超导磁体组件和磁共振成像设备的制作方法

本实用新型涉及超导技术领域，特别是涉及一种超导磁体组件和磁共振成像设备。

背景技术：

由于超导磁体能在产生强磁场的同时，具有诸如低功耗极、小体积和稳定性高等优点，使得其被广泛的应用于科研、医疗等领域中。由于超导磁体中的超导线圈需要在特定的温度环境中才能呈现超导状态，如将超导线圈放置在盛放有制冷剂的腔室中。

目前，一般是通过维持上述腔室内的压力平衡来避免超导线圈失超；例如，可通过压力传感器来感测上述腔室内的压力值，进而控制放置在上述腔室内的加热器的工作状态，保持上述腔室内压力的平衡。但是，由于超导线圈正常工作的环境比较严苛，使得目前能在上述腔室内正常工作的压力传感器的成本均较高，从而增加了超导磁体的整体造价，不利于超导技术的推广应用。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种超导磁体组件和磁共振成像设备，通过采用相对简单、廉价的器件，同样能够实现根据超导磁体内部压力的变化，来实时的调整加热器的工作状态，进而维持超导磁体内部压力的平衡，从而减小超导磁体的造价，便于超导技术的推广应用。

在一个可选的实施例中，本申请提供了一种超导磁体组件，可包括：

低温容器，具有容置空间的冷却腔室；

超导磁体本体，容置在所述冷却腔室内；

加热器，设置于所述冷却腔室内，且所述加热器能够与所述超导磁体本体热耦合；以及

压力开关，用于根据所述冷却腔室内的压力，控制所述加热器是否对所述超导磁体本体进行加热。

上述实施例中的超导磁体组件，通过利用压力开关直接感测超导磁体本体的冷却腔室内的压力，并根据所感测的压力可实时的控制放置在冷却腔室内的加热器的运行状态，进而使得加热器能够根据超导磁体内部压力对诸如制冷剂等进行加热或不加热，以维持超导磁体内部压力的平衡，避免因压力传感器出现差错而影响超导磁体的运行；同时，由于压力开关的相对传统用于冷却腔室内的压力传感器的价格更加便宜，且操作简单，容易改造，进而在减小超导磁体的造价成本的同时，还能进一步的便于超导技术的推广应用。

在一个可选的实施例中，所述压力开关包括：

传感设备，通过管道与所述冷却腔室贯通连接，用于感测所述冷却腔室内的压力；以及

压力传感元件，设置于所述管道与所述传感设备连接的端部，用于将所述冷却腔室内的压力传递至所述传感设备。

在一个可选的实施例中，所述压力开关为电子型压力开关。

在一个可选的实施例中，所述压力传感元件和所述管道的材质为热绝缘材料。

在一个可选的实施例中，所述压力开关为机械型压力开关或防爆型压力开关。

在一个可选的实施例中，所述压力开关还可包括弹性部件，所述弹性部件能够根据所述冷却腔室的压力将所述压力开关在打开状态和闭合状态之间进行切换。

在一个可选的实施例中，上述的超导磁体组件还可包括控制器；

其中，所述压力开关通过所述控制器与所述加热器连接，用于根据所述冷却腔室内的压力通过所述控制器来调整所述加热器的工作状态。

在一个可选的实施例中，上述的超导磁体组件还可包括：

供电电源，用于向所述加热器提供电能；

其中，所述压力开关用于根据所述冷却腔室内的压力控制所述供电电源与所述加热器之间电路的通断来调整所述加热器的工作状态。

在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种磁共振成像设备，可包括超导磁体组件，该超导磁体组件可包括：

低温容器，具有容置空间的冷却腔室；

超导磁体本体，容置在所述冷却腔室内；

加热器，设置于所述冷却腔室内，且所述加热器能够与所述超导磁体本体热耦合；

电源，能够驱动所述加热器工作；以及

压力开关，与所述冷却腔室相连通，所述压力开关能够感知所述冷却腔室的压力以切换自身工作状态，且所述压力开关通过自身工作状态的切换控制所述电源与所述加热器之间进行电连接或关断。

在上述实施例中的磁共振成像设备，通过利用设置有压力开关的超导磁体组件，该压力开关可直接感测超导磁体本体的冷却腔室内的压力，并可根据所感测的压力可实时的控制放置在冷却腔室内的加热器的运行状态，以维持超导磁体内部压力的平衡，从而有效避免因压力传感器出现差错而影响超导磁体的运行；同时，由于压力开关的相对传统用于冷却腔室内的压力传感器的价格更加便宜，且操作简单，容易改造，进而在减小超导磁体的造价成本的同时，还能进一步的便于超导技术的推广应用。

在一个可选的实施例中，所述压力开关设置在所述电源和所述加热器之间，所述电源、所述压力开关和所述加热器组成闭合回路，或者，所述电源、所述加热器和控制器组成闭合回路；

其中，所述压力开关控制所述闭合回路导通或关断。

在一个可选的实施例中，所述压力开关包括弹性部件；

其中，当所述冷却腔室的压力小于设定阈值时，所述弹性部件扩张以使所述压力开关处于打开状态；否则，所述弹性部件收缩以使所述压力开关从打开状态切换至闭合状态。

附图说明

图1为一个实施例中超导磁体组件的模块示意图；

图2为一个实施例中超导磁体组件的结构示意图；

图3为另一个实施例中超导磁体组件的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1为一个实施例中超导磁体组件的模块示意图。如图1所示，一种超导磁体组件，包括超导磁体本体1、压力开关2、加热器3和低温容器4，且该低温容器4可用于容纳上述的超导磁体本体1和/或加热器3等器件；该低温容器4具有盛放有诸如液氨等制冷剂的冷却腔室，上述的加热器3可放置冷却腔室内，以能够与所述超导磁体本体热耦合。其中，上述的压力开关2可与上述的冷却腔室贯通连接，以用于根据该冷却腔室内的压力控制加热器3的工作状态，即压力开关2可用于根据冷却腔室内的压力控制加热器是否对超导磁体本体进行加热，进而来保持超导磁体内的压力平衡。例如，当冷却腔室内的压力大于预设阈值时，压力开关2控制加热器停止对超导磁体本体进行加热，而当冷却腔室内的压力小于或等于预设阈值时，压力开关2则控制加热器对超导磁体本体进行加热。

在一个可选的实施例中，如图1所示，上述的超导磁体组件还可包括电源5，用于为加热器3供电，以能够驱动加热器3工作。可以理解的，本实用新型中的电源5与加热器3并非持续电连接。在一个可选的实施例中，压力开关2设置在电源5和加热器3之间，电源5、压力开关2和加热器3能够组成闭合回路，压力开关2能够感知冷却腔室内的压力以切换自身状态，且压力开关2通过自身状态的切换来控制上述电源5与加热器3之间电连接或关断。

在另一个可选的实施例中，如图1所示，压力开关2可包括弹性部件，压力开关2的工作状态如下：响应于冷却腔室的压力小于设定阈值K，弹性部件处于自然伸长状态，此时压力开关处于打开状态，闭合回路此时关断；响应于冷却腔室的压力大于或等于设定阈值K时，弹性部件收缩以使压力开关2从打开状态切换至闭合状态，此时闭合回路导通，加热器3可对超导磁体本体1中的制冷剂进行加热。

在本实施例的超导磁体中，利用压力开关来实现根据冷却腔室内的压力直接控制加热器的工作运行状态，以维持超导磁体内部压力的平衡，从而有效避免因压力传感器出现差错而影响超导磁体的运行；同时，由于压力开关的相对传统用于冷却腔室内的压力传感器的价格更加便宜，且操作简单，容易改造，进而在减小超导磁体的造价成本的同时，还能进一步的便于超导技术的推广应用。

在另一个可选的实施例中，上述的压力开关2可通过诸如隔热绝缘防腐蚀的管道与冷却腔室进行贯通连接，如通过管道将压力开关2的传感设备可通过上述的管道直接与冷却腔室进行贯通连接，即管道的一端开口与冷却腔室的开口密封连接，而传感设备则可设置在管道的另一端开口，以通过该管道来直接感测冷却腔室内的压力值，从而可有效避免冷却腔室中的腐蚀、高温或低温等环境对压力开关2的元器件造成不利影响。

另外，上述的压力开关2可为电子型压力开关、机械型压力开关或防爆型压力开关等，同时上述的压力开关2可为常开型开关或常闭型开关，而在具体应用过程中，可根据实际需求选择合适类型的压力开关。

在另一个可选的实施例中，为了进一步降低冷却腔室内的环境对压力开关所造成的不利影响，还可在压力开关的传感设备与管道之间设置压力传感元件，该压力传感元件的材质可为热绝缘材料、耐腐蚀材料等。

在另一个可选的实施例中，为了提升控制加热器的精准性，还可设置控制器来控制加热器的运行，即上述的压力开关2可通过该控制器来调整加热器3的运行状态。例如，压力开关状态改变并保持改变后的工作状态的时间大于预设时间时，如压力开关从闭合状态跳转为断开状态并维持该断开状态达到预设时间段后，才触发控制器改变加热器的运行状态，防止因冷却腔室内压力变动而致使加热器反复进行启动及关闭，从而提升加热器的使用寿命。

图2为一个实施例中超导磁体组件的结构示意图。如图2所示，在一个可选的实施例中，超导磁体组件可包括超导磁体本体11、压力开关13、供电电源14和加热器15；其中，加热器15能够与超导磁体本体11进行热耦合。超导磁体组件还可包括一低温容器19，该低温容器19具有容置空间的冷却腔室17，可用于容置磁体本体11、加热器15和超导线圈16等，且在该冷却腔室17中还可盛放有诸如液氨等制冷剂18，以使得位于冷却腔室17中的超导线圈16处于特定的温度环境中，进而使得该超导线圈16保持超导状态。其中，上述的加热器15可用于通过对冷却腔室17内的制冷剂18进行加热，以维持冷却腔室17中压力的平衡；压力开关13的感测端通过管道12与冷却腔室17贯通连接，同时该压力开关13的两个端子分别与加热器15和供电电源14连接，即压力开关13设置在供电电源14向加热器15提供电能的电路中，通过该压力开关13的断开或闭合，以控制电路中电能的供给，从而实现对加热器15的工作状态的控制，即可实现直接根据冷却腔室17内的压力来控制加热器15的工作状态，进而保持冷却腔室17内的压力和温度等环境参数的平衡，使得超导线圈16处于相对稳定的压力、温度环境中进行工作。

具体的，设定上述的压力开关13为常闭型压力开关，在冷却腔室17内的压力低于该压力开关13的阈值时，压力开关13保持闭合状态，即此时加热器15对制冷剂18进行加热，而随着制冷剂18的蒸发，冷却腔室17中的气压会逐步提升；一旦冷却腔室17中的气压大于压力开关13的阈值时，则触发该压力开关13的断开，进而使得加热器15停止工作，即此时冷却腔室17中的气压会停止增压。另外，随着时间的流逝，冷却腔室17中的气压会逐步降低(如制冷剂18从气态液化为液态)，一旦冷却腔室17中的气压小于压力开关13的阈值时，则有触发该压力开关13的闭合，进而使得加热器15开始工作，即通过压力开关13的循环通断，从而可维持磁体内部压力的平衡。

在本实施例中，通过管道12进行压力的传导，进而可不用在冷却腔室17内设置压力传感器来感测其内部的压力，同时通过压力开关13来直接根据冷却腔室17内的压力变化，来控制加热器15的供电电路的通断电，从而可更加快速的对冷却腔室17内的压力变化进行再平衡；相较于传统在冷却腔室17内设置压力感测器，本实施例中的压力开关的实现方式更为简单，且无需复杂的机械导热结构，从而可大大降低制造及维护的成本和难度；同时，通过对压力开关13的压力阈值的设定，可使得冷却腔室17中的压力变化具有一定冗余量，以降低加热器15的开关机频率，从而有效提升加热器15的使用寿命。

图3为另一个实施例中超导磁体组件的电路结构示意图。如图3所示，在另一个可选的实施例中，超导磁体组件可包括超导磁体本体21、设置在冷却腔室中的加热器22、压力开关23、控制器25和直流电源26，上述的加热器22可设置在超导磁体组件中冷却容器中，直流电源26可设置在冷却腔室外，而压力开关23的控制端则通过管道24与上述的冷却容器贯通连接；即压力开关23通过感测冷却容器中的压力发出开关信号，控制器25根据所接收的开关信号控制加热器22与直流电源26所构成驱动电路的通断，即控制加热器22的运行状态，进而维持冷却容器中压力的平衡。

在实际的应用中，为了进一步提升冷却容器中的压力变化的冗余量，可在压力开关23进行状态转换后并维持预设时间段后才对加热器25的运行状态进行调整，且在压力开关23维持上述预设时间段的过程中，保持当前加热器25的运行状态不变；例如，在压力开关23从闭合状态转变为断开状态且维持断开状态的时间大于预设时间后，才将加热器25予以关机，进而降低降加热器15的开关机频率。

一种磁共振成像设备，可包括用于承载成像对象的承载平台和上述任一各个实施例所阐述的超导磁体组件，以用于采集上述成像对象的医疗影像。

综上所述，上述的超导磁体组件及磁共振成像设备，通过压力开关直接根据超导磁体的冷却腔室内的压力变化来控制加热器的运行状态，以维持超导磁体内部压力、温度等环境参数的平衡，从而有效减小超导磁体的造价成本。

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。

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。