梯度线圈单元制造技术

本实用新型专利技术涉及一种梯度线圈单元，包括初级线圈、次级线圈和支承单元，所述初级线圈被设计为具有第一壁厚、第一内半径和第一外半径的第一中空圆柱体，所述次级线圈被设计为具有第二壁厚、第二内半径和第二外半径的第二中空圆柱体，所述第二内半径大于所述第一外半径，所述初级线圈布置在所述次级线圈内，并且所述支承单元将所述初级线圈和所述次级线圈以这样的方式间隔开，使得所述第一外半径和所述第二内半径之间的至少一个间隔区域没有支承单元，没有匀场单元并且不含灌注料。根据本实用新型专利技术的梯度线圈单元由于其改进的效率而能够以特别低成本的方式操控。

【技术实现步骤摘要】
梯度线圈单元
本技术涉及一种包括初级线圈、次级线圈和支承单元的梯度线圈单元，其中支承单元使初级线圈和次级线圈间隔开。
技术介绍
在也被称为磁共振断层扫描成像系统的磁共振设备中，通常借助主磁体使待检查对象的、特别是患者的待检查物体暴露于相对高的例如1.5或3特斯拉的主磁场。额外地，借助梯度线圈单元来发出梯度脉冲。然后经由高频天线单元借助合适的天线装置发送高频脉冲(HF脉冲)，特别是激励脉冲，这使得由这些HF脉冲共振激发的某些原子的核自旋相对于主磁场的磁力线倾斜一定的翻转角。在核自旋驰豫期间放射高频信号，即所谓的磁共振信号，其由合适的高频天线接收并且然后进一步处理。最终可以由这样获得的原始数据重建所需的图像数据。梯度线圈单元通常包括三个初级线圈和与其对应的三个次级线圈。初级线圈通常被设计为在空间方向上产生磁场梯度。与其对应的次级线圈这样屏蔽由初级线圈产生的磁场梯度，使得所述磁场梯度在梯度线圈单元外部被补偿和/或在梯度线圈单元外部不产生磁场梯度。初级线圈和次级线圈由电流控制，所述电流的幅值达到几百A并且所述电流以几百kA/s的上升和下降速率经受频繁和快速的电流方向变化。线圈电流的驱动电压高达数kV，并且通常需要5kW至50kW的连接负载。因此，需要精确和成本密集地对梯度线圈单元进行设计。同样地，梯度线圈单元的运行特别耗能并且因此也是成本密集的。在梯度线圈单元的运行期间，梯度线圈单元通常由于高电流而被加热。迄今为止对梯度线圈单元的进一步开发主要涉及梯度线圈单元的冷却，例如DE102013208631B3和/或DE102011083204A1。梯度线圈单元以及为梯度线圈单元供电的馈电线和诸如变压器、功率放大器、电缆和过滤器等的部件被称为梯度系统。梯度系统通常是磁共振设备的子单元，也就是说其包括在磁共振设备内，其中梯度系统通常是磁共振设备的具有最大功率需求的子单元。磁共振设备的主磁体通常具有圆柱形开孔，在该开孔中布置有梯度线圈单元。梯度线圈单元通常设计为具有内置的圆柱形中空区域的圆柱体，在该中空区域中布置有中空圆柱形的高频天线单元。高频天线单元的内部区域通常被称为患者接收区域。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种特别有效和以低成本操控的梯度线圈单元。该技术问题通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中描述了有利的设计方式。根据本技术的梯度线圈单元包括初级线圈、次级线圈和支承单元，其中初级线圈被设计为具有第一壁厚、第一内半径和第一外半径的第一中空圆柱体。次级线圈被设计为具有第二壁厚、第二内半径和第二外半径的第二中空圆柱体，其中第二内半径大于第一外半径。初级线圈布置在次级线圈内，并且支承单元将初级线圈和次级线圈以这样的方式间隔开，使得第一外半径和第二内半径之间的至少一个间隔区域没有支承单元，没有匀场单元(Shimeinheit)并且不含灌注料。初级线圈和/或次级线圈通常被设计成具有内置的圆柱形中空区域的垂直圆柱体。支承单元通常被设计用于定位初级线圈和次级线圈，使得初级线圈和次级线圈相对于彼此处于固定的空间布置中，并且初级线圈被布置在次级线圈的中空区域中。间隔区域通常本身具有中空圆柱体的外部形状，其中所述间隔区域的该外部形状通常由支承单元所包括的部件穿透。支承单元所包括的这些部件通常限定间隔区域的边界，并且间隔区域不包括支承单元所包括的那些部件。间隔区域优选地具有尽可能大的径向维度，使得初级线圈和次级线圈之间的距离尽可能大。支承单元可以包括例如塑料和/或玻璃纤维增强塑料(GFK)和/或树脂。支承单元通常是不导电的。梯度线圈单元，特别是初级线圈和次级线圈，通常包括灌注料，该灌注料使初级线圈和次级线圈的电线绝缘和/或在空间上稳定。在常规的梯度线圈单元中，灌注料通常完全包围初级线圈和次级线圈，其中在初级线圈和次级线圈之间通常不留间隙。如果在初级线圈和次级线圈之间留有间隙，则该间隙在常规的梯度线圈单元中用于定位匀场元件。匀场元件使梯度线圈单元所产生的磁场梯度被专门针对梯度线圈单元均匀化。常规的梯度线圈单元通常被设计成使得梯度线圈单元的内半径和外半径之间的距离尽可能小。这允许在主磁体直径尽可能小的情况下磁共振设备的患者接收区域的直径尽可能大，这在常规的磁共振设备中能够实现在成本特别低的情况下为患者提供特别高的舒适性。已经认识到，梯度线圈单元的效率随着初级线圈和次级线圈之间的距离增加而增加。梯度线圈单元的效率可以由磁场梯度的强度与初级线圈和次级线圈中所需电流的强度之商来表示。同样已经认识到，梯度线圈单元的功率损失随着初级线圈和次级线圈之间的距离增加而减小，由此尤其是可以降低梯度线圈单元的运行所需的能量并因此降低运行成本。根据本技术的梯度线圈单元能够实现在待使用的材料方面成本高效且节省地构造梯度线圈单元，因为支承单元能够实现初级线圈和次级线圈的大的间隔，即初级线圈和次级线圈之间的大的距离。由此可以省去用于该间隔、即在间隔区域内的灌注料。灌注料通常包括塑料和/或玻璃纤维增强塑料(GFK)，该灌注料在根据本技术的梯度线圈单元的情况下可以尽可能地省去。这导致成本降低，因为灌注料作为材料是成本密集的并且该制备、特别是灌注件的制备是劳动密集的且因此昂贵。在具有小于1特斯拉、特别是小于0.8特斯拉的主磁场的磁共振设备中，梯度线圈单元的成本、特别是梯度系统的成本随梯度线圈单元的直径缩放变化(skalieren)比主磁体的成本随主磁体的直径的缩放变化更为剧烈。这导致更为成本低廉的是，使用具有较大内直径的主磁体和具有与所述主磁体的较大内直径相匹配的第二外半径和较大的在初级线圈和次级线圈之间的距离的根据本技术的梯度线圈单元，其中初级线圈和次级线圈之间的间隔被这样选择，使得该间隔优选地至少对应于主磁体的内直径的扩大。根据本技术的梯度线圈单元由于其改进的效率而能够以特别低成本的方式操控。由此还可以低成本地选择给梯度线圈单元供应能量的线路和部件，由此可以降低梯度系统的总成本。随着内半径的增大而增加的主磁铁成本可以至少得到补偿。梯度线圈单元的一个实施方式规定，至少一个间隔区域至少部分地包括空气。如果支承单元被设计成使得间隔区域至少部分地不含其他单元，诸如冷却单元和/或匀场单元，则间隔区域的该部分可以包括空气。间隙区域的包括空气的部分易于制造，并且空气尤其在空气循环的情况下可有助于冷却梯度线圈。空气可以吸收和/或存储和/或通过循环排出在梯度线圈单元的运行期间产生的热量。空气可以增加梯度线圈单元的热容量。此外，空气不导电，由此减少了初级线圈和/或次级线圈中的电流的相互作用。梯度线圈单元的一个实施方式规定，至少一个间隔区域至少部分地包括介质，该介质具有比空气更高的热容量。优选地，该介质是液态的并且间隔区域至少部分地被介质填充。特别优选地，间隔区域被介质完全填充。该介质可以例如包括石蜡。该介质优选地增加了梯度线圈单元的热容量，由此梯度线圈单元可以特别好地补偿瞬态增加的功率损耗。由此必要时可将用于梯度线圈单元的冷却单元设计得更小和/或更加低成本，由此可以降低梯度系统的成本。替代地和/或额外地，可以增加梯度线圈单元的效率。梯度线圈单元的一个实施方式规定，梯度线圈单元包括灌注料，其中初级线圈包括被第一部分灌注料包围的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯度线圈单元，包括初级线圈、次级线圈和支承单元，其特征在于，所述初级线圈被设计为具有第一壁厚、第一内半径和第一外半径的第一中空圆柱体，所述次级线圈被设计为具有第二壁厚、第二内半径和第二外半径的第二中空圆柱体，所述第二内半径大于所述第一外半径，所述初级线圈布置在所述次级线圈内，并且所述支承单元将所述初级线圈和所述次级线圈间隔开，使得所述第一外半径和所述第二内半径之间的至少一个间隔区域没有支承单元，没有匀场单元并且不含灌注料。

【技术特征摘要】
2017.04.18 DE 202017002025.41.一种梯度线圈单元，包括初级线圈、次级线圈和支承单元，其特征在于，所述初级线圈被设计为具有第一壁厚、第一内半径和第一外半径的第一中空圆柱体，所述次级线圈被设计为具有第二壁厚、第二内半径和第二外半径的第二中空圆柱体，所述第二内半径大于所述第一外半径，所述初级线圈布置在所述次级线圈内，并且所述支承单元将所述初级线圈和所述次级线圈间隔开，使得所述第一外半径和所述第二内半径之间的至少一个间隔区域没有支承单元，没有匀场单元并且不含灌注料。2.根据权利要求1所述的梯度线圈单元，其特征在于，所述至少一个间隔区域至少部分地包括空气。3.根据权利要求1或2所述的梯度线圈单元，其特征在于，所述至少一个间隔区域至少部分地包括介质，所述介质具有比空气更高的热容量。4.根据权利要求1所述的梯度线圈单元，其特征在于，所述梯度线圈单元包括灌注料，其中所述初级线圈包括被第一部分灌注料包围的初级绕组，并且所述次级线圈包括被第二部分灌注料包围的次级绕组。5.根据权利要求1所述的梯度线圈单元，其特征在于，所述支承单元包括冷却剂管线，所述冷却剂管线能够实现在所述初级线圈和所述次级线圈之间交换冷却剂。6.根据权利要求1所述的梯度线圈单元，其特征在于，所述支承单元包括电线，所述电线将所述初级线圈和所述次级线圈彼此电连接。7.根据权利要求6所述的梯度线圈单元，其特征在于，所述电线被设计为使得所述初级线圈和所述次级线圈串联连接。8.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S比伯，
申请(专利权)人：西门子保健有限责任公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE