[發明專利]用于磁共振成像裝置的冷卻系統和方法

在審

• 申請號: 201580071773.1
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN107430176A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 江隆植;Y.利沃夫斯基;S.費爾薩姆
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01R33/38
• 分類號: G01R33/38;G01R33/3815
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴志軍,安文森

相關申請的交叉引用

本申請主張對在2014年12月29日提交的美國專利申請號14/584,069的優先權，其全部通過引用而并入本文中。

技術領域

本發明的實施例大體上涉及磁共振成像，且更具體而言，涉及用于磁共振成像裝置的冷卻系統和方法。

背景技術

磁共振成像(MRI)機器通過利用超導磁體生成非常強的磁場來工作，該超導磁體包括線材的許多線圈或繞組，電流通過它們。利用超導性來實現形成強磁場，這涉及通過將承載電流的導體冷卻至低于超導極限的超低溫來將該導體中的電阻降低至幾乎零。這可通過將線圈浸在液體致冷劑(諸如液體氦)的浴中，并且/或者通過使液體致冷劑在鄰近或穿過線圈的冷卻環路中循環，或者通過提供允許從線圈提取熱量的固體傳導路徑來實現。

如將容易理解的，對于MRI機器的正確操作，在線圈中維持超低溫是必要的。然而，在斜升(ramp)期間，可生成相當多的熱量，主要在引線、開關和加熱器中，該熱量被傳遞至且累積在冷質量組件中。在持久操作期間，熱量或者被經由固體傳導構件(諸如電流引線、穿透或懸掛元件)引入，或者通過來自具有更高溫度的低溫恒溫器組件的構件的輻射或殘余氣體傳導而引入。來到包含線圈的冷質量的熱量可導致致冷劑的沸騰(boil-off)或蒸發，從而需要進行補充。

因此，相當多的研究和開發努力已致力于使得補充沸騰的致冷劑的需要最小化。這已導致使用致冷劑氣體再凝結系統，致冷劑氣體再凝結系統利用機械制冷器或低溫冷卻機(也稱為冷頭(cold head))，以冷卻致冷劑氣體且使其再凝結成液體致冷劑以用于再次使用。

然而，有時，冷卻在處于臨床環境中的MRI設備中可能被中斷。這例如在變得需要移除低溫冷卻機以用于替換和/或維修時發生。這由于因相對長的“停機時間”和使磁體回到超導操作的隨后的斜升時期引起的時間和支出而期望在不中止磁體的超導操作的情況下完成。低溫冷卻機的替換因此必須在檢測到問題或維修需要之后且在超導操作停止之前的時期內實行。

冷卻功率停止對超導磁體提供的另一條件是功率停供(power outage)。在停供期間，不操作的冷頭引入可對超導系統輸入額外熱量的熱短路(thermal short)。

在冷卻功率被中斷之后且在超導操作停止之前的該時期稱為穿越時期，在其期間，超導磁體操作和氦沸騰的最終時期在超導磁體的失超(quench)之前持續。實際上，對于具有封閉氦存量的磁體，即低致冷劑類型磁體，可容忍的功率停供、冷頭維修或斜升廓線的持續期間受到在具有額外熱量負載的以上條件期間沸騰或蒸發的積累的液體氦的體積的限制。

因此，期望能夠延長穿越時期，以提供足以檢測和諸如通過替換低溫冷卻機來改正問題，足以耐受功率停供，且還足以避免通過超導操作失超而生成的，可能超過用來纏繞磁體線圈的超導線材的臨界溫度的峰值溫度的可能性的時間。

發明內容

在實施例中，提供了用于超導磁體的冷卻系統。冷卻系統包括：第一冷卻環路，其具有構造成用于循環穿過其的第一冷卻流體；以及第二冷卻環路，其具有構造成用于循環穿過其的第二冷卻流體。第一冷卻環路與超導磁體熱連通，且構造成對該磁體提供主冷卻，且第二冷卻環路與超導磁體熱連通，且構造成對該磁體提供副冷卻。

在實施例中，提供成像設備。成像設備包括：至少一個線圈支撐殼；多個超導磁體線圈，其由該至少一個線圈支撐殼支撐；第一冷卻環路，其具有構造成用于循環穿過其的第一致冷劑，該第一冷卻環路與該磁體線圈熱連通且構造成對該磁體線圈提供主冷卻；低溫冷卻機，其與該第一冷卻環路流體地聯接，從而形成封閉循環冷卻系統；和第二冷卻環路，其具有構造成用于循環穿過其的第二冷卻流體，該第二冷卻環路與該磁體線圈熱連通且構造成在該第一冷卻環路的停工期期間對該磁體提供副冷卻。

在另一實施例中，提供了冷卻超導磁體的方法。該方法包括使第一致冷劑循環穿過與超導磁體熱連通的第一冷卻環路，且使第二致冷劑循環穿過與超導磁體熱連通的第二冷卻環路。

附圖說明

通過參考附圖閱讀非限制性實施例的下列描述，本發明將更好理解，以下在附圖中：

圖1是根據本發明的實施例的用于磁共振成像機器的超導磁性的冷卻系統的側視、截面圖。

圖2是聯系磁共振成像機器示出的圖1的系統的示意例示。

圖3是示出致冷劑儲存罐的定位的，圖2的磁共振成像設備的低溫恒溫器的簡化示意例示。