JPH0429376B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はNMR（核磁気共鳴）診断用映像装置、
また特に、このような映像装置に使用する極低温
用超伝導磁石システムに関するものである。

（従来技術とその問題点） 超伝導磁石システムは現在市販されており提案
されているNMR診断用映像装置に多く使用され
ている。必要な低温まで超伝導磁石を冷却するの
には液体ヘリウムを使用している液体ヘリウムで
冷却される超伝導磁石システムの問題の１つは液
体ヘリウムが温度（大気圧で）4.2°Kに達した時、
発生する液体ヘリウムの沸騰によつて低温を維持
することである。この沸騰のため、液体へリウム
は頻繁に補充しなければならない。従つて、比較
的短期間に、費用がかかる面倒な液体ヘリウムタ
ンクの交換を必要になる。

そこで、明確な解決策は、沸騰して気化したヘ
リウムを再圧縮し、液体ヘリウムにするため液化
装置を使用することがある。

しかし、そのような液化装置は、大型で、取り
扱いが困難であり、高価なユニツトとなる。

また、その他の提案された解決策は、液体ヘリ
ウムタンクを包囲する放熱遮断手段の温度が下げ
られることによつて、沸騰する液体ヘリウムの量
を減らすことである。

このような解決策は、理論上では有望なように
思われるが、しかし、実際上、多くの問題があつ
た。即ち、その問題は、放熱遮断手段と液体ヘリ
ウムタンクとの間の温度差を有効に低下させるよ
う、十分低い温度まで下げることのできる市販の
極低温冷却装置が存在されなければならないとい
うことである。

（発明の構成） 本発明によればNMR診断用映像装置に使用す
る改良した極低温用超伝導磁石システムを提供す
るものであつて、本発明極低温用超伝導磁石シス
テムは、第１液体ガスを収容する第１タンク内に
浸漬する超伝導磁石と、 真空容器内に取付けた前記第１タンクを包囲す
る放熱遮断手段と、 前記真空容器の外部に設けられた冷凍ユニツト
と、 前記放熱遮断手段の温度を下げて前記第１液体
ガスの沸騰を減少させるため、前記真空容器内外
部に設けられた冷凍ユニツトよりの冷却ヘツドが
前記放熱遮断手段に結合される結合手段を具える
ことを特徴とする。

（発明の作用） 本発明の極低温用超伝導磁石システムは真空容
器の外部に設けられた冷凍ユニツトの冷却ヘツド
を放熱遮断手段に結合するための結合手段に磁力
が使用され、放熱遮断手段の温度を下げて第１液
体ガスの減少が防止される。

（実施例） 添付図面を参照して本発明の好適な実施例を次
に説明する。

第１図は、改良した極低温用超伝導磁石システ
ム１１を示し、該極低温用超伝導磁石システムが
中空シリンダのような外側シエル１２を具えてい
る。そして、図中に示す破線の間は円筒容積部１
３であつて中空である。NMR（核磁気共鳴）像
を得るため、この空間内に患者又は物体が配置さ
れる。外側シエル１２は２個の円筒温室管１４，
１６と、その端部結合円環部片１７のようなもの
とで成り、これ等が結合されて第１円筒タンク１
８を設置している。

第１円筒タンク１８には、第１液体ガスを充填
する。この第１円筒タンクに充填する液体ガスは
ヘリウムが好適なガスである。この第１円筒タン
クに超伝導磁石１９を収容している。

この超伝導磁石１９は超伝導電線２１の巻線か
ら成る超伝導コイル２２を具える。この超伝導線
２１はよく知られているように、低温でコイルの
電気抵抗を零にまで減少させる。希望する磁界を
生ずるよう超伝導コイルが付勢されると、超伝導
スイツチがONになり、電力をOFFにするが、こ
の超伝導磁石は実際上無期限にその磁気を保持す
る。

温室管１４，１６間によつて構成した真空室内
には液体ヘリウム充填のタンクを設置し、この液
体ヘリウムタンクは包囲される。放熱遮断管２
３，２６及び放熱遮断端板２７によつて構成する
熱遮断室２４が形成されている。

そして、この熱遮断室２４は端部結合片３２に
よつて結合された円筒管２９，３０によつて包囲
されるように構成して熱遮断容器２８を形成して
いる。熱遮断容器２８を包囲している円筒管３０
とその内壁３４とが内壁３４の端片３６によつて
構成された窒素タンク３３を形成している。

このような実施例の放熱遮断体における冷却は
液体ヘリウムの沸騰のみならず、第２図に詳細に
示すような冷凍ユニツト３１が使用されて冷却を
行う。

この外部に設けた冷凍ユニツト３１は一般に容
易に入手あできる圧縮機３８と冷却ヘツド３９と
を有する閉サイクル極低温冷凍機による型式のも
のである。この冷却ヘツド３９は冷媒である液体
ヘリウムを保留する液体ヘリウムタンク１８を包
囲する放熱遮断管２３に当接し、その当接位置に
液体ヘリウムである冷媒を担持させる。

窒素タンク３３を貫通する通路４１が窒素タン
ク３３に形成され、前記冷却ヘツド３９をこの通
路４１に貫通することにより窒素タンクへ確実に
保持される。熱伝達部材４２を介して冷却ヘツド
３９が窒素タンク３３に突合し、この窒素タンク
３３から冷却ヘツド３９によつて熱を除去する。

次に、液体ヘリウムタンクの放熱遮断管２３で
ある放熱遮断体に当接する熱伝達部材４３につい
て第２図により詳細に説明する。

供給タレツト４６が設けられ、超伝導コイルを
低温で電気抵抗が零にされるまで冷却する為に使
用できるように供給するものである。

温室管１４，１６と、その端部結合円環部分１
７とによつて構成した室内は確実に真空を保てる
ように設けられている。また特に、緊締具（図示
せず）によつて上記冷凍ユニツト３１を温室管１
４に結合し、この緊締具によつての結合の際、冷
却ユニツトのプレート５１と温室管１４とがガス
ケツト５２を介して結合され、温室管１４の孔５
３をシールする。

円筒管３０と、内壁３４と、側壁とによつて構
成された窒素タンク３３は窒素ガスを完全に保持
出来るように構成された円環状タンクである。ま
た特に、窒素タンクを貫通するように設けた通路
４１は大径壁部５７と小径壁部５８とでなる不浸
食性座ぐり壁部５６で構成されている。

放熱遮断室２４と冷却ヘツド３９との間の互い
の熱伝達は熱伝達部材４３によつて容易にしてい
る。例えば、熱伝達部材４３は金属繊維綿（金属
ウール）５９のようなスポンジ状材料によつて冷
却ヘツド３９を放熱遮断管２３に結合する。熱伝
達部材４３を放熱遮断管２３に強制的に載置させ
るために、磁化し得る材料の金属繊維綿５９と６
２と間にプレート６１を介設する。そして、金属
繊維綿６２にこのプレート６１が取付けられた形
態になる。

そこで、核磁気共鳴システム（NMR）の超伝
導磁石の磁力を応用して冷却ヘツド３９に作用さ
せると、良好な冷却ヘツド３９の放熱遮断管２３
へ当接が出来、それと同時に、熱伝達が窒素タン
クの熱伝達部材４２によつて、通路４１の座ぐり
壁部５６にされる。

この熱伝達を達成する為に、熱伝達部材である
金属繊維綿（金属ウール）６３，６６がプレート
６４を介在して設けられている。

なお、この熱伝達部材４２は磁化し得る材料に
ついて説明したが、磁化しない材料にしても良好
な熱伝導性が可能とされる限りよいことである。

更に、液体ガスを沸騰させる恐れのある真空封
鎖が破られなければ、外側の熱伝達部材４２を除
いてもよいことは云うまでもない。

また、特に、冷却ヘツド３９を除去し、真空を
保持するために、ベローズの構成、及びバルブ手
段を使用するようにしてもよい。また、冷却ヘツ
ド３９をこのバルブ手段の上方に配置する時、真
空を保持するよう密封する。

以上、例示的な実施例で本発明を説明したが、
本発明は、以上の実施例記載に限定されるもので
はない。

（発明の効果） 本発明の改良した極低温用超伝導磁石システム
は、冷却ヘツドが用いられ、該冷却ヘツドを介し
て真空容器内の放熱遮断管から熱伝達を受け、熱
伝達が増進されるために、冷媒搬送用の冷却ヘツ
ドと放熱遮断管との間の接触面積を増大させ、そ
の増大がされるために金属繊維綿等の熱伝達部材
による磁化で接触圧を増大し、温度差による磁力
変化、或は寸法変化に起因する冷却ヘツドと放熱
遮断管との間に生ずる相対ずれに対する保証がさ
れ、また、このことによつて付加された接触圧が
さらに放熱遮断から冷却ヘツドへの熱伝達を増大
させるといつた効果を奏するものである。

又、本発明の改良した極低温用超伝導磁石シス
テムは従来の装置で必要であつたところの時間が
かかり、高価であり、殆ど毎月必要な液体ヘリウ
ムタンクの交換をしなくともよい。本発明の極低
温用超伝導磁石システムは、この種のシステムに
通常使用される液体ヘリウム又は液体窒素がそれ
らのタンクを交換することなく、約１年間にわた
り有効に作動する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、主要構成部材を示す本発明の極低温
用超伝導磁石システムの一部断面にした側面図、
第２図は、冷凍ユニツトと液体ガスタンクとの間
の結合状態を示す一部詳細断面図である。 １２……外側シエル、１３……円筒容積部、１
４，１６……温室管、１７……端部結合円環部
片、１８……円筒タンク、１９……超伝導磁石、
２１……超伝導電線、２３，２６……放熱遮断
管、２４……熱遮断室、２７……放熱遮断端板、
２８……熱遮断容器、２９，３０……円筒管、３
１……冷凍ユニツト、３２……端部結合片、３３
……窒素タンク、３４……内壁、３６……端片、
３８……圧縮機、３９……冷却ヘツド、４１……
通路、４２，４３……熱伝達部材、４６……供給
タレツト、５１……プレート、５２……ガスケツ
ト、５３……孔、５６……座ぐり壁部、５７……
大径壁部、５８……小径壁部、６１……プレー
ト、６２……金属繊維綿、６３，６６……金属繊
維綿、６４……プレート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 第１液化ガスを収容した第１タンク内に
   浸漬した極低温用超伝導磁石と； ｂ 真空容器内に設けられた前記第１タンクと； ｃ 前記第１タンクを取り囲む前記真空容器内の
   放熱遮断手段と； ｄ 前記真空容器の外部に設けられた冷媒を有
   し、且つ該冷媒を圧縮する手段をも有する冷凍
   ユニツトと； ｅ 前記放熱遮断手段から熱を移動せしめる為
   に、前記放熱遮断手段へ圧縮された冷媒を搬送
   する冷却ヘツドで構成する結合手段と； 及び ｆ 前記冷却ヘツドと前記放熱遮断手段との間に
   介在し、それらとの接触結合面積を増大するた
   めに、前記冷却ヘツドに添着され、且つ前記放
   熱遮断手段と接触する熱伝達自在の熱伝達部材
   によつて構成される前記冷却ヘツド手段などで
   構成されることを特徴とするシステムであり、
   核磁気共鳴（NMR）において使用される極低
   温用超伝導磁石システム。 ２ 第１液体ガスが液体ヘリウムであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載における極低
   温用超伝導磁石システム。 ３ 放熱遮断手段は、放熱遮断室と、それを取り
   囲む第２液体タンクが含まれていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載における極低温用
   超伝導磁石システム。 ４ 熱伝達部材は弾力性を有する金属ウールであ
   つて、冷却ヘツドと放熱遮断手段との間の結合性
   を向上せしめることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載における極低温用超伝導磁石システ
   ム。 ５ 真空容器の真空状態の完全性を乱すことなし
   に冷却ヘツドを取り外すための手段が設けられた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載にお
   ける極低温用超伝導磁石システム。 ６ 前記第２液体タンクの第２液体ガスが窒素で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   における極低温用超伝導磁石システム。 ７ 冷却ヘツドに液体窒素タンクを横断する為の
   手段が設けられたことを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載における極低温用超伝導磁石システ
   ム。 ８ 冷却ヘツドを取り外すための手段がベロース
   手段をしていることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載における極低温用超伝導磁石システ
   ム。 ９ 冷却ヘツドを取り外すための手段がバルブ手
   段をしていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の極低温用超伝導磁石システム。 １０ 液体窒素タンクを横断する手段が不浸食性
   の導管通路であることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載における極低温用超伝導磁石システ
   ム。 １１ａ 超伝導磁石が要求される低温を維持する
   為に用いられる気化散逸性の第１液化ガスを収
   容する第１タンク内に浸漬された超伝導磁石
   と； ｂ 真空容器内に設けられた前記第１タンク
   と； ｃ 第１タンクを取り囲む前記真空容器内の放熱
   遮断管とし； ｄ 前記真空容器の外部に設けられた極低温用冷
   凍ユニツトと； ｅ 第１液化ガスの気化散逸量を低減するのに、
   前記放熱遮断管自体の温度降下を計る為に、極
   低温用冷凍ユニツトよりの冷却ヘツドを放熱遮
   断管に結合する為の接続手段と； ｆ 冷却ヘツドと該放熱遮断管との間の結合性を
   保証するために、核磁気共鳴システムの超伝導
   磁石の磁力を応用する手段； などで構成される。核磁気共鳴装置内に使用する
   極低温用超伝導磁石システム。 １２ 冷却ヘツドが、放熱遮断管上に載置された
   金属繊維綿、及び前記放熱遮断管に対して前記金
   属繊維綿を圧着させる為の磁化自在のプレートを
   有し、前記金属繊維綿が優れた熱伝導性を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載に
   おける極低温用超伝導磁石システム。 １３ 前記金属繊維綿が、磁化自在の材料で製作
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   １項記載における極低温用超伝導磁石システム。 １４ 前記金属繊維綿が、磁力に応動して前記冷
   却ヘツドを吸い付けるよう前記冷却ヘツドに強固
   に添着されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１２項記載における極低温用超伝導磁石シス
   テム。