CN208092215U - 一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，包括梯度线圈主体，所述线圈主体自内向外依次由射频屏蔽层、主线圈部分、主水管、匀场空间、屏蔽水管和屏蔽线圈部分组成，所述主线圈部分自内向外分别由X线圈、Y线圈、Z线圈层叠组成，所述屏蔽线圈部分自内向外分别由Z屏蔽线圈、X屏蔽线圈及Y屏蔽线圈层叠组成，这种结构兼顾了X、Y、Z线圈的性能均衡，使用了复合材料水管，提高了冷却系统的导热能力，其中匀场空间位于水冷系统中间，保证了匀场材料温度的稳定性，从而保证了磁场的均匀性。

Description

一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈

技术领域：

本实用新型属于MRI梯度线圈技术领域，尤其涉及一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈。

背景技术：

梯度线圈是MRI(磁共振成像，英文全称是：Magnetic Resonance Imaging)系统的核心部件之一，主要实现MRI扫描过程中的频率编码、相位编码及选层。

现有的传统的梯度线圈结构是采用中空的Z主线圈和Z屏蔽线圈作为冷却通道，为了减小涡流的影响，线圈的口径不能过大，影响散热效果，如果采用不同的连接方法满足散热需求，会形成过多的接头，增加了漏水的概率，同时该线圈最大问题是无法实现水电分离，要保证患者的安全，就必须使用去离子水，增加了维护的难度和成本。专利为ZL201420289868.3《一种有源屏蔽梯度线圈结构》，该专利提出的结构通过牺牲一部分Z线圈的性能来改善梯度线圈的散热能力，但该设计没有考虑制造过程中的诸多工艺困难，没有考虑应用者对于射频屏蔽和匀场空间的需求，以及基于该结构的线圈对磁场均匀性造成的影响。

实用新型内容：

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈。

本实用新型的一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，包括梯度线圈主体，所述线圈主体自内向外依次由射频屏蔽层、主线圈部分、主水管、匀场空间、屏蔽水管和屏蔽线圈部分组成，所述主线圈部分自内向外分别由X线圈、Y线圈、Z线圈层叠组成，所述屏蔽线圈部分自内向外分别由Z屏蔽线圈、X屏蔽线圈及Y屏蔽线圈层叠组成，所述X线圈包括第一X线圈、第一对应X屏蔽线圈、第二X线圈和第二对应X屏蔽线圈，所述第一X线圈与第一对应X屏蔽线圈通过第一接头连接，所述第二X线圈与第二对应X屏蔽线圈通过第二接头连接，所述第一对应X屏蔽线圈和第二对应X屏蔽线圈之间通过第三接头连接，所述Y线圈装配在与X线圈正交的方向上，所述Y线圈包括第一 Y线圈、第一对应Y屏蔽线圈、第二Y线圈和第二对应Y屏蔽线圈， Y线圈连接方式与X线圈相同，所述Z线圈一端和屏蔽线圈部分的一端通过第四接头相连接，且Z线圈和屏蔽线圈部分对应部分的电流相反，所述梯度线圈主体最内层还设有一层不锈钢网。

优选的，所述主水管和屏蔽水管均为复合材料冷却水管。

优选的，所述主水管和屏蔽水管可由多根并联的复合材料冷却水管连接组成。

本实用新型有益效果：1.本实用新型的一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，该线圈使用复合材料冷却水管，保证了冷却系统的导热能力，其中主线圈水管双倍于屏蔽线圈部分，保证了主水管对主线圈部分有足够的散热能力，水管在梯度线圈内部没有接头，减少了漏水的风险。

2.本实用新型的一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，该线圈结构从里向外为射频屏蔽层、主线圈部分、主水管、匀场部分、屏蔽水管和屏蔽线圈部分，其中主线圈部分顺序为X、Y、Z，屏蔽线圈部分顺序为Z、X、Y，这种结构兼顾了X、Y、Z线圈的性能均衡，同时冷却水管位于匀场部分两侧，保证了匀场部分的温度稳定性，从而保证了磁场的均匀性。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为传统使用中通过Z线圈进行冷却的梯度线圈结构示意图。

图2为与本申请最相似的梯度线圈结构示意图。

图3为本实用新型的梯度线圈结构示意图。

图4为X、Y线圈的连接示意图。

图5为Z线圈连接示意图。

图6为梯度线圈沿纵向的剖面图。

图中：1、射频屏蔽层；2、X线圈；21、第一X线圈；22、第二 X线圈；3、Y线圈；4、Z线圈；5、主水管；6、匀场空间；7、屏蔽水管；8、Z屏蔽线圈；9、X屏蔽线圈；91、第一对应X屏蔽线圈；92、第二对应X屏蔽线圈；10、Y屏蔽线圈；11、成像区域；12、第一接头；13、第二接头；14、第三接头；15、第四接头。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1-6所示，本实施例的一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，包括梯度线圈主体，其梯度线圈主体轴向剖面上半部分结构如图 3所示，下半部分与其轴向对称，所述线圈主体自内向外依次由射频屏蔽层1、主线圈部分、主水管5、匀场空间6、屏蔽水管7和屏蔽线圈部分组成，所述主线圈部分自内向外分别由X线圈2、Y线圈3、 Z线圈4层叠组成，所述屏蔽线圈部分自内向外分别由Z屏蔽线圈8、 X屏蔽线圈9及Y屏蔽线圈10层叠组成，X线圈2和Y线圈3均由两片主线圈和两片屏蔽线圈组成，如图4所示，所述X线圈2包括第一 X线圈21、第一对应X屏蔽线圈91、第二X线圈22和第二对应X屏蔽线圈92，所述第一X线圈21与第一对应X屏蔽线圈91通过第一接头12连接，所述第二X线圈22与第二对应X屏蔽线圈92通过第二接头13连接，所述第一对应X屏蔽线圈21和第二对应X屏蔽线圈 22之间通过第三接头14连接，形成一个完整的X线圈2，通过这种连接，保证主线圈部分和对应的屏蔽线圈部分电流方向相反，实现磁场的屏蔽作用，降低涡流，所述Y线圈3装配在与X线圈2正交的方向上，所述Y线圈3包括第一Y线圈、第一对应Y屏蔽线圈、第二Y 线圈和第二对应Y屏蔽线圈，Y线圈3连接方式与X线圈2相同，Z 线圈4和屏蔽线圈部分为绕制方式，如图5所示，所述Z线圈4一端和屏蔽线圈部分的一端通过第四接头15相连接，且Z线圈4和屏蔽线圈部分对应部分的电流相反，所述梯度线圈主体最内层还设有一层不锈钢网，实现对射频信号的屏蔽，避免梯度信号干扰到射频接收。由于该实用新型所涉及的梯度线圈的结构充分考虑到梯度线圈的梯度性能、冷却能力、磁场的稳定性及用户需求，另外该梯度线圈温度在全功率工作时控制在45摄氏度以下，完全满足系统需求。

具体地，主水管5和屏蔽水管7均为复合材料冷却水管，为梯度线圈散热提供了足够的导热能力。主水管5和屏蔽水管7可以采用多根复合材料水管，并使用并联机制，整个线圈最终只有一个进水口，一个出水口，方便用户应用。本实用新型的梯度线圈使用了复合材料水管和，提高了冷却系统的导热能力，其中匀场空间6位于水冷系统中间，保证了匀场材料温度的稳定性，从而保证了椭球形的成像区域 11中磁场的均匀性。复合材料的使用，满足了梯度线圈对导热的需求，完全实现了梯度线圈的水电分离，可以使用普通的纯净水或蒸馏水作为冷媒，不用使用去离子水，降低了终端用户对特殊物料的依赖性并降低了维护成本。匀场空间位于两层水管层之间，保证了匀场铁片温度的稳定，进而保证了成像区的磁场均匀性。

表1为基于该结构的两款梯度线圈的设计结果，A为一款高场强梯度线圈，B为一款快速梯度线圈，这两款梯度线圈在不同的系统厂家经过实际成像的验证。梯度线圈在设计过程中要充分考虑本身所需的梯度性能以及实现工艺、梯度对系统的影响，同时还应特别地关注与之配套的磁场环境和磁体的结构和性能。

表1：

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，其特征在于：包括梯度线圈主体，所述线圈主体自内向外依次由射频屏蔽层、主线圈部分、主水管、匀场空间、屏蔽水管和屏蔽线圈部分组成，所述主线圈部分自内向外分别由X线圈、Y线圈、Z线圈层叠组成，所述屏蔽线圈部分自内向外分别由Z屏蔽线圈、X屏蔽线圈及Y屏蔽线圈层叠组成，所述X线圈包括第一X线圈、第一对应X屏蔽线圈、第二X线圈和第二对应X屏蔽线圈，所述第一X线圈与第一对应X屏蔽线圈通过第一接头连接，所述第二X线圈与第二对应X屏蔽线圈通过第二接头连接，所述第一对应X屏蔽线圈和第二对应X屏蔽线圈之间通过第三接头连接，所述Y线圈装配在与X线圈正交的方向上，所述Y线圈包括第一Y线圈、第一对应Y屏蔽线圈、第二Y线圈和第二对应Y屏蔽线圈，Y线圈连接方式与X线圈相同，所述Z线圈一端和屏蔽线圈部分的一端通过第四接头相连接，且Z线圈和屏蔽线圈部分对应部分的电流相反，所述梯度线圈主体最内层还设有一层不锈钢网。

2.根据权利要求1所述的一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，其特征在于：所述主水管和屏蔽水管均为复合材料冷却水管。

3.根据权利要求1所述的一种使用复合材料冷却水管的梯度线圈，其特征在于：所述主水管和屏蔽水管可由多根并联的复合材料冷却水管连接组成。