JP2706631B2 - Open access magnetic resonance imaging system - Google Patents

Open access magnetic resonance imaging system

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JP2706631B2
JP2706631B2 JP7062469A JP6246995A JP2706631B2 JP 2706631 B2 JP2706631 B2 JP 2706631B2 JP 7062469 A JP7062469 A JP 7062469A JP 6246995 A JP6246995 A JP 6246995A JP 2706631 B2 JP2706631 B2 JP 2706631B2
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superconducting
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シー.ブレネマン ブルース
イー.サルウィンスキー レイモンド
− ホア エル.ス エン
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アプライド スーパーコネティクス,インコーポレイテッド
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は患者に対するアクセスが
容易であり、少なくとも2側辺が開口しているために放
射線治療も施行し易くなる磁気共鳴撮像装置(MRI装
置)に関するものであり、より具体的には相対する平行
端部プレートおよび一様な強固磁束場を生ずるための超
伝導コイルを利用したMRI装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) which has easy access to a patient and has at least two open sides so that radiotherapy can be easily performed. More specifically, the present invention relates to an MRI apparatus using superconducting coils for generating opposing parallel end plates and a uniform strong magnetic flux field.

【0002】[0002]

【発明の背景】医学診断において、核磁気共鳴法(NM
R)または磁気共鳴撮像法(MRI)は患者の身体を通
過する極めて強い静的主磁場を発生させる必要がある。
この第1のまたは主磁場上には時間とともに変化する漸
変磁場が重畳される。加えるに、患者は時間および特定
のパターンで変化するRF電磁波にさらされる。磁気お
よびRF波の影響のもとでは、原子核の核スピンが分布
することが認められる。この手法によれば身体の柔らか
い組織および器管に腫瘍があるかどうかの検査を行なう
ことが出来る。
BACKGROUND OF THE INVENTION In medical diagnosis, nuclear magnetic resonance (NM)
R) or Magnetic Resonance Imaging (MRI) requires the generation of a very strong static main magnetic field that passes through the patient's body.
A time-varying magnetic field is superimposed on the first or main magnetic field. In addition, patients are exposed to RF electromagnetic waves that vary in time and in a particular pattern. Under the influence of magnetic and RF waves, it is observed that the nuclear spins of the nuclei are distributed. According to this method, it is possible to examine whether there is a tumor in a soft tissue and a tract of a body.

【0003】MRI法においては、磁場は典型的には約
1キロガウスまたはそれ以上のオーダの強い磁場でなけ
ればならない。10キロガウス(1テスラ)を越える磁
場が時として必要になる。加えるに、磁場は一様でなけ
ればならず、非一様度は100ppmを越えてはならな
い。更には、この一様性は患者の大部分を包含していな
ければならず、好ましくは約0.3〜0.5mのオーダ
の直径球体積(DSV)を備えている必要がある。
[0003] In MRI, the magnetic field must be a strong magnetic field, typically on the order of about 1 kilogauss or more. Magnetic fields in excess of 10 kilogauss (1 Tesla) are sometimes required. In addition, the magnetic field must be uniform and the non-uniformity must not exceed 100 ppm. Furthermore, this uniformity must cover the majority of the patient, and preferably has a diameter sphere volume (DSV) on the order of about 0.3-0.5 m.

【0004】過去においては、これらの強い磁場は永久
磁石、抵抗磁石または超伝導磁石を用いて発生されてき
た。永久磁石は典型的な最安価、最小場所を必要とする
ものであり、液体冷媒を必要としないので維持費も最低
のものである。永久磁石は、しかしながら、磁場の強さ
が限られているし、経時的な不安定要因があり、極めて
重く、0.20テスラを超えた磁力の場合には高価とな
る。抵抗磁石も相対的には安価であるが、電力および水
の供給が面倒かつコスト高となる。加えて、抵抗磁石の
強度に限界があり、しばしば望ましくないフリンジ磁場
が発生し、経時的に不安定になることもある。超伝導ソ
レノイド磁石は磁場が強く、一様であり、経時的安定性
も良好である。しかしながら、現行の超伝導ソレノイド
磁石は製作に費用がかかり、面倒な液体低温化支援シス
テムを必要とする。医療MRI磁石の構造については、
一般的に2つの異なる形状または構造例が用いられてい
る。1つのタイプの支持構造体が当業界においてオープ
ンアクセス構造として知られている。そのような構造は
典型的には相対する平行支持プレート上に装着された相
対する平行磁気極面を含んでいる。少なくとも1本、通
常は4本の支柱がこの支持プレートを支持しており、磁
束のための帰還路を提供している。そのような開口構造
はそれが開口しており、4側辺からアクセス可能な故に
患者にとって好まれるものである。そのような構造の場
合、磁束線は一般的には患者の長手方向(すなわち頭か
らつま先への)軸線とほぼ直交をなして通過する。
[0004] In the past, these strong magnetic fields have been generated using permanent magnets, resistive magnets or superconducting magnets. Permanent magnets are typically the least expensive, require the least space, and have the lowest maintenance costs because they do not require liquid refrigerant. Permanent magnets, however, have limited magnetic field strength, are subject to instability over time, are extremely heavy, and are expensive for magnetic forces exceeding 0.20 Tesla. Resistance magnets are also relatively inexpensive, but supply of power and water is cumbersome and costly. In addition, the strength of resistive magnets is limited, often producing undesirable fringe fields and becoming unstable over time. The superconducting solenoid magnet has a strong magnetic field, is uniform, and has good stability over time. However, current superconducting solenoid magnets are expensive to manufacture and require cumbersome liquid cooling support systems. Regarding the structure of medical MRI magnet,
Generally, two different shapes or structural examples are used. One type of support structure is known in the art as an open access structure. Such structures typically include opposing parallel magnetic pole faces mounted on opposing parallel support plates. At least one, usually four, columns support the support plate and provide a return path for magnetic flux. Such an open structure is preferred by the patient because it is open and accessible from four sides. In such a configuration, the magnetic flux lines generally pass substantially orthogonal to the patient's longitudinal (ie, head-to-toe) axis.

【0005】相対する磁気極面を備えているかまたはオ
ープンアクセスの構造になっているのではない別のタイ
プのMRI磁石は大きな慣用のソレノイドに類似してい
る。前記ソレノイド構造は全体的に円筒形状をなしてお
り、電気的に導電性のワイヤがらせん状に巻付けられて
いる。ワイヤ中を通る電流によって磁束線が生ずるが、
該磁束線は円筒の中央開口中を、患者の長手方向軸線と
ほぼ平行をなして走行する。そのような囲い込んだソレ
ノイド構造は患者に閉所恐怖感を与えることのあること
が知られている。
[0005] Another type of MRI magnet that does not have opposing magnetic pole faces or has an open access structure resembles a large conventional solenoid. The solenoid structure has a generally cylindrical shape, and an electrically conductive wire is spirally wound. The magnetic flux lines are generated by the current passing through the wire,
The magnetic flux lines travel through the central opening of the cylinder substantially parallel to the longitudinal axis of the patient. It is known that such enclosed solenoid structures can impart claustrophobia to patients.

【0006】異なるタイプの磁石系がこれらの構造体の
各々と用いるべく提案されている。過去において、開口
アクセス構造体は典型的には永久磁石を相対する極面に
取付けるという構造であった。例えばBreneman
氏の米国特許第4,943,774号は永久磁石を利用
したそのような開口アクセスMRI構造体を開示してい
る。支持構造体は高性能構造鋼のような強磁性体材料か
ら製作されている。
[0006] Different types of magnet systems have been proposed for use with each of these structures. In the past, apertured access structures typically consisted of mounting permanent magnets on opposing pole faces. For example, Breneman
U.S. Pat. No. 4,943,774 discloses such an apertured access MRI structure utilizing permanent magnets. The support structure is made from a ferromagnetic material such as high performance structural steel.

【0007】囲い込んだソレノイドタイプの構造体には
超伝導磁石を形成せしめることが出来る。そのような超
伝導磁石は巻線ワイヤが電流の流れに対する抵抗を失う
ようにするため絶対零度(−273℃)近くの温度迄冷
却してやらねばならない。かくすれば比較的小さな径の
ワイヤが大電流を搬送し、高い磁界を誘起せしめること
が出来る。超伝導ワイヤは典型的には低温保持容器内に
封入された円筒状構造物の外周のまわりに巻付けられ
る。そのような囲い込みソレノイドタイプ構造体は一対
の主超伝導コイルと1つまたはそれ以上の補助コイルを
採用することが出来る。磁界の形状を調節するためのシ
ムとして、患者収納開口内には鉄または他の強磁性材料
を装着することが出来る。これらの対策は互いに実質的
に平行をなし、患者の身体中を延びる磁束線を有する一
様な磁場を誘起せしめるの必要とされる。
A superconducting magnet can be formed in the enclosed solenoid type structure. Such superconducting magnets must be cooled to a temperature near absolute zero (-273 ° C.) so that the wound wire loses resistance to current flow. Thus, a relatively small diameter wire carries a large current and can induce a high magnetic field. The superconducting wire is typically wrapped around the circumference of a cylindrical structure enclosed in a cryocontainer. Such an enclosed solenoid type structure may employ a pair of main superconducting coils and one or more auxiliary coils. Iron or other ferromagnetic material can be mounted in the patient storage opening as a shim to adjust the shape of the magnetic field. These measures are required to induce a uniform magnetic field having magnetic flux lines that are substantially parallel to each other and extend through the patient's body.

【0008】別のタイプの囲い込み構造体がDanby
氏等の米国特許第4,766,378号に開示されてい
る。同特許の1つの実施例においては平行な相対する極
面が相対する平行な円形支持プレート上に装着されてい
る。実質的に連続した支持フレームが支持プレート間に
配置されており、極面に対する支持部材と磁束の帰還路
を提供している。囲い込まれた患者収納スペースは支持
フレーム中の開口によって形成された極面間に位置して
いる。磁界を発生させるために、超伝導ワイヤが各極面
のまわりに巻付けられ、低温保持容器内に封入されてい
る。前記連続支持フレームは形状が全体として円形であ
り、囲い込まれた患者領域内に一様な磁界を誘起するよ
う、該磁界を形成している。この構造は磁束線が患者の
身体とほぼ直交するよう通過しているという点でオープ
ンアクセスMRI磁石と類似している。しかしながら、
このタイプの構造体の問題点は患者の閉込められた感じ
がソレノイドタイプの構造体の場合とくらべても、より
顕著になるということである。加えるに、構造が大きな
ものになり、比較的重くなり、通常の病院においては場
所をかなり変更しないことには配置そのものが困難にな
る可能性がある。更なる欠点は間欠放射線治療を実施す
るための付加的医療人員のためのアクセス性が得られな
いということである。
[0008] Another type of enclosure is Danby.
No. 4,766,378. In one embodiment of this patent, parallel opposing pole faces are mounted on opposing parallel circular support plates. A substantially continuous support frame is disposed between the support plates and provides a return path for the support members and magnetic flux to the pole faces. The enclosed patient storage space is located between the pole faces formed by the openings in the support frame. To generate a magnetic field, a superconducting wire is wound around each pole face and enclosed in a cryocontainer. The continuous support frame is generally circular in shape and forms the magnetic field so as to induce a uniform magnetic field within the enclosed patient area. This structure is similar to an open access MRI magnet in that the magnetic flux lines pass substantially perpendicular to the patient's body. However,
The problem with this type of structure is that the patient's feeling of confinement is more pronounced than with a solenoid type structure. In addition, the structure can be bulky and relatively heavy, and the placement itself can be difficult in a regular hospital without significant changes in location. A further disadvantage is that there is no access for additional medical personnel to perform intermittent radiation therapy.

【0009】本発明は超伝導磁石を用いることにより、
重くかつ閉込めるような支持フレームの使用無しに、か
つまた液体冷媒をシステムに供給すること無しに一様な
強度の磁束場を生成するオープンアクセスMRI磁石シ
ステムを提案することを目的としている。加えるに、前
記オープンアクセスフレームは間欠式放射線治療法に対
するアクセス性を提供するために用いることが出来る。
したがって本発明の1つの目的はオープンアクセスMR
I磁石にして、液体冷媒を用いることなく冷却される超
伝導磁石により発生される一様な磁束場を備えたオープ
ンアクセスMRI磁石を提供することである。本発明の
別の目的はオープンアクセスMRI磁石であって、間欠
式放射線治療法に対して開口しており、患者に対しても
閉じ込める状態にならない構造体において0.20〜
0.5テスラのオーダの強い磁束場を発生し得るオープ
ンアクセスMRI磁石を提供することである。本発明の
別の目的は設置、構築、操作が簡単かつ安価であるMR
I磁石を提供することである。
[0009] The present invention uses a superconducting magnet,
It is an object of the invention to propose an open access MRI magnet system which produces a magnetic field of uniform intensity without the use of a heavy and confining support frame and without supplying a liquid refrigerant to the system. In addition, the open access frames can be used to provide accessibility to intermittent radiation therapy.
Accordingly, one object of the present invention is to provide an open access MR.
It is an object of the present invention to provide an open access MRI magnet having a uniform magnetic flux field generated by a superconducting magnet cooled without using a liquid refrigerant as an I magnet. Another object of the present invention is an open access MRI magnet, which is open to intermittent radiation therapy and has a structure that is not confined to a patient.
An object of the present invention is to provide an open access MRI magnet capable of generating a strong magnetic flux field on the order of 0.5 Tesla. Another object of the present invention is to provide an MR that is simple and inexpensive to install, build and operate.
To provide an I magnet.

【0010】[0010]

【発明の要約】本発明によれば、オープンアクセス超伝
導MRI磁石が提供されている。このMRI磁石は磁束
場を発生させるための1つ以上の超伝導コイル組立体
と、超伝導コイル組立体を支持し、磁束の流れのための
帰還路を提供するための一対の相対する隔置した端部プ
レートと、これら端部プレートを接続している支柱とを
含んでいる。前記端部プレートおよび超伝導コイル組立
体間には患者収納領域が形成されており、該超伝導コイ
ル組立体は端部プレートおよび患者にほぼ直交する極軸
線と平行をなす磁束場を発生せしめている。前記端部プ
レートはそれらに取付けられたバラ型シムとあいまって
患者収納領域内における磁束線に対する均質性を提供し
ている。この点に関しては端部プレートは従来技術の永
久磁石において用いられている極面と同一の機能を果し
ている。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, there is provided an open access superconducting MRI magnet. The MRI magnet includes one or more superconducting coil assemblies for generating a magnetic flux field and a pair of opposed spaced apart supports for supporting the superconducting coil assemblies and providing a return path for the flow of magnetic flux. End plates and posts connecting the end plates. A patient storage area is formed between the end plate and the superconducting coil assembly, the superconducting coil assembly generating a magnetic flux field parallel to a polar axis substantially orthogonal to the end plate and the patient. I have. The end plates, in combination with the loose shims attached to them, provide homogeneity for magnetic flux lines in the patient storage area. In this regard, the end plates serve the same function as the pole faces used in prior art permanent magnets.

【0011】好ましい実施例においては、超伝導コイル
組立体が各端部プレートと連結されている。超伝導コイ
ル組立体は円環体の真空密な容器と、絶縁手段と、真空
容器内に装着された1つ以上の温度シールド部材とを含
んでいる。超伝導ワイヤからなるコイルが熱的シールド
部材内に装着されており、電源と、超伝導ワイヤ中に連
続した電流路を発生させるための継続スイッチとを含ん
だ制御装置に接続されている。前記超伝導ワイヤのコイ
ルと、熱シールド部材と、継続スイッチは熱伝導体との
接触によるかまたはヘリウムガス配管との接触による伝
導および対流の組合せによって冷却される。冷却源は2
段式のギフォード・マクマホン型式のクライオクーラで
ある。前記クライオクーラはガスが超伝導巻線のまわり
を循環する直前において同ガスを冷却する。
In a preferred embodiment, a superconducting coil assembly is associated with each end plate. The superconducting coil assembly includes a toroidal vacuum-tight container, insulation means, and one or more temperature shield members mounted within the vacuum container. A coil of superconducting wire is mounted within the thermal shield and is connected to a controller that includes a power source and a continuation switch for generating a continuous current path in the superconducting wire. The coil of superconducting wire, the heat shield member and the continuation switch are cooled by a combination of conduction and convection by contact with a heat conductor or by contact with helium gas piping. 2 cooling sources
It is a stepped type Gifford McMahon type cryocooler. The cryocooler cools the gas just before it circulates around the superconducting winding.

【0012】前記端部プレートおよび支柱は超伝導コイ
ル組立体によって発生させられた磁束のための帰還路を
提供している。磁束場は患者収納領域内に0.20〜
0.5テスラの範囲の実質的に一様で強い磁界を有する
直径球体積(DSV)を提供するように形成することが
可能である。加えるに、患者収納領域に対するアクセス
は実質的にオープン状態となっており、患者は複数の医
療人員および付加的機器に対してアクセス可能である。
このオープンアクセスフレームは患者にとってより拘束
感の少ないものであり、間欠式放射線治療法を実施する
場合アクセスをより容易ならしめている。
The end plates and struts provide a return path for the magnetic flux generated by the superconducting coil assembly. The magnetic flux field is between 0.20 and
It can be configured to provide a diameter sphere volume (DSV) having a substantially uniform and strong magnetic field in the range of 0.5 Tesla. In addition, access to the patient storage area is substantially open, and the patient has access to multiple medical personnel and additional equipment.
The open access frame is less restrictive for the patient and provides easier access when performing intermittent radiation therapy.

【0013】[0013]

【好ましい実施例】図1および図2を参照すると、本発
明により構成された自由にアクセス出来る(オープンア
クセスの)超伝導MRI磁石装置が示されており、全体
として符号10であらわされている。超伝導磁石装置1
0は上側超伝導コイル組立体18および下側超伝導コイ
ル組立体20を支持するためのオープンアクセスフレー
ム16を含んでいる。
1 and 2, there is shown a freely accessible (open access) superconducting MRI magnet apparatus constructed in accordance with the present invention and designated generally by the numeral 10. Superconducting magnet device 1
0 includes an open access frame 16 for supporting an upper superconducting coil assembly 18 and a lower superconducting coil assembly 20.

【0014】前記オープンアクセスフレーム16は容易
に磁化され得る(すなわち磁気的に軟性な)強磁性体材
料から形成されている。フレーム16のための好ましい
材料は低炭素鋼である。オープンアクセスフレーム16
はそれぞれ上側超伝導コイル組立体18と下側超伝導コ
イル組立体20を支持するための上側端部プレート22
および下側端部プレート24を含んでいる。上側端部プ
レート22および下側端部プレート24の各々は全体と
して長方形または正方形の外側周縁輪郭を備えることが
出来る。上側端部プレート22および下側端部プレート
24は互いに平行をなしており、オープンアクセスフレ
ーム16の中央を通過する垂直極軸線26と全体的に直
交している。
The open access frame 16 is formed from a ferromagnetic material that can be easily magnetized (ie, magnetically soft). The preferred material for frame 16 is low carbon steel. Open access frame 16
Are upper end plates 22 for supporting the upper and lower superconducting coil assemblies 18 and 20, respectively.
And a lower end plate 24. Each of the upper end plate 22 and the lower end plate 24 may have a generally rectangular or square outer peripheral profile. The upper end plate 22 and the lower end plate 24 are parallel to each other and are generally perpendicular to a vertical polar axis 26 passing through the center of the open access frame 16.

【0015】オープンアクセスフレーム16はまた上側
端部プレート22および下側端部プレート24に固定的
に取付けられている4個の支柱28a、28b、28
c、28dをも含んでいる。別法としてオープンアクセ
スフレーム16はより少ない数の(1〜3の)支柱によ
り形成することも出来る。患者収納領域12は上側端部
プレート22および下側端部プレート24並びに4個の
支柱28a、28b、28c、28dによって画成され
ている。支柱28a、28b、28c、28dは全体的
に円筒形状をなしており、互いに平行をなす4角形のパ
ターンで配置されている。支柱28a、28b、28
c、28dは互いから十分離れて配置されているので患
者は支柱フレーム16の4側辺の各々からアクセスする
ことが出来る。一例を挙げるならば、図1に想像線で示
すように、患者支持装置30を任意2本の支柱の間に配
置することで、患者を超伝導コイル組立体18、20の
間の横たえた位置で支持することが可能である。このよ
うな構造はまた患者支持装置30の異なる側辺から間欠
的に放射線を当てるべくアクセスすることを可能として
いる。
The open access frame 16 also includes four columns 28a, 28b, 28 fixedly attached to the upper end plate 22 and the lower end plate 24.
c, 28d. Alternatively, the open access frame 16 can be formed with a smaller number of struts (1-3). The patient storage area 12 is defined by an upper end plate 22 and a lower end plate 24 and four columns 28a, 28b, 28c, 28d. The columns 28a, 28b, 28c, 28d have a cylindrical shape as a whole, and are arranged in a rectangular pattern parallel to each other. Prop 28a, 28b, 28
c, 28d are located sufficiently far from each other so that the patient can access from each of the four sides of the strut frame 16. By way of example, as shown in phantom in FIG. 1, the patient support device 30 can be positioned between any two struts to place the patient in a reclined position between the superconducting coil assemblies 18,20. It is possible to support. Such a structure also allows access to apply radiation intermittently from different sides of the patient support device 30.

【0016】支柱28a、28b、28c、28dは端
部プレート22、24を支持する作用を果すのみなら
ず、超伝導コイル組立体18、20によって発生される
磁束のための戻り路をも提供している。図2に示すよう
に、端部プレート22、24には段付構造体を形成させ
て、実質的な磁束漏洩無しに磁束の帰路を効率的に架橋
せしめることが出来る。加えるに、図2に示すように、
支柱28a、28b、28c、28dは(Brenem
an氏等の)米国特許第4,943,774号に記載さ
れたものと類似の遷移プレート92、94を用いて上側
端部プレート22または下側端部プレート24に接続さ
せることが可能である。
The struts 28a, 28b, 28c, 28d not only serve to support the end plates 22, 24, but also provide a return path for the magnetic flux generated by the superconducting coil assemblies 18, 20. ing. As shown in FIG. 2, a stepped structure can be formed in the end plates 22 and 24 to effectively bridge the return path of the magnetic flux without substantial magnetic flux leakage. In addition, as shown in FIG.
The columns 28a, 28b, 28c, 28d are (Brenem
transition plates 92, 94 similar to those described in U.S. Pat. No. 4,943,774) to connect to the upper end plate 22 or the lower end plate 24. .

【0017】図3を参照すると、各超伝導コイル組立体
18、20は非磁性体から形成された円環体状の真空密
容器32と、該容器内に装着された1つ以上の超伝導ワ
イヤ36のコイルを含んでいる。さらに、持続スイッチ
38が超伝導ワイヤ36に電気的に接続されている。そ
のような超伝導コイル組立体18、20においては超伝
導ワイヤ36のコイルは絶対温度ゼロに近い温度迄冷却
されることが可能であり、この温度では電流に対する抵
抗は実質的にゼロとなる。
Referring to FIG. 3, each of the superconducting coil assemblies 18 and 20 includes an annular vacuum-tight container 32 formed of a non-magnetic material, and one or more superconducting superconducting members mounted in the container. A coil of wire 36 is included. Further, a sustain switch 38 is electrically connected to the superconducting wire 36. In such superconducting coil assemblies 18, 20, the coil of superconducting wire 36 can be cooled to a temperature close to zero absolute temperature, at which point resistance to current is substantially zero.

【0018】各超伝導コイル組立体18、20のための
真空密な容器32は全体的形状が円環体であり、装着ブ
ロック42または他の適当な装着手段上においてそれぞ
れ上側支持プレート22または下側支持プレート24に
装着されている。各真空容器32は(図示せぬ)真空ポ
ンプのような適当な真空源によって永久的に排気され得
るようにされている。前記真空容器32のための適当な
材質はアルミニウムまたはステンレス鋼である。真空密
であることに加えて、各真空容器32は超絶縁剤(アル
ミメッキされたマイラ)またはその類いによって絶縁さ
れている。1つ以上の金属温度シールド44もまた付加
的熱バリアとして真空容器32内に装着することが出来
る。真空容器32にはその内部に位置するコイルリード
線および計器類へのアクセス性を提供するシールされた
頂部プレート46を形成せしめることが出来る。
The vacuum-tight container 32 for each superconducting coil assembly 18, 20 is toroidal in overall shape, and is mounted on mounting block 42 or other suitable mounting means on upper support plate 22 or lower support plate 22, respectively. It is mounted on the side support plate 24. Each vacuum vessel 32 is adapted to be permanently evacuated by a suitable vacuum source such as a vacuum pump (not shown). A suitable material for the vacuum vessel 32 is aluminum or stainless steel. In addition to being vacuum tight, each vacuum vessel 32 is insulated by a super-insulating agent (aluminized mylar) or the like. One or more metal temperature shields 44 can also be mounted within the vacuum vessel 32 as additional thermal barriers. Vacuum vessel 32 may be formed with a sealed top plate 46 that provides access to coil leads and instruments located therein.

【0019】支持ストラップ96上には温度シールド4
4を装着することが出来る。そのような支持ストラップ
が図3において図式的に示されているが、同ストラップ
はその構造を引用文献とする(R.L.Creedon
氏の)米国特許第4,622,824号に開示されたも
のと類似のものとすることが出来る。
The temperature shield 4 is provided on the support strap 96.
4 can be installed. Such a support strap is shown schematically in FIG. 3, which is cited for its construction (RL Creedon).
And similar to those disclosed in U.S. Pat. No. 4,622,824.

【0020】超伝導ワイヤ36からなる各連続コイルは
円環体容器32内においてらせん状に巻付けられてい
る。超伝導ワイヤ36のコイルは超伝導遷移温度より下
の温度で超伝導を示す低温または高温超伝導体のような
材料から形成することが出来る。低温超伝導体の場合、
この遷移温度は約8Kである。高温超伝導体の場合、同
温度は約60Kである。例として挙げると、1つの適当
な低温超伝導体はワイヤ内にニオブチタンの繊維を含ん
だ銅である。1つの適当な高温超伝導体はYBCOであ
る。別法として、この用途においてはコイルに適正な作
動温度が付与される限りにおいて、超伝導に対して適当
ないかなる材質のものも利用することが出来る。
Each continuous coil of superconducting wire 36 is helically wound within toroidal container 32. The coil of superconducting wire 36 can be formed from a material such as a low or high temperature superconductor that exhibits superconductivity below the superconducting transition temperature. For low-temperature superconductors,
This transition temperature is about 8K. For high-temperature superconductors, the temperature is about 60K. By way of example, one suitable low temperature superconductor is copper with niobium titanium fibers in the wire. One suitable high temperature superconductor is YBCO. Alternatively, any material suitable for superconductivity can be utilized in this application, as long as the coil is provided with the proper operating temperature.

【0021】超伝導ワイヤ36のコイルには垂直の極軸
線26と符号する長手方向軸線が形成されている。さら
に、超伝導ワイヤ36からなる各コイルは上側端部プレ
ート22の平面および下側端部プレート24の平面にほ
ぼ平行な平面内に存在している。超伝導コイル組立体1
8、20もまた継続スイッチ38と電気的に接続されて
いる。図6および図8を参照すると、超伝導ワイヤ36
は外部電力リード線108および超伝導電力リード線1
10を介して、直流電源70に電気的に接続されてい
る。外部リード線108は典型的な銅導線から作られて
おり、一方超伝導リード線110は高い遷移温度を備え
た超伝導材料から作ることが出来る。外部リード線10
8および超伝導リード線110は結合点132において
結合することが出来る。直流電源70から絶え間無く電
力を消費することなく、上側および下側超伝導コイル組
立体18、20の超伝導ワイヤ36コイル内に連続した
電流の流れを維持するために、継続スイッチ38を構成
する物理的により小さな非誘導性の超伝導コイルが超伝
導ワイヤ36からなる主コイルおよび超伝導リード線1
10に対して結合点134、136、138および14
0において結線されている。継続スイッチ38は熱的に
加熱要素74と接触しており、該要素はリード線142
を介して自分自身の直流電源76を備えている。加熱要
素74が付勢されると、同要素は継続スイッチ38をし
てその遷移温度より高い温度へと上昇せしめるので、ス
イッチ38は開スイッチとして機能する。加熱要素74
が除勢されると、継続スイッチ38はその遷移温度以下
に低下するので、閉スイッチとして機能する。当業者に
とっては明白なように、いったん超伝導ワイヤ36の主
コイル中に電流が誘起されたならば、継続スイッチ38
を閉じても電力を何ら消費することなく連続した電流の
流れを維持することが出来る。
The coil of superconducting wire 36 is formed with a longitudinal axis, which is designated as a vertical polar axis 26. Further, each coil of superconducting wire 36 lies in a plane substantially parallel to the plane of upper end plate 22 and the plane of lower end plate 24. Superconducting coil assembly 1
8, 20 are also electrically connected to the continuation switch 38. Referring to FIG. 6 and FIG.
Are the external power lead 108 and the superconducting power lead 1
The power supply 10 is electrically connected to a DC power supply 70. The outer leads 108 are made from typical copper conductors, while the superconducting leads 110 can be made from a superconducting material with a high transition temperature. External lead wire 10
8 and the superconducting lead 110 can be joined at a joining point 132. A continuous switch 38 is configured to maintain a continuous current flow in the superconducting wire 36 coils of the upper and lower superconducting coil assemblies 18, 20 without continually consuming power from the DC power supply 70. A physically smaller non-inductive superconducting coil comprises a superconducting wire 36 comprising a main coil and a superconducting lead 1.
Junction points 134, 136, 138 and 14 for 10
0 is connected. Continue switch 38 is in thermal contact with heating element 74, which is connected to lead 142
And has its own DC power supply 76. When the heating element 74 is energized, it causes the continuation switch 38 to rise above its transition temperature, so that the switch 38 functions as an open switch. Heating element 74
Is de-energized, the continuation switch 38 drops below its transition temperature and thus functions as a close switch. As will be apparent to those skilled in the art, once a current is induced in the main coil of superconducting wire 36, a continuous switch 38
Even if is closed, a continuous current flow can be maintained without consuming any power.

【0022】再び図2を参照すると、上側および下側超
伝導コイル組立体18、20上の超伝導ワイヤ36のコ
イルを付勢すると、上側および下側端部プレート22、
24の平面とほぼ直交して発出する磁束場が発生する。
磁束の帰路は上側および下側端部プレート22、24並
びに支柱28a、28b、28c、28dによって与え
られる。超伝導ワイヤ36によって生ずる磁束場は真球
体積(DSV)54内に実質的に一様な磁場を提供す
る。前記DSV54の中心は上側および下側超伝導コイ
ル組立体18、20の中間に位置しており、0.3〜
0.5mの直径を有しているのが好ましい。
Referring again to FIG. 2, energizing the coil of superconducting wire 36 on the upper and lower superconducting coil assemblies 18, 20 causes the upper and lower end plates 22,
A magnetic flux field is generated which is emitted substantially perpendicular to the plane of 24.
The return of the magnetic flux is provided by the upper and lower end plates 22, 24 and the struts 28a, 28b, 28c, 28d. The magnetic flux field created by the superconducting wire 36 provides a substantially uniform magnetic field within the true spherical volume (DSV) 54. The center of the DSV 54 is located in the middle of the upper and lower superconducting coil assemblies 18 and 20 and is 0.3 to
Preferably it has a diameter of 0.5 m.

【0023】垂直な極軸線26とほぼ平行をなし、互い
に対しても平行をなすようDSV部中を延びる磁束線を
備えた磁場を発生するためには、これら磁束線をそのよ
うな形状に形成する必要がある。かくして、磁束形成装
置はそれぞれ上側端部プレート22および下側端部プレ
ート24に固定装着された上側バラ形シム64および下
側バラ形シム66を含んでいる。前記バラ形シム64、
66は一般的には強磁性の材料から作られる。バラ形シ
ム64、66は限定する意味ではないが平坦から円筒形
状のものとすることが出来る。かくしてバラ形シム6
4、66は内径部および外径部を有するワッシャのよう
に形成される。バラ形シム64、66の内径部の寸法は
所望の特性を有する磁場を提供するのに必要なものとす
ることが出来る。さらに、図2に示すように、前記バラ
形シム64、66には更に磁束場の形状を付与するため
に積上げた遷移プレート98、100を形成することが
出来る。
In order to generate a magnetic field with magnetic flux lines that are substantially parallel to the perpendicular polar axis 26 and extend in the DSV section so as to be parallel to each other, these magnetic flux lines are formed in such a shape. There is a need to. Thus, the magnetic flux forming device includes an upper rose shim 64 and a lower rose shim 66 fixedly mounted on the upper end plate 22 and the lower end plate 24, respectively. The rose shim 64,
66 is generally made from a ferromagnetic material. The loose shims 64, 66 can be, but are not limited to, flat to cylindrical. Thus rose-shaped shim 6
4, 66 are formed like washers having an inner diameter portion and an outer diameter portion. The dimensions of the inner diameter of the rose shims 64, 66 can be as required to provide a magnetic field with the desired characteristics. Further, as shown in FIG. 2, the shims 64, 66 may be formed with transition plates 98, 100 stacked to further impart a magnetic field shape.

【0024】MRI超伝導磁石によって発生させられた
代表的な磁束場の図式表示が図7に示されている。その
ような磁束場の特徴は患者収納域12内に位置するDS
V54内において磁束線が平行線をなしているというこ
とである。さらに、バラ形シム64、66が磁束線を形
成する際の作用が図7に例示されている。更には、帰還
磁束流を架橋する際の典型的な支柱28bの作用および
上側端部プレート22の作用が図7に例示されている。
A schematic representation of a typical magnetic flux field generated by an MRI superconducting magnet is shown in FIG. Such a magnetic field feature is characterized by a DS located within the patient storage area 12.
This means that the magnetic flux lines are parallel lines in V54. Further, FIG. 7 illustrates the operation when the loose shims 64 and 66 form the magnetic flux lines. 7 illustrates the operation of a typical post 28b and the operation of the upper end plate 22 in bridging the return flux flow.

【0025】2本支柱式のオープンアクセスフレームを
有するMRI磁石の代替的実施例が図4および図5に示
されており、参照数字78で示されている。2本支柱M
RI磁石装置78は実質的に前述の4本支柱オープンア
クセスMRI磁石装置10と構造は類似しており、支持
フレーム80の構造だけが異なる。支持フレーム80は
上側超伝導コイル組立体86のための上側端部プレート
82と、下側超伝導コイル組立体88のための下側端部
プレート84とを含んでいる。2本支柱MRI磁石装置
78内への患者のアクセスは二つの側から行なわれる。
An alternative embodiment of an MRI magnet having a two-post open access frame is shown in FIGS. 4 and 5 and designated by reference numeral 78. Two pillars M
The RI magnet device 78 is substantially similar in structure to the four-post open access MRI magnet device 10 described above, only the structure of the support frame 80 is different. The support frame 80 includes an upper end plate 82 for an upper superconducting coil assembly 86 and a lower end plate 84 for a lower superconducting coil assembly 88. Patient access into the two-post MRI magnet device 78 is provided from two sides.

【0026】図8は本発明に従って、装置10の種々の
部品を冷却するのに用いられる好ましい装置の実施例を
示している。本発明は液体冷却剤を消費することなく、
クライオクーラ100によって諸部品を必要な温度に迄
低下させることを含んでいる。クライオクーラ100は
多段クライオクーラであって、徐々に低温度を達成する
ことが出来るものであることが好ましく、例えばギフォ
ード/マクマホン(Gifford−McMahon)
タイプの2段クライオクーラはその第1のまたは主段1
02において約40Kの温度を達成し、その第2のまた
は副段104において約4Kの温度を達成することが出
来る。これらの温度におけるクライオクーラ100の冷
却能力は主段で約30ワットであり、副段で0.5ワッ
トである。クライオクーラ100はその冷却ステーショ
ンを真空容器32内に有している。図示のように、真空
容器は上側円環体セクションと、通路セクションによっ
て結合された下側円環体セクションとからなる形態をし
ている。図8は真空容器全体を図式的に示しており、図
9は簡明さのために上側および下側セクションの一方の
側のみを示している。
FIG. 8 illustrates an embodiment of a preferred apparatus used to cool various components of apparatus 10 in accordance with the present invention. The present invention does not consume liquid coolant,
This involves lowering the components to the required temperature by the cryocooler 100. The cryocooler 100 is preferably a multi-stage cryocooler capable of gradually achieving a low temperature, for example, Gifford-McMahon.
Type two-stage cryocooler has its first or main stage 1
A temperature of about 40K can be achieved at 02 and a temperature of about 4K at the second or sub-stage 104 thereof. The cooling capacity of the cryocooler 100 at these temperatures is about 30 watts in the main stage and 0.5 watts in the sub stage. The cryocooler 100 has its cooling station in a vacuum vessel 32. As shown, the vacuum vessel is in the form of an upper torus section and a lower torus section connected by a passage section. FIG. 8 schematically shows the entire vacuum vessel, and FIG. 9 shows only one side of the upper and lower sections for simplicity.

【0027】図8の実施例においては、装置10の部品
はクライオクーラ100に接続されている複数個の中実
熱伝導体と熱伝導接触させることにより、完全な伝導に
より冷却されている。これらの中実熱伝導体はケーブ
ル、バーまたは他の中実形状体の形態を取ることが出来
る。具体的には、銅バーまたはプレート106がクライ
オクーラ100の第2の段104と熱伝導接触するよう
に締結されている。分岐ケーブルとして図示されている
熱伝導性ケーブル112が点118においてクライオク
ーラの第1の段102と熱伝導接触するように締結され
ている。再び分岐ケーブルとして図示されている熱伝導
性ケーブル114は点124においてクライオクーラ1
00の第2の段104と熱伝導接触するように締結され
ている。最後に、熱伝導性ケーブル116は点130に
おいてクライオクーラ100の第1の段102と熱伝導
接触するよう締結されている。
In the embodiment of FIG. 8, the components of the apparatus 10 are cooled by complete conduction by making thermal conductive contact with a plurality of solid thermal conductors connected to the cryocooler 100. These solid thermal conductors can take the form of cables, bars or other solid shapes. Specifically, a copper bar or plate 106 is fastened in thermal conductive contact with second stage 104 of cryocooler 100. A thermally conductive cable 112, shown as a branch cable, is fastened in thermal contact with the first stage 102 of the cryocooler at point 118. Thermally conductive cable 114, again shown as a branch cable, has a cryocooler 1 at point 124.
The second stage 104 is in thermal conductive contact with the second stage 104. Finally, the heat conductive cable 116 is fastened to make a heat conductive contact with the first stage 102 of the cryocooler 100 at point 130.

【0028】継続スイッチ38は銅プレート106に装
着されている。連結点134、136、138、140
もまた銅プレート106に装着されているが、これは前
記連結点が最低可能温度に維持され、これら連結点にお
ける抵抗のために生ずる電流減衰を最小に押えるためで
ある。熱伝導性ケーブル112が点120および122
において熱シールド44と熱伝導接触を行なうよう装着
されており、該シールド44は上側および下側超伝導コ
イル18、20を取囲んで自身を約40Kの温度に維持
している。別法として、ケーブル112は熱シールド4
4の部分のまわりに被覆されることが出来る。熱伝導性
ケーブル114が図式的に点126および128で示さ
れているように、上側および下側超伝導コイル18、2
0の周縁上において熱伝導接触するよう装着されてお
り、かくて前記上側および下側超伝導コイル18、20
は4Kまたはその付近の温度に維持される。理想的には
ケーブル114は各超伝導コイル18、20のまわりを
2回通過するのが良い。最後に、熱伝導性ケーブル11
6がリード線を50Kより低い温度に維持するため超伝
導電力リード線110と熱伝導接触するように締結され
ている。
The continuation switch 38 is mounted on the copper plate 106. Connection points 134, 136, 138, 140
Is also mounted on the copper plate 106 in order to keep the junctions at the lowest possible temperature and to minimize the current decay caused by resistance at these junctions. Thermally conductive cable 112 is connected to points 120 and 122
Are mounted in thermal conductive contact with a heat shield 44, which surrounds the upper and lower superconducting coils 18, 20 and maintains itself at a temperature of about 40K. Alternatively, cable 112 may be heat shield 4
4 can be coated around. As the thermally conductive cable 114 is shown schematically at points 126 and 128, the upper and lower superconducting coils 18, 2
0 and are mounted in thermal conduction contact on the periphery of the upper and lower superconducting coils 18, 20.
Is maintained at a temperature of or near 4K. Ideally, the cable 114 should pass twice around each superconducting coil 18,20. Finally, the heat conductive cable 11
6 is fastened in thermal conductive contact with superconducting power lead 110 to maintain the lead below 50K.

【0029】図9は本発明の第2の実施例を示してお
り、該実施例においては上側および下側超伝導コイル1
8、20の冷却は配管170中にヘリウムガスのような
流体をポンプ送給する配管170からなる冷却回路を利
用して伝導および対流を組合せることにより行なわれて
いる。冷却流体は対向流熱交換器144中を、かつまた
クライオクーラ100の主段102および副段104の
まわりを通過させられることにより流体の温度をして、
上側および下側超伝導コイル18、20の遷移温度より
も低い約4Kの温度へと降下せしめている。熱交換器1
44は真空容器32内に配置されている。より具体的に
は、ガスの形態にある冷却流体はコンプレッサ(図示せ
ず)によって熱交換器144の取入口146内へとポン
プ送給されているが、その公称温度は点154において
約300Kであり、公称圧力は約20気圧である。
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the upper and lower superconducting coils 1 are provided.
The cooling of 8, 20 is performed by combining conduction and convection using a cooling circuit consisting of a pipe 170 for pumping a fluid such as helium gas into the pipe 170. The cooling fluid passes through the counter-flow heat exchanger 144 and also around the main stage 102 and sub-stage 104 of the cryocooler 100 to bring the temperature of the fluid,
The temperature is lowered to about 4K, which is lower than the transition temperature of the upper and lower superconducting coils 18 and 20. Heat exchanger 1
44 is arranged in the vacuum vessel 32. More specifically, a cooling fluid in the form of a gas is pumped by a compressor (not shown) into an inlet 146 of a heat exchanger 144, the nominal temperature of which is about 300K at point 154. And the nominal pressure is about 20 atmospheres.

【0030】流入する流体は次に第1のセクション15
0中を通過し、ここで流入管が流出管と熱伝導的に接触
し、流入流体の温度を点156において約45Kへと低
下せしめる。熱交換器144の第1のセクションはステ
ンレス鋼によって作ることが出来る。流入流体は次に熱
交換器144を循環して出た後、クライオクーラ100
の主段102のまわりを通過し、流体の温度を点158
において約40Kへと低下させる。ここで流体は熱交換
器144の第2のセクション152へと戻される。熱交
換器144の第2のセクション152は銅またはステン
レス鋼管とすることが出来るが、この第2のセクション
もまた流入管を流出管と熱伝導接触せしめ、流入流体を
点160において約4.5Kの温度へと低下せしめる。
The incoming fluid then passes to the first section 15
0, where the inlet pipe is in thermal contact with the outlet pipe, causing the temperature of the incoming fluid to drop to about 45K at point 156. The first section of the heat exchanger 144 can be made of stainless steel. The incoming fluid then circulates through the heat exchanger 144 and exits, after which the cryocooler 100
Passing around the main stage 102 of the
At about 40K. Here, the fluid is returned to the second section 152 of the heat exchanger 144. The second section 152 of the heat exchanger 144 may be copper or stainless steel tubing, but this second section also places the inlet pipe in thermal conductive contact with the outlet pipe and directs the incoming fluid at point 160 to about 4.5K. Temperature.

【0031】冷却流体は次に配管170によってクライ
オクーラ144の副段104のまわりを通過するように
搬送され、温度を約4Kへと低下せしめ、次に上側超伝
導コイル18のまわりへと搬送される。配管170はコ
イル18のまわりに巻付けられているのが図式的に示さ
れている。配管170はコイル18と熱伝導接触してい
るので、流体の温度は約4.5Kへと上昇される。配管
170は次に再び副段104のまわりを通過するように
戻り、温度は約4Kへと低下され、その後配管170は
下側超伝導コイル20のまわりを通過し、点162にお
いて熱交換器144へと戻る。
The cooling fluid is then conveyed by piping 170 past the sub-stage 104 of the cryocooler 144, reducing its temperature to about 4K, and then conveyed around the upper superconducting coil 18. You. The tubing 170 is shown schematically wound around the coil 18. Since the pipe 170 is in thermal conductive contact with the coil 18, the temperature of the fluid is raised to about 4.5K. Piping 170 then returns again to pass around sub-stage 104 and the temperature is reduced to about 4K, after which piping 170 passes around lower superconducting coil 20 and at point 162 heat exchanger 144 Return to.

【0032】戻り点162において、流出流体はそれが
熱交換器144の第2のセクション152中を通過する
以前に約4.5Kになり、第2セクション152を点1
64にて約40Kにて流出する。最後に、流出流体は熱
交換器144の第1のセクション150へと点166に
おいて約45Kで進入し、第1のセクション150を点
168において約300Kの公称温度で流出する。取出
口148からは流体はニードル弁を経て約2気圧の公称
圧力を以って気体としてコンプレッサへと戻る。装置の
他の冷却された部品の冷却は前述したように中実熱伝導
体を用いることにより伝導のみによって達成される。
At the return point 162, the effluent is at about 4.5K before it passes through the second section 152 of the heat exchanger 144, causing the second section 152 to reach point 1
Flow out at about 40K at 64. Finally, the effluent enters the first section 150 of the heat exchanger 144 at about 455K at point 166 and exits the first section 150 at 168 at a nominal temperature of about 300K. From the outlet 148, the fluid returns to the compressor via a needle valve as a gas at a nominal pressure of about 2 atmospheres. Cooling of the other cooled components of the device is achieved by conduction only by using a solid thermal conductor as described above.

【0033】MRI超伝導磁石装置10を作動させるた
めには、上側および下側超伝導コイル組立体18、20
が冷却され、約4Kの温度に維持される。次に電流の流
れが超伝導ワイヤ36のコイルを介してDC電源70を
付勢することにより発生する。いったん電流が流れ出
し、安定化されると、継続スイッチ組立体38は閉じら
れ、前述したように超伝導ワイヤ36のコイル中には電
力を消費することなく連続した電流の流れが実現され
る。電流が超伝導ワイヤ36中を流れると、磁束場が誘
起される。磁束場は磁束線がDSV54中において互い
に実質的に平行をなすようにバラ形シム64、66によ
って形成される。超伝導ワイヤ36のコイル内が約21
8,000アンペア・ターンの典型的な容量値を有して
いる場合には、約0.35テスラの範囲の磁束場が発生
する。開示したようなMRI超伝導磁石装置10の場
合、0.20〜0.50テスラの範囲の磁束場が好まし
い。
In order to operate the MRI superconducting magnet device 10, the upper and lower superconducting coil assemblies 18, 20
Is cooled and maintained at a temperature of about 4K. A current flow is then generated by energizing the DC power supply 70 through the coil of superconducting wire 36. Once the current has flowed out and stabilized, the continuation switch assembly 38 is closed and a continuous current flow is achieved without consuming power in the coil of superconducting wire 36 as described above. When a current flows through the superconducting wire 36, a magnetic flux field is induced. The magnetic flux field is formed by rose shims 64, 66 such that the magnetic flux lines are substantially parallel to one another in DSV 54. About 21 in the coil of the superconducting wire 36
With a typical capacitance value of 8,000 amp turns, a magnetic flux field in the range of about 0.35 Tesla is generated. For the disclosed MRI superconducting magnet device 10, a magnetic flux field in the range of 0.20 to 0.50 Tesla is preferred.

【0034】超伝導ワイヤ36のコイル内における電流
によって発生した磁束場のための帰還路はオープンアク
セスフレーム16によって与えられる。前記帰還路はオ
ープンアクセスフレーム16の支柱28a、28b、2
8c、28dならびに上側および下側端部プレート2
2、24中を通る磁束流を含んでいる。
A return path for the magnetic flux field generated by the current in the coil of superconducting wire 36 is provided by open access frame 16. The return path is supported by the columns 28a, 28b, 2 of the open access frame 16.
8c, 28d and upper and lower end plates 2
2 and 24.

【0035】作動時において、患者収納域12は4つの
側辺からアクセス可能である。このため付加的な医療機
器および人員を患者に対してアクセスさせることが可能
である。そのようなアクセス性を要求する医療技術、例
えば干渉放射線治療法は従って実質的に封鎖されてしま
う従来のMRI磁石装置の場合とくらべてより容易に実
施が可能である。
In operation, the patient storage area 12 is accessible from four sides. Thus, additional medical equipment and personnel can be accessed for the patient. Medical techniques that require such accessibility, such as interference radiotherapy, are therefore easier to implement than conventional MRI magnet devices that are substantially blocked.

【0036】かくして、本発明は強固かつ一様な磁束場
を発生させるために相対する平行な端部プレートおよび
超伝導コイルを利用したオープンアクセスMRI磁石装
置を提供している。このMRI磁石装置は患者によって
容易にアクセス可能であり、少なくとも2側辺上におい
て開口しているので、患者は使用中閉所恐怖感におそわ
れる可能性が少なくなり、干渉放射線治療を実施し易く
なる。更には、超伝導ワイヤのためのコントロールユニ
ットが電力消費を減ずるための継続スイッチを含んでい
る。装置10の部品の冷却は液体冷却剤の消費無く達成
することが出来る。さらに、オープンアクセス性の構造
のため、かつまた周縁場の高さが比較的に低いため、設
置に際しての建屋の修整は少なくてすむであろう。
Thus, the present invention provides an open access MRI magnet system utilizing opposing parallel end plates and superconducting coils to generate a strong and uniform magnetic flux field. The MRI magnet device is easily accessible by the patient and is open on at least two sides, so that the patient is less susceptible to claustrophobia during use and easier to carry out interfering radiation therapy . Furthermore, the control unit for the superconducting wire includes a continuation switch to reduce power consumption. Cooling of the components of the apparatus 10 can be achieved without the consumption of liquid coolant. In addition, due to the open-access structure and the relatively low perimeter height, the building will need less modification during installation.

【0037】本発明のある種の実施例のみをここでは説
明してきたが、当業者にとっては特許請求の範囲および
精神から離脱することなく種々の変更例および修整例を
案出することは容易であろう。
While only certain embodiments of the present invention have been described herein, it would be easy for those skilled in the art to devise various modifications and adaptations without departing from the scope and spirit of the claims. There will be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従って構成された4本支柱のオープン
アクセス超伝導MRI磁石装置の主要構造要素の斜視図
であり、患者支持装置は想像線で示されている。
FIG. 1 is a perspective view of the main structural elements of a four-post open access superconducting MRI magnet device constructed in accordance with the present invention, with the patient support device shown in phantom.

【図2】図1の切断線2−2に沿って眺めた部分的図式
図。
FIG. 2 is a partial schematic view taken along section line 2-2 of FIG. 1;

【図3】超伝導コイルの詳細を概略横断面で示す図2の
拡大部分図。
FIG. 3 is an enlarged partial view of FIG. 2 showing details of the superconducting coil in a schematic cross section.

【図4】本発明に従って構成された2本柱式オープンア
クセス超伝導MRI磁石装置を示す図。
FIG. 4 illustrates a two-post open access superconducting MRI magnet device constructed in accordance with the present invention.

【図5】図4の平面図。FIG. 5 is a plan view of FIG. 4;

【図6】本発明に従って構成されたMRI磁石装置の超
伝導コイルおよび継続スイッチの電気的概略図。
FIG. 6 is an electrical schematic diagram of a superconducting coil and a continuous switch of an MRI magnet device constructed according to the present invention.

【図7】磁束場の分布および該磁束場の帰還路を示す概
略図。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a distribution of a magnetic flux field and a return path of the magnetic flux field.

【図8】本発明の第1の実施例の伝導冷却装置の概略
図。
FIG. 8 is a schematic diagram of a conduction cooling device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例の伝導冷却装置の概略
図。
FIG. 9 is a schematic view of a conduction cooling device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 オープンアクセスフレーム 18 上側超伝導コイル組立体 20 下側超伝導コイル組立体 22 上側端部プレート 24 下側端部プレート 28a〜28d 支柱 12 患者収納領域 32 円環体真空密容器 38 継続スイッチ 36 超伝導ワイヤ 44 温度シールド 64、66 バラ形シム 26 極軸線 100 クライオクーラ 102 クライオクーラの第1の段 104 クライオクーラの第2の段 106、112、114、116 中実熱伝導体 70 電源 Reference Signs List 16 open access frame 18 upper superconducting coil assembly 20 lower superconducting coil assembly 22 upper end plate 24 lower end plate 28a to 28d strut 12 patient storage area 32 toroidal vacuum tight container 38 continuous switch 36 super Conductive wire 44 temperature shield 64,66 loose shim 26 polar axis 100 cryocooler 102 first stage of cryocooler 104 second stage of cryocooler 106,112,114,116 solid thermal conductor 70 power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エン − ホア エル.ス アメリカ合衆国 カリフォルニア州ソラ ナ ビーチ,サンタ カリーナ 520 (56)参考文献 特開 平3−284243(JP,A) 特開 平6−233747(JP,A) 実開 昭61−117213(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (72) Inventor En-Hoel. United States of America 520, Santa Carina, Solana Beach, California (56) References JP-A-3-284243 (JP, A) JP-A-6-233747 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 オープンアクセス磁気共鳴撮像装置であ
って、 実質的に開口した強磁性フレームにして、上側端部プレ
ートと下側端部プレートを含み、これらプレートは水平
方向に隔置され、少なくとも1本の支柱上で互いにほぼ
平行をなすことにより、それらの間に付加的医療機器お
よび人員をアクセス可能とする患者収納域を画成してい
るフレームと、 それぞれ前記上側および下側端部プレートに装着された
超伝導ワイヤからなる第1および第2の円環体形状のコ
イルにして、垂直な極軸線に沿って1つの磁束場を創成
せしめており、該磁束場のための帰還路は前記支柱およ
び前記上側および下側端部プレートによって与えられて
おり、前記超伝導ワイヤは低い遷移温度を有しているコ
イルと、 各前記端部プレートに装着され、前記患者収納域内にほ
ぼ平行な磁束線を提供するように前記磁束場を形成する
ための磁束形成装置にして、該形成装置は各前記端部プ
レートに装着されたバラ形シムを含んでいる磁束形成装
置と、 クライオクーラと、 前記クライオクーラに取付けられた第1および第2の中
実熱伝導体にして、該熱伝導体はそれぞれ前記第1およ
び第2の超伝導コイルと熱伝導的接触状態にあるように
装着されており、かくして前記超伝導コイルを伝導によ
る熱伝達により冷却し、以って前記超伝導コイルをして
前記超伝導ワイヤの前記低遷移温度より低い温度に維持
せしめている第1および第2の中実熱伝導体とを有して
いるオープンアクセス磁気共鳴撮像装置。
1. An open access magnetic resonance imaging apparatus, comprising an upper end plate and a lower end plate in a substantially open ferromagnetic frame, wherein the plates are horizontally spaced and at least A frame defining a patient storage area therebetween, which is substantially parallel to one another and which allows access to additional medical equipment and personnel, and said upper and lower end plates, respectively; The first and second toroidal coils of superconducting wires mounted on the first and second coils create a magnetic flux field along a vertical polar axis, and the return path for the magnetic flux field is Provided by the struts and the upper and lower end plates, wherein the superconducting wires are provided with coils having a low transition temperature; and A magnetic flux generator for forming the magnetic flux field to provide substantially parallel magnetic flux lines within a storage area, the magnetic flux generator including a rose shim mounted on each of the end plates. A cryocooler; and first and second solid heat conductors attached to the cryocooler, the heat conductors being in thermal conductive contact with the first and second superconducting coils, respectively. Mounted so that the superconducting coil is cooled by conduction heat transfer, thereby causing the superconducting coil to maintain a temperature below the low transition temperature of the superconducting wire. An open access magnetic resonance imaging apparatus having first and second solid thermal conductors.
【請求項2】 オープンアクセス磁気共鳴撮像装置であ
って、 実質的に開口した強磁性フレームにして、上側端部プレ
ートと下側端部プレートを含み、これらプレートは水平
方向に隔置され、少なくとも1本の支柱上で互いにほぼ
平行をなすことにより、それらの間に付加的医療機器お
よび人員をアクセス可能とする患者収納域を画成してい
るフレームと、 それぞれ前記上側および下側端部プレートに装着された
超伝導ワイヤからなる第1および第2の円環体形状のコ
イルにして、垂直な極軸線に沿って1つの磁束場を創成
せしめており、該磁束場のための帰還路は前記支柱およ
び前記上側および下側端部プレートによって与えられて
おり、前記超伝導ワイヤは低い遷移温度を有しているコ
イルと、 各前記端部プレートに装着され、前記患者収納域内にほ
ぼ平行な磁束線を提供するように前記磁束場を形成する
ための磁束形成装置にして、該形成装置は各前記端部プ
レートに装着されたバラ形シムを含んでいる磁束形成装
置と、 クライオクーラと、 管状冷却回路にして、前記クライオクーラと熱伝導接触
するよう装着され、冷却流体を前記超伝導コイルのまわ
りに循環させて、対流および伝導熱伝達の組合せによっ
て前記超伝導コイルを冷却し、以って前記超伝導コイル
を前記低遷移温度より低い温度に保持せしめるための管
状冷却回路と、 前記クライオクーラの上流の前記冷却流体を予冷却する
べく前記冷却回路と流体導通している対向流熱交換器に
して、該交換器は前記真空容器の1つ内に収納されてい
る対向流熱交換器とを有するオープンアクセス磁気共鳴
撮像装置。
2. An open access magnetic resonance imaging apparatus, comprising an upper end plate and a lower end plate in a substantially open ferromagnetic frame, wherein the plates are horizontally spaced and at least A frame defining a patient storage area therebetween, which is substantially parallel to one another and which allows access to additional medical equipment and personnel, and said upper and lower end plates, respectively; The first and second toroidal coils of superconducting wires mounted on the first and second coils create a magnetic flux field along a vertical polar axis, and the return path for the magnetic flux field is Provided by the struts and the upper and lower end plates, wherein the superconducting wires are provided with coils having a low transition temperature; and A magnetic flux generator for forming the magnetic flux field to provide substantially parallel magnetic flux lines within a storage area, the magnetic flux generator including a rose shim mounted on each of the end plates. A cryocooler; a tubular cooling circuit mounted in heat conductive contact with the cryocooler, circulating a cooling fluid around the superconducting coil, and combining the superconducting coil with a combination of convection and conduction heat transfer. A tubular cooling circuit for cooling the superconducting coil at a temperature lower than the low transition temperature, and in fluid communication with the cooling circuit for pre-cooling the cooling fluid upstream of the cryocooler. An open access magnetic resonance imaging apparatus comprising: a counterflow heat exchanger, wherein the exchanger comprises a counterflow heat exchanger housed within one of the vacuum vessels.
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