本實(shí)用新型屬于腦部疾病檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體。

背景技術(shù)：

新興的電磁成像技術(shù)，如EIT、MIT等，雖然設(shè)備體積較小、便于攜帶且結(jié)構(gòu)開放，可以較為方便的對(duì)顱內(nèi)疾病進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，但技術(shù)不成熟，成像分辨率低；而傳統(tǒng)的、較為成熟的核磁共振技術(shù)對(duì)于人體組織成像的分辨率雖然較高，但難以用于腦部疾病的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。

核磁共振技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)手段，廣泛應(yīng)用于生命醫(yī)療、食品分析、質(zhì)量控制、材料科學(xué)領(lǐng)域和地球物理領(lǐng)域等。產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)的主磁體是核磁共振儀器的核心部件，目前主磁體可分為三種類型：1)電磁體。磁場(chǎng)均勻性滿足成像基本要求，但產(chǎn)生的磁場(chǎng)能力有限且耗電量耗水量大；2)超導(dǎo)磁體。這類磁體雖然能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，但必須使用制冷劑，維持超導(dǎo)的低溫環(huán)境所需費(fèi)用較高；3)永磁體。永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)雖然在強(qiáng)度上不能達(dá)到超導(dǎo)磁體的量級(jí)，但嚴(yán)格加工下磁場(chǎng)均勻度可達(dá)到要求，且使用這種磁體沒有昂貴和復(fù)雜的附加設(shè)備，操作維護(hù)比較簡(jiǎn)單、方便，并且我國(guó)的永磁稀土材料儲(chǔ)量豐富，采用永磁體材料來(lái)構(gòu)建所需費(fèi)用相對(duì)低廉，且穩(wěn)定可靠。這就是本申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)采用永磁體材料來(lái)構(gòu)建Halbach磁體主磁場(chǎng)的原因。

1979年，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室K.Halbach博士提出一種永磁體結(jié)構(gòu)，該磁體陣列由稀土永磁材料構(gòu)成，將充磁方向連續(xù)變化的磁體模塊按一定的規(guī)律排列成圓筒狀結(jié)構(gòu)，可在圓筒狀磁體結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)得到均勻磁場(chǎng)，而在其外側(cè)幾乎沒有磁場(chǎng)分布。學(xué)術(shù)界將這種陣列方式的永磁體稱為Halbach陣列磁體。隨著永磁裝置不斷向小型化和便攜化的發(fā)展趨勢(shì)，Halbach陣列的出色特性得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

專利200510011970.2改進(jìn)了Halbach磁體的端部效應(yīng)，提出在Halbach磁體的下端粘上一個(gè)半圓環(huán)狀的永磁體結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償圓柱形Halbach磁體腔內(nèi)的軸向磁場(chǎng)。

專利200510086407.1對(duì)專利200510011970.2的結(jié)構(gòu)實(shí)施了進(jìn)一步改進(jìn)，用半球狀永磁體結(jié)構(gòu)代替半圓環(huán)狀的永磁體結(jié)構(gòu)，減少了漏磁，進(jìn)一步提高了永磁體模塊的使用效率。

專利201010237804.5對(duì)Halbach結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出使用等腰三角形永磁體模塊，方便了磁體結(jié)構(gòu)的安裝，提高了永磁體模塊的使用效率。

然而，Halbach陣列，磁體結(jié)構(gòu)封閉，被測(cè)物體必須放置在圓筒狀磁體結(jié)構(gòu)腔內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于具有幽閉癥的患者不適用，同時(shí)對(duì)于安裝有心臟起搏器或者安裝假肢的患者等嚴(yán)禁進(jìn)行NMR檢查。放置宮內(nèi)節(jié)育環(huán)的患者如在檢查中有不適應(yīng)立刻停止檢查，所以對(duì)于這些腦部損傷患者都是無(wú)法適用的。

而目前核磁共振儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，不便移動(dòng)，同時(shí)一次診斷費(fèi)用昂貴，難以實(shí)現(xiàn)臨床實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，結(jié)合我國(guó)的當(dāng)前國(guó)情，現(xiàn)在正推進(jìn)基層醫(yī)療改革，于基層醫(yī)療單位中設(shè)置體積小、價(jià)格低廉的對(duì)人體無(wú)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以降低對(duì)大型醫(yī)療設(shè)備的需求。

所以，現(xiàn)在迫切需要一種體積小、廉價(jià)、便于移動(dòng)的可以為病患提供床旁檢測(cè)的醫(yī)療設(shè)備，可以及時(shí)給醫(yī)生提供病情發(fā)展情況。但目前還沒有一種合適的磁體結(jié)構(gòu)能夠滿足這種需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體，解決了現(xiàn)有核磁共振儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、不便移動(dòng)的問(wèn)題。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體，包括由9個(gè)永磁體塊構(gòu)成的主磁體，所述主磁體的空腔區(qū)域ROI形成靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域，9個(gè)所述永磁體塊的中心點(diǎn)沿橢圓曲線呈等弧長(zhǎng)分布，每相鄰2塊永磁體塊的磁化方向沿橢圓曲線依次偏轉(zhuǎn)且對(duì)稱分布在橢圓曲線上，每相鄰2塊永磁體塊的磁化方向之間的夾角為45度，9個(gè)所述永磁體塊的橫截面兩側(cè)分別豎直設(shè)置有安裝板，2個(gè)所述安裝板的上沿輪廓與9個(gè)永磁體塊的水平分布方向相配合，2個(gè)所述安裝板的四角之間通過(guò)螺桿相連接，每個(gè)所述螺桿的兩端設(shè)置有螺帽。

本實(shí)用新型的特征還在于，

進(jìn)一步地，所述9個(gè)永磁體塊為橫截面為正方形的長(zhǎng)條狀矩形，所述9個(gè)永磁體塊剩磁相同，所述9個(gè)永磁體塊磁化方向沿各自的的橫截面設(shè)置且與各自的短邊平行。

進(jìn)一步地，所述每相鄰的2塊永磁體塊的磁化方向沿橢圓曲線對(duì)稱分布。

進(jìn)一步地，2個(gè)所述安裝板包括粘合而成的內(nèi)板和外板，每個(gè)所述內(nèi)板與9個(gè)所述永磁體塊橫截面的位置對(duì)應(yīng)處設(shè)置有9個(gè)大小配合的貫穿孔。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：該Halbach磁體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域位于Halbach磁體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，且該Halbach磁體為半環(huán)的開放式磁體，所以人體腦部不需要放入永磁體結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了腦部的開放式核磁共振測(cè)量。且磁體體積小，便于移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了人體腦部的床旁實(shí)時(shí)無(wú)損核磁共振檢測(cè)，克服現(xiàn)有核磁共振永磁體結(jié)構(gòu)體積龐大、價(jià)格昂貴、封閉、檢測(cè)費(fèi)用高等缺點(diǎn)，該Halbach磁體結(jié)構(gòu)體積小、重量輕、便于腦部疾病患者的床旁實(shí)時(shí)檢測(cè)。該片狀均勻靜態(tài)磁場(chǎng)區(qū)域距離主磁體結(jié)構(gòu)表面的高度可調(diào)，該高度的調(diào)節(jié)可以通過(guò)下列方式實(shí)現(xiàn)：調(diào)節(jié)主磁體中9個(gè)矩形永磁體塊中心點(diǎn)所在的半橢圓曲線的形狀，半橢圓曲線的形狀設(shè)置通過(guò)改變橢圓曲線長(zhǎng)軸a和短軸b的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體的磁體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體的磁體結(jié)構(gòu)橫截面示意圖；

圖4是本實(shí)用新型一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體的單個(gè)安裝板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域(ROI區(qū)域)xoz平面10mm×50mm范圍內(nèi)磁場(chǎng)的計(jì)算值和測(cè)量值示意圖；

圖6是本實(shí)用新型一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域(ROI區(qū)域)縱深方向磁場(chǎng)的計(jì)算值和測(cè)量值示意圖。

圖中，1.安裝板，2.螺桿，3.永磁體塊，4.貫穿孔。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型一種可用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體，如圖1-6所示，包括由9個(gè)永磁體塊3構(gòu)成的主磁體，所述主磁體的空腔區(qū)域ROI形成靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域，9個(gè)所述永磁體塊3的中心點(diǎn)沿橢圓曲線呈等弧長(zhǎng)分布，每相鄰2塊永磁體塊3的磁化方向沿橢圓曲線依次偏轉(zhuǎn)且對(duì)稱分布在橢圓曲線上，每相鄰2塊永磁體塊3的磁化方向之間的夾角為45度，9個(gè)所述永磁體塊3的橫截面兩側(cè)分別豎直設(shè)置有安裝板1，2個(gè)所述安裝板1的上沿輪廓與9個(gè)永磁體塊3的水平分布方向相配合，2個(gè)所述安裝板1的四角之間通過(guò)螺桿2相連接，每個(gè)所述螺桿2的兩端設(shè)置有螺帽。

所述9個(gè)永磁體塊3為橫截面為正方形的長(zhǎng)條狀矩形，所述9個(gè)永磁體塊3剩磁相同，所述9個(gè)永磁體塊3磁化方向沿各自的的橫截面設(shè)置且與各自的短邊平行。所述每相鄰的2塊永磁體塊3的磁化方向沿橢圓曲線對(duì)稱分布。2個(gè)所述安裝板1包括粘合而成的內(nèi)板和外板，每個(gè)所述內(nèi)板與9個(gè)所述永磁體塊3橫截面的位置對(duì)應(yīng)處設(shè)置有9個(gè)大小配合的貫穿孔4。

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的一種用于腦部檢測(cè)的Halbach磁體結(jié)構(gòu):

本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的是由9個(gè)矩形永磁體塊3構(gòu)成的。如圖2-3所示，橫截面為正方向的永磁體塊3，從左至右分別用符號(hào)A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆、A₇、A₈和A₉來(lái)表示，9個(gè)永磁體塊3構(gòu)成主磁體B。每個(gè)矩形永磁體塊3上的黑色箭頭符號(hào)表示該磁體塊的磁化方向。在三維直角坐標(biāo)系xyz中，A₁號(hào)永磁體塊3的磁化方向與z軸平行，并指向負(fù)z軸反方向。

其他8塊矩形永磁體塊3的磁化方向與負(fù)z軸的夾角分別為(n-1)45°，其中n是這8個(gè)矩形永磁體塊3編號(hào)，緊挨著A₁號(hào)矩形永磁體塊3的右側(cè)為A₂號(hào)，其磁化方向與負(fù)z軸的夾角為45°，緊挨著A₂矩形永磁體塊3的右側(cè)為A₃號(hào)，其磁化方向與負(fù)z軸的夾角為90°，以此類推。

圖2中，主磁體上方的矩形空間區(qū)域即為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的Halbach磁體結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域。

圖3為主磁體結(jié)構(gòu)的橫截面圖，結(jié)合該圖，將本實(shí)用新型調(diào)節(jié)主磁體中9個(gè)矩形永磁體塊3中心點(diǎn)所在的半橢圓曲線形狀的原理詳細(xì)描述如下：9個(gè)矩形永磁體塊3中心點(diǎn)等弧長(zhǎng)的分布在yoz平面內(nèi)的橢圓曲線的下半部分曲線上。A₁號(hào)永磁體塊3和A₉號(hào)永磁體塊3中心點(diǎn)的連線是y軸所在的直線，這兩個(gè)中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn)o點(diǎn)。該橢圓曲線的方程為：

其中a是該橢圓曲線長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度，即原點(diǎn)o點(diǎn)到A₉號(hào)永磁體塊3中心點(diǎn)的直線距離。a是該橢圓曲線短軸的長(zhǎng)度，即原點(diǎn)o點(diǎn)到A₅號(hào)永磁體塊3中心點(diǎn)的直線距離。通過(guò)調(diào)節(jié)a和b的大小，改變橢圓曲線的形狀，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域高度的調(diào)節(jié)，使得靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域位于A₁號(hào)和B永磁體塊上表面所在的平面。圖3中的箭頭與圖1中的箭頭一樣，均表示磁體的磁化方向。

圖4是用來(lái)固定主磁體結(jié)構(gòu)的安裝板1的具體實(shí)施方式。安裝板1結(jié)構(gòu)由兩片鋁材料薄板構(gòu)成，分別為內(nèi)板和外板。內(nèi)板和外板厚度形狀相同，都是如圖所示半弧形。內(nèi)板上切割出如圖4所示的9個(gè)正方形貫穿孔4，9個(gè)正方形貫穿孔的排列方式與構(gòu)成主磁體的9個(gè)矩形永磁體塊3的排列方式一致，這樣可以固定住永磁體塊的相對(duì)位置。外板對(duì)應(yīng)的位置沒有穿孔，內(nèi)板和外板用強(qiáng)力膠粘在一起，形成整體安裝板1結(jié)構(gòu)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，由2個(gè)安裝板1，4個(gè)金屬的螺桿2和9個(gè)矩形永磁體塊3構(gòu)成，2個(gè)安裝板1分別位于主磁體結(jié)構(gòu)B的兩端，4個(gè)螺桿4連接2個(gè)安裝板1，使主磁體結(jié)構(gòu)B被緊緊的夾在2個(gè)安裝板1之間。

圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施例所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域縱向截面磁場(chǎng)分布圖，該實(shí)施例中矩形永磁體塊3的尺寸為30mm×30mm×100mm，正方形橫截面的邊長(zhǎng)為30mm，相對(duì)磁導(dǎo)率為1.05，剩磁為1.38T，主磁體中各永磁體塊3模塊中點(diǎn)所在的橢圓方程的長(zhǎng)軸a＝195.2mm，短軸b＝122.6mm。

圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施例所產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)均勻區(qū)域橫向截面磁場(chǎng)分布圖。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。