永磁磁体和包括该磁体的MRI用磁体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种永磁磁体，包括由永磁材料构成的柱体，其中，所述柱体沿径向分为磁芯和磁套，磁芯和磁套同轴，并且磁芯套装在磁套中；所述磁芯的磁化方向为轴向，所述磁套的磁化方向顺着柱体的轴向八一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向为步进式变化。另外，本发明专利技术还提供了使用该磁体的ＭＲＩ用磁体装置以及上述永磁磁体和磁体装置的形成方法。通过该永磁磁体，能够使得ＭＲＩ用磁体装置产生的工作区场强达到０．５～０．６特斯拉以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种永磁磁体和包括该磁体的MRI用磁体装置，以及该永磁磁体和MRI用磁体装置的制造方法。
技术介绍
MRI(磁共振成像仪)是二十世纪八十年代开始进入实用阶段的医疗影像诊断设备，是当今发现和诊断早期癌症及其他多种疾病的最先进的临床影像诊断设备之一。MRI的工作原理是将人体置于特殊设计的磁场中，然后用射频磁场脉冲激发人体内的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量；在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被人体外的接收器收录，经电子计算机处理获得图像。MRI中的主要部件是用于产生空间磁场的磁体装置。为了得到清晰真实的图像，对患者进行准确诊断，MRI要求其中的磁体装置能够产生均匀分布、具有足够场强的工作区磁场。MRI按照功能和图像质量通常可分为高场型(工作区场强为3特斯拉以上)、中场型(工作区场强为1±0.5特斯拉)和低场型(工作区场强为0.4特斯拉及以下)。工作区场强越高，信号的信噪比就越高，就能获得更清晰，包含更丰富信息的图像。因此，与低场型MRI相比，高场型和中场型MRI具有很大的优势。目前，MRI用磁体装置中经常使用的磁体有超导磁体和永磁磁体。超导磁体产生的磁场较强，但是其制造成本非常昂贵，且结构复杂，所以使用超导磁体的MRI不仅售价高、运行费用和维护费用也高。使用永磁磁体的MRI没有这些缺点，但工作磁场必须提高，以使其总体性能向超导MRI靠近。图1是现有技术中的使用永磁磁体的MRI用磁体装置的示意图，图2a至图2d则示出了图1中使用的永磁磁体的外部形状。如图1所示，现有的使用永磁磁体的MRI用磁体装置包括磁轭1、上永磁磁体2、下永磁磁体3、上极靴4和下极靴5，其中上永磁磁体2和下永磁磁体3分别连接在磁轭1的上下两端且上下对置，上极靴4和下极靴5分别设置在上永磁磁体2和下永磁磁体3的端面上，在上极靴4和下极靴5之间具有气隙6。图1中，上永磁磁体2(或者下永磁磁体3)中的箭头表示该磁体的磁化方向，气隙6中的箭头表示产生的工作区磁场方向。如图2a至图2d所示，在现有的MRI用磁体装置中，永磁磁体2是由磁化方向相同的永磁材料构成的一体型柱体形状，例如圆柱形、中空圆柱形、多边棱柱形、中空多边棱柱形，永磁材料的磁化方向与柱体的轴线平行，如各个永磁磁体2中的箭头所示。上述图1中所示的MRI用磁体装置为开放式C-形结构。除此之外，现有技术中还有其它结构的MRI用磁体装置，例如四柱式结构、两柱式结构等。上述MRI用磁体装置可以参考IEEE TRANSACTIONS OF APPLIEDSUPERCONDUCTIVITY，VOL.14，NO.2，JUNE 2004，或者由M.T.Vlaardingerbroek和J.A.den Boer编写的第二版的MAGNETIC RESONANCEIMAGING第一章第1.3.1节的内容。在现有技术中，MRI用磁体装置的工作区场强只有0.4特斯拉及以下，所以这种MRI都是低场型，中场型和高场型的MRI一般都要使用超导磁体。因此，虽然永磁磁体MRI价格便宜、开放性好，使用永磁磁体的MRI结构也相对简单，但是由永磁磁体产生的磁场的场强偏低，如果要产生较大的工作区磁场强度，则需要使用超量的永磁磁材，使永磁磁体及包括该永磁磁体的MRI非常笨重。例如，如果要达到工作区场强为1±0.5特斯拉的中场型MRI的标准，需要6～12吨重量的永磁磁体。因此，现有技术中，尚没有使用永磁磁体的中场型MRI。由于现有的使用永磁磁体的MRI的工作区场强较低，因此，信号的信噪比低，不能运行高速脉冲序列，因此与超导MRI相比，图像清晰度不够，获取的信息种类和含量也少。另外，用于MRI的永磁磁体以及磁体装置已经在多篇专利文献中记载。例如CN 1116311A公开了一种用于磁共振成像设备中的磁场发生装置；CN2404130Y公开了一种用于磁共振成像系统的磁体装置；CN 2430698Y公开了一种无堵漏磁极的C型磁共振成像永磁磁体；CN 1371000A公开了一种全开放磁共振成像仪；CN 1400473A公开了一种磁共振成像系统用永久磁体装置；CN 2542225Y公开了一种两立柱开放式C型永磁型磁共振磁体；CN1491613A公开了一种用于磁共振成像的磁场产生装置的磁性件的装配方法；CN 1588582A公开了一种薄片形磁场全开放磁共振成像仪主磁体。然而，与图1所示的MRI一样，上述文献公开的永磁磁体或包括永磁磁体的磁成像仪也存在工作区场强比较低的缺点，工作区场强只有0.4特斯拉及以下，不能应用于中场型MRI或者不属于中场型MRI。因此，在保持开放度不变、磁材用量和磁体主要尺寸和总重量不变的前提下，如何提高永磁磁体的磁场强度，得到具有更高工作区场强的永磁MRI磁体成为本领域一个难题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种能产生较强工作区场强的永磁磁体。本专利技术的第二个目的是提供一种具有较强工作区场强的包括该永磁磁体的MRI用磁体装置。本专利技术的第三个目的是提供一种永磁磁体的制造方法。本专利技术的第四个目的是提供一种使用永磁磁体的MRI用磁体装置的形成方法。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供的永磁磁体包括由永磁材料构成的柱体，其中，所述柱体沿径向分为磁芯和磁套，磁芯和磁套同轴，并且磁芯套装在磁套中；所述磁芯的磁化方向为轴向，所述磁套的磁化方向为顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向为步进式变化。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供的使用永磁磁体的MRI用磁体装置，包括磁轭、上永磁磁体和下永磁磁体、以及上极靴和下极靴，其中上永磁磁体包括由永磁材料构成的柱体，其中，所述柱体沿径向分为磁芯和磁套，磁芯和磁套同轴，并且磁芯套装在磁套中；所述磁套的磁化方向顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向为步进式变化，并且磁套上端的磁化方向为轴向，下端的磁化方向为径向向内；下永磁磁体包括由永磁材料构成的柱体，其中，所述柱体沿径向分为磁芯和磁套，磁芯和磁套同轴，并且磁芯套装在磁套中；所述磁套的磁化方向为顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向为步进式变化，并且磁套上端的磁化方向为径向向外，下端的磁化方向为轴向。根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提供一种永磁磁体的制造方法，该方法包括形成磁化方向为轴向的磁芯；形成磁套；以及将磁芯紧密套装在该磁套中，使所述磁套的磁化方向顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向为步进式变化。根据本专利技术的第四个方面，本专利技术提供一种使用永磁磁体的MRI用磁体装置的形成方法，该磁体装置包括磁轭、上永磁磁体和下永磁磁体、以及上极靴和下极靴，其中所述上永磁磁体的形成方法包括形成磁化方向为轴向向下的磁芯，形成磁套，以及将磁芯紧密套装在该磁套中，使所述磁套的磁化方向顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向为步进式变化，磁套上端的磁化方向为轴向向下，下端的磁化方向为径向向内；以及所述下永磁磁体的形成方法包括形成磁化方向为轴向向下的磁芯，形成磁套，以及将磁芯紧密套装在该磁套中，使所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁磁体，该磁体包括由永磁材料构成的柱体，其中，所述柱体沿径向分为磁芯和磁套，磁芯和磁套同轴，并且磁芯紧密套装在磁套中；所述磁芯的磁化方向为柱体的轴向，所述磁套的磁化方向为顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向步进式变化。

【技术特征摘要】
CN 2005-6-10 200510075185.3;CN 2005-6-23 2005100771.一种永磁磁体，该磁体包括由永磁材料构成的柱体，其中，所述柱体沿径向分为磁芯和磁套，磁芯和磁套同轴，并且磁芯紧密套装在磁套中；所述磁芯的磁化方向为柱体的轴向，所述磁套的磁化方向为顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向步进式变化。2.如权利要求1所述的永磁磁体，其中，所述磁芯的形状为圆柱形、中空圆柱形、多边棱柱形、中空多边棱柱形中的任意一种。3.如权利要求1所述的永磁磁体，其中，所述磁芯的直径与高度的比值为1至5。4.如权利要求1所述的永磁磁体，其中，所述磁套的厚度为所述磁芯半径的10％至80％。5.如权利要求1所述的永磁磁体，其中，所述磁套的厚度与高度的比值为0.05至2。6.如权利要求1所述的永磁磁体，其中，所述磁套在轴向上包括多个磁层。7.如权利要求6所述的永磁磁体，其中，所述磁套的每个磁层在周向上包括多个磁瓣。8.一种MRI用磁体装置，包括磁轭、上永磁磁体、下永磁磁体、上极靴和下极靴，其中，上永磁磁体和下永磁磁体分别包括由永磁材料构成的柱体，其中，所述柱体沿径向分为磁芯和磁套，磁芯和磁套同轴，并且磁芯紧密套装在磁套中；所述磁芯的磁化方向为柱体的轴向，所述磁套的磁化方向为顺着柱体的轴向从一端与磁芯的磁化方向平行的方向到另一端与磁芯的磁化方向垂直的方向步进式变化，并且，上永磁磁体的磁芯的磁化方向为轴向向下，磁套上端的磁化方向为轴向向下，下端的磁化方向为径向向内；下永磁磁体的磁芯的磁化方向为轴向向下，磁套上端的磁化方向为径向向外，下端的磁化方向为轴向向下。9.如权利要求8所述的磁体装置，其中，所述磁套在轴向上包括多个磁层。10.如权利要求9所述的磁体装置，其中，所述磁套的每个磁层在周向上包括多个磁瓣。11.如权利要求8所述的磁体装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏平畴，
申请(专利权)人：北京泰杰燕园医学工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]