CN1892931A - Mri用超导磁铁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及MRI用超导磁铁。本发明的任务是防止GM冷冻机由于容纳了磁性体的活塞往返运动而使MRI的检查空间的磁场紊乱。本发明的技术方案是将由高导热的金属及超导体组成的磁屏蔽设置在GM式冷冻机的换置器周围。

Description

MRI用超导磁铁
技术领域
本发明涉及一种MRI用超导磁铁。
背景技术
MRI用超导磁铁是由液体氦冷却超导磁铁。该液体氦的沸点低至约4.2K，具备即使吸入微小的热量也要蒸发的性质。作为缩小该液体氦的蒸发量的一个手段，公知的技术是使用GM(Gifford-McMahon)式冷冻机将蒸发了的气体再凝结再次复原成液体。
另外，关于磁屏蔽，如专利文献1—日本特开2004-235653号公报“超导磁铁”中的记载，如果通过由超导线圈产生的电磁力使力作用于容纳了磁性体的换置器，则由于对用于驱动换置器的马达施加很大的负荷而使冷冻机不能正常动作。因此，为使冷冻机正常运转，通过遮蔽该超导线圈的磁场来进行磁屏蔽。所使用的磁屏蔽的材质是铁。
如果将该磁屏蔽用在MRI用超导磁铁上，可以设想，不仅装置大型化，而且由于材质是铁以及在强磁场中壁厚必须加厚而使重量增加。
在MRI用超导磁铁系统中，重要的是照出患者的状态的照片的清晰度。使用了GM冷冻机的场合的问题是，由于换置器内的磁性体在冷冻机运转时起作用，所以不能通过该磁性体的作用和超导线圈的磁场发挥综合感应作用，得到清晰的图像。
发明内容
本发明的目的在于提供能够用清晰的图像照出患者的健康状态的MRI用超导磁铁。
为了达到上述目的，本发明的MRI用超导磁铁，具备：超导线圈；冷却该超导线圈的液体氦的储液槽；容纳该储液槽的热屏蔽；容纳该热屏蔽的真空容器；由该真空容器支撑超导线圈的负重支撑体；冷却使蒸发了的氦气体凝结的热交换器的多级式冷冻机的第二冷却部；以及冷却热屏蔽的冷冻机的第一冷却部；其特征在于：在从上述冷冻机的第一冷却部到第二冷却部的外周设置磁屏蔽。
另外，为了达到上述目的，本发明的MRI用超导磁铁，设置了将上述磁屏蔽与上述储液槽内的液体氦进行热连接的热汇。
另外，为了达到上述目的，本发明的MRI用超导磁铁，通过不同材料的连接器将上述磁屏蔽设置在热屏蔽上。
另外，为了达到上述目的，本发明的MRI用超导磁铁，在从热屏蔽到超导线圈之间设置了上述磁屏蔽。
另外，为了达到上述目的，本发明的MRI用超导磁铁，将上述磁屏蔽与上述冷冻机的第二冷却部进行热连接。
另外，为了达到上述目的，本发明的MRI用超导磁铁，上述冷冻机设置在上述超导磁铁的端部，将上述磁屏蔽设置在上述冷冻机的第一冷却部和第二冷却部和超导线圈之间，同时，上述磁屏蔽是由1块或多块扇形板形成的。
另外，为了达到上述目的，本发明的MRI用超导磁铁，将磁屏蔽容纳在真空容器内。
根据本发明，可提供能以清晰的图像照出患者的健康状态的MRI用超导磁铁。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的MRI用磁石的剖视图。
图2是本发明的另一实施例的MRI用超导磁铁的剖视图。
图3是本发明的又一实施例的MRI用超导磁铁的剖视图。
图4是从图3的侧面看到的MRI用超导磁铁的剖视图。
图5是本发明的再一实施例的MRI用超导磁铁的剖视图。图中
1—超导线圈；3—液体氦；4—储液槽；7—冷冻机；8—第一冷却部；9—第二冷却部；17—磁屏蔽；19—热汇(サ一マルアンカ)
具体实施方式
以下按照附图说明本发明的一个实施例。
实施例1
图1是本发明的一个实施例的MRI用超导磁铁的剖视图。
在图1中，超导线圈1卷绕在水平放置的圆筒形状的卷线筒2上。另外，储液槽4内装满了用于冷却该超导线圈1的液体氦3。形成超导线圈1的线是由在液体氦温度为超导的铌钛等的超导体组成。在储液槽4的外周设置有热屏蔽5。安装在热屏蔽5的外侧表面的超绝缘体(未图示)是为了遮蔽来自室温的真空容器6的辐射热而安装的。液体氦3虽用于冷却超导线圈1，但由于支撑储液槽4的隔热负重支撑体11和其它的传导热以及来自周围的辐射热而蒸发。为了使已蒸发的气体液化而安装有冷冻机7。在冷冻机7的第一冷却部8和第二冷却部9上安装有热屏蔽5和热交换器10。该热交换器10具有使蒸发了的氦气体再凝结再次复原为液体的作用。热交换器10的材质是铜及铝等的高导热体，以增加传热面积增加液化量为目的，热交换器10还加工了散热片。
在将冷冻机7直接安装在真空容器6上的场合，冷冻机运转时的冷冻机的振动会从真空容器6通过负重支撑体11传到超导线圈1，使超导线圈1振动，由于该振动有可能使图像拍照得不清晰。于是，在冷冻机7和真空容器6之间设置了波纹管12。波纹管12设置在热屏蔽5与储液槽4之间，以抑制冷冻机7的振动。
冷冻机7通常在使用1年后需要维修，必须尽快更换已维修过的冷冻机7。冷冻机7和真空容器6和热屏蔽5和波纹管12和配管14和传热板15、16和波纹管12分别进行气密连结，形成密封了的储液槽4。利用这种密封结构使冷冻机7的安装拆卸很容易。冷冻机7的第一冷却部8与传热板15接触，使热屏蔽5冷却。该接触是通过冷冻机7的铅直方向的推压力进行的。
标号17是磁屏蔽。这种场合的磁屏蔽材质是纯铝。另外，为了在不锈钢制的储液槽4上安装磁屏蔽17，将不同材料的连接器18夹在两者之间使其接合。在磁屏蔽的下方端部安装有浸泡在液体氦3中的高导热的热汇(サ一マルアンカ)19，磁屏蔽17被冷却到液体氦的温度。磁屏蔽的磁遮蔽效果与导电率成正比。另外，电导率对于铝，与温度成反比。因此，为了提高磁遮蔽效果，冷却磁屏蔽是有效的方法。对于其它的超导体的磁屏蔽也能够得到同样的效果。
实施例2
图2是本发明的实施例2的MRI用超导磁铁的剖视图。
在图2中，磁屏蔽17与第二冷却部9进行热连接。通过增加安装在第二冷却部9的下方的热交换器10的传热面积并将磁屏蔽17降低到最低温度，从而可提高磁遮蔽效果。
实施例3
图3是本发明的实施例3的MRI用超导磁铁的剖视图。
在图3中，是将冷冻机7装配在圆筒形状的真空容器6的侧面近旁的实施例。水平圆筒状的超导线圈1产生的磁场通常是中央部分高。由于水平圆筒状的超导线圈1的两端处于低磁场中，所以，对于相同的磁屏蔽结构，提高了磁屏蔽效果。另外，由于磁屏蔽能够做成将板状的磁屏蔽叠层的结构以及能够使磁屏蔽的表面积扩大，所以有磁遮蔽效果增大的优点。标号20是连通孔，其用于使液体氦3的液面保持一定。
图4是从端面看超导磁铁的剖视图。
在图4中，由于磁屏蔽为扇形，由于有效使用了超导磁铁的无用空间，所以对超导磁铁的小型化也是有效的。标号20是连通孔，其用于使液体氦3的液面保持一定。
虽然以水平圆筒型的超导磁铁为例说明了本发明的磁屏蔽，但本磁屏蔽也能够适用于将圆筒的轴置于垂直方向，将超导磁铁做成两个重叠的超导磁铁。
实施例4
图5是本发明的实施例4的MRI用超导磁铁的剖视图。
在图5中，如果设置在第二冷却部9近旁的磁屏蔽17是高纯度的铝，由于其导热率高，所以能使磁屏蔽近旁的氦气体的温度均匀。因此，由于磁屏蔽周围的温度上升，所以进入第二冷却部9的热量增大。最坏的情况是热交换器10的温度上升，难以进行再次液化。于是，通过在磁屏蔽17外周设置真空容器22，从而使真空容器22周围的温度不会均匀化，因而能够减少进入第二冷却部9的热量。能够在磁屏蔽17与第二冷却部9接近时发挥这种隔热效果。
另外，标号21是铟箔，用于增加热交换器10与第二冷却部9之间的接触导热，有提高冷却效率的效果。
本发明如上所述，运转冷冻机的MRI用超导磁铁由于收放了磁性体的换置器的振动而产生上下或左右的往返运动，所以有可能由于与超导线圈产生的磁场的感应作用而使图像恶化。为了去除该感应作用，在换置器周围设置包括超导体的低电阻体的磁屏蔽，另外，通过将为了能使磁屏蔽冷却而将浸泡在液体氦中的热汇安装在磁屏蔽上，从而增大磁遮蔽的效果。进而，在能得到冷冻机的最低温度的第二冷却部安装磁屏蔽，提高了磁遮蔽效果。因此，由于没有因感应作用引起的磁干扰，所以具有提高MRI图像分辨率的效果。

Claims (7)

1.一种MRI用超导磁铁，具备：超导线圈；冷却该超导线圈的液体氦的储液槽；容纳该储液槽的热屏蔽；容纳该热屏蔽的真空容器；由该真空容器支撑超导线圈的负重支撑体；冷却使蒸发了的氦气体凝结的热交换器的多级式冷冻机的第二冷却部；以及冷却热屏蔽的冷冻机的第一冷却部；其特征在于：在从上述冷冻机的第一冷却部到第二冷却部的外周设置磁屏蔽。
2.根据权利要求1所述的MRI用超导磁铁，其特征在于：设置了将上述磁屏蔽与上述储液槽内的液体氦进行热连接的热汇。
3.根据权利要求1所述的MRI用超导磁铁，其特征在于：通过不同材料的连接器将上述磁屏蔽设置在热屏蔽上。
4.根据权利要求1所述的MRI用超导磁铁，其特征在于：在从热屏蔽到超导线圈之间设置了上述磁屏蔽。
5.根据权利要求1所述的MRI用超导磁铁，其特征在于：将上述磁屏蔽与上述冷冻机的第二冷却部进行热连接。
6.根据权利要求1所述的MRI用超导磁铁，其特征在于：上述冷冻机设置在上述超导磁铁的端部，将上述磁屏蔽设置在上述冷冻机的第一冷却部和第二冷却部和超导线圈之间，同时，上述磁屏蔽是由1块或多块扇形板形成的。
7.根据权利要求2所述的MRI用超导磁铁，其特征在于：将磁屏蔽容纳在真空容器内。
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