磁共振成像(MRI)设备和用于MRI设备的低温恒温器制造技术

一种设备(100)包括：外部壳体(211)；内部容器(212)，其被布置在外部壳体内；冷头(260)，其具有被布置在外部壳体内的第一级(261)并具有用于接触内部容器的内部的第二级(262)；孔口(215)，其从内部容器的内部延伸到外部壳体的外部；第一热交换器(302a)和第二热交换器(302b)；第一热屏(213)，其被布置在内部容器和外部壳体之间；以及第二热屏(214)，其被布置在内部容器与第一热屏之间。第一热屏被热连接到冷头的第一级和第一热交换器并与内部容器和外部壳体隔热。第二热屏被热连接到第二热交换器并且与内部容器、外部壳体、第一热屏和冷头隔热。

Magnetic resonance imaging (MRI) equipment and cryogenic thermostat for MRI equipment

A device (100) includes an external shell (211); an internal container (212) arranged inside the outer shell; a cold head (260) having a first stage (261) arranged in the outer shell and having an internal second (262) for contact with the internal container; the hole (215) extends from the interior of the internal container to the external shell. The first heat exchanger (302a) and the second heat exchanger (302B); the first hot screen (213) are arranged between the internal container and the outer shell; and the second heat shield (214), which is arranged between the internal container and the first thermal screen. The first heat shield is thermally connected to the first and the first heat exchangers of the cold head and is insulated from the internal container and the outer shell. Second the heat shield is thermally connected to the second heat exchanger and insulated from the internal container, external shell, first heat shield and cold head.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁共振成像(MRI)设备和用于MRI设备的低温恒温器
本专利技术主要涉及磁共振成像(MRI)设备和用于冷却用于MRI设备的磁体的超导线圈的低温恒温器。
技术介绍
超导磁体系统被在多种环境中使用，这些环境包括核磁共振(NMR)分析和磁共振成像(MRI)。为了实现超导性，将磁体保持在温度接近绝对零度的低温环境中。通常，磁体系统包括一个或多个导电线圈，其充当一个或多个磁体并被设置在低温恒温器中且由诸如液氦之类的低温流体进行冷却以保持超导性。低温流体又通过制冷单元进行冷却，该制冷单元包括压缩机，该压缩机驱动冷却单元或“冷头”，以便将低温恒温器中的温度保持成接近绝对零度，使得用于磁体的超导性的条件持续存在。然而，例如在低温恒温器的运输期间，通常并不为该制冷系统供电。在那种情况下，低温恒温器内的低温流体的温度将开始升高。如果长时间不向该制冷系统供电(例如可能是运输期间的情况)，这将最终致使一些或全部低温流体例如通过通常被包括在超导磁体系统中的排放口或释压阀蒸发掉并被损失掉。实际上，如果运输时间过长，则整个液氦存货(inventory)可能被损失掉。具有高氦损失率的低温恒温器可能呈现出困难的物流问题，这是因为必须对运输时间进行仔细管理，以避免氦存货被完全耗尽，从而在到达时导致温暖的氦容器，这可能是在目的地所要解决的复杂而昂贵的问题。此外，可能的是，在系统安装之后，例如由于压缩机的故障或由于用于操作该压缩机的交流(AC)电网供电的损失，导致制冷系统可能变得无法运转，从而关闭超导磁体系统的制冷。当不再向压缩机供应电力并且冷头停止对低温流体进行冷却时，低温恒温器内的状况劣化并且磁体的温度将开始升高。从某种程度上来说，如果并不重新施加电力以恢复对磁体环境的冷却，则磁体的温度将升高以达到所谓的临界温度，在该临界温度下，磁体将“失超(quench)”并将其磁能转换为热能，从而加热低温恒温器内的低温流体。这又可能导致部分或全部的低温流体蒸发并通过排放口或释压阀损失。此外，热量可能损坏设备的磁体和/或其它部件。在那种情况下，一旦恢复电力，使磁体返回到超导操作可能需要更换低温恒温器内的损失掉的低温流体，随后将磁体冷却回到低于临界温度，将导线连接到该磁体以便将来自外部电源的电流重新施加到该磁体，从而使磁场再生，并且随后再次将磁体与外部电源断开连接。此外，如果失超所产生的热量致使磁体或其它部件受损，则可能需要进行修理或更换。该恢复过程可能是昂贵而耗时的。通常，必须将经过培训的技术人员派遣到超导磁体系统所在的设施(例如，医疗中心或医院)，并且必须向低温恒温器供应可能是非常昂贵的新的低温流体(例如液氦)以弥补失超期间所损失掉的流体。因此，会期望提供一种低温恒温器，该低温恒温器可在由于运输、功率损失或故障所导致的制冷损失的情况下呈现出降低了的低温材料(例如，氦)的损失率。
技术实现思路
在本专利技术的一方面中，一种磁共振成像(MRI)设备包括：患者台，其被配置为保持患者；超导导电线圈，其被配置为当电流通过时产生磁场；梯度线圈，其被配置为至少部分地环绕MRI设备为其生成图像的患者的一部分；射频(RF)线圈，其被配置为将射频信号施加到患者的该部分并且改变磁场的对准；传感器，其被配置为感测由射频信号和患者所引起的磁场的变化；外部壳体；内部容器，其被布置在外部壳体内，内部容器具有被布置在其中的超导导电线圈并且被配置为具有被布置在其中的低温流体；冷头，其具有：第一冷却级，其被布置在外部壳体内并且被配置为提供冷却到第一温度的冷却；以及第二冷却级，其被布置在外部壳体内并且被配置为接触内部容器内的低温流体并且将低温流体冷却到小于第一温度的第二温度；孔口，其从内部容器的内部延伸到外部壳体的外部，该孔口具有与其相关联的第一热交换器和第二热交换器；第一热屏，其被布置在内部容器和外部壳体之间，第一热屏被热连接到冷头的第二冷却级并被进一步热连接到第一热交换器并与内部容器和外部壳体隔热，其中，第一真空空间被限定在第一热屏和外部壳体之间；第二热屏，其被布置在内部容器与第一热屏之间，第二热屏被热连接到第二热交换器并与内部容器、外部壳体、第一热屏和冷头隔热，其中，第二真空空间被限定在第一热屏和第二热屏之间，并且第三真空空间被限定在第一热屏和内部容器之间；以及多个隔热支撑元件，其被配置为将内部容器、外部壳体、第一热屏和第二热屏彼此附接。在一些实施例中，多个隔热支撑元件由选自凯夫拉尔、s-玻璃/环氧树脂、G-10、碳纤维/环氧树脂和氧化铝中的一种制成。在一些实施例中，多个隔热支撑元件还包括：至少一个第一隔热支撑元件，其将内部容器、第二热屏和外部壳体彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件，其将第一热屏和第二热屏彼此物理连接，其中，第一热屏和第二热屏都被热附接到至少一个第一隔热支撑元件。在一些实施例中，多个隔热支撑元件还包括：至少一个第一隔热支撑元件，其将内部容器、第一热屏和外部壳体彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件，其将第一热屏和第二热屏彼此物理连接，其中，第一热屏和第二热屏都被热附接到至少一个第一隔热支撑元件。在一些实施例中，多个隔热支撑元件还包括：至少一个第一隔热支撑元件，其将内部容器、第一热屏和外部壳体彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件，其将第一热屏和内部容器彼此物理连接，其中，第一热屏和第二热屏都被热附接到至少一个第一隔热支撑元件。在一些实施例中，冷头被焊接到外部壳体。在一些实施例中，内部容器具有在其中被布置为液氦的低温流体。在一些形式的这些实施例中，在并未向冷头供电的一段时间之后，氦气通过孔口从内部容器到达外部壳体的外部。在一些实施例中，第一温度处于35°K至75°K的范围内，第二温度低于5°K。在一些实施例中，多个隔热支撑元件包括至少一个柔性支撑元件。在本专利技术的另一方面，一种设备包括：外壳；内部容器，其被布置在外部壳体内，内部容器具有布置在其中的导电线圈；冷头，其具有布置在外部壳体内的第一冷却级并且具有被布置在外部壳体内且被配置为接触内部容器内的内部空间的第二冷却级；孔口，其从内部容器的内部延伸到外部壳体的外部，该孔口具有与其相关联的第一热交换器和第二热交换器；第一热屏，其被布置在内部容器和外部壳体之间，第一热屏被热连接到冷头的第一冷却级并被进一步热连接到第一热交换器并与内部容器和外部壳体隔热；以及第二热屏，其被布置在内部容器与第一热屏之间，第二热屏被热连接到第二热交换器并与内部容器、外部壳体、第一热屏和冷头隔热。在一些实施例中，该设备还包括：至少一个第一隔热支撑元件，其将内部容器、第二热屏和外部壳体彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件，其将第一热屏和第二热屏彼此物理连接。在一些形式的这些实施例中，第一热屏和第二热屏都被热附接到至少一个第一隔热支撑元件。在一些实施例中，该设备还包括：至少一个第一隔热支撑元件，其将内部容器、第一热屏和外部壳体彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件，其将第一热屏和第二热屏彼此物理连接。在一些形式的这些实施例中，第一热屏和第二热屏都被热附接到至少一个第一隔热支撑元件。在一些实施例中，该设备还包括：至少一个第一隔热支撑元件，其将内部容器、第一热屏和外部壳体彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件，其将第一热屏和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁共振成像(MRI)设备(100)，包括：患者台(104)，所述患者台被配置为保持患者(10)；超导导电线圈(230)，所述超导导电线圈被配置为当电流通过时产生磁场；梯度线圈(106)，所述梯度线圈被配置为至少部分地环绕所述MRI设备为其生成图像的所述患者的一部分；射频(RF)线圈(108)，所述射频线圈被配置为将射频信号施加到患者的所述一部分并且改变所述磁场的对准；传感器(20)，所述传感器被配置为感测由所述射频信号和所述患者引起的所述磁场的变化；外部壳体(211)；内部容器(212)，所述内部容器被布置在所述外部壳体内，所述内部容器具有被布置在其中的所述超导导电线圈并且被配置为具有被布置在其中的低温流体；冷头(260)，所述冷头具有第一冷却级(261)，所述第一冷却级被布置在所述外部壳体内并且被配置为提供冷却到第一温度的冷却，并且具有第二冷却级(262)，所述第二冷却级被布置在所述外部壳体内并且被配置为接触所述内部容器内的所述低温流体并且将所述低温流体冷却到小于所述第一温度的第二温度；孔口(215)，所述孔口从所述内部容器的内部延伸到所述外部壳体的外部，所述孔口具有与其相关联的第一热交换器(302a)和第二热交换器(302b)；第一热屏(213)，所述第一热屏被布置在所述内部容器和所述外部壳体之间，所述第一热屏被热连接到所述冷头的所述第一冷却级并被进一步热连接到所述第一热交换器并与所述内部容器和所述外部壳体隔热，其中，第一真空空间(311)被限定在所述第一热屏和所述外部壳体之间；第二热屏(214)，所述第二热屏被布置在所述内部容器与所述第一热屏之间，所述第二热屏被热连接到所述第二热交换器并与所述内部容器、所述外部壳体、所述第一热屏和所述冷头隔热，其中，第二真空空间(313)被限定在所述第一热屏和所述第二热屏之间，并且第三真空空间(314)被限定在所述第一热屏和所述内部容器之间；以及多个隔热支撑元件(320、330)，所述多个隔热支撑元件被配置为将所述内部容器、所述外部壳体、所述第一热屏和所述第二热屏彼此附接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.25 US 62/259,7581.一种磁共振成像(MRI)设备(100)，包括：患者台(104)，所述患者台被配置为保持患者(10)；超导导电线圈(230)，所述超导导电线圈被配置为当电流通过时产生磁场；梯度线圈(106)，所述梯度线圈被配置为至少部分地环绕所述MRI设备为其生成图像的所述患者的一部分；射频(RF)线圈(108)，所述射频线圈被配置为将射频信号施加到患者的所述一部分并且改变所述磁场的对准；传感器(20)，所述传感器被配置为感测由所述射频信号和所述患者引起的所述磁场的变化；外部壳体(211)；内部容器(212)，所述内部容器被布置在所述外部壳体内，所述内部容器具有被布置在其中的所述超导导电线圈并且被配置为具有被布置在其中的低温流体；冷头(260)，所述冷头具有第一冷却级(261)，所述第一冷却级被布置在所述外部壳体内并且被配置为提供冷却到第一温度的冷却，并且具有第二冷却级(262)，所述第二冷却级被布置在所述外部壳体内并且被配置为接触所述内部容器内的所述低温流体并且将所述低温流体冷却到小于所述第一温度的第二温度；孔口(215)，所述孔口从所述内部容器的内部延伸到所述外部壳体的外部，所述孔口具有与其相关联的第一热交换器(302a)和第二热交换器(302b)；第一热屏(213)，所述第一热屏被布置在所述内部容器和所述外部壳体之间，所述第一热屏被热连接到所述冷头的所述第一冷却级并被进一步热连接到所述第一热交换器并与所述内部容器和所述外部壳体隔热，其中，第一真空空间(311)被限定在所述第一热屏和所述外部壳体之间；第二热屏(214)，所述第二热屏被布置在所述内部容器与所述第一热屏之间，所述第二热屏被热连接到所述第二热交换器并与所述内部容器、所述外部壳体、所述第一热屏和所述冷头隔热，其中，第二真空空间(313)被限定在所述第一热屏和所述第二热屏之间，并且第三真空空间(314)被限定在所述第一热屏和所述内部容器之间；以及多个隔热支撑元件(320、330)，所述多个隔热支撑元件被配置为将所述内部容器、所述外部壳体、所述第一热屏和所述第二热屏彼此附接。2.根据权利要求1所述的MRI设备(100)，其中，所述多个隔热支撑元件(320、330)由选自凯夫拉尔、s-玻璃/环氧树脂、G-10、碳纤维/环氧树脂和氧化铝中的一种制成。3.根据权利要求1所述的MRI设备(100)，其中，所述多个隔热支撑元件(320、330)还包括：至少一个第一隔热支撑元件(320)，所述至少一个第一隔热支撑元件将所述内部容器(212)、所述第二热屏(214)和所述外部壳体(211)彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件(330)，所述至少一个第二隔热支撑元件将所述第一热屏(213)和所述第二热屏(214)彼此物理连接，其中，所述第一热屏(213)和所述第二热屏(214)都被热附接到所述至少一个第一隔热支撑元件(320)。4.根据权利要求1所述的MRI设备(100)，其中，所述多个隔热支撑元件还包括：至少一个第一隔热支撑元件(320)，所述至少一个第一隔热支撑元件将所述内部容器(212)、所述第一热屏(213)和所述外部壳体(211)彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件(330)，所述至少一个第二隔热支撑元件将所述第一热屏(213)和所述第二热屏(214)彼此物理连接，其中，所述第一热屏(213)和所述第二热屏(214)都被热附接到所述至少一个第一隔热支撑元件(320)。5.根据权利要求1所述的MRI设备(100)，其中，所述多个隔热支撑元件还包括：至少一个第一隔热支撑元件(320)，所述至少一个第一隔热支撑元件将所述内部容器(212)，所述第一热屏(213)和所述外部壳体(211)彼此物理连接；以及至少一个第二隔热支撑元件(330)，所述至少一个第二隔热支撑元件将所述第一热屏(213)和所述内部容器(212)彼此物理连接，其中，所述第一热屏(213)和所述第二热屏(214)都被热附接到所述至少一个第一隔热支撑元件(320)。6.根据权利要求1所述的MRI设备(100)，其中，所述冷头(260)被焊接到所述外部壳体(211)。7.根据权利要求1所述的MRI设备(100)，其中，所述内部容器(212)具有在其中被布置为液氦的所述低温流体。8.根据权利要求7所述的MRI设备(100)，其中，在并未向所述冷头供电的一段时间之后，氦气通过所述孔口(215)从所述内部容器到达所述外部壳体的外部。9.根据权利要求1所述的MRI设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·A·门特乌尔，J·K·希尔德布兰德，G·G·普夫莱德雷尔，G·O·金博尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL