帶有替代的失超設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于核磁共振成像的設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置。在此，真空容器(6)包圍由超導(dǎo)材料制成的磁體線圈(1)，且與管道系統(tǒng)(7)連接的管導(dǎo)體(2)與超導(dǎo)磁體線圈(1)導(dǎo)熱地連接。如果管道系統(tǒng)(7)且因此管導(dǎo)體(2)以冷卻劑填充，則管導(dǎo)體(2)冷卻磁體線圈(1)。本發(fā)明基于如下構(gòu)思，即將閥(5)與管道系統(tǒng)(7)連接使得閥(5)適合于調(diào)節(jié)氣體在管道系統(tǒng)(7)和收集容器(15)內(nèi)部之間的通行。因此，在失超的情況中，蒸發(fā)的冷卻劑可被收集且再次被回收。
【專利說明】帶有替代的失超設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于核磁共振成像的設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置以及一種帶有此類磁場產(chǎn)生裝置的用于核磁共振成像的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]核磁共振成像是成像方法，其需要高達數(shù)特斯拉的很高的磁場。為產(chǎn)生此高磁場使用了超導(dǎo)磁體線圈。為使得磁體線圈的材料變成超導(dǎo)，必須將所述材料強冷卻。此冷卻在典型的方式中以液氦進行。在用于核磁共振成像的常規(guī)的設(shè)備中，氦與磁體線圈一起處在低溫恒溫器中。在此，液氦以及磁體線圈處在其內(nèi)的容器被熱絕緣的處在真空下的真空容器包圍。如果磁體線圈轉(zhuǎn)變?yōu)槌?dǎo)狀態(tài)，則出現(xiàn)所謂的失超，且磁場的能量被轉(zhuǎn)化為熱。因此，液氦蒸發(fā)且在轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀鄷r突然膨脹。為避免低溫恒溫器的爆炸，氣體通過所謂的失超管導(dǎo)出。為避免對于患者和操作人員造成例如窒息的損害，氣態(tài)氦被導(dǎo)出到用于核磁共振成像的設(shè)備所處的空間外部的環(huán)境中。因此，氦丟失且需要昂貴地將低溫恒溫器以液氦重新填充。此外，失超管的安裝是昂貴的，且必須經(jīng)常檢查失超管或安裝在其上的閥是否例如被冰堵塞。
[0003]從DE102005042112B3中已知一種用于監(jiān)測帶有失超管的超導(dǎo)磁體的失超管的設(shè)備，在其內(nèi)部布置了至少一個照明單元和至少一個圖像拍攝單元。此外，圖像拍攝單元與圖像圖示單元連接，使得可視覺上監(jiān)測失超管內(nèi)部的狀態(tài)。因此，可識別到例如由于冰導(dǎo)致的堵塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是給出一種帶有替代的失超設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置，所述失超設(shè)備允許回收在失超時蒸發(fā)的冷卻劑。
[0005]此技術(shù)問題通過根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備解決。本發(fā)明的有利的實施形式在各引用的從屬權(quán)利要求中給出。
[0006]本發(fā)明基于磁場產(chǎn)生裝置，其中真空容器包圍了由超導(dǎo)材料制成的至少一個磁體線圈，且與管道系統(tǒng)連接的管導(dǎo)體至少部分地導(dǎo)熱地與超導(dǎo)磁體線圈連接。如果管道系統(tǒng)且因此管導(dǎo)體以冷卻劑填充，則管導(dǎo)體冷卻磁體線圈。本發(fā)明基于如下構(gòu)思，即將閥與管道系統(tǒng)連接，使得閥適合于調(diào)節(jié)管道系統(tǒng)和收集容器內(nèi)部之間的氣體的通行。因此在失超的情況中，蒸發(fā)的冷卻劑可收集在收集容器內(nèi)且被再次回收。
[0007]在另外的實施形式中，用于收集冷卻劑的收集容器是真空容器，以此在管導(dǎo)體和收集容器內(nèi)部之間的閥不受結(jié)冰的威脅，因為在真空容器內(nèi)濕氣非常低。
[0008]在另外的實施形式中，管道系統(tǒng)具有至少一個管導(dǎo)體，所述管導(dǎo)體沿磁體線圈的繞組走向。因此，實現(xiàn)了特別有效的冷卻。
[0009]在另外的實施形式中，壓力傳感器布置在管道系統(tǒng)中和/或前述閥之一裝配有壓力傳感器，因此可控制管道系統(tǒng)內(nèi)部內(nèi)的壓力。[0010]在另外的實施形式中，磁場產(chǎn)生裝置具有另外的閥，所述閥適合于調(diào)節(jié)氣體在收集容器的內(nèi)部和收集容器外部的空間之間的通行。以此，在失超后，冷卻劑可從收集容器中特別容易地再次回收。
[0011]在另外的實施形式中，管道系統(tǒng)的至少一個導(dǎo)管這樣地與存儲器連接，使得氣體和/或液體從存儲器通行到管道系統(tǒng)內(nèi)。如果管道系統(tǒng)以冷卻劑填充，則實現(xiàn)了通過熱虹吸管的原理的冷卻。
[0012]另外的實施形式包括帶有根據(jù)前述實施形式的磁場產(chǎn)生裝置的用于核磁共振成像的設(shè)備，其中閥在管道系統(tǒng)和真空容器內(nèi)部之間安設(shè)在磁體線圈上方。因此實現(xiàn)，在失超的情況中氣態(tài)冷卻劑可逸出且無液態(tài)冷卻劑與閥接觸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]在下文中，根據(jù)在附圖中圖示的實施例進一步描述和闡述本發(fā)明。
[0014]各圖為:
[0015]圖1在橫截面中示出了用于核磁共振成像的設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置，
[0016]圖2在橫截面中示出了用于核磁共振成像的設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置，
[0017]圖3在縱截面中示出了用于核磁共振成像的設(shè)備。
【具體實施方式】
[0018]圖1示出了用于核磁共振成像的設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置，所述磁場產(chǎn)生裝置包括柱形真空容器6，在所述真空容器6中具有多個由超導(dǎo)材料制成的環(huán)形磁體線圈I。真空容器6和磁體線圈I在此基本上同心地布置。此外，磁場產(chǎn)生裝置包括具有管導(dǎo)體2的管道系統(tǒng)7，所述管導(dǎo)體2與磁體線圈I導(dǎo)熱地連接且部分與磁體線圈I同心地布置。管道系統(tǒng)7以作為冷卻劑的液氦3填充。液氦3能夠?qū)崿F(xiàn)將磁體線圈I的超導(dǎo)材料冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下，使得所述超導(dǎo)材料從常導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)。與在常規(guī)的低溫恒溫器的情況中將磁體線圈I浸入到液氦3內(nèi)相比，管道系統(tǒng)7的填充需要明顯更少的液氦3。對于在此所示的用于特別是醫(yī)療成像的核磁共振成像設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置，優(yōu)選地僅需要大約0.02m3的液氦3。
[0019]此外，將第一閥5這樣地安設(shè)在管道系統(tǒng)7的管導(dǎo)體2上，使得所述第一閥5實現(xiàn)了氣態(tài)氦4從管道系統(tǒng)7到真空容器6內(nèi)的通行。在失超的情況中，氣態(tài)氦4可被引導(dǎo)到真空容器6內(nèi)。通過在真空容器6內(nèi)的膨脹，氣態(tài)氦4冷卻。通過與常規(guī)的低溫恒溫器相比液氦3的降低的體積，氣態(tài)氦4也可由真空容器6無危險地收集。
[0020]磁場產(chǎn)生裝置具有第二閥10，所述第二閥10適合于調(diào)節(jié)特別是氣態(tài)氦4的氣體在真空容器6的內(nèi)部和真空容器6外部的空間之間的通行。以此實現(xiàn)收集且再次使用氣態(tài)氦4。
[0021]磁場產(chǎn)生裝置具有第三閥11，所述第三閥適合于調(diào)節(jié)特別是氣態(tài)氦4的氣體在管道系統(tǒng)7和真空容器6外部的空間之間的通行。例如，氣態(tài)氦4可在失超的情況中首先被轉(zhuǎn)移到真空容器6內(nèi)，直至在真空容器6中建立一定的壓力。因此，其壓力低于失超開始時逸出的氣體的壓力的剩余氣態(tài)氦4可無危險地轉(zhuǎn)移到空間中，例如用于核磁共振成像的設(shè)備所處的空間中，或也借助于失超管轉(zhuǎn)移到開放的環(huán)境中。如果使用失超管，則所述失超管總是明顯小于現(xiàn)有技術(shù)中的失超管，因為需要轉(zhuǎn)移處于更低壓力下的更少的氣體。尤其是，失超管可具有小于IOcm的直徑。
[0022]如果在管道系統(tǒng)中布置了壓力傳感器12，則可測量管道系統(tǒng)7的內(nèi)部的壓力。此夕卜，取決于通過壓力傳感器12測量的壓力，可打開和關(guān)閉處在管道系統(tǒng)7和真空容器6的內(nèi)部之間的第一閥5和/或處在管道系統(tǒng)7和真空容器6外部的空間之間的第三閥11。作為壓力傳感器12的補充或替代，處在管道系統(tǒng)7和真空容器6的內(nèi)部之間的第一閥5和/或處在管道系統(tǒng)7和真空容器6外部的空間之間的第三閥11可具有壓力傳感器5。
[0023]管導(dǎo)體2由鋁制成，但另外的非鐵磁性材料可用于制造管導(dǎo)體2。單獨的管導(dǎo)體2通過焊縫相互連接，但也可使用另外的接縫技術(shù)，例如粘合、鉚接或螺紋連接。
[0024]此外，管道系統(tǒng)7與制冷單元8這樣地連接，使得氣態(tài)氦4通過管道單元7導(dǎo)向制冷單元8。為此，管導(dǎo)體2將管道系統(tǒng)7的上部分與制冷單元8的上部分連接。制冷單元8包括存儲器13和處在存儲器13內(nèi)的冷卻頭8。借助于冷卻單元8可容易地實現(xiàn)根據(jù)熱虹吸管原理的冷卻劑的循環(huán)。冷卻頭8在此將蒸發(fā)的氣態(tài)氦4冷卻，使其在存儲器13內(nèi)冷凝且作為液氦3再次用作冷卻劑。為此，管導(dǎo)體2將管道系統(tǒng)7的下部分與制冷單元8的下部分連接。制冷單元8可與圖1中所示的情況不同也處在真空容器6內(nèi)部或處在分開的低溫恒溫器內(nèi)。
[0025]圖2示出了用于核磁共振成像設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置，所述磁場產(chǎn)生裝置包括圓柱形真空容器6，其中也具有由超導(dǎo)材料制成的柱形的磁體線圈I。真空容器6和磁體線圈I在此基本上同心地布置。此外，磁場產(chǎn)生裝置包括具有管導(dǎo)體2的管道系統(tǒng)7，所述管導(dǎo)體2與磁體線圈I導(dǎo)熱地連接且部分與磁體線圈I同心地布置。管道系統(tǒng)7以液氦3填充。氣態(tài)氦4收集在管道系統(tǒng)7的上部分內(nèi)。在失超時，所述氣態(tài)氦4可通過提供有壓力傳感器12的閥5被轉(zhuǎn)移到收集容器15內(nèi)，所述收集容器15處在用于核磁共振成像的設(shè)備旁且因此處在真空容器6外部。此收集容器15可尤其適合于保持其高壓且補償流入的氣態(tài)氦4。類似于圖1中的描述，此收集容器15可裝配有用于回收氣態(tài)氦4的第二閥10。
[0026]圖3在縱截面中示出了帶有處在柱形真空容器6內(nèi)的環(huán)形磁體線圈I的用于核磁共振成像的設(shè)備，其中磁體線圈I和真空容器6基本上同心地布置。管道系統(tǒng)7也處在真空容器6內(nèi)且具有管導(dǎo)體2，所述管導(dǎo)體2與磁體線圈I導(dǎo)熱地接觸。在此，管導(dǎo)體2在環(huán)形磁體線圈I之間扇形地延伸。此外，管道系統(tǒng)具有兩個圓柱形的管導(dǎo)體2，其中一個柱形的管導(dǎo)體2處在面朝患者17的內(nèi)側(cè)上且另一個管導(dǎo)體2處在背離患者17的外側(cè)上。兩個圓柱形的管導(dǎo)體2通過扇形的管導(dǎo)體2在線圈之間相互連接，使得它們形成了用于液氦3的循環(huán)的共同的內(nèi)部空間。
[0027]此外，管道系統(tǒng)7具有兩個分別帶有各一個壓力傳感器12的閥5，所述閥5適合于在失超的情況中將氣態(tài)氦4導(dǎo)入真空容器6的內(nèi)部。真空容器6具有另外的閥10，所述閥10適合于將氣態(tài)氦4從真空容器6導(dǎo)入周圍的空間內(nèi)。閥10可用于在失超后回收氣態(tài)氦4。
[0028]此外，管道系統(tǒng)7具有管導(dǎo)體2，所述管導(dǎo)體2在真空容器6外部的空間內(nèi)延伸。此管導(dǎo)體2還具有安全膜片14，使得氣態(tài)氦4在失超的情況中且在管道系統(tǒng)7內(nèi)的過高的壓力下也可被導(dǎo)入真空容器6外部的空間內(nèi)。尤其，帶有安全膜片14的管導(dǎo)體2可與失超管連接，以便可將氣態(tài)氦4導(dǎo)入自由環(huán)境中。[0029]用于核磁共振成像的設(shè)備也具有適合于發(fā)送和/或接收高頻信號的高頻線圈19。所述高頻線圈19處在真空容器6外部面朝患者17的一側(cè)上。高頻線圈19和真空容器6共同地被圓柱形的面板18包圍。由面板18形成的管適合于將患者臺16上的患者17這樣地定位在管內(nèi)，使得能以用于核磁共振成像的設(shè)備檢查患者。
[0030]與在此所描述的附圖不同，管導(dǎo)體2也可處在磁體線圈I的主體內(nèi)部或通過磁體線圈I。此外，管導(dǎo)體2也可作為通道形成為數(shù)厘米厚的鋁管。
[0031]與附圖描述不同，磁體線圈1、高頻線圈19以及與磁體線圈I導(dǎo)熱接觸的管導(dǎo)體I可不成形為環(huán)形，而是例如成形為多邊形和/或圓柱形或非對稱的主體。
[0032]雖然目前需要液氦3作為冷卻劑以將適合于構(gòu)造磁體線圈I的超導(dǎo)材料冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下，但不排除在未來將另外的冷卻劑使用在用于核磁共振成像的設(shè)備內(nèi)。因此，此發(fā)明的實施形式不限制于使用液氦3作為冷卻劑。
[0033]雖然本發(fā)明通過優(yōu)選的實施例詳細地進一步圖示和描述，但本發(fā)明不被公開的示例所限，且本領(lǐng)域技術(shù)人員可由此導(dǎo)出另外的變型，只要不偏離本發(fā)明的保護范圍即可。
【權(quán)利要求】
1.一種用于核磁共振成像的設(shè)備的磁場產(chǎn)生裝置，包括: -真空容器(6)，所述真空容器(6)適合于在它的內(nèi)部空間內(nèi)產(chǎn)生真空， -由超導(dǎo)材料制成的至少一個磁體線圈(I)，所述磁體線圈(I)被所述真空容器(6)包圍， -帶有至少一個管導(dǎo)體(2)的管道系統(tǒng)(7)，其中，所述管導(dǎo)體(2)至少部分地與所述磁體線圈(I)導(dǎo)熱地連接， 其中閥(5)與所述管道系統(tǒng)(7)連接成使得所述閥(5)適合于調(diào)節(jié)氣體在所述管道系統(tǒng)⑵和收集容器(15)的內(nèi)部之間的通行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場產(chǎn)生裝置，其中所述收集容器(15)是真空容器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁場產(chǎn)生裝置，其中所述管道系統(tǒng)(7)具有至少一個沿所述磁體線圈(I)的繞組走向的管導(dǎo)體(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項所述的磁場產(chǎn)生裝置，其中壓力傳感器(12)布置在所述管道系統(tǒng)(7)內(nèi)，和/或至少一個閥裝配有壓力傳感器(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項所述的磁場產(chǎn)生裝置，其中所述磁場產(chǎn)生裝置具有另外的閥(10)，所述閥(10)適用于調(diào)節(jié)氣體在所述收集容器(15)的內(nèi)部和所述收集容器(15)外部的空間之間的通行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中一項所述的磁場產(chǎn)生裝置，其中所述管道系統(tǒng)(7)的至少一個管導(dǎo)體(2)與存儲器(13)連接為使氣體和/或液體得以從所述存儲器(13)通行到所述管道系統(tǒng)(7)內(nèi)。
7.一種用于核磁共振成像的設(shè)備，所述設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中一項所述的磁場產(chǎn)生裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于核磁共振成像的設(shè)備，其中，閥(5)在所述管道系統(tǒng)(7)和所述收集容器(15)的內(nèi)部之間安設(shè)在所述磁體線圈(I)的上方。
【文檔編號】H01F6/00GK103543420SQ201310290593
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月11日
【發(fā)明者】P.格羅斯 申請人:西門子公司