[发明专利]用于磁共振成像装置的冷却系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张对在2014年12月29日提交的美国专利申请号14/584,069的优先权，其全部通过引用而并入本文中。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及磁共振成像，且更具体而言，涉及用于磁共振成像装置的冷却系统和方法。

背景技术

磁共振成像(MRI)机器通过利用超导磁体生成非常强的磁场来工作，该超导磁体包括线材的许多线圈或绕组，电流通过它们。利用超导性来实现形成强磁场，这涉及通过将承载电流的导体冷却至低于超导极限的超低温来将该导体中的电阻降低至几乎零。这可通过将线圈浸在液体致冷剂(诸如液体氦)的浴中，并且/或者通过使液体致冷剂在邻近或穿过线圈的冷却环路中循环，或者通过提供允许从线圈提取热量的固体传导路径来实现。

如将容易理解的，对于MRI机器的正确操作，在线圈中维持超低温是必要的。然而，在斜升(ramp)期间，可生成相当多的热量，主要在引线、开关和加热器中，该热量被传递至且累积在冷质量组件中。在持久操作期间，热量或者被经由固体传导构件(诸如电流引线、穿透或悬挂元件)引入，或者通过来自具有更高温度的低温恒温器组件的构件的辐射或残余气体传导而引入。来到包含线圈的冷质量的热量可导致致冷剂的沸腾(boil-off)或蒸发，从而需要进行补充。

因此，相当多的研究和开发努力已致力于使得补充沸腾的致冷剂的需要最小化。这已导致使用致冷剂气体再凝结系统，致冷剂气体再凝结系统利用机械制冷器或低温冷却机(也称为冷头(cold head))，以冷却致冷剂气体且使其再凝结成液体致冷剂以用于再次使用。

然而，有时，冷却在处于临床环境中的MRI设备中可能被中断。这例如在变得需要移除低温冷却机以用于替换和/或维修时发生。这由于因相对长的“停机时间”和使磁体回到超导操作的随后的斜升时期引起的时间和支出而期望在不中止磁体的超导操作的情况下完成。低温冷却机的替换因此必须在检测到问题或维修需要之后且在超导操作停止之前的时期内实行。

冷却功率停止对超导磁体提供的另一条件是功率停供(power outage)。在停供期间，不操作的冷头引入可对超导系统输入额外热量的热短路(thermal short)。

在冷却功率被中断之后且在超导操作停止之前的该时期称为穿越时期，在其期间，超导磁体操作和氦沸腾的最终时期在超导磁体的失超(quench)之前持续。实际上，对于具有封闭氦存量的磁体，即低致冷剂类型磁体，可容忍的功率停供、冷头维修或斜升廓线的持续期间受到在具有额外热量负载的以上条件期间沸腾或蒸发的积累的液体氦的体积的限制。

因此，期望能够延长穿越时期，以提供足以检测和诸如通过替换低温冷却机来改正问题，足以耐受功率停供，且还足以避免通过超导操作失超而生成的，可能超过用来缠绕磁体线圈的超导线材的临界温度的峰值温度的可能性的时间。

发明内容

在实施例中，提供了用于超导磁体的冷却系统。冷却系统包括：第一冷却环路，其具有构造成用于循环穿过其的第一冷却流体；以及第二冷却环路，其具有构造成用于循环穿过其的第二冷却流体。第一冷却环路与超导磁体热连通，且构造成对该磁体提供主冷却，且第二冷却环路与超导磁体热连通，且构造成对该磁体提供副冷却。

在实施例中，提供成像设备。成像设备包括：至少一个线圈支撑壳；多个超导磁体线圈，其由该至少一个线圈支撑壳支撑；第一冷却环路，其具有构造成用于循环穿过其的第一致冷剂，该第一冷却环路与该磁体线圈热连通且构造成对该磁体线圈提供主冷却；低温冷却机，其与该第一冷却环路流体地联接，从而形成封闭循环冷却系统；和第二冷却环路，其具有构造成用于循环穿过其的第二冷却流体，该第二冷却环路与该磁体线圈热连通且构造成在该第一冷却环路的停工期期间对该磁体提供副冷却。

在另一实施例中，提供了冷却超导磁体的方法。该方法包括使第一致冷剂循环穿过与超导磁体热连通的第一冷却环路，且使第二致冷剂循环穿过与超导磁体热连通的第二冷却环路。

附图说明

通过参考附图阅读非限制性实施例的下列描述，本发明将更好理解，以下在附图中：

图1是根据本发明的实施例的用于磁共振成像机器的超导磁性的冷却系统的侧视、截面图。

图2是联系磁共振成像机器示出的图1的系统的示意例示。

图3是示出致冷剂储存罐的定位的，图2的磁共振成像设备的低温恒温器的简化示意例示。