CN111551882A - 线圈结构及具有其的成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线圈结构及具有其的成像设备。该线圈结构包括：中空的线圈主体，呈圆柱形设置；以及多个电子器件，围绕所述线圈主体的外周间隔分布；其中，所述线圈主体的内壁与外壁之间具有供制冷媒介流动的流通通道，以对所述电子器件冷却。成像设备工作时，电子器件会产生热量并传递至线圈主体，制冷媒介在流通通道中流动时会带走电子器件向线圈主体传递的热量，以降低线圈主体的温度，进而对电子器件冷却。在线圈主体设置流通通道后，无需单独针对每个电子器件设置风道结构，降低线圈结构的复杂程度，降低生产成本。并且，本发明的流通通道适用于各种型号的线圈主体，利于批量生产。

Description

线圈结构及具有其的成像设备

技术领域

本发明涉及成像设备技术领域，特别是涉及一种线圈结构及具有其的成像设备。

背景技术

核磁共振的体发射线圈是圆柱形筒结构，筒的外壁面有均匀分布的电子器件，电子器件工作时发热，其热量会通过筒结构传递到筒内壁，从而导致筒内壁局部温度升高。当局部温度过高时，会对患者造成不适，因此，对体发射线圈的器件进行有效的冷却可以为病人提供一个舒适的检测环境。

针对不同的发热情况，线圈有多种冷却方式。当电子器件发热并不严重时，电子器件周围的自然散热就能满足要求；当电子器件发热严重时，采用风扇供风，通过对每个电子器件营造一个供风风道，能有效地降低内壁温度。由于电子器件的分布范围比较广，所造供风风道有多个通道，结构复杂，造价也比较高，而且针对不同的体发射线圈，多个风道的结构也有所不同，不利于风道的批量化生产。

发明内容

基于此，有必要针对目前为了降低内壁温度导致的风道结构复杂以及成本高的问题，提供一种结构简单且能够降低温度的线圈结构及具有其的成像设备。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种线圈结构，包括：

中空的线圈主体，呈圆柱形设置；以及

多个电子器件，围绕所述线圈主体的外周间隔分布；

其中，所述线圈主体的内壁与外壁之间具有供制冷媒介流动的流通通道，以对所述电子器件冷却。

在其中一个实施例中，所述流通通道对应至少部分多个所述电子器件。

在其中一个实施例中，所述流通通道包括冷却流道以及与所述冷却流道连通的进口流道以及至少一出口流道，所述冷却流道沿所述线圈主体的周向方向设置，所述进口流道与所述出口流道延伸至所述线圈主体的端部。

在其中一个实施例中，所述冷却流道沿所述线圈主体的周向方向具有第一端及与所述第一端相对的第二端，所述第一端与所述第二端之间存在预设间距，且所述第一端与所述第二端之间的连线距离小于等于所述线圈主体的直径。

在其中一个实施例中，所述流通通道包括两个所述出口流道，其中一个所述出口流道与所述第一端的所述冷却流道连通，另一所述出口流道与所述第二端的所述冷却流道连通。

在其中一个实施例中，所述进口流道与所述出口流道沿所述线圈主体的轴向方向延伸，且所述进口流道的进口与所述出口流道的出口位于所述线圈主体的同一端。

在其中一个实施例中，所述冷却流道沿所述线圈主体轴向方向的长度不小于所述电子器件沿所述线圈主体轴向方向的长度。

在其中一个实施例中，所述冷却流道沿所述线圈主体轴向方向的长度比所述电子器件沿所述线圈主体轴向方向的长度长2cm～4cm。

在其中一个实施例中，所述制冷媒介为气流时，所述线圈结构还包括散热风机，所述散热风机设置于所述进口流道的进口处和/或所述出口流道的出口处，以使气流在所述流通通道中流动。

在其中一个实施例中，所述制冷媒介为冷却液，所述线圈结构还包括动力件以及连接管路，所述动力件用于使冷却液在所述流通通道中流动。

在其中一个实施例中，所述线圈结构还包括换热器以及连接管路，所述换热器通过所述连接管路连接至所述进口流道与所述出口流道，所述换热器用于对吸热后的冷却液冷却，以使冷却液循环冷却所述电子器件。

在其中一个实施例中，所述线圈结构还包括支撑件，所述支撑件设置于所述流通通道中，并与所述流通通道的顶面及底面抵接，用于支撑所述流通通道。

一种成像设备，包括如上述任一技术特征所述的线圈结构。

在其中一个实施例中，所述线圈结构的数量为两个，两个所述线圈结构共轴且对称设置。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

本发明的线圈结构及具有其的成像设备，成像设备工作时，电子器件会产生热量并传递至线圈主体，制冷媒介在流通通道中流动时会带走电子器件向线圈主体传递的热量，以降低线圈主体的温度，进而对电子器件冷却。在线圈主体设置流通通道后，有效的解决目前为了降低内壁温度导致的风道结构复杂以及成本高的问题，无需单独针对每个电子器件设置风道结构，降低线圈结构的复杂程度，降低生产成本。并且，本发明的流通通道适用于各种型号的线圈主体，利于批量生产。

附图说明

图1为本发明一实施例的线圈结构的立体图；

图2为图1所示的线圈结构的透视图；

图3为图1所示的线圈结构采用气流作为制冷媒介的分风结构示意图；

图4为图3所示的线圈结构进行热仿真模拟的示意图；

图5为图1所示的线圈结构采用冷却液作为制冷媒介的分流结构示意图；

图6为图1所示的线圈结构一实施例的局部剖视图；

图7为图1所示的线圈结构另一实施例的局部剖视图。

其中：

100-线圈结构；

110-线圈主体；

111-流通通道；

1111-冷却流道；

1112-进口流道；

1113-出口流道；

120-电子器件；

130-支撑件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的线圈结构及具有其的成像设备进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1和图2，本发明提供一种线圈结构100。该线圈结构100应用于磁共振成像设备(Magnetic Resonance，简称：MR)等。示例性地，该线圈结构100为体发射线圈结构；当然，在本发明的其他实施方式中，该线圈结构100还可为其他类型的线圈结构。线圈结构100用于激发射频信号。成像设备在成像时，成像设备会产生射频脉冲，该射频脉冲经过放大后，由线圈结构100发出，对患者的预定扫描区域进行射频激发。患者的预定扫描区域根据射频激发会产生相应的射频信号，接收射频信号的线圈为接收线圈，并且，发射线圈和接收线圈可能是收发一体的，也可能是发射线圈和接收线圈各自独立设置的。并进一步传输给成像设备的图像成像单元进行图像重建，以形成患者对预定扫描区域的图像。并且，线圈结构100可以降低γ射线等的衰减与散射，以提高射频信号激发与接收的稳定性，进而提高图像成像的质量。可以理解的，预定扫描区域通常为某一个或多个具体的待成像区域(例如头部区域、胸腔区域、手臂区域、肩部区域、腿部区域或者脚踝区域等)。

本发明的线圈结构100可以降低其内壁的温度，避免内壁某一处的局部温度过高，进而避免烫伤患者而引起患者的不适感。并且，本发明的线圈结构100的结构简单，复杂程度较低，可以降低生产成本，利于批量生产。

在一实施例中，线圈结构100包括中空的线圈主体110以及多个电子器件120。线圈主体110呈圆柱形设置。多个电子器件120围绕线圈主体110的外周间隔分布。其中，线圈主体110的内壁与外壁之间具有供制冷媒介流动的流通通道111，以对电子器件120冷却。

线圈主体110为线圈结构100激发射频信号的主要部件。线圈主体110呈中空的筒形设置，病床结构带动躺在其上的患者移入或者移出线圈主体110的中空腔体，实现对患者的预定扫描区域的扫描。并且，线圈主体110具有一定的壁厚，以承载安装各个电子器件120。各个电子器件120分布于线圈主体110外壁的同一圆周上，各个电子器件120之间的距离相等，当然，各个电子器件120之间的距离也可以不等。可选地，电子器件120可以是电感、二极管或者电容等中的一种或者多种的组合。

可以理解的，电子器件120在工作时会产生大量的热量，该热量会传递至线圈主体110上，并从线圈主体110的外壁传递至线圈主体110的内壁，从而导致线圈主体110的内壁的温度升高。当病床结构带着患者进入线圈主体110的中空腔体时，温度升高的内壁会对患者造成不适，严重时甚至会烫伤患者。

为了降低线圈主体110的内壁的温度，本发明的线圈结构100在线圈主体110中开设流通通道111，流通通道111位于线圈主体110的外壁与内壁之间。也就是说，在线圈主体110的壁厚中开设流通通道111，该流通通道111的高度小于线圈主体110的壁厚，并且，流通通道111中可以供制冷媒介流动。流通通道111可以隔开线圈主体110的内壁与外壁，将电子器件120的热量有效的隔断，从而减小热量向线圈主体110的内壁的传递，达到降低线圈主体110的内壁的温度的目的。

线圈主体110外周的电子器件120产生的热量传递至线圈主体110的外壁后，外壁的热量会被制冷媒介吸收，并随着流动的制冷媒介排出线圈主体110。线圈主体110的外壁的热量不会传递至线圈主体110的内壁，并且，即使线圈主体110的外壁的热量可与传递至线圈主体110的内壁，由于制冷媒介的吸热作用，传递至线圈主体110内壁的热量也会大大降低。这样，流通通道111可以防止热量向线圈主体110的中空腔体内传递，降低线圈主体110的内壁的温度，避免线圈主体110的内壁的温度升高，进而避免该温度升高对患者造成的不适感。值得说明的，制冷媒介可以为液体制冷媒介，也可以为气体制冷媒介，这一点在后文详述。

并且，线圈主体110的壁厚中开设流通通道111对外周的各电子器件120进行冷却，无需对各电子器件120专门设置对应供风风道，使得线圈结构100的结构简单，降低结构的复杂程度，以方便线圈结构100的加工，降低生产成本。同时，不同型号的线圈主体110都可以开设相同的流通通道111，只需调整相应的尺寸即可，利于线圈主体110的批量生产。

在一实施例中，流通通道111对应至少部分多个电子器件120。示例性地，流通通道111可以完全对应线圈主体110外周的各个电子器件120，也可以对应线圈主体110外周的部分电子器件120。当流通通道111完全对应线圈主体110外周的各个电子器件120时，流通通道111可以降低线圈主体110的内壁的各处的温度，避免电子器件120导致线圈主体110的内壁的温度升高。

当流通通道111对应线圈主体110外周的部分电子器件120时，线圈主体110底部区域对应的电子器件120不对应流通通道111，线圈主体110外周其余的电子器件120均对应流通通道111，即在竖直方向的投影上，病床结构下方的电子器件120不通过流通通道111散热，病床结构上方的电子器件120通过流通通道111散热。可以理解的，线圈主体110底部区域的电子器件120产生的热量传递至线圈主体110的内壁后，由于患者位于病床结构上，病床结构起到阻隔热量的作用，线圈主体110的内壁的热量不会传递至患者，进而不会对患者造成不适感。

在一实施例中，流通通道111包括冷却流道1111以及与冷却流道1111连通的进口流道1112以及至少一出口流道1113，冷却流道1111沿线圈主体110的周向方向设置，进口流道1112与出口流道1113延伸至线圈主体110的端部。进口流道1112用于供制冷媒介进入，出口流道1113用于供制冷媒介流出，冷却流道1111对应线圈主体110上的电子器件120。冷却时，制冷媒介从进口流道1112进入流通通道111，并进入到冷却流道1111中，冷却流道1111中的制冷媒介可以吸收电子器件120传递至线圈主体110的热量，并且，吸热后的制冷媒介可以从出口流道1113流出流通通道111。可选地，出口流道1113的数量可以为多个，多个出口流道1113间隔设置，以使得冷却流道1111中吸热后的制冷媒介可以排出，保证冷却效果。可选地，进口流道1112的数量也可以为至少一个，以保证制冷媒介的输送量。

可选地，冷却流道1111可以为环形，环形的冷却流道1111可以完全隔绝电子器件120的热量，减小热量向线圈主体110内壁的传递，达到降低线圈主体110的内壁的温度的目的。当然，冷却流道1111的圆心角也可以小于360°，也就是说，冷却流道1111具有缺口，不是完整的环形，此时，冷却流道1111对应部分电子器件120，且冷却流道1111的缺口位于线圈主体110的底部区域，这样，线圈主体110底部区域以上的电子器件120可以通过冷却流道1111隔绝热量。

在一实施例中，冷却流道1111沿线圈主体110的周向方向具有第一端及与第一端相对的第二端，第一端与第二端之间存在预设间距，且第一端与第二端之间的连线距离小于等于所述线圈主体的直径。以图2所示的上下左右方向为基准，第一端与第二端位于线圈主体110的底部区域，并高于线圈主体110的最低点。也就是说，冷却流道1111不是完整的环形，且，冷却流道1111的缺口位于线圈主体110的底部区域，在竖直方向的投影上，冷却流道1111的第一端与第二端略低于病床结构的下方，部分对应线圈主体110外周的电子器件120。这样可以减少流通通道111的加工工序，节约加工时间，同时，不用对底部区域的电子器件120冷却后，可以减少制冷媒介的用量，保证冷却效果。

在一实施例中，流通通道111包括两个出口流道1113，其中一个出口流道1113与第一端的冷却流道1111连通，另一出口流道1113与第二端的冷却流道1111连通。并且，进口流道1112位于冷却流道1111的中部区域，保证进口流道1112到两个出口流道1113的距离相一致。如图2所示，进口流道1112位于线圈主体110的顶部，两个出口流道1113位于线圈主体110的底部区域，这样，制冷媒介通过进口流道1112进入冷却流道1111时分成两股，分别进入左侧或右侧的冷却流道1111中，吸收电子器件120传递至线圈主体110的热量后，从第一端或第二端对应的出口流道1113流出。

当然，在本发明的其他实施方式中，出口流道1113的数量也可为一个，并与进口流道1112分别连接冷却流道1111的两端。当然，出口流道1113的数量还可为更多个，或者，出口流道1113与冷却流道1111的连接方式与上述实施例相异，只要保证冷却流道1111可以吸收电子器件传递至线圈主体110的热量并流出即可。

在一实施例中，进口流道1112与出口流道1113沿线圈主体110的轴向方向延伸，且进口流道1112的进口与出口流道1113的出口位于线圈主体110的同一端。如图2所示，进口流道1112的进口处与出口流道1113的出口处在线圈主体110的同一端，这样可以方便与外界的供风系统或动力元件连接。当然，在本发明的其他实施方式中，进口流道1112的进口处与出口流道1113的出口处也可以分别位于线圈主体110的两端。

在一实施例中，冷却流道1111沿线圈主体110轴向方向的长度不小于电子器件120沿线圈主体110轴向方向的长度。也就是说，冷却流道1111可以完全覆盖对应的电子器件120，以保证完全隔绝电子器件120的热量，以有效的隔绝热量向线圈主体110的内壁传递，以降低线圈主体110的内壁的温度。

在一实施例中，冷却流道1111沿线圈主体110轴向方向的长度比电子器件120沿线圈主体110轴向方向的长度长2cm～4cm。也就是说，冷却流道1111要比电子器件120单边外延1cm～2cm。这样，可以保证冷却流道1111可以完全覆盖对应的电子器件120。

参见图1至图3，在一实施例中，制冷媒介为气流时，线圈结构100还包括散热风机，散热风机设置于进口流道1112的进口处和/或出口流道1113的出口处，以使气流在流通通道111中流动。本实施例中，制冷媒介的气流为空气，当然，在本发明的其他实施方式中，制冷媒介的气流还可以为其他能够实现冷却的气体。外界环境中的气流从进口流道1112进入流通通道111中，分成两股进入到冷却流道1111中，冷却流道1111中的气流可以吸收电子器件120传递至线圈主体110的热量，吸热后的气流从出口流道1113排入到外界环境中。可以理解的，通过散热风机实现流通通道111的供风，保证气流可以在流通通道111中流动。可选地，散热风机可以只设置于进口处，也可以只设置与出口处，还可以进口处与出口处均设置。

对本实施例的线圈结构100进行热仿真模拟，以获得线圈主体110的内壁的温度结果。其中，进口流道1112的进口处的风速为2.6m/s，环境温度为22℃。结果显示，最高温发生在接近出口流道1113的出口处位置，当给定热功耗为30W时，内壁的温度为39.7℃，而且，这个温度可以通过风量的大小调节而改变，来达到满足患者舒适度的要求。如图4所示，各线圈主体110从左至右的热功耗依次为：11W，20W，30W，热功耗不同，线圈主体110的内壁的温度也存在差异，可以根据热功耗控制线圈主体110的内壁的温度。

参见图1、图2和图5，在一实施例中，制冷媒介为冷却液，线圈结构100还包括动力件以及连接管路，动力件用于使冷却液在流通通道111中流动。可选地，冷却液为冷却油或者其他有机物。冷却液从进口流道1112进入流通通道111，并分成两股进入冷却流道1111中，冷却流道1111中的冷却液可以吸收电子器件120传递至线圈主体110的热量，吸热后的冷却热从出口流道1113排出到相应的容器中。可以理解的，通过动力元件实现冷却液在流通通道111中的流动，示例性地，动力元件可以为泵等，以提供冷却液的流动力。

在一实施例中，线圈结构100还包括换热器以及连接管路，换热器通过连接管路连接至进口流道1112与出口流道1113，换热器用于对吸热后的冷却液冷却，以使冷却液循环冷却电子器件120。通过换热器与连接管路连接后，可以实现冷却液的循环利用，降低冷却成本。整个流道需要密封，动力元件提供循环流动力，以使得换热器流出的低温冷却液进入进口流道1112中，然后分成两股进入冷却流道1111，冷却流道1111中的冷却液吸收热量后，从出口流道1113流出流通通道111，经连接管路进入换热器中降温，变成低温冷却液，然后再流出换热器，经动力元件进行下一轮循环。

参见图1、图2、图6和图7，可选地，流通通道111为空心结构。当然，在一实施例中，线圈结构100还包括支撑件130，支撑件130设置于流通通道111中，并与流通通道111的顶面及底面抵接，用于支撑流通通道111。支撑件130可以支撑流通通道111，以提高流通通道111的结构强度，进而提高线圈主体110的结构强度，保证线圈主体110的可靠性。可选地，流通通道111的截面形状为多边形或曲线型等等。可选地，支撑件130的截面形状为多边形或曲线型等等，进一步地，支撑件130的形状可以是矩形，也可以是梯形，还可以是其他形状。

本发明还提供一种成像设备，包括上述任一实施例中的线圈结构100。该成像设备可以是磁共振成像设备，还可以是磁共振-正电子发射断层成像(PET-MR)系统。成像设备采用上述的线圈结构100后，可以为患者提供舒适的检测环境，避免局部温度过高对患者造成不适。

在一实施例中，线圈结构100的数量为两个，两个线圈结构100共轴且对称设置。两个线圈结构100分别为第一线圈结构与第二线圈结构，第一线圈结构与第二线圈结构对称布置，第一线圈结构的进口流道1112的进口处与出口流道1113的出口处位于远离第二线圈结构的端部，第二线圈结构的进口流道1112的进口处与出口流道1113的出口处位于远离第一线圈结构的端部。

参见图3，当采用气流作为制冷媒介时，散热风机对应第一线圈结构与第二线圈结构的进口流道1112的进口处，使得气流从两个线圈结构100的进口流道1112的进口处进入，再从对应的出口流道1113流出。参见图5，当采用冷却液作为制冷媒介时，动力元件对应第一线圈结构与第二线圈结构的进口流道1112的进口处，使得冷却液从两个线圈结构100的进口流道1112的进口处进入，再从对应的出口流道1113流出。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种线圈结构，其特征在于，包括：

中空的线圈主体，呈圆柱形设置；以及

多个电子器件，围绕所述线圈主体的外周间隔分布；

其中，所述线圈主体的内壁与外壁之间具有供制冷媒介流动的流通通道，以对所述电子器件冷却。

2.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，所述流通通道对应至少部分多个所述电子器件。

3.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，所述流通通道包括冷却流道以及与所述冷却流道连通的进口流道以及至少一出口流道，所述冷却流道沿所述线圈主体的周向方向设置，所述进口流道与所述出口流道延伸至所述线圈主体的端部。

4.根据权利要求3所述的线圈结构，其特征在于，所述冷却流道沿所述线圈主体的周向方向具有第一端及与所述第一端相对的第二端，所述第一端与所述第二端之间存在预设间距，且所述第一端与所述第二端之间的连线距离小于等于所述线圈主体的直径。

5.根据权利要求4所述的线圈结构，其特征在于，所述流通通道包括两个所述出口流道，其中一个所述出口流道与所述第一端的所述冷却流道连通，另一所述出口流道与所述第二端的所述冷却流道连通。

6.根据权利要求3所述的线圈结构，其特征在于，所述进口流道与所述出口流道沿所述线圈主体的轴向方向延伸，且所述进口流道的进口与所述出口流道的出口位于所述线圈主体的同一端。

7.根据权利要求3至6任一项所述的线圈结构，其特征在于，所述冷却流道沿所述线圈主体轴向方向的长度不小于所述电子器件沿所述线圈主体轴向方向的长度。

8.根据权利要求7所述的线圈结构，其特征在于，所述冷却流道沿所述线圈主体轴向方向的长度比所述电子器件沿所述线圈主体轴向方向的长度长2cm～4cm。

9.根据权利要求3至6任一项所述的线圈结构，其特征在于，所述制冷媒介为气流时，所述线圈结构还包括散热风机，所述散热风机设置于所述进口流道的进口处和/或所述出口流道的出口处，以使气流在所述流通通道中流动。

10.根据权利要求3至6任一项所述的线圈结构，其特征在于，所述制冷媒介为冷却液，所述线圈结构还包括动力件以及连接管路，所述动力件用于使冷却液在所述流通通道中流动。

11.根据权利要求10所述的线圈结构，其特征在于，所述线圈结构还包括换热器以及连接管路，所述换热器通过所述连接管路连接至所述进口流道与所述出口流道，所述换热器用于对吸热后的冷却液冷却，以使冷却液循环冷却所述电子器件。

12.根据权利要求1至6任一项所述的线圈结构，其特征在于，所述线圈结构还包括支撑件，所述支撑件设置于所述流通通道中，并与所述流通通道的顶面及底面抵接，用于支撑所述流通通道。

13.一种成像设备，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的线圈结构。

14.根据权利要求13所述的成像设备，其特征在于，所述线圈结构的数量为两个，两个所述线圈结构共轴且对称设置。

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