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冷卻系統以及用于冷卻超導磁體裝置的方法
【專利摘要】本發明公開一種冷卻系統及冷卻超導磁體裝置的方法。所述冷卻系統具有：至少一個線圈支撐殼；多個超導磁體線圈，所述超導磁體線圈由所述至少一個線圈支撐殼支撐；以及多個冷卻管，所述冷卻管熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼。所述磁體系統還包括低溫制冷器系統，所述低溫制冷器系統與所述多個冷卻管流體連通以形成閉合循環冷卻系統。
【專利說明】冷卻系統以及用于冷卻超導磁體裝置的方法
【技術領域】
[0001]在本說明書中公開的本發明大體上涉及超導磁體裝置，并且更具體地說，涉及用于冷卻超導磁體裝置的系統和方法，尤其是在電機、磁存儲器以及磁共振成像(MRI)系統中冷卻超導磁體裝置的系統和方法。
【背景技術】
[0002]超導線圈典型地使用氦容器進行低溫冷卻，所述超導線圈例如形成磁體裝置的超導線圈。在這些傳統磁體裝置中，超導線圈在液氦(He)浴槽中進行冷卻，以將所述線圈浸入液氦(He)之中。這種冷卻布置要求使用包含數干公升液He的極大高壓容器。所得結構制造成本并不昂貴，但是較為沉重。在許多情況下，需要強化放置有磁體裝置的底板，而且由于典型升降機，，無法支撐(如MRI系統中)這些磁體裝置的重量，因而需要使用起重機來安裝磁體裝置。此外存在許多無法提供液氦輸送和服務的區域(例如，服務匱乏區域或尚未開發區域)。因此，傳統磁體裝置無法安裝在這些場所中。
[0003]此外，這些系統中的液He有時可能汽化，如在失超事件期間汽化,其中汽化的氦從浸有磁體線圈的制冷劑浴槽中逸出。每次失超均跟隨有重新注滿(氦)和磁體升流的過程，因而成本昂貴且費時。此外，在傳統超導磁體裝置中，需要在磁體失超之后通過通氣管道來使外部通氣系統排放氣體，如汽化氦。通氣管道難以安裝，并且在一些實例中，無法安裝。因此，考慮到成本結果以及一些情況，氦的排放可能需要注意環境問題或需要進行監管。
[0004]因此，用于磁體裝置的傳統冷卻布置可能產生特殊安裝要求，導致無法在某些區域安裝這些系統，并且使得維護成本較高。

【發明內容】

[0005]根據各項實施例，提供一種用于超導磁體裝置的磁體系統，所述磁體系統包括:至少一個線圈支撐殼；多個超導磁體線圈，所述超導磁體線圈由所述至少一個線圈支撐殼支撐；以及多個冷卻管，所述冷卻管熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼。所述磁體系統還包括低溫制冷器系統，所述低溫制冷器系統與所述多個冷卻管流體連通流體連通以形成閉合循環冷卻系統。
[0006]作為優選，所述低溫制冷器系統包括非通氣式系統。
[0007]作為優選，所述低溫制冷器系統包括通氣口，所述通氣口的通氣壓力高于正常汽化通氣水平。
[0008]作為優選，所述低溫制冷器系統包括至少一個氦氣罐。
[0009]作為優選，所述氦氣罐在30大氣壓強(atm)下存儲不到約300公升的氦氣。
[0010]作為優選，所述氦氣罐采用環形形狀，并且環繞所述至少一個線圈支撐殼。
[0011]作為優選，所述低溫制冷器系統包括至少一個液氦罐。
[0012]作為優選，所述液氦罐存儲約10公升的液氦。[0013]作為優選，所述液氦罐包括氣密地密封入口。
[0014]作為優選，預冷卻管熱耦合到所述防熱護罩。
[0015]作為優選，所述預冷卻管包含液氮。
[0016]作為優選，所述至少一個線圈支撐殼包括導熱式柱形金屬殼。
[0017]作為優選，所述至少一個線圈支撐殼是磁體線圈支撐件，所述磁體線圈支撐件包括多個徑向梯級，所述徑向梯級經配置用于收納多個超導線圈，其中所述多個超導線圈中的一些超導線圈大小不同。
[0018]作為優選，其進一步包括至少一個額外非主磁體線圈。
[0019]作為優選，其進一步包括反磁線圈，并且其中所述多個超導線圈包括主磁體線圈，其中所述主磁體線圈和反磁線圈同心對齊并且各自通過柱形支撐殼支撐。
[0020]作為優選，其進一步包括加勁環，所述加勁環將所述柱形支撐殼連接在一起。
[0021]作為優選，所述多個超導線圈包括以下之一:注塑成型線圈或環氧樹脂線圈。
[0022]作為優選，所述低溫制冷器系統包括帶有再冷凝器的低溫冷卻器。
[0023]作為優選，進一步包括蒸汽回流歧管，所述蒸汽回流歧管連接到所述多個冷卻管。
[0024]根據其他實施例，提供一種用于超導磁體裝置的磁體系統，所述磁體系統包括多個超導磁體線圈，所述超導磁體線圈由至少一個線圈支撐殼支撐，并且所述磁體系統具有多個冷卻管，所述冷卻管熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼并且形成低溫制冷系統的第二級。所述磁體系統進一步包括防熱護罩，所述防熱護罩熱耦合到所述低溫制冷系統的第一級。所述磁體系統還包括連接到所述多個冷卻管的氣密地(hermetically)密封式液氦罐和氦氣罐。
[0025]作為優選，熱耦合到所述防熱護罩的所述多個冷卻管是含有液氮的預冷卻管，熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼的所述多個冷卻管含有液氦。
[0026]作為優選，其進一步包括反磁線圈，所述反磁線圈支撐在線圈支撐殼上，并且與支撐在所述至少一個線圈支撐殼上的所述多個超導磁體線圈同心對齊。
[0027]根據又一些其他實施例，提供一種用于超導磁體裝置的磁體系統，所述磁體系統包括:至少一個線圈支撐殼；多個超導磁體線圈，所述超導磁體線圈由所述至少一個線圈支撐殼支撐；以及多個冷卻管，所述冷卻管熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼。所述磁體系統還包括非通氣式低溫制冷器系統，所述低溫制冷器系統與所述多個冷卻管流體連通流體連通。
[0028]作為優選，其中所述非通氣式低溫制冷器系統包括具有氣密地密封式入口的至少
一個液氦罐。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是根據用于冷卻超導磁體的各項實施例形成的冷卻布置的簡化方框圖。
[0030]圖2是根據各項實施例形成的磁共振成像磁體系統的方框圖，其中示出冷卻布置。
[0031]圖3是根據各項實施例形成的MRI磁體系統的示意側視圖，其中示出冷卻布置。
[0032]圖4是根據一項實施例形成的線圈支撐殼的側面立視圖。
[0033]圖5是根據各項實施例的冷卻超導線圈的方法的流程圖，所述方法使用溫差冷卻系統。
[0034]圖6是MRI系統的方框圖，在所述系統中，可以實現根據各項實施例形成的冷卻布置。
【具體實施方式】
[0035]在結合附圖閱讀之后，將會更好地理解上述
【發明內容】
以及下述關于某些實施例的【具體實施方式】。盡管附圖示出各項實施例的功能塊的圖示，但所述功能塊并非一定指示硬件劃分。因此，例如，一個或多個功能塊能夠以單件硬件或多件硬件實現。應理解，各項實施例并非限于借助附圖示出的布置。此外，可以重新布置或重新配置各個附圖中的系統塊。
[0036]在本說明書中，以單數形式陳述并且以“一”或“一個”修飾的元件或步驟應理解為并不排除存在多個所述元件或步驟，除非明確指出此類排除情況。另外，引用“一項實施例”并非意圖解釋為排除存在涵蓋所述特征的其他實施例。此外，除非明確指出情況相反，否則實施例“包括”或“具有”擁有具體特性的元件或多個元件可以包括并不擁有所述特性的其他此類元件。
[0037]各項實施例提供的是，在例如超導磁體斷電、通電或穩定狀態運行期間，用于冷卻所述超導磁體、尤其是用于減少傳遞到所述超導磁體的線圈的熱量的系統和方法。例如，各項實施例能夠冷卻超導磁體裝置，如通過實踐至少一項實施例來冷卻用于電機、磁存儲器和/或磁共振成像系統的超導磁體，冷卻所述超導磁體，如MRI系統的超導磁體，需要較少液氦，從而減少MRI系統重量并且放寬這些系統的安裝要求。此外，通過實踐至少一項實施例，會減少可能損失的He量。
[0038]一般來說，各項實施例包括用于冷卻超導磁體裝置的冷卻系統(其可為兩級系統)，所述冷卻系統包括超導線圈，如MRI系統的超導線圈。冷卻系統包括低溫制冷器，所述低溫制冷器使用氦溫差(helium thermosiphon)系統提供冷卻,所述氦溫差系統在各項實施例中是閉環系統。因此，在一些實施例中，提供非通氣式(或壓力設置極高的通氣式)低溫制冷布置。在各項實施例中，還提供磁體系統，所述磁體系統包括氣密地密封式液氦罐，在各項實施例中，這樣就在冷卻流體口處形成氣密密封以防止空氣或氣體在磁體裝置已填充冷卻流體之后從冷卻流體口穿過。
[0039]應注意，盡管各項實施例可以結合用于MRI系統的超導磁體進行描述，但各項實施例也可以結合任何類型的具有超導磁體的系統，如任何類型的超導磁體裝置，來實現。超導磁體還可以在其他類型的醫學成像裝置以及非醫學成像裝置中實現。
[0040]圖1示出根據各項實施例形成的用于冷卻超導磁體的冷卻布置20的簡化圖。在各項實施例中，冷卻布置20配置成氦溫差系統，所述氦溫差系統包括冷卻管22或其他合適的冷卻路徑，其中在所述冷卻管22內循環的He使用低溫制冷器進行冷卻。冷卻管22熱耦合到一個或多個線圈支撐殼24，從而支撐或保持MRI磁體線圈的定位，在所示實施例中，所述MRI磁體線圈是MRI系統的主注塑成型線圈(main molded coil) 26。例如,主注塑成型線圈26可以收縮配合并被粘接在一個或多個線圈支撐殼24內部以在兩者之間形成熱接觸，所述線圈支撐殼可為柱形金屬線圈支撐殼。可以提供其他類型的線圈26，例如，環氧樹脂線圈。
[0041]各種實施例可以實現為MRI磁體系統30的一部分，如圖2的方框圖所示，其中冷卻經由兩級冷卻布置實現。應注意，在整個附圖中，相同數字表示相同部分。圖2大體上示出冷卻流體路徑和兩級冷卻布置。
[0042]線圈支撐殼24由導熱材料(例如，鋁)形成，具有冷質量支撐結構以維持磁體線圈26的定位或支撐所述磁體線圈。冷卻管22可由任何合適的金屬形成(例如，銅、不銹鋼、鋁等)，與可由多個液He存儲罐形成的液He存儲系統32流體連通。液He存儲系統32包含用于閉環冷卻系統的液He，用以冷卻MRI磁體系統30的磁體線圈26。在冷卻管22與液He存儲系統32之間，可以經由一個或多個流體通路34 (例如，流體管、導管等)實現流體連通。因此，液He存儲系統32提供的液He流動穿過冷卻管22以冷卻磁體線圈26。
[0043]在各項實施例中，入口用于將液態制冷劑提供到冷卻布置20中，所述液態制冷劑例如液He。在一項實施例中，如圖2所示，制冷劑入口 33用作液氦存儲系統32的一部分。制冷劑入口 33設有氣密地密封配置，從而形成閉環冷卻系統，其中氣密密封防止(或明顯限制)空氣或氣體在磁體裝置已填充冷卻流體(例如液He)之后從所述入口穿過。例如，氣密密封防止氧、水分、濕氣以及任何和/或外部污染物進入密封式閉環冷卻布置，同時防止冷卻劑從系統中逸出。然而，可以替代地提供任何類型的合適密封布置。在所示實施例中，冷卻布置20并不包括進行任何通氣。然而，在一些實施例中，可選擇地進行通氣，例如，使用具有實質上高于傳統通氣口的極高通氣壓力水平的通氣口 35進行通氣，以使汽化氦僅在高于正常通氣系統壓力水平范圍的壓力水平下進行排放。例如，在一些實施例中，通氣口 35經配置用于在最高壓力下(或在壓力預定范圍內)實現通氣其中在最高壓力下，系統可能面臨故障。然而，在包括通氣口 35的實施例中可以實現不同壓力水平，具體可以根據系統要求、規章要求等。因此，在一些實施例中，低溫制冷器系統包括通氣壓力高于正常汽化通氣水平或正常失超時間通氣水平的通氣口 35。
[0044]冷卻管22還與蒸汽回流歧管44流體連通，所述蒸汽回流歧管穿過再冷凝器42與He氣存儲系統36流體連通。He氣存儲系統36可由一個或多個He氣存儲罐(例如，兩個環形罐)形成，包含從冷卻管22接收作為He蒸汽的He氣，從而用以將熱量從磁體線圈26移除并且形成閉環冷卻系統的一部分。在再冷凝器42與He氣存儲系統36之間，可以經由一個或多個通路38實現流體連通。
[0045]He氣存儲系統36與包括再冷凝器42的低溫制冷器40流體連通，這種流體連通可以經由一個或多個通路38實現。在各項實施例中，再冷凝器42從He氣存儲系統36抽取He氣，從而運行以形成自由對流循環環路，以將磁體線圈26和線圈支撐殼24冷卻到低溫溫度，同時經由一個或多個通路45用液He填充液He存儲系統32。在各項實施例中，液He存儲系統32包括8至10公升液He。在液He存儲系統32中的液He可以用來在低溫制冷器40斷電或關機期間，如在保修期間(例如，在10至12小時內)，冷卻磁體線圈26。
[0046]可為冷頭或其他合適的低溫冷卻器的低溫制冷器40延伸穿過真空容器46，所述真空容器其中包含MRI磁體系統30以及各項實施例的冷卻部件。低溫制冷器40可以在套管或殼體(未示出)內延伸。因此，可將低溫制冷器40的冷端定位在套管內，而不影響真空容器46內的真空。低溫制冷器40使用任何合適的裝置，如一個或多個法蘭、螺栓或其他合適的裝置，來插入并穩固在套管內。此外，低溫制冷器40的電動機48設在真空容器46外部。
[0047]如圖2所示，在各項實施例中，制冷器40包括再冷凝器42，所述再冷凝器在所述制冷器40下端，用以再冷凝從平行于He氣存儲系統36的蒸汽回流歧管44接收的汽化氦氣。再冷凝器42允許汽化氦氣從He氣存儲系統36傳遞到液He存儲系統32。
[0048]在各項實施例中為注塑成型線圈的磁體線圈26形成主超導磁體50，所述主超導磁體在MRI系統運行期間根據在本說明書中更詳細的描述來控制以獲得MRI成像數據。此夕卜，在MRI系統運行期間，液He冷卻超導磁體50。例如，超導磁體50可以被冷卻至一定超導溫度，如4.2開氏度(K)。冷卻過程可以包括通過再冷凝器42將汽化氦氣再冷凝成液體，并且使這種液體回流到液He存儲系統32，如在本說明書中所述。
[0049]各項實施例還提供防熱護罩52，所述防熱護罩可與He氣存儲系統36進行熱接觸。在各項實施例中，MRI系統30和各項實施例的冷卻部件設在真空容器46 (例如，鋼制真空容器)內，在所述真空容器中和/或在MRI系統與冷卻部件之間包括防熱護罩52。防熱護罩52熱耦合到多個冷卻管54 (例如，預冷卻管)，在各項實施例中，所述冷卻管不同于并且并不流體連通到冷卻管22。例如，冷卻管22使用He實現冷卻，而冷卻管54可以使用液氮(LN2)實現冷卻或預冷卻。因此，帶有冷卻管54的防熱護罩52可像進行對流冷卻的防熱輻射護罩那樣運行。
[0050]在各項實施例中，提供多級冷卻布置，所述多級冷卻布置以兩級冷卻布置示出。具體來說，例如，通過防熱護罩52進行冷卻可以使用LN2以在約77K與80K之間的溫度實現第一級冷卻，從而提供預冷卻，如在安裝或第一次打開MRI系統的情況下。第二級冷卻使用He冷卻實現，并且可在穩定狀態運行期間或在斷電狀態期間實現，從而允許以“穿越”(rid-thixmgh)模式來達到約4.2K的運行溫度。因此，在各項實施例中，用于冷卻磁體線圈26的冷卻布置以制冷器類型方式運行，同時允許He在斷電狀態期間(例如，斷電5至10小時)汽化，從而同樣允許在磁體失超之前關閉MRI系統。
[0051]MRI磁體系統30的一種配置如圖3所示。在各項實施例中，MRI磁體系統30是提供低溫制冷的下部制冷劑MRI磁體布置。在此實施例中，MRI磁體系統30包括超導MRI磁體50，所述超導MRI磁體由支撐在高導熱性柱形殼(線圈支撐殼24和線圈支撐殼58)內部的同心的主線圈26和反磁線圈(bucking coil) 56形成,并且通過氦溫差系統由低溫制冷器40進行冷卻。因此，在各項實施例中，主超導線圈26與反磁線圈56之間存在徑向間距，其中所述主超導線圈和所述反磁線圈分別支撐在不同線圈支撐殼24和58上。在各項實施例中，線圈支撐殼24、線圈支撐殼58形成為柱形殼，如由金屬形成為柱形殼，其中冷卻管22熱耦合(粘接)到線圈支撐殼24的外表面。例如，線圈支撐殼24和線圈支撐殼58可以具有周向延伸的固體金屬壁，孔界定在所述固體金屬壁中。
[0052]在各項實施例中，超導線圈26和/或反磁線圈56通過環氧樹脂注塑成型。例如，注塑成型線圈可以纏繞有濕環氧樹脂并且固化形成自支撐結構。超導線圈26和/或反磁線圈56隨后可以分別粘接到線圈支撐殼24和58，例如，粘接到可由鋁形成的線圈支撐殼24和58的外表面。形成的超導線圈26和/或反磁線圈56經過大小調整以界定從中穿過的孔60，所述孔用于對象(例如，病患)成像例如，可以界定視場(F0V)62以對所述對象的具體部分成像，如在本說明書中更詳細地描述。
[0053]如圖可見，氦溫差布置包括:蒸發器系統，所述蒸發器系統帶有多個冷卻管道22，所述冷卻管道熱附接到線圈支撐殼24和/或58 ;再冷凝器42，所述再冷凝器熱附接到低溫制冷器40 ；以及He存儲容器(所示為形成液He存儲系統32和He氣存儲系統36的罐)，上述所有部件均容納在磁體真空容器46之中。在一些實施例中，超導注塑成型線圈26和56分別收縮配合并粘接在柱形支撐殼24和58內部，以便實現良好熱接觸。
[0054]在各項實施例中，如圖4所示，主線圈支撐殼24具有多個徑向梯級64 (例如，一系列遞增梯級)，從而允許按序軸向組裝線圈26，這種組裝以主線圈支撐殼24中心附近或朝著所述中心的較小線圈26開始，接著組裝朝著主線圈支撐殼24端部的、大小漸增的較大線圈26 (其中線圈26穩固在主線圈殼24內(例如，通過粘接進行穩固))。在各項實施例中，反磁線圈支撐殼58形成以在超導磁體50中間平面附近支撐或裝納單個或一對反磁線圈56。反磁線圈支撐殼58通過支撐構件連接到主線圈支撐殼24，所述支撐構件示出為帶有加勁角板68的盤66 (例如，加勁環)，所述加勁角板可為用于強化所述盤66的離散部件。
[0055]各項實施例的氦溫差系統包括He氣存儲系統36，所述He氣存儲系統容納約200至約300公升的He氣，具體根據冷卻必需或所需的量而變。在各項實施例中，He氣存儲系統36提供在30大氣壓強下不到260公升的He氣。此外，液He存儲系統32包括約10 (或更少)至約40公升液He，而且所述液He存儲系統從再冷凝器42接收液He，并且將液He供應到連接到冷質量支撐結構的冷卻管22，所述冷質量支撐結構即線圈支撐殼24和/或58。
[0056]歧管44從冷卻管22接收蒸汽He (He氣)，然后使得He氣回流到再冷凝器42。在各項實施例中，He氣存儲系統36在環境溫度下最初充裝有在30與40atm之間的He氣。在運行過程中，當低溫制冷器40打開時，再冷凝器42從He氣存儲系統36抽取He，并且建立自由對流循環環路以將線圈26和56和支撐質量(線圈支撐殼24和/或58)冷卻至低溫溫度，而且用在約8至10公升之間的液He填充液He存儲系統32。在運行過程中，液He存儲系統32中的液He可以用來在，例如，低溫制冷器40斷電或關機期間冷卻磁體線圈50，所述斷電或關機期間如在保修期間，至多10至12小時。在各項實施例中，一旦溫差系統打開，那么系統冷卻自身，從而形成自由對流循環系統。
[0057]應注意，MRI磁體系統30還包括收納電源導線72以為線圈26和56提供動力的接線盒70，以及MRI磁體系統30其他部件，如在本說明書中所述。
[0058]因此，各項實施例提供這樣的MRI磁體系統:所述MRI磁體系統具有注塑成型超導線圈，所述注塑成型超導線圈經過傳導冷卻并且在結構上由高導熱性柱形殼支撐，從而可以在4.2K的溫度下運行。此外，在各項實施例中，減少磁體重量的方式為:消除典型地用于超導磁體的大型液He存儲容器，并且使用鋁以外的材料制造線圈支撐部件。在各項實施例中，無需提供或添加任何制冷器，并且整個系統重量在約2000磅與2500磅之間。
[0059]此外，還提供用于超導磁體的溫差冷卻系統。可以使用兩級冷卻系統進行冷卻，如圖5中的方法80所示。方法80包括用He氣充裝溫差系統來填充罐。例如，He存儲罐在環境溫度下最初可以充裝30至40atm之間的He氣。可選地，預冷卻管54可用液氮沖洗并且最終填充所述液氮，從而增加超導線圈最初進行冷卻的速率。在最初冷卻之后，LN2可從系統移除(排出)。
[0060]在此之后，或同一時間，低溫制冷器在86處打開，這導致再冷凝器從存儲罐抽取He,并且建立自由對流循環環路來將線圈和支撐質量冷卻至低溫溫度。液He存儲罐填充有液He，用以在，例如，斷電或系統關機期間冷卻超導磁體。
[0061]隨后，如為了獲得對象的MRI圖像，可在88處啟動超導線圈。例如，可以啟動經冷卻的超導線圈以生成合適的MRI像場。[0062]各項實施例可以結合不同類型的超導線圈實現，所述超導線圈如用于MRI系統的超導線圈。例如，各項實施例可以通過與圖6所示MRI系統100的超導線圈實現。應了解，盡管系統100示出為單模成像系統，但各項實施例也可以實現在多模成像系統中或通過多模成像系統實現。系統100示出為MRI成像系統，并且可與不同類型的醫學成像系統組合，所述醫學成像系統如計算機斷層掃描(CT)、正電子發射計算機斷層掃描(PET)、單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)以及超聲系統，或能夠生成圖像、尤其是人類圖像的任何其他系統。此外，各項實施例并不限于用于對人類主體進行成像的醫學成像系統，而是可以包括用于對非人類對象、包裹等進行成像的獸醫學或非醫學系統。
[0063]參照圖6，MRI系統100大體上包括成像部分102和處理部分104，所述處理部分可以包括處理器或其他計算或控制器裝置。MRI系統100包括在臺架106內的超導磁體50，所述超導磁體由線圈形成，所述線圈例如，如在本說明書中所述進行冷卻的注塑成型線圈。一個或多個He罐32和/或36通過冷卻管22提供液He (所有部件均在圖1至3中示出)。線圈支撐殼24環繞超導磁體50并且熱耦合到冷卻管22。液氦用于冷卻超導磁體50的線圈，其中包括將液氦提供到冷卻管22，如在本說明書中更詳細地描述。可以環繞線圈支撐殼24的外表面和超導磁體50的內表面設有絕熱件112。多個磁梯度線圈114設在超導磁體50內部，并且RF發射線圈116設在多個磁梯度線圈114內。在一些實施例中，RF發射線圈116可用發射和接收線圈替換。在臺架106內的部件大體上形成成像部分102。應注意，盡管超導磁體50是柱形形狀，但也可以使用其他形狀的磁體。
[0064]處理部分104大體上包括控制器118、主磁場控件120、梯度磁場控件122、存儲器124、顯示裝置126、發射-接收(T-R)開關128、RF發射器130以及接收器132。
[0065]在運行過程中，待成像的病患或影像(phantom)等對象主體放置在位于合適的支撐件、例如病患掃描床上的孔孔134中。超導磁體108跨過孔134產生均勻靜態主磁場B。。在孔134中以及相應地在病患中的電磁場強度由控制器118經由主磁場控件120進行控制，所述控制器還控制激勵電流到超導磁體50的供應。
[0066]磁梯度線圈114包括一個或多個梯度線圈元件，提供用以在三個正交方向X、y以及z中的任何一個或多個方向上將磁梯度施加在超導磁體108內的孔134中的磁場B。上。磁梯度線圈114通過梯度磁場控件122進行激勵，同時通過控制器118進行控制。
[0067]RF發射線圈116可以包括多個線圈，如果還提供了接收線圈元件，如配置成RF接收線圈的表面線圈，那么所述RF發射線圈布置用以發射磁脈沖和/或可選地同時檢測來自病患的MR信號。RF接收線圈可為任何類型或采用任何配置，例如，單獨接收表面線圈。接收表面線圈可為RF接收線圈116內的RF線圈陣列。
[0068]RF發射線圈116和接收表面線圈分別通過T-R開關128選擇性地互連到RF發射器130或接收器132之一。RF發射器130和T-R開關128由控制器118控制，以使RF場脈沖或信號通過RF發射器130生成，而且所述RF場脈沖或信號選擇性地施加給病患以在病患身體中激勵磁共振。當RF激勵脈沖施加給病患時，同時致動T-R開關128以使接收表面線圈與接收器132斷開連接。
[0069]在施加RF脈沖之后，再次致動T-R開關128以使RF發射線圈116與RF發射器130斷開連接并將接收表面線圈連接到接收器132。接收表面線圈運行以檢測或感應源自病人身體中的受激核MR信號，并且將所述MR信號傳達給接收器132。這些經檢測的MR信號轉而傳達到控制器118。控制器118包括處理器(例如，圖像重構處理器)，例如，用以控制MR信號處理，從而產生表示病患圖像的信號。
[0070]表示圖像的經處理的信號還發射到顯示裝置126以提供所述圖像的視覺顯示。確切地說，MR信號填充或形成k空間，所述k空間經過傅里葉變換以獲得可視圖像。表示圖像的經處理的信號隨后發射到顯示裝置126。
[0071]應理解，以上描述旨在說明而非進行限制。例如，上述實施例(和/或其方面)可以彼此結合使用。此外，在不背離各項實施例的范圍的情況下，可以進行多種修改，以使具體情況或材料適應各項實施例的教示。盡管本說明書中所述材料尺寸和類型旨在限定各項實施例的參數，但它們并非是限制性的而僅是示例性的。所屬領域的技術人員在查看以上描述之后將清楚許多其他實施例。因此，應當參考所附權利要求書、以及此類權利要求書所授權的等效物的完整范圍來確定各項實施例的范圍。在所附權利要求書中，術語“包括(including) ”和“其中(in which) ”用作相應術語“包括(comprising) ”和“其中(wherein)”的簡明英文等效物。此外，在以下權利要求書中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅用作標簽，而且并非旨在對其標的物強加數字要求。另外，以下權利要求書的限制并未采用手段加功能格式書寫，而且并非旨在根據35U.S.C.§ 112第六段進行解釋，除非并且直到此類權利要求書限制明顯使用其中缺乏進一步結構的功能陳述的詞組“用于……的裝置”。
[0072]本說明書使用各項實例來公開各項實施例，包括最佳模式，同時也讓所屬領域的任何技術人員能夠實踐各項實施例，包括制造并且使用任何裝置或系統而且執行所涵蓋的任何方法。各項實施例的專利保護范圍由權利要求書界定，并且可以包括所屬領域的技術人員想出的其他實例。如果此類其他實例的結構元素與權利要求書的字面意義相同，或如果此類其他實例包括的等效結構元素與權利要求書的字面意義并無實質差別，那么此類實例也在權利要求書的范圍 內。
【權利要求】
1.一種用于超導磁體裝置的磁體系統，所述磁體系統包括: 至少一個線圈支撐殼； 多個超導磁體線圈，所述超導磁體線圈由所述至少一個線圈支撐殼支撐； 多個冷卻管，所述冷卻管熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼；以及低溫制冷器系統，所述低溫制冷器系統與所述多個冷卻管流體連通連通，從而形成閉合循環冷卻系統。
2.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述低溫制冷器系統包括非通氣式系統。
3.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述低溫制冷器系統包括通氣口，所述通氣口的通氣壓力高于正常汽化通氣水平。
4.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述低溫制冷器系統包括至少一個氦氣罐。
5.如權利要求4所述的磁體系統，其中所述氦氣罐在30大氣壓強(atm)下存儲不到約300公升的氦氣。
6.如權利要求4所述的磁體系統，其中所述氦氣罐采用環形形狀，并且環繞所述至少一個線圈支撐殼。
7.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述低溫制冷器系統包括至少一個液氦罐。
8.如權利要求7所述的磁體系統，其中所述液氦罐存儲約10公升的液氦。
9.如權利要求7所 述的磁體系統，其中所述液氦罐包括氣密地密封入口。
10.如權利要求1所述的磁體系統，其進一步包括防熱護罩，其中預冷卻管熱耦合到所述防熱護罩。
11.如權利要求10所述的磁體系統，其中所述預冷卻管包含液氮。
12.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述至少一個線圈支撐殼包括導熱式柱形金屬殼。
13.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述至少一個線圈支撐殼是磁體線圈支撐件，所述磁體線圈支撐件包括多個徑向梯級，所述徑向梯級經配置用于收納多個超導線圈，其中所述多個超導線圈中的一些超導線圈大小不同。
14.如權利要求1所述的磁體系統，其進一步包括至少一個額外非主磁體線圈。
15.如權利要求1所述的磁體系統，其進一步包括反磁線圈，并且其中所述多個超導線圈包括主磁體線圈，其中所述主磁體線圈和反磁線圈同心對齊并且各自通過柱形支撐殼支撐。
16.如權利要求15所述的磁體系統，其進一步包括加勁環，所述加勁環將所述柱形支撐殼連接在一起。
17.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述多個超導線圈包括以下之一:注塑成型線圈或環氧樹脂線圈。
18.如權利要求1所述的磁體系統，其中所述低溫制冷器系統包括帶有再冷凝器的低溫冷卻器。
19.如權利要求1所述的磁體系統，其進一步包括蒸汽回流歧管，所述蒸汽回流歧管連接到所述多個冷卻管。
20.一種用于超導磁體裝置的磁體系統，所述磁體系統包括: 多個超導磁體線圈，所述超導磁體線圈由至少一個線圈支撐殼支撐；多個冷卻管，所述冷卻管熱耦合到所述線圈支撐殼，并且形成低溫制冷系統的第二級； 防熱護罩，所述防護罩熱耦合到所述低溫制冷系統的第一級；以及 氣密地密封式液氦罐和氦氣罐，所述氣密地密封式液氦罐和氦氣罐連接到所述多個冷卻管。
21.如權利要求20所述的磁體系統，其中熱耦合到所述防熱護罩的所述多個冷卻管是含有液氮的預冷卻管，熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼的所述多個冷卻管含有液氦。
22.如權利要求20所述的磁體系統，其進一步包括反磁線圈，所述反磁線圈支撐在線圈支撐殼上，并且與支撐在所述至少一個線圈支撐殼上的所述多個超導磁體線圈同心對齊。
23.一種用于超導磁體裝置的磁體系統，所述磁體系統包括: 至少一個線圈支撐殼； 多個超導磁體線圈，所述超導磁體線圈由所述至少一個線圈支撐殼支撐； 多個冷卻管，所述冷卻管熱耦合到所述至少一個線圈支撐殼；以及非通氣式低溫制冷器系統，所述非通氣式低溫制冷器系統與所述多個冷卻管流體連通連通。
24.如權利要求23所述的磁體系統，其中所述非通氣式低溫制冷器系統包括具有氣密地密封式入口的至少一個液氦罐。
【文檔編號】G01R33/3815GK103890870SQ201280007222
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年1月24日 優先權日:2011年1月31日
【發明者】E.T.拉斯卡里斯, 江隆植, T.張, J.P.亞歷山大, W.陳, P.St.M.S.湯普森 申請人:通用電氣公司