專利名稱:磁共振設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型總體上涉及一種用于從磁共振電磁體提取熱量、并對磁共振設(shè)備的磁性組件內(nèi)的磁體進行熱調(diào)節(jié)的裝置及方法。
背景技術(shù)：
磁共振成像設(shè)備基于樣本的分子結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生對樣本進行的測量。樣本經(jīng)歷極化磁場，極化磁場具有將樣本的所有原子核的自旋對齊的效果。然后，使用頻率接近原子核的拉莫爾頻率的無線電波來激發(fā)原子核使得其磁性對齊被倒轉(zhuǎn)。一旦該激發(fā)被移除，原子核便通過發(fā)射特性無線電信號返回到其初始狀態(tài)。正是這些無線電信號能夠被用來為樣本成像。
精確的拉莫爾頻率取決于精確的磁場。通過在樣本腔內(nèi)生成磁場梯度，能夠定位這些信號的源以使得能夠構(gòu)建樣本的整體圖像。
該過程的效率取決于樣本腔內(nèi)的磁場強度的一致性。通常，該磁場被控制在百萬分之5 (5parts per million)內(nèi)。磁場的均勻程度決定了測量拉莫爾頻率時能夠達(dá)到的精度。這使得能夠分辨較小的化學(xué)位移。
磁場較大程度地取決于構(gòu)成其磁性組件的材料的鐵磁特性。這些鐵磁特性通常與溫度相關(guān)，并且因此對磁性組件進行熱調(diào)節(jié)是重要的。在被成像的樣本的溫度本身波動的情形下，這是特別有問題的。在該情形下，必須引入將磁性組件與磁性組件隔絕的裝置。
授予Rapaport的美國專利申請7，297，907B2 (全部并入本文)提供了用于在磁共振設(shè)備的磁性組件內(nèi)保持恒溫的裝置和方法。然而，該設(shè)備需要使用封套、高熱容量的流體、泵、熱泵以及加熱器，相比僅使用無源絕熱的系統(tǒng)，這會給該系統(tǒng)增加成本和不便。
然而，無源絕熱不足以穩(wěn)定靈敏的永磁體磁共振系統(tǒng)或試驗對象，這是由于溫度敏感系數(shù)引起系統(tǒng)的磁場波動到可接受的沮圍外。
類似地，授予Yoshiyuki的日本申請01121044A2提供了一種MRI設(shè)備，該MRI設(shè)備通過使用有源電子珀耳帖冷卻設(shè)備而省略了超導(dǎo)MRI磁體中的制冷劑。然而，這些設(shè)備因其較低的電子效率和高成本而備受指責(zé)，使得基于該設(shè)備的系統(tǒng)在經(jīng)濟上不實用。
因此，在本領(lǐng)域中長期以來需要一種對磁共振設(shè)備內(nèi)的磁體進行熱調(diào)節(jié)的符合成本效益的裝置和方法。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的一個目的是提供一種磁共振設(shè)備(MRD)，所述磁共振設(shè)備包括容置在籠內(nèi)的磁體和適于將所述磁體熱調(diào)節(jié)到室溫T土 Λ T的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TRS);所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括(i)設(shè)置在所述籠內(nèi)和/或所述磁體內(nèi)的預(yù)設(shè)的一組一個或多個開口孔通道；以及
用于迫壓流體遍及所述一組開口孔通道的裝置；使得所述磁體的溫度T被調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)范圍Λ T0
本實用新型的另一個目的是提供如上限定的磁共振設(shè)備(MRD)，其中，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括:多個溫度傳感器，所述多個溫度傳感器設(shè)置在所述磁體的表面上和/或所述磁體內(nèi)；以及與所述傳感器連通的多個熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)(TRFM)，所述多個熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)適于提供以下組中的至少一項:(i)增加或降低流體流率，(ii)增加或降低流體流量，以及(iii)增加或降低流體的溫度。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述溫度傳感器為所述磁體的共振頻率。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述迫壓流體裝置迫壓流體進入所述通道中的垂直或平行的子集，從而在所述通道中獲得湍流流動或?qū)恿髁鲃印?br>本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道中的一個或多個設(shè)置有以可變直徑為特征的至少部分地呈圓柱形的輪廓。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述流體的型態(tài)選自由層流流動、湍流流動、超音速流動和亞音速流動構(gòu)成的組。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述Λ T處于大約0°C到大約0.2°C的范圍內(nèi)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道設(shè)置有由導(dǎo)電材料構(gòu)成的壁。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道至少部分地設(shè)置有導(dǎo)電網(wǎng)屏蔽器；所述網(wǎng)屏蔽器適于阻擋電磁輻射傳播到所述通道中。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道的長度從所述磁共振設(shè)備伸出，使得所述長度是所述通道的直徑的大約五倍。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道中的每一個的構(gòu)型設(shè)置成使得在成對的所述通道之間提供大約20°到大約90°的角度范圍。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述溫度傳感器選自由下列裝置構(gòu)成的組:熱電偶、熱變電阻器、光電裝置、光學(xué)裝置、熱敏電阻、雙金屬裝置、二極管、半導(dǎo)體、接觸裝置以及非接觸裝置。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)選自由下列裝置構(gòu)成的組:閉環(huán)反饋裝置、PID控制裝置、電子控制裝置、微處理器裝置和自適
應(yīng)裝置。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述迫壓流體裝置選自由高壓管路、低壓管路、送風(fēng)機、風(fēng)扇和泵構(gòu)成的組。
本實用新型的另一目的是提供一種用于將磁共振設(shè)備(MRD)內(nèi)的磁體熱調(diào)節(jié)到室溫溫度T土 Λ T的方法。該方法尤其包括選自以下步驟中的步驟:獲得包括容置在籠內(nèi)的磁體的所述磁共振設(shè)備；獲得熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TRS)，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有:設(shè)置在所述籠內(nèi)和/或所述磁體內(nèi)的預(yù)設(shè)的一組一個或多個開口孔通道；和用于迫壓流體遍及所述一組開口孔通道的裝置；以及迫壓流體遍及所述一組開口孔通道，由此將所述磁體的所述溫度T熱調(diào)節(jié)到所述預(yù)設(shè)范圍Λ Τ。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:在所述磁體的表面上和/或所述磁體內(nèi)設(shè)置多個溫度傳感器。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:根據(jù)所述溫度傳感器以反饋方式調(diào)節(jié)與用于迫壓所述FFF遍及所述一組通道的所述裝置的輸出相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:通過將所述流體引入所述通道中的垂直或平行的子集[110]而在所述通道內(nèi)提供選自由湍流流動、層流流動、超音速流動或亞音速流動構(gòu)成的組的流態(tài)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:為所述通道設(shè)置以可變直徑為特征的至少部分地呈圓柱形的輪廓。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由層流流動、湍流流動、超音速流動和亞音速流動構(gòu)成的組中選擇所述流體的型態(tài)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:選擇所述Δ T使其處于大約0°C到大約0.2°C的范圍內(nèi)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:為所述通道設(shè)置由導(dǎo)電材料構(gòu)成的壁。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:為所述通道至少部分地設(shè)置導(dǎo)電網(wǎng)屏蔽器，所述網(wǎng)屏蔽器適于阻擋電磁輻射傳播到所述通道中。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:將所述通道中的每一個構(gòu)造成使得在成對的所述通道之間提供大約20°到大約90°的角度范圍。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由下列裝置構(gòu)成的組中選擇所述溫度傳感器:熱電偶、熱變電阻器、光電裝置、光學(xué)裝置、熱敏電阻、雙金屬裝置、二極管、半導(dǎo)體、接觸裝置以及非接觸裝置或這些裝置的任意組合。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由下列裝置構(gòu)成的組中選擇所述反饋裝置:閉環(huán)反饋裝置、PID控制裝置、電子控制裝置、微處理器裝置和自適應(yīng)裝置或這些裝置的任意組合。
本實用新型的再一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由高壓管路、低壓管路、送風(fēng)機、風(fēng)扇和泵或這些裝置的任意組合構(gòu)成的組中選擇所述迫壓流體裝置。
本實用新型最后的目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:通過為所述通道至少部分地設(shè)置導(dǎo)電網(wǎng)屏蔽器來屏蔽電磁輻射傳播到所述通道中。


為了理解本實用新型并為了明白在實際中可以如何實施本實用新型，現(xiàn)在將參照附圖僅以非限制性示例的方式對少數(shù)幾個優(yōu)選實施方式進行描述，其中:
圖1以立體圖的方式示意性地示出了磁共振設(shè)備，示出了樣本引入設(shè)備和側(cè)軸；
圖2a_2e以立體圖的方式示意性地示出了磁共振設(shè)備的另一實施方式，示出了樣本引入設(shè)備和側(cè)軸；
圖3a_3f示意性地示出了通過儀器的多個孔的氣流；以及
圖4a_4e示意性地示出了用于通過儀器的多個孔的氣流的若干可能的布置。
具體實施方式
[0043]提供下面的描述以及本實用新型的所有章節(jié)是為了使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠使用所述實用新型，并提出由實施本實用新型的發(fā)明人構(gòu)想的最佳方式。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，各種變型仍將顯而易見，這是由于已經(jīng)針對用于對磁共振設(shè)備內(nèi)的磁性組件進行熱調(diào)節(jié)、以使得所述磁性組件的溫度不受任何內(nèi)部熱源影響的裝置及方法具體地限定了本實用新型的一般原理。
術(shù)語“大約”和“近似”在下文中能夠互換地指表示偏差在±20%的范圍內(nèi)的量之間的近似相等關(guān)系。
術(shù)語“精確地”在下文中表示偏差在±2%的范圍內(nèi)的量之間的近似相等關(guān)系。
術(shù)語“接近”在下文中表示介于大約Inm與Im之間、特別是介于大約Imm與IOmm之間的距離關(guān)系。
術(shù)語“大體上”在下文中適用于整體的大部分、通常是整體的至少80%，或者可替代地用來意指“近似”。
術(shù)語“磁共振設(shè)備”(MRD)在下文中適用于諸如NMR、ESR、NQR或者MRI設(shè)備之類的設(shè)備，該設(shè)備適于在樣本內(nèi)的原子核被電磁輻射激發(fā)時測量從所述原子核發(fā)射的無線電信號。
術(shù)語“有源熱調(diào)節(jié)”在下文中適用于對一個或多個點的溫度進行熱調(diào)節(jié)(使得內(nèi)部熱源不影響溫度)的任何有源裝置。這可以由基于送風(fēng)機、高壓管路、低壓管路、屏蔽流體、珀耳帖裝置、加熱材料層、冷卻器、熱泵或?qū)τ诒绢I(lǐng)域技術(shù)人員顯見的任何其他裝置來實現(xiàn)。
術(shù)語“隔熱”在下文適用于引入到兩個或更多個主體之間、以防止從一側(cè)到另一側(cè)的熱傳遞的主體。
術(shù)語“孔”或“通道”指代可以引入空氣的開口空間。以非限制性的方式來說，該術(shù)語選自由管道、導(dǎo)管、通道、管腔、毛細(xì)管、管子等構(gòu)成的組，其具有任何尺寸、橫截面或形狀，是剛性的或是柔性的，并由任何相關(guān)材料制成?？缀屯ǖ揽梢园ㄩy、調(diào)節(jié)器、活塞、控制器、孔口和噴嘴、內(nèi)覆層或外覆層、結(jié)構(gòu)元件、化學(xué)添加劑或物理添加劑等。
術(shù)語“對象引入通道”在指代磁共振設(shè)備內(nèi)的通道，通過該通道引入對象(或調(diào)查對象)。
術(shù)語“樣本保持腔”在下文中指代可以引入到MRI設(shè)備的孔中的活動容器。該腔可以相對于周圍大氣封閉以使特定氣體成分能夠保持在其內(nèi)。
術(shù)語“用于迫壓流體(forcing fluid)的裝置”在下文中指代可用于提供便利的流體流動的任何機構(gòu)。以非限制性的方式來說，用于迫壓流體的裝置選自由風(fēng)扇、活塞、離心泵、旋轉(zhuǎn)泵或任何其他泵、轉(zhuǎn)子、通風(fēng)孔、馬達(dá)等構(gòu)成的組。
術(shù)語“多個”在下文中表示正整數(shù)，例如I個、2個或10個。
本實用新型提供了適于將磁共振設(shè)備(MRD)內(nèi)的磁體熱調(diào)節(jié)到室溫T土 Λ T的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TRS)。TRS包括(i )設(shè)置在所述籠和/或所述磁體內(nèi)的預(yù)設(shè)的一組一個或多個開口孔通道；以及(ii)用于迫壓流體遍及所述一組開口孔通道的裝置；使得所述磁體的溫度T被調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)范圍AT。
根據(jù)當(dāng)前本實用新型的一個實施方式，在磁共振設(shè)備中，提出了一種用于防止磁共振設(shè)備的磁體(它們是永磁體或電磁體)中的溫度波動的有源溫度調(diào)節(jié)方法。在一個實施方式中，該方法包括將處于冷卻溫度或環(huán)境溫度的多個氣流源提供到所述設(shè)備的孔中。通過一個或多個反饋環(huán)，可以獨立地?zé)嵴{(diào)節(jié)設(shè)備內(nèi)的一個或多個溫度。特別地，容置在MRI設(shè)備內(nèi)的磁體的溫度被熱調(diào)節(jié)(使得內(nèi)部熱源最終不會影響磁體的溫度)。
現(xiàn)在參照圖1，示意性地示出了磁共振設(shè)備100的一部分。在圖1中示出了該設(shè)備但未將全部磁體組件示出，而是僅僅示出了頂部極片101，例如梯度線圈位于該頂部極片101下方。樣本插入到樣本容置孔102中，并且另外設(shè)置有一個或多個側(cè)孔103。在活體哺乳動物樣本的情形下，樣本的溫度通常將會在85-120攝氏度之間波動。為了將梯度線圈維持在恒定溫度，通過無源絕熱層使該線圈與樣本盡可能地絕熱。然而，由于磁共振測量所需的高精度——磁共振測量需要高度均質(zhì)且恒定的磁場并因此需要高度均質(zhì)且恒定的溫度，所以無源絕熱不足以將磁體溫度穩(wěn)定到執(zhí)行有利測量所需的水平。因此，如本文所描述的方法中的一些有源裝置成為必要。
參照圖2a_d，可以看到本實用新型的磁共振儀器的可能實施方式的簡化立體圖。樣本104 (圖2b)位于可伸縮的樣本容置腔105內(nèi)。該腔及其相應(yīng)的容置孔102和側(cè)孔103全部設(shè)置有其自有的氣流系統(tǒng)。在樣本容置腔105和其容置孔102之間形成小間隙106(圖2c)。該間隙將導(dǎo)致壓縮流線107 (圖2e)的圍繞樣本容置腔的區(qū)域呈體現(xiàn)伯努利效應(yīng)(Bernoulli effect)的文丘里管的形式。間隙106的形式在圖2d中示出，圖2d是從孔103內(nèi)觀察的，其中能夠看見容置腔105和其周圍的間隙106。
應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是，盡管附圖示出了側(cè)孔103在與頂部極片101相同的平面內(nèi)進出頂部極片101的實施方式，但根據(jù)另一實施方式，所述側(cè)孔103可以在垂直平面內(nèi)進出極片101。
根據(jù)另一實施方式，可以使用水平和豎直側(cè)孔103的任何組合。
在圖3中示意性地示出了獨立氣流系統(tǒng)，其中示出了送風(fēng)機106獨立地通向孔102,103的兩側(cè)。通過多個迫壓氣體源，流經(jīng)系統(tǒng)和流過各個磁體表面的氣流(flow)可以固定為任何期望的流動型態(tài)，例如層流或湍流。例如，湍流流動通常會提供比層流流動更高效的熱相互作用(更大的熱傳遞)。通過迫壓氣流從三側(cè)進入系統(tǒng)并允許其從第四側(cè)離開系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)湍流流動。明顯地，可以利用一組四個獨立的迫壓空氣源實現(xiàn)大量改變，并且構(gòu)型之間的循環(huán)布置可以進一步增加所獲得的氣流的時變和湍流性質(zhì)。例如，在五秒的時期內(nèi)向兩個容置孔端口中吹送空氣，并且不向側(cè)孔端口中吹送空氣。然后，向兩個側(cè)孔端口中吹送空氣，并且不向容置孔端口中吹送空氣。
本實用新型可以設(shè)置成使得所使用氣流設(shè)備不限于提供正壓；通過使用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯見的逆式送風(fēng)機、低壓管路等可以實現(xiàn)負(fù)壓。此外，每個送風(fēng)機或空氣供應(yīng)/抽取裝置通常可以在所引起的流率或壓力的一定工作范圍下操作。此外，引入系統(tǒng)中的空氣可以以各種方式例如冷卻和/或加濕來處理。在本實用新型的一個實施方式中，可以在給定的幾何系統(tǒng)上事先測試大量的構(gòu)型以確定從系統(tǒng)提取熱的最佳構(gòu)型，并且該最佳構(gòu)型可以被用在反饋環(huán)內(nèi)以提供最高效的熱提取。
在圖3中示出了本實用新型的氣流系統(tǒng)的示意圖。在此可以看到四個送風(fēng)機106，在容置孔102和側(cè)孔103的各端有2個?？蛇x地，可伸縮樣本容置腔105可以設(shè)置有其自有的空氣源或氣源。優(yōu)選地，在樣本容置腔內(nèi)以及梯度場磁體附近或梯度場磁體上均設(shè)有溫度傳感器，以允許以恒溫器或溫度控制器的方式使用閉環(huán)反饋。例如，當(dāng)電磁體表面上的溫度上升時，可以增加通過側(cè)孔和容置孔的氣流。在本實用新型的另外的實施方式中，被迫壓流經(jīng)系統(tǒng)的空氣來自系統(tǒng)的外部(即周圍空氣)。
周圍空氣可以根據(jù)預(yù)定條件通過冷卻、加濕、除濕、過濾或其他方式被預(yù)處理。然而，值得強調(diào)的是，本實用新型所提供的系統(tǒng)不對受迫空氣進行冷卻、加濕、除濕、過濾等等，而僅迫壓其進入系統(tǒng)。所述迫壓導(dǎo)致磁體的熱調(diào)節(jié)，使其溫度不受內(nèi)部熱源的影響。
圖3b_3f示出了不同的實施方式，在這些實施方式中對送風(fēng)機106的數(shù)量進行了修改。如圖3b所示,送風(fēng)機106的最小數(shù)量是I。送風(fēng)機的任何組合都是有效的。
在圖4a和4b中示出了可能的空氣序列的示意性描繪。在圖4a中，氣流從方向108導(dǎo)入并從方向109導(dǎo)出。在圖4b中，氣流被倒轉(zhuǎn)。通過氣流方向的這種切換，能夠在很大程度上控制流態(tài)，例如向流動中引入較高程度的湍流。在圖4c、4d中采用了相同的想法，但同時使用了垂直的通道(而不是相對的通道)用于迫壓氣流進入系統(tǒng)。在圖4c中，采用垂直通道110來迫壓氣流進入孔103?？諝庖虼私?jīng)由其余通道111離開設(shè)備。該設(shè)置會提供與例如在圖4a、4b中示出的氣流明顯不同的氣流，從而能夠?qū)崿F(xiàn)不同的流動型態(tài)。圖4d將該想法發(fā)揮至極限，迫使空氣通過三個通道112進入設(shè)備，并允許其通過較小通道113離開，較小通道113在通道113和樣本保持腔105之間具有較小的可用流動區(qū)域。該較小流動區(qū)域?qū)⑹沟昧魉僭黾右员３址€(wěn)態(tài)質(zhì)量流，因此從通道和樣本保持腔105之間的區(qū)域帶走更多的熱量。
圖4e將該想法發(fā)揮至最大極限，迫壓空氣通過四個通道112進入設(shè)備內(nèi)。
如磁共振測量領(lǐng)域的從業(yè)者所周知的，雜散電磁輻射的存在將作為這些測量中的噪聲源，從而降低分辨度并增加必要的取樣時間。因此，通常采取措施為測量區(qū)域屏蔽雜散電磁輻射，這通常是通過用作法拉第籠的高傳導(dǎo)材料的固體容器來實現(xiàn)的。然而，為了保持足夠的氣流用于冷卻的目的，本申請需要在測量裝置的側(cè)面設(shè)置較大孔以允許大量的周圍空氣進入系統(tǒng)。為了解決這一難題，本申請?zhí)峁┝巳缦陆鉀Q方案。在孔102、103的端部設(shè)置金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)足夠稠密以大體上防止無線電頻率的電磁波的傳播，同時又足夠疏松使得不會實質(zhì)上阻礙可感測的氣流流經(jīng)所述網(wǎng)并進入被防護的樣本腔。這些網(wǎng)可以沿孔的長度布置在多個位置，以及布置在可伸縮樣本引入腔的端部處和/或沿可伸縮樣本引入腔的長度布置。
本實用新型的防止輻射干涉的另外的設(shè)置涉及將設(shè)備的孔延伸到磁共振設(shè)備外一定距離?？妆趦?yōu)選由導(dǎo)電材料例如金屬構(gòu)成，或者設(shè)置有金屬套管。一旦孔壁制成導(dǎo)電性的并且端部由與這些壁電接觸的導(dǎo)電網(wǎng)覆蓋，則實現(xiàn)了所謂的法拉第籠。這種導(dǎo)電籠具有公知的特性:雜散輻射不能以較大程度穿入籠內(nèi)。穿入深度尤其取決于輻射的頻率、網(wǎng)的網(wǎng)孔尺寸、以及使用的金屬的導(dǎo)電性，等等。例如，如果在每側(cè)上孔的長度制成大于孔徑的五倍，則幾乎沒有輻射穿入到測量區(qū)域。該實施方式如圖2所示，其中能夠看到孔103的出口從機器的主體延伸出一定距離。該距離可以增加以減少雜散輻射向機器的測量區(qū)域的穿入。
在本申請中設(shè)置成使用反饋來控制關(guān)鍵區(qū)域的溫度，即梯度場線圈和樣本腔的溫度。作為示例，如對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的那樣，可以使用熱電偶、熱變電阻器、或其他溫度感測設(shè)備。這些設(shè)備設(shè)置在需要對溫度進行穩(wěn)定的關(guān)鍵區(qū)域。使用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的例如PID等技術(shù)利用這些溫度傳感器中的每一個來實現(xiàn)獨立控制環(huán)，例如結(jié)合了反饋控制的環(huán)。例如，當(dāng)給定傳感器處的溫度開始上升到超過預(yù)定的設(shè)定點時，增加氣流通過該傳感器的速度，或者啟動附加送風(fēng)機，或者降低進入空氣的溫度。作為控制算法的一部分，送風(fēng)機可以在不同的時間啟動和停止，并具有可變的流量以增強流動的湍流性質(zhì)。
在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，在磁共振設(shè)備的主體中設(shè)置有一對通道，所述一對通道大體相互垂直并流體連通。這樣，當(dāng)氣流被迫壓通過通道中的一個時，就會產(chǎn)生趨向于將空氣從垂直設(shè)置的通道中吸出的文丘里效應(yīng)。這會趨向于引起湍流，湍流將證明在其使流動空氣與通道表面之間的傳熱率增加方面是有益的。
在上述系統(tǒng)的實施方式的實際測試中，實現(xiàn)了高度精確的溫度穩(wěn)定性。這能夠通過諸如單位時間的最大溫度漂移之類的測量來量化。在進行的測試中，溫度漂移保持為小于0.2° C/小時。該極低的偏移允許采取高度穩(wěn)定的MR測量，如在背景技術(shù)中描述的。
如上所述，本實用新型的一個目的是提供一種磁共振設(shè)備(MRD)，所述磁共振設(shè)備包括容置在籠內(nèi)的磁體和適于將所述磁體熱調(diào)節(jié)到室溫1± Λ T的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TRS);所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括(i )設(shè)置在所述籠內(nèi)和/或所述磁體內(nèi)的預(yù)設(shè)的一組一個或多個開口孔通道；以及(ii)用于迫壓流體遍及所述一組開口孔通道的裝置；使得所述磁體的溫度T被調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)范圍AT。
本實用新型的另一個目的是提供如上限定的磁共振設(shè)備(MRD)，其中，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括:多個溫度傳感器，所述多個溫度傳感器設(shè)置在所述磁體的表面上和/或所述磁體內(nèi)；以及與所述傳感器連通的多個熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)(TRFM)，所述多個熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)適于提供以下組中的至少一項:(i)增加或降低流體流率，(ii)增加或降低流體流量，以及
(iii)增加或降低流體的溫度。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述溫度傳感器為所述磁體的共振頻率。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述迫壓流體裝置迫壓流體進入所述通道中的垂直或平行的子集，從而在所述通道中獲得湍流流動或?qū)恿髁鲃印?br>本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道中的一個或多個設(shè)置有以可變直徑為特征的至少部分地呈圓柱形的輪廓。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述流體的型態(tài)選自由層流流動、湍流流動、超音速流動和亞音速流動構(gòu)成的組。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述Λ T處于大約0°C到大約0.2°C的范圍內(nèi)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道設(shè)置有由導(dǎo)電材料構(gòu)成的壁。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道至少部分地設(shè)置有導(dǎo)電網(wǎng)屏蔽器；所述網(wǎng)屏蔽器適于阻擋電磁輻射傳播到所述通道中。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道的長度從所述磁共振設(shè)備伸出，使得所述長度是所述通道的直徑的大約五倍。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述通道中的每一個的構(gòu)型設(shè)置成使得在成對的所述通道之間提供大約20°到大約90°的角度范圍。[0085]本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述溫度傳感器選自由下列裝置構(gòu)成的組:熱電偶、熱變電阻器、光電裝置、光學(xué)裝置、熱敏電阻、雙金屬裝置、二極管、半導(dǎo)體、接觸裝置以及非接觸裝置。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)選自由下列裝置構(gòu)成的組:閉環(huán)反饋裝置、PID控制裝置、電子控制裝置、微處理器裝置和自適
應(yīng)裝置。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的MRD，其中，所述迫壓流體裝置選自由高壓管路、低壓管路、送風(fēng)機、風(fēng)扇和泵構(gòu)成的組。
本實用新型的另一目的是提供一種用于將磁共振設(shè)備(MRD)內(nèi)的磁體熱調(diào)節(jié)到室溫溫度T土 Λ T的方法。該方法尤其包括選自以下步驟中的步驟:獲得包括容置在籠內(nèi)的磁體的所述磁共振設(shè)備；獲得熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TRS)，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有:設(shè)置在所述籠內(nèi)和/或所述磁體內(nèi)的預(yù)設(shè)的一組一個或多個開口孔通道；和用于迫壓流體遍及所述一組開口孔通道的裝置；以及迫壓流體遍及所述一組開口孔通道，由此將所述磁體的所述溫度T熱調(diào)節(jié)到所述預(yù)設(shè)范圍Λ Τ。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:在所述磁體的表面上和/或所述磁體內(nèi)設(shè)置多個溫度傳感器。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:根據(jù)所述溫度傳感器以反饋方式調(diào)節(jié)與用于迫壓所述FFF遍及所述一組通道的所述裝置的輸出相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:通過將所述流體引入所述通道中的垂直或平行的子集[110]而在所述通道內(nèi)提供選自由湍流流動、層流流動、超音速流動或亞音速流動構(gòu)成的組的流態(tài)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:為所述通道設(shè)置以可變直徑為特征的至少部分地呈圓柱形的輪廓。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由層流流動、湍流流動、超音速流動和亞音速流動構(gòu)成的組中選擇所述流體的型態(tài)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:選擇所述Δ T使其處于大約0°C到大約0.2°C的范圍內(nèi)。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:為所述通道設(shè)置由導(dǎo)電材料構(gòu)成的壁。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:為所述通道至少部分地設(shè)置導(dǎo)電網(wǎng)屏蔽器，所述網(wǎng)屏蔽器適于阻擋電磁輻射傳播到所述通道中。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:將所述通道中的每一個構(gòu)造成使得在成對的所述通道之間提供大約20°到大約90°的角度范圍。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由下列裝置構(gòu)成的組中選擇所述溫度傳感器:熱電偶、熱變電阻器、光電裝置、光學(xué)裝置、熱敏電阻、雙金屬裝置、二極管、半導(dǎo)體、接觸裝置以及非接觸裝置或這些裝置的任意組合。
本實用新型的另一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由下列裝置構(gòu)成的組中選擇所述反饋裝置:閉環(huán)反饋裝置、PID控制裝置、電子控制裝置、微處理器裝置和自適應(yīng)裝置或這些裝置的任意組合。
本實用新型的再一目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:從由高壓管路、低壓管路、送風(fēng)機、風(fēng)扇和泵或這些裝置的任意組合構(gòu)成的組中選擇所述迫壓流體裝置。
本實用新型最后的目的是提供如上所限定的方法，還包括以下步驟:通過為所述通道至少部分地設(shè)置導(dǎo)電網(wǎng)屏蔽器來屏蔽電磁輻射傳播到所述通道中。
權(quán)利要求
1.一種磁共振設(shè)備(MRD),所述磁共振設(shè)備的特征在于包括容置在籠內(nèi)的磁體和適于將所述磁體熱調(diào)節(jié)到室溫T土 AT的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TRS);所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括(i)設(shè)置在所述籠內(nèi)和/或所述磁體內(nèi)的預(yù)設(shè)的一組一個或多個開口孔通道；以及(ii)用于迫壓流體遍及所述一組開口孔通道的裝置；使得所述磁體的溫度T被調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)范圍Λ Τ。
2.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括: Ca)多個溫度傳感器，所述多個溫度傳感器設(shè)置在所述磁體的表面上和/或所述磁體內(nèi)；以及 (b)與所述傳感器連通的多個熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)(TRFM)，所述多個熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)適于提供以下組中的至少一項:(i)增加或降低流體流率，( )增加或降低流體流量，以及(iii)增加或降低流體的溫度。
3.如權(quán)利要求
2所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述溫度傳感器為所述磁體的共振頻率。
4.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述迫壓流體裝置迫壓流體進入所述通道中的垂直或平行的子集，從而在所述通道中獲得湍流流動或?qū)恿髁鲃印?br>5.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述通道中的一個或多個設(shè)置有以可變直徑為特征的至少部分地呈圓柱形的輪廓。
6.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述流體的型態(tài)選自由層流流動、湍流流動、超音速流動和亞音速流動構(gòu)成的組。
7.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述ΛT處于大約0°C到大約0.20C的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述通道設(shè)置有由導(dǎo)電材料構(gòu)成的壁。
9.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述通道至少部分地設(shè)置有導(dǎo)電網(wǎng)屏蔽器，所述網(wǎng)屏蔽器適于阻擋電磁輻射傳播到所述通道中。
10.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述通道的長度從所述磁共振設(shè)備伸出，使得所述長度是所述通道的直徑的大約五倍。
11.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述通道中的每一個的構(gòu)型設(shè)置成使得在成對的所述通道之間提供大約20°到大約90°的角度范圍。
12.如權(quán)利要求
2所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述溫度傳感器選自由下列裝置構(gòu)成的組:熱電偶、熱變電阻器、光電裝置、光學(xué)裝置、熱敏電阻、雙金屬裝置、二極管、半導(dǎo)體、接觸裝置以及非接觸裝置。
13.如權(quán)利要求
2所述的 磁共振設(shè)備，其特征在于，所述熱反饋調(diào)節(jié)機構(gòu)選自由下列裝置構(gòu)成的組:閉環(huán)反饋裝置、PID控制裝置、電子控制裝置、微處理器裝置和自適應(yīng)裝置。
14.如權(quán)利要求
1所述的磁共振設(shè)備，其特征在于，所述迫壓流體裝置選自由高壓管路、低壓管路、送風(fēng)機、風(fēng)扇和泵構(gòu)成的組。
專利摘要
本實用新型公開了一種磁共振設(shè)備(MRD)，磁共振設(shè)備(MRD)包括容置在籠內(nèi)的磁體和適于將磁體熱調(diào)節(jié)到室溫T±ΔT的熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)(TRS)。TRS包括(i)設(shè)置在籠內(nèi)和/或磁體內(nèi)的預(yù)設(shè)的一組一個或多個開口孔通道；以及(ii)用于迫壓流體遍及所述一組開口孔通道的裝置，使得磁體的溫度T被調(diào)節(jié)到ΔT的預(yù)設(shè)范圍。
文檔編號A61B5/05GKCN202942110SQ201090001198
公開日2013年5月22日 申請日期2010年8月25日
發(fā)明者烏里·拉波波特, 埃胡德·卡茨內(nèi)爾松 申請人:阿斯派克磁體有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan