[發(fā)明專利]用于梯度線圈的冷卻裝置及其使用方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201210348087.2
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN103018690A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N.休伯;L.舍恩;S.斯托克;M.托拉克
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: G01R33/385
• 分類號: G01R33/385
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 任宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于布置在梯度線圈的兩個(gè)平面線圈之間的冷卻裝置和冷卻裝置的使用方法，所述冷卻裝置帶有至少一個(gè)第一薄膜和至少一個(gè)第二薄膜，所述薄膜在區(qū)域內(nèi)相互連接，使得形成了用于冷卻流體的貫通的冷卻通道。

背景技術(shù)

用于核自旋斷層成像裝置的梯度線圈包括電線圈以用于三維空間方向中的磁共振（MR）信號的位置編碼。線圈通常布置在圓柱形表面上的多個(gè)層內(nèi)。在線圈層之間布置了水冷軟管或水冷墊以作為冷卻層，以可將運(yùn)行中線圈系統(tǒng)上發(fā)生的大量損耗熱排出，且可將溫度保持在臨界溫度以下。線圈層和冷卻層分別被綁扎且整體地被真空包封。

用于產(chǎn)生梯度場的導(dǎo)體距圓柱形表面的中心越遠(yuǎn)，則要求的電流越高，以在中心內(nèi)產(chǎn)生希望的或要求的場強(qiáng)度。對于通過線圈的電流I和圓柱形線圈的內(nèi)部半徑R，存在I~R⁵的關(guān)系。在導(dǎo)體中的歐姆損耗或由此導(dǎo)致的熱量與I²成比例。因此，力求將線圈導(dǎo)體盡可能布置在其中例如布置了待檢查的患者的中心上。為此，線圈和布置在其間的冷卻層必須盡可能薄。

已知的冷卻層由平行走向的冷卻軟管構(gòu)成，所述冷卻軟管曲折形地在冷卻層內(nèi)緊密包封地布置。通過冷卻軟管的厚度所確定的冷卻層的最小厚度超過5mm。對于梯度線圈，需要數(shù)百米的冷卻軟管，這必須在制造中昂貴地通過手工布置在由塑料制成的支承墊上。在此布置中，在軟管的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處僅實(shí)現(xiàn)差的冷卻效果。如果在制造時(shí)在冷卻軟管的僅一個(gè)位置處出現(xiàn)通道縮窄，則由于由冷卻軟管制成的冷卻層的線性通道結(jié)構(gòu)，就會(huì)影響整個(gè)冷卻層的冷卻效果。

替代地，為冷卻而使用了帶有規(guī)則地布置的形成通道的凹部的板，所述板相互堆疊地形成了冷卻墊。這樣的冷卻墊例如從DE102007009204A1中已知。為此，將薄膜成型且相互堆疊。薄膜例如通過焊接或粘合相互連接。但已知的帶有溝槽形結(jié)構(gòu)的冷卻墊不具有良好的冷卻效果。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是給出用于布置在梯度線圈的兩個(gè)平面線圈之間的冷卻裝置及其使用方法，所述冷卻裝置具有改進(jìn)的冷卻效果、簡單且廉價(jià)，其中冷卻裝置具有低的厚度。

根據(jù)本發(fā)明的用于布置在梯度線圈的兩個(gè)平面線圈之間的冷卻裝置具有至少一個(gè)第一薄膜和至少一個(gè)第二薄膜，所述薄膜在區(qū)域內(nèi)相互連接，使得形成了用于冷卻流體的貫通的冷卻通道。貫通的冷卻通道具有分支。

通過冷卻通道的分支，實(shí)現(xiàn)了與根據(jù)前述現(xiàn)有技術(shù)的簡單的線性冷卻通道結(jié)構(gòu)相比改進(jìn)的冷卻效果。冷卻流體不僅在流動(dòng)方向上而且在橫向于流動(dòng)方向的方向上換熱且傳熱。即使在冷卻通道的縮窄位置處冷卻流體也通過分支幾乎不受阻礙地在冷卻方向上流動(dòng)。

冷卻通道可形成在剛好兩個(gè)薄膜之間，特別是形成在一個(gè)直的和/或彎曲的面內(nèi)。通過使用僅兩個(gè)薄膜可將冷卻裝置制成為很薄。僅兩個(gè)線圈是廉價(jià)的，且可簡單地重疊布置和連接。

在薄膜的連接區(qū)域內(nèi)，可通過沖壓至少兩個(gè)薄膜而形成貫通的開口。所述開口能夠例如使用澆注物填充。由此形成了薄的、穩(wěn)定的冷卻裝置，以此可制造帶有多個(gè)線圈平面和冷卻裝置平面的梯度線圈，這允許了線圈平面距中心的短的距離。例如以樹脂澆注平面導(dǎo)致了梯度線圈的高的機(jī)械穩(wěn)定性。

開口的直徑可在5mm至20mm的范圍內(nèi)。開口相互間的距離、尤其是規(guī)則的距離可在20mm至50mm的范圍內(nèi)。帶有這樣的直徑和相互間距的開口使得在將線圈和冷卻裝置相互交替地堆疊在例如圓柱上之后能夠?qū)崿F(xiàn)良好的澆注。即，在澆注時(shí)例如粘稠地流動(dòng)的樹脂可很好地通過開口分布到梯度線圈內(nèi)。

在冷卻通道內(nèi)，可形成至少兩個(gè)薄膜的相互支撐，特別是通過至少兩個(gè)薄膜的點(diǎn)狀連接和/或點(diǎn)狀深拉。所述支撐防止了在制造梯度線圈時(shí)或者在線圈和冷卻裝置平面上下疊置地堆疊時(shí)和/或在澆注時(shí)冷卻通道的封閉或縮窄。

冷卻通道的整體可基本上具有蜂窩狀模式。在此，結(jié)構(gòu)的蜂窩壁表現(xiàn)了冷卻通道的結(jié)構(gòu)。此模式產(chǎn)生了機(jī)械強(qiáng)度高且良好地分支的冷卻通道。

薄膜的材料可由熱塑性塑料制成或包括熱塑性塑料。此材料在厚度低時(shí)具有良好的導(dǎo)熱能力，成本廉價(jià)且加工簡單，特別是成型良好和/或粘合或焊接良好。

薄膜的材料厚度可例如為0.1mm至0.5mm。冷卻裝置的厚度可在1mm至5mm的范圍內(nèi)。這基本上比現(xiàn)有技術(shù)中已知的例如由冷卻軟管制成的冷卻裝置更薄。這產(chǎn)生了前述的對于梯度線圈的優(yōu)點(diǎn)，例如對于在中心內(nèi)所需的磁場強(qiáng)度的更低需求的電流強(qiáng)度且與之相關(guān)的更低的發(fā)熱，這又要求了更低需求的冷卻功率。