CN113842132A - 一种医疗器械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种医疗器械，应用于磁共振环境，包括：若干关键零部件；静磁屏蔽结构，设置在若干关键零部件的外周，用于屏蔽磁共振环境的静磁干扰；以及电磁屏蔽结构，设置在若干关键零部件的外周，用于屏蔽磁共振环境的电磁干扰，同时，屏蔽若干关键零部件向磁共振环境发射的电磁干扰。本申请的方案，能够将医疗器械中的关键零部件与外界磁共振环境发生的电磁干扰很好的隔离开来，从而保证医疗器械的正常运行。

Description

一种医疗器械

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种医疗器械。

背景技术

随着磁共振成像技术的不断发展，使得磁共振成像(MRI)越来越广泛的应用于临床医学诊断中。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，但其强磁场的特性也带来了诸多不便。

在临床磁扫描检查过程中，有些危重病人是需要一些辅助医疗器械来进行辅助治疗的，如呼吸机等，但当这些医疗器械进入磁共振环境时，其内部器件容易被磁化进而产生位移或引发失效的风险，且医疗器械本身所产生的电磁辐射会影响磁共振成像设备所形成的影像，产生图像伪影，影响诊断。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种医疗器械，能够应用于磁共振环境。通过静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构将医疗器械中的关键零部件与外界磁共振环境发生的电磁干扰很好的隔离开来，从而保证医疗器械的正常运行。

本发明提供一种医疗器械，应用于磁共振环境，包括：

若干关键零部件；

静磁屏蔽结构，设置在若干所述关键零部件的外周，用于屏蔽所述磁共振环境的静磁干扰；以及

电磁屏蔽结构，设置在若干所述关键零部件的外周，用于屏蔽所述磁共振环境的电磁干扰，同时，屏蔽若干所述关键零部件向所述磁共振环境发射的电磁干扰。

本发明提供的医疗器械，通过结合静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构，将医疗器械中的关键零部件与外界磁共振环境发生的电磁干扰很好的隔离开来，一方面避免了外界的磁共振环境对内部关键零部件的干扰，另一方面，避免医疗器械本身所产生的电磁辐射影响磁共振成像设备所形成的影像，产生图像伪影，影响诊断。从而使病人可以在磁共振环境下检查的同时正常使用医疗器械，对病人的治疗起到了极大的作用。

一种实施方式中，所述静磁屏蔽结构的材料采用磁的良导体。

一种实施方式中，所述电磁屏蔽结构的材料采用电的良导体。

一种实施方式中，针对所述静磁屏蔽结构的尖角进行圆角化或钝化处理。

一种实施方式中，所述医疗器械还包括外壳，所述电磁屏蔽结构和所述静磁屏蔽结构设于所述外壳的内部，所述外壳的材料为工程塑料或非铁磁性金属材料的任意一种或多种的组合。

一种实施方式中，所述医疗器械还包括内部结构支撑件，所述内部结构支撑件的材料为非铁磁性金属、工程塑料或泡棉的任意一种或多种的组合。

一种实施方式中，所述关键零部件包括控制模块，所述控制模块设于所述壳体内，用于实现相应的控制功能，所述静磁屏蔽结构和/或所述电磁屏蔽结构包围在所述控制模块的四周。

一种实施方式中，所述关键零部件包括与外部设备连接的通讯线，所述通讯线的外周包裹有所述电磁屏蔽结构和/或所述静磁屏蔽结构。

一种实施方式中，所述关键零部件包括显示模块，所述外壳上安装有屏蔽面板，所述屏蔽面板用于保护所述显示模块免受所述磁共振环境的电磁干扰，同时，屏蔽所述显示模块向所述磁共振环境发射的电磁干扰。

一种实施方式中，所述磁共振兼容的医疗器械为呼吸机。

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是本发明实施例提供的一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图10是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图11是图10中通讯线的横截面结构示意图；

图12是本发明实施例提供的另一种采用静磁屏蔽结构和电磁屏蔽结构的医疗器械的结构分解示意图；

图13是图12中通讯线的横截面结构示意图；

图14是本发明实施例提供的包括屏蔽面板的医疗器械的结构分解示意图；

图15是本发明实施例提供的一种磁共振兼容呼吸机的关键零部件组成；

图16是本发明实施例中磁共振兼容呼吸机的应用流程示意图。

附图标记说明：

11－关键零部件，12－静磁屏蔽结构，13－电磁屏蔽结构，14－外壳，15－通讯线，16－显示模块，17－屏蔽面板，21－显示模块，22－呼气模块，23－吸气模块，24－氧入口模块，25－空气入口模块，26－控制模块，27－环境监测模块。

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。

本申请实施例提供一种医疗器械，应用于磁共振环境，包括：电磁屏蔽结构13、静磁屏蔽结构12和若干关键零部件11。

其中，若干关键零部件11用于实现医疗器械功能，如这些关键零部件11在工作过程中容易受磁共振环境的电磁干扰和/或静磁干扰，因此本申请设置了静磁屏蔽结构12和电磁屏蔽结构13用来保护若干关键零部件11。

静磁屏蔽结构12设置在若干关键零部件11的外周，用于屏蔽磁共振环境的静磁干扰；一种实施方式中，静磁屏蔽结构12的材料采用磁的良导体，如软铁、球墨铸铁、坡莫合金、硅钢、软磁铁氧体的任意一种或多种的组合。需要说明的是，静磁屏蔽结构12的材料包括但不限于以上几种，还可以为任意满足相应功能要求的材料，在此不对静磁屏蔽结构12的材料进行具体的限定。

静磁屏蔽结构12的厚度和磁导率对屏蔽效果有很明显的影响：同种材料的前提下，静磁屏蔽结构12越厚、磁导率越高，屏蔽的效果就越好。因此，在重量和体积受到限制的情况下，常常采用磁导率高达几万的坡莫合金来做静磁屏蔽结构12，而且壳的各个部分要尽量结合紧密，使磁路畅通。磁的良导体实现静磁屏蔽的原理在于：

通过利用不同材料间的磁导率差别来实现对静磁场的屏蔽。由于静磁场的作用效果主要取决于其周边磁场中磁通线的分布，磁通线在外磁场中会形成一条回路，而绝大部分的磁场集中在磁回路中。各条磁回路在空间中通过不同的介质，磁回路的磁通线在通过高磁导率μ的材料时通过量大，磁感线集中，磁感应现象显著；而在低磁导率μ的材料中通过量小，磁场分散且磁感应现象分散。例如，由于空气的磁导率μ远小于铁磁性材料，大量的外磁场磁感线从铁磁性材料中通过，而在邻近空腔内部通过量甚少。

因此，选用磁的良导体材料的薄片或箔材，在关键零部件11周围设立静磁屏蔽结构12，实现屏蔽静磁干扰的功能。

可以理解的，静磁屏蔽结构12和/或电磁屏蔽结构13的形状并不作限定，可以根据关键零部件11的形状以及静磁屏蔽结构12自身的可利用空间来选择。静磁屏蔽结构12和/或电磁屏蔽结构13的有效半径越小，其整体性能就越好。因此，可以将使静磁屏蔽结构12和/或电磁屏蔽结构13的壁尽量靠近关键零部件11，一方面可以增加屏蔽效果，另一方面也可以节约静磁屏蔽结构12和/或电磁屏蔽结构13的用料，降低成本。

本申请实施例的医疗器械还包括电磁屏蔽结构13，设置在若干关键零部件11的外周，用于屏蔽磁共振环境的电磁干扰，同时，屏蔽若干关键零部件11向磁共振环境发射的电磁干扰。

一种实施方式中，电磁屏蔽结构13的材料采用电的良导体。如非铁磁性金属或非金属良导体任意一种或多种的组合。需要说明的是，电磁屏蔽结构13的材料包括但不限于以上几种，还可以为任意满足相应功能要求的材料，在此不对电磁屏蔽结构13的材料进行具体的限定。

电磁屏蔽的原理就是在保证良好接地的条件下，将干扰源所产生的干扰终止于由良导体制成的屏蔽体。参照法拉第笼的原理，理想的法拉第笼由一个未破损的、完美的导电层组成，笼体与大地相接通。当电磁感应所产生的电流到达笼体后，因为笼体与大地一样为等位体，因此可将电磁辐射隔离开，达到电磁屏蔽的效果。

本申请通过将电磁屏蔽结构13应用于不同模块，不同模块间建立电流通路，最终将其接地，从而实现对呼吸机内部复杂结构的电磁屏蔽功能。电磁屏蔽结构13通过各自相连形成回路，将内外电磁辐射转化为电磁屏蔽结构13内部的涡电流，阻隔其继续前进。

在一种实施方式中，如图1－图8，电磁屏蔽结构13和/或静磁屏蔽结构12为一个或多个。可以针对若干关键零部件11设置一个整体的电磁屏蔽机构和/或静磁屏蔽结构12，或针对每一个关键零部件11的周围分别设置局部电磁屏蔽结构13和/或静磁屏蔽结构12，或多个关键零部件11共用一个电磁屏蔽结构13和/或静磁屏蔽结构12，或整体电磁屏蔽结构13和/或静磁屏蔽结构12和局部电磁屏蔽结构13和/或静磁屏蔽结构12结合，在其他实施方式中，每个电磁屏蔽结构13和/或静磁屏蔽结构12也可以为单层或多层。

在一种实施方式中，如图9所示，将静磁屏蔽结构12和电磁屏蔽结构13结合到一起，例如在关键零部件11周围包裹采用双层屏蔽结构，内层为静磁屏蔽结构12，外层为电磁屏蔽机构；或，内层为电磁屏蔽结构13，外层为静磁屏蔽结构12。可以理解的，屏蔽结构的层数不限于双层，也可以是三层、四层等。如此形成不同种电的良导体材料和磁的良导体材料的堆叠。这种复合结构体积更小，质量更轻，成本更低。且具有良好的静磁屏蔽效果和电磁屏蔽效果。

一种实施方式中，针对静磁屏蔽结构12的尖角进行圆角化或钝化处理。例如针对长方体或棱柱形的静磁屏蔽结构12，将长方体或棱柱形的各个尖角进行圆角化或钝化处理。原因在于圆柱体或是具有圆形角的静磁屏蔽结构12相比于带有尖角的静磁屏蔽结构12更容易改变磁场中磁力线的方向，从而具有更好的屏蔽效果。优选的，将静磁屏蔽结构12设计成半球形罩住受保护的关键零部件11。

一种实施方式中，医疗器械还包括外壳14，电磁屏蔽结构13和静磁屏蔽结构12设于外壳14的内部，外壳14用于收容若干关键零部件11，以对若干关键零部件11进行封装及保护。由于磁共振成像仪中的静磁场会与医疗器械中铁磁性材料产生相互作用。其中包括静磁场对铁磁性材料产生的磁致位移力以及内部铁磁性材料被磁化，为了减少静磁场对医疗器械的影响，本实施例严格控制医疗器械内铁磁性材料的使用量，外壳14的材料为工程塑料或非铁磁性金属材料的任意一种或多种的组合，可以理解的是，外壳14的形状可以为多种，只要能够满足相应收容功能即可，在此不对外壳14的形状进行具体的限定。

一种实施方式中，医疗器械还包括内部结构支撑件，内部支撑件的作用在于支撑若干关键零部件11，保持医疗器械整体结构的稳定性，防止若干关键零部件11在外力作用下发生偏移。内部结构支撑件的材料选用非铁磁性金属、工程塑料或泡棉的任意一种或多种的组合。

在其他实施方式中，为了减少静磁场对医疗器械内部结构的影响，将医疗器械中非必要采用铁磁性材料的零部件尽量改成了非铁磁性材料。例如对暴露在外的各类通电通信接头(如数据接口，电源接口等)进行滤波处理。同时对所有接头进行用料控制，降低铁磁性材料的用量或将铁磁性材料替换成非磁性材。

一种实施方式中，关键零部件11包括控制模块26，控制模块26设于壳体内，用于实现相应的控制功能，静磁屏蔽结构12和/或电磁屏蔽结构13包围在控制模块26的四周。控制模块26包括中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，其作为医疗器械的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。其能否正常运行直接影响到设备的运行状态，因此需要对其重点进行静磁屏蔽和/或电磁屏蔽防护。在一种实施方式中，除了在若干关键零部件11的外周设置一个整体的静磁屏蔽结构12，还单独针对控制模块26设置局部的静磁屏蔽结构12和电磁屏蔽结构13。例如在控制模块26的外周设置一层静磁屏蔽结构12，在静磁屏蔽结构12的外周再设置一层电磁屏蔽结构13。或，在控制模块26的外周设置一层电磁屏蔽结构13，在电磁屏蔽结构13的外周再设置一层静磁屏蔽结构12。

一种实施方式中，如图10－图13所示，关键零部件11包括与外部设备连接的通讯线15，通讯线15的外周包裹有电磁屏蔽结构13和/或静磁屏蔽结构12。外壳14包括若干开口，若干开口设于各个关键零部件11的附近，通讯线15通过开口与外界设备连接。开口的设置尽量小，减少外部磁共振环境对内部关键零部件11的电磁干扰和/或静磁干扰。

一种实施方式中，如图14所示，关键零部件11包括显示模块2116，外壳14上安装有屏蔽面板17，屏蔽面板17用于保护显示模块2116免受磁共振环境的电磁干扰，同时，屏蔽显示模块2116向磁共振环境发射的电磁干扰。屏蔽面板17其实也是一种电磁屏蔽结构13。在一种实施方式中，屏蔽门面板采用可透视屏蔽面板17，例如可以选用特种玻璃或其他非玻璃类透光材料。所用材料有以下主要特性：透光度好，可视性佳，具有良好的电磁屏蔽效果，可通过内嵌细金属网或调整其成分来实现电磁屏蔽功能。

在一种实施方式中，屏蔽面板17设于显示模块2116外并设于外壳14内，或，外壳14的一个表面设有一缺口，缺口的大小与屏蔽面板17大小相同，即屏蔽面板17与外壳14拼接设置，共同包围医疗器械的各个关键零部件11。

在一种实施方式中，关键零部件11还包括各信号处理模块、通讯模块等，这些也需要进行静磁屏蔽和/或电磁屏蔽防护。

一种实施方式中，磁共振兼容的医疗器械为呼吸机，该呼吸机为磁共振兼容呼吸机。

一种实施方式中，如图15所示，磁共振兼容呼吸机的关键零部件11除了包括上述实施例中的显示模块2116、控制模块26等，呼吸机的关键零部件11还包括环境监测模块27、气路模块等。其中，环境监测模块27用于检测呼吸机周围的空气环境，如测定氧气浓度、测定环境温湿度等。气路模块用于辅助病人呼吸。

气路模块具体包括呼气模块22、吸气模块23、氧入口模块24、空气入口模块25。针对上述模块进行电磁屏蔽和/或静磁屏蔽。而针对各个模块中所含有的基体、紧固件、连接件等支撑结构均使用非铁磁性金属或非金属医用级别材料。对其中还包括的各类阀体，电路板，传感器等，在控制其用料的前提下，对不可控的部分进行局部静磁屏蔽，保证其正常运作。

以呼吸机为例列举静磁屏蔽结构12和电磁屏蔽结构13设置方式，包括但不限于如下的组合：

方案一：局部静磁屏蔽+局部电磁屏蔽：设置多个屏蔽结构，每个屏蔽结构覆盖关键零部件11的一个或多个，如在显示模块2116、呼气模块22、吸气模块23、氧入口模块24、空气入口模块25、控制模块26、环境模块的外周分别包裹屏蔽结构。或，将其中的呼气模块22、吸气模块23、氧入口模块24、空气入口模块25放在一个屏蔽结构中保护。上述屏蔽结构为单层结构或多层结构，单层结构为单层静磁屏蔽结构12或单层电磁屏蔽结构13，多层结构例如包括一层静磁屏蔽结构12+一层电磁屏蔽结构13，或多层电磁屏蔽结构13+多层静磁屏蔽结构12。

方案二：整体静磁屏蔽+局部电磁屏蔽：在外壳14内、若干关键零部件11的外周设置一层静磁屏蔽结构12，并在静磁屏蔽结构12内部设置多个电磁屏蔽结构13，每个电磁屏蔽结构13覆盖关键零部件11的一个或多个。

方案三：整体电磁屏蔽+局部电磁屏蔽：在外壳14内、若干关键零部件11的外周设置一层电磁屏蔽结构13，并在电磁屏蔽结构13内部设置多个静磁屏蔽结构12，每个静磁屏蔽结构12覆盖关键零部件11的一个或多个。

可以理解的是，在本实施例中，电磁屏蔽结构13/静磁屏蔽结构12与呼吸机内的各模块之间的包裹方式同样有多种，不限于上述方案，方案之间也可以进行排列组合方式，在此不进行一一赘述。

请参考图16，本实施例还提供了本实施例中磁共振兼容呼吸机的应用流程：

如病房病人使用的是普通型呼吸机，则在进入磁共振检查室之前，将病人使用的普通型呼吸机切换成磁共振兼容呼吸机；若病房病人使用的是磁共振兼容呼吸机，则在进入磁共振检查室之前，无需切换呼吸机类型；

接着，将病人与磁共振兼容呼吸机一同转移至磁共振检查室；

接着，对病人进行磁共振检查，同时磁共振兼容呼吸机提供呼吸支持；

接着，检查结束，磁共振兼容呼吸机和病人一同回到病房；

接着，将病人使用的磁共振兼容呼吸机切换成普通型呼吸机，由普通型呼吸机继续提供后续呼吸支持，或病人继续使用磁共振兼容呼吸机，磁共振兼容呼吸机继续提供后续呼吸支持。

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)

1.一种医疗器械，应用于磁共振环境，其特征在于，包括：

若干关键零部件；

静磁屏蔽结构，设置在若干所述关键零部件的外周，用于屏蔽所述磁共振环境的静磁干扰；以及

电磁屏蔽结构，设置在若干所述关键零部件的外周，用于屏蔽所述磁共振环境的电磁干扰，同时，屏蔽若干所述关键零部件向所述磁共振环境发射的电磁干扰。

2.根据权利要求1所述的医疗器械，其特征在于，所述静磁屏蔽结构的材料采用磁的良导体。

3.根据权利要求1所述的医疗器械，其特征在于，所述电磁屏蔽结构的材料采用电的良导体。

4.根据权利要求2或3所述的医疗器械，其特征在于，针对所述静磁屏蔽结构的尖角进行圆角化或钝化处理。

5.根据权利要求4所述的医疗器械，其特征在于，所述医疗器械还包括外壳，所述电磁屏蔽结构和所述静磁屏蔽结构设于所述外壳的内部，所述外壳的材料为工程塑料或非铁磁性金属材料的任意一种或多种的组合。

6.根据权利要求4所述的医疗器械，其特征在于，所述医疗器械还包括内部结构支撑件，所述内部结构支撑件的材料为非铁磁性金属、工程塑料或泡棉的任意一种或多种的组合。

7.根据权利要求4所述的医疗器械，其特征在于，所述关键零部件包括控制模块，所述控制模块设于所述壳体内，用于实现相应的控制功能，所述静磁屏蔽结构和/或所述电磁屏蔽结构包围在所述控制模块的四周。

8.根据权利要求4所述的医疗器械，其特征在于，所述关键零部件包括与外部设备连接的通讯线，所述通讯线的外周包裹有所述电磁屏蔽结构和/或所述静磁屏蔽结构。

9.根据权利要求4所述的医疗器械，其特征在于，所述关键零部件包括显示模块，所述外壳上安装有屏蔽面板，所述屏蔽面板用于保护所述显示模块免受所述磁共振环境的电磁干扰，同时，屏蔽所述显示模块向所述磁共振环境发射的电磁干扰。

10.根据权利要求5－9任一项所述的医疗器械，其特征在于，所述磁共振兼容的医疗器械为呼吸机。

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