CN104795197A - 一种磁共振成像系统的冷却装置和磁共振成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式公开了一种磁共振成像系统的冷却装置和磁共振成像系统。包括：一排出器，包括一主体，所述主体位于所述磁共振成像系统的超导内线圈和超导外线圈之间，用于填充所述超导内线圈和超导外线圈之间的部分空间。本发明实施方式可以降低冷却液体的使用量，从而显著降低成本。

Description

一种磁共振成像系统的冷却装置和磁共振成像系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种磁共振成像系统的冷却装置和磁共振成像系统。
背景技术
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是随着计算机技术、电子电路技术、超导体技术的发展而迅速发展起来的一种生物磁学核自旋成像技术。它利用磁场与射频脉冲使人体组织内进动的氢核(即H+)发生章动产生射频信号，经计算机处理而成像。当把物体放置在磁场中，用适当的电磁波照射它，使之共振，然后分析它释放的电磁波，就可以得知构成这一物体的原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的精确立体图像。比如，可以通过磁共振成像扫描人类大脑获得的一个连续切片的动画，由头顶开始，一直到脚部。
根据产生磁场的方式进行区分，磁共振成像技术可以包括超导磁共振成像和永磁磁共振成像两部分。在超导磁共振成像中，利用超导材料制成的线圈产生高场强稳定磁场，而且一般采用价格昂贵的液氦作为制冷剂，以维持超导磁体的超导状态。在超导磁体制造过程中，液氦消耗量可以达到几千公升。
然而，全球液氦短缺趋势已经越来越明朗，液氦的消耗成本显著增加了磁共振成像系统的成本。
发明内容
本发明实施方式提出一种磁共振成像系统的冷却装置，从而降低制冷剂的使用。
本发明实施方式提出一种磁共振成像系统，从而降低制冷剂的使用。
本发明实施方式的技术方案如下：
一种磁共振成像系统的冷却装置，包括：
一排出器，包括一主体，所述主体位于所述磁共振成像系统的超导内线圈和超导外线圈之间，用于填充所述超导内线圈和超导外线圈之间的部分空间。
所述排出器与所述超导内线圈的外表面相接触，而与所述超导外线圈的内表面留有空隙；或
所述排出器与所述超导外线圈的内表面相接触，而与所述超导内线圈的外表面留有空隙；或
所述排出器与所述超导外线圈的内表面和所述超导内线圈的外表面都不接触；或
所述排出器与所述超导外线圈的内表面和所述超导内线圈的外表面都接触。
还包括一冷却液体容器，所述冷却液体容器容纳所述超导内线圈、所述超导外线圈以及所述排出器。
所述排出器固定在所述超导内线圈和超导外线圈之间。
所述排出器在所述超导内线圈和超导外线圈之间是可移动的。
所述排出器是气压驱动排出器或电机驱动排出器。
所述排出器包括无磁材料。
所述主体还包括一耐腐蚀绝缘填充物，所述耐腐蚀绝缘填充物与超导内线圈的外表面和/或超导外线圈的内表面相接触。
一种磁共振成像系统，包括如上所述的磁共振冷却装置。
从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，磁共振成像系统的冷却装置包括一排出器，位于所述超导内线圈和超导外线圈之间，用于填充所述超导内线圈和超导外线圈之间的部分空间。本发明实施方式通过在超导内线圈和超导外线圈之间设置的排出器，可以降低冷却液体的使用量，并显著降低成本。
附图说明
图1为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的第一实施方式结构图。
图2为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的第二实施方式结构图。
图3为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的第三实施方式结构图。
图4为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的第四实施方式结构图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
在本发明实施方式中，通过在磁共振的超导内线圈和超导外线圈之间设置排出器(displacer)，以降低对冷却液体的使用量。比如，冷却液体具体可以包括液氦、液氮、液氧或液氢，等等。优选冷却液体为液氦。
在本发明实施方式中，可以设置排出器，以优选占据磁共振的超导内线圈与超导外线圈之间的30％左右的容积。实际上，基于应用需求和应用环境的不同，排出器也可以占用超导内线圈与超导外线圈之间其它数值的容积，本发明实施方式对此并不限定。
图1为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的第一实施方式结构图。
如图1所示，该冷却装置用于磁共振成像系统，包括一排出器。该排出器包括一主体部分3；磁共振成像系统包括超导内线圈1以及围绕超导内线圈的超导外线圈2。
该超导内线圈1浸泡在一冷却液体4中。围绕该超导内线圈1的超导外线圈2也浸泡在冷却液体4中。正是由于冷却液体4的制冷作用，超导内线圈1和超导外线圈2可以维持超导磁体的超导状态，并且共同提供超导磁共振主磁场。
主体3位于超导内线圈1和超导外线圈2之间，用于填充超导内线圈1和超导外线圈2之间的部分空间，从而排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
主体3可以由无磁材料所制成，而无磁材料可以包括铝合金、不锈钢、铜或铝，等等。主体3可以由实心材质制成，也可以具有部分空心结构。
以上详细罗列了主体3的典型构成组分，本领域技术人员可以意识到，这种罗列仅是示范性的，并不用于对本发明进行限定。
在一个实施方式中，主体3可以固定在超导内线圈1和超导外线圈2之间，并基于自身体积排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
在一个实施方式中，主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动的，从而基于主体3的移动可以调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
当主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动时，主体3可以是气压驱动排出器或电机驱动排出器。比如，主体3可以由曲柄连杆机构所驱动，以在超导内线圈1和超导外线圈2之间移动。主体3还可以具有多级结构，比如第一级结构和第二级结构为酚醛树脂管，第三级结构为不锈钢管，而且各级结构之间可以通过销钉活动连接，从而可以精确调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此精确调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
该磁共振冷却装置还可以包括容纳外线圈2的一冷却液体容器5。冷却液体容器5与该磁共振冷却装置中的各个元件实现对流，用于提供所述浸泡超导内线圈1和超导外线圈2的冷却液体，并接收由主体3排出的冷却液体。
在图1中，主体3与超导内线圈1的外表面以及超导外线圈2的内表面都接触。优选地，在主体3与超导内线圈1的外表面以及超导外线圈2的内表面之间，排出器还可以包括耐腐蚀绝缘填充物，以保证主体3与超导内线圈1和超导外线圈2的接触气密性。具体地，耐腐蚀绝缘填充物可以包括聚四氟乙烯、聚酰胺纤维或酚醛树脂，等等。
如图1所示，在冷却液体容器5与超导外线圈2的外表面之间的冷却液体，以及超导内线圈1的内表面与内胆之间的冷却液体具有相同的液面S。
图2为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的第二实施方式结构图。
如图2所示，该冷却装置用于磁共振成像系统，包括一排出器。该排出器包括一主体部分3；磁共振成像系统包括超导内线圈1以及围绕超导内线圈的超导外线圈2。
该超导内线圈1浸泡在一冷却液体4中。围绕该超导内线圈1的超导外线圈2也浸泡在冷却液体4中。正是由于冷却液体4的制冷作用，超导内线圈1和超导外线圈2可以维持超导磁体的超导状态，并且共同提供超导磁共振主磁场。
主体3位于超导内线圈1和超导外线圈2之间，用于填充超导内线圈1和超导外线圈2之间的部分空间，从而排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
主体3可以由无磁材料所制成，而无磁材料可以包括铝合金、不锈钢、铜或铝，等等。主体3可以由实心材质制成，也可以具有部分空心结构。
以上详细罗列了主体3的典型构成组分，本领域技术人员可以意识到，这种罗列仅是示范性的，并不用于对本发明进行限定。
在一个实施方式中，主体3可以固定在超导内线圈1和超导外线圈2之间，并基于自身体积排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
在一个实施方式中，主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动的，从而基于主体3的移动可以调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
当主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动时，主体3可以是气压驱动排出器或电机驱动排出器。比如，主体3可以由曲柄连杆机构所驱动，以在超导内线圈1和超导外线圈2之间移动。主体3还可以具有多级结构，比如第一级结构和第二级结构为酚醛树脂管，第三级结构为不锈钢管，而且各级结构之间可以通过销钉活动连接，从而可以精确调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此精确调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
该磁共振冷却装置还可以包括容纳外线圈2的一冷却液体容器5。冷却液体容器5与该磁共振冷却装置中的各个元件实现对流，用于提供所述浸泡超导内线圈1和超导外线圈2的冷却液体，并接收由主体3排出的冷却液体。
在图2中，主体3与内线圈1的外表面相接触，而与超导外线圈2的内表面留有空隙。主体3与超导外线圈2的内表面之间的空隙被冷却液体填充。优选地，在主体3与内线圈1的外表面之间，排出器还可以包括耐腐蚀绝缘填充物，以保证主体3与超导内线圈1的接触气密性。具体地，耐腐蚀绝缘填充物可以包括聚四氟乙烯、聚酰胺纤维或酚醛树脂，等等。
如图2所示，冷却液体容器5与超导外线圈2的外表面之间的冷却液体、超导内线圈1的内表面与内胆之间的冷却液体，以及主体3与超导外线圈2的内表面之间的冷却液体具有相同的液面S。
图3为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的的第三实施方式结构图。
如图3所示，该冷却装置用于磁共振成像系统，包括一排出器。该排出器包括一主体部分3；磁共振成像系统包括超导内线圈1以及围绕超导内线圈的超导外线圈2。
该超导内线圈1浸泡在一冷却液体4中。围绕该超导内线圈1的超导外线圈2也浸泡在冷却液体4中。正是由于冷却液体4的制冷作用，超导内线圈1和超导外线圈2可以维持超导磁体的超导状态，并且共同提供超导磁共振主磁场。
主体3位于超导内线圈1和超导外线圈2之间，用于填充超导内线圈1和超导外线圈2之间的部分空间，从而排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
主体3可以由无磁材料所制成，而无磁材料可以包括铝合金、不锈钢、铜或铝，等等。主体3可以由实心材质制成，也可以具有部分空心结构。
以上详细罗列了主体3的典型构成组分，本领域技术人员可以意识到，这种罗列仅是示范性的，并不用于对本发明进行限定。
在一个实施方式中，主体3可以固定在超导内线圈1和超导外线圈2之间，并基于自身体积排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
在一个实施方式中，主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动的，从而基于主体3的移动可以调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
当主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动时，主体3可以是气压驱动排出器或电机驱动排出器。比如，主体3可以由曲柄连杆机构所驱动，以在超导内线圈1和超导外线圈2之间移动。主体3还可以具有多级结构，比如第一级结构和第二级结构为酚醛树脂管，第三级结构为不锈钢管，而且各级结构之间可以通过销钉活动连接，从而可以精确调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此精确调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
该磁共振冷却装置还可以包括容纳外线圈2的一冷却液体容器5。冷却液体容器5与该磁共振冷却装置中的各个元件实现对流，用于提供所述浸泡超导内线圈1和超导外线圈2的冷却液体，并接收由主体3排出的冷却液体。
在图3中，主体3与超导外线圈2的内表面相接触，而与超导内线圈1的外表面留有空隙。主体3与超导内线圈1的外表面之间的空隙被冷却液体填充。优选地，在主体3与超导外线圈2的内表面之间，排出器还可以包括耐腐蚀绝缘填充物，以保证主体3与超导外线圈2的接触气密性。具体地，耐腐蚀绝缘填充物可以包括聚四氟乙烯、聚酰胺纤维或酚醛树脂，等等。
如图3所示，冷却液体容器5与超导外线圈2的外表面之间的冷却液体、超导内线圈1的内表面与内胆之间的冷却液体，以及主体3与超导内线圈1的外表面之间的冷却液体具有相同的液面S。
图4为本发明的磁共振成像系统的冷却装置的第四实施方式结构图。
如图4所示，该冷却装置用于磁共振成像系统，包括一排出器。该排出器包括一主体部分3；磁共振成像系统包括超导内线圈1以及围绕超导内线圈的超导外线圈2。
该超导内线圈1浸泡在一冷却液体4中。围绕该超导内线圈1的超导外线圈2也浸泡在冷却液体4中。正是由于冷却液体4的制冷作用，超导内线圈1和超导外线圈2可以维持超导磁体的超导状态，并且共同提供超导磁共振主磁场。
主体3位于超导内线圈1和超导外线圈2之间，用于填充超导内线圈1和超导外线圈2之间的部分空间，从而排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
主体3可以由无磁材料所制成，而无磁材料可以包括铝合金、不锈钢、铜或铝，等等。主体3可以由实心材质制成，也可以具有部分空心结构。
以上详细罗列了主体3的典型构成组分，本领域技术人员可以意识到，这种罗列仅是示范性的，并不用于对本发明进行限定。
在一个实施方式中，主体3可以固定在超导内线圈1和超导外线圈2之间，并基于自身体积排出超导内线圈1和超导外线圈2之间的冷却液体。
在一个实施方式中，主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动的，从而基于主体3的移动可以调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
当主体3在超导内线圈1和超导外线圈2之间是可以移动时，主体3可以是气压驱动排出器或电机驱动排出器。比如，主体3可以由曲柄连杆机构所驱动，以在超导内线圈1和超导外线圈2之间移动。主体3还可以具有多级结构，比如第一级结构和第二级结构为酚醛树脂管，第三级结构为不锈钢管，而且各级结构之间可以通过销钉活动连接，从而可以精确调节超导内线圈1和超导外线圈2之间的填充空间，并由此精确调节在超导内线圈1和超导外线圈2之间所排出的冷却液体量。
该磁共振冷却装置还可以包括容纳外线圈2的一冷却液体容器5。冷却液体容器5与该磁共振冷却装置中的各个元件实现对流，用于提供所述浸泡超导内线圈1和超导外线圈2的冷却液体，并接收由主体3排出的冷却液体。
在图4中，主体3与超导外线圈2的内表面和超导内线圈1的外表面都不接触。因此，主体3与超导外线圈2的内表面之间具有空隙，而且主体3与超导内线圈1的外表面之间也有空隙，这两个空隙被冷却液体填充。
如图4所示，冷却液体容器5与超导外线圈2的外表面之间的冷却液体、超导内线圈1的内表面与内胆之间的冷却液体，主体3与超导内线圈1的外表面之间的冷却液体以及主体3与超导外线圈2的内表面之间的冷却液体具有相同的液面S。
可以将本发明实施方式应用到超导磁共振成像系统中。
综上所述，在本发明实施方式中，一排出器，包括一主体，所述主体位于磁共振成像系统的超导内线圈和超导外线圈之间，用于填充超导内线圈和超导外线圈之间的部分空间，并由此排出超导内线圈和超导外线圈之间的冷却液体。本发明实施方式通过在超导内线圈和超导外线圈之间设置的排出器，可以降低冷却液体的使用量，并显著降低成本。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁共振成像系统的冷却装置，包括：
一排出器，包括一主体，所述主体位于所述磁共振成像系统的超导内线圈和超导外线圈之间，用于填充所述超导内线圈和超导外线圈之间的部分空间。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述排出器与所述超导内线圈的外表面相接触，而与所述超导外线圈的内表面留有空隙；或
所述排出器与所述超导外线圈的内表面相接触，而与所述超导内线圈的外表面留有空隙；或
所述排出器与所述超导外线圈的内表面和所述超导内线圈的外表面都不接触；或
所述排出器与所述超导外线圈的内表面和所述超导内线圈的外表面都接触。
3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，还包括一冷却液体容器；
所述冷却液体容器容纳所述超导内线圈、所述超导外线圈以及所述排出器。
4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述排出器固定在所述超导内线圈和超导外线圈之间。
5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述排出器在所述超导内线圈和超导外线圈之间是可移动的。
6.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述排出器是气压驱动排出器或电机驱动排出器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述主体包括无磁材料。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述排出器还包括一耐腐蚀绝缘填充物，所述耐腐蚀绝缘填充物与超导内线圈的外表面和/或超导外线圈的内表面接触。
9.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述耐腐蚀绝缘填充物包括下列中的至少一个：聚四氟乙烯、聚酰胺纤维或酚醛树脂。
10.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的冷却装置。
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