專利名稱：置換器和超導(dǎo)磁體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大體上涉及超導(dǎo)磁體并且特別地涉及用于調(diào)節(jié)在低溫恒溫器(cryostat) 內(nèi)的液體冷凍劑的液位(level)的置換器(displacer)。
背景技術(shù)：
典型地，例如在磁共振成像系統(tǒng)中使用的那些等超導(dǎo)磁體在生產(chǎn)設(shè)備處用液氦完 全填充。在用液氦填充后，該超導(dǎo)磁體爬升并且被測試以確保它根據(jù)它的技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。然 后該磁體運(yùn)送到它將被安裝的成像地點(diǎn)。液氦對于非常低的溫度應(yīng)用很好地作為冷卻劑工作，但它具有低沸點(diǎn)。一旦磁體 已經(jīng)安裝，利用具有壓縮機(jī)的冷頭(coldhead)以保持液氦由于蒸發(fā)引起的損耗為最小。該 冷頭和壓縮機(jī)要求電力供應(yīng)以便起作用。典型地，當(dāng)超導(dǎo)磁體正被運(yùn)送時，足夠的電力供應(yīng) 是不可獲得的。因此，在長時間運(yùn)輸期間，磁體可能損失可觀百分比的用作冷卻劑的液氦。 例如，一個常規(guī)設(shè)計使用大約2000升液氦并且從超導(dǎo)磁體離開工廠的時間直到它安裝的 這期間，損失多達(dá)1000升液氦是常見的。為了避免損傷磁體，在安裝地點(diǎn)在超導(dǎo)磁體爬升到它的工作高度(operational level)之前用液氦完全填充超導(dǎo)磁體是必須的。液氦是昂貴的并且添加液氦以補(bǔ)償在運(yùn)送 期間引起的損耗的過程向超導(dǎo)磁體的安裝過程增加額外的時間和成本。因此，需要有更高 效并且較廉價的方式來管理在超導(dǎo)磁體中的液氦液位。

發(fā)明內(nèi)容
在實(shí)施例中，用于調(diào)節(jié)在低溫恒溫器中的液體冷凍劑的液位的置換器包括外殼和 設(shè)置在該外殼內(nèi)的內(nèi)波紋管。該內(nèi)波紋管配置成從折疊狀態(tài)變化到展開狀態(tài)。該置換器包 括附連到內(nèi)波紋管的第一端的第一端件，該第一端件配置成當(dāng)內(nèi)波紋管從折疊狀態(tài)變化到 展開狀態(tài)時相對于外殼移動。該置換器包括附連到內(nèi)波紋管的第二端的第二端件和附連到 外殼和第一端件與內(nèi)波紋管中的至少其中之一的外波紋管。在另一個實(shí)施例中，用于調(diào)節(jié)在低溫恒溫器內(nèi)的液體冷凍劑的液位的置換器包括 至少部分限定密封腔的可展開構(gòu)件。該可展開構(gòu)件配置成從密封腔具有較小體積的折疊狀 態(tài)轉(zhuǎn)變到密封腔具有較大體積的展開狀態(tài)。該置換器包括附連到可展開構(gòu)件的第一端的第 一端件和附連到可展開構(gòu)件的第二端的第二端件。在另一個實(shí)施例中，超導(dǎo)磁體包括設(shè)置在患者膛周圍的主線圈。該主線圈配置成 產(chǎn)生靜態(tài)磁場。該超導(dǎo)磁體包括環(huán)繞該主線圈的低溫恒溫器。該低溫恒溫器配置成包含液 體冷凍劑。該超導(dǎo)磁體還包括設(shè)置在該低溫恒溫器內(nèi)的置換器。該置換器配置成從折疊狀 態(tài)變化到展開狀態(tài)以便調(diào)節(jié)該液體冷凍劑的液位。將通過附圖和其的詳細(xì)說明使本發(fā)明的各種其他特征、目標(biāo)和優(yōu)勢對于本領(lǐng)域內(nèi) 技術(shù)人員明顯。


圖1是根據(jù)實(shí)施例的示范性磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的示意框圖；圖2是根據(jù)實(shí)施例的圓柱形超導(dǎo)磁體的示意剖視圖；圖3是根據(jù)實(shí)施例的置換器的示意剖視圖；圖4是根據(jù)實(shí)施例的置換器的示意剖視圖；圖5是根據(jù)實(shí)施例的波紋管的外視圖的圖示；圖6是根據(jù)實(shí)施例的置換器的示意剖視圖；以及圖7是根據(jù)實(shí)施例的置換器的示意剖視圖。
具體實(shí)施例方式在下列詳細(xì)說明中，參考形成本文的一部分的附圖，并且其中通過圖示可實(shí)踐的 特定實(shí)施例示出。這些實(shí)施例充分詳細(xì)地描述以使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠?qū)嵺`該實(shí)施例， 并且要理解可利用其他實(shí)施例并且可做出邏輯、機(jī)械、電和其他變化而不偏離該實(shí)施例的 范圍。下列詳細(xì)說明因此不看作限制本發(fā)明的范圍。圖1是根據(jù)實(shí)施例的示范性磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的示意框圖。MRI系統(tǒng)10的運(yùn) 行從包括鍵盤或其他輸入裝置13、控制面板14和顯示器16的操作員控制臺12控制?？?制臺12通過鏈路18與計算機(jī)系統(tǒng)20通信并且向操作員提供界面以規(guī)定MRI掃描、顯示合 成圖像、對圖像執(zhí)行圖像處理并且將數(shù)據(jù)和圖像存檔。計算機(jī)系統(tǒng)20包括通過電和/或數(shù) 據(jù)連接(例如通過使用背面板20a提供的)互相通信的許多模塊。數(shù)據(jù)連接可以是直接有 線鏈路或可以是光纖連接或無線通信鏈路或類似物。計算機(jī)系統(tǒng)20的模塊包括圖像處理 器模塊22、CPU模塊M和存儲器模塊沈(其可包括用于存儲圖像數(shù)據(jù)陣列的幀緩沖器)。 在備選實(shí)施例中，圖像處理器模塊22可由在CPU模塊M上的圖像處理功能性代替。該計 算機(jī)系統(tǒng)20鏈接到存檔介質(zhì)裝置、永久或備份存儲器儲存裝置或網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)系統(tǒng)20還 可通過鏈路34與單獨(dú)的系統(tǒng)控制計算機(jī)32通信。輸入裝置13可以包括鼠標(biāo)、操縱桿、鍵 盤、軌跡球、觸摸激活屏、光筆、語音控制或任何相似或等同輸入裝置，并且可用于交互式幾 何指不(geometry prescription)。系統(tǒng)控制計算機(jī)32包括通過電和/或數(shù)據(jù)連接32a互相通信的一組模塊。數(shù)據(jù) 連接3 可以是直接有線鏈路或可以是光纖連接或無線通信鏈路或類似物。在備選實(shí)施例 中，計算機(jī)系統(tǒng)20和系統(tǒng)控制計算機(jī)32的模塊可在相同的計算機(jī)系統(tǒng)或多個計算機(jī)系統(tǒng) 上實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)控制計算機(jī)32的模塊包括CPU模塊36和脈沖發(fā)生器模塊38，其通過通信鏈 路40連接到操作員控制臺12。該脈沖發(fā)生器模塊38可備選地集成進(jìn)入掃描設(shè)備(例如， 共振組件(resonance assembly) 52)。系統(tǒng)控制計算機(jī)32通過鏈路40接收來自操作員的 命令以指示要執(zhí)行的掃描序列。該脈沖發(fā)生器模塊38通過發(fā)送描述要產(chǎn)生的脈沖序列和 RF脈沖的定時、強(qiáng)度和形狀以及數(shù)據(jù)采集窗口的定時和長度的指令、命令和/或請求來操 作進(jìn)行(即，執(zhí)行)期望的脈沖序列的系統(tǒng)部件。該脈沖發(fā)生器模塊38連接到梯度放大器 系統(tǒng)42并且產(chǎn)生叫做梯度波形的數(shù)據(jù)，其控制要在掃描期間使用的梯度脈沖的定時和形 狀。該脈沖發(fā)生器模塊38還可接收來自生理采集控制器44的患者數(shù)據(jù)，該控制器44接收 來自連接到患者的許多不同傳感器的信號，例如來自附連到患者的電極的ECG信號等。該 脈沖發(fā)生器模塊38連接到掃描室接口電路46，其接收來自與患者和磁體系統(tǒng)的狀況關(guān)聯(lián)的各種傳感器的信號。患者定位系統(tǒng)48也通過該掃描室接口電路46接收命令以移動患者 臺到掃描的期望位置。由脈沖發(fā)生器模塊38產(chǎn)生的梯度波形應(yīng)用于梯度放大器系統(tǒng)42，其由(ix、Gy和Gz 放大器構(gòu)成。每個梯度放大器激勵在一般指定50的梯度線圈組件中的對應(yīng)物理梯度線圈 以產(chǎn)生用于空間編碼采集的信號的磁場梯度脈沖。該梯度線圈組件50形成共振組件52的 一部分，其包括具有超導(dǎo)主線圈M的超導(dǎo)磁體。該超導(dǎo)磁體將在下文中詳細(xì)論述。共振組 件52可包括全體RF線圈(Whole-Body RF coil) 56、表面或并行成像線圈76或兩者都包 括。RF線圈組件的線圈56、76可配置用于傳送和接收兩者或用于僅傳送或僅接收?；颊?或成像對象70可安置在共振組件52的圓柱形患者成像體積72內(nèi)。在系統(tǒng)控制計算機(jī)32 中的收發(fā)器模塊58產(chǎn)生由RF放大器60放大并且通過傳送/接收開關(guān)62耦合于RF線圈 56,76的脈沖。由在患者中的受激核發(fā)射的所得信號可由相同RF線圈56感測并且通過傳 送/接收開關(guān)62耦合于前置放大器64。備選地，由受激核發(fā)射的信號可由例如并行線圈或 表面線圈76等單獨(dú)的接收線圈感測。放大的MR信號在收發(fā)器58的接收部分中解調(diào)、濾波 并且數(shù)字化。傳送/接收開關(guān)62由來自脈沖發(fā)射器模塊38的信號控制以在傳送模式期間 電連接RF放大器60到RF線圈56并且在接收模式期間連接前置放大器64到RF線圈56。 傳送/接收開關(guān)62還可以使單獨(dú)的RF線圈(例如，并行或表面線圈76)能夠在傳送或接 收模式中使用。由RF線圈56感測的MR信號由收發(fā)器模塊58數(shù)字化并且傳遞到系統(tǒng)控制計算機(jī) 32中的存儲器模塊66。典型地，對應(yīng)于MR信號的數(shù)據(jù)幀暫時存儲在存儲器模塊66中直到 它們隨后變換以形成圖像。陣列處理器68使用已知變換方法(最常見地傅立葉變換)以 從MR信號形成圖像。這些圖像通過鏈路34傳送到計算機(jī)系統(tǒng)20，其中它存儲在存儲器中。 響應(yīng)于從操作員控制臺12接收的命令，該圖像數(shù)據(jù)可存檔在長期存儲裝置中或它可由圖 像處理器22進(jìn)一步處理并且輸送到操作員控制臺12并且在顯示器16上顯示。圖2是根據(jù)實(shí)施例的圓柱形超導(dǎo)磁體的示意剖視圖。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)該意識 到超導(dǎo)磁體可根據(jù)其他實(shí)施例采用除圓柱形外的配置。超導(dǎo)磁體100與上文描述的圖1的 MRI系統(tǒng)或用于獲得MR圖像的任何相似或等同系統(tǒng)兼容。超導(dǎo)磁體100除其他元件外包 括主線圈102、補(bǔ)償線圈(bucking coil) 104、有源勻場裝置(active shim) 106和無源勻場 裝置107。該主線圈102、補(bǔ)償線圈104、有源勻場裝置106和無源勻場裝置107都環(huán)繞患 者膛109，患者可在成像期間安置在該患者膛109。當(dāng)用電流通電時，主線圈102用于產(chǎn)生 MRI系統(tǒng)10 (在圖1中示出)的主磁場。補(bǔ)償線圈104采用與主線圈102相反的方向上的 電流來通電。補(bǔ)償線圈104最小化雜散磁場對MRI系統(tǒng)10中其他電子設(shè)備的影響。多個 有源勻場裝置106放置在主線圈102和補(bǔ)償線圈104之間。多個有源勻場裝置106可用于 對由主線圈102形成的場做出微小調(diào)節(jié)。主線圈102、補(bǔ)償線圈104和有源勻場裝置106都 包含在用例如液氦等冷凍劑填充的低溫恒溫器108內(nèi)。該低溫恒溫器108可根據(jù)實(shí)施例包 括不銹鋼容器。為了獲得超導(dǎo)磁體100的高效運(yùn)行，保持主線圈102和補(bǔ)償線圈104非常冷(例 如10開或更低等)是必須的。超導(dǎo)磁體100包括冷頭110，其包括壓縮機(jī)。該冷頭110再 壓縮氣態(tài)氦回到液態(tài)以便在超導(dǎo)磁體100運(yùn)行期間保持液氦液位恒定。超導(dǎo)磁體100包括 環(huán)繞低溫恒溫器的熱屏蔽112和真空容器114以便幫助使低溫恒溫器108與由MRI系統(tǒng)10(在圖1中示出)的剩余部分產(chǎn)生的熱隔離。如上文描述的，超導(dǎo)磁體100典型地在從制造商的設(shè)備運(yùn)送之前用液氦填充。然 而，因?yàn)樵谶\(yùn)送期間對于冷頭110典型地沒有足夠的電力供應(yīng)可用，液氦的可觀部分可在 磁體運(yùn)輸期間汽化。置換器116可放置在低溫恒溫器108內(nèi)。置換器116可放置在主線圈 102和補(bǔ)償線圈104之間。根據(jù)實(shí)施例，置換器116可如在圖2中示出的放置在磁體100的 底部以確保置換器116甚至在超導(dǎo)磁體100已經(jīng)由于汽化損失可觀分?jǐn)?shù)的液氦后仍覆蓋有 液氦。置換器116的細(xì)節(jié)將在下文中論述。超導(dǎo)磁體100還可包括液位探頭118以檢測低 溫恒溫器108內(nèi)液氦的液位。根據(jù)實(shí)施例，處理器(沒有示出)可耦合于液位探頭118和 置換器116兩者。液位探頭可傳送關(guān)于低溫恒溫器108內(nèi)液氦的液位的信息到該處理器并 且該處理器可控制置換器116以維持期望的液氦液位。置換器116根據(jù)在圖2中示意表示 的實(shí)施例描繪在超導(dǎo)磁體100的低溫恒溫器108內(nèi)。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員應(yīng)該意識到 根據(jù)其他實(shí)施例與置換器116相似的置換器也可適應(yīng)于在不同的非零汽化超導(dǎo)磁體內(nèi)使 用。例如，置換器可在超導(dǎo)磁體中使用以補(bǔ)償液體冷凍劑在正常運(yùn)行期間發(fā)生的逐漸液位 損失。根據(jù)其他實(shí)施例，置換器還可在除超導(dǎo)磁體外的裝置中使用。可使用置換器的裝置 的示例包括基于RF空腔的加速器(RF cavity-based accelerator)、自由電子激光器和維 持在持久低溫所要求的任何其他設(shè)備或設(shè)施。置換器的使用可實(shí)現(xiàn)設(shè)備或設(shè)施在低溫下的 延長時間運(yùn)行而不需要再填充液體冷凍劑。圖3是根據(jù)實(shí)施例的置換器1 的示意剖視圖。該置換器1 與上文描述的圖2 的超導(dǎo)磁體100或與任何相似或等同的超導(dǎo)磁體兼容。該置換器1 示出處于折疊狀態(tài)中。 該置換器1 包括外殼130和可展開構(gòu)件，例如內(nèi)波紋管132等。該內(nèi)波紋管132具有第 一端131和第二端133。該置換器1 還包括第一外波紋管138和第二外波紋管140。圖4是來自圖3的置換器1 處于展開狀態(tài)的示意剖視圖。共有的標(biāo)號將用于指 示在圖3和圖4中的相同的元件?，F(xiàn)在參照圖3和圖4，外殼130是開端圓柱形結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)施例，外殼130可由例 如不銹鋼等金屬構(gòu)成。第一外波紋管138附連到外殼130的第一端142和第一端件134。 為了該公開的目的，術(shù)語“波紋管”限定為包括易彎曲的和可展開的結(jié)構(gòu)。例如，波紋管可 包括由具有一系列褶或折疊的金屬形成的一般管狀結(jié)構(gòu)。該褶允許波紋管以像手風(fēng)琴的方 式展開或收縮。根據(jù)另一個實(shí)施例，該波紋管可包括易彎曲材料。例如，該波紋管可根據(jù)實(shí) 施例包括具有金屬化涂層的雙軸取向聚對苯二甲酸乙二醇酯膜。該金屬化涂層也可由例如 金或鋁等金屬構(gòu)成。該金屬化涂層還可根據(jù)其他實(shí)施例由合金構(gòu)成。在波紋管包括易彎曲 材料的實(shí)施例中，波紋管可以不具有一系列褶或折疊。關(guān)于波紋管的另外的細(xì)節(jié)將在下文 公開。其他的實(shí)施例可具有除圓柱形外的形狀的外殼。例如，外殼可以是任何的形狀，只要 從外殼到外波紋管存在適合的過渡即可。第二外波紋管140附連到外殼130的第二端144 和第二端件136。盡管在圖3和4中示出的實(shí)施例描繪第一端件134和第二端件136為大 體上平坦的，其他實(shí)施例可包括不同形狀的端件。第一端件134、第二端件136和內(nèi)波紋管 132形成密封腔146。該密封腔146設(shè)計成與液氦隔離，即使當(dāng)置換器1 放置在用液氦填 充的低溫恒溫器中也如此。置換器1 還包括附連到第二端件136的電加熱器148。該電加熱器148放置在 密封腔146內(nèi)。控制線150從電加熱器148伸展至開關(guān)組件152。根據(jù)實(shí)施例，密封腔146用一定體積的氣體(例如氦等)填充。當(dāng)開關(guān)組件152在“切斷”位置時，沒有電流流過電 加熱器148。相反地，當(dāng)開關(guān)組件在“接通”位置時，電流流過電加熱器148。其他實(shí)施例可 具有附連到第一端件134或內(nèi)波紋管132的加熱器。當(dāng)置換器128處于折疊狀態(tài)時，如在圖3中，在密封腔146中的該體積的氦氣處于 相對低的溫度和因此處于低壓。然而，一旦開關(guān)組件152在“接通”位置中時，電流流過電 加熱器148。電加熱器148包括隨著電流施加而輻射熱的電阻元件。電加熱器148使在密 封腔146中的該體積的氦氣變暖，使得氦氣的壓強(qiáng)增加。該增加的壓強(qiáng)在第一端件134和 第二端件136上施加分離力。內(nèi)波紋管132設(shè)計成展開，從而允許密封腔146占有更大體 積。當(dāng)內(nèi)波紋管132展開時，第一外波紋管138和第二外波紋管140都收縮。當(dāng)內(nèi)波紋管 132展開時，密封腔146從較小的體積配置轉(zhuǎn)變到較大的體積配置。第一端件134向外殼的 第一端142移動，并且第二端件136向外殼的第二端144移動。根據(jù)實(shí)施例，第一端件134 移動直到它通過第一組擋件160，并且第二端件136移動直到它通過第二組擋件162。第一 組擋件160和第二組擋件162可每個包括多個彈簧構(gòu)件，其適于阻止端件(160，162)朝它 們的折疊位置返回。一旦端件(134、136)已經(jīng)由擋件(160、162)接合，不必維持到加熱器 148的電流以保持內(nèi)波紋管132處于它的展開狀態(tài)。實(shí)施例可具有對于第一端件134在離 第一端142不同距離處和對于第二端件136在離第二端144不同距離處的多組擋件以便細(xì) 調(diào)端件(134、136)的最終位置。根據(jù)實(shí)施例，內(nèi)波紋管132、第一外波紋管138和第二外波紋管140可都共有相似 的結(jié)構(gòu)。例如，垂直于展開方向獲取的橫截面可是大體上圓形的。其他實(shí)施例可使用具有 不同的橫截面形狀的波紋管。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識到當(dāng)確定橫截面形狀可行性時考慮 金屬的易彎曲性是必須的。例如，與例如矩形等具有硬拐角(hard corner)的橫截面形狀 相反，制造具有大體上橢圓形橫截面形狀可是更容易的。仍參照圖3和4，當(dāng)內(nèi)波紋管132展開時，密封腔146從具有較小體積的形狀轉(zhuǎn)變 到具有較大體積的形狀。一旦密封腔146在體積上增加，第一端件134和第二端件136使 置換器1 也具有更大的總體積。當(dāng)置換器1 放置在用液體冷凍劑填充的低溫恒溫器 108(在圖2中示出的)中時，液體冷凍劑的液位可通過改變置換器128的總體積來控制。 當(dāng)置換器1 處于展開狀態(tài)時，如在圖4中示出的，在超導(dǎo)磁體100(在圖2中示出)中的 液氦(在圖2中示出)的液位將上升。從而，通過采用更多置換器130中的一個，維持超導(dǎo) 磁體中液氦的適當(dāng)液位而不必在安裝地點(diǎn)添加液氦到磁體是可能的。根據(jù)實(shí)施例，液位探 頭118(在圖2中示出)可用于檢測低溫恒溫器108(在圖2中示出)中液氦的液位。然后 處理器(沒有示出)可自動控制一個或多個置換器128以維持期望的液氦液位。根據(jù)另一 個實(shí)施例，操作員可人工開動一個或多個置換器128以獲得適當(dāng)?shù)囊汉ひ何?。圖5是根據(jù)實(shí)施例的波紋管164的外視圖的圖示。當(dāng)垂直于縱軸166測量時該波 紋管164在橫截面上是圓形的。該波紋管包括多個褶168。該多個褶168中的每個由易彎 曲材料構(gòu)成，例如不銹鋼等，其允許波紋管164沿著縱軸166展開和收縮。根據(jù)實(shí)施例，波 紋管164可包括焊接或釬焊(braze)在一起的多塊或段的金屬片。例如，第一段170可焊 接到第二段172以便形成褶中的一個。根據(jù)其他實(shí)施例，在超導(dǎo)磁體的低溫中維持它們的 強(qiáng)度和易彎曲性的其他聯(lián)接方法也可用于構(gòu)建波紋管。波紋管164具有由褶168的深度決 定的最大直徑174和最小直徑176。
參照圖4和圖5兩者，內(nèi)波紋管132、第一外波紋管138和第二外波紋管140可都 在結(jié)構(gòu)上與在圖5中示出的波紋管164相似。然而，根據(jù)實(shí)施例，內(nèi)波紋管132可具有比第 一外波紋管138和第二外波紋管140的外徑更小的外徑。根據(jù)其他實(shí)施例，內(nèi)波紋管132、 第一外波紋管138和第二外波紋管140可都具有相似的內(nèi)徑和外徑。根據(jù)另一個實(shí)施例， 置換器可包括具有恒定的內(nèi)外尺寸的連續(xù)波紋管，其由第一端件和第二端件分割成內(nèi)波紋 管、第一外波紋管和第二外波紋管。其他實(shí)施例可僅包括內(nèi)波紋管和第一外波紋管。根據(jù) 這些實(shí)施例，置換器將僅在單個方向上展開。圖6是根據(jù)實(shí)施例的置換器的示意剖視圖。置換器180與在圖3和4中描述的置 換器1 共享許多組件。置換器128(圖4中示出)和置換器180之間共有的特征將不詳 細(xì)描述。置換器180包括附連到第二端件184的管道182。該管道連接到加壓的氣體源， 例如氦氣罐186。閥門188放置在管道182中以便控制氦氣的移動。根據(jù)其他實(shí)施例，閥 門188可更靠近氦氣罐186放置。當(dāng)閥門188打開時，來自氦氣罐的氦填充置換器180的 密封腔190。隨著密封腔190中的壓強(qiáng)增加，內(nèi)波紋管192展開而第一外波紋管194和第二 外波紋管196收縮。由氦氣罐186向密封腔190供應(yīng)的氦氣的壓強(qiáng)和體積決定密封腔190 展開量，并且因此決定由置換器180置換的總體積。內(nèi)波紋管192可展開直到第一端件185 通過第一組擋件187并且第二端件184通過第二組擋件189。根據(jù)實(shí)施例，在內(nèi)波紋管192 展開到期望的尺寸并且第一端件185由第一組擋件187接合以及第二端件184由第二組擋 件189接合后，氣體可從密封腔190抽出。圖7是根據(jù)實(shí)施例的置換器的示意剖視圖。置換器200與在圖3和4中描述的置 換器1 共享許多部件。與置換器128(圖3和4中示出)之間共有的特征將不詳細(xì)描述。置換器200包括設(shè)置在內(nèi)波紋管204內(nèi)的彈簧202。該彈簧202是螺旋彈簧，但也 可使用例如板簧等其他類型的彈簧。當(dāng)置換器處于它的低體積配置時，彈簧202壓縮并且 由開關(guān)(沒有示出)保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。開關(guān)的起動使彈簧202在第一端件206和第二端 件208上施加力，使內(nèi)波紋管204展開并且使置換器200轉(zhuǎn)變到它的更高體積配置。根據(jù) 其他實(shí)施例，彈簧202可用馬達(dá)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)代替。該驅(qū)動機(jī)構(gòu)使來自馬達(dá)的運(yùn)動轉(zhuǎn)換成推 壓端件并且使內(nèi)波紋管展開的平移運(yùn)動。該書面說明使用示例以公開本發(fā)明的實(shí)施例，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域 內(nèi)技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何包含的方法。本 發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣 的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與 權(quán)利要求的書面語言無實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)低溫恒溫器(108)中的液體冷凍劑的液位的置換器(1 )，包括外殼(130)；設(shè)置在所述外殼(130)內(nèi)的內(nèi)波紋管(132)，所述內(nèi)波紋管(13 配置成從折疊狀態(tài)變 化到展開狀態(tài)；附連到所述內(nèi)波紋管(13 的第一端(131)的第一端件(134)，所述第一端件(134)配 置成當(dāng)所述內(nèi)波紋管(13 從所述折疊狀態(tài)變化到所述展開狀態(tài)時相對于所述外殼(130) 移動；附連到所述內(nèi)波紋管(132)的第二端(133)的第二端件(136)；以及附連到所述外殼(130)且附連到所述第一端件(134)與所述內(nèi)波紋管(13 至少其中 之一的外波紋管(138)。
2.如權(quán)利要求1所述的置換器(1 )，其中所述外殼(130)在形狀上是圓柱形的。
3.如權(quán)利要求1所述的置換器(1 )，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述內(nèi)波紋管(132)內(nèi)的彈 簧O02)，其中所述彈簧(202)適于施加作用力以分開所述第一端件(134)與所述第二端件 (136)。
4.如權(quán)利要求1所述的置換器(1 )，其中所述第一端件(134)、所述第二端件(136) 和所述內(nèi)波紋管(13 限定密封腔(146)。
5.如權(quán)利要求4所述的置換器(1 )，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述密封腔(146)內(nèi)的一定 體積的氦氣。
6.如權(quán)利要求5所述的置換器(1 )，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述密封腔(146)內(nèi)的電加 熱器(148)，所述電加熱器(148)配置成調(diào)節(jié)所述密封腔(146)內(nèi)該體積氦氣的溫度。
7.如權(quán)利要求5所述的置換器(1 )，進(jìn)一步包括附連到所述第一端件(134)的管道 (182)，所述管道(18 配置成向所述密封腔(146)輸送加壓氣體。
8.如權(quán)利要求5所述的置換器(1 )，進(jìn)一步包括附連到所述第二端件(136)的管道 (182)，所述管道(18 配置成向所述密封腔(146)輸送加壓氣體。
9.如權(quán)利要求1所述的置換器(1 )，進(jìn)一步包括附連到所述第二端件(136)和所 述外殼(130)的第二外波紋管(140)，所述第二外波紋管(140)配置成允許所述第二端件 (136)相對于所述外殼(130)移動。
10.如權(quán)利要求1所述的置換器(1 )，其中所述內(nèi)波紋管(13 包括易彎曲材料。
11.一種超導(dǎo)磁體(100)包括設(shè)置在患者膛(109)周圍的主線圈(102)，所述主線圈(102)配置成產(chǎn)生靜態(tài)磁場；環(huán)繞所述主線圈(10 的低溫恒溫器(108)，所述低溫恒溫器(108)配置成包含液體冷 凍劑；設(shè)置在所述低溫恒溫器(108)內(nèi)的置換器(116)，所述置換器配置成從折疊狀態(tài)變化 到展開狀態(tài)以便調(diào)節(jié)所述液體冷凍劑的液位。
12.如權(quán)利要求11所述的超導(dǎo)磁體(100)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述低溫恒溫器(108) 中的液位探頭(118)以監(jiān)測所述液體冷凍劑的液位。
13.如權(quán)利要求11所述的超導(dǎo)磁體(100)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述低溫恒溫器內(nèi)的第 二置換器(116)。
14.如權(quán)利要求11所述的超導(dǎo)磁體(100)，其中所述低溫恒溫器(108)配置用于與磁共振成像系統(tǒng)(10) —起使用。
全文摘要
用于調(diào)節(jié)低溫恒溫器中的液體冷凍劑的液位的置換器(128)包括至少部分限定密封腔(146)的可展開構(gòu)件。該可展開構(gòu)件配置成從該密封腔(146)具有較小體積的折疊狀態(tài)變化到該密封腔(146)具有較大體積的展開狀態(tài)。該置換器(128)包括附連到可展開構(gòu)件的第一端的第一端件(134)和附連到可展開構(gòu)件的第二端的第二端件(136)。本發(fā)明還公開了一種超導(dǎo)磁體。
文檔編號H01F6/00GK102097197SQ20101058552
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者G·奇特弗, W·L·埃恩齊格, Y·利沃夫斯基 申請人:通用電氣公司