CN106483481A - 一种核磁共振磁体组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核磁共振设备的磁体组件，包括被定位在低温恒温器内的圆筒形磁体，所述低温恒温器包括冷冻剂容器，冷冻剂容器具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器围绕冷冻剂容器，其具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器内放置热辐射屏蔽，其具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端盖，所述内部圆柱形膛管上设有螺旋形卡槽，所述内部圆柱形膛管设有布线机构，所述布线机构包括设置在支架上与之转动连接的螺管，可以快速调节的磁通量。

Description

一种核磁共振磁体组件
技术领域
本发明涉及医疗核磁共振设备技术领域，具体涉及一种核磁共振磁体组件。
背景技术
核磁共振( Nuclear Magnetic Resonance，NMR)波谱学是一门发展非常迅速的科学。核磁共振是根据有磁的原子核，在磁场的作用下会引起能级分裂，若有相应的射频磁场作用时，在核能级之间将引起共振跃迁，从而得到化学结构信息的一门新技术。最早于1946年由哈佛大学的伯塞尔(E. M. Purcell)和斯坦福大学的布洛赫(F. Bloch)等人用实验所证实。两人由此共同分享了1952年诺贝尔物理学奖。核磁共振技术可以提供分子的化学结构和分子动力学的信息，已成为分子结构解析以及物质理化性质表征的常规技术手段[3]，在物理、化学、生物、医药、食品等领域得到广泛应用，在化学中更是常规分析不可少的手段。从70年代开始，在磁共振频谱学和计算机断层技术等基础上，又发展起一项崭新的医学诊断技术，即核磁共振成像技术，并在医学临床上获得巨大成功。
核磁共振成像技术是核磁共振在医学领域的应用。人体内含有非常丰富的水，不同的组织，水的含量也各不相同，如果能够探测到这些水的分布信息，就能够绘制出一幅比较完整的人体内部结构图像，核磁共振成像技术就是通过识别水分子中氢原子信号的分布来推测水分子在人体内的分布，进而探测人体内部结构的技术。
在核磁共振设备中，成本最高，结构最复杂的是磁体组件。其成本为整个核磁共振设备的一半以上。在使用中，随着技术的不断进步。磁体的磁场越来越强，核磁共振设备的扫描能力也越来越强。在大多数情况下，用户希望得到扫描能力最强，也就是磁场强度最强的核磁共振设备。
在国外公司的做法是，给用户升级各种套价，包括射频部件，软件等。但是在磁体组件不改变的情况下，磁场强度也无法改变。
一般存在两种改变磁场强度的方式，一个是增加励磁电流。这种方式要改版磁体最初安装的线圈以及冷却设备。在现场很难完成，而且拆卸不方便。第二种方法是整体更换磁体模块。
CN201310578968.8公开了一种核磁共振造影射频线圈冷却装置包含真空传输管，真空容器、真空底座。所述真空传输管包括内管和外管，所述内管和所述外管之间是真空层，所述内管又分为输入管和输出管。所述真空容器与所述输入管和输出管连接；所述真空容器安放于所述真空底座内。所述真空底座内部设置有一凹槽，与所述真空容器的凹槽边缘无缝结合。冷却射频线圈放置在所述真空底座的凹槽内部，射频线圈放置于真空底座的外底部，用于耦合所述冷却射频线圈的信号。制冷剂通过所述输入管传输到所述真空容器的凹槽内，所述输出管一端连接所述真空容器的凹槽，制冷剂经由所述输出管回收至制冷剂储存装置。
上述文献中的设备，磁体模块为整体式，拆装、维护、升级比较困难。
CN201480063284.7提供一种MRI装置，在使用了高温超导线的超导磁铁中，即使在因停电或系统故障而导致冷冻机的冷却长时间停止的情况下，也能够避免真空槽的绝热功能下降，并在冷冻机重新开启后，能够迅速冷却到高温超导线的临界温度以下。为此，MRI装置具有：产生静磁场的超导线圈；容纳超导线圈的真空容器；与超导线圈热接触且对超导线圈进行冷却的冷冻机；和在冷冻机的冷却功能下降或者停止的情况下防止真空容器的真空度下降的真空度下降防止部。
上述文献记载的设备，可以一定程度上，解决超导部件在故障情况下，冷却功能急剧丧失的问题。但是还没有解决，超导部件一体化更换的问题。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种核磁共振设备的磁体组件，可以快速调节的磁通量。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种核磁共振设备的磁体组件，包括被定位在低温恒温器内的圆筒形磁体，所述低温恒温器包括冷冻剂容器，冷冻剂容器具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器围绕冷冻剂容器，其具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器内放置热辐射屏蔽，其具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端盖，所述内部圆柱形膛管上设有螺旋形卡槽，所述内部圆柱形膛管设有布线机构，所述布线机构包括设置在支架上的螺管，所述螺管上设有螺帽，所述螺管上设有与螺管转动连接的齿轮，所述支架上设有驱动齿轮转动的驱动电机，所述齿轮上设有驱动杆，所述螺帽上设有供驱动杆穿过的通孔，所述螺帽内设有环形腔体，所述环形腔体内设有转动连接的卷盘，所述卷盘上缠绕有导线，所述螺帽上设有供导线穿过的通孔。
所述通孔处设有导线卡置机构。
所述导线卡置机构包括设置在螺帽内通孔处的左滑动卡件和右滑动卡件，所述左滑动卡件上设有定滑轮，拉绳的一端与右滑动卡件连接，拉绳套在定滑轮上。
所述左滑动卡件和右滑动卡件的纵切面均为直角梯形，螺帽比内设有与之相匹配的直角梯形滑道。在不需要卡紧时松开拉绳，左滑动卡件和右滑动卡件松开不再夹持导线，不会磨损导线。
所述螺管的内腔截面为矩形结构，便于移动床进入。
所述导线采用超导材料，由下列质量份的化学材料组成为：Cu：75～90份；CuO：30～50份；硼：6～10份；氧化铝：22～30份；硒：6～8份。
冷冻剂容器与低温致冷器通过合金管道连接，合金管道经过热处理，
合金管道由下列质量份的化学材料组成为：铜45～50份、钼3 .8～4 .8份、铬8～12份、钛0.1～0 .2份、镱0.6～0.9份、二氧化锆12～15份、钷0.8～ 0.9份、铑0.03～0.05份、钌0.04～0 .06份、碳3.1～3.6份、硅2.1～2.85份、S0.3～0.4份、铷 0.03～0.09份、镁0.01～0.04份、镤0.04～0.08份、铝12～15份。
所述合金材料通过如下步骤进行热处理：1）以15℃/min的速度升温至800℃，保温2小时；2）再以30℃/min的速度降温至室温；3）再以40℃/min的速度升温至1000℃，保温4.5小时；4）再以45℃/min的速度降温至室温。本发明核磁共振成像设备的管道性能好，使用寿命长。
一种核磁共振设备的磁体组件使用方法，包括以下步骤：
卷盘上的导线一端固定在螺旋形卡槽内（导线的一端固定在螺管内左端），驱动电机工作带动齿轮转动，齿轮带动驱动杆转动，驱动杆带动螺帽逆时针转动，螺帽向电机端移动（即螺帽向螺管右端移动），螺帽在转动移动的同时将导线卡在螺旋形卡槽内，增加磁通量，待线圈满足需要时，拉动拉绳左滑动卡件和右滑动卡件牢牢的卡在导线上，螺帽和螺管均采用铜制件，线圈接通。
所述导线内设有两个圆弧形孔，位于卷轮上的导线端通过导管将两个圆弧形孔连通。
位于螺旋形卡槽上的导线端的两个圆弧形孔分别连接有进液合金管道和出液合金管道。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明侧视结构示意图；
图3是本发明的布线机构结构示意图；
图4是本发明的螺旋卡槽纵剖结构示意图；
图5是本发明的卡置机构结构示意图；
图6是本发明的卡置机构纵剖结构示意图；
图6是本发明的螺旋卡槽纵剖结构示意图；
图7是本发明的导线横剖结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例一
如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种核磁共振设备的磁体组件，包括被定位在低温恒温器内的圆筒形磁体10，所述低温恒温器包括冷冻剂容器12，其包含一定数量的液体冷冻剂15(例如氦)，冷冻剂容器12本身是圆柱形的，其具有外部圆柱形壁12a、内部圆柱形膛(bore)管12b以及基本上呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器14围绕冷冻剂容器，所述外部真空容器本身也是圆柱形的，其具有外部圆柱形壁14a、内部圆柱形膛管14b以及基本上呈平面状的环形末端端盖。外部真空容器内放置热辐射屏蔽16。其具有外部圆柱形壁16a、内部圆柱形膛管16b以及基本上呈平面状的环形末端端盖。热辐射屏蔽16用来在其到达冷冻剂容器12之前拦截从外部真空容器OVC14辐射的热量。热辐射屏蔽16例如被主动的低温致冷器17或者被逸出的冷冻剂蒸气冷却。所述内部圆柱形膛管设有布线机构，所述布线机构包括设置在支架上的螺管，所述螺管上设有螺帽，所述螺管上设有与螺管转动连接的齿轮，所述支架上设有驱动齿轮转动的驱动电机，所述齿轮上设有驱动杆，所述螺帽上设有供驱动杆穿过的通孔，所述螺帽内设有环形腔体，所述环形腔体内设有转动连接的卷盘，所述卷盘上缠绕有导线，所述螺帽上设有供导线穿过的通孔。
所述通孔处设有导线卡置机构。
所述导线卡置机构包括设置在螺帽内通孔处的左滑动卡件和右滑动卡件，所述左滑动卡件上设有定滑轮，拉绳的一端与右滑动卡件连接，拉绳套在定滑轮上。
所述左滑动卡件和右滑动卡件的纵切面均为直角梯形，螺帽比内设有与之相匹配的直角梯形滑道。在不需要卡紧时松开拉绳，左滑动卡件和右滑动卡件松开不再夹持导线，不会磨损导线。
所述螺管的内腔截面为矩形结构。
一种核磁共振设备的磁体组件使用方法，包括以下步骤：
卷盘上的导线一端固定在螺旋形卡槽内（导线的一端固定在螺管内左端），驱动电机工作带动齿轮转动，齿轮带动驱动杆转动，驱动杆带动螺帽逆时针转动，螺帽向电机端移动（即螺帽向螺管右端移动），螺帽在转动移动的同时将导线卡在螺旋形卡槽内，增加磁通量，待线圈满足需要时，拉动拉绳左滑动卡件和右滑动卡件牢牢的卡在导线上，螺帽和螺管均采用铜制件，线圈接通。
所述导线内设有两个圆弧形孔，位于卷轮上的导线端通过导管将两个圆弧形孔连通。
位于螺旋形卡槽上的导线端的两个圆弧形孔分别连接有进液合金管道和出液合金管道。
实施例2：如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种核磁共振设备的磁体组件，包括被定位在低温恒温器内的圆筒形磁体10，所述低温恒温器包括冷冻剂容器12，冷冻剂容器12具有外部圆柱形壁12a、内部圆柱形膛管12b以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器14围绕冷冻剂容器，其具有外部圆柱形壁14a、内部圆柱形膛管14b以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器内放置热辐射屏蔽16，其具有外部圆柱形壁16a、内部圆柱形膛管16b以及呈平面状的环形末端盖，所述内部圆柱形膛管14b上设有螺旋形卡槽26，所述内部圆柱形膛管设有布线机构，所述布线机构包括设置在支架11上的螺管7，所述螺管7上设有螺帽8，所述螺管上设有与螺管7转动连接的齿轮9，所述支架11上设有驱动齿轮转动的驱动电机10，所述齿轮上设有驱动杆6，所述螺帽8上设有供驱动杆6穿过的通孔4，所述螺帽内设有环形腔体，所述环形腔体27内设有转动连接的卷盘5，所述卷盘5上缠绕有导线3，所述螺帽上设有供导线穿过的通孔2。
所述通孔2处设有导线卡置机构。
所述导线卡置机构包括设置在螺帽内通孔处的左滑动卡件21和右滑动卡件23，所述左滑动卡件上设有定滑轮，拉绳24的一端与右滑动卡件连接，拉绳套在定滑轮22上。
所述左滑动卡件和右滑动卡件的纵切面均为直角梯形，螺帽比内设有与之相匹配的直角梯形滑道28。在不需要卡紧时松开拉绳，左滑动卡件和右滑动卡件松开不再夹持导线，不会磨损导线。
所述螺管的内腔截面为矩形结构，便于移动床进入。
一种核磁共振设备的磁体组件使用方法，包括以下步骤：
卷盘上的导线一端固定在螺旋形卡槽内（导线的一端固定在螺管内左端），驱动电机工作带动齿轮转动，齿轮带动驱动杆转动，驱动杆带动螺帽逆时针转动，螺帽向电机端移动（即螺帽向螺管右端移动），螺帽在转动移动的同时将导线卡在螺旋形卡槽内，增加磁通量，待线圈满足需要时，拉动拉绳左滑动卡件和右滑动卡件牢牢的卡在导线上，螺帽和螺管均采用铜制件，线圈接通。
所述导线内设有两个圆弧形孔，位于卷轮上的导线端通过导管将两个圆弧形孔连通。
位于螺旋形卡槽上的导线端的两个圆弧形孔分别连接有进液合金管道和出液合金管道。
实施例3：如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种核磁共振设备的磁体组件，包括被定位在低温恒温器内的圆筒形磁体10，所述低温恒温器包括冷冻剂容器12，冷冻剂容器12具有外部圆柱形壁12a、内部圆柱形膛管12b以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器14围绕冷冻剂容器，其具有外部圆柱形壁14a、内部圆柱形膛管14b以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器内放置热辐射屏蔽16，其具有外部圆柱形壁16a、内部圆柱形膛管16b以及呈平面状的环形末端盖，所述内部圆柱形膛管14b上设有螺旋形卡槽26，所述内部圆柱形膛管设有布线机构，所述布线机构包括设置在支架11上的螺管7，螺管与支架固定连接，所述螺管7上设有螺帽8，所述螺管上设有与螺管7转动连接的齿轮9，所述支架11上设有驱动齿轮转动的驱动电机10，所述齿轮上设有驱动杆6，所述螺帽8上设有供驱动杆6穿过的通孔4，所述螺帽内设有环形腔体，所述环形腔体27内设有转动连接的卷盘5，所述卷盘5上缠绕有导线3，所述螺帽上设有供导线穿过的通孔2。
所述通孔2处设有导线卡置机构。
所述导线卡置机构包括设置在螺帽内通孔处的左滑动卡件21和右滑动卡件23，所述左滑动卡件上设有定滑轮，拉绳24的一端与右滑动卡件连接，拉绳套在定滑轮22上。
所述左滑动卡件和右滑动卡件的纵切面均为直角梯形，螺帽比内设有与之相匹配的直角梯形滑道28。在不需要卡紧时松开拉绳，左滑动卡件和右滑动卡件松开不再夹持导线，不会磨损导线。
所述螺管的内腔截面为矩形结构，便于移动床进入。所述螺帽采用纯铜制件，待线圈调整到位后，导线与螺帽连接，螺帽与导线另一端构成线圈回路，缠绕在卷轮上的导线不用通电，节约能源。
所述支架上设有穿过支架的螺纹杆，螺纹杆与支架螺纹连接，螺纹杆一端设有摇臂，螺纹杆另一端与拉绳连接，使用时逆时针转动螺纹杆，螺纹杆拉动拉绳，将导线卡紧。
一种核磁共振设备的磁体组件使用方法，包括以下步骤：
卷盘上的导线一端固定在螺旋形卡槽内（导线的一端固定在螺管内左端），驱动电机工作带动齿轮转动，齿轮带动驱动杆转动，驱动杆带动螺帽逆时针转动，螺帽向电机端移动（即螺帽向螺管右端移动），螺帽在转动移动的同时将导线卡在螺旋形卡槽内，增加磁通量，待线圈满足需要时，拉动拉绳左滑动卡件和右滑动卡件牢牢的卡在导线上，螺帽和螺管均采用铜制件，线圈接通。
实施例四与实施例三的区别为：所述导线采用超导材料，由下列质量份的化学材料组成为：Cu：75份；CuO：30份；硼：6份；氧化铝：22份；硒：6份。
冷冻剂容器与低温致冷器通过合金管道连接，合金管道经过热处理，
合金管道由下列质量份的化学材料组成为：铜45份、钼3 .8份、铬8份、钛0.1份、镱0.6份、二氧化锆12份、钷0.8份、铑0.03份、钌0.04份、碳3.1份、硅2.1份、S0.3份、铷0.03份、镁0.01份、镤0.04份、铝12份。
所述合金材料通过如下步骤进行热处理：1）以20℃/min的速度升温至800℃，保温2小时；2）再以30℃/min的速度降温至室温；3）再以45℃/min的速度升温至1000℃，保温4.5小时；4）再以45℃/min的速度降温至室温。本发明核磁共振成像设备的管道性能好，使用寿命长。
实施例五与实施例三的区别为：所述导线采用超导材料，由下列质量份的化学材料组成为：Cu：70份；CuO：30份；硼：6份；氧化铝：22份；硒：6份。
冷冻剂容器与低温致冷器通过合金管道连接，合金管道经过热处理，
合金管道由下列质量份的化学材料组成为：铜40份、钼3 .8份、铬8份、钛0.1份、镱0.6份、二氧化锆12份、钷0.8份、铑0.03份、钌0 .04份、碳3.1份、硅2.1份、S0.3份、铷 0.03份、镁0.01份、镤0.04份、铝12份。
所述合金材料通过如下步骤进行热处理：1）以15℃/min的速度升温至800℃，保温2小时；2）再以30℃/min的速度降温至室温；3）再以40℃/min的速度升温至1000℃，保温4.5小时；4）再以45℃/min的速度降温至室温。本发明核磁共振成像设备的管道性能好，使用寿命长。
实施例六与实施例三的区别为：所述导线采用超导材料，由下列质量份的化学材料组成为：Cu：80份；CuO：40份；硼：8份；氧化铝：26份；硒：7份。
冷冻剂容器与低温致冷器通过合金管道连接，合金管道经过热处理，
合金管道由下列质量份的化学材料组成为：铜45份、钼4.0份、铬10份、钛0.15份、镱0.7份、二氧化锆13份、钷0.85份、铑0.045份、钌0 .05份、碳3.3份、硅2.5份、S0.35份、铷 0.06份、镁0.02份、镤0.06份、铝13份。
所述合金材料通过如下步骤进行热处理：1）以15℃/min的速度升温至800℃，保温2小时；2）再以30℃/min的速度降温至室温；3）再以40℃/min的速度升温至1000℃，保温4.5小时；4）再以45℃/min的速度降温至室温。本发明核磁共振成像设备的管道性能好，使用寿命长。
实施例七与实施例三的区别为：合金导热管采用申请号为200880001040.0 合金材料，经过发明人两年的使用，使用本发明的合金材料，装置整体运行稳定，散热效果好，且使用两年合金导管外形没有裂纹，没有开裂，不漏液，导热系数为826w/m.k;实施例七在使用两年过程中，合金导管外形没有4个裂纹，维修3次，散热效果差，装置出现6次异常，导热系数为500w/m.k。同时本发明实施例4.5.6超导材料临界温度分别为200、210、220（Tc/K）。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述，以说明本发明的原理和应用，但应该理解，本发明可以在不偏离这些原理的基础上用其它方式来实现。

Claims (3)

1.一种核磁共振设备的磁体组件，其特征在于：包括被定位在低温恒温器内的圆筒形磁体，所述低温恒温器包括冷冻剂容器，冷冻剂容器具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器围绕冷冻剂容器，其具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端端盖，外部真空容器内放置热辐射屏蔽，其具有外部圆柱形壁、内部圆柱形膛管以及呈平面状的环形末端盖，所述内部圆柱形膛管上设有螺旋形卡槽，所述内部圆柱形膛管设有布线机构，所述布线机构包括设置在支架上的螺管，所述螺管上设有螺帽，所述螺管上设有与螺管转动连接的齿轮，所述支架上设有驱动齿轮转动的驱动电机，所述齿轮上设有驱动杆，所述螺帽上设有供驱动杆穿过的通孔，所述螺帽内设有环形腔体，所述环形腔体内设有转动连接的卷盘，所述卷盘上缠绕有导线，所述螺帽上设有供导线穿过的通孔。
2.如权利要求1所述的核磁共振设备的磁体组件，其特征在于：所述螺管的内腔截面为矩形结构。
3.一种如权利要求1或2所述的核磁共振设备的磁体组件使用方法，其特征在于：包括以下步骤：卷盘上的导线一端固定在螺旋形卡槽内，驱动电机工作带动齿轮转动，齿轮带动驱动杆转动，驱动杆带动螺帽逆时针转动，螺帽向电机端移动，螺帽在转动移动的同时将导线卡在螺旋形卡槽内，增加磁通量，待线圈满足需要时，拉动拉绳左滑动卡件和右滑动卡件牢牢的卡在导线上，螺帽和螺管均采用铜制件，线圈接通。
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