CN112858971A - 磁共振成像装置的超导磁体及磁共振成像装置 - Google Patents

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Abstract

磁共振成像装置的超导磁体，包括一个内磁体(10)、一个外结构件(20)和数个支撑条(30)。内磁体(10)环绕一个轴线(A)设置。外结构件(20)环绕轴线(A)设置且位于内磁体(10)的外侧。各支撑条(30)连接内磁体(10)和外结构件(20)以维持内磁体(10)和外结构件(20)的相对位置。各支撑条(30)在垂直于轴线(A)和自身长度方向(L)的方向上位于内磁体(10)的一侧。该超导磁体具有较好的稳定性。此外还提供了包括该超导磁体的磁共振成像装置。

Description

磁共振成像装置的超导磁体及磁共振成像装置
技术领域
本发明涉及一种磁共振成像装置的超导磁体，尤其是一种结构较为稳定且轻便、便于制造的超导磁体及包括其的磁共振成像装置。
背景技术
磁共振成像装置的超导磁体往往包括内磁体及环绕其设置的外结构件。内磁体用于形成成像磁场，外结构件例如用于安装屏蔽线圈等功能部件。内磁体和外结构件保持一定的距离并通过连接件连接。现有的连接结构在超导磁体移动冲击时承受的应力较大，不利于超导磁体结构的稳定性。此外传统磁体结构较重，加工和装配难度较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁共振成像装置的超导磁体，其结构稳定性较好。
本发明的另一个目的是提供一种磁共振成像装置，其结构稳定性较好。
本发明提供了一种磁共振成像装置的超导磁体，其包括一个内磁体、一个外结构件和数个支撑条。内磁体环绕一个轴线设置。外结构件环绕轴线设置且位于内磁体的外侧。各支撑条连接内磁体和外结构件以维持内磁体和外结构件的相对位置。各支撑条在垂直于轴线和自身长度方向的方向上位于内磁体的一侧。
该超导磁体的支撑条在垂直于轴线和自身长度方向的方向上位于内磁体的一侧，借此可优化该超导磁体受轴向冲击、径向冲击、尤其是切向冲击时的受力，还可减小结构冷却收缩不均而带来的应变，减小应力，借此提高超导磁体结构的稳定性。
在磁共振成像装置的超导磁体的另一种示意性实施方式中，超导磁体还包括两个衔接单元。各衔接单元包括数个固定块。各固定块固定连接外结构件。同一衔接单元的数个固定块沿垂直于轴线的平面环绕内磁体分布。两个衔接单元分别对应于内磁体沿轴线的两端。各支撑条通过连接固定块而连接外结构件。借此便于组装。
在磁共振成像装置的超导磁体的再一种示意性实施方式中，各支撑条沿其长度方向的两端分别具有一个端连接部。各支撑条还具有一个中连接部，中连接部在支撑条的长度方向上位于两个端连接部之间。各支撑条的各端连接部固定连接一个固定块，中连接部固定连接内磁体。借此可进一步提高稳定性。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，端连接部通过螺栓固定连接于固定块。中连接部通过螺栓固定连接于内磁体。借此可便于组装。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，至少数个支撑条通过同一衔接单元的固定块首尾相接构成多边形结构。借此利于简化结构。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，各衔接单元包括六个固定块，每三个支撑条通过同一衔接单元的相隔的三个固定块首尾相接构成三角形结构。借此利于提高稳定性。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，至少一个支撑条固定连接来自不同的衔接单元的两个固定块。借此利于提高超导磁体的稳定性。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，各衔接单元包括六个固定块，其中三个相隔的固定块构成一个第一固定组，另三个相隔的固定块构成一个第二固定组。两个衔接单元的两个第一固定组在平行于轴线的方向上对应，两个衔接单元的两个第二固定组在平行于轴线的方向上对应。各第一固定组的固定块将三个支撑条连接成首尾相接的三角形结构。各第二固定组的一个固定块通过两个支撑条连接另一个第二固定组的两个固定块，且同一个支撑条连接的两个固定块在平行于轴线的方向上错开设置。借此利于提高超导磁体在平行于轴线的方向上的稳定性。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，外结构件包括两个环状件，其沿平行于轴线的方向并排设置。各环状件环绕轴线设置。两个衔接单元一一对应地固定连接两个环状件。超导磁体还包括数个固定杆，各固定杆沿平行于轴线的方向延伸且连接两个环状件。借此利于节省空间并降低超导磁体的整机重量。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，超导磁体还包括数个加强杆，各加强杆沿非平行于轴线的方向延伸且连接两个环状件。借此利于提高超导磁体在环绕轴线的转动方向上的稳定性。
在磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式中，超导磁体还包括一组屏蔽线圈，其设置于外结构件。
本发明还提供了一种磁共振成像装置，其包括上述的超导磁体。该超导磁体的支撑条在垂直于轴线和自身长度方向的方向上位于内磁体的一侧，借此可优化该超导磁体受轴向冲击、径向冲击、尤其是切向冲击时的受力，还可减小结构冷却收缩不均而带来的应变，减小应力，借此提高磁共振成像装置结构的稳定性。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为磁共振成像装置的超导磁体的一种示意性实施方式的结构示意图。
图2为图1所示的超导磁体的部分结构示意图。
图3为图1所示的超导磁体的局部爆炸图。
图4为图1所示的超导磁体沿轴线视角的结构示意图。
图5用于说明图1所示的超导磁体的内磁体和支撑条的位置关系。
图6为磁共振成像装置的超导磁体的另一种示意性实施方式的局部结构示意图。
图7为磁共振成像装置的超导磁体的再一种示意性实施方式的结构示意图。
图8为图7所示的超导磁体的局部爆炸图。
图9为磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式的结构示意图。
图10为图9所示的超导磁体的局部结构示意图。
标号说明
10 内磁体
20 外结构件
21 环状件
22 固定杆
23 加强杆
30 支撑条
31 端连接部
32 中连接部
40 衔接单元
41 固定块
43 第一固定组
44 第二固定组
50 屏蔽线圈
A 轴线
L 长度方向
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
在本文中，“第一”、“第二”等并非表示其重要程度或顺序等，仅用于表示彼此的区别，以利文件的描述。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
图1为磁共振成像装置的超导磁体的一种示意性实施方式的结构示意图。如图1所示，超导磁体包括一个内磁体10、一个外结构件20、两个衔接单元40、数个固定杆22、数个支撑条30(图1中仅标出其中一个)和两个屏蔽线圈50。内磁体10环绕一个轴线A设置，其用于形成成像磁场，屏蔽线圈50用于形成屏蔽磁场。在本示意性实施方式中，内磁体10大致呈圆管形，但不限于此。
外结构件20环绕轴线A设置且位于内磁体10的外侧。在本示意性实施方式中，外结构件20包括两个呈圆环形的环状件21，其沿平行于轴线A的方向并排设置且分别对应于内磁体10沿轴线A的两端。各环状件21环绕轴线A设置。两个屏蔽线圈50一一对应地绕设于两个所述环状件21。这样的结构利于节省空间并降低超导磁体的整机重量。但不限于此，在其他示意性实施方式中，外结构件20例如可以设置成一体的圆筒形结构。
图2为图1所示的超导磁体的部分结构示意图，其与图1的角度相同。参见图1和图2，各衔接单元40包括六个固定块41。一个衔接单元40的六个固定块41固定连接一个环状件21，另一个衔接单元40的六个固定块41固定连接另一个环状件21。各衔接单元40的六个固定块41绕相应的环状件21的周向均匀分布，借此同一衔接单元40的六个固定块41沿垂直于轴线A的平面环绕内磁体10。两个衔接单元40的固定块41沿平行于轴线A的方向一一对应。在其他示意性实施方式中，各衔接单元40的固定块41的数量和分布可根据需要调整。
在本示意性实施方式中，固定杆22的数量为六个。各固定杆22沿平行于轴线A的方向延伸且连接在平行于轴线A的方向上对应的两个固定块41，以连接两个环状件21。借此提高超导磁体的稳定性。但不限于此，在其他示意性实施方式中，可根据需要调节固定杆22的数量或不设置固定杆22，例如当外结构件20设置成一体的圆筒形结构，则不需要设置固定杆22。在其他示意性实施方式中，固定杆22也可以直接连接环状件21而不通过固定块41。
各支撑条30连接内磁体10和外结构件20以维持内磁体10和外结构件20的相对位置。具体地，各支撑条30通过连接固定块41而连接外结构件20。在本示意性实施方式中，支撑条30的数量为十二个。图3为图1所示的超导磁体的局部爆炸图，其中显示了一个环状件21、连接该环状件21的六个固定块41和连接这六个固定块41的六个支撑条30。如图所示，在本示意性实施方式中，每三个支撑条30通过同一衔接单元40的相隔的三个固定块41首尾相接构成三角形结构。
如图3所示，各支撑条30沿其长度方向L的两端分别具有一个端连接部31(图3中仅以一个支撑条30为例做出标识)。各支撑条30还具有一个中连接部32，中连接部32在支撑条30的长度方向L上位于两个端连接部31之间。各支撑条30的各端连接部31固定连接一个固定块41。图4为图1所示的超导磁体沿轴线视角的结构示意图，如图4所示，各支撑条30的中连接部32固定连接内磁体10。各支撑条30在垂直于轴线A和自身长度方向L的方向上位于内磁体10的一侧。图5中以一个支撑条30为例说明支撑条30与内磁体10的位置关系，在垂直于图示的支撑条30的长度方向L和轴线A的方向(即图中向上或向下的方向)上，图示的支撑条30位于内磁体10的上侧。
该超导磁体的支撑条30在垂直于轴线A和自身长度方向L的方向上位于内磁体10的一侧，借此可优化该超导磁体受轴向冲击、径向冲击、尤其是切向冲击时的受力，还可减小结构冷却收缩不均而带来的应变，减小应力，借此提高超导磁体结构的稳定性。
在本示意性实施方式中，支撑条30和固定杆22均通过固定块41连接外结构件20，借此可便于组装。但不限于此，在其他示意性实施方式中，支撑条30和固定杆22还可以直接连接外结构件20。
在本示意性实施方式中，支撑条30通过两个端连接部31连接两个固定块41，通过中连接部32连接内磁体10。借此可进一步提高稳定性。但不限于此，在其他示意性实施方式中，支撑条30可以仅连接一个固定块41并连接内磁体10，只要支撑条30在垂直于轴线A和自身长度方向L的方向上位于内磁体10的一侧即可。换言之，支撑条30的法线方向与轴线A形成一定的交角。
在本示意性实施方式中，端连接部31通过螺栓固定连接于固定块41。中连接部32通过螺栓固定连接于内磁体10。固定块41通过螺栓固定连接于环状件21。借此可便于组装。但不限于此，在其他示意性实施方式中，螺栓连接也可替换为其他可拆卸的连接方式以便于组装，当然也可采用不可拆卸的连接方式，以提高稳固性。
在本示意性实施方式中，支撑条30通过固定块41首尾相接构成多个三角形结构以支撑内磁体10，但不限于此，在其他示意性实施方式中，支撑条30还可以通过固定块41首尾相接构成其他多边形结构，例如四边形或五边形。
图6为磁共振成像装置的超导磁体的另一种示意性实施方式的局部结构示意图。本示意性实施方式的超导磁体与图1所示的超导磁体相同或相似之处在此不再赘述，与之不同的是：该超导磁体还增设了六个加强杆23，各加强杆23连接两个在平行于轴线A的方向上不对应的固定块41，借此提高超导磁体在环绕轴线A的转动方向上的稳定性。
图7为磁共振成像装置的超导磁体的再一种示意性实施方式的结构示意图，图8为图7所示的超导磁体的局部爆炸图。本示意性实施方式的超导磁体与图1所示的超导磁体相同或相似之处在此不再赘述，与之不同之处仅在于支撑条30的连接方式。具体地，在本示意性实施方式中，各衔接单元40中三个相隔的固定块41构成一个第一固定组43，另三个相隔的固定块41构成一个第二固定组44。两个衔接单元40的两个第一固定组43在平行于轴线A的方向上对应，两个衔接单元40的两个第二固定组44在平行于轴线A的方向上对应。各第一固定组43的固定块41将三个支撑条30连接成首尾相接的三角形结构。各第二固定组44的一个固定块41通过两个支撑条30连接另一个第二固定组44的两个固定块41，且同一个支撑条30连接的两个固定块41在平行于轴线A的方向上错开设置。相较于图1所示的超导磁体，本示意性实施方式的超导磁体利于提高超导磁体在平行于轴线A的方向上的稳定性。
在图7所示的示意性实施方式中，连接第二固定组44的六个支撑条30中，每两个支撑条30接触并交叉形成一个“X”型结构(共形成三个)。各“X”型结构的中间接触部分恰好为两个支撑条30的中连接部32，这两个中连接部32被固定在内磁体10的同一位置。在使用过程中形成同一“X”型结构的两个支撑条30的相对位置基本不变。
图9为磁共振成像装置的超导磁体的还一种示意性实施方式的结构示意图。图10为图9所示的超导磁体的局部结构示意图。本示意性实施方式的超导磁体与图7所示的超导磁体相同或相似之处在此不再赘述，与之不同之处在于：本示意性实施方式将图7所示的超导磁体中各对形成“X”型结构的支撑条30替换为一体形成的“X”型结构，即可理解为将相应的两个支撑条30的中连接部32设置成一个整体。借此进一步提高稳定性。其中，图10中为了显示清楚，用不同的线型分别表示出了三个一体成型的“X”型结构。
本发明还提供了一种磁共振成像装置，在其一种示意性实施方式中，其包括图1、图6、图7或图9所示的超导磁体。该超导磁体的支撑条30在垂直于轴线A和自身长度方向L的方向上位于内磁体10的一侧，借此可优化该超导磁体受轴向冲击、径向冲击、尤其是切向冲击时的受力，还可减小结构冷却收缩不均而带来的应变，减小应力，借此提高磁共振成像装置结构的稳定性。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.磁共振成像装置的超导磁体，其特征在于，包括：
一个内磁体(10)，其环绕一个轴线(A)设置；
一个外结构件(20)，其环绕所述轴线(A)设置且位于所述内磁体(10)的外侧；以及
数个支撑条(30)，各所述支撑条(30)连接所述内磁体(10)和所述外结构件(20)以维持所述内磁体(10)和所述外结构件(20)的相对位置；各所述支撑条(30)在垂直于所述轴线(A)和自身长度方向(L)的方向上位于所述内磁体(10)的一侧。
2.如权利要求1所述的超导磁体，其特征在于，所述的超导磁体还包括两个衔接单元(40)；各所述衔接单元(40)包括数个固定块(41)；各所述固定块(41)固定连接所述外结构件(20)；同一所述衔接单元(40)的所述数个固定块(41)沿垂直于所述轴线(A)的平面环绕所述内磁体(10)分布；所述两个衔接单元(40)分别对应于所述内磁体(10)沿所述轴线(A)的两端；各所述支撑条(30)通过连接所述固定块(41)而连接所述外结构件(20)。
3.如权利要求2所述的超导磁体，其特征在于，各所述支撑条(30)沿其长度方向(L)的两端分别具有一个端连接部(31)；各所述支撑条(30)还具有一个中连接部(32)，所述中连接部(32)在所述支撑条(30)的长度方向(L)上位于两个所述端连接部(31)之间；各所述支撑条(30)的各所述端连接部(31)固定连接一个所述固定块(41)，所述中连接部(32)固定连接所述内磁体(10)。
4.如权利要求3所述的超导磁体，其特征在于，所述端连接部(31)通过螺栓固定连接于所述固定块(41)；所述中连接部(32)通过螺栓固定连接于所述内磁体(10)。
5.如权利要求3所述的超导磁体，其特征在于，至少数个所述支撑条(30)通过同一所述衔接单元(40)的所述固定块(41)首尾相接构成多边形结构。
6.如权利要求5所述的超导磁体，其特征在于，各所述衔接单元(40)包括六个所述固定块(41)，每三个所述支撑条(30)通过同一所述衔接单元(40)的相隔的三个所述固定块(41)首尾相接构成三角形结构。
7.如权利要求3所述的超导磁体，其特征在于，至少一个所述支撑条(30)固定连接来自不同的所述衔接单元(40)的两个所述固定块(41)。
8.如权利要求7所述的超导磁体，其特征在于，各所述衔接单元(40)包括六个所述固定块(41)，其中三个相隔的所述固定块(41)构成一个第一固定组(43)，另三个相隔的所述固定块(41)构成一个第二固定组(44)；两个所述衔接单元(40)的两个所述第一固定组(43)在平行于所述轴线(A)的方向上对应，两个所述衔接单元(40)的两个所述第二固定组(44)在平行于所述轴线(A)的方向上对应；各所述第一固定组(43)的所述固定块(41)将三个所述支撑条(30)连接成首尾相接的三角形结构；各所述第二固定组(44)的一个所述固定块(41)通过两个所述支撑条(30)连接另一个所述第二固定组(44)的两个所述固定块(41)且同一个所述支撑条(30)连接的两个所述固定块(41)在平行于所述轴线(A)的方向上错开设置。
9.如权利要求2所述的超导磁体，其特征在于，所述外结构件(20)包括两个环状件(21)，其沿平行于所述轴线(A)的方向并排设置；各所述环状件(21)环绕所述轴线(A)设置；两个所述衔接单元(40)一一对应地固定连接两个所述环状件(21)；所述的超导磁体还包括数个固定杆(22)，各所述固定杆(22)沿平行于所述轴线(A)的方向延伸且连接两个所述环状件(21)。
10.如权利要求9所述的超导磁体，其特征在于，所述的超导磁体还包括数个加强杆(23)，各所述加强杆(23)沿非平行于所述轴线(A)的方向延伸且连接两个所述环状件(21)。
11.如权利要求1所述的超导磁体，其特征在于，所述的超导磁体还包括一组屏蔽线圈(50)，其设置于所述外结构件(20)。
12.磁共振成像装置，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的超导磁体。
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