[發明專利]一種用于人體手指血糖無創核磁共振檢測的Halbach磁體

有效

• 申請號: 202010875584.2
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112068055B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 易紅;陸榮生;王俊楠;吳正秀;張金翔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R33/38
• 分類號: G01R33/38;A61B5/055;A61B5/145
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種用于人體手指血糖無創核磁共振檢測的Halbach磁體，包括主磁體、三層勻場環、勻磁片、雙層隔熱裝置和溫度控制組件。主磁體為梯形磁鋼和矩形磁鋼間隔放置，呈十六邊形。三層勻場環，在緊鄰主磁體的內側，沿中心水平面對稱分布，上下各三層，中間有軸向的勻場間隙，其最優結構參數應用模式搜索算法優化和有限元仿真分析求得。勻磁片膠合在勻磁片移動定位結構上，可精準調整勻磁片空間位置，勻磁片的優化位置通過多項式擬合、仿真參數優化和算法優化等步驟求解得到，保證了磁場的高均勻性和穩定性。本發明的磁體設計高度適應手指樣本，且產生較高磁場強度（1T），均勻性優良，滿足手指檢測的弛豫分析、磁共振成像等分析方法的實施條件。

技術領域

本發明涉及電磁學、醫學診斷與篩查等領域，特別是一種用于人體手指血糖無創核磁共振檢測的Halbach磁體。

背景技術

隨著生活習慣的改變，糖尿病的發病率逐年提高。國際糖尿病聯合會的最新統計數據顯示，截至2013年全球有2.382億糖尿病人，并且預計到2035年全球糖尿病人的數量將增加到5.92億。在中國，糖尿病的發病率達到9.7%。因此，對糖尿病的預防與治療具有重要社會價值。血糖濃度是評判糖尿病的主要依據。目前臨床上人體血糖檢測的常用方法是針頭抽血或手指扎針取血后進行血生化分析。生化分析儀精度高，但是頻繁采血對人的身體和心理都有很大的負擔，不適合連續實時動態監測。目前，對血糖實時無創監測這一科學問題，有基于電學、光學、電磁學以及其他一些手段的監測方法，但其準確性均受環境因素的很大影響。

核磁共振作為一種非接觸式檢測手段，在生物檢測、有機化學、醫藥學方面具有良好的應用前景，利用核磁共振技術從原理上可以實現血液中血糖的監測。典型的核磁共振系統主要包括產生穩定外磁場的磁體、發射脈沖信號并接收樣品信號的探頭和用于信號分析的電子控制系統。其中磁體產生的外磁場的優劣直接影響到核磁實驗的效果，它是核磁共振實驗進行的基礎。相較于超導磁體和電磁體，永磁型磁體對工作環境要求低，且無需提供額外的能耗，具有結構簡單、成本低、便于小型化等優點，被廣泛應用于低中場核磁共振領域。永磁體類型中，在達到相同中心磁場強度和均勻度的前提下，較之雙極板型永磁體，Halbach型永磁體的尺寸和成本都會低很多。并且，對于手指這類具有明顯干涉結構的人體部位，現有常見的高度-內徑比的Halbach磁體結構已經不能滿足應用需求。因此，研究一種用于人體手指血糖無創核磁共振檢測的新型Halbach磁體具有極其重要的科研意義和社會意義。

人體手指血糖無創核磁共振檢測是一種具有良好應用前景的研究。然而，已用的永磁體結構，沒有一種適用于手指樣本的高性能核磁共振磁體結構。因此，為了滿足人體手指血糖無創核磁共振檢測的應用需求，需要一種高度適應手指樣本、中心磁場強度相對較高（1T）、均勻度好的的新型Halbach磁體。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種用于人體手指血糖無創核磁共振檢測的Halbach磁體，具有極低高度-內徑比，能夠高度適應手指樣本，同時中心磁場強度相對較高（1T）、且均勻度優異。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種用于人體手指血糖無創核磁共振檢測的Halbach磁體，包括磁體組件、雙層隔熱裝置和溫度控制組件。

雙層隔熱裝置包括外隔熱層和內隔熱層。內隔熱層為正2N邊形的空心棱柱體，其中，N≥2。

內隔熱層的內側壁設置勻磁片層，勻磁片層內的空腔形成手指伸入腔。

外隔熱層圍設在內隔熱層的外周，并與內隔熱層之間形成保溫腔。

溫度控制組件用于控制保溫腔的溫度。

磁體組件包括主磁體、勻場環和勻磁片。

主磁體設置在保溫腔內，主磁體的高度與內徑比不超過2。