CN112587121A - Mr环境用屏蔽结构及其制作方法、医疗器械 - Google Patents

Abstract

一种MR环境用屏蔽结构及其制作方法、医疗器械，该屏蔽结构包括层叠设置的导电层和导电保护层，导电层为电的良导体，导电层和导电保护层均为磁的绝缘体，导电保护层用于保护导电层，导电层用于覆盖医疗器械。通过设置导电层和导电保护层，导电层为电的良导体和磁的绝缘体，导电保护层为磁的绝缘体，使得导电层覆盖的医疗器械被屏蔽，静电场和磁场均不会进入和逃脱，即MR环境的静电场和强磁场不会进入医疗器械，医疗器械的静电场和磁场也不会逃脱到MR环境中影响磁共振设备，从而实现MR环境中的医疗器械的兼容使用，使得患者能够使用维持生命必须的医疗器械的同时，能够进行MRI磁共振成像，达到更好的诊疗效果。

Description

MR环境用屏蔽结构及其制作方法、医疗器械

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种MR环境用屏蔽结构及其制作方法、医疗器械。

背景技术

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)是一种利用磁共振现象从人体中获得电磁信号，并重建出人体信息和断层成像的一种被广泛利用的医学影像技术。其所在环境则被称为磁共振(Magnetic Resonance，MR)环境，MR环境中具有强磁场。在拥有更多样的成像方式，更丰富的信息等优势的同时，其强磁场的特性也带来了诸多不便。因为有金属被磁化进而产生位移，发热或引发失效的风险，有金属异物或植入物(如心脏起搏器)的患者无法进行磁共振成像检查。传统的医疗器械也因含易磁化金属材料和自身工作是发出的射频信号诱发成像伪影等因素而无法在磁共振成像室中使用。

对于可以通过磁共振成像而得到更好诊疗效果，但无法脱离必要生命维持医疗器械的患者而言，能够在MR环境下应用的医疗器械就有了很高的实用价值和社会价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种MR环境用屏蔽结构及其制作方法、医疗器械，解决医疗器械在MR环境中可兼容使用的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种MR环境用屏蔽结构，包括层叠设置的导电层和导电保护层，所述导电层为电的良导体，所述导电层和所述导电保护层均为磁的绝缘体，所述导电保护层用于保护所述导电层，所述导电层用于覆盖医疗器械。

可选的，所述导电层的厚度大于所述导电保护层的厚度。

可选的，所述导电层的材质为铜，所述导电保护层的材质为铜锡锌合金、银、非金属材料的任意一种或多种的组合。

可选的，所述屏蔽结构还包括基材，所述基材位于所述导电层背向所述导电保护层一侧，所述基材为所述医疗器械的内部器件，或者，所述基材覆盖所述医疗器械的内部器件。

可选的，所述基材的材质为铝合金、镁合金、塑料的任意一种。

可选的，所述屏蔽结构还包括基材处理层，所述基材处理层形成在所述基材上，所述导电层与所述基材处理层连接，所述基材处理层为磁的绝缘体。

可选的，当所述基材的材质为铝合金时，所述基材处理层的材质为镍磷合金，所述镍磷合金中磷元素的占比大于预设值。

可选的，当所述基材的材质为塑料时，所述基材处理层的材质为金属。

第二方面，本发明实施例还提供一种医疗器械，包括壳体、内部器件和第一方面各种实施例中任一项所述的MR环境用屏蔽结构，所述内部器件设置在所述壳体内，所述屏蔽结构覆盖所述内部器件。

第三方面，本发明实施例还提供一种MR环境用屏蔽结构的制作方法，包括：

在基材上形成基材处理层，其中，所述基材为医疗器械的内部器件，或者，所述基材覆盖所述医疗器械的内部器件；

在所述基材处理层上形成导电层；

在所述导电层上形成导电保护层；

其中，所述导电层为电的良导体，所述基材、所述基材处理层、所述导电层和所述导电保护层均为磁的绝缘体。

通过设置导电层和导电保护层，导电层为电的良导体和磁的绝缘体，导电保护层为磁的绝缘体，使得导电层覆盖的医疗器械被屏蔽，静电场和磁场均不会进入和逃脱，即MR环境的静电场和强磁场不会进入医疗器械，医疗器械的静电场和磁场也不会逃脱到MR环境中影响磁共振设备，从而实现MR环境中的医疗器械的兼容使用，使得患者能够使用维持生命必须的医疗器械的同时，能够进行MRI磁共振成像，达到更好的诊疗效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种实施例的MR环境用屏蔽结构的剖视结构图。

附图标记说明：

10－基材，20－基材处理层，30－导电层，40－导电保护层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供一种MR环境用屏蔽结构，包括层叠设置的导电层30和导电保护层40。导电层30为电的良导体，具有良好的导电性能。导电层30和导电保护层40均为磁的绝缘体，也就是导电层30和导电保护层40均不会被磁化。导电保护层40用于保护导电层30，导电层30用于覆盖医疗器械。

本实施例中，在MR环境中具有强磁场，患者在进行MRI时，医疗器械放置在磁共振室内，需要考虑MR环境的强磁场对维持生命必须的医疗器械的影响，需要对MR环境的强磁场进行电磁屏蔽，同时又需要考虑医疗器械自身产生的电磁场对MRI的干扰，即医疗器械自身也需要进行内部器件的电磁屏蔽。

本实施例中，导电层30为电的良导体，并覆盖医疗器械，相当于导电层30将医疗器械包裹住，导电层30形成类似法拉第笼的结构，使得导电层30形成等位体，导电层30所覆盖的医疗器械的电势差为0，即在医疗器械一侧的电势差为0，电场为0，使得导电层30形成一个可以防止静电场进入或逃脱的外壳，导电层30接地设置，静电场在导电层30上产生的电流流入地端，实现静电场屏蔽。由于导电层30为磁的绝缘体，不会被磁化，使得导电层30没有磁性，导电层30可以屏蔽内部和外部的磁场。具体的，MR环境的强磁场被导电层30屏蔽而不会进入医疗器械，医疗器械的内部器件产生的磁场被导电层30屏蔽而不会辐射到外部而影响磁共振设备，使得导电层30形成一个可以防止磁场进入或逃脱的外壳，实现磁场屏蔽。

本实施例中，导电层30由于是电的良导体，容易被冲击和腐蚀，故设置导电保护层40用于保护导电层30，以提供抗冲击，抗腐蚀的保护。设置导电保护层40为磁的绝缘体，即导电保护层40也不会被磁化，不会产生磁场，故也不会影响到导电层30对MR环境的强磁场以及医疗器械的内部器件的磁场的屏蔽作用。

因此，本实施例通过设置导电层30和导电保护层40，导电层30为电的良导体和磁的绝缘体，导电保护层40为磁的绝缘体，使得导电层30覆盖的医疗器械被屏蔽，静电场和磁场均不会进入和逃脱，即MR环境的静电场和强磁场不会进入医疗器械，医疗器械的静电场和磁场也不会逃脱到MR环境中影响磁共振设备，从而实现MR环境中的医疗器械的兼容使用，使得患者能够使用维持生命必须的医疗器械的同时，能够进行MRI磁共振成像，达到更好的诊疗效果。

本实施例中的医疗器械包括但不限于呼吸机、麻醉工作站、心电监护仪等仪器设备，也可包括其他需要在MR环境中使用的设备保护装置、辐射屏蔽装置、具有金属零部件的各种设备、工具等。

一种实施例中，导电层30的厚度大于导电保护层40的厚度。本实施例中，导电层30和导电保护层40可分别为一各处大致均匀的膜层结构，其厚度是指在垂直于膜层表面的方向上的尺寸。导电层30是作为实现电磁屏蔽的核心层，故设置其厚度比导电保护层40的厚度更厚，满足电磁屏蔽的要求。导电保护层40主要是保护作用，其厚度可比导电层30更薄，在满足保护功能的基础上，可节约材料成本。

一种实施例中，导电层30的材质为铜，铜具有仅次于金银的导电性，且成本相较金银更低廉，加工难度低，耐受性好。且铜为磁的绝缘体，不属于磁性材料，能避免的MR环境的磁化影响。可选的，导电层30为铜材质时，导电层30的厚度可大于等于10μm。其他可选的，导电层30也可为其他的电的良导体和磁的绝缘体的材质，其厚度可根据不同的材质设置，在此不做限制。

一种实施例中，导电保护层40的材质为铜锡锌合金、银、非金属材料的任意一种或多种的组合。

可选的，导电保护层40的材质为铜锡锌合金。传统工艺中，通常会考虑使用铜镍合金作为保护结构，但本实施例中，金属镍为磁的良导体，易被磁化，会影响导电层30的电磁屏蔽效果，也可能会导致具有磁性的医疗器械与磁共振设备的磁性相吸。因此，设置导电保护层40的材质为铜锡锌合金，规避了金属镍，免去了磁化风险。同时，铜锡锌合金具有导电性较好、可焊性较好、导热性较好等优势，也有着不俗的抗氧化性和抗腐蚀性等特性。

可选的，导电保护层40的材质为银。相较于铜锡锌合金，银具有更优良的导电性能，且也是磁的绝缘体，在面对更高等级的电磁屏蔽要求时，银材质的导电保护层40能够和导电层30一道进行电磁屏蔽。导电保护层40为银材质也有一定的限制，主要是由于银材质的原料成本较高，在工艺制作上也有较多的限制条件，如需要达到较厚的厚度以避免与导电层30的铜材质相互迁移，银材质表面也易被氧化，氧化部分有几率影响电磁屏蔽效果，因此，本实施例仅限于更高级别电磁屏蔽应用或小面积的电子元器件电磁屏蔽，可应用于核心部件的小面积高等级屏蔽。

可选的，导电保护层40的材质为非金属。具体的，非金属例如为塑料、陶瓷、竹木等，以及非金属的一些喷涂料等，均可作为导电层30的抗冲击和抗腐蚀的保护结构。此外，非金属材质一般具有材料成本低、加工容易、重量较轻等优点。

可选的，医疗器械的内部器件有多个区域，可根据不同区域的特点，设置不同的材质，即导电保护层40的材质为铜锡锌合金、银、非金属材料的任意两种以上的组合，从而实现更好的电磁屏蔽效果，同时尽可能的降低成本。

一种实施例中，屏蔽结构还包括基材10，基材10位于导电层30背向导电保护层40一侧，基材10为医疗器械的内部器件，或者，基材10覆盖医疗器械的内部器件。

可选的，基材10为医疗器械的内部器件。对于医疗器械而言，其结构包括壳体和内部器件，内部器件设置在壳体内。基材10为内部器件，即为将内部器件作为本实施例的屏蔽结构的一部分，也可说屏蔽结构和内部器件集成为一体。

可选的，基材10覆盖医疗器械的内部器件。分为两种情况，一种情况是基材10覆盖在内部器件上，且屏蔽结构位于壳体内；另一种是基材10覆盖在壳体外部，显然的，基材10也覆盖了内部器件，使得屏蔽结构位于壳体外。本实施例的屏蔽结构相对于内部器件而言是独立的结构，未与内部器件集成。

设置基材10的目的主要是为了提供屏蔽结构的结构基础，起到支撑、抗冲击等作用。

可选的，基材10的材质可为铝合金、镁合金、塑料等。具体的，铝合金拥有较好的机械性能，同时也属于非磁性金属，不会被静磁场磁化导致安全问题，单位体积材料比铁或钢类材料轻。镁合金相比于铝合金有着更为优良的导电性能，对于更高等级的电磁屏蔽表现有着不俗的性能。但镁合金的材料成本高于铝合金，工艺难度也较高，技术成熟度不及铝合金类材料，仅限于更高级别电磁屏蔽的应用。塑料如ABS等相比于金属材料有着更轻的重量，更良好的加工性。但塑料不导电，对于电磁屏蔽无增益作用。

一种实施例中，屏蔽结构还包括基材处理层20，基材处理层20形成在基材10上，导电层30与基材处理层20连接，基材处理层20为磁的绝缘体。基材处理层20的作用是对基材10提供保护以及加强导电层30的附着性。

可选的，当基材10的材质为铝合金时，基材处理层20的材质为镍磷合金，镍磷合金中磷元素的占比大于预设值。具体的，在对铝合金进行前处理之后，由于铝合金的制造特性，在去除掉金属表面氧化层之后因为铝合金表面氧化深度不一，会存在许多微小孔洞。在此之上使用镍磷合金可以利用镍金属的渗透能力，对铝合金基材10进行保护，同时也增加了对后续镀层(即导电层30)的附着力，降低后续工序加工难度。磷元素的加入破坏了镍本身的金属晶格结构，由市场经验得，占比高于11％的磷元素便可以对镍去磁化，从而使得该层免受MR环境磁化影响。磷元素含量可根据实际测试情况进行调整，磷元素的升高会影响该层的导电性，因此需结合电磁屏蔽效果进行调整。

可选的，当基材10的材质为塑料时，基材处理层20的材质为金属。由于塑料不导电，在基材10上制作导电层30的工艺较难，故设置基材处理层20为金属，导电层30和基材处理层20均为金属，工艺上容易实现。具体工艺为将基材10的塑料表面进行金属化形成基材处理层20具体工艺包括但不限于真空镀和化学镀，后续再在基材处理层20上电镀形成导电层30。其中，基材处理层20的材质可以为镍磷合金。

本发明实施例还提供一种医疗器械，包括壳体、内部器件和前述实施例中的MR环境用屏蔽结构，内部器件设置在壳体内，屏蔽结构覆盖内部器件。根据前述的说明，屏蔽结构可以和内部器件集成为一体，屏蔽结构也可以与内部器件相对独立，且屏蔽结构可以位于壳体内或壳体外。本实施例的医疗器械包括但不限于呼吸机、麻醉工作站、心电监护仪等仪器设备，也可包括其他需要在MR环境中使用的设备保护装置、辐射屏蔽装置、具有金属零部件的各种设备、工具等。

本实施例的医疗器械，通过设置导电层30和导电保护层40，导电层30为电的良导体和磁的绝缘体，导电保护层40为磁的绝缘体，使得导电层30覆盖的医疗器械被屏蔽，静电场和磁场均不会进入和逃脱，即MR环境的静电场和强磁场不会进入医疗器械，医疗器械的静电场和磁场也不会逃脱到MR环境中影响磁共振设备，从而实现MR环境中的医疗器械的兼容使用，使得患者能够使用维持生命必须的医疗器械的同时，能够进行MRI磁共振成像，达到更好的诊疗效果。

本发明实施例还提供一种MR环境用屏蔽结构的制作方法，包括：

在基材10上形成基材处理层20，其中，基材10为医疗器械的内部器件，或者，基材10覆盖医疗器械的内部器件；

在基材处理层20上形成导电层30；

在导电层30上形成导电保护层40；

其中，导电层30为电的良导体，基材10、基材处理层20、导电层30和导电保护层40均为磁的绝缘体。

其中，基材10一般需要进行前处理，以基材10为铝合金为例，前处理包括：对铝合金原料进行化学浸泡除油、阴极电解除油处理，将原材料清洁干净。之后依次进行酸蚀和碱蚀，将铝合金表面氧化层清除彻底。

在基材10上形成基材处理层20的工艺可以包括：先二次化学沉锌在基材20的铝合金的表面，二次化学沉锌用时约15分钟，使得基材20的铝合金的表面具有锌，以便于后续与镍磷合金更好的结合；再电镀基材处理层20的镍磷合金，镍磷合金会将铝合金表面的锌置换出来，最终呈现的是在铝合金表面的一层镍磷合金的结构。

在基材处理层20上形成导电层30的工艺可以包括：在基材处理层20的镍磷合金上电镀金属铜，形成导电层30，电镀金属铜的用时约30分钟，形成厚度大于10μm的金属铜的导电层30。

在导电层30上形成导电保护层40的工艺可以包括：在导电层30的金属铜上电镀铜锡锌合金，形成导电保护层40，电镀铜锡锌合金的用时约10－15分钟。

最后对导电保护层40进行表面钝化和后处理，以适应实际使用环境。

本发明实施例提供的MR环境用屏蔽结构的制作方法，通过设置基材10、基材处理层20、导电层30和导电保护层40，导电层30为电的良导体和磁的绝缘体，导电保护层40为磁的绝缘体，使得导电层30覆盖的医疗器械被屏蔽，静电场和磁场均不会进入和逃脱，即MR环境的静电场和强磁场不会进入医疗器械，医疗器械的静电场和磁场也不会逃脱到MR环境中影响磁共振设备，从而实现MR环境中的医疗器械的兼容使用，使得患者能够使用维持生命必须的医疗器械的同时，能够进行MRI磁共振成像，达到更好的诊疗效果。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种MR环境用屏蔽结构，其特征在于，包括层叠设置的导电层和导电保护层，所述导电层为电的良导体，所述导电层和所述导电保护层均为磁的绝缘体，所述导电保护层用于保护所述导电层，所述导电层用于覆盖医疗器械。

2.如权利要求1所述的MR环境用屏蔽结构，其特征在于，所述导电层的厚度大于所述导电保护层的厚度。

3.如权利要求1或2所述的MR环境用屏蔽结构，其特征在于，所述导电层的材质为铜，所述导电保护层的材质为铜锡锌合金、银、非金属材料的任意一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的MR环境用屏蔽结构，其特征在于，所述屏蔽结构还包括基材，所述基材位于所述导电层背向所述导电保护层一侧，所述基材为所述医疗器械的内部器件，或者，所述基材覆盖所述医疗器械的内部器件。

5.如权利要求4所述的MR环境用屏蔽结构，其特征在于，所述基材的材质为铝合金、镁合金、塑料的任意一种。

6.如权利要求5所述的MR环境用屏蔽结构，其特征在于，所述屏蔽结构还包括基材处理层，所述基材处理层形成在所述基材上，所述导电层与所述基材处理层连接，所述基材处理层为磁的绝缘体。

7.如权利要求6所述的MR环境用屏蔽结构，其特征在于，当所述基材的材质为铝合金时，所述基材处理层的材质为镍磷合金，所述镍磷合金中磷元素的占比大于预设值。

8.如权利要求6所述的MR环境用屏蔽结构，其特征在于，当所述基材的材质为塑料时，所述基材处理层的材质为金属。

9.一种医疗器械，其特征在于，包括壳体、内部器件和如权利要求1至8任一项所述的MR环境用屏蔽结构，所述内部器件设置在所述壳体内，所述屏蔽结构覆盖所述内部器件。

10.一种MR环境用屏蔽结构的制作方法，其特征在于，包括：

在基材上形成基材处理层，其中，所述基材为医疗器械的内部器件，或者，所述基材覆盖所述医疗器械的内部器件；

在所述基材处理层上形成导电层；

在所述导电层上形成导电保护层；

其中，所述导电层为电的良导体，所述基材、所述基材处理层、所述导电层和所述导电保护层均为磁的绝缘体。

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