CN109804261A - 用永磁体获得磁测量的装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种磁场装置，具有第一磁体、与第一磁体相邻定位的第一铁磁元件、第二磁体、与第二磁体相邻并且相对于第一铁磁元件定位以在第一铁磁元件和第二铁磁元件之间产生间隙的第二铁磁元件，以及定位在第一铁磁元件和第二铁磁元件之间以及间隙内的第三磁体。

Description

用永磁体获得磁测量的装置、系统和方法

技术领域

总体上，本发明涉及磁装置。更具体地，本发明涉及用于获得磁测量的装置、系统和方法。

背景技术

基于电磁的仪器可用于测量物质的性质和/或用于识别其组成。例如，能够执行磁共振波普分析的基于电磁的仪器可用于获得关于物质(例如，分子)的物理、化学和/或结构信息。通常，为了执行磁共振波普分析，例如为了提供物体/对象的高质量测量(例如，高分辨率图像和/或图像对比度)，可能需要测量区域(例如待测量的物体定位的区域)内的磁场基本上稳定和/或均匀。其他应用(例如，磁共振成像(MRI))也可能需要高的、稳定的和/或均匀的磁场强度。

使用磁场进行测量的一些系统可包括磁线圈以产生磁场，向线圈施加电流，而其他系统可利用永磁体来产生磁场，这通常不需要施加电流。

用足以用于磁共振波普分析和/或磁成像的永磁体在测量区域中产生磁场(例如，基本上稳定和/或均匀)的一个困难是永磁体产生的磁场可能是不均匀的，因此通常在测量区域内产生非均匀磁场。

使用永磁体在测量区域内产生均匀和/或稳定磁场的一些当前解决方案可包括将附加元件添加到成像装置(例如，线圈)和/或增加永磁体的尺寸。当前解决方案的一个困难是随着磁测量装置中的元件数量的增加和/或永磁体的尺寸增加，装置的重量、尺寸和/或成本可能增加。

当前解决方案的另一个困难是重的磁测量装置可能导致缺乏移动性。例如，对于医院环境中的磁测量装置(例如，磁共振成像(MRI)装置)，重型和/或大型装置可能防止医院人员移动MRI。当对可能难以移动的患者(例如，连接到多个生命支持和/或监测设备的患者)进行成像时，这可能导致进一步的困难。

在另一个实例中，对于工业环境中的磁测量装置(例如，测量石油生产设施中的流体和/或钻井泥浆的性质的核磁测量(NMR)装置)，重型和/或大型装置可能防止人员在过程中测量不同位置的流体/泥浆。

因此，可能希望获得所需的磁场强度，具有足够的均匀性和/或稳定性，和/或降低磁测量系统的总重量。

发明内容

因此，根据本发明的一些实施方式，提供了一种磁场装置，包括第一磁体、与第一磁体相邻定位的第一铁磁元件、第二磁体、与第二磁体相邻并且相对于第一铁磁元件定位以在第一铁磁元件和第二铁磁元件之间产生间隙的第二铁磁元件，以及定位在第一铁磁元件和第二铁磁元件之间以及间隙内的第三磁体。

在一些实施方式中，第三磁体具有面向第一铁磁元件的第一表面的第一表面和面向第二铁磁元件的第一表面的第二表面。在一些实施方式中，第三磁体的第一表面邻接第一铁磁元件的第一表面，并且第三磁体的第二表面邻接第一铁磁元件的第一表面。在一些实施方式中，第三磁体具有允许第三磁体在第一位置和第二位置之间平移的尺寸，第一位置是第一铁磁元件的第一表面，第二位置是第二铁磁元件的第一表面。

在一些实施方式中，磁场装置还包括第四磁体，定位在第一铁磁元件和第二铁磁元件之间并位于间隙内。在一些实施方式中，第四磁体具有面向第一铁磁元件的第一表面的第一表面和面向第二铁磁元件的第一表面的第二表面。在一些实施方式中，第四磁体具有允许第四磁体在第一位置和第二位置之间平移的尺寸，第一位置是第一铁磁元件的第一表面，第二位置是第二铁磁元件的第一表面。

在一些实施方式中，第一磁体、第二磁体和第三磁体是永磁体、超导磁体或电阻磁体。在一些实施方式中，第一磁体、第二磁体和第三磁体具有基于期望的磁场强度、待成像的物体的类型或其任何组合的尺寸。在一些实施方式中，第一磁体、第二磁体和第三磁体的长度在10到1100毫米之间，宽度在10到300毫米之间，高度在45到200毫米之间。

在一些实施方式中，间隙具有基于要成像的物体的类型的尺寸。在一些实施方式中，间隙的直径为190毫米。在一些实施方式中，磁场装置还包括耦合到第一磁体的至少一个第五磁体。

在一些实施方式中，第三磁体定位成导致磁场装置外围的磁场减小。在一些实施方式中，磁场装置的第一轴被定义为从第一铁磁元件传递到第二铁磁元件，其中，第一磁体和第二磁体被定位成产生具有沿第一轴的磁化方向的磁场，并且其中第三磁体定位成产生具有沿第一轴的磁化方向的磁场。

在一些实施方式中，第三磁体的磁化方向与第一磁体的磁化方向相反。在一些实施方式中，磁场装置位于外壳内，外壳包括金属合金。在一些实施方式中，第一和第二磁体中的至少一个发射具有预定磁场强度的磁场，其中，第三磁体发射具有预定磁场强度的磁场，并且其中，第一和第二磁体中的至少一个的磁场强度远大于第三磁体的磁场强度。在一些实施方式中，在磁场装置的操作期间产生的总磁场在间隙内基本均质且均匀的。

因此，根据本发明的一些实施方式，提供了一种将磁场引导到测量容积(volume)中的方法，该方法包括在第一方向上产生具有第一磁场强度的第一磁场，将第一磁场分配到测量容积以产生基本均匀的磁通量，并通过在第二方向上引导具有第二磁场强度的第二磁场来增加进入测量容积的总磁通量，其中，第二方向与第一方向平行。

在一些实施方式中，该方法还包括在第三方向上将第三磁场引导到测量容积中，其中第三方向垂直于第一方向。在一些实施方式中，该方法还包括将物体定位在测量容积内，并对物体执行磁场分析。

在一些实施方式中，第一磁场强度和第二磁场强度中的至少一个在0.5和1.5特斯拉之间。在一些实施方式中，第一磁场强度和第一方向以及第二磁场强度和第二方向基于测量容积的大小、待测量的物体的类型或其任何组合。在一些实施方式中，测量容积中的总磁通量是基本上均匀的场。

因此，根据本发明的一些实施方式，提供了一种磁场装置，包括第一磁体、与第一磁体相邻定位的第一铁磁元件、第二磁体、与第二磁体相邻并且相对于第一铁磁元件定位以在第一铁磁元件和第二铁磁元件之间产生间隙的第二铁磁元件、定位在第一铁磁元件和第二铁磁元件之间以及间隙内的第三磁体以及距第一磁体和第二磁体预定距离处定位，至少包封第一磁体和第二磁体的壳体，其中，预定距离基于期望的磁场强度，并且其中，壳体的厚度对应于预定距离。

因此，根据本发明的一些实施方式，提供了一种将磁场引导到测量容积中的方法，该方法在第一方向上产生具有第一磁场强度的第一磁场，将第一磁场分配到测量容积以产生基本均匀的磁通量，通过在第二方向上引导具有第二磁场强度的第二磁场来增加进入测量容积的总磁通量，其中，第二方向与第一方向平行，并且确定从测量容积定位壳体的距离，该测量容积可基于测量容积的大小产生第一磁场强度和第二磁场强度，其中，将壳体定位在距测量容积的该距离处基本上消除了壳体外的磁场。

附图说明

在说明书的结论部分中特别指出并清楚地要求保护被视为本发明的主题。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细描述，可理解本发明的组织和操作方法，以及其目的、特征和优点，其中：

图1A示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁场装置的透视剖视图；

图1B示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的具有到图1A的装置的附加磁体的磁场装置的透视剖视图；

图2A示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁场装置的正面剖视图；

图2B示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的具有附加磁体的磁场装置的正面剖视图；

图3示出了根据本发明的示例性实施方式的将磁场引导到测量容积中的方法的流程图；

图4A-4H示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的各种磁场装置的顶部剖视图；

图5A示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁场装置的正面剖视图；

图5B示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁场装置的正面剖视图；

图6示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁头磁场装置的正面剖视图；

图7示出了根据本发明的示例性实施方式的磁边缘场作为从磁体到壳体的距离的函数的曲线图；和

图8示出了根据本发明的示例性实施方式的将磁场引导到测量容积中的方法的流程图。

应当理解，为了说明的简单和清楚，附图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，可相对于其他元件夸大一些元件的尺寸。此外，在认为适当的情况下，可在附图中重复附图标记以指示对应或类似的元件。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程和组件，以免模糊本发明。

图1A示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁场装置100的剖视透视图。磁场装置100可包括外壳111、第一磁体101(例如，第一永磁体)、第一铁磁元件102(例如，第一极片)和第二磁体121(例如，第二永磁体)和第二铁磁元件122(例如，第二极片)。在一些实施方式中，第一磁体101和第一铁磁元件102和/或第二磁体121和第二铁磁元件122可组合在一起作为单个单元(例如，作为组件)。

第一铁磁元件102可耦合到第一磁体101和/或邻近第一磁体101定位。第二铁磁元件122可耦合到第二磁体121和/或邻近第二磁体121定位。在一些实施方式中，磁场装置100可包括第三磁体130，其位于第一铁磁元件102和第二铁磁元件122之间。

第一和第二铁磁元件102，122可耦合并定位在相应的第一和第二磁体101，121附近，使得第一和第二铁磁元件102，122可靠近磁场装置100的间隙150(例如，测量区域)。第一磁体101和第二磁体121可位于磁场装置100的间隙150的远侧。第一磁体101的磁化方向可平行于第二磁体121的磁化方向，沿着第二轴(在图1A中表示为“X”)，其中第一和第二铁磁元件102，122可彼此面对，其间形成间隙150。

在各种实施方式中，间隙150的尺寸(并因此元件102，122，101，121的定位)可取决于待测量的对象/物体。例如，如果待测量的对象是成人头部，间隙150则可具有舒适地适合成人头部的尺寸。在另一实例中，如果要测量的对象是小鼠，则间隙150可适合小鼠。对于普通技术人员显而易见的是，可测量其他物体/对象，并且这些是实例。

图1B示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁场装置200的剖视透视图，该磁场装置200相对图1A的装置具有附加磁体。磁场装置200可包括外壳211、第一磁体201、第一铁磁元件202(例如，第一极片)、第二磁体221、第三磁体230、第四磁体240、第一铁磁元件202和第二铁磁元件222(例如，第二极片)。第一铁磁元件202可耦合到第一磁体201和/或邻近第一磁体201定位。第二铁磁元件222可耦合到第二磁体221和/或邻近第二磁体221定位。

在一些实施方式中，磁场装置200可包括额外的磁体，诸如图1A中的磁体103，123或图1B中的磁体203，223。在一些实施方式中，不存在图1A中的磁体103，123。

第一和第二铁磁元件202，222可耦合到并且邻近其对应的第一和第二磁体201，221定位，使得第一和第二铁磁元件202，222可靠近磁场装置200的间隙250(例如，测量区域)。第一磁体201和第二磁体221可远离磁场装置200的间隙250。第一磁体201的磁化方向可平行于第二磁体221的磁化方向，沿第二轴(图1B中用“X”表示)，其中，第一和第二铁磁元件202，222可彼此面对，其间形成间隙250。

第三磁体230可耦合到第一铁磁元件202和第二铁磁元件222并且可定位在第一铁磁元件202和第二铁磁元件222之间。

第三磁体230可具有面向第一铁磁元件202的第一表面204的第一表面231和面向第二铁磁元件222的第一表面224的第二表面232。第三磁体230的第一表面231可邻接第一铁磁元件202的第一表面204，并且第三磁体230的第二表面232可邻接第一铁磁元件220的第一表面224。在一些实施方式中，第三磁体230可具有允许第三磁体230在第一位置和第二位置之间平移的尺寸，第一位置是第一铁磁元件202的第一表面204，第二位置是第二铁磁元件222的第一表面224。

第四磁体240可位于第一铁磁元件202和第二铁磁元件222之间并且位于间隙250内。第四磁体240可具有面向第一铁磁元件202的第一表面204的第一表面241和面向第二铁磁元件222的第一表面224的第二表面242。第四磁体240可具有允许第四磁体240在第一位置和第二位置之间平移的尺寸，第一位置是第一铁磁元件202的第一表面204，第二位置是第二铁磁元件222的第一表面224。

对于本领域普通技术人员显而易见的是，虽然可在间隙中利用磁梯度线圈(施加电流来产生磁场)来提供磁梯度，但是本发明的实施方式使用不需要磁梯度线圈的永磁体。

在一些实施方式中，第一磁体201、第二磁体221和第三磁体230是永磁体和/或超导磁体和/或电阻磁体。第一磁体201、第二磁体221和第三磁体230可具有基于期望的磁场强度、待成像的物体的类型或其任何组合的尺寸。

在一些实施方式中，第一磁体201、第二磁体221和第三磁体230中的至少一个长度为10到1100毫米，宽度为10到300毫米，高度为45到200毫米。

磁场装置200的每个磁体具有磁化方向并产生磁场。图1B中的虚线箭头表示显示箭头的特定磁体的磁化方向。

第一磁体201和第二磁体221可沿着第一轴(在图1B中表示为“Y”)，例如磁场装置200的横向轴，具有相同的磁化方向。

第三磁体230的磁化方向可与第一磁体201和第二磁体221的磁化方向相反，例如沿着第一轴(在图1B中以“Y”表示)。

在一些实施方式中，第一铁磁元件202和第二铁磁元件222可延伸并且可引导由对应的第一磁体201和第二磁体221产生的磁场，和/或减少来自磁场装置200的外部的噪声。

图2A示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的磁场装置200的正面剖视图。图2B示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的具有附加磁体的磁场装置200的正面剖视图。

在一些实施方式中，磁场装置200可包括额外的磁体。例如，转到图2B，磁场装置200可包括第五磁体203和第六磁体223。在一些实施方式中，第五磁体203和第六磁体223中的至少一个是永磁体。

在一些实施方式中，磁场装置200可包括额外的磁体203，223，而第三磁体230可耦合到第一和第二铁磁元件202，222。

各种实施方式中，第五和第六磁体203，223分别围绕第一和第二磁体201，221定位，例如第六磁体223可定位在第二磁体221周围。

第五和第六磁体203，223可具有垂直于第一磁体201的磁化方向的磁化方向，沿着垂直于第一轴(例如磁场装置200的纵向轴)的第二轴(在图2B中表示为“X”)。根据一些实施方式，至少一个第五磁体203的磁化方向可远离第一磁体201，并且至少一个第六磁体223的磁化方向可朝向第二磁体201。

对于本领域普通技术人员显而易见的是，可在磁场装置200中包括另外的磁体。例如，在一些实施方式中，可使用另外的第三磁体、第五磁体和/或第一磁体。

在一些实施方式中，外壳211可包括金属合金，并且可允许将由磁场装置200的磁体产生的磁场限制(或基本上限制)在外壳211内。以这种方式，存在外壳211外部的磁场强度可为零和/或可忽略不计。例如，如果易受磁场影响的装置(例如，手机，起搏器等)位于装置200外部的外壳211附近，则该位置的磁场对设备的影响可忽略不计。在一些实施方式中，外壳111还可具有开口，以便提供到间隙250的入口。

在各种实施方式中，第三磁体230和/或第四磁体240可具有中空结构并围绕第一和第二铁磁元件202，222之间的间隙250。在各种实施方式中，第三磁体230和/或第四磁体240可以以各种形状和尺寸提供，例如圆柱形或三角形，具有不同的形状和尺寸。

在磁场装置200用于磁共振成像的情况下，可包括附加的电磁元件，例如射频(RF)发生器或场传感器。第三磁体230可被配置为围绕第一和第二铁磁元件202，222之间的间隙250，以便例如防止来自附加电磁元件的辐射泄漏，所述附加电磁元件例如磁共振装置中的RF发生器。例如，第三磁体230可以是中空立方体的形状或围绕间隙250的中空圆柱体，以便例如防止来自第三磁体230外部的附加电磁元件的辐射泄漏。

对于测量区域中的磁场装置200，第三磁体230可有助于使整个磁场成为均质和/或均匀的磁场。第三磁体230可允许减小第一和/或第二磁体201，221和/或第五和/或第六磁体203，223的尺寸、重量和/或磁场强度，由于例如，第三磁体230有助于间隙内的总磁场强度。第一和/或第二磁体201，221和/或第五和/或第六磁体203，223的尺寸减小可允许与例如不包括第三磁体230的磁场装置相比在基本相同的磁场强度情况下具有较低的磁场装置重量。

在一些实施方式中，磁场装置200包括两个第五磁体203，并且还包括两个第六磁体223。在这些实施方式中，由于例如第三磁体230而减小磁体尺寸的能力可提供甚至进一步减轻了磁场装置的重量。

在一些实施方式中，第一磁体201和第二磁体221中的至少一个发射具有预定磁场强度的磁场，其中第三磁体230可发射具有预定磁场强度的磁场，并且其中第一磁体201和第二磁体221中的至少一个的磁场强度可远大于第三磁体230的磁场强度。

根据一些实施方式，外壳211可构成磁场装置200的重量的主要部分。由于第三磁体230的添加可减少其他组件的重量并且提供均质且均匀的磁场，可使用重量减轻的外壳。在一些实施方式中，与例如不具有第三磁体的装置相比，可为磁场装置200的总重量产生至少百分之二十的减少。在一些实施方式中，可为磁场强度产生至少百分之三十的增加，例如与例如不具有第三磁体但具有与磁场装置200的总重量基本相同的装置相比。第三磁体230可允许获得更强的磁场和/或更低的总磁体重量。

在一些实施方式中，边缘场的面积可从间隙的中心减小，例如，对于约1高斯(有时称为1G线)的场的极限，可在基本上100毫米处减小。因此，边缘场的减小可使外壳211的尺寸减小，例如，从大致860×1032毫米减小到大致786×894毫米。因此，外壳211的减小可导致磁场装置200的总重量的减少。

磁场装置的总重量可减小，并且例如，磁场强度与至少第一和第二磁体以及至少一个第三磁体的组合的总重量的比率增加超过百分之十。在一些实施方式中，由第三磁体引起的磁场的增加可大于通过第一和第二磁体(没有第三磁体)的相应扩大可实现的增加。这是由于第三永磁体的对准以及由于重量减轻的可扩展性，使得添加磁体可导致重量减轻。

在一些实施方式中，由于外壳的边缘重量的减少和/或由于边缘场的减小，外壳211与市售的磁共振装置相比还可具有更小的表面积。这种减少可发生，因为第三磁体230的添加可增加第一和第二铁磁元件202，222之间的间隙250中的磁场，并因此减小磁场装置200的边缘场，使得例如与市售的磁共振装置相比，外壳211不再需要具有相同的大重量和大的表面积。

在一些实施方式中，可将附加材料，例如包括铁，添加到磁场装置200中，以进一步限制和操纵间隙中的磁场。在一些实施方式中，附加的材料，例如包括铁和/或钛，可邻近至少一个磁体201添加和/或可邻近至少一个铁磁元件202添加。

可理解，引起外部边缘场的高磁通密度区域可在磁体的连接附近出现，例如，如图4A中的虚线所示。在一些实施方式中，通常包括铁的外壳(或壳)围绕磁共振装置以减小磁通量。

在一些实施方式中，第三磁体230可防止至少一部分磁通量离开间隙(例如，磁场被引导的区域)。可利用磁场装置200以提供强磁场，同时提供减小的装置重量，例如用于磁共振成像或用于可能需要强磁场的其他装置。可理解的是，添加第三磁体可抵消磁通量，例如在图4A中用虚线指示的区域中，以便例如减小边缘场。

根据一些实施方式，包括两个磁体的现有磁场系统，两者都不包括第三磁体，可通过在两个磁体之间插入至少一个第三磁体来修改，以便例如增加间隙内的磁场和/或减少边缘场。例如，三个系统之间的比较：第一系统“A”没有第三磁体，第二系统“B”设有至少一个第三磁体，第三系统“C”通过添加至少一个第三磁体来修改。在该实例中，在与第一系统“A”的重量比较中，第二系统“B”可具有约5.5％的重量减轻，而第三系统“C”可具有约6.5％的重量增加。在该实例中，与间隙中的场强度的第一系统“A”相比，第二系统“B”可增加约15％，并且第三系统“C”可增加约13％。在该实例中，与边缘场减小的第一系统“A”相比，第二系统“B”可减少约55％，并且第三系统“C”可减少约16％。因此，在第三磁体的正确定位中，可为新系统以及可修改的现有系统提供各种优点。对于本领域普通技术人员显而易见的是，出于解释的目的，上面提供的实例给出了示例性的重量减少值，并且其他比较重量配置也在本发明的范围内。

现在参考图3，其示出了根据本发明的一些实施方式的将磁场引导到测量容积中的方法的流程图。

该方法包括在第一方向上产生第一磁场强度的第一磁场(步骤301)。例如，如上面在图1B中描述的第一和第二磁体201和221可引导第一方向上具有第一磁场强度的第一磁场并。

该方法还可包括将第一磁场分布到测量容积中以产生基本均匀的磁通量。(步骤302)。例如，第一铁磁元件202和/或第二铁磁元件222，如上面在图1B中所描述的那样可将第一磁场分配到测量容积中。

该方法可进一步包括通过引导第二方向上第二磁场强度的第二磁场来增加进入测量容积的总磁通量，其中第二方向平行于第一方向(步骤303)。例如，如上面在图1B中描述的第三磁体230可引导第二方向上的具有第二磁场强度的第二磁场。在一些实施方式中，该方法包括引导第三方向上具有第三磁场强度的第三磁场，其中第三方向垂直于第一方向。例如，如上面在图2A、2B中描述的第五磁体203和/或第六磁体223可引导第三方向上具有第三磁场强度的第三磁场。

在一些实施方式中，该方法包括将物体定位在测量容积内，并对物体执行磁场分析(例如，通过在NMR装置和/或MRI装置内使用磁装置200)。

在一些实施方式中，引导第一、第二和第三磁场，使得实现期望的磁场强度。期望的磁场强度可基于执行测量的特定装置和/或待测量的物体。例如，对于活体人体组织的磁共振成像，期望的磁场强度可在0.5-1.5T之间。对于本领域普通技术人员显而易见的是，所示的所需磁场强度仅用于示例性目的，并且所需的磁场强度可基于磁场的主题/应用而变化。

在一些实施方式中，第一磁场强度和第一方向以及第二磁场强度和第二方向基于测量容积的大小和/或待测量物体的类型和/或任何其组合。在一些实施方式中，测量容积中的总磁通量可以是基本上均匀的场。

现在参考图4A-4H，其示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的磁场装置(例如磁场装置200)的磁组件的一些示例性配置的俯视剖视图。图4A示意性地示出了第一示例性配置，其中至少一个第三磁体430(类似于如图1B-2A、2B所示的第三磁体230)可定位在第一磁体401附近(类似于如图1B-2A、2B所示的第一磁体201)，例如垂直地。这种定位可用于至少部分地围绕和/或包封间隙450(类似于如图1B-2A、2B所示的间隙250)。在一些实施方式中，可使用多个第三磁体430，其中每个第二磁体430(例如，主磁体)可具有不同的尺寸和/或形状。在一些实施方式中，第五和第六磁体可定位成使得它们不与第三磁体物理接触。

图4B示意性地示出了第一示例性配置，其中至少一个第一中间磁体432(例如，主磁体)可定位在两个相邻的第三磁体430之间。图4C示意性地示出了第一示例性配置，其中至少一个第二中间磁体434(例如，主磁体)可定位在相邻的第三磁体430和第一中间磁体432之间。在一些实施方式中，第一中间磁体432和/或第二中间磁体434中的至少一个可以是永磁体。

根据一些实施方式，可将物体(或对象)引入间隙(或测量区域)，例如以便从四个可能方向中的任何一个方向调整其中的元件，例如，由于系统的对称性。在一些实施方式中，还可提供入口(access)以引入相机、空调和/或与间隙相邻的其他设备。

图4D示意性地示出了第一示例性配置，其中至少一个第一中间磁体442可定位在两个相邻的第三磁体440之间，并且至少一个第二中间磁体444可定位在两个相邻的第三磁体440之间。至少一个第一中间磁体442和至少一个第二中间磁体444的不同尺寸和/或形状可允许区分磁体，例如，在特定位置提供不同形状的较小磁体而不是单个大磁体，以便允许间隙450内所需的磁通量。在关于通过第三磁体的中心的轴的形状对称性被破坏的情况下，例如，用于磁垫片和/或用于产生允许进入间隙的开口，其他元件(例如，永磁体)可被修改以便保持预定的磁场。在一些实施方式中，对称性(例如，磁体的形状的对称性)的破坏，也可能需要修改外壳。

图4E示意性地示出了第一示例性配置，其中至少一个第一中间磁体442可基于预定磁场强度定位在距第一磁体401的中心预定距离处，以便允许间隙450内所需的磁通量。图4F示意性地示出了第一示例性配置，其中至少一个第一中间磁体442可定位在两个相邻的第三磁体440之间，并且至少一个第二中间磁体444可定位在两个相邻的第三磁体440之间。在一些实施方式中，添加至少一个第一中间磁体442可被配置为进一步支撑系统的结构和/或被配置为在间隙450内产生至少部分磁笼。

图4G示意性地示出了第一示例性配置，其中圆形第三磁体460可围绕间隙450。图4H示意性地示出了第一示例性配置，其中六边形的第三磁体470可围绕间隙450。在一些实施方式中，可在围绕间隙450的第三磁体中提供开口，以允许在其中插入物体。

现在参考图5A-5B，其示出了包括支撑元件的磁场装置500(例如，如上所述的图2A、2B中的磁场装置200)。图5A示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的具有第一支撑元件511的磁场装置500的正面剖视图。可理解的是，磁场装置500可包括磁场装置200的所有元件(例如，如图1B-2A、2B所示)，在第一铁磁元件202和第二铁磁元件222之间增加至少一个第一支撑元件511。

根据一些实施方式，可将至少一个第三磁体530添加到第一支撑元件511，使得可在第三磁体530与第一和/或第二磁体201，221之间产生至少一个气隙(未示出)。在一些实施方式中，代替气隙，可在其中形成反磁材料的间隙。

图5B示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的具有第二支撑元件513的磁场装置500的正面剖视图。可理解，磁场装置500可包括磁场装置200的所有元件(例如，如图1B-2A、2B所示)，添加至少一个第二支撑元件513。在一些实施方式中，外壳211(或壳)可使至少一个第三磁体230与至少一个第二支撑元件513接触，以便支撑第三磁体230的定位。可理解，第三磁体230的这种支撑可抵消作用在第三磁体230上的磁吸引力，使得第三磁体230可保持在所需位置。在一些实施方式中，至少一个第二支撑元件513可将第三磁体230与外壳211以及第一和第二铁磁元件202，222中的至少一个耦合。

现在参考图6，其示意性地示出了根据本发明的一些实施方式的磁头磁场装置600的正面剖视图。磁头磁场装置600包括第一磁体201和耦合到第一磁体201的第一铁磁元件202，以及第二磁体221和耦合到第二磁体221的第二铁磁元件222。第一磁体201和第二磁体221可定位以在它们之间产生间隙250，其中第一铁磁元件202和第二铁磁元件222定位在间隙250附近并且位于间隙250与相应的第一磁体201和第二磁体221之间。磁头磁场装置600可还包括开口650，该开口构造成允许例如在间隙250(或测量容积)内至少部分地容纳患者的头部610。在一些实施方式中，磁头磁场装置600还可包括至少一个第三磁体230。可理解，虽然这里描述了患者的头部610，但是可类似地将任何其他身体部分引入间隙250以进行检查，例如，手臂或腿。

在一些实施方式中，磁共振成像元件(例如，RF线圈)可耦合到磁头磁场装置600，以允许在间隙250内对患者的头部610进行成像。在示例性实施方式中，这种磁头磁体的磁场强度高于4900高斯或约4988高斯。在示例性实施方式中，用于间隙250内的MRI成像的视场是直径为约190毫米的球体。在示例性实施方式中，开口650的直径到间隙250大于660毫米或大约665毫米。在示例性实施方式中，永磁头磁体的尺寸为1226x1226x866毫米。

根据一些实施方式，可修改外壳和磁体之间的距离以实现修改的磁场。在一些实施方式中，外壳的厚度可根据外壳和磁体之间的距离的变化而改变。

现在参考图7，其示出了根据本发明的一些实施方式的磁边缘场作为从磁体到壳体的距离的函数的曲线图。磁边缘场的变化作为壳体与磁体(由壳体包封)的距离的函数示出了壳体的恒定和变化的厚度，例如如图1B所示的壳体211。在一些实施方式中，壳体的厚度可改变，使得可减小磁场装置(包括壳体和磁体)的总重量。

在一些实施方式中，壳体可定位在距磁体预定距离处，其中预定距离可基于期望的磁场强度。在一些实施方式中，壳体的厚度对应于预定距离。可理解，改变壳体和磁体之间的距离也可减小边缘场。

在一些实施方式中，壳体的厚度与预定距离相反地对应，使得厚度随着壳体和磁体之间的距离增加而减小。在一些实施方式中，壳体的厚度基于超过预定阈值的预定距离。在一些实施方式中，预定距离也基于至少一个磁体的重量。在一些实施方式中，预定距离是50毫米。

第一曲线701对应于壳体的恒定厚度以及沿着如图1B所示的“Y”轴的边缘场的距离变化。如果外壳的厚度减小到预定厚度，同时壳体与磁体的距离增加，则可保持磁场装置的总重量。第二曲线702对应于壳体的变化的厚度，以及沿着如图1B所示的“Y”轴的边缘场的距离变化。第三曲线711对应于壳体的恒定厚度，以及沿着如图1B所示的“X”轴的边缘场的距离改变。第四曲线712对应于壳体的变化的厚度，以及如图1B所示的沿着“X”轴的边缘场的距离变化。

对于本领域普通技术人员显而易见的是，边缘场随着外壳的间隔而减小，并且在约50毫米的距离处，对于所有曲线，磁边缘场显著减小。因此，通过改变壳体和磁体之间的距离可实现减小的磁边缘场。

根据一些实施方式，测量容积内的磁场基本上不受由壳体和磁体之间增加的距离引起的边缘场的减小的影响。

现在参考图8，其示出了根据本发明的一些实施方式的将磁场引导到测量容积中的方法的流程图。

该方法包括产生第一方向上具有第一磁场强度的第一磁场(步骤801)。例如，如上面在图1B中描述的第一和第二磁体201和221可引导第一方向上的并具有第一磁场强度的第一磁场。

该方法可进一步包括将第一磁场分配到测量容积中以产生基本均匀的磁通量(步骤802)。例如，如上面在图1B中所描述的第一铁磁元件202和/或第二铁磁元件222可将第一磁场分配到测量容积中。

该方法可进一步包括通过引导第二方向上具有第二磁场强度的第二磁场来增加进入测量容积的总磁通量，其中第二方向平行于第一方向(步骤803)。例如，如上面在图1B中描述的第三磁体230可引导第二方向上并具有第二磁场强度的第二磁场。在一些实施方式中，该方法包括引导第三方向上具有第三磁场强度的第三磁场，其中第三方向垂直于第一方向。例如，如上面在图2A、2B中描述的第五磁体203和/或第六磁体223可引导第三方向上的具有第三磁场强度的第三磁场。

该方法可进一步包括确定从测量容积定位壳体的距离，该测量容积可基于测量容积的大小产生第一磁场强度和第二磁场强度，其中将壳体定位在距离测量容积的该距离处基本上消除了壳体外部的磁场(步骤804)。例如，确定将壳体从测量容积定位的距离，使得壳体外部的磁场低于预定阈值。

在一些实施方式中，该方法还可包括：如果预定距离超过预定阈值，则减小壳的厚度。在一些实施方式中，该方法还可包括：如果预定距离超过预定阈值，则减小至少一个磁体的重量，并保持所需的磁场强度。在一些实施方式中，预定距离也基于边缘磁场的强度。

除非明确说明，否则本文描述的方法实施方式不限于特定的时间顺序。另外，在方法的一系列操作期间，可跳过一些所描述的方法元素，或者可重复它们。

已经呈现了各种实施方式。这些实施方式中的每一个当然可包括来自呈现的其他实施方式的特征，并且未具体描述的实施方式可包括本文描述的各种特征。

Claims (19)

1.一种磁场装置，包括：

第一磁体；

与所述第一磁体相邻定位的第一铁磁元件；

第二磁体；

第二铁磁元件，与所述第二磁体相邻并相对于所述第一铁磁元件定位，以在所述第一铁磁元件和所述第二铁磁元件之间形成间隙；

和

第三磁体，定位在所述第一铁磁元件和所述第二铁磁元件之间并位于所述间隙内；和

壳体，距所述第一磁体和所述第二磁体预定距离处定位，至少包封所述第一磁体和所述第二磁体，

其中，所述预定距离基于所需的磁场强度，并且其中，所述壳体的厚度对应于所述预定距离。

2.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述壳体还至少部分地包封所述第一铁磁元件和所述第二铁磁元件。

3.根据权利要求1所述的磁场装置，还包括第四磁体，定位在所述第一铁磁元件和所述第二铁磁元件之间，位于所述间隙内，并且位于所述壳体内。

4.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述间隙具有基于要成像的物体的类型的尺寸。

5.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述壳体的厚度与所述预定距离成反比。

6.根据权利要求5所述的磁场装置，其中，所述壳体的厚度基于超过预定阈值的预定距离。

7.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述预定距离还基于所述至少一个磁体的重量。

8.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述第一磁体、所述第二磁体和所述第三磁体中的至少一个是永磁体、超导磁体、电阻磁体或其任何组合。

9.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述第一磁体、所述第二磁体、所述第三磁体和所述壳体具有基于所需磁场强度、待成像物体的类型或其任何组合的尺寸。

10.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述壳体包括金属合金。

11.根据权利要求1所述的磁场装置，其中，所述预定距离是50毫米。

12.一种将磁场引导到测量容积中的方法，该方法包括：

产生第一方向上具有第一磁场强度的第一磁场；

将所述第一磁场分布到所述测量容积中以产生基本均匀的磁通量；

通过引导第二方向上具有第二磁场强度的第二磁场来增加进入所述测量容积的总磁通量，其中，所述第二方向平行于所述第一方向；以及

确定从所述测量容积定位壳体的距离，该测量容积能够基于所述测量容积的大小产生所述第一磁场强度和所述第二磁场强度，其中，将所述壳体定位在距所述测量容积的该距离处基本上消除了所述壳体外的磁场。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：如果所述预定距离超过预定阈值，则减小所述壳体的厚度。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预定距离还基于边缘磁场的强度。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括：

如果所述预定距离超过预定阈值，则减小至少一个磁体的重量；以及

保持所需的磁场强度。

16.根据权利要求12所述的方法，还包括在第三方向上将第三磁场引导到所述测量容积中，其中，所述第三方向垂直于所述第一方向。

17.根据权利要求12所述的方法，还包括：

将物体定位在所述测量容积内；以及

对所述物体进行磁场分析。

18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一磁场强度和所述第一方向，以及所述第二磁场强度和所述第二方向基于所述测量容积的大小、待测量的物体的类型或其任何组合。

19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述测量容积中的总磁通量是基本上均匀的场。