CN109406558B - 单边核磁共振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单边核磁共振装置，其包括相对设置的第一磁体组件和第二磁体组件，所述第一磁体组件和所述第二磁体组件在第一方向上相互间隔开以在其之间形成磁场影响空间，所述第一磁体组件包括沿垂直于第一方向的第二方向布置的多个第一磁体单元，所述第二磁体组件包括沿所述第二方向布置的多个第二磁体单元，各个所述第一磁体单元和/或所述第二磁体单元能沿第一方向进行位置调节。这种单边核磁共振装置具有较强的适应性。

Description

单边核磁共振装置

技术领域

本发明涉及核磁共振技术领域，特别是涉及一种单边核磁共振装置。

背景技术

核磁共振(NMR)现象于1945年被发现，如今已发展成为十分活跃的研究领域。通过核磁共振进行的无损检测广泛地应用于物理学、化学、生物学和医学等领域。

然而，相较于传统的核磁共振技术来说，近年来才开始进入人们视线的单边核磁共振技术还很不成熟。现有技术中的单边核磁共振装置通常具有特定的结构，该特定的结构是通过针对特定的待测量物而计算并制作出的。这种核磁共振装置仅适用于该特定的待测量物，而对于具有其他形状和尺寸的待测量物来说，其测量效果并不理想。也就是说，现有技术中的单边核磁共振装置的适应性较差。这对于单边核磁共振装置的制造和使用来说都是非常低效的，并因此十分不利。

因此，需要一种适应性较强的单边核磁共振装置。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种适应性较强的单边核磁共振装置。

根据本发明提出了一种单边核磁共振装置，其包括相对设置的第一磁体组件和第二磁体组件，所述第一磁体组件和所述第二磁体组件在第一方向上相互间隔开以在其之间形成磁场影响空间，所述第一磁体组件包括沿垂直于第一方向的第二方向布置的多个第一磁体单元，所述第二磁体组件包括沿所述第二方向布置的多个第二磁体单元，各个所述第一磁体单元和/或所述第二磁体单元能沿第一方向进行位置调节。

在上述装置中，能根据具体的待测量物的形状、尺寸等特性而改变第一磁体单元和/或第二磁体单元的位置，并由此来改变第一磁体组件和第二磁体组件之间的磁场影响空间的形状和尺寸。通过上述方式，能够有效地在单边核磁共振装置的一侧形成符合需要的磁场。这种单边核磁共振装置能对多种待测量物进行有效测量，适应性较强。

在一个实施例中，所述单边核磁共振装置包括用于调节单个所述第一磁体单元的第一调节组件，所述第一调节组件包括：第一参考固定件，在所述第一参考固定件上构造有沿第一方向延伸的第一配合孔，以及沿第一方向延伸的第一调节杆，所述第一调节杆构造有延伸到所述第一磁体单元处并与所述第一磁体单元在第一方向上固定的第一固定端，以及延伸穿过所述第一配合孔的第一配合端，所述第一配合端能相对于所述第一参考固定件沿第一方向移动地与所述第一配合孔相配合，通过调节所述第一调节杆的第一配合端与所述第一参考固定件之间的相对位置来调节所述第一磁体单元的位置。

在一个实施例中，在所述第一参考固定件的第一配合孔上构造有第一内螺纹，在所述第一配合端的周向侧壁上构造有与所述第一内螺纹相匹配的第一外螺纹，通过所述第一参考固定件和所述第一调节杆之间的相对旋转能调节所述第一配合端与所述第一参考固定件之间的相对位置。

在一个实施例中，所述第一参考固定件位于所述第一磁体单元与相对的第二磁体单元之间。

在一个实施例中，所述单边核磁共振装置还包括用于调节与所述第一磁体单元相对的第二磁体单元的第二调节组件，所述第二调节组件包括：第二参考固定件，在所述第二参考固定件上构造有沿第一方向延伸的第二配合孔，在所述第二配合孔上构造有第二内螺纹，以及沿第一方向延伸的第二调节杆，所述第二调节杆构造有延伸到所述第二磁体单元处并与所述第二磁体单元在第一方向上固定的第二固定端，以及延伸穿过所述第二配合孔的第二配合端，在所述第二配合端的周向侧壁上构造有与所述第二内螺纹相匹配的第二外螺纹，所述第一参考固定件和所述第二参考固定件相对，所述第一配合孔与所述第二配合孔同轴，所述单边核磁共振装置还包括套设在所述第一参考固定件和所述第二参考固定件内的连接轴，所述连接轴与所述第一配合孔和所述第二配合孔同轴，所述连接轴与所述第一参考固定件和所述第二参考固定件配合成使得所述第一参考固定件和所述第二参考固定件的位置相对固定，且所述第一参考固定件和所述第二参考固定件能相对于所述连接轴自由旋转。

在一个实施例中，所述第一参考固定件和所述第二参考固定件构造成能相对于彼此自由旋转。

在一个实施例中，所述第一参考固定件位于所述第一磁体单元背离相对的第二磁体单元的一侧。

在一个实施例中，所述单边核磁共振装置还包括包围所述第一磁体组件和所述第二磁体组件的外壳体，所述第一参考固定件由所述外壳体的侧壁或侧壁的一部分形成。

在一个实施例中，所述第一调节组件还包括固定板，所述固定板固定在所述第一磁体单元的与所述第一调节杆的第一固定端在第一方向上固定的端面上，并沿所述端面延伸，所述第一调节杆和所述第一磁体单元之间在第一方向上的固定通过所述固定板来实现。

在一个实施例中，在所述固定板上构造有沿第一方向贯穿所述固定板的通孔，在所述固定板的构造有通孔的部分与所述第一磁体单元之间构造有容纳空间，所述容纳空间的尺寸大于所述通孔的内径，所述第一调节杆的第一固定端延伸穿过所述通孔，并构造有位于所述容纳空间内并且尺寸大于所述通孔的内径的径向凸出部。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在上述装置中，能根据具体的待测量物的形状、尺寸等特性而改变第一磁体单元和/或第二磁体单元的位置，并由此来改变第一磁体组件和第二磁体组件之间的磁场影响空间的形状和尺寸。通过上述方式，能够有效地在单边核磁共振装置的一侧形成符合需要的磁场。这种单边核磁共振装置能对多种待测量物进行有效测量，适应性较强。在使用过程中，使用者能根据所得到的磁场的形态对各个第一磁体单元和第二磁体单元进行相应的位置调节。由此，该装置能在消除第一磁体单元和第二磁体单元自身的机械制造误差和性能统计误差的情况下，使所得到的磁场尽可能地符合预期。

附图说明

在下文中参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的第一实施方案的单边核磁共振装置的示意图；

图2显示了根据本发明的第二实施方案的单边核磁共振装置的示意图；

图3显示了根据本发明的第三实施方案的单边核磁共振装置的示意图，其中为了便于显示而省略了一部分结构；

图4显示了图3中的单边核磁共振装置的截面图；

图5显示了根据本发明的第四实施方案的单边核磁共振装置的示意图，其中为了便于显示而省略了一部分结构；

图6显示了图5中的单边核磁共振装置的一部分的截面图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的单边核磁共振装置(在本文中，简称为“装置”)100的结构。

装置100包括两个磁体组件，分别为第一磁体组件10和第二磁体组件20。第一磁体组件10和第二磁体组件20在第一方向D1上相对设置，且相互间隔开形成磁场影响空间30。该磁场影响空间30的形状和尺寸会对在装置100的一侧形成的针对待测量物的磁场产生影响。

如图1所示，第一磁体组件10包括多个第一磁体单元11，这些第一磁体单元11沿第二方向D2依次排布，相邻的第一磁体单元11相接触。类似地，第二磁体组件10包括多个第二磁体单元21，这些第二磁体单元21沿第二方向D2依次排布，相邻的第二磁体单元21相接触。有利的是，如图1所示，各个第一磁体单元11都有与其在第一方向D1上正对式对应的第二磁体单元21。通过调节第一磁体单元11和/或第二磁体单元21的位置、优选地对称式调节第一磁体单元11和第二磁体单元21的位置(例如，使相应的第一磁体单元11和第二磁体单元21相互靠近地移动或相互背离地移动)，以使磁场影响空间30具有相应的形状和尺寸，由此来改变装置100产生的磁场的特性，例如强度大小、均匀程度等。这允许单个装置100能对具有不同形状和尺寸的多种不同的待测量物进行检测。这种装置100的适应性较强。

在使用过程中，可首先根据设计方案而调节各个第一磁体单元11和各个第二磁体单元21的位置。然后，可将调节后的装置100所产生的磁场与预期的磁场相比较。如果所产生的磁场与预期的磁场存在差异，则根据该差异来调节相应的第一磁体单元11和/或第二磁体单元21的位置，直到所产生的磁场与预期的磁场一致或尽可能一致为止。通过这种设置，能有效地消除第一磁体单元11和第二磁体单元21的制造误差以及设计方案的性能统计误差等，由此能使所得到的磁场尽可能地符合预期。

优选地，如图1所示，可在第一磁体组件10和第二磁体组件20的下方设置用于支撑这两个磁体组件的支撑平台43，以提高装置100的整体性。该支撑平台43例如可由铁制成，以避免第一磁体组件10和第二磁体组件20在该支撑平台43的下方产生磁场。然而，应当理解的是，支撑平台43也可由其他适当的材料制成。

另外，在图1所示的实施例中，第一磁体单元11的北极(N)朝向上方(即，背离支撑平台43)而南极(S)朝向下方(即，朝向支撑平台43)；第二磁体单元21的北极(N)朝向下方(即，朝向支撑平台43)而南极(S)朝向上方(即，背离支撑平台43)。然而，应当理解的是，第一磁体单元11和第二磁体单元的磁极也可根据需要而进行另外的设置。

在如图2所示的实施例中，装置100还包括包围第一磁体组件10和第二磁体组件20的外壳体42。外壳体42优选为具有矩形的截面，以限制第一磁体单元11和第二磁体单元21的最大可移动范围。

在一个优选的实施例中，单个第一磁体单元11沿第二方向D2的长度为整个第一磁体组件10沿第二方向D2的长度的1/20至1/3，优选为1/10。对于第二磁体组件20来说，也可以这样设置。

例如，各个第一磁体单元11和相应的第二磁体单元21之间的间隔距离可沿第二方向D2依次增大再减小。在第二方向D2上，靠近中间的第一磁体单元11和第二磁体单元21之间的间隔距离与相邻的第一磁体单元11和第二磁体单元21之间的间隔距离相差得较小，位于边缘处的第一磁体单元11和第二磁体单元21之间的间隔距离与相邻的第一磁体单元11和第二磁体单元21之间的间隔距离相差得较大。由此，可使磁场影响空间30具有大体呈弧形(例如，抛物线形、椭圆形轮廓的一部分等)的轮廓。在这种情况下，通过相应的调节，能增加检测的敏感区的体积，提高检测区域的磁场强度和信噪比，还能使检测区域内的磁场更加平整。

为了能有效调节第一磁体单元11和第二磁体单元21的位置，可以设置相应的调节组件。为此，装置100还可包括第一调节组件。第一调节组件包括第一参考固定件，在该第一参考固定件上构造有沿第一方向延伸的第一配合孔。第一调节组件还包括第一调节杆，该第一调节杆构造有延伸到第一磁体单元11处并与其在第一方向上固定的第一固定端，以及延伸穿过上述第一配合孔的第一配合端。该第一配合端能与第一配合孔配合，并相对于第一参考固定件沿第一方向D1移动。通过调节第一调节杆的第一配合端与第一参考固定件之间的相对位置来调节在第一方向D1上与第一调节杆相固定的第一磁体单元的位置。

下面通过图3至图6中显示的两个实施例对上述调节组件进行更加详细的说明。

如图3和图4所示，第一参考固定件52位于第一磁体单元11和第二磁体单元21之间，第一调节杆51位于第一参考固定件52与第一磁体单元11之间并穿过第一参考固定件52的第一配合孔521。

同时，装置100也可包括第二调节组件。第二调节组件包括第二参考固定件62.在第二参考固定件62上构造有沿第一方向D1延伸的第二配合孔621。第二调节组件还包括沿第一方向D1延伸的第二调节杆61。第二调节杆61构造有延伸到第二磁体单元21处并与其在第一方向D2上固定的第二固定端，以及延伸穿过第二配合孔621的第二配合端。

如图3所示，上述第一参考固定件52和第二参考固定件62的位置相对固定。通过调节第一调节杆51相对于第一参考固定件52的位置关系和/或调节第二调节杆61相对于第二参考固定件62的位置关系，能够调节第一磁体单元11和第二磁体单元21的相对位置，并由此能调节这两者之间的距离，由此来改变磁场影响空间30的形状和尺寸。

另外，可以固定第一参考固定件52和第二参考固定件62的位置，例如确保它们居中。这样有利于确定第一磁体单元11和第二磁体单元21的绝对位置。

在一个优选的实施例中，在第一配合孔521内构造有第一内螺纹，在第一调节杆的第一配合端的周向侧壁上构造有与该第一内螺纹相匹配的第一外螺纹。由此，通过第一调节杆51与第一参考固定件52之间的相对旋转，能调节第一调节杆51与第一参考固定件52之间的相对位置。类似地，在第二配合孔621内构造有第二内螺纹，在第二调节杆61的第二配合端的周向侧壁上构造有与该第二内螺纹相匹配的第二外螺纹。由此，通过第二调节杆61与第二参考固定件62之间的相对旋转，能调节这两者之间的相对位置。

在如图4所示的实施例中，通过第一调节杆51和第二调节杆61不旋转而第一参考固定件52和第二参考固定件62旋转的方式来实现上述相对旋转。在这种情况下，优选地，第一参考固定件52和所述第二参考固定件62相对，第一配合孔521与第二配合孔621同轴。为了确保第一参考固定件52和第二参考固定件62之间的位置相对固定，装置100还包括套设在第一参考固定件52和第二参考固定件62内的连接轴70。连接轴70与第一配合孔521和第二配合孔621同轴。在如图4所示的实施例中，第一参考固定件52和第二参考固定件62能相对于连接轴70自由地旋转。为了确保第一参考固定件52和第二参考固定件62与连接轴70的相对位置固定，连接轴70的两端边缘径向凸出地卡在相应的第一参考固定件52和第二参考固定件62内。例如，在图4所示的情况下，第一参考固定件52和第二参考固定件62可以是螺母。

在一个实施例中，第一参考固定件52和第二参考固定件62可以固定在一起，并一起旋转。由此，能实现第一调节杆51与第二调节杆52同时相向移动，或同时相背离地移动。这种设置方便使用者对装置100进行调节。然而，这要求第一内螺纹和第二内螺纹的尺寸高精度地相同，且方向相反。

在另一个实施例中，第一参考固定件52和第二参考固定件62能相对于彼此自由地旋转。在这种情况下，不需要要求第一内螺纹和第二内螺纹的尺寸高精度地相同。

在如图5和图6所示的实施例中，与图3和图4所示的实施例不同的是，第一参考固定件52’位于第一磁体单元11背离相对的第二磁体单元21的一侧。此时，第一参考固定件52’可以是绝对固定的。这里所说的“绝对固定”可理解为相对于支撑平台43是固定的。优选地，第一参考固定件52’可以是外壳体42的一部分。在第一参考固定件52’上构造有沿第一方向D1延伸的第一配合孔521’，第一调节杆51’的第一配合端穿过该第一配合孔521’并与其配合，第一调节杆51’的第一固定端延伸至在第一方向D1上与第一磁体单元11固定。在这种情况下，第一参考固定件52’本身是不旋转的，而穿过其中的第一调节杆51’旋转。

另外，在第一磁体单元11的与第一调节杆在第一方向上固定的端面上设置有固定板，在图3和图4所示的实施例中为固定在第一磁体单元11朝向第二磁体单元21的端面上的固定板53，在图5和图6所示的实施例中为固定在第一磁体单元11背向第二磁体单元21的端面上的固定板53’。该固定板在第一磁体单元11的该端面上延伸，优选地延伸至覆盖整个端面。第一磁体单元11和第一调节杆通过该固定板而在第一方向上固定。

在第一调节杆51本身不旋转的情况下(如图3和图4)，第一调节杆51可与固定板53直接固定。例如可通过焊接或粘接等方式来连接。

在第一调节杆51’本身旋转的情况下(如图5和图6)，固定板53’构造有沿第一方向D1贯穿该固定板53’的的通孔531，在固定板53’的构造有该通孔531的部分与第一磁体单元11之间构造有容纳空间532；第一调节杆51’的第一固定端延伸穿过通孔531并延伸到容纳空间532内；第一调节杆51’的第一固定端构造有位于该容纳空间532内并且尺寸大于通孔531的内径的径向凸出部。由此，该径向凸出部能被卡在第一磁体单元11和固定板53’之间，以实现第一磁体单元11与第一调节杆51’之间的在第一方向D1上的固定。

上述针对第一磁体单元11和第一调节组件所提出的内容也适用于第二磁体单元21和第二调节组件。

应当理解的是，上述附图中仅显示了两个优选的实施例。然而，当第一参考固定件位于第一磁体单元11和第二磁体单元21之间时，第一参考固定件也可以是绝对固定的。而当第一参考固定件位于第一磁体单元11背离第二磁体单元21的一侧时，第一参考固定件也可以是可旋转的。

通过上述设置能使得装置100具有较高的适应性。且该装置100操作简单、便于调节。用这种装置100能方便地实现对不同尺寸和形状的待检测物进行高效的检测。

本发明的单边核磁共振装置可以是可调式小型单边核磁共振磁体系统。其中整个装置的尺寸例如为沿第一方向D1和第二方向D2的长度不超过10cm，且沿同时垂直于第一方向D1和第二方向D2的方向的长度不超过5cm。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种单边核磁共振装置，其包括相对设置的第一磁体组件和第二磁体组件，所述第一磁体组件和所述第二磁体组件在第一方向上相互间隔开以在其之间形成磁场影响空间，

所述第一磁体组件包括沿垂直于第一方向的第二方向布置的多个第一磁体单元，所述第二磁体组件包括沿所述第二方向布置的多个第二磁体单元，

各个所述第一磁体单元和/或所述第二磁体单元能沿第一方向进行位置调节，使得各个第一磁体单元和相应的第二磁体单元之间的间隔距离能沿第二方向先增大再减小，并且靠近中间的第一磁体单元和第二磁体单元之间的间隔距离与相邻的第一磁体单元和第二磁体单元之间的间隔距离相差得较小，而位于边缘处的第一磁体单元和第二磁体单元之间的间隔距离与相邻的第一磁体单元和第二磁体单元之间的间隔距离相差得较大，从而使所述磁场影响空间具有弧形轮廓。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单边核磁共振装置包括用于调节单个所述第一磁体单元的第一调节组件，所述第一调节组件包括：

第一参考固定件，在所述第一参考固定件上构造有沿第一方向延伸的第一配合孔，以及

沿第一方向延伸的第一调节杆，所述第一调节杆构造有延伸到所述第一磁体单元处并与所述第一磁体单元在第一方向上固定的第一固定端，以及延伸穿过所述第一配合孔的第一配合端，所述第一配合端能相对于所述第一参考固定件沿第一方向移动地与所述第一配合孔相配合，

通过调节所述第一调节杆的第一配合端与所述第一参考固定件之间的相对位置来调节所述第一磁体单元的位置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述第一参考固定件的第一配合孔上构造有第一内螺纹，在所述第一配合端的周向侧壁上构造有与所述第一内螺纹相匹配的第一外螺纹，通过所述第一参考固定件和所述第一调节杆之间的相对旋转能调节所述第一配合端与所述第一参考固定件之间的相对位置。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第一参考固定件位于所述第一磁体单元与相对的第二磁体单元之间。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述单边核磁共振装置还包括用于调节与所述第一磁体单元相对的第二磁体单元的第二调节组件，所述第二调节组件包括：

第二参考固定件，在所述第二参考固定件上构造有沿第一方向延伸的第二配合孔，在所述第二配合孔上构造有第二内螺纹，以及

沿第一方向延伸的第二调节杆，所述第二调节杆构造有延伸到所述第二磁体单元处并与所述第二磁体单元在第一方向上固定的第二固定端，以及延伸穿过所述第二配合孔的第二配合端，在所述第二配合端的周向侧壁上构造有与所述第二内螺纹相匹配的第二外螺纹，

所述第一参考固定件和所述第二参考固定件相对，所述第一配合孔与所述第二配合孔同轴，

所述单边核磁共振装置还包括套设在所述第一参考固定件和所述第二参考固定件内的连接轴，所述连接轴与所述第一配合孔和所述第二配合孔同轴，所述连接轴与所述第一参考固定件和所述第二参考固定件配合成使得所述第一参考固定件和所述第二参考固定件的位置相对固定，且所述第一参考固定件和所述第二参考固定件能相对于所述连接轴自由旋转。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一参考固定件和所述第二参考固定件构造成能相对于彼此自由旋转。

7.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第一参考固定件位于所述第一磁体单元背离相对的第二磁体单元的一侧。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述单边核磁共振装置还包括包围所述第一磁体组件和所述第二磁体组件的外壳体，所述第一参考固定件由所述外壳体的侧壁或侧壁的一部分形成。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一调节组件还包括固定板，所述固定板固定在所述第一磁体单元的与所述第一调节杆的第一固定端在第一方向上固定的端面上，并沿所述端面延伸，

所述第一调节杆和所述第一磁体单元之间在第一方向上的固定通过所述固定板来实现。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述固定板上构造有沿第一方向贯穿所述固定板的通孔，在所述固定板的构造有通孔的部分与所述第一磁体单元之间构造有容纳空间，所述容纳空间的尺寸大于所述通孔的内径，所述第一调节杆的第一固定端延伸穿过所述通孔，并构造有位于所述容纳空间内并且尺寸大于所述通孔的内径的径向凸出部。

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