一種單元式多孔磁共振圓柱筒的製作方法

2023-04-25 19:02:36

本發明涉及一種單元式多孔磁共振圓柱筒。

背景技術：

（mri）是最常用於放射學以可視化身體的結構和功能的醫學成像技術。它提供身體在任何平面的詳細圖像。mri在身體的不同軟組織之間提供比計算機斷層掃描（ct）更大的對比度，使其在神經（腦），肌肉骨骼，心血管和癌症（癌症）成像中特別有效。與ct不同，它不使用電離輻射，但使用強大的磁場來對準身體中水中的（通常）氫原子的核磁化。射頻場用於系統地改變該磁化的對準，使得氫原子核產生可由掃描器檢測的旋轉磁場。當人躺在掃描儀中時，在人體中在水分子中大量存在的氫核（即質子）與強主磁場對準，然後脈衝激發以射頻振蕩並垂直於主場的第二電磁場，以推動一部分質子與主場不對準。這些質子然後漂移回來與主場對準，同時發射可檢測的射頻信號。

磁體淬火簡稱為淬火，當超導線圈的一部分變換到正常電阻狀態時，發生失超。這是因為磁體內部的磁場超過臨界場強，磁場變化率太大，導致銅支撐基體中的渦流加熱，或者導體溫度由於摩擦加熱或環氧樹脂開裂而超過其臨界溫度。當淬火發生時，特定的非超導點經受快速焦耳加熱，這提高了周圍區域的溫度。這種熱進一步傳播正常狀態傳播，這導致更多的加熱。整個磁體在幾秒鐘內快速地變得正常並消耗磁體的整個存儲的能量，在此過程中伴隨著冷凍劑的快速沸騰。如果磁鐵未正確保護，可能會對磁鐵造成永久性損壞。在經濟上，淬火需要磁鐵被重新冷卻，再通電和再定形以實現適合於成像的穩定和均勻場。回收，再生和再磁化磁體會導致數周的生產停滯。這些效應需要工程師在現場服務幾個星期，以重塑一個穩定的同質領域。低溫，交付和現場服務提供非常昂貴。

磁場強度是決定圖像解析度和速度的重要因素。較高的磁場增加信噪比，允許更高的解析度或更快的掃描。然而，更高的場強需要具有更高邊緣場的更昂貴的磁體，並且增加了患者的安全隱患。現在，一個特斯拉通過三個特斯拉現場優勢是成本和性能之間的一個很好的折衷，並獲得fda批准用於一般臨床使用。然而，對於某些專業醫學研究應用（例如，腦功能成像），將需要4.0特斯拉和更高的場強。

對患者和操作者缺乏有害影響使得mri非常適合「介入式放射治療」，其中由mri掃描儀產生的圖像用於指導微創手術。當然，這樣的過程必不可少以避免鐵磁儀器的使用。

在美國，「2007年赤字削減法案」（dra）大幅降低了聯邦保險計劃為許多掃描的技術部分支付的報銷率，從而改變了經濟格局。許多私人保險人也紛紛效仿。

目前，在美國，對降低與mri服務相關的成本和在提高設備效率和空間利用率的同時為大量患者提供mri檢查服務的能力獲得了越來越多的關注。

雖然mri技術的附加能力使它們越來越具有吸引力，但是存在不利於並且抑制廣泛採用的缺點。這些包括噪聲，尺寸，緊密度和掃描質量的權衡。更好的圖像對比度和更快的結果反饋速度是採用更強領域內已更新技術的好處。

由於一些mri掃描儀的構造，它們可能潛在地令人不快。閉式mri系統的較舊模型具有相當長的管或隧道。被成像的身體的部分需要位於隧道的絕對中心處的磁體中心。因為在這些常規mri機器上的掃描時間可能很長（對於整個過程，偶爾可以長達40分鐘），由於缺乏一些舒適的管理，即使是輕微的幽閉恐怖症的人有時也不能忍受mri掃描。

對於嬰兒和幼兒，化學鎮靜或全身麻醉是常規，因為這些受試者不能被指示在掃描期間保持靜止。孕婦也可能難以躺在他們的背上一個小時或更長時間沒有移動。與mri掃描器的操作相關的聲噪聲也可能加劇與該過程相關的不適。因此，可以理解，存在對用於超導露天mri磁體陣列的支撐結構的改進設計的需要，同時提供快速成像所需的更高強度的均勻場。

圓柱體在此被定義為由單參數平行線族跨越的規則表面。通常，氣缸被認為是正圓形氣缸，但通常可以是橢圓形氣缸，拋物線氣缸，雙曲線氣缸或多邊形氣缸。六邊形或八邊形管展示出了不限於多邊形柱體的概念。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供一種高模量金屬結構的單個剛性高轉動慣量多連接箱，以在冷塊內的上部和下部磁體元件之間支撐50-100噸的電磁力，而沒有實質變形的單元式多孔磁共振圓柱筒。

本發明的技術方案是一種單元式多孔磁共振圓柱筒，其特徵在於：它包括耦合到多個冷質懸掛器的真空容器，所述冷質懸掛器耦合到冷量，所述冷量懸掛器還耦合到所述真空容器內部的空間內的熱屏蔽和所述冷質量的外部，所述冷質包括用於容納超導線圈組和剛性金屬結構的氦容器，並且具有用於將所述氦容器連接到剛性金屬結構的部分；所述冷量包括磁性元件，結構支撐件和將冷量保持在4k的氦容器；所述冷量可樞轉地聯接到多個冷藏懸掛器，所述多個冷藏懸掛器連接到真空容器，用於容納所述冷量，並通過保持真空下的內部來提供真空絕緣；所述氦容器包括多個超導電磁體線圈，所述超導電磁體線圈封閉在第一主線圈共面多單元同心圓柱形箱梁內，所述第一主線圈共面多單元同心圓柱形箱梁連接到至少三個垂直壓縮構件，並且所述壓縮構件聯接到下初級線圈共面多單元同心圓柱體箱梁上，用於支撐和封閉第二初級超導電磁體線圈元件。

本發明的技術方案還可以是所述初級線圈共平面多單元同心圓柱形箱梁包括初級線圈外箱梁法蘭板，所述初級線圈外箱梁法蘭板聯接到多個初級線圈同心圓柱形腹板，所述初級線圈同心圓柱形腹板聯接到初級線圈內箱梁法蘭板上。

本發明的技術方案還可以是它還包括上屏蔽共面多單元同心圓柱形箱梁和下屏蔽共面多單元同心圓柱形箱梁，其中所述上屏蔽共面多單元同心圓柱形箱梁設置在所述上初級線圈箱梁上方，所述下屏蔽共面多單元同心圓柱形箱梁設置在所述下部初級線圈箱梁下方，且兩個所述屏蔽箱梁限定用於容納氦的容器。

本發明的技術方案還可以是所述屏蔽共面多單元同心圓柱形箱梁包括聯接到多個屏蔽同心圓柱形腹板的屏蔽外箱梁法蘭板，所述腹板聯接到屏蔽內箱梁法蘭板。

本發明的技術方案還可以是所述多個超導電磁體線圈包括三個上一級超導線圈元件和三個下一級超導線圈元件。

本發明的技術方案還可以是它還包括至少一個上場屏蔽超導線圈元件和至少一個下場屏蔽超導線圈元件。

本發明的技術方案還可以是所述冷質量懸掛器包括用於抵抗軸向方向上的力支撐所述冷量的軸向支撐構件，以及用於抵抗沿徑向方向和方位角方向的力支撐所述冷量的半徑方向支撐構件。

本發明的技術方案還可以是還包括梯度線圈，其中：在所述真空容器的相對的內表面中設置有凹部，並且所述梯度線圈設置在所述凹部中。

本發明的技術方案還可以是它還包括梯度線圈，其中：在所述真空容器的相對的內表面中設置有凹部，並且所述梯度線圈設置在所述凹部中。

本發明的技術方案還可以是還包括抗振動波紋管，其聯接到可移除地聯接到冷凍劑冷頭的真空套管，由此能夠接近和維持冷頭，而不會顯著損失冷凍劑或加熱磁鐵。

本發明的技術方案還可以是所述多單元同心圓柱形箱梁包括用於支撐每個超導線圈抵抗半徑方向和方位角方向的力的多個氣缸。

本發明的技術方案還可以是所述多單元同心圓柱形箱梁還包括剛性地附接到多個圓筒的多個板，所述多個圓筒包含形成橫截面箱的超導線圈，以實現高扭矩慣性結構，用於防止由於軸向電磁力引起的變形，其中所述板和圓柱體由非磁性不鏽鋼形成。

本發明的技術方案還可以是它還包括冷質懸掛器，其用於將真空容器內側可樞轉地聯接到熱屏蔽，並且還可樞轉地聯接到所述冷質量，以實現用於防止由於收縮導致的熱應力的結構，冷凍冷卻冷量。

本發明的技術方案還可以是它還包括一種用於淬火迴避式網的冷質裝置，它包括聯接到頂部主基板和底部主基板的至少三個垂直壓縮構件，其中每個主基板將至少四個同心圓筒聯接到頂部主外板和底部主外板，由此至少六個環形圓柱形箱梁提供高轉動慣量結構，用於封閉至少六個主超導線圈元件和環氧樹脂填料。

本發明的技術方案還可以是它還包括用於mri的超導體使能磁體裝置，包括支撐有跡線變形的剛性金屬結構，其中跡線變形被確定為超導體非滑動範圍內的力，頂部超導磁體元件和底部超導體磁體元件，其通過垂直壓縮構件和真空容器，隔熱板和氦容器，每個還包括在相鄰壓縮構件之間的進入埠。

本發明的技術方案還可以是所述冷質量包括四個垂直壓縮構件，所述四個垂直壓縮構件聯接頂部超導磁體元件和底部超導體磁體元件，並且用作抵抗作用在頂部超導磁體元件和底部超導體磁體元件，由此磁體的淬火不太可能由於磁體的軌跡變形。

本發明的技術方案還可以是還包括柔性波紋管，用於傳輸來自所述氦容器的氣體並用於將冷凝的液化氦返回到所述氦容器。

本發明的技術方案還可以是還包括連接構件，用於連接所述一對梯度線圈梁結構構件，用於將所述連接構件連接到所述真空容器設置在所述梁結構構件和所述真空容器之間的振動阻尼器緩衝器，附接到所述底部超導磁體元件的基部的至少三個柱以及用於連接構件的梁狀構件和每個柱。

本發明的技術方案還可以是還包括單個整體露天冷量，所述冷量包括支撐具有軌跡變形的電磁力的剛性金屬結構，由多個超導線圈形成的超導線圈組，所述冷量還包括氦容器，用於容納超導線圈組和剛性金屬結構以及用於將所述上部容器連接到所述剛性金屬結構的部分，所述冷物質樞轉地聯接到多個冷質懸掛器，所述多個冷質懸掛器連接到真空容器，用於容納所述冷質並提供真空絕緣通過將內部保持在真空下，並且所述冷質懸掛器進一步聯接到設置在所述氦容器和所述真空容器之間的空間中的隔熱罩，以阻擋從所述真空容器到所述氦容器的輻射熱；其中，超導磁體元件之間的電磁力負載僅承載在冷質量內的剛性金屬結構上，而不承受真空容器上的剛性金屬結構，並且僅冷態質量的重力由冷氦容器和真空容器來承擔。

本發明的技術方案還可以是所述冷質量懸掛器包括用於抵抗軸向方向上的力支撐所述冷量的軸向支撐構件以及用於抵抗沿徑向方向和方位角方向的力支撐所述冷量的半徑方向支撐構件。

本發明的技術方案還可以是還包括抗振波紋管，其聯接到真空套管，由此能夠接近和維持冷頭，而不會顯著損失冷凍劑或加熱磁體。

本發明的技術方案還可以是所述剛性金屬結構包括用於支撐每個超導線圈抵抗半徑方向和方位角方向的力的多個圓柱體。

本發明的技術方案還可以是所述冷質包括支撐具有軌跡變形的電磁力的剛性金屬結構，頂部超導磁性元件和底部超導性磁性元件，超導磁性元件位於所述底部超導性磁體的頂部，所述頂部和底部超導性磁體元件中的每一個包括由多個超導線圈形成的超導線圈組，多個多單元同心圓柱形箱梁，所述剛性金屬結構具有至少三個柱，所述冷質進一步包括用於容納所述超導線圈組和所述剛性金屬結構的氦容器，以及用於將所述氦容器連接到所述剛性金屬結構的部分，所述冷質可樞轉地聯接到多個冷質懸掛器，到用於容納冷量的真空容器，並通過保持內部在真空下提供真空絕緣，並且冷質量懸掛器進一步聯接到設置在氦容器和真空容器之間的空間中的熱屏蔽件，以阻擋輻射熱到氦容器;所述真空容器，所述隔熱屏和所述氦容器各自還包括在所述剛性金屬結構的兩個柱之間的至少一個進入埠，允許安裝一對梯度線圈，所述梯度線圈並置到所述頂部超導電磁元件和所述底部超導磁性元件產生梯度磁場，其中在所述頂部超導磁性元件和所述底部超導性磁性元件之間的空間中產生均勻磁場和梯度磁場;所述超導磁性元件之間的電磁力基本上僅由所述冷質中的剛性金屬結構支撐，並且僅所述冷質的重力基本上由所述氦容器和所述真空容器之間的所述冷質懸掛器支撐。

本發明的有益效果是通過高模量金屬結構的單個剛性高轉動慣量多連接箱，以在冷塊內的上部和下部磁體元件之間支撐50-100噸的電磁力，而沒有實質變形。多重連接箱包括聯接到凸緣板的多個同心圓柱，形成閉合多層多單元同心圓柱形箱梁，聯接到至少三個豎直壓縮構件，以支撐上下超導線圈元件之間的50-100噸力；氣缸在徑向（環向）平面中支撐每個線圈元件，從而實現沒有實質變形的效果。

附圖說明

圖1是傳統的箱梁；

圖2是圓柱形箱梁的透視圖；

圖3示出了截面多圓柱形箱梁；

圖4示出了多層多格同心圓柱形箱梁的剖視透視圖；

圖5是磁體冷質量的剖面透視圖；

圖中100、箱梁，110、凸緣，120、腹板，200、封閉圓柱形箱梁，210、外板凸緣，220、內圓柱形腹板，300、共面多單元同心圓柱形盒，310、內凸緣板，320、同心圓柱形腹板，330、外凸緣板，400、多層多單元同心圓柱形箱梁，430、屏蔽共面集中多單元箱梁，431、屏蔽外箱梁法蘭板，432、屏蔽同心圓柱形腹板，433、屏蔽內箱梁法蘭，440、初級線圈共面同心多單元箱梁，

441、初級線圈外箱梁平面法蘭，442、初級線圈同心圓柱形腹板，443、初級線圈內箱主缸凸緣板，450垂直壓縮構件。

具體實施方式

本發明人的觀察是，常規高場超導磁體由於導體摩擦運動或環氧樹脂開裂而「失超」由於導體加熱而失去它們的磁場。線圈支撐結構的過度變形導致摩擦或環氧樹脂開裂，這又將線圈的一部分加熱到超導管溫度以上。本發明在相對於初級線圈和屏蔽線圈的超導元件的軸向和徑向（環向）方向上提供高剛性高模量結構支撐，由此高場磁共振mri磁體可以一致且可靠地維持而沒有導致過度變形、溫度升高、超導性損失和短路淬火。本發明的目的是通過顯著減少應力和線圈變形以避免淬火來提供有效的結構支撐並維持磁鐵中的高12階均勻磁場。

本發明包括高模量金屬結構的單個剛性高轉動慣量多連接箱，以在冷塊內的上部和下部磁體元件之間支撐50-100噸的電磁力，而沒有實質變形。多重連接箱包括聯接到凸緣板的多個同心圓柱，形成閉合多層多單元同心圓柱形箱梁，聯接到至少三個豎直壓縮構件，以支撐上下超導線圈元件之間的50-100噸力。氣缸在徑向（環向）平面中支撐每個線圈元件。

本發明用於mri的超導磁體裝置具有冷質量，其包含範圍為50-100噸的承載強度的剛性金屬結構。這種結構能夠支持伴隨軌跡變形的電磁力。超導磁體包括由多個超導線圈元件形成的超導線圈組，跡線變形在導體滑動之前的範圍內。在一個實施例中，線圈元件嵌入蠟或環氧樹脂基質中。在一個實施例中，跡線變形在低於基體開裂應力的應力範圍內或在支撐元件的彈性應力極限內或在導體滑動的摩擦運動內。

冷質包括用於容納超導線圈組和剛性金屬結構的氦容器，並且具有用於將氦容器連接到剛性金屬結構的部分。冷量包括磁性元件，結構支撐件和將冷量保持在4k的氦容器。所述冷量可樞轉地聯接到多個冷藏懸掛器，所述多個冷藏懸掛器連接到真空容器，用於容納所述冷量，並通過保持真空下的內部來提供真空絕緣。樞軸耦合允許冷質量的收縮和膨脹，而在冷質量懸浮系統的氦容器元件中沒有熱致應力。

冷質懸掛器進一步聯接到設置在氦容器和真空容器之間的空間中的隔熱罩，以阻擋從真空容器到氦容器的輻射熱。在一個實施例中，熱屏蔽件熱耦合到附接到77k冷頭第一級的60-77k散熱器。這種設計布置極大地最小化了300k和4.2k容器之間的熱洩漏。

特別公開的是，超導磁體元件之間的電磁力僅由冷量內的剛性金屬結構支撐，並且只有冷量的重力由氦容器和真空容器之間的冷質懸架支撐成張力。特別公開的是，作用在冷質量懸掛器上的顯著的力是由於在冷質量的運輸和重力操作期間真空容器的減速或加速引起的，但是冷質量和非磁性真空容器之間的電磁力可以忽略，尺寸僅僅是為了維持對真空或磁體淬火的冷凍劑的壓力。

在用於mri的超導磁體裝置的實施例中，防振波紋管聯接到可移除地聯接到冷凍劑冷頭的真空套筒，由此能夠在不損失冷凍劑或加熱磁體的情況下接近和維護冷頭。這還允許運輸沒有冷頭的磁體。作為機械部件的冷頭，期望允許在不加熱磁體的情況下將其移除，維護，服務，升級或更換。

公開了一種用於mri的超導磁體裝置，包括冷質量，所述冷質量包括具有範圍為50-100噸的負載承載強度的剛性金屬結構，支撐具有軌跡變形的電磁力，多個超導線圈元件，冷質量還包括用於容納所述超導管線圈組和所述剛性金屬結構的氦容器，以及用於將所述氦容器連接到所述剛性金屬結構的部分，所述冷質量樞轉地聯接到耦合到真空容器的多個冷質懸掛器，通過在真空下保持內部而提供真空絕緣，並且所述冷質懸掛器進一步耦合到設置在所述氦容器和所述真空容器之間的空間中的隔熱屏，以阻擋來自所述真空的氦容器的輻射熱船隻;其中，超導磁體元件之間的電磁力負載僅承載在冷質量內的剛性金屬結構上，而不承載在真空容器上，並且只有冷質量的重力由耦合氦容器的冷質懸掛器到真空容器。

本專利申請中公開的用於mri的磁體裝置與現有技術的區別在於其由多個圓柱體製成剛性金屬結構，用於支撐每個超導線圈抵抗徑向（環向）方向和軸向方向上的力。

在一個實施例中，用於mri的超導磁體裝置具有冷質懸掛器，用於將真空容器內側可樞轉地連接到熱屏蔽，並且進一步可樞轉地連接到冷質量，以實現用於防止由於冷質量冷卻期間的熱收縮引起的感應應力的結構。

在一個實施例中，用於mri的超導磁體裝置具有用於連接所述一對梯度線圈的連接構件;梁結構構件，用於將所述連接構件連接到所述真空容器;以及設置在所述梁結構構件和所述真空容器之間的振動緩衝緩衝器。

公開了一種用於mri的超導磁體裝置，包括冷質，該冷質包括具有範圍為50-100噸的負載承載強度的剛性金屬結構，支持具有軌跡變形的電磁力，頂部超導磁體元件和底部超導磁體元件所述超導磁體元件位於所述底部超導磁體的頂部上，所述頂部和底部超導磁體元件中的每一個包括由多個超導線圈形成的超導線圈組，所述剛性金屬結構具有至少三個柱，所述冷質量還包括用於容納所述超導管線圈組和所述剛性金屬結構的氦容器，以及用於將所述氦容器連接到所述剛性金屬結構的部分，所述冷質量樞轉地聯接到多個冷質懸掛器，所述多個冷質懸掛器連接到真空容器，通過將內部保持在真空下來提供真空絕熱，並且所述冷質懸掛器進一步聯接到設置在所述氦容器和所述真空容器之間的空間中的隔熱罩，以阻擋從所述真空容器到所述氦容器的輻射熱;

所述真空容器，所述熱屏蔽件和所述氦容器均進一步包括在所述剛性金屬結構的兩個柱之間的至少一個進入埠，允許安裝一對梯度線圈，所述梯度線圈與在所述頂部超導磁體元件和所述頂部超導磁體元件之間的相對內表面並置，所述底部超導磁體元件產生梯度磁場，其中：在所述頂部超導磁體元件和所述底部超導磁體元件之間的空間中產生均勻磁場和梯度磁場;所述超導磁體元件之間的電磁力基本上僅由所述冷塊內的剛性金屬結構支撐，並且僅所述冷塊的重力基本上由所述冷質懸架和所述真空容器支撐成張緊狀態。

箱梁被稱為結構力學和建築中的慣性結構元件的高力矩。如圖1所示，傳統的箱梁100包括頂部和底部凸緣110和作為側構件的腹板120。箱梁的橫截面可以是正方形，矩形或梯形。在高架公路建設中，箱梁用於彎曲道路和坡道。具有多個腹板構件的箱梁可以被描述為多單元箱梁，並且在扭轉，拉伸和壓縮中被分析為多個相關聯的工字梁。在橫截面中，通過一對同心圓筒聯接的一對平行板類似於與箱梁相同的正方形或矩形形式。圖2a和圖2b示出了本發明的同心圓柱形箱梁。封閉圓柱形箱梁200包括通過焊接剛性平行地聯接到內圓柱形腹板220和外圓柱形腹板230的內板凸緣和外板凸緣210.雖然圓柱體通常被理解為具有圓形橫截面，但是本發明本發明將圓柱體定義為由單參數平行線族跨越的規則表面。因此，在本專利申請中，圓柱體還意味著不限於但是作為具有八邊形或六邊形橫截面的示例的多邊形圓柱體，而不脫離所公開的發明。圖2b示出了具有用於腹板的多邊形柱體的本發明。

本發明公開了一種共面多室同心圓柱形箱梁，其包括多個同心圓柱體，所述多個同心圓柱體垂直地夾在通過焊接水平設置的板之間以形成剛性金屬結構。每個電池作為封閉的圓柱形梁。在本發明中，箱梁支撐相鄰線圈元件之間的扭轉負載，以及在上部磁體元件和下部磁體元件之間的50-100噸的電磁負載。本發明提供了一種多層多單元同心圓柱形箱梁，以剛性地支撐多個初級線圈元件和多個屏蔽線圈元件，所述屏蔽線圈元件還包括單個氦容器。圖3展示出了多單元同心圓柱體箱梁。同心圓柱形腹板320提供分隔，並且各自聯接到內凸緣板310和外凸緣板330.已知由腹板和凸緣構成的箱梁提供比簡單開口凸緣更高的慣性矩結構結構在建築的橋梁和建築物對抗重力和地震力。通過剛性金屬結構，在50-100噸的載荷下不會失效或塑性變形的金屬結構。圖4展示出了切除的多層多單元同心圓柱形箱梁400。初級線圈箱梁連接到屏蔽箱梁上，公開的屏蔽共面集中多單元箱梁430包括屏蔽外箱梁法蘭板431，該屏蔽外箱梁法蘭板431聯接到聯接到屏蔽內箱梁法蘭433的多個屏蔽同心圓柱形腹板432。

公開了初級線圈共面同心多單元箱梁440，其包括初級線圈外箱梁法蘭板441，所述法蘭板聯接到多個初級線圈同心圓柱形腹板442，所述壁聯接到初級線圈內箱主缸凸緣板443.氣缸同心且垂直地設置。法蘭板水平地設置在氣缸的上方和下方。圖5示出了包括通過至少三個且優選四個垂直壓縮構件450聯接的兩個多層多單元同心圓柱形箱梁的露天磁鐵冷量計，所述垂直壓縮構件450還用作懸掛在真空容器內的氦容器。在氦容器的外部和真空容器的內部提供隔熱屏。通過在垂直方向上的熱屏蔽和真空容器的埠提供對上部和下部磁體元件之間的成像區域的訪問。本發明的實施例是一種用於露天磁體的裝置，包括真空容器，耦合到多個冷質懸掛器，所述懸掛器耦合到冷量，所述冷量懸掛器還耦合到所述真空容器的空間內部和所述冷量的外部的擋熱板，所述冷量包括氦容器，多個超導電磁線圈元件，上部初級線圈共面同心多電池箱梁，所述箱梁連接到至少三個垂直壓縮構件450，並且所述壓縮構件聯接到下部初級線圈共面同心多電池箱梁，用於支撐超導電磁線圈元素。

公開了一種上屏蔽共面同心多電池箱梁和下屏蔽共面同心多電池箱梁，其中所述上屏蔽箱梁在所述上初級線圈箱梁之上，所述下屏蔽箱梁在所述下屏蔽箱梁之下，下部初級線圈箱梁和兩個屏蔽箱梁限定用於容納氦的容器。較小箱形梁的外圓柱連接到較大的箱形梁，以包圍容納冷凍劑（在一個實施例中為液氦）的容積。圓柱形箱梁至少包括超導電磁線圈元件。在一個實施例中，圓柱形箱梁還包含蠟或環氧樹脂基體。垂直壓縮構件450是支撐上磁體元件和下磁體元件之間的電磁力的負載的柱。在一個實施例中，存在至少三個上一級超導線圈元件和三個下級初級超導線圈元件。只有一個上場屏蔽超導線圈和一個下場屏蔽超導線圈。這些屏蔽線圈被設計成在獲得高度均勻的mri場的同時實現零磁矩。本發明的最佳模式實施例是用於淬火迴避磁體的冷質量裝置，包括耦合到頂部主基板和底部主基板的至少三個垂直壓縮構件450，其中每個主基板耦合至少四個同心圓環，指向頂部主外板和底部主外板，由此至少六個環形圓柱形箱梁提供高轉動慣量結構，用於封閉至少六個主超導線圈元件和環氧樹脂填料，其中所述板和圓柱體的尺寸以防止由於電磁力導致的環氧樹脂的破裂。在一個實施例中，存在8個超導線圈元件。

冷質量懸掛器包括用於克服軸向方向的力支撐冷質量的多個軸向支撐構件和用於抵抗沿徑向方向和方位角方向的力支撐冷質量的多個徑向支撐構件。超導磁體裝置還具有耦合到真空套管的抗振波紋管，真空套管可移除地耦合到冷凍劑冷頭，由此能夠進入和維持冷頭而不損失冷凍或加熱磁體。箱梁包括用於支撐每個超導線圈以抵抗沿徑向方向和沿方位角方向的力的多個氣缸。在一個實施例中，箱梁包括剛性地附接到多個氣缸的多個板，所述多個氣缸包含形成截面箱的超導線圈元件，以實現具有由於同軸電磁力的軌跡變形的高轉動慣量結構，其中所述板和氣缸由共面多單元同心圓柱形盒的非磁性不鏽鋼。公開了一種用於mri的超導磁體裝置，其包括通過軌跡變形支撐的剛性金屬結構，頂部超導磁體元件和底部超導磁體元件，由四個垂直壓縮構件450和真空容器，熱屏蔽體和氦容器還包括在相鄰的壓縮構件之間的進入埠。通過跡線變形，我們意味著不存在變形，但其中跡線變形被確定為導致小於導體滑動或環氧樹脂開裂應力，使得超導線圈不能移動並且從摩擦產生熱量或接收釋放的能量通過環氧樹脂的裂化來實現。

用於mri的超導磁體裝置的最佳模式為冷量提供了四個垂直壓縮構件450，這四個垂直壓縮構件450耦合頂部超導磁體元件和底部超導磁體元件，並且用作抵抗作用在頂部超導磁體元件和底部超導磁體之間的電磁力的支撐因此由於磁體的軌跡變形而不太可能使磁體淬火。用於mri的超導磁體裝置的實施例具有用於連接一對梯度線圈的連接構件和梁結構構件，用於將所述連接構件連接到所述真空容器以及設置在所述梁結構部件和所述真空容器之間的振動緩衝緩衝器。用於mri的超導磁體裝置的實施例具有用於連接一對梯度線圈的連接構件，附接到所述底部超導磁體元件的基部的至少三個柱以及用於連接構件的梁狀構件和每個柱。在一個實施例中，冷頭組件包括聯接到防振波紋管的吉福德-麥克馬洪冰箱低溫冷卻器，以及阻尼冷頭的運動的慣性矩的多個彈簧。

在一個實施例中，多個懸掛器包括附接到所述超導磁體的徑向張力構件，當超導磁體在沒有熱應力的情況下冷卻時允許超導磁體的徑向收縮，由此張緊構件和超導磁體之間的角度在樞軸銷聯接當超導磁體的溫度變化並且超導磁體的直徑膨脹或收縮時，將所述張力構件施加到超導磁體。在一個實施例中，多個懸掛器包括在每個端部處具有樞轉緊固件的八個徑向受拉構件。在實施例中，多個懸掛器包括附接到所述超導磁體的軸向拉伸構件，從而允許超導磁體在沒有熱應力的情況下被冷卻，從而軸向收縮，其中每個軸向懸掛器的一端在樞軸處附接到超導磁體的中點將所述張力構件銷接合到所述超導磁體，允許所述超導磁體的長度隨著所述冷量變化的溫度而膨脹或收縮。在用於mri的超導磁體裝置的一個實施例中，本發明包括用於將真空容器內側可樞轉地聯接到熱屏蔽並進一步可樞轉地聯接到冷質量的冷質量緩衝器，以實現防止由於冷凍劑冷卻期間的牽引而產生的熱應力的結構的冷量。通過適當地確定傾斜角的大小並且通過定位樞轉接頭，可以平衡懸掛器的收縮和冷卻期間基本上垂直方向上的冷量收縮，而不改變懸掛器上的應變。在本發明的一個實施例中，用於mri的超導磁體裝置還包括柔性波紋管，用於傳輸來自氦容器的氣體並用於將再冷凝的液化氦返回到容器。

結論

本發明與現有技術的常規mri磁體通過冷質量區別，所述冷量質量體包括由於超導磁體的元件之間的電磁力而支持50-100噸的壓縮負載的單一剛性金屬結構。與該區別結構的現有技術相比的優點在於真空容器更薄和更輕，除非在運輸和安裝期間支撐冷量物質抵抗重力或加速度。通過限制超導線圈的變形，使從磁體淬火中恢復的頻率、不相容性和花費最小化。真空容器的質量和費用也可以減少，因為它不承受由現有技術中不了解的這種結構實現的較高電磁力的負載。最後，圖像質量和時間長度可以通過實現比常規mri更強和更大的同質磁場來優化。本發明的實施例允許較高的磁場強度用於更高質量的成像，更快的掃描，更少的幽閉恐怖症，改善的患者和提供者之間的相互作用，以及比常規mri磁體更大的體積或更大的患者。電磁力不承受真空容器。現有技術的箱梁包括非磁性不鏽鋼的圓柱體，這一點並未公開，為以承受來自超導管線圈的徑向和方位電磁負載。特別指出的是，現有技術的mri磁體沒有被公開為在線圈元件之間承受50或更多噸的電磁力而沒有變形，這是它們在高場強下遭受淬火的原因。特別要指出的是，現有技術的超導露天磁體具有與本發明的單一冷質量相反的多個冷質量。儘管圓柱體通常被理解為具有圓形橫截面，但是本發明將圓柱體限定為由單參數平行線族跨越的規則表面。因此，圓柱體還意味著例如具有八邊形或六邊形橫截面的多邊形圓柱體，而不脫離所公開的發明。重要的是，在不脫離本發明的特徵或基本屬性的情況下，本發明可以以其它具體形式實施，因此，應當參考下面的權利要求而不是前述說明書，以指示本發明的範圍。