一種mri磁信號增強裝置製造方法
2023-06-09 10:41:56 1
一種mri磁信號增強裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種MRI磁信號增強裝置，包括外殼和設置在外殼內的超材料；所述超材料包括基板及固定在基板上的人造微結構層，所述人造微結構層包括周期性陣列排布的多個人造微結構；所述人造微結構包括四個相同的人造微結構單元，任一所述人造微結構單元繞同一旋轉軸旋轉90°、180°、270°後分別與其它三個人造微結構單元重合；所述人造微結構單元包括第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線，長度相等的第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線等間距嵌套，所述第一螺旋金屬線在人造微結構層所在的平面上旋轉90°後與第二螺旋金屬線重合。採用本發明實施例，利用負磁導率超材料的磁導率為負這一特性，達到信號增強接收信號的效果。
【專利說明】 —種MRI磁信號增強裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電磁【技術領域】，尤其涉及一種MRI磁信號增強裝置。
【背景技術】
[0002]核磁共振(MRI, Magnetic Resonance Imaging)成像系統的原理是利用線圈去檢測原子核自旋吸收和發射的無線電波脈衝能量，該線圈作為接收線圈，在有些時候還同時作為發射線圈。在無線電波脈衝能量的幫助下，核磁共振成像掃描儀可以定位患者體內一個非常小的點，然後確定這是何種類型的組織。核磁共振成像機器採用特定於氫原子的無線電頻率脈衝。系統引導脈衝對準所要檢查的身體區域，並導致該區域的質子吸收使它們以不同方向旋轉或旋進所需的能量。這是核磁共振成像裝置的「共振」部分。無線電頻率脈衝迫使它們每一百萬質子中多餘的一對或者兩對不匹配的質子在特定頻率下按照特定方向旋轉。引發共振的特定頻率被稱為拉摩爾頻率，該值是根據要成像的特定組織以及主磁場的磁場強度計算得出的。無線電頻率脈衝通常利用一個線圈來提供，該線圈稱為發射線圈。現有核磁共振成像設備的接收線圈必須相當近地接近待測部位，以獲取由待測部位釋放出來的磁信號。MRI成像設備的清晰度與主磁場強度呈正相關，主磁場磁鐵系統是MRI成像設備的主要部分，為了提升MRI成像系統的成像質量，一般需要更換整臺MRI成像設備，造價十分高昂。
[0003]超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構有序設計，可以突破某些表觀自然規律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能。超材料的性質和功能主要來自於其內部的結構而非構成它們的材料。目前，現有的金屬人造微結構的幾何形狀為「工」字形或者的類似「凹」字形的開口環形，但這結構都不能實現磁導率μ明顯小於O或使超材料諧振頻率降低，也不能實現各向同性，只有通過設計具有特殊幾何圖形的金屬人造微結構，才能使得該人工電磁材料在特定頻段內達到磁導率μ值小於0，並具有較低的諧振頻率。
[0004]目前，國際社會對磁導率方面已有大量的研究，其中對於正磁導率的研究已經趨於成熟，對於負磁導率超材料的研究是現在國內外研究的熱點，負磁導率具有量子極化作用，可以對入射波產生極化作用，因此作用範圍很大，如在醫學成像領域中的磁共振成像技術，負磁導率材料能夠加強電磁波的成像效果，另外負磁導率材料在透鏡研究方面亦有重要作用，在工程領域，磁導率通常都是指相對磁導率，為物質的絕對磁導率μ與磁性常數μο的比值，μΓ= μ/μΟ，無量綱值。通常「相對」二字及符號下標r都被省去。磁導率是表示物質受到磁化場H作用時，內部的真磁場相對於H的增加(μ > I)或減少(μ < I)的程度。至今發現的自然界已存在的材料中，μ —般是大於O的。
【發明內容】
[0005]本發明實施例提供一種MRI磁信號增強裝置，採用具有周期性陣列排布的多個人造微結構的超材料，利用負磁導率超材料的磁導率為負這一特性，達到信號增強的效果，進而增強MRI系統的成像質量。
[0006]本發明實施例提供一種MRI磁信號增強裝置，其特徵在於，包括:外殼和設置在外殼內的超材料；
[0007]所述超材料包括基板及固定在基板上的人造微結構層，所述人造微結構層包括周期性陣列排布的多個人造微結構；
[0008]所述人造微結構包括四個相同的人造微結構單元，所述任一人造微結構單元繞同一旋轉軸旋轉90°、180°、270°後分別與其它三個人造微結構單元重合；
[0009]所述人造微結構單元包括第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線，長度相等的第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線等間距嵌套，所述第一螺旋金屬線在人造微結構層所在的平面上旋轉90°後與第二螺旋金屬線重合。
[0010]進一步的，所述超材料包括兩層所述基板和三層所述人造微結構層，兩層所述基板和三層所述人造微結構層相間層疊。
[0011]再進一步的，所述人造微結構單元的位置一一對應；所述人造微結構單元開口方向為，兩外層人造微結構單元的開口方向相同，中間層人造微結構單元與外層人造微結構單元的開口方向相反。
[0012]更進一步的，所述基板為FR-4有機高分子基板或陶瓷基板。
[0013]又進一步的，所述基板的厚度為0.10-0.30mm。
[0014]本發明實施例提供的一種MRI磁信號增強裝置，利用負磁導率超材料的磁導率為負這一特性，達到信號增強的效果，使MRI成像設備成像效果更好，同時，MRI設備成像質量增強，能夠使MRI設備接收線圈不必緊靠待測部位，即可達到成像的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的結構示意圖；
[0016]圖2為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的超材料的結構示意圖；
[0017]圖3為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的人造微結構層的示意圖；
[0018]圖4為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的人造微結構的示意圖；
[0019]圖5為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的人造微結構單元的示意圖；
[0020]圖6為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的仿真效果示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0022]參見圖1-5，對本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的結構進行詳細說明。
[0023]參見圖1，為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的結構示意圖。
[0024]所述MRI磁信號增強裝置包括外殼12和設置在外殼內的超材料10 ;外殼12起支撐、保護內層負磁導率超材料10的作用，在測量一些特殊部位，如腿部、頸部時，可對外殼12進行共形設計，便於用戶根據具體需要使用。若外殼12內部有兩層以上負磁導率超材料10，可將其同軸平行固定。
[0025]參見圖2，為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的超材料的結構示意圖；
[0026]所述超材料10包括基板d、基板e、人造微結構層a、人造微結構層b和人造微結構層c,人造微結構層a、人造微結構層b和人造微結構層c分別固定在對應的基板上。基板d、基板e和人造微結構層a、人造微結構層b、人造微結構層c相間層疊。
[0027]在具體實施當中，基板d、e為FR-4有機高分子基板或陶瓷基板，基板d、e的厚度為 0.10-0.30mm。
[0028]參見圖3，為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的人造微結構層的示意圖；
[0029]所述人造微結構層a、b、c分別包括周期性陣列排布的多個人造微結構2，所述多個人造微結構2固定在基板d和基板e的表面上,形成人造微結構層a、人造微結構層b和人造微結構層C。
[0030]所述周期性陣列排布，即以X方向為行、以垂直於X方向的y方向為列地排列，且各行間距、各列間距分別相等，行間距等於列間距均可。
[0031]優選的，行間距、列間距不大於所要響應的入射電磁波的波長的四分之一，即例如工作環境是波長為λ的電磁波，需要超材料對此電磁波的電磁特性是呈現負磁導率，則設計人造微結構時將上述行間距、列間距選擇不大於四分之一波長。
[0032]參見圖4，為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的人造微結構的示意圖；
[0033]所述人造微結構包括四個相同的人造微結構單元，所述任一人造微結構單元繞同一旋轉軸旋轉90°、180°、270°後分別與其它三個人造微結構單元重合；四個人造微結構單元呈環形等間距陣列排布在基板d、e表面。
[0034]參見圖5，為本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的人造微結構單元示意圖；
[0035]所述人造微結構單元包括第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線，長度相等的第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線等間距嵌套，所述第一螺旋金屬線在人造微結構層所在的平面上旋轉90°後與第二螺旋金屬線重合。
[0036]I為人造微結構單元的開口處，其開口方向向上。
[0037]所述人造微結構單元的位置一一對應；人造微結構層a和人造微結構層c的人造微結構單元的開口方向相同，人造微結構層b的人造微結構單元與人造微結構層a和人造微結構層c的人造微結構單元的開口方向相反。
[0038]在具體實施當中，所述金屬線材質可為銅線、銀線或金線。
[0039]參見圖6，本發明提供的MRI磁信號增強裝置的實施例的仿真效果示意圖；
[0040]仿真參數為:金屬線選擇銅線，銅線線寬0.1mm,銅線厚度0.018mm,基板為FR-4環氧樹脂基板，厚度0.018mm,人造微結構尺寸30mmX30mm。由仿真結果可知,本發明負磁導率超材料實現磁導率為-1的諧振頻率在1MHz以下，與現有技術相比，大大降低了負磁導率超材料的諧振頻率。
[0041]本發明實施例提供的一種MRI磁信號增強裝置，採用具有周期性陣列排布的多個人造微結構的超材料，所述人造微結構包括四個相同的人造微結構單元，所述人造微結構單元為一根矩形螺旋金屬折線，所述折線為自一點向外等間距螺旋而成。該磁信號增強裝置置於MRI設備接收線圈與用戶之間，MRI磁信號增強裝置中的超材料與MRI設備接收線圈產生響應，增強接收線圈的磁信號，進而增強MRI系統的成像質量。加入MRI磁信號增強裝置後，MRI設備的成像圖更加更清晰、明亮。同時，增強MRI系統的成像質量，能使MRI設備接收線圈不必緊靠待測部位，即可達到成像的效果。
[0042]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種181磁信號增強裝置，其特徵在於，包括:外殼和設置在外殼內的超材料； 所述超材料包括基板及固定在基板上的人造微結構層，所述人造微結構層包括周期性陣列排布的多個人造微結構； 所述人造微結構包括四個相同的人造微結構單元，所述任一人造微結構單元繞同一旋轉軸旋轉90。、180。、270。後分別與其它三個人造微結構單元重合； 所述人造微結構單元包括第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線，長度相等的第一螺旋金屬線和第二螺旋金屬線等間距嵌套，所述第一螺旋金屬線在人造微結構層所在的平面上旋轉90°後與第二螺旋金屬線重合。
2.如權利要求1所述的磁信號增強裝置，其特徵在於:所述超材料包括兩層所述基板和三層所述人造微結構層，兩層所述基板和三層所述人造微結構層相間層疊。
3.如權利要求1所述的磁信號增強裝置，其特徵在於:所述人造微結構單元的位置 對應；所述人造微結構單兀開口方向為，兩外層人造微結構單兀的開口方向相同，中間層人造微結構單元與外層人造微結構單元的開口方向相反。
4.如權利要求1所述的磁信號增強裝置，其特徵在於:所述基板為1^-4有機高分子基板或陶瓷基板。
5.如權利要求1所述的服I磁信號增強裝置，其特徵在於:所述基板的厚度為.0.10-0.30臟。
【文檔編號】A61B5/055GK104409863SQ201410697576
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】駱柳春 申請人:駱柳春