包含FPGA数据处理和外设控制模块（109_A）、人机界面电脑（109_B）；
所述静态均匀磁场组件（107）包含静态均匀磁场线圈驱动模块（107_A）、静态均匀磁场线圈，所述静态均匀磁场线圈为一对空芯赫姆霍兹线圈（Helmholtz Coil）（107_B），所述静态均匀磁场组件（107）可将来自所述FPGA数据处理和外设控制模块（109_A）的静态均匀磁场强度代码转换为0.0001T 0.0107T的静态均匀磁场，以适应3MHz-300MHz的ESR频率；
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所述三维梯度磁场组件（108），包含XYZ梯度磁场线圈驱动模块（108_A）、XYZ梯度磁场线圈（108_B），所述XYZ梯度磁场线圈（108_B）为镶嵌于所述赫姆霍兹线圈（107_B）内径平面的盘式双平面梯度线圈，由X梯度磁场线圈（108_B_Gx）、Y梯度磁场线圈（108_B_Gy）和Z梯度磁场线圈（108_B_Gz）沿所述赫姆霍兹线圈（107_B）的轴心线方向叠加而成，所述三维梯度磁场组件（108）可将来自所述FPGA数据处理和外设控制模块（109_A）的梯度磁场编码转换为梯度磁场，以获得所述活体或非活体生物样本（110）中所述不成对电子的二维或三维空间分布信息；
所述射频共振器组件（104）包含射频收发共振线圈（104_A），为内径等于或小于所述赫姆霍兹线圈（107_B）中心间距的空芯线圈，其中心平面与所述赫姆霍兹线圈（107_B）的平面垂直，并与所述赫姆霍兹线圈（107_B）的轴心线共面；
所述高压电源（101）包含高压脉冲驱动模块（101_A），可将来自所述FPGA数据处理及外设控制模块（109_A）的高压脉冲波形代码转换为1KV 100KV的正极性放电单脉冲或负极性~
放电单脉冲，通过所述非侵入式放电单元（102）施加在置于静态均匀磁场和XYZ梯度磁场内的所述活体或非活体生物样本（110）上，在其内部产生所述不成对电子；
所述射频开关或耦合组件（105）包含射频收发开关模块（105_A）；
所述RF源（103）包含射频脉冲激发模块（103_A），可将来自所述FPGA数据处理及外设控制模块（109_A）的射频波形代码转换为频率3MHz 300MHz、功率1nW 100W的射频脉冲电磁~ ~
波，通过所述射频收发开关模块（105_A）和射频收发共振线圈（104_A）施加在置于所述静态均匀磁场和XYZ梯度磁场内的所述活体或非活体生物样本（110）上；
所述射频接收和数据采样组件（106）包含射频接收和数据采样模块（106_A），可通过所述射频收发开关模块（105_A）和射频收发共振线圈（104_A）采集置于静态均匀磁场和XYZ梯度磁场内的所述活体或非活体生物样本（110）中所述不成对电子的ESR自旋-晶格驰豫时间（T1）、自旋-自旋弛豫时间（T2）、自由感应衰减信号（Free Induction Decay）、自旋回波信号(Spin Echo) 、梯度回波信号(Gradient Echo) 以及衍生于上述信号的脉冲序列信号并发送给所述FPGA数据处理和外设控制模块（109_A）；
所述FPGA数据处理和外设控制模块（109_A）可按照ESR现象的基本物理过程编制相应的工作循环，每个循环包含高压脉冲序列和ESR系统工作周期（射频激发序列、磁场梯度编码序列和射频接收数据采样序列），向对应的模块发送所述高压脉冲波形代码、射频激发波形代码、射频收发开关控制代码、静态均匀磁场强度代码、梯度磁场编码，并对射频接收数据进行快速傅里叶变换、自旋回波和梯度回波K空间解码，通过数据通信接口传送至所述人机界面电脑（109_B）；
所述人机界面电脑（109_B）通过所述数据通信接口将所述FPGA数据处理和外设控制模块（109_A）传来的数据转换为揭示所述活体或非活体生物样本（110）的组织结构和生理活动，包含神经介质活动、生物分子代谢、受体及化学成份信息的波谱图或三维空间实时动态图像，进一步地由于ESR自旋-晶格驰豫时间（T1）、自旋-自旋弛豫时间（T2）、自由感应衰减信号（Free Induction Decay）、自旋回波信号(Spin Echo) 和梯度回波信号(Gradient Echo) 以及衍生于上述信号的脉冲序列信号比相应的核磁共振信号快5个数量级，比神经突触传导速度快3个数量级，能够在μs级的时间尺度上获得大脑神经细胞活动的三维图像，因此通过计算机程序判读和识别，可将大脑的实时思维意识直接输入计算机，从而构成非灌注、非入侵式活体ESRI-BCI。
11.根据权利要求10所述高压脉冲驱动模块（101_A），其进一步特征在于，可以产生用户可编程任意波形单脉冲（user programmable arbitrary waveform single pulse），包括常用的方波脉冲（rectangular pulse）、高斯脉冲（gaussian pulse）、余弦平方脉冲（cosine squared）、辛克脉冲（sinc pulse）等，每个脉冲的脉宽、极性、幅度以及重复频率都是用户可编程的，以适应不同类型的高压脉冲驱动电路的时间-频率响应特性和不同的所述ESR系统工作周期。
12.根据权利要求10所述高压脉冲驱动模块（101_A），其进一步特征在于，可以提供正极性放电单脉冲，适用于正极性直流放电。
13.根据权利要求10所述高压脉冲驱动模块（101_A），其进一步特征在于，可以提供负极性放电单脉冲，适用于负极性直流放电。
14.根据权利要求10所述高压脉冲驱动模块（101_A），其进一步特征在于，可以按照用户编程的数值序列交替地提供所述正极性放电单脉冲或负极性放电单脉冲，适用于交流放电。
15.根据权利要求10所述高压脉冲驱动模块（101_A），其进一步特征在于，可以按照用户编程的数值将所述正极性放电单脉冲或负极性放电单脉冲的宽度调整在0.01μs 1000μs~
之间。
16.根据权利要求10所述高压脉冲驱动模块（101_A），其进一步特征在于，可以按照用户编程的数值将所述正极性放电单脉冲或负极性放电单脉冲之间的时间间隔调整在
0.01ms 5000ms之间。
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17.根据权利要求10所述高压脉冲驱动模块（101_A），其进一步特征在于，可以按照用户编程的数值将所述正极性放电单脉冲或负极性放电单脉冲与所述ESR工作周期起始时刻的时间间隔调整在0.01ms 5000ms之间。
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18.根据权利要求10所述非侵入式放电单元（102），其特征在于，可以是电晕放电单元（102_A）或介质阻挡放电单元（102_B）。
19.根据权利要求18所述电晕放电单元（102_A），其进一步特征在于，由高压电极（301）通过串联电阻（302）经外绝缘导线连接至所述高压脉冲驱动模块（101_A）的输出端构成，所述电阻由绝缘材料（303）包覆在外表面，其阻值根据所述活体或非活体生物样本（110）的阻抗特性在0.5MΩ 15MΩ之间选取，所述高压电极是契合所述活体或非活体生物样本（110）~
表面形状的导体，将其放电端置于距离所述活体或非活体生物样本（110）表面0 100mm处，~
可以安全地产生接触放电，或通过间隙中的空气产生所述活体或非活体生物样本（110）能够安全接触的低温等离子体，形成电晕放电。
20.根据权利要求18所述介质阻挡放电单元（102_B），其进一步特征在于，由电介质材料（401）通过串联高压电极（402）经外绝缘导线连接至所述高压脉冲驱动模块（101_A）的输出端构成，所述高压电极是契合所述活体或非活体生物样本（110）表面形状的导体，其放电端由所述电介质材料包覆在外表面，所述电介质材料的材质和厚度根据所述活体或非活体生物样本（110）的阻抗特性选取，将其外表面置于距离所述活体或非活体生物样本（110）表面0 100mm处，可以安全地产生接触放电，或通过间隙中的空气产生所述活体或非活体生物~
样本（110）能够安全接触的低温等离子体，形成介质阻挡放电。