CN101398470A - 智能氦压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括氦压缩机的磁共振成像系统，所述氦压缩机包括一个通信装置，以允许其向远程维修提供者发送维修请求的信号，并接收来自远程维修提供者的维修命令。本发明允许准确并迅速地向远程维修提供者告知故障保险装置的切断或氦压缩机需要任何其它维修操作。

Description

智能氦压缩机

技术领域

本发明涉及超导磁体系统，尤其涉及用于冷却超导磁体的致冷系统。更具体来说，本发明涉及用来操作用于冷却磁共振成像(MRI)系统中超导磁体的致冷器的氦压缩机，且尤其涉及用于确保此类氦压缩机的适当和有效维护的设备和方法。

背景技术

在用于冷却超导磁体的典型致冷布置中，所述超导磁体被封闭在低温恒温器中，所述低温恒温器自身通常包括一个致冷剂容器和一个主要用以提供与环境温度之间热隔离的外部真空腔室。在众多已知的替代性布置中的任一者中，通常通过使液氦沸腾来将超导磁体冷却到约4K的温度。为了减少氦的消耗，且为了降低沸腾的速率，通常提供一种致冷器，致冷器能够在约4K(低于氦的沸点)进行冷却。其具有将至少一些蒸发的氦蒸气再凝结回到液体形态的效果。提供此类再凝结致冷器减少了液氦的消耗，且允许在需要补充氦之前保持磁体较冷并持续较长时间。可替换的方案，或另加的方案是，利用冷却到约10K的其它致冷器来帮助维持超导磁体的温度，并移除已从环境传导到低温恒温器中的热量。

此类致冷器(再凝结或不再凝结)通常通过交换相对高压的氦和相对低压的氦来进行操作。甚至相对低压的氦通常处于超过大气压的压力下，这有助于减少进入系统的空气。氦压缩机驱使高压氦进入远程冷头单元(致冷器)，其中发生热交换，从而传递冷却功率。

图1展示磁体(不可见)在低温恒温器10内的典型现有布置，其中机械式致冷器12向低温恒温器的内部提供冷却。致冷器12放置在一个包含高压(high pressure)供应管道14、低压(low pressure)返回管道16和氦压缩机18的氦回路中。

磁共振成像系统将包括其它装备(未图示)，例如梯度线圈和场线圈、匀场线圈和病床。一个或一个以上系统电子柜20容纳经由通信线路26来控制磁体操作的磁体监控系统22和其它控制和测量装备24，以及此类其它装备。氦压缩机18通常为机电装置。其常规上以机械方式封装在系统电子柜20内，但氦压缩机常规上是独立的装置，原因在于其不受外部电路控制，且不向任何外部电路提供信号或信息。

氦压缩机是高强度运作的机电装置，且需要定期维修以维持令人满意的操作。通常提供故障保险装置以保护氦压缩机在不利条件中免受损坏，且防止压缩机伤害到其它装备或个人。通常，响应于不利条件，或对其它装备或个人的伤害的危险，故障保险装置中的一者或一者以上将切断，从而使氦压缩机停下来。通常需要维修工程师进行检查，以使氦压缩机返回到操作条件。氦压缩机停止操作与维修工程师使其重新起动之间的时间间隔可能是可变的持续时间，且可能有妨碍氦压缩机所支持的致冷器所冷却的任何装备的可用性的风险。

氦压缩机和致冷器的维修和诊断当前需要维修工程师的现场介入。这样代价高且可能并无必要，从而导致系统停机时间和操作者过多的生命周期成本。

通常直到用户召唤时维修工程师才知道故障保险装置已切断，或氦压缩机需要任何其它维修操作的事实。这可导致不必要的维修呼叫、非优化的维修时间间隔、不适宜的维修调度或不必要的系统停机时间。

此外，氦压缩机和比如致冷器12的相关联装备的维修一般服从规定的维修调度或合同，所述调度或合同对于具有不同要求的特定场所可能并不适当，或可能不会在其实际操作中适当处理氦压缩机的需求。

发明内容

因此，本发明旨在提供能够减少如上文所述的现有布置的缺陷的改进的装备。具体来说，本发明寻求允许准确并迅速地向远程维修提供者告知故障保险装置的切断或氦压缩机需要的任何其它维修操作。此外，本发明旨在使得远程维修提供者能够通过向氦压缩机远程地提供维修命令而远程地执行特定维修和诊断程序。

因此，本发明提供如所附权利要求书中所陈述的设备和方法。

附图说明

通过与附图一起考虑仅以非限制性实例方式给出的本发明的特定实施例的以下描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显，附图中：

图1说明一种在系统中包括氦压缩机的已知布置，所述系统进一步包括由氦压缩机供应的致冷器；以及

图2说明根据本发明的布置，该布置在系统中包括一个氦压缩机，所述系统进一步包括一个由氦压缩机供应的致冷器。

具体实施方式

本发明向氦压缩机提供远程诊断和维修能力，使得氦压缩机包括通信装置，从而允许其独立于本地监控系统向远程维修提供者发送维修请求的信号，以及接收来自远程维修提供者的维修命令。

图2显示根据本发明的布置，该布置在系统中包括一个氦压缩机，所述系统进一步包括一个由氦压缩机供应的致冷器。在图2中，与图1中所示的那些特征共同的特征使用共同的参考标号。

根据本发明的一方面，氦压缩机18装备有一个通信装置30，所述通信装置30使得氦压缩机18能够沿着本地通信路径32与磁体监控系统22通信，和/或沿着电信路径42与远程维修提供者40通信。可优选地由氦压缩机18与磁体监控系统22之间的有线连接提供本地通信路径32，但当然可提供替代的连接布置，例如，短距无线电链接，比如蓝牙(RTM)，或红外链接、电感耦合式发射器和接收器等。优选地经由因特网提供电信链接42，但也可由适于到达远程维修提供者40的任何已知电信链接来提供。实例可包括：用于传真、合成语音或其它标准的电话线；专用的或其它无线电链接。

关于氦压缩机18与磁体监控系统22之间的本地通信路径32，已发现CANBUS技术较适合。CANBUS是用于短距离传输简短消息的标准，且在汽车应用中已变得较为盛行。CANopen是派生的通信简档，标准化为EN50325，且已发现特别适合于本发明中的有线连接。例如RS232、RS422等的其它标准短距离通信协议可用作替代方案。

在压缩机18中提供一个通信装置30，使得能将与历史和当前操作性能及条件有关的数据收集并转移到磁体监控系统22和/或转移到远程维修提供者40。此通信布置实现氦压缩机18与磁体监控系统22之间的直接连接，以及与远程维修提供者40的直接连接。磁体监控系统22也可经由电信路径42与远程维修提供者40通信。

在一示例性场景中，故障保险装置已切断，从而导致氦压缩机停止操作，如上文所述。故障保险切断的事实可被立即报告给磁体监控系统22和/或远程维修提供者40。如果指示的问题较容易解决，例如，装备盖被打开或有人在危险位置，那么磁体监控系统22可提示用户排除故障保险切断的起因、在需要时将故障保险装置复位，且重新启动氦压缩机18。以此方式，可避免维修工程师代价较高地进行现场检查。另一方面，更严重的故障保险切断(例如，在氦管道14、16中的一者中检测到污染)可直接指示给远程维修提供者40，远程维修提供者40甚至可在用户意识到问题之前调度维修工程师进行现场检查。

本发明的另一优点是使得远程诊断成为可能。这将允许远程维修提供者40处的维修工程师在去往现场之前询问氦压缩机，例如从中心维修位置经由有线网络或经由无线因特网装置(例如，具有WAP能力的移动电话或使用WiFi或移动电话网络的便携式计算机)，例如从工程师的车进行。这提供以下优点：可比使用常规的布置更快地提供现场维修检查，且维修工程师在到达现场之前有了对所需工作的较好想法，因此工程师可准备得更好地使氦压缩机恢复操作，从而导致停机时间的减少。工程师可确定可由用户执行简单的维修功能，例如复位操作，且因此可通过建构到图2的布置中的电话、传真、电子邮件或专用的消息发送服务来指示用户。可根据每一系统的要求来调度和定制维修操作。

根据本发明的另一方面，氦压缩机18经布置以使得所包括的通信装置30接收来自远程维修提供者40的维修命令，且能够执行一定范围的控制功能。由于在维修工程师的控制下，可执行较次要的远程控制功能。

以MRI系统为具体示例，当MRI系统不是用于成像或用于维修操作时，通常使磁体监控系统22处于“待机”或其它非操作条件。另一方面，氦压缩机18通常连续活动，以持久地提供有效的氦压缩、致冷和对磁体的冷却，以确保在需要时有经冷却的磁体可用。当磁体监控系统22因此在某些时间段内不可使用时，氦压缩机能够甚至在磁体监控系统22不可用时直接与远程维修中心40通信以获得维修或报告故障，这可能较为重要。

本发明因此相信通过减少现场维修检查的需要，并通过确保必要的现场维修检查是有效的，而导致磁体系统的改进的可用性。在以前却不是这样。通常，一个制造商会制造独立的氦压缩机，且会指定推荐的维修调度。MRI系统的制造商可能接着指定此类氦压缩机的使用，但却不涉及压缩机的维护或维修。维修提供者将根据维修调度或在用户呼叫时进行现场检查，但不能直接访问氦压缩机以便执行远程诊断或远程维修。

本发明通过在氦压缩机与本地监控系统和远程维修提供者之间提供相互通信和控制功能而改进了这种常规布置。这样，通过提供涉及MRI系统、氦压缩机和远程维修提供者的相互通信系统而实现改进的维修布置、减少的系统停机时间，并避免了不必要的现场检查的延迟和费用。

氦压缩机18与监控系统22和/或远程维修提供者40之间的通信提供至少以下优点：

致冷系统的远程诊断成为可能。

可执行远程操作(这允许远程维修工程师在去往现场之前测试致冷系统)。

实现远程维修呼叫(在检测到故障时氦压缩机呼叫维修中心)。

可记录氦压缩机内的参数。

此外，虽然已具体参考了在氦压缩机内提供通信装置的实施例而描述了本发明，但执行相同功能的其它布置也落在本发明的范围内。举例来说，在某些实施例中，磁体监控系统和通信装置经集成并位于低温恒温器上。在其它实施例中，磁体监控系统和通信装置经集成并位于氦压缩机内。本发明因此涵盖氦压缩机经连接以与本地监控系统通信且经连接以独立于本地监控系统而与远程维修提供者通信的所有布置。

Claims (6)

1.一种磁共振成像系统，其包括容纳在一低温恒温器内的超导磁体，所述低温恒温器由一冷却系统冷却，所述冷却系统包括一个氦压缩机、一个致冷装置和一个本地监控系统，其中所述氦压缩机经布置以向所述致冷装置提供经压缩的氦，由所述本地监控系统控制所述致冷装置的操作，所述氦压缩机经连接以与所述本地监控系统通信，且经连接以独立于所述本地监控系统而与远程维修提供者通信。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中所述氦压缩机包括一个用于与所述远程维修提供者通信的通信装置，从而允许所述氦压缩机与所述远程维修提供者通信，以向所述远程维修提供者提供信息、发送维修请求的信号，并接收来自所述远程维修提供者的维修命令。

3.根据权利要求1或2所述的磁共振成像系统，其中所述氦压缩机包括一个用于与所述本地监控系统通信的通信装置，从而允许所述氦压缩机与所述本地监控系统通信，以向所述本地监控系统提供信息、发送维修请求的信号，并接收来自所述本地监控系统的维修命令。

4.根据权利要求1所述的磁共振成像系统，其中所述本地监控系统包括一个用于与所述氦压缩机通信的通信装置，从而允许所述氦压缩机向所述本地监控系统提供信息、发送维修请求的信号，并接收来自所述本地监控系统的维修命令。

5.根据任何前述权利要求所述的磁共振成像系统，其中所述本地监控系统经布置以与远程维修提供者通信，以向所述远程维修提供者提供信息、传递来自所述氦压缩机的维修请求的信号，并向所述氦压缩机传递来自所述远程维修提供者的维修命令。

6.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的磁共振成像系统，其中所述本地监控系统包括一个用于与所述氦压缩机通信的通信装置，从而允许所述氦压缩机向所述本地监控系统发送维修请求的信号，并接收来自所述本地监控系统的维修命令，且所述本地监控系统和所述通信装置经集成并位于所述低温恒温器上。

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