应用于磁共振设备的超导磁体及磁共振设备的制作方法

1.本实用新型涉及医疗设备领域，特别是涉及一种应用于磁共振设备的超导磁体及磁共振设备。


背景技术：

2.在磁共振(magnetic resonance imaging，简称mri)设备中，主磁体是一个非常重要的部件，它的作用是产生磁场。根据磁场产生的方式，主磁体可以分为永磁体和电磁体，电磁体又可以分为常导磁体和超导磁体。超导磁体是目前应用比较多的一种主磁体。
3.现有一种超导磁体包括环形保持器超导线圈组件，保持器内一般容置有用于为超导线圈组件维持低温的冷却液，且该冷却液一般为液氦。超导线圈组件至少有一部分浸泡在冷却液的液面下方。为了使超导线圈组件尽可能浸润在冷却液中，并为了减少相应冷却液的用量，保持器内还设有占位体。但是现有设置于保持器内的占位体结构在超导线圈组件失超时，冷却液的流动阻力会由于占位体自身结构而快速上升。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述的问题，提供一种改进的应用于磁共振设备的超导磁体及磁共振设备。该超导磁体通过将占位体设置为球状，以使占位体平滑的曲面能够减少因占位体自身形状而导致的冷却液流动阻力上升问题。
5.一种应用于磁共振设备的超导磁体，所述超导磁体包括：
6.保持器，开设有容纳冷却液的容纳腔；
7.超导线圈组件，设置于所述容纳腔内，且至少部分所述超导线圈组件浸入所述冷却液内；
8.占位体，固定于所述容纳腔内，所述占位体为球状，且至少部分所述占位体组件浸入所述冷却液内。
9.进一步地，所述占位体内开设有空心腔体，所述空心腔体用于填充介质或为真空腔体。
10.进一步地，所述占位体包括球体、椭球体或不规则球体的至少其中一种；
11.进一步地，所述超导磁体还包括固定结构，所述占位体通过所述固定结构固定于所述容纳腔内。
12.进一步地，所述所述占位体的数量为多个，多个所述占位体沿所述保持器的轴向成列布设；及/或，
13.多个所述占位体以所述保持器的轴线为中心呈环形地布设于所述容纳腔内。
14.本实用新型一实施方式还提供一种应用于磁共振设备的超导磁体，所述超导磁体包括：
15.保持器，开设有容纳冷却液的容纳腔；
16.超导线圈组件，设置于所述容纳腔内，且至少部分所述超导线圈组件浸入所述冷
却液内；
17.占位体组件，且至少部分所述占位体组件浸入所述冷却液内；
18.其中，所述占位体组件包括占位体及容置所述占位体的占位件，所述占位件固定于所述容纳腔内；所述占位体为球状，所述占位件开设有能够密封的填充腔，所述占位体容置并固定于所述填充腔内。
19.进一步地，所述占位件内设有多个所述占位体，所述占位体组件还包括粘结结构，多个所述占位体通过所述粘结结构固定于所述填充腔的内壁。
20.进一步地，所述占位件为环形占位件；及/或，
21.所述占位体的数量为多个，多个所述占位体布设于所述填充腔内。
22.本实用新型一实施方式还提供一种应用于磁共振设备的超导磁体，所述超导磁体包括：
23.保持器，开设有容纳冷却液的容纳腔；
24.超导线圈组件，设置于所述容纳腔内，且至少部分所述超导线圈组件浸入所述冷却液内；
25.多个占位体，固定于所述容纳腔内，且所述占位体为球状，并至少部分所述占位体浸入所述冷却液内；所述占位体开设有空心腔体；以及，
26.连接管件，用于接通多个所述占位体内的空心腔体；
27.其中，多个所述占位体的空心腔体及所述连接管件的内腔之间连通并形成占位体回路，所述占位腔体回路能够容纳冷却介质或所述冷却液。
28.进一步地，多个所述占位体通过所述连接管件串联或并联后形成所述占位腔体回路。
29.进一步地，所述超导磁体还包括固定结构，所述占位体通过所述固定结构固定于所述容纳腔内。
30.本实用新型一实施方式还提供一种磁共振设备，所述磁共振设备包括如上述任意一项所述的超导磁体。
附图说明
31.图1为本实用新型一实施方式中超导磁体的结构示意图；
32.图2为图1所示超导磁体中占位体的结构示意图；
33.图3为本实用新型一实施方式中占位体组件的结构示意图；
34.图4为本实用新型另一实施方式中占位体与占位件形成占位体组件的结构示意图；
35.图5为本实用新型另一实施方式中占位体与占位件形成占位体组件的结构示意图；
36.图6为图2所示的多个占位体通过连接管件连接的结构示意图。
37.元件标号说明
38.100、超导磁体；10、保持器；11、容纳腔；12、内壁；13、外壁；14、封头；20、超导线圈组件；31、占位体；32、固定结构；33、连接件；34、占位件；35、粘结结构；40、连接管件；41、占位体回路。
39.以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
具体实施方式
40.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。
41.需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
42.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
43.本实用新型一实施方式提供一种超导磁体，应用于磁共振设备中，并用于产生磁场。
44.请参阅图1，图1为本实用新型一实施方式中超导磁体的结构示意图。
45.超导磁体100包括保持器10及超导线圈组件20。保持器10开设有容纳冷却液的容纳腔11；超导线圈组件20设置于容纳腔11内。保持器10用于保持超导线圈组件20维持在低温状态下。容纳腔11用于容置冷却液及超导线圈组件20，并使超导线圈组件20至少部分浸入冷却液中。超导线圈组件20用于产生磁场。在冷却液的作用下，超导线圈组件20在临界温度以下产生磁场。
46.保持器10具有相对间隔设置的内壁12、外壁13以及形成于内壁12与外壁13两端的封头14。保持器10的内壁12、外壁13及两端的封头14用于围设形成保持器10的容纳腔11。容纳腔11用于容置冷却液及超导线圈组件20，并使至少部分超导线圈组件20浸入冷却液内。
47.进一步地，为了配合超导线圈组件20的设置，保持器10及其对应的容纳腔11均设置为环形结构；对应地，内壁12及外壁13为同轴设置的筒状结构，两端的封头14用于连接内壁12及外壁13。
48.可以理解，在其他实施方式中，内壁12及外壁13的结构可以根据实际需求而相应设置，在此不做具体限定。
49.优选地，保持器10的内壁12与外壁13设置为多层结构。至少其中一层为真空层或热辐射屏蔽层。如此设置，能够确保保持器10与外界的热量交换降低至最小程度。
50.超导线圈组件20设置于容纳腔11内。超导线圈组件20包括线圈骨架(未标号)以及安装于线圈骨架的超导线圈(未标号)。其中，超导线圈的至少部分浸入冷却液内。超导线圈及线圈骨架配合用于发出磁场。在本实施方式中，超导线圈组件20的改进并非本技术的重点，在此不做详细阐述。
51.请参阅图2，图2为图1所示超导磁体100中占位体31的结构示意图。
52.为了浸润超导线圈组件20于冷却液中，容纳腔11内还设有占位体31。占位体31至少部分浸入冷却液中，以使在容纳腔11内冷却液的液面能够上升。如此设置，使得冷却液能够与超导线圈组件20之间存在更多的接触面积，以进一步冷却超导线圈组件20。
53.现有设置于保持器内的占位体在压力的作用下容易出现自身变形的情况；因而在超导线圈组件失超时，冷却液会因占位体自身结构而导致流体阻力而增大，进而会导致保持器内部压力的上升。为了避免上述问题的发生，本实用新型一实施方式提供一种球状的占位体31。该球状占位体31具有光滑的曲面形状，从而减小冷却液流体流过该占位体31外表面的阻力。
54.首先，球体是占位体31最佳的承载形状，是因为在极小的厚度下球状占位体31也能承受很大的压力；例如厚度1mm～100mm直径不锈钢球，其能够承受数十甚至数百个大气压，这种结构稳定，且不易变形。
55.占位体31设置于容纳腔11内，且至少部分所述占位体31浸入冷却液内。在其中一个实施方式中，占位体31通过固定结构32固定于容纳腔11内。占位体31通过固定结构32固定于保持器10及/或超导线圈组件20上。
56.具体地，固定结构32包括螺纹紧固件、焊料或固定胶体的至少其中一者。占位体31通过上述任意一者或多者的结合固定于保持器10的内壁12、外壁13及/或超导线圈组件20上。如此设置，占位件34能够更加稳定地固定于容纳腔11内。
57.需要解释的是：占位体31通过焊料焊接后固定于保持器10或超导线圈组件20。由于占位体31可以是金属或塑料制成，因此本实施方式中，固定胶体可以为热固型或热熔型胶体，或者其他适用于金属粘结或塑料粘结的胶体。
58.可以理解，在其他实施方式中，固定结构32还可以是铆接等方式，只要能够实现占位体31固定于保持器10或超导线圈组件20且连接强度满足要求即可。
59.在其中一个实施方式中，超导磁体100包括多个占位体31及多个固定结构32时，固定结构32与占位体31对应设置，即每个占位体31对应通过至少一个固定结构32固定于容纳腔11内。
60.需要解释的是：本实施方式中，固定结构32与占位体31对应设置是指一个占位体31至少通过一个固定结构32固定于容纳腔11内，也可以通过多个固定结构32(且可视为不同的固定结构32相结合的方式，例如通过固定胶体和螺纹紧固件相结合的方式)固定于容纳腔11内。
61.优选地，如图1及图2所示，多个占位体31沿保持器10的轴向成列设置；及/或，多个占位体31以保持器10的轴线为中心呈环形地均匀布设于容纳腔11内。如此设置，占位体31浸入冷却液的位置能够得到均匀地分布，且多个占位体31能够均匀地设置于容纳腔11内。
62.可以理解，在其他实施方式中，占位体31以及固定结构32的数量可以根据实际需求而相应设置，例如仅设置为一个大的环形占位体31等，只要能够实现至少部分占位体31浸入冷却液中，以实现冷却液的液位上升的目的即可。
63.请参阅图3，图3为本实用新型另一实施方式中占位体组件的结构示意图。
64.在其中一个实施方式中，当占位体31的数量为多个时，占位体31还包括连接件33。连接件33用于连接多个占位体31，以使多个占位体31连接并形成占位体链(未标号)。其中，
连接件33包括连接网、绳索或链条中的至少一种。
65.占位体31通过连接件33相连接并形成占位体链，位于占位体链中的占位体31再分别通过固定结构32进一步固定于容纳腔11内；此时若其中一个占位体31其固定结构32出现自身形状或脱离的现象时，该占位体31还能够通过连接件33限制其活动的范围，从而减轻因占位体31的松脱而造成冷却液扰流的程度。占位体链的形式可以是一条串联的占位体链，也可以是经由多个占位体31并联形成的占位体链。此外，当占位体31形成占位体链时，能够更加利于占位体31的安装。
66.可以理解，在其他实施方式中，连接件33也可以相应省略，只要能够实现占位体31的固定即可；连接件33也可设置为其他结构，只要能够实现多个占位体31之间的连结即可。
67.在其中一个实施方式中，为了能够相应节省占位体31的材料成本以及减少其自身重量，占位体31内开设有空心腔体。占位体31的空心腔体用于填充介质或空心腔体为真空内腔。其中，用于填充于空心腔体的介质包括空气、氦气等气体。真空内腔指的是将占位体31内的空气抽出。在本实施方式中，占位体31的空心腔体的真空度要求不高，只要空心腔体的压强低于1
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104pa即可为真空内腔。当然，占位体31空心腔体的真空度越高越好，但是考虑到具体实施的便捷性，真空度控制在合理的范围内即可。
68.占位体31内填充介质或抽真空的目的在于降低占位体31的生产成本以及自身重量，从而使得带有占位体31的保持器10自身重量不高，且大大降低了占位体31的生产成本以及原材料的使用。其次，空心球体的内部空间大，重量非常轻，相较于传统占位体31，在占据了同样的体积的前提下，整体质量能下降80％以上；最后，上述具有空心腔体的球状占位体31加工和制造非常简便，若占位体31采用金属球体，其制作加工仅单道焊缝，工艺成熟，可批量采购，其价格便宜，相比于前述占位体31结构，其成本可降低50％以上，对工业化生产的超导磁体100非常有利。
69.在其中一个实施方式中，占位体31为奥氏体不锈钢球体。如此设置，占位体31自身不具备磁性，从而避免影响超导线圈组件20所产生的磁场；此外，占位体31耐腐蚀，并能够在超低温下避免硬化现象的产生。
70.优选地，为了尽可能减小占位体31对冷却液流体流动性能的影响，占位体31包括球体、椭球体或环形柱体的至少其中一种。上述的这些是指占位体31外轮廓的形状构造。由于占位体31与冷却液接触的表面至少部分为曲面，因此流体的流动性能受这些曲面的影响较小，故此占位体31不会导致失超时磁体内部压力的上升。进一步地，占位体31与冷却液接触的外表面设置为光滑的表面。故冷却液流体在光滑表面的流阻较小。
71.请一并参阅图4及图5，图4为本实用新型一实施方式中占位体31与占位件34形成占位体组件(未标号)的结构示意图；图5为本实用新型另一实施方式中占位体31与占位件34形成占位体组件的结构示意图。
72.在其中一个实施方式中，超导磁体100还包括占位件34。占位件34开设有能够密封的填充腔。占位体31容纳于填充腔内。带有占位体31的占位件34组合形成占位体组件。占位体组件容置于容纳腔11内，且至少部分占位体组件浸入冷却液内。占位件34能够增大占位体31在冷却液内的占位体积；占位体31在占位件34内能够起到支撑占位件34的作用，以避免占位件34形变。
73.在其中一个实施方式中，占位件34为具有填充腔的环状结构。占位件34内设有多
个占位体31。每个占位体31均通过上述的固定结构32固定于占位件34内。多个占位体31沿着环形的填充腔均匀布设，从而使得填充有占位体31的占位件34形成一个具有支撑结构的环形占位体组件。如此设置，不仅能够增加占位体组件在冷却液内的占位体积，从而能够进一步升高冷却液的液面，还能够相应增加占位件34自身的强度。在本实施方式中，占位件34的填充腔是带有空气的腔体，而占位体31的空心腔体可抽真空。
74.在其中一个实施方式中，多个占位体31分别通过粘结结构35固定于占位件34内。粘结结构35采用发泡材料、塑料和高分子复合材料或者树脂等，从而能够避免通过螺栓固定而出现受力不均的现象发生。粘结材料优选密度较轻的材料，如低密度注塑材料，其质量和成本相比前述单纯的球形占位体31有一定的提高，但由于内部空心球的存在，其整体质量较传统实心占位体31要小很多，成本也可接受；同时，球状占位体31与粘结材料结合形成的结构，具有更好的强度和刚性。
75.且该环形占位体组件的尺寸与容纳腔11及超导线圈组件20相适配。如此设置，便于占位体组件固定于容纳腔11内。
76.可以理解，在其他实施方式中，占位件34还可以设置为其他结构，例如长方体或圆柱体，只要能够实现与占位体31结合并进一步使冷却液的液面升高即可。
77.在其中一个实施方式中，占位体31的外表面设置为粗糙表面，以增强与粘结结构35之间的结合强度。
78.需要说明的是，本技术中不管是占位体31、占位体组件或占位体链，这些部件固定于容纳腔11内，而具体的固定位置可以是保持器10内壁12、外壁13或超导线圈上的位置，只要能够实现占位体31、复合占位体31或占位体链至少部分浸入冷却液即可。
79.请参阅图6，图6为图2所示的多个占位体31通过连接管件40连接的结构示意图。
80.在另一个实施方式中，超导磁体100还包括连接管件40。连接管件40用于接通多个占位体31的空心腔体，并使多个占位体31的空心腔体以及连接管件40的管腔相互连通形成一个占位体回路41。带有连接管件40的多个占位体31至少部分能够浸入冷却液。占位腔体回路用于容纳储藏额外的冷却液或其他冷却介质。如此设置，能够利用多个占位体31空心腔体的空间。
81.在其中一个实施方式中，多个所述占位体31通过连接管件40串联或并联后形成占位腔体回路。如此设置，不仅使得占位体31的占位比能够相应提升，且能够容纳额外的冷却介质，可极大地延长超导磁体100组件的冷运输距离。其中，占位体31通过固定结构32固定于连接管件40内，连接管件40再进一步固定于容纳腔11内。
82.其中，冷却介质可以是水等比热容较大的液体，也可以是与上述冷却液相同的液氮，只要能够实现延长超导磁体100组件的冷运输距离即可。连接管件40可以是串联或并联之后形成的连接管件40，只要能够实现占位体31及冷却介质的容纳及存储即可。
83.本实用新型一实施方式提供一种应用于磁共振设备的超导磁体。该超导磁体通过将占位体设置为球状，以使占位体平滑的曲面能够减少因占位体自身形状而导致的冷却液流动阻力上升问题。
84.本实用新型一实施方式还提供一种磁共振设备(图未示)。该磁共振设备包括上述的超导磁体。
85.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
86.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。