專利名稱：磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置的制作方法
磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁共振成像系統(tǒng)，特別涉及一種磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置。
背景技術(shù)：
在磁共振成像系統(tǒng)中，梯度線圈的功能是為磁共振成像系統(tǒng)提供滿足線性度要求 的、可快速開關(guān)的梯度場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)成像體素的空間定位。梯度線圈一般與向其供電的梯度放大 器相連接。為了產(chǎn)生梯度場(chǎng)，梯度線圈中通過的電流可達(dá)數(shù)百安培，而電流的變化率也可達(dá) 數(shù)百安培/秒。由梯度放大器提供的電流激勵(lì)電壓可達(dá)數(shù)千伏，會(huì)使整個(gè)磁共振成像系統(tǒng) 振動(dòng)并產(chǎn)生大量的熱，而系統(tǒng)的過熱會(huì)帶來兩個(gè)不利的影響，一是引起正在檢查中的病人 的不適感，二是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)持續(xù)保持正常的工作狀態(tài)也十分不利，直接導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下 降。因此，磁共振成像系統(tǒng)需對(duì)梯度線圈進(jìn)行冷卻。傳統(tǒng)的冷卻方式是利用水冷冷卻 系統(tǒng)，使冷卻水流過梯度線圈中設(shè)置的熱交換通道，然后通過冷卻器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。該冷 卻方式冷卻效率較低，且冷卻系統(tǒng)中水的泄漏會(huì)造成短路，安全性較低。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種可提高冷卻效率和安全性的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈 的冷卻裝置。一種磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，包括梯度線圈、進(jìn)氣管、回液管和帶 冷凝空間的冷凝器，所述梯度線圈包括第一線端和第二線端，所述第一線端和進(jìn)氣管相連 通，所述進(jìn)氣管與所述冷凝器的冷凝空間相連通，所述回液管的兩端分別與所述冷凝器及 第二線端相連通，所述梯度線圈、進(jìn)氣管、冷凝器和回液管共同形成一個(gè)供絕緣冷卻介質(zhì)循 環(huán)流動(dòng)的冷卻回路，所述絕緣冷卻介質(zhì)在自身重力作用下自動(dòng)循環(huán)流動(dòng)。優(yōu)選地，還包括帶三個(gè)接口的氣液分離器，所述氣液分離器的三個(gè)接口分別與所 述冷凝器、回液管及第二線端相連通。優(yōu)選地，所述氣液分離器包括球管和與所述球管相連通的引管，所述三個(gè)接口開 設(shè)于所述球管上，所述引管與所述冷凝器的冷凝空間相連通，所述引管的管徑大于等于所 述進(jìn)氣管的管徑。優(yōu)選地，還包括依次相連通的第一電液分離接頭、第一絕緣管、第一密封接頭和集 氣管，依次相連通的連接管、集液管、第二密封接頭、第二絕緣管和第二電液分離接頭，所述 第一電液分離接頭與所述第一線端相連通，所述集氣管與所述進(jìn)氣管相連通，所述第二電 液分離接頭與所述第二線端相連通，所述連接管與所述氣液分離管的接口相連通。優(yōu)選地，還包括依次相連通的第一電液分離接頭、第一絕緣管、第一密封接頭和集 氣管，依次相連通的集液管、第二密封接頭、第二絕緣管和第二電液分離接頭，所述第一電 液分離接頭與所述第一線端相連通，所述集氣管與所述進(jìn)氣管相連通，所述第二電液分離接頭與所述第二線端相連通，所述集液管與所述回液管相連通。 優(yōu)選地，還包括連通管和用于測(cè)量所述絕緣冷卻介質(zhì)的液位的液位計(jì)，所述液位 計(jì)通過所述連通管與所述回液管相連通。 優(yōu)選地，還包括第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器安裝在所述液位計(jì)處，用于 檢測(cè)所述回液管內(nèi)的壓力。優(yōu)選地，還包括安裝在所述冷凝器外殼上的第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感 器用于檢測(cè)所述冷凝器的冷凝空間的壓力。優(yōu)選地，還包括安裝在所述冷凝器外殼上的壓力開關(guān)和減壓電磁閥，所述壓力開 關(guān)檢測(cè)報(bào)警壓力，并控制所述減壓電磁閥工作。優(yōu)選地，所述冷凝器內(nèi)裝有金屬冷卻管束，所述金屬冷卻管束用于收容二次冷卻 水。優(yōu)選地，所述絕緣冷卻介質(zhì)為全氟三乙胺或三氟乙醇。上述磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，采用第一線端和進(jìn)氣管相連通，進(jìn) 氣管與冷凝管的冷凝空間相連通，回液管的兩端分別與冷凝管及第二線端相連通，構(gòu)成一 個(gè)冷卻回路，然后將回液管內(nèi)填充大于其長(zhǎng)度一半的絕緣冷卻介質(zhì)，梯度線圈工作時(shí)，絕緣 冷卻介質(zhì)受熱形成氣液混合態(tài)，與回液管內(nèi)的單相液態(tài)存在密度差，進(jìn)而形成壓力差，從而 使得冷卻裝置形成自循環(huán)冷卻，裝置內(nèi)部壓力顯著降低，提高了冷卻效率，且無(wú)水外漏引發(fā) 故障，提高了安全性。

圖1為一實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置的原理示意圖；圖2為二實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置的原理示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例及附圖對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，一實(shí)施例中，一種磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，包括磁體 11、梯度線圈13、第一電液分離接頭15、第一絕緣管17、第一密封接頭19、集氣管21、進(jìn)氣 管23、帶冷凝空間的冷凝器25、回液管27、集液管四、第二密封接頭31、第二絕緣管33、第 二電液分離接頭35。其中，梯度線圈13繞在磁體11上，包括第一線端131和第二線端133。第一線端131、 第一電液分離接頭15、第一絕緣管17、第一密封接頭19、集氣管21、進(jìn)氣管23依次相連通， 進(jìn)氣管23與冷凝管25的冷凝空間相連通，回液管27的一端與冷凝管25相連通，回液管27 的另一端、集液管四、第二密封接頭31、第二絕緣管33、第二電液分離接頭35和第二線端 133依次相連通，如此構(gòu)成一個(gè)冷卻回路。第一電液分離接頭15用于固定連接密封梯度線 圈13的第一線端131與第一絕緣管17，第二電液分離接頭35用于固定連接密封梯度線圈 13的第二線端133與第二絕緣管33。冷凝器25內(nèi)裝有金屬冷卻管束251。金屬冷卻管束251用于收容二次冷卻水，通 過二次冷卻水實(shí)現(xiàn)內(nèi)外熱交換。回液管27可為L(zhǎng)型管，其內(nèi)部的絕緣冷卻介質(zhì)的長(zhǎng)度不小于回液管27長(zhǎng)度的1/2，以使絕緣冷卻介質(zhì)在自身重力作用下自動(dòng)循環(huán)流動(dòng)。該絕緣冷卻介質(zhì)具有高絕緣性、 化學(xué)惰性良好且環(huán)保等特性，可為全氟三乙胺或三氟乙醇等。上述磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，梯度線圈13、進(jìn)氣管23、冷凝器25 和回液管27可組成一個(gè)供絕緣冷卻介質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的U型冷卻回路，梯度線圈13的第一線 端131與進(jìn)氣管23相連通，進(jìn)氣管23與冷凝管25的冷凝空間相連通，回液管27的一端與 冷凝器25的冷凝空間相連通，另一端與梯度線圈13的第二線端133相連。冷卻回路的工 作原理是將絕緣冷卻介質(zhì)灌入回液管27中，且使得絕緣冷卻介質(zhì)的長(zhǎng)度不小于回液管27 長(zhǎng)度的1/2，當(dāng)梯度線圈13工作時(shí)，梯度線圈13發(fā)熱，絕緣冷卻介質(zhì)受熱，因熱傳導(dǎo)和對(duì)流 作用，進(jìn)氣管23內(nèi)的冷卻介質(zhì)部分受熱汽化，形成氣液兩相混合蒸發(fā)絕緣冷卻介質(zhì)，使得 進(jìn)氣管23側(cè)的絕緣冷卻介質(zhì)為氣液態(tài)，回液管27側(cè)的絕緣冷卻介質(zhì)為液態(tài)，如此兩側(cè)絕 緣冷卻介質(zhì)密度不同，形成壓力差，回液管27內(nèi)的絕緣冷卻介質(zhì)在重力作用下產(chǎn)生流動(dòng)壓 頭，克服阻力，流至梯度線圈13對(duì)其進(jìn)行冷卻，同時(shí)進(jìn)氣管23內(nèi)的兩相流體經(jīng)進(jìn)氣管流入 冷凝器25，被冷凝器25中的二次冷卻水冷卻后，恢復(fù)液態(tài)，流入回液管27內(nèi)，絕緣冷卻介質(zhì) 在自身重力作用下自動(dòng)循環(huán)，如此形成低壓無(wú)泵自循環(huán)回路。在梯度線圈13、進(jìn)氣管23、冷凝器25和回液管27中加入第一電液分離接頭15、第 一絕緣管17、第一密封接頭19、集氣管21、集液管四、第二密封接頭31、第二絕緣管33、第 二電液分離接頭35后，冷卻系統(tǒng)的自循環(huán)效果更好，因加入的第一電液分離接頭15、第一 絕緣管17、第一密封接頭19、第二密封接頭31、第二絕緣管33和第二電液分離接頭35使得 循環(huán)系統(tǒng)的密封性更好，防止外部的氣體進(jìn)入，影響內(nèi)部壓力。集氣管21方便收集絕緣冷 卻介質(zhì)的氣態(tài)部分，集氣管21與進(jìn)氣管23相連通，保證進(jìn)氣管23側(cè)的氣液態(tài)的絕緣冷卻 介質(zhì)密度更低，集液管四收集液態(tài)絕緣冷卻介質(zhì)，保證回液管27側(cè)的絕緣冷卻介質(zhì)的液態(tài) 更純，使得回液管27側(cè)的絕緣冷卻介質(zhì)和進(jìn)氣管23側(cè)的絕緣冷卻介質(zhì)的密度差更大，形成 更大的壓力差，保證自循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)選的實(shí)施例中，上述磁共振成像系統(tǒng)中梯度線圈的冷卻裝置，還包括液位計(jì)37、 連通管39和第一壓力傳感器41。液位計(jì)37通過連通管39與回液管27相連。液位計(jì)37 用于檢測(cè)回液管27內(nèi)的液位。液位計(jì)37為磁性浮子液位計(jì)。第一壓力傳感器41將該回 液管27內(nèi)的液位轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送給監(jiān)控中心(圖未示)。優(yōu)選的實(shí)施例中，上述磁共振成像系統(tǒng)中梯度線圈的冷卻裝置還包括安裝在冷凝 器25的外殼上的第二壓力傳感器43、壓力開關(guān)(圖未示)和減壓電磁閥(圖未示)。第二 壓力傳感器43檢測(cè)冷凝器25的冷凝空間的壓力并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并發(fā)送給監(jiān)控中心。壓力 開關(guān)檢測(cè)報(bào)警壓力，并直接控制減壓電磁閥工作，降低冷凝器25冷凝空間內(nèi)的壓力。在二實(shí)施例中，如圖2所示，該二實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝 置與一實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置基本相似，其不同之處在于，還包 括連接管45和帶三個(gè)接口的氣液分離器47。氣液分離器47的三個(gè)接口分別與冷凝器25、 回液管27和連接管45相連通連接管45與集液管四相連通。其中，氣液分離器47包括三個(gè)接口的球管471和與球管471的其中一個(gè)接口相連 通的引管473。氣液分離器47的球管471的另外兩個(gè)接口分別與回液管27和連接管45相 連通，連接管45與集液管四相連通。引管473與冷凝器25相連通。引管473的管徑大于 等于進(jìn)氣管23的管徑。氣液分離器47與回液管27并聯(lián)，氣液分離器47起氣液分離作用。
該二實(shí)施例的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，可僅由梯度線圈13、進(jìn)氣 管23、冷凝器25和回液管27可組成一個(gè)U型冷卻回路，由冷凝器25、回液管27和氣液分 離器47組成一個(gè)氣液分離回路；梯度線圈13的第一線端131與進(jìn)氣管23相連，進(jìn)氣管23 與冷凝管25的冷凝空間相連通，回液管27的一端與冷凝器25的冷凝空間相連通，另一端 與氣液分離器47的其中一個(gè)接口相連通，氣液分離器47的另兩個(gè)接口分別與冷凝器25和 梯度線圈13的第二線端133相連通。冷卻回路的工作原理如前述，氣液分離回路工作過程 是冷卻回路中進(jìn)氣管23進(jìn)入冷凝器25的氣態(tài)絕緣冷卻介質(zhì)可能存在部分氣態(tài)的絕緣冷卻 介質(zhì)未被冷卻變?yōu)橐后w，而直接進(jìn)入了回液管27內(nèi)，因氣液混合態(tài)的絕緣冷卻介質(zhì)中的氣 體受浮力作用，總是流向流阻最小的地方，從流阻角度分析，得出氣液分離器47與冷凝器 25形成的通路流阻較小，回液管27內(nèi)的氣態(tài)的絕緣冷卻介質(zhì)進(jìn)入氣液分離器47后，通過 氣液分離器47與冷凝器25形成的通路進(jìn)入冷凝器25內(nèi)進(jìn)行冷卻，如此更加保證了回液管 27內(nèi)的絕緣冷卻介質(zhì)的液態(tài)化，進(jìn)氣管23內(nèi)的絕緣冷卻介質(zhì)為氣液兩相態(tài)，進(jìn)一步確保了 回液管27側(cè)與進(jìn)氣管23側(cè)絕緣冷卻介質(zhì)的密度差，形成的壓力差，更好的維護(hù)了自循環(huán)系 統(tǒng)的運(yùn)行。該實(shí)施例中，在冷卻回路中加入了依次相連通的第一電液分離接頭15、第一絕緣 管17、第一密封接頭19，依次相連通的連接管45、集氣管21、集液管四、第二密封接頭31、 第二絕緣管33和第二電液分離接頭35，使得循環(huán)系統(tǒng)的密封性更好，防止外部的氣體進(jìn) 入，影響內(nèi)部壓力。上述磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，采用第一線端131和進(jìn)氣管23相 連，進(jìn)氣管23與冷凝管25的冷凝空間相連通，回液管27的一端與冷凝管25相連通，回液 管27的另一端和第二線端133相連通，構(gòu)成一個(gè)冷卻回路，然后將回液管27內(nèi)填充大于其 長(zhǎng)度一半的絕緣冷卻介質(zhì)，梯度線圈工作時(shí)，絕緣冷卻介質(zhì)受熱形成氣液混合態(tài)，與回液管 27內(nèi)的單相液態(tài)存在密度差，進(jìn)而形成壓力差，從而使得冷卻裝置形成自循環(huán)冷卻，裝置內(nèi) 部壓力顯著降低，提高了冷卻效率，且無(wú)水外漏引發(fā)故障，提高了安全性。另外，采用氣液分離器47與回液管27和冷凝器25分別相連通，氣液分離器47、冷 凝器25和回液管27形成氣液分離回路，將回液管27內(nèi)的氣態(tài)絕緣冷卻介質(zhì)通過氣液分離 器47進(jìn)入冷凝器25進(jìn)行冷卻，保證回液管27內(nèi)的絕緣冷卻介質(zhì)為單相液態(tài)，與進(jìn)氣管23 內(nèi)的氣液兩相絕緣冷卻介質(zhì)，形成密度差，進(jìn)而形成壓力差，更好的保證了自循環(huán)的建立； 采用氣液分離器47的引管473的管徑大于等于進(jìn)氣管23的管徑，使得氣體更方便進(jìn)入冷 凝器23內(nèi)，更好的保證了自循環(huán)的維護(hù)；絕緣冷卻介質(zhì)采用全氟三乙胺或三氟乙醇具有良 好的防火性能，提高了安全性。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，包括梯度線圈、進(jìn)氣管、 回液管和帶冷凝空間的冷凝器，所述梯度線圈包括第一線端和第二線端，所述第一線端和 進(jìn)氣管相連通，所述進(jìn)氣管與所述冷凝器的冷凝空間相連通，所述回液管的兩端分別與所 述冷凝器及第二線端相連通，所述梯度線圈、進(jìn)氣管、冷凝器和回液管共同形成一個(gè)供絕緣 冷卻介質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的冷卻回路，所述絕緣冷卻介質(zhì)在自身重力作用下自動(dòng)循環(huán)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，還包 括帶三個(gè)接口的氣液分離器，所述氣液分離器的三個(gè)接口分別與所述冷凝器、回液管及第 二線端相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，所述 氣液分離器包括球管和與所述球管相連通的引管，所述三個(gè)接口開設(shè)于所述球管上，所述 引管與所述冷凝器的冷凝空間相連通，所述引管的管徑大于等于所述進(jìn)氣管的管徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，還 包括依次相連通的第一電液分離接頭、第一絕緣管、第一密封接頭和集氣管，依次相連通的 連接管、集液管、第二密封接頭、第二絕緣管和第二電液分離接頭，所述第一電液分離接頭 與所述第一線端相連通，所述集氣管與所述進(jìn)氣管相連通，所述第二電液分離接頭與所述 第二線端相連通，所述連接管與所述氣液分離管的接口相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，還包 括依次相連通的第一電液分離接頭、第一絕緣管、第一密封接頭和集氣管，依次相連通的集 液管、第二密封接頭、第二絕緣管和第二電液分離接頭，所述第一電液分離接頭與所述第一 線端相連通，所述集氣管與所述進(jìn)氣管相連通，所述第二電液分離接頭與所述第二線端相 連通，所述集液管與所述回液管相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，還包 括連通管和用于測(cè)量所述絕緣冷卻介質(zhì)的液位的液位計(jì)，所述液位計(jì)通過所述連通管與所 述回液管相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，還包 括第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器安裝在所述液位計(jì)處，用于檢測(cè)所述回液管內(nèi)的 壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，還包 括安裝在所述冷凝器外殼上的第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器用于檢測(cè)所述冷凝器 的冷凝空間的壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，還包 括安裝在所述冷凝器外殼上的壓力開關(guān)和減壓電磁閥，所述壓力開關(guān)檢測(cè)報(bào)警壓力，并控 制所述減壓電磁閥工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，所述 冷凝器內(nèi)裝有金屬冷卻管束，所述金屬冷卻管束用于收容二次冷卻水。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，其特征在于，所述 絕緣冷卻介質(zhì)為全氟三乙胺或三氟乙醇。
全文摘要
一種磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，包括梯度線圈、進(jìn)氣管、回液管和帶冷凝空間的冷凝器，所述梯度線圈包括第一線端和第二線端，所述第一線端和進(jìn)氣管相連通，所述進(jìn)氣管與所述冷凝器的冷凝空間相連通，所述回液管的兩端分別與所述冷凝器及第二線端相連通，所述梯度線圈、進(jìn)氣管、冷凝器和回液管共同形成一個(gè)供絕緣冷卻介質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的冷卻回路，所述絕緣冷卻介質(zhì)在自身重力作用下自動(dòng)循環(huán)流動(dòng)。上述磁共振成像系統(tǒng)的梯度線圈的冷卻裝置，絕緣冷卻介質(zhì)受熱形成氣液混合態(tài)，與回液管內(nèi)的單相液態(tài)存在密度差，進(jìn)而形成壓力差，形成自循環(huán)冷卻，裝置內(nèi)部壓力顯著降低，提高了冷卻效率，且無(wú)水外漏引發(fā)故障，提高了安全性。
文檔編號(hào)A61B5/055GK102068255SQ201010612728
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉新, 梅玲, 潘艷麗, 邱本勝, 鄭海榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院