CN1272774A - Mri用磁场发生装置 - Google Patents

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Abstract

一种MRI用磁场发生装置构制得可通过减少温度变化来提高热效率而又不牺牲磁场均匀度,并能够高精度地控制永久磁铁的温度,它包括嵌装在构成磁路形成构件的基架(3,3)中的控制温度的加热器(10,11),当加热器(10,11)的温度借助一个温度调节器根据温度传感器(12)检测的温度被加热时,设在基架附近的永久磁铁(5,5)被有效加热,从而形成良好的控制随动性能,加热器的热量通过基架直接传至永久磁铁,使温控十分有效而不会引起热量向外扩散引起的热损失。

Description

MRI用磁场发生装置
本发明涉及对医用磁共振成像设备(下文中称为“MRI设备”)中使用的磁场发生装置的改进,更具体来说,本发明涉及MRI用磁场发生装置,它可以通过测量用作磁场发生源的永久磁铁的温度并使用装在基架或类似物中的加热装置或冷却装置来控制永久磁铁的温度,从而有效地减少永久磁铁温度分布的不均匀现象而不丧失成像空间内产生的磁场的均匀性。
在MRI设备的结构中,病人身体的全部或部分可插入形成强大磁场的磁场发生装置的空腔中,从而得到所需要区域的身体部分的图像,使图示能够甚至用该区域的组织纹理构成。
使用上述MRI用磁场发生装置时,上述空腔必须宽大得足以使病人身体的全部或部分可以插入,空腔中的成像空间内通常必须形成在0.02至2.0 T时具有至少为1×10-4的精度的均匀磁场,以便获得清晰的身体部分的图像。
图9A和9B表示在MRI设备中使用的一种公知的磁场发生装置(日本专利公开文本H2-23010)。具体来说,使用R-Fe-B基磁铁作为磁场发生源,永久磁铁30固定在一对基架35的相对侧,极件31相互面对地固定在各磁极侧上,在极件31之间的空腔33内产生一个静磁场。图示磁路是按照下述方式实现的:在图中的一对平基架35,37之间连接的柱状支架36是倾斜磁场线圈,标号38代表在空腔33内的中心形成的成像空间。
极件31通常由平的团块材料制成的(单一件),是将电磁软铁、纯铁或另一种这样的磁性材料铺放而成。为了提高在空腔33中场场分布的均匀度,可以采用围绕周边设有环块凸起32,或在中心设有凸起(未画出)(日本实用新型公开文本H5-37446)或类似的结构。
由于永久磁铁较低的保养成本、尺寸小和其它优点,永久磁铁日益增多地用作磁场发生源,以便在空腔33中形成静磁场。但是,这些永久磁铁的一个缺点是,由于磁铁本身固有的磁特性,场强容易随温度的变化而改变。
在空腔中形成的静磁场的强度对于MRI设备来说是重要的,保持场强稳定的方法包括用绝热材料包覆整个磁场发生装置或只包覆需要的部分,使永久磁铁保持恒温,以及在基架或上述绝热材料内侧设置冷却或加热装置。
例如,在一种公知的结构中,为了减小温度变化对MRI设备产生的静磁场的作用,设置了冷却装置,通过对设备的冷却来控制温度,其中,利用珀尔帖效应的电子冷却装置围绕基架的外周设置(日本实用新型公开文本H3-56005)。具体来说,上述冷却装置将整个磁场发生装置冷却在低于环境温度10至50℃的温度范围内,环境温度的变化被包围装置的绝热材料缓和,温度被精确调节至一个特定的范围。
在用MRI设备诊断的过程中,室温通常保持在大约22至25℃,使穿着衣服的病人可舒适地接受检查。上述结构要求MRI设备总是保持在低于室温的温度,但是,由于从能耗观点来说效率低,而且由于冷却整个结构的这种结构使设备相对下面将要描述的设置加热装置的结构来说过大、过于昂贵,因而这是不实用的。
结构中设置加热装置,相对于上述设置冷却装置的结构来说,易于得到一种较为紧凑、成本低的设备,按照能耗的观点来说也更为高效。这种结构的实例公开于日本专利申请公开文本S 63-43649和S 63-278310中。
具体来说,其共同点在于都采用了下述结构,其中采用任意种类的加热装置,将整个磁场发生装置控制在比设置MRI设备的室中的室温低大约5至10℃的温度上。
在图10所述的磁场发生装置中,平基架42通过柱状支架43相连,永久磁铁40紧固在其相面对侧,极件41设置在其磁极侧上。平面加热器44设置在每个基架42的外表面上,平面加热器(未画出)也设置在绝热材料45的内表面上,这些架完全被绝热材料45包覆。
采用上述结构,从电源(未画出)输送电流,磁路的温度受到控制。
日本专利申请公开文本S 63-43649提出了一种结构,其中,平面加热器只设置在上述绝热材料45的内表面上。但是,这种结构的问题在于:磁路的温度是使用风扇通过平基架42和绝热材料45之间形成气道强制输送平面加热器加热的空气而受到控制的,因而不仅装置复杂,而且因磁路是通过空气加热的,所以热效率低下。
日本专利申请公开文本S 63-278310的发明目的是解决上述问题的,如图10所示,通过将平面加热器44直接设置在安装永久磁铁41的基架42的外表面上,稍许提高了热效率。但是,由于加热器44是设置在基架42外表面上的,即,设置在永久磁铁40的面对空腔侧的相反侧上的,因而具有一种显著的倾向,使热量从磁路扩散到外界,因而不能实现对热效率的改进。
另外,日本专利申请公开文本H 8-266506(美国专利5,652,517)公开了一种结构,对日本专利申请公开文本S 63-278310所述发明有所改进。日本专利申请公开文本H 8-266506的结构的特征在于:在安装永久磁铁的上、下基架的侧面上直接或经由气体安装了导热材料。
日本专利申请H 8-266506中的加热装置是片状加热器形式的,一个交流片状加热器和一个直流片状加热器相互叠置地固定在基架的侧面上。从上方用螺栓将烤板向下固定,从而覆盖交流片状加热器和直流片状加热器,这样就完成了固定工作。
根据日本专利公开文本H 8-266506所述,上述结构可改善热效率、控制随动性质,并且与日本专利申请公开文本S 63-43649和S 63-278310所述的结构相比较,工作更为简便。
另外,由于甚至在日本专利申请公开文本H 8-266506中的结构也采用了平面加热器,因而根本上存在向着与接触架的侧面的相反侧的大量热辐射,因而热效率不佳。另外,据称温度传感器只设置在上基架顶面中心附近,而且所有平面加热器的温度是根据上述一个温度传感器所检测的温度而受到控制的。换言之,这种结构中是只用一个控制系统来控制整个磁路的温度的,因而存在宽的温度偏差,也有损于磁场的均匀度。
本发明的目的是解决过去在磁场温控方面碰到的问题,进一步的目的是提供一种MRI用磁场发生装置,在其结构中不致于使磁场均匀度受损,对永久磁铁的温控可达很高的精度。
作为目的在于发现可将永久磁铁的温度控制在很高精度上的结构所作的各种调查的结果,本发明的发明人将其注意力集中在下述事实上:用于在过去将平面片状加热器用作加热装置,从设置磁路的侧面以外的侧面辐射的热量导致热效率不佳。以此为基础,本发明人发现将温控装置(主要是加热装置或加热装置及热辐射(冷却)装置)装入设置永久磁铁的基架内可以改善热效率并降低工作成本,而且通过将上述加热装置或其它这样的温控装置设置在永久磁铁的附近也可以提高温控的随动性能,从而使本发明得到完善。
具体来说,本发明是一种MRI用磁场发生装置,它采用磁路形成构件和用作磁场发生源的永久磁铁构成磁路,并且在成像空间中产生磁场,这种MRI用磁场发生装置具有装在永久磁铁和/或磁路形成构件中的温控装置。
采用上述MRI用磁场发生装置,本发明人也提出了一种温度传感器设置在永久磁铁和/或磁路形成构件中的结构、具有根据温度传感器控制温控装置的温度的温度调节器的结构和具有根据永久磁铁和/或磁路形成构件的温度用于停止温控装置的装置的结构。
作为一种特别有利的结构,也提出了一种结构,其中,在MRI用磁场发生装置中,一对永久磁铁相互面对设置,中间形成一个空腔,具有至少两个独立地控制所述一对永久磁铁的各个温度的控制系统。
附图简要说明如下:
图1A的前视图表示本发明的MRI用磁场发生装置的结构,图1B的垂向剖视图表示图1A中的主要部件;
图2的斜视图表示本发明的MRI用磁场发生装置;
图3的垂向剖视图表示本发明的MRI用磁场发生装置的另一实例的主要部件;
图4的垂向剖视图表示本发明的MRI用磁场发生装置的另一实例的主要部件;
图5的局部垂向剖视图表示本发明的MRI用磁场发生装置中使用的温控装置的固定装置的主要部件;
图6的局部垂向剖视图表示本发明的MRI用磁场发生装置中使用的温控装置的固定装置的主要部件;
图7A的顶视图表示本发明的MRI用磁场发生装置的极件的结构;图7B是其垂向剖视图;
图8是表示本发明的MRI用磁场发生装置的温控装置的电路图;
图9A的局部剖开的前视图表示传统的MRI用磁场发生装置的结构,图9B是其侧剖图;以及
图10的局部剖开的斜视图表示另一种传统的MRI用磁场发生装置的结构。
只要在结构中磁路是由磁路形成构件和用作磁场发生源的永久磁铁构成的,而且磁场是在一个成像空间中形成,则作为本发明目的的MRI用磁场发生装置并不局限于下述的实例,并可适用于任何结构。
例如,本发明也适用于一对平基架由多个柱状支架相连的结构、一对相对的平基架由一个平支架在一端支承的结构、极件设置在用作磁场发生源的永久磁铁的面对空腔侧上的结构、不设置极件的结构等。
磁场强度、磁场均匀度和平基架的磁路形成构件所要求的空腔尺寸应该根据各种性能适当选择。
用作磁场发生源的永久磁铁可以使用铁氧体磁铁、稀土钴基磁铁或其它公知的磁铁材料。具体来说,采用Fe-B-R基永久磁铁可使设备更为紧凑得多,在这种永久磁铁中R是资源丰富的轻的稀土如Nd和Pr,硼和铁是主要成份,表现出30 MGOe或更高的极高的能量容积(energyvolume)。上述公知永久磁铁组合设置的结构使较为经济的磁场发生装置可以设置而不增加设备的尺寸。
用作磁路形成构件的架,其材料可使用传统的材料如电磁软铁或纯铁。基架的使用使场强可以均等,也可保证整个磁路具有良好的机械强度,这有利于设备的组装工作。
支架的功能是机械支承基架并保证需要的空腔尺寸,以及形成一磁路,以便形成空腔内的磁场。
极件的材料并不局限于实例中的那些材料。例如,可以采用纯铁或已用电阻材料模制的软磁粉末等。在向倾斜场线圈(tilt field coils)施加脉动场的过程中,在极件上产生的剩磁和涡流可以通过采用由硅钢片叠层或具有低矫磁力、高电阻的任何种类的Mn-Zn、Ni-Zn基的软铁氧体,或由上述材料的组合构成的极件而被减小。
具体来说,硅钢片叠层从成本角度来说是有利的,它比软铁氧体价格便宜。如图7A和7B所示,如果在用上述硅钢片生产极件20时,在磁性材料底座21上布置多个硅钢片叠层构成的块23,并将这些块进一步叠置,那么,涡流和余磁则减少得更好,使安装工作更为容易。
使上述整个极件的厚度或磁性材料底座21的厚度比最佳化可以保证极件具有良好的机械强度,使极件需要的场强均等,并防止出现涡流和余磁。也可以采用下述结构:其中不使用磁性材料底座21,而是设计一些用于固定由硅钢片叠层构成的块23的装置。
另外,为了提高空腔内磁场均匀度,可以围绕极件周边形成电磁软铁、纯铁构成的环形凸起,或其它这样的磁性材料环。具体来说,如图7A和7B所示,如果设置一个或多个窄缝沿周向分割环形凸起22,那么,涡流的减少就会更好。
环形凸起的横截面形状并不局限于图中所示的矩形,也可以是大致的三角形、梯形等,其形状是按照需要的场强、场的均匀度等适当选择的。将凸起24设置在极件的环形凸起的内侧上,就形成均匀的磁场来说,也是有效的。
极件的设置并非本发明的关键。具体来说,使用极件存在缺陷,例如,从极件侧面的磁通泄漏引起的空腔内场强下降、极件内产生的涡流引起的倾斜场上升特性(tilt field rise characteristics)的下降,以及整个磁路重量增加等,因此,不设置极件的结构,就避免上述问题而言,也是有效的。例如,不设置极件的结构可以是日本专利申请H 3-209803所公开的结构,该结构是本发明的发明人过去提出的。
本发明中的温度控制是,一个温度调节器按照由温度传感器检测的温度,在温控装置的加热或热辐射(冷却)中工作,所述温控装置装入永久磁铁本身中或装入极件或设在极件附近的基架中,因此,通过向外界辐射的热量较少,永久磁铁极为有效地被加热和冷却,控制的随动性能良好。另外,通过设置多个温度传感器可以借助多个控制系统进行局部温度控制,其优点在于磁场均匀度的对称性降低较小。
在本发明中装入永久磁铁、基架、极件等中的温控装置并不局限于实例中所述的结构,而是可以采用各种结构,只要温度装置设置在永久磁铁、基架、极件等上形成的孔中,并且它们可被有效加热和冷却即可。
如上所述,出于多种原因,在目前使用的结构中,整个磁场发生装置被控制在高于安装MRI设备的室中的温度5至10℃的温度上。在本发明中也是如此,由于能量守恒、成本及便于操作等原因,最好采用加热装置作为温控装置。
从热效率、加热装置本身的寿命等观点来看,加热装置必须与被加热件如基架紧密接触。或者,当设置在孔中时,最好使用耐热填料来实现与被加热件的直接或间接的接触。
棒状加热件可容易地插入永久磁铁、基架和极件上形成的孔中,因而是对加热装置最有利的,而且也易于处置。具体来说,棒状加热件是一种结构,例如,一种包括装在金属管中的管状加热器,金属管内的空间填有绝缘材料如MgO。铁、铜、铝、不锈钢或其它类似金属或合金材料可用于制作上述金属管。
如果上述加热装置在上述基架或其它被加热件上的孔中移动,或者如果它们在使用过程中从孔中取出,那就存在不能控制需要的温度或加热装置本身受损坏等危险。因此,最好使用如图5和6中所示的用于加热装置的固定装置。
图5表示螺栓形式的固定装置53,它旋入基架5上形成的孔中。插入孔中的棒状加热件10通过螺栓形式的固定装置53保持在位,固定装置53触及构成棒状加热件10的金属管51的端部。在图中,标号52代表从棒状加热件10延伸至外界的导线。
图6表示一种固定装置,它包括一根金属管54,它呈L形且设置得触及构成棒状加热件10的金属管51的端部,还包括一个将金属管54固定在基架5上的安装架55。
除了图5和6所示的用于固定由棒状加热件构成的加热装置的固定装置以外,也可以采用其它各种结构。例如,在构成棒状加热件10的金属管51外表面可形成螺纹,或者在金属管51的端部设置凸缘,以便固定基架5,也可采用其它固定装置。
在本发明中也可采用冷却装置作为温控装置。为了实用及防止设备过大、成本过高,最好采用结构简单的装置如热管。具体来说,采用与加热装置的情形中相同的方法,将热管装在永久磁铁、基架或其它磁路形成构件上的孔中,有效地使热量向外界辐射就可以完成冷却,或者,通过热管将冷却剂引入构件中也可实现冷却。
为了更精确地控制永久磁铁的温度,也可以一起使用棒状加热件(上述的加热装置)、热管(冷却装置)或类似装置。
在本发明中为温控而设置的温度传感器可以是温度传感电阻、热敏电阻等,按照温控系统的结构,根据需要使用公知的传感器。温度传感器可以按照磁路如永久磁铁、基架和极件的结构设置在适当的位置上。
通常,上述目标是通过将温度传感器设置在永久磁铁、基架或极件的表面而实现的。为了精度更高地检测温度,最好在上述各构件的特定位置上制孔,在这些孔中设置温度传感器。
特别当温度传感器设置在极件上时,最好将其设置在远离倾斜场线圈的位置上例如围绕环形凸起的外侧或在极件的中心制成的孔中,这是由于倾斜场线圈产生的磁场可能产生噪音的缘故。
除了实例中给出的线路结构以外,为通过上述温控装置和温度传感器对永久磁铁进行温度控制,也可以采用任何公知的电控制装置。可以采用单一的控制系统,也可根据需要采用两个或更多控制系统。
为了均匀地控制整个磁路的温度,并且不牺牲磁场的均匀度,使用多个控制系统是特别有利的。当需要将磁路从一个较低的温度升至一个特定的温度时,为了缩短升温所需要的时间,同时使用一个具有大功率的加热装置。在这种情形中,最好采用具有下述两种输出的温度调节器:一种输出是为快速升温设置的,另一种输出为精调设置的,以便保持温度设定。
在本发明中,为了对构成磁路的永久磁铁、基架、支架和极件更有效地进行上述温度控制,具有较大表面积,并显著影响永久磁铁的温度的基架最好应具有围绕其周边设置的绝热材料,以便使热量与空气隔绝。另外,除基架以外,最好也根据需要用绝热材料包围支架、永久磁铁和极件。
另外,使用本发明的MRI用磁场发生装置时,也可以设置一种装置,如果由于上述温度传感器或温度调节器的故障,永久磁铁的温度升高得显著高于规定温度,该装置用于停止温控装置的工作。例如,为了防止永久磁铁被加热至超过45℃,最好设置一个用于强制关掉加热器电流的恒温器,为了防止磁路的组成构件或绝热材料燃烧,最好设置一个温度保险丝,例如,如果温度超过90℃,其用于强制地切断加热器电流实施例
现在参阅图1A、1B和2所示的实例来描述本发明的特征。
磁场发生装置具有构成磁路的磁路形成构件,其通过腿部2设置在地板1上。磁路形成构件包括一对由四根柱状支架4连接的平基架3。磁场发生源由一对R-Fe-B基的永久磁铁5构成。它们安装在基架3的相对表面上,极件6固定在有关的极件表面上,形成一个空腔8,在该空腔中在极件6之间发生均匀的磁场。每个用作磁路形成构件的极件6具有在这种结构中的一个环形凸起7,如图7A和7B所示,由叠置的硅钢片形成的块构成。
在四个侧面的中心和(由纯铁制成的)基架3的上表面或下表面上制有与棒状加热件相同长度的孔,以便插入棒状加热件。多根棒状加热件10被插入以便与基架3上形成的孔紧密接触,并通过导线和继电器(未画出)与温度调节器相连。
这里,(这些构件)连接于如图8所示结构的两件式温度控制系统13和14。采用温控系统13和14时,来自温度调节器16的控制信号被送至固态继电器15,该信号代表温度设定和由温度传感器12检测的永久磁铁的温度之间的差,上述温度传感器是围绕永久磁铁5的外周设置的。受控电流通过固态继电器15流向棒状加热件10和11,适当的加热是根据永久磁铁5的有关温度进行的。因此,一个规定的温度得到保持,在磁路中特别是在整个永久磁铁中不致出现温度不均匀现象。
在图1A所示的磁路中,永久磁铁5在上、下基架3上相互面对地设置,如果设在上、下基架3上的加热器的温度只是借助设在永久磁铁之一上的温度传感器进行检测从而受到控制,那么,将存在下述倾向:基架的无温度传感器的侧面上设置永久磁铁,在该基架中设置的加热器的温度受到控制而稍许低于最佳温度。
为了将整个磁路控制在一均匀的温度上,图8所示的分开的温度控制系统13和14必须设置在上、下基架3上。具体来说,在电路[2]的结构中,存在独立的控制系统13和14,一个控制系统是为设在上基架3上的永久磁铁5上的温度传感器12而设置的,棒状加热件10装在上基架3中,另一个控制系统是为装在设在下基架3上的永久磁铁5上的温度传感器12而设置的,棒状加热件10装在下基架3中。
多个棒状加热件10和11连接于每个控制系统13和14。这是为了防止磁路的局部加热,为了均匀地加热整个磁路。另外,虽然未在图中画出,但是,可以适当设置用于使磁路与周围空气绝热的绝热材料。
在图3的结构中,由棒状加热件10构成的温控装置不只装在基架3中,而且也装在极件6中,一个温度传感器12设置在极件6的面对空腔的侧面上。具体来说,设置一个电路,使装在极件6中的棒状加热件10和设在极件6上的温度传感器12结合在单一的控制系统中。
在图4的结构中,永久磁铁5构成一个直接产生磁场的空腔。具体来说,由棒状加热件10构成的温控装置装在基架3和永久磁铁5中,一个温度传感器12设置在永久磁铁5的面对空腔的侧面上。这里,构制一个电路,使装在永久磁铁5中的棒状加热件10和设在永久磁铁5上的温度传感器12结合在一个单一的控制系统中。
如上所述,温控装置可设置在永久磁铁、基架或极件中。在本发明中的温控装置是为了控制永久磁铁的温度而设置的,按照热效率来说,直接设置于永久磁铁的结构是最有效的。
尽管如此,由于永久磁铁的温度的微小变化直接影响磁场的变化,当永久磁铁被直接加热和冷却时,由温度传感器进行的并反馈于温控装置的永久磁铁温度的检测最好频繁且短周期地进行。
另外,由于越过需要的加热会降低场强,因而只用设在永久磁铁上的温控装置来控制永久磁铁的温度不能认为是有利的结构。一种推荐的结构利用设在基架、极件等中的温控装置。
温控装置设在基架上的结构就热效率而言不一定是好的,这是由于永久磁铁温度不是直接被控制的。但是,基架比永久磁铁具有大得多的体积,一旦其被调节至特定的温度,就不易受环境温度变化的影响,因此其温度更稳定,因此,连接于基架的永久磁铁的温度可被容易地保持恒定。另外,由于基架比永久磁铁易于加工,安装棒状加热件、热管等的孔可在任意部位上形成,因此,可保持温度均匀而不会引起基架本身的任何温度不均匀现象。
温控装置设在极件上的结构就热效率而言也不一定是好的,这是由于永久磁铁温度不是直接受到控制的。但加热和冷却进行得仍比设在基架上的结构更为有效,这是由于极件的体积较小,大致与永久磁铁体积相同的缘故。另外,通过控制极件的温度,可以减小设在极件附近的倾斜场线圈产生的热量对永久磁铁温度变化的影响。具体来说,通过将多个温控装置设置在极件的径向位置上,对整个极件来说可保持温度均匀。
如上所述,在本发明中也可将温控装置装在永久磁铁、基架或极件中。为保持永久磁铁恒温,最后考虑各有关的体积、材料等因素后再选择温控装置的功率、设置位置、设置数量等。
在图1A,1B,3和4所示的实例中,图示结构利用棒状加热件作为温控装置。在一种类似的结构中,也可以同时使用热管等冷却装置。具体来说,可以采用一种冷却装置设在永久磁铁上的结构或加热装置和冷却装置都设置在基架上的结构。
使用图1A和1B所示的本发明的磁场发生装置时,上、下永久磁铁5的温度被图8所示的两件式温控系统13和14调节至32℃,使上、下磁铁之间的温差可保持于0.1℃,能耗为600W。
对比来说,使用如图10所示的具有片状加热器设在基架外侧面上的传统结构的磁场发生装置时,由于控制受单一温控系统的影响,因而上、下磁铁之间的温差为2至3℃,能耗为1200W。
具体来说,本发明的结构不仅能进行高精度的温度控制,而且也可显著减少能耗。
另外,使用图1A和1B所示的本发明的磁场发生装置中,永久磁铁5的目标温度被一个四件式温控系统调节至32℃,在该温控系统中相当于图3所示结构的温控装置也设置在极件上,已证实上、下磁铁之间的温差可保持于0.1℃,这甚至相关于倾斜场线圈产生的外界温度变化等得到的结果。
本发明的MRI用磁场发生装置的特征在于温控装置嵌装在构成磁路形成构件的基架等中。当温控装置借助温度调节器根据温度传感器检测的温度进行加热或冷却时,设在基架或类似物附近的永久磁铁被有效地加热或冷却,相对于控制信号的随动性能良好。
另外,在温控装置如加热器嵌装在基架或类似物内部的情形中,由加热器产生的热量通过基架等传导,直接达到永久磁铁,因而热量不会散至外界而丧失,这使温度控制可以极为有效地进行。
另外,通过将多个温度传感器设在永久磁铁上就可以进行部分温控。另一个优点是,使用多个独立地设在多个永久磁铁上的多个控制系统来控制温控装置,这样进行的温度控制可实现磁场均匀度的良好对称性。

Claims (18)

1.一种MRI用磁场发生装置,其使用磁路形成构件和用作磁场发生源的永久磁铁构成磁路,在成像空间中产生磁场,所述MRI用磁场发生装置具有装入所述永久磁铁和/或所述磁路形成构件中的温控装置。
2.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:温度传感器设置在所述永久磁铁和/或磁路形成构件中,设有一个温度调节器,它根据所述温度传感器检测的温度控制所述温控装置的温度。
3.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:设有用于根据永久磁铁和/或磁路形成构件的温度停止温控装置的工作的装置。
4.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述磁路形成构件包括一对基架,它们相互面对,形成具有成像空间的一个空腔,它们在其各自面对空腔的侧面上具有永久磁铁;以及连接并支承上述基架的支架,所述温控装置装入所述永久磁铁和/或基架中。
5.如权利要求4所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:温度传感器设置在永久磁铁和/或基架中,设有一个温度调节器,它根据所述温度传感器检测的温度控制所述温控装置的温度。
6.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述磁路形成构件包括一对基架,它们相互面对,形成一个具有成像空间的空腔,它们在其各自面对空腔的侧面上具有永久磁铁;连接并支承上述基架的支架;以及一对设置在永久磁铁的面对空腔的侧面上的极件,温控装置装入永久磁铁和/或基架中。
7.如权利要求6所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:温度传感器至少设置在永久磁铁及基架及极件中的一个中,设有一个温度调节器,它根据所述温度传感器检测的温度控制所述温控装置的温度。
8.如权利要求5或7所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:装入所述基架中的温控装置的温度是根据设在永久磁铁中的温度传感器检测的温度被控制的。
9.如权利要求5或7所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:装入永久磁铁中的温控装置的温度是根据设在永久磁铁中的温度传感器检测的温度被控制的。
10.如权利要求7所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:装入极件中的温控装置的温度是根据设在永久磁铁或极件中的温度传感器检测的温度被控制的。
11.如权利要求5或7所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:具有至少两个控制系统,它们独立地控制所述一对永久磁铁的各自的温度。
12.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述温控装置是加热装置。
13.如权利要求12所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述加热装置是棒状加热件。
14.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述棒状加热件设有固定装置。
15.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述温控装置是冷却装置。
16.如权利要求1所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述温控装置包括加热装置和冷却装置。
17.如权利要求15或16所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:所述温控装置为热管。
18.如权利要求5或7所述的MRI用磁场发生装置,其特征在于:至少基架的周边包覆绝热材料。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100418475C (zh) * 2004-07-01 2008-09-17 日立金属株式会社 磁场产生装置
CN100444290C (zh) * 2003-09-29 2008-12-17 通用电气公司 多环无极面永久磁铁
CN101451967B (zh) * 2007-12-04 2012-05-09 西门子(中国)有限公司 改善核磁共振成像设备的成像质量的方法及设备
CN1885058B (zh) * 2005-06-20 2012-05-16 西门子公司 借助磁共振确定扩散张量的系数的方法和装置
CN105072990A (zh) * 2013-04-15 2015-11-18 株式会社东芝 磁共振成像装置
CN107045112A (zh) * 2016-02-09 2017-08-15 温伯格医学物理有限公司 操作用于磁共振成像和图像引导治疗的电永磁铁的方法和设备
CN109459534A (zh) * 2018-11-30 2019-03-12 华东交通大学 一种医用氧气浓度监测与提醒装置

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2341449B (en) * 1998-09-11 2003-03-26 Oxford Magnet Tech Stabilisation of a magnetic field of a magnetic reasonance imaging apparatus
GB2341447B (en) * 1998-09-11 2003-08-20 Oxford Magnet Tech Temperature control system for a permanent magnetic mri system
GB2341448B (en) * 1998-09-11 2003-08-20 Oxford Magnet Tech Magnetic field control systems
DE10047584C2 (de) * 2000-09-26 2002-09-19 Siemens Ag Magnetresonanztomograph mit einer Temperaturregelung für thermisch hochsensitive Bauteile
US6577125B2 (en) * 2000-12-18 2003-06-10 Halliburton Energy Services, Inc. Temperature compensated magnetic field apparatus for NMR measurements
US6518867B2 (en) 2001-04-03 2003-02-11 General Electric Company Permanent magnet assembly and method of making thereof
US6662434B2 (en) * 2001-04-03 2003-12-16 General Electric Company Method and apparatus for magnetizing a permanent magnet
JP2003024296A (ja) * 2001-07-04 2003-01-28 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 静磁界調整方法およびmri装置
JP2003130937A (ja) * 2001-10-24 2003-05-08 Hitachi Ltd 溶液用核磁気共鳴分析装置
DE10235455B9 (de) * 2002-08-02 2008-01-24 Leo Elektronenmikroskopie Gmbh Teilchenoptische Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben
US6906517B1 (en) * 2004-09-28 2005-06-14 General Electric Company Method and apparatus for maintaining thermal stability of permanent magnets in MRI systems
CN101090021B (zh) * 2006-06-12 2011-08-24 西门子(中国)有限公司 永磁磁共振系统的磁场元件的温度控制方法
CN100581454C (zh) * 2006-07-14 2010-01-20 Ge医疗系统环球技术有限公司 磁场发生器和mri装置
US7962019B2 (en) * 2007-11-09 2011-06-14 General Electric Company System, method and apparatus for controlling drift of a main magnetic field in an MRI system
US7868617B2 (en) * 2007-11-15 2011-01-11 General Electric Co. Cooling system and apparatus for controlling drift of a main magnetic field in an MRI system
JP5611710B2 (ja) 2009-08-12 2014-10-22 株式会社東芝 磁気共鳴イメージング装置
JP2011217913A (ja) * 2010-04-08 2011-11-04 Mr Technology:Kk 温度制御方法及び装置
JP5754010B2 (ja) * 2011-06-20 2015-07-22 学校法人金沢工業大学 軽量永久磁石型磁気共鳴分析装置
EP2868271A4 (en) * 2012-07-02 2016-05-18 Hitachi Metals Ltd MAGNETIC CIRCUIT
GB2512328B (en) * 2013-03-26 2016-11-30 Oxford Instr Ind Products Ltd Temperature control of magnets in NMR systems
WO2015115141A1 (ja) * 2014-01-28 2015-08-06 株式会社 日立メディコ 磁気共鳴イメージング装置
DE102016201908A1 (de) * 2016-02-09 2017-08-10 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Temperierungsvorrichtung für eine medizinische Untersuchungseinrichtung, Temperierungsvorrichtung, medizinische Untersuchungseinrichtung und Computerprogramm
KR101929240B1 (ko) * 2017-06-15 2018-12-17 한국기초과학지원연구원 웨이퍼 검사장치
KR102591185B1 (ko) * 2021-12-22 2023-10-20 한국과학기술연구원 피드백 온도를 이용한 자기장 세기 정밀 제어 시스템
EP4403945A1 (en) * 2023-01-17 2024-07-24 Esaote S.p.A. Mri apparatus with improved thermal control system and method for operating said thermal control system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6110714U (ja) * 1984-06-27 1986-01-22 横河電機株式会社 Nmr画像装置
JPH03109043A (ja) * 1989-09-22 1991-05-09 Hitachi Medical Corp 磁気共鳴イメージング装置
JPH03109042A (ja) * 1989-09-22 1991-05-09 Hitachi Medical Corp 核磁気共鳴イメージング装置用静磁場発生装置
JPH0497740A (ja) * 1990-08-15 1992-03-30 Siemens Asahi Medeitetsuku Kk 磁界発生装置
JPH05212012A (ja) * 1992-02-10 1993-08-24 Hitachi Medical Corp 磁気共鳴イメージング装置
JP3472642B2 (ja) * 1995-03-31 2003-12-02 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 Mri装置のマグネットアセンブリ
IT1305960B1 (it) * 1998-05-11 2001-05-21 Esaote Spa Struttura di magnete in particolare per macchine per il rilevamentod'immagine in risonanza magnetica nucleare.

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100444290C (zh) * 2003-09-29 2008-12-17 通用电气公司 多环无极面永久磁铁
CN100418475C (zh) * 2004-07-01 2008-09-17 日立金属株式会社 磁场产生装置
US7733090B2 (en) 2004-07-01 2010-06-08 Hitachi Metals, Ltd. Magnetic field generator
CN1885058B (zh) * 2005-06-20 2012-05-16 西门子公司 借助磁共振确定扩散张量的系数的方法和装置
CN101451967B (zh) * 2007-12-04 2012-05-09 西门子(中国)有限公司 改善核磁共振成像设备的成像质量的方法及设备
CN105072990A (zh) * 2013-04-15 2015-11-18 株式会社东芝 磁共振成像装置
CN107045112A (zh) * 2016-02-09 2017-08-15 温伯格医学物理有限公司 操作用于磁共振成像和图像引导治疗的电永磁铁的方法和设备
CN109459534A (zh) * 2018-11-30 2019-03-12 华东交通大学 一种医用氧气浓度监测与提醒装置

Also Published As

Publication number Publication date
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JP2008237936A (ja) 2008-10-09
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US6297634B1 (en) 2001-10-02
EP1004270A1 (en) 2000-05-31

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