專利名稱：具有為供電而與電導(dǎo)體裝置連接的梯度線圈的磁共振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有梯度線圈的磁共振裝置，為給該梯度線圈供電使其與一電導(dǎo)體裝置相連接。
背景技術(shù)：
在磁共振裝置中，為了給梯度線圈系統(tǒng)的梯度線圈供電使其通過電纜與供電的梯度放大器相連接。磁共振技術(shù)是用于獲取檢查對象體內(nèi)圖像的公知技術(shù)。為此在磁共振裝置中，由基本磁場磁鐵產(chǎn)生的穩(wěn)定的基本磁場與由梯度線圈產(chǎn)生的快速通斷的梯度場相疊加。此外，磁共振裝置還包括一個(gè)高頻系統(tǒng)，為了激發(fā)磁共振信號該系統(tǒng)將高頻信號射入被檢查物體并接收所產(chǎn)生的磁共振信號，在這些磁共振信號的基礎(chǔ)上產(chǎn)生磁共振圖像。
為了產(chǎn)生梯度場，要相應(yīng)地設(shè)置梯度線圈中的電流。在此，所需電流的安培數(shù)可達(dá)數(shù)百A。電流上升率和下降率可達(dá)數(shù)百A/s。由梯度放大器提供的電流激勵電壓可達(dá)數(shù)千伏。
在流過隨時(shí)間變化的電流的梯度線圈的電導(dǎo)體上，當(dāng)存在基本磁場時(shí)作用有數(shù)量級為1T的洛倫茲力，它使整個(gè)梯度線圈振動。洛倫茲力同樣作用于基本磁場范圍內(nèi)、例如設(shè)置在梯度線圈與梯度放大器之間的通流電流的電導(dǎo)體裝置上。
在US 5,394,086中公開了一種用于磁共振裝置的可置入梯度線圈的連接電纜，其中，該連接電纜的饋入和回輸導(dǎo)線這樣設(shè)置，即使電流在導(dǎo)體中流動時(shí)作用于設(shè)置在穩(wěn)定的基本磁場中的連接電纜上的力相互抵消。其中，在一個(gè)實(shí)施例中該連接電纜由同軸電纜構(gòu)成。
為了控制上述較高的電功率要經(jīng)常冷卻梯度線圈。對此例如由DE197 21 985 A1已知一種用于間接冷卻梯度線圈導(dǎo)體的冷卻裝置。其中，在空心圓柱形的澆注了樹脂的梯度線圈系統(tǒng)的圓柱體外表面上敷設(shè)緊密布置的柔性冷卻管，通過這些冷卻管導(dǎo)入用于冷卻梯度線圈的冷卻介質(zhì)。在對應(yīng)于DE 198 39 987 A1的另一實(shí)施例中，通過內(nèi)部的冷卻管導(dǎo)入冷卻介質(zhì)直接冷卻梯度線圈的導(dǎo)體，該冷卻管被構(gòu)成為載流導(dǎo)體的導(dǎo)體所包圍。
此外由注冊的德國發(fā)電廠協(xié)會編制的、由法蘭克福/美茵VWEW出版社1997年出版的“Kabelhandbuch(電纜手冊)”第61頁已知一種直接強(qiáng)制冷卻電導(dǎo)體的電纜。為此，該電纜在內(nèi)部包含由電導(dǎo)體所包圍的空心導(dǎo)體。其中，通過在空心導(dǎo)體中導(dǎo)入的冷卻介質(zhì)(例如油)，導(dǎo)出電流流動時(shí)在電導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱損耗。
在DE 101 08 843 A1中描述了一種具有環(huán)繞保護(hù)層的可冷卻同軸導(dǎo)體，在該保護(hù)層里設(shè)置有作為內(nèi)外導(dǎo)體的基本為相互同軸的兩個(gè)管狀導(dǎo)體部件，它們的壁在其長度上通過電絕緣的耐熱間隔器相互保持間距，其中，內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體和保護(hù)層確定一個(gè)自由空間，必要時(shí)在這些空間內(nèi)可以有選擇地通過流體，尤其是空氣。
此外，在DE 195 04 742 A1中描述了一種用于電流饋入和回輸導(dǎo)線的水冷柔性同軸電纜。其中，該同軸電纜具有一個(gè)柔性內(nèi)導(dǎo)體，一個(gè)由彈性電絕緣材料制成的、將內(nèi)導(dǎo)體以一定間距的圓柱形環(huán)繞起來的內(nèi)軟管，一個(gè)以一定間距的圓柱形環(huán)繞該內(nèi)軟管的柔性外導(dǎo)體和一個(gè)由彈性電絕緣材料制成的、以一定間距的圓柱形環(huán)繞該外導(dǎo)體的外軟管，在此，可以將水導(dǎo)入在電流上相互分開的內(nèi)軟管與內(nèi)外軟管之間的空間。
最后在US 3,564,108中描述了一種具有內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的同軸傳輸導(dǎo)線，該外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體之間的距離是這樣設(shè)置的，即使導(dǎo)體之間保留空氣空間。其中，內(nèi)導(dǎo)體的外表面和外導(dǎo)體的內(nèi)表面薄薄地敷設(shè)具有微小介電損失的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有一個(gè)梯度線圈的改進(jìn)的磁共振裝置，為給該梯度線圈供電使其與一電導(dǎo)體裝置相連接，其在緊湊的結(jié)構(gòu)下可以向梯度線圈傳輸高的電功率。
上述技術(shù)問題是通過一種具有梯度線圈的磁共振裝置解決的，為給該梯度線圈供電使其與一電導(dǎo)體裝置相連接，該導(dǎo)體裝置具有一個(gè)內(nèi)導(dǎo)體和一個(gè)同軸環(huán)繞該內(nèi)導(dǎo)體的外導(dǎo)體，以及設(shè)置在該內(nèi)、外導(dǎo)體之間的、用于導(dǎo)入冷卻介質(zhì)的冷卻管。
由此，與沒有導(dǎo)體之間冷卻方法的具有可比外尺寸的同軸導(dǎo)體裝置相比，可以實(shí)現(xiàn)更高的電傳輸功率。
按照本發(fā)明的磁共振裝置，在所述內(nèi)、外導(dǎo)體之間設(shè)置至少一個(gè)使該內(nèi)、外導(dǎo)體相互間保持間距的定心部件。該定心部件包括至少一個(gè)用于通過冷卻介質(zhì)的空隙。且該定心部件由電絕緣材料制成。此外，所述外導(dǎo)體具有用于導(dǎo)入和排出冷卻介質(zhì)的開口。其中，至少有一個(gè)開口設(shè)置在所述導(dǎo)體裝置的軸向端部。此外，在至少一個(gè)所述開口上連接用于導(dǎo)入或?qū)С隼鋮s介質(zhì)的管道。所述冷卻介質(zhì)是室溫下的氣體冷卻介質(zhì)，尤其是空氣，或者是室溫下的液體冷卻介質(zhì)，尤其是絕緣油或水。其中，上述導(dǎo)體具有相同的載流能力。并被設(shè)計(jì)成饋入導(dǎo)體和回輸導(dǎo)體。其中，所述內(nèi)導(dǎo)體由單芯或多芯導(dǎo)體構(gòu)成，而所述外導(dǎo)體由整體材料構(gòu)成。所述導(dǎo)體中的至少一個(gè)導(dǎo)體包含銅和/或鋁。所述內(nèi)導(dǎo)體的橫截面大致為圓形，而外導(dǎo)體的橫截面大致為圓環(huán)形。其中，在至少一個(gè)導(dǎo)體的至少一個(gè)外表面涂覆電絕緣層。此外，所述導(dǎo)體裝置設(shè)計(jì)成為柔性的。所述梯度線圈固定地安裝在磁共振裝置內(nèi)。該梯度線圈可在磁共振裝置的檢測空間中移動。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)通過下面借助于附圖對實(shí)施方式的描述將更加清楚。附圖中圖1為磁共振裝置的局部縱向截面圖，該磁共振裝置具有為梯度線圈系統(tǒng)供電的電導(dǎo)體裝置，圖2為圖1中電導(dǎo)體裝置的橫截面圖，圖3為另一電導(dǎo)體裝置的橫截面圖，圖4為磁共振裝置的局部縱向截面圖，該磁共振裝置具有為梯度線圈系統(tǒng)供電的另一電導(dǎo)體裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了作為本發(fā)明的實(shí)施方式的磁共振裝置的局部縱向截面圖。在此，該磁共振裝置包括基本磁場磁鐵10，其構(gòu)成基本上相當(dāng)于具有水平縱軸的空心圓柱體，該基本磁場磁鐵10在其內(nèi)腔中可以產(chǎn)生盡可能均勻的穩(wěn)定的基本磁場。此外，為了產(chǎn)生梯度場，該磁共振裝置還包括一梯度線圈系統(tǒng)15，其構(gòu)成同樣基本上相當(dāng)于具有水平縱軸的空心圓柱體。在此，該梯度線圈系統(tǒng)15固定地安裝在基本磁場磁鐵10的空腔內(nèi)。在圖1示出的沿著該空心圓柱體的垂直主對稱平面所作的縱向截面圖中，該空心圓柱體在其端面上的上部區(qū)域。
在此，對梯度線圈系統(tǒng)15的至少一個(gè)梯度線圈的供電通過一個(gè)具有內(nèi)導(dǎo)體21和同軸地環(huán)繞該內(nèi)導(dǎo)體21的外導(dǎo)體22的電導(dǎo)體裝置實(shí)現(xiàn)，其中，在內(nèi)、外導(dǎo)體21和22之間設(shè)置一用于導(dǎo)入冷卻介質(zhì)的冷卻管。在梯度線圈系統(tǒng)15上導(dǎo)體21和22通過相應(yīng)的電連接與梯度線圈連接。在此，該導(dǎo)體裝置在空腔內(nèi)基本平行于空心圓柱體的縱軸設(shè)置，并在空腔開口處呈弧形地向上延伸，在那里該導(dǎo)體裝置通過一個(gè)沒有示出的絕緣板固定在基本磁場磁鐵10的端面上。在那里通過電連接29可以連接供電電纜，該電纜來自為梯度線圈供電的梯度放大器。
在此，內(nèi)、外導(dǎo)體21和22被構(gòu)成為具有相等載流能力的梯度線圈的饋入導(dǎo)體和回輸導(dǎo)體。單芯內(nèi)導(dǎo)體21具有圓形橫截面，而外導(dǎo)體22具有圓環(huán)形橫截面，其中，導(dǎo)體21和22例如由軟電解銅或純鋁制成。這里，外導(dǎo)體22由整體材料、例如可彎曲的銅管制成。
內(nèi)、外導(dǎo)體21和22通過多個(gè)沿著導(dǎo)體裝置分布設(shè)置的定心部件(Zentrierelemente)35相互間隔距離地固定。在此，定心部件35由電絕緣材料、例如特富龍制成，其相互間距離例如約為5cm，并具有幾毫米的厚度。此外，設(shè)置在內(nèi)、外導(dǎo)體21和22之間的定心部件35這樣構(gòu)成在內(nèi)外導(dǎo)體21和22之間的定心部件35的區(qū)域上保留開口，使得能在內(nèi)、外導(dǎo)體21和22之間在導(dǎo)體裝置的縱向上導(dǎo)入冷卻介質(zhì)。
外導(dǎo)體22在通向梯度線圈的部位上具有開口24。由此除了在外導(dǎo)體22的梯度線圈一側(cè)的端部上的開口25以外，還附加地通過開口24使空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)外導(dǎo)體21和22之間的冷卻管，并由于煙囪效應(yīng)，而從導(dǎo)體22另一端的開口26上再排出去。由此產(chǎn)生的對流冷卻尤其起到了冷卻除此之外很難達(dá)到的內(nèi)導(dǎo)體21的作用。因此與相應(yīng)的沒有內(nèi)導(dǎo)體冷卻的同軸導(dǎo)體裝置相比明顯提高了電傳輸功率。
在另一實(shí)施方式中，梯度線圈系統(tǒng)在基本磁場磁鐵10的空腔中至少可在一個(gè)水平方向上移動。在此，該導(dǎo)體裝置在基本磁場磁鐵10端面上的固定位置與可移動的梯度線圈系統(tǒng)之間靈活地設(shè)置。這一點(diǎn)可以通過例如波紋管形或波浪形的外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和多芯結(jié)構(gòu)的內(nèi)導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)。
圖2示出了圖1所示的導(dǎo)體裝置在一個(gè)定心部件35處的橫截面圖。在此可以看出，該定心部件35通過其對應(yīng)于內(nèi)導(dǎo)體21橫截面的圓形內(nèi)橫截面和向著外導(dǎo)體22的六角形外橫截面結(jié)構(gòu)使對應(yīng)于在導(dǎo)體裝置縱軸方向上流通冷卻介質(zhì)的開口敞開。在另一實(shí)施方式中，使用了具有其它橫截面且功能相同的定心部件和/或只使用一個(gè)在導(dǎo)體裝置的整個(gè)長度上延伸的定心部件。
圖3示出了作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的另一電導(dǎo)體裝置的橫截面，該導(dǎo)體裝置具有多芯聚集的內(nèi)導(dǎo)體21′和同軸地環(huán)繞該內(nèi)導(dǎo)體21′的外導(dǎo)體22′。在此，圖3所示的導(dǎo)體裝置與圖2所示的導(dǎo)體裝置相比，在內(nèi)、外導(dǎo)體21′和22′的外面涂覆了電絕緣層31和32。在此，通過內(nèi)導(dǎo)體21′上的絕緣層31可以在導(dǎo)體21′與22′之間以相對較小間距實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)體21′與22′之間很高的、可達(dá)幾千伏的耐壓強(qiáng)度。在此內(nèi)導(dǎo)體21′的絕緣層31還可以涂覆在外導(dǎo)體22′的內(nèi)側(cè)以實(shí)現(xiàn)相同的功能，由此可以使內(nèi)導(dǎo)體21′具有優(yōu)點(diǎn)地更好地被冷卻。在此，將絕緣層32涂覆在外導(dǎo)體22′的外側(cè)尤其可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體裝置的觸摸安全性。
圖4示出了作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的磁共振裝置的局部縱向截面圖，該磁共振裝置具有另一具有內(nèi)導(dǎo)體21″和外導(dǎo)體22″的導(dǎo)體裝置。其與圖1的區(qū)別在于圖4所示的導(dǎo)體裝置不僅在梯度線圈系統(tǒng)15″上的外導(dǎo)體22″的端部而且在基本磁場磁鐵10″端面上的端部都具有電絕緣的密封部件36，用于密封內(nèi)外導(dǎo)體21″和22″之間的環(huán)縫。此外，外導(dǎo)體22″在其兩端各具有至少一個(gè)開口24″，在該開口上可以連接管道39，使得通過管道39可以在內(nèi)、外導(dǎo)體21″和22″之間導(dǎo)入流體冷卻介質(zhì)，如絕緣油或水。但是也可以采用氣體冷卻介質(zhì)。為了簡便地連接管道39，可將開口24″的開口向外以管口的形式加長。除此之外，圖1中的描述也適用于圖4。
權(quán)利要求
1.一種具有梯度線圈的磁共振裝置，為給該梯度線圈供電使其與一電導(dǎo)體裝置連接，其中，該導(dǎo)體裝置由內(nèi)導(dǎo)體、同軸環(huán)繞該內(nèi)導(dǎo)體的外導(dǎo)體以及設(shè)置在該內(nèi)、外導(dǎo)體之間的用于導(dǎo)入冷卻介質(zhì)的冷卻管構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的磁共振裝置，其中，在所述內(nèi)、外導(dǎo)體之間設(shè)置至少一個(gè)使該內(nèi)、外導(dǎo)體相互間保持間距的定心部件。
3.如權(quán)利要求2所述的磁共振裝置，其中，所述定心部件包括至少一個(gè)用于通過冷卻介質(zhì)的空隙。
4.如權(quán)利要求2或3所述的磁共振裝置，其中，所述定心部件由電絕緣材料制成。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述外導(dǎo)體具有用于導(dǎo)入和排出冷卻介質(zhì)的開口。
6.如權(quán)利要求5所述的磁共振裝置，其中，至少有一個(gè)所述開口設(shè)置在所述導(dǎo)體裝置的軸向端部。
7.如權(quán)利要求5或6所述的磁共振裝置，其中，在至少一個(gè)所述開口上連接用于導(dǎo)入或?qū)С隼鋮s介質(zhì)的管道。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述冷卻介質(zhì)是室溫下的氣體冷卻介質(zhì)，尤其是空氣。
9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述冷卻介質(zhì)是室溫下的液體冷卻介質(zhì)，尤其是絕緣油或水。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述導(dǎo)體具有相同的載流能力。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述導(dǎo)體被構(gòu)成為饋入導(dǎo)體和回輸導(dǎo)體。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述內(nèi)導(dǎo)體由單芯或多芯導(dǎo)體構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述外導(dǎo)體由整體材料構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述導(dǎo)體中的至少一個(gè)導(dǎo)體包含銅和/或鋁。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述內(nèi)導(dǎo)體具有大致為圓形的橫截面，而外導(dǎo)體具有大致為圓環(huán)形的橫截面。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，在所述至少一個(gè)導(dǎo)體的至少一個(gè)外表面涂覆電絕緣層。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述導(dǎo)體裝置設(shè)計(jì)成為柔性的。
18.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述梯度線圈固定地安裝在所述磁共振裝置內(nèi)。
19.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的磁共振裝置，其中，所述梯度線圈可在所述磁共振裝置的檢測空間中移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有梯度線圈的磁共振裝置，為了給該梯度線圈供電使其與一電導(dǎo)體裝置連接，該導(dǎo)體裝置由內(nèi)導(dǎo)體、同軸環(huán)繞該內(nèi)導(dǎo)體的外導(dǎo)體以及設(shè)置在該內(nèi)、外導(dǎo)體之間的用于導(dǎo)入冷卻介質(zhì)的冷卻管構(gòu)成。
文檔編號G01R33/38GK1435696SQ0310343
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者約翰·舒斯特, 斯蒂芬·斯托克 申請人:西門子公司