CN113376558B - 一种核磁共振系统的冷却装置及核磁共振系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核磁共振装置技术领域，公开了一种核磁共振系统的冷却装置及核磁共振系统，冷却装置包括：出风装置，其设置在梯度线圈和体发射线圈之间的夹层内，并位于夹层的一端，出风装置上设置有与夹层相连通的第一出风口；回风装置，其设置在夹层内并与夹层相连通，回风装置设置于夹层的另一端；及导风降温装置，其分别与出风装置和回风装置相连通，导风降温装置被配置为驱动由出风装置输出的冷却气流经夹层进入回风装置内，并通过导风降温装置降温冷却后输入到出风装置内进行循环。该冷却装置能够有效带走梯度线圈和体发射线圈夹层之间的热量，降低体发射线圈上的电容的温度，避免核磁共振系统出现故障。

Description

一种核磁共振系统的冷却装置及核磁共振系统

技术领域

本发明涉及核磁共振装置技术领域，尤其涉及一种核磁共振系统的冷却装置及核磁共振系统。

背景技术

磁共振系统是一个大功率设备，多个部件在工作时都会产生大量的热量。其中，核磁共振系统的发热主要是由于梯度线圈(GC)发热，梯度线圈(GC)与体发射线圈(VTC)之间的夹层的热量积聚，而且通过夹层热量能够传导到体发射线圈的外壁；另外，体发射线圈环上分布有电容也是主要的发热源，系统发热会影响到系统性能。因此，为保证磁共振系统的正常工作，需要有相应的隔热措施。现有的隔热措施主要有以下几种：

1.在GC和VTC之间使用隔热棉。由GC-VTC夹层之间的相对封闭性，隔热棉只能延缓热的传递，不能有效阻止热传递，热量依然会在夹层中积聚。

2.GC-VTC夹层之间使用风冷。该冷却方式可以对GC-VTC夹层形成冷却。目前的方案一般为在VTC上包裹夹层，从前后两端往中间吹风，能有效对VTC环进行散热，但是无法有效降低夹层之间的温度。

3.GC-VTC夹层之间使用水冷。该冷却方式需要增加水冷管道和控制模块。可以有效的降低GC-VTC夹层之间的温度，是一种行之有效的冷却办法。但是，该冷却方式会引起磁场的不均匀以及漏水等一系列的工程问题，而且还会大幅提高成本。

因此，亟需提供一种核磁共振系统的冷却装置，能够有效解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种核磁共振系统的冷却装置，解决了现有核磁共振系统无法实现有效隔热的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种核磁共振系统的冷却装置，包括：

出风装置，其设置在梯度线圈和体发射线圈之间的夹层内，并位于所述夹层的一端，所述出风装置上设置有与所述夹层相连通的第一出风口；

回风装置，其设置在所述夹层内并与所述夹层相连通，所述回风装置设置于所述夹层的另一端；及导风降温装置，其分别与所述出风装置和所述回风装置相连通，所述导风降温装置、所述出风装置、所述回风装置和所述夹层形成循环风路，所述导风降温装置被配置为驱动由所述出风装置输出的冷却气流经所述夹层进入所述回风装置内，并通过所述导风降温装置降温冷却后输入到所述出风装置内进行循环。

该核磁共振系统的冷却装置通过在梯度线圈和体发射线圈之间的夹层内设置出风装置和回风装置，出风装置和回风装置设置在夹层的两端，导风降温装置、出风装置、回风装置和夹层形成循环风道，通过出风装置的第一出风口与夹层相连通，由第一出风口输出的冷却气流在导风降温装置的驱动作用下有效带走梯度线圈和体发射线圈夹层之间的热量，也能够对体发射线圈环进行降温冷却，避免核磁共振系统出现故障。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，还包括设置在所述体发射线圈外壁上的导风通道，所述导风通道沿所述体发射线圈的轴向方向延伸，由所述第一出风口输出的部分冷却气流经过所述导风通道输送至所述体发射线圈外壁上的电容处。

导风通道的设置能够对体发射线圈上的电容进行降温。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，所述导风通道的端部转动设置有导风槽结构。导风槽结钩转动设置能够产生螺旋射流送风，使送风与周围的空气迅速融合，整个送风气流呈扩散流态，能够有效带走体发射线圈电容表面的热量。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，多个所述导风通道间隔设置在所述体发射线圈外壁的周向。通过多个导风通道间隔设置在体发射线圈外壁的周向，能够对体发射线圈周向的电容均起到降温的作用，散热效果更佳。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，所述导风降温装置上还设置有第二出风口，所述第二出风口与所述体发射线圈的内部相连通。

通过在导风降温装置上设置第二出风口，第二出风口与体发射线圈内部相连通，能够将气流引入到体发射线圈的内部，给与患者以自然风的体验，提高患者的体验效果。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，所述出风装置包括分隔设置的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体均与所述导风降温装置相连通，所述第一腔体上设置所述第一出风口，所述第二腔体上设置有所述第二出风口。

通过出风装置设置分隔的第一腔体和第二腔体，能够分别与导风降温装置相连通，实现两个第一出风口和第二出风口的独立出风，不会产生影响。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，所述出风装置为环形结构，所述第一出风口和所述第二出风口为环形的狭缝结构。

出风装置为环形结构，能够在梯度线圈和体发射线圈的周向进行出风，通过狭缝结构的第一出风口和第二出风口，能够输出较为均匀的气流。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，所述回风装置上设置有回风口，所述回风口的一端与所述夹层相连通，所述回风口的另一端与所述导风降温装置相连通。

通过回风口的设置，便于将夹层的气流进行收集并通过回风口输送到导风降温装置。

作为上述核磁共振系统的冷却装置的一种优选方案，所述回风装置为环形结构，所述回风口设置在所述回风装置的朝向所述出风装置的一侧。

回风口设置在回风装置的朝向出风装置的一侧，能够便于将出风装置输出的气流进行收集。

本发明还提供一种核磁共振系统中，包括梯度线圈和体发射线圈，所述体发射线圈环绕形成容纳空间；所述梯度线圈设置在所述体发射线圈的外侧；还包括上述核磁共振系统的冷却装置，所述核磁共振系统的冷却装置设置在所述体发射线圈和所述梯度线圈之间的夹层内。

该核磁共振系统，降温效果较好，能够保证核磁共振系统的正常工作。

本发明的有益效果：

本发明提出的核磁共振系统的冷却装置，通过在梯度线圈和体发射线圈之间的夹层内设置出风装置和回风装置，出风装置和回风装置设置在夹层的两端，导风降温装置、出风装置、回风装置和夹层形成循环风道，通过出风装置的第一出风口与夹层相连通，由第一出风口输出的冷却气流在导风降温装置的驱动作用下有效带走梯度线圈和体发射线圈夹层之间的热量，也能够对体发射线圈环进行降温冷却，避免核磁共振系统出现故障。

本发明提出的核磁共振系统，其降温效果较好，能够保证核磁共振系统的正常工作。

附图说明

图1是本发明提供的体发射线圈上设置出风装置、回风装置以及导风通道的结构示意图；

图2是本发明提供的梯度线圈和体发射线圈的夹层之间设置出风装置的剖视图；

图3是本发明提供的梯度线圈和体发射线圈的夹层之间设置回风装置的剖视图；

图4是本发明提供的出风装置的剖视图；

图5是本发明提供的导风通道上设置导风槽结构的结构示意图；

图6是本发明提供的导风槽结构的结构示意图；

图7是本发明提供的核磁共振系统的剖视图；

图8是本发明提供的核磁共振系统的冷却装置与体发射线圈的壳体以及梯度线圈的壳体形成一体结构的结构示意图。

图中：

1、出风装置；11、第一出风口；12、第二出风口；13、第一腔体；14、第二腔体；

2、回风装置；

3、导风通道；

4、导风槽结构；

5、回风通道；

100、梯度线圈；200、体发射线圈；300、夹层；

201、端环；202、腿部。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供一种核磁共振系统，如图1-3所示，包括梯度线圈100和体发射线圈200，体发射线圈200环绕形成容纳空间，该容纳空间沿着轴向方向(当受检者卧于容纳空间时，与人体长轴方向平行)延伸。梯度线圈100设置在体发射线圈200的外侧，梯度线圈100和体发射线圈200之间形成夹层300。

体发射线圈200包括支撑筒和设置在支撑筒表面的发射线圈。本实施例中，发射线圈包括设置在支撑筒表面的端环201、两端环201之间的多条腿部202，端环201和腿部202之间能够形成环形回路。端环201上还可设置一个或数个的用于调谐作用的端环电容(图未示)。

梯度线圈100用于形成线性变化的梯度场，该梯度场可以进行磁共振信号的空间定位编码。梯度线圈100可以包括X轴、Y轴和Z轴三个方向梯度线圈，其中：X轴方向可以是当受检者卧于容纳空间时的左右方向；Y轴可以是当受检者卧于容纳空间时的前后侧方向；Z轴可以是当受检者卧于容纳空间时的长轴方向，即平行于容纳空间的方向。梯度线圈100是核磁共振系统的主要发热源，梯度线圈100发热，夹层300之间积聚热量，而且还能够通过夹层300传导到体发射线圈200的外壁；体发射线圈200上设置的电容也是另一主要的发热源，系统发热会影响到系统性能。因此，为了降低夹层300热量的积聚、夹层300的热量传导到体发射线圈200外壁，以及降低体发射线圈200上的电容产生的热量，核磁共振系统还包括冷却装置。

核磁共振系统的冷却装置包括出风装置1、回风装置2和导风降温装置，出风装置1设置在梯度线圈100和体发射线圈200之间的夹层300内，并位于夹层300的一端，如图4所示，出风装置1上设置有与夹层300相连通的第一出风口11；回风装置2设置在夹层300内并与夹层300相连通，回风装置2设置于夹层300的另一端；导风降温装置分别与出风装置1和回风装置2相连通，导风降温装置、出风装置1、回风装置2和夹层300形成循环风路，导风降温装置被配置为驱动由出风装置1输出的冷却气流经夹层300进入回风装置2内，并通过导风降温装置降温冷却后输入到出风装置1内进行循环。导风降温装置例如可以设置为包含有风扇的水冷散热设备，该设备包括循环液、水泵、管道和驱动气体回流的风扇。水泵可以驱动管道内的循环液流动，用于与回风装置2发送的温度较高的气体进行热量交换，同时，风扇驱动降温后的气体至出风装置1。

该核磁共振系统的冷却装置通过在梯度线圈100和体发射线圈200之间的夹层300内设置出风装置1和回风装置2，出风装置1和回风装置2设置在夹层300的两端，导风降温装置、出风装置1、回风装置2和夹层300形成循环风道，通过出风装置1的第一出风口11与夹层300相连通，由第一出风口11输出的冷却气流在导风降温装置的驱动作用下有效带走梯度线圈100和体发射线圈200夹层300之间的热量，也能够对体发射线圈200进行降温冷却，避免核磁共振系统出现故障。

其中，出风装置1和回风装置2均为环形结构，套设在体发射线圈200上，并与体发射线圈200的外壁相贴合，环形结构的出风装置1能够从体发射线圈200的周向输出冷却气流，便于对整个体发射线圈200均能够进行降温，提高降温的效果；环形结构的回风装置2能够便于将气流进行收集。

如图1所示，冷却装置还包括设置在体发射线圈200外壁上的导风通道3，导风通道3具体设置在体发射线圈200支撑筒的表面，导风通道3沿体发射线圈200的轴向方向延伸，导风通道3设置在体发射线圈200的设置第一出风口11的一端，由第一出风口11输出的部分冷却气流经过导风通道3输送至体发射线圈200外壁上的电容处，以对电容进行降温。

具体地，还包括回风通道5，回风通道5设置在体发射线圈200的设置回风装置2的一端，导风通道3和回风通道5间隔设置，且分别位于体发射线圈200上的电容的两侧，回风通道5能够将对电容进行降温的气流导入到回风装置2内。

出风装置1输出的冷却气流通过导风通道3输送至电容位置处，经过电容的表面对电容进行冷却降温后流入到回风通道5内，经回风通道5进入到回风装置2。

导风通道3和回风通道5均设置多个，多个导风通道3和多个回风通道5分别间隔设置在体发射线圈200外壁的周向。通过多个导风通道3间隔设置在体发射线圈200外壁的周向，能够对体发射线圈200周向的电容均起到降温的作用，散热效果更佳；多个回风通道5的设置能够便于气流的收集。可选地，导风通道3和回风通道5可均设置成中空的导管结构，且导风通道3的径向尺寸大于回风通道5的径向尺寸，如此设置，可提高导风通道3输出的温度低的气流在体发射线圈200表面的驻留时间，提高温度低的气流对于体发射线圈200的冷却效率。

如图5和图6所示，导风通道3的端部转动设置有导风槽结构4。导风槽结构4包括多个射流通道，导风槽结构4能够产生螺旋射流送风，形成沿导风通道3的切线方向的射流，导风通道3的出口在多股射流的作用下，产生一团涡流，涡流的中心区域形成一个负压区，诱导周围空气迅速地与送风混合，整个送风气流呈稳定的扩散流态，能够有效带走体发射线圈200电容表面的热量。

可选地，导风通道3可以在其两端均设置导风槽结构4，但位于同一导风通道3上的两个导风槽结构4对气流的导向相同。回风通道5的两端可可以设置导风槽结构4。

可选地，如图4所示，导风降温装置上还设置有第二出风口12，第二出风口12具体可以是设置在出风装置1表面的多个孔，第二出风口12与体发射线圈200的内部相连通。通过在导风降温装置上设置第二出风口12，第二出风口12与体发射线圈200内部相连通，能够将气流引入到体发射线圈200的内部，给与患者以自然风的体验，提高患者的体验效果。

出风装置1包括分隔设置的第一腔体13和第二腔体14，第一腔体13和第二腔体14均与导风降温装置相连通，第一腔体13上设置第一出风口11，第二腔体14上设置有第二出风口12。通过出风装置1设置分隔的第一腔体13和第二腔体14，能够分别与导风降温装置相连通，实现两个第一出风口11和第二出风口12的独立出风，不会产生影响。

第一出风口11和第二出风口12为环形的狭缝结构。出风装置1为环形结构，能够在梯度线圈100和体发射线圈200的周向进行出风，通过狭缝结构的第一出风口11和第二出风口12，能够输出较为均匀的气流。

回风装置2上设置有回风口，回风口的一端与夹层300相连通，回风口的另一端与导风降温装置相连通。通过回风口的设置，便于将夹层300的气流进行收集并通过回风口输送到导风降温装置。

回风口设置在回风装置2的朝向出风装置1的一侧。回风口设置在回风装置2的朝向出风装置1的一侧，能够便于将出风装置1输出的气流进行收集。

可选地，回风口为漏斗式结构，能够便于收集气流。

导风降温装置包括抽风装置和降温装置，通过抽风装置能够驱动气流在循环通道的流动，降温装置能够对回风装置2收集的气流进行降温，以便于实现冷却循环。可选地，抽风装置可选择涡流自动力抽风装置，利用回风装置2的吸回来的气流驱动涡旋自动力抽风装置，可以更快的抽走回风通道5内的热空气，有利于体发射线圈200中所包含的电容的散热。

前述实施例中的冷却装置可以应用在磁共振系统，以在磁共振系统的工作过程中对于处于激活状态的梯度线圈100和体发射线圈200进行冷却。图7是本发明提供的核磁共振系统的剖视图，其中，梯度线圈100环绕形成扫描腔，该扫描腔沿着轴向方向延伸。在扫描腔的内部设置体发射线圈200，该体发射线圈200同样沿着扫描腔的轴向延伸，即体发射线圈200与梯度线圈100形成分体式结构并同轴设置。在体发射线圈200与梯度线圈100的间隙内设置冷却装置。在此实施例中，体发射线圈200包括支撑筒和设置在支撑筒表面的发射线圈，发射线圈具体设置在支撑筒的中间位置。出风装置1和回风装置2均为环形结构，套设在体发射线圈200的两端部。具体地，出风装置1和回风装置2设置成中空的环形结构。在发射线圈的两端分别设置有气流通道，气流通道可划分为导风通道3和回风通道5，具体的：出风装置1输送的温度低的气流经导风通道3至体发射线圈200；体发射线圈200与温度低的气流热量交换，该气流带走体发射线圈200表面的能量并成为温度高的气流；温度高的气流经回风通道5至回风装置2。可选地，体发射线圈200的支撑筒上开设有一个或多个固定槽，该固定槽可固定导风通道3和回风通道5的一端，且固定槽可对导风通道3输出的气流具有引流作用、对流入回风通道5的气流具有引流作用。

在一些实施例中，导风通道3和/或回风通道5可通过胶粘连接、螺栓连接、焊接、铆接、过盈连接等方式固定在支撑筒的表面。

在一些实施例中，导风通道3和/或回风通道5可通过在支撑筒上开槽形成。对应地，支撑筒的中间位置设置凹陷部，即支撑筒的中间位置与两端部位置形成台阶面。在该凹陷部固定有体发射线圈200，导风通道3和/或回风通道5的位置与体发射线圈200的位置保持一致。在一实施例中，导风通道3与体发射线圈200的位置保持一致，且回风通道5的位置高于或者低于体发射线圈200的位置，以提高气流对于体发射线圈200的冷却效率。

在另一实施例中，如图8所示，核磁共振系统的冷却装置可以与梯度线圈100的壳体以及体发射线圈200的壳体形成一体结构，使得整个装置结构简单，而且便于制备。示例性的，梯度线圈100的下壳体(朝向患者的一侧)可以用于形成出风装置1和回风装置2的上半部分，体发射线圈200的外表面(远离患者的一侧)可以形成出出风装置1和回风装置2的下半部分。如此设置，可以减少因为额外设置出风装置1和回风装置2而导致的扫描孔径减少问题，利于体发射线圈200形成大尺寸的容纳空间。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种核磁共振系统的冷却装置，其特征在于，包括：

出风装置(1)，其设置在梯度线圈(100)和体发射线圈(200)之间的夹层(300)内，并位于所述夹层(300)的一端，所述出风装置(1)上设置有与所述夹层(300)相连通的第一出风口(11)；

回风装置(2)，其设置在所述夹层(300)内并与所述夹层(300)相连通，所述回风装置(2)设置于所述夹层(300)的另一端；及

导风降温装置，其分别与所述出风装置(1)和所述回风装置(2)相连通，所述导风降温装置、所述出风装置(1)、所述回风装置(2)和所述夹层(300)形成循环风路，所述导风降温装置被配置为驱动由所述出风装置(1)输出的冷却气流经所述夹层(300)进入所述回风装置(2)内，并通过所述导风降温装置降温冷却后输入到所述出风装置(1)内进行循环；所述导风降温装置上还设置有第二出风口(12)，所述第二出风口(12)与所述体发射线圈(200)的内部相连通；

所述出风装置(1)为环形结构，所述第一出风口(11)和所述第二出风口(12)为环形的狭缝结构；

在所述体发射线圈(200)外壁上设置有导风通道(3)，所述导风通道(3)沿所述体发射线圈(200)的轴向方向延伸，由所述第一出风口(11)输出的部分冷却气流经过所述导风通道(3)输送至所述体发射线圈(200)外壁上的电容处；所述导风通道(3)的端部转动设置有导风槽结构(4)，所述导风槽结构(4)包括多个射流通道，所述导风槽结构(4)能够产生螺旋射流送风，形成沿所述导风通道(3)的切线方向的射流。

2.根据权利要求1所述的核磁共振系统的冷却装置，其特征在于，多个所述导风通道(3)间隔设置在所述体发射线圈(200)外壁的周向。

3.根据权利要求1所述的核磁共振系统的冷却装置，其特征在于，所述出风装置(1)包括分隔设置的第一腔体(13)和第二腔体(14)，所述第一腔体(13)和所述第二腔体(14)均与所述导风降温装置相连通，所述第一腔体(13)上设置所述第一出风口(11)，所述第二腔体(14)上设置有所述第二出风口(12)。

4.根据权利要求1所述的核磁共振系统的冷却装置，其特征在于，所述回风装置(2)上设置有回风口，所述回风口的一端与所述夹层(300)相连通，所述回风口的另一端与所述导风降温装置相连通。

5.根据权利要求4所述的核磁共振系统的冷却装置，其特征在于，所述回风装置(2)为环形结构，所述回风口设置在所述回风装置(2)的朝向所述出风装置(1)的一侧。

6.一种核磁共振系统，其特征在于，包括梯度线圈(100)和体发射线圈(200)，所述体发射线圈(200)环绕形成容纳空间；所述梯度线圈(100)设置在所述体发射线圈(200)的外侧；

还包括如权利要求1-5中任一所述核磁共振系统的冷却装置，所述核磁共振系统的冷却装置设置在所述体发射线圈(200)和所述梯度线圈(100)之间的夹层(300)内。

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