用于MRI系统的超导线圈的支撑技术方案

一种树脂浸渍超导线圈(28；30；128)，包括轴向延伸的线圈安装装置，该线圈安装装置包括在线圈的匝的层之间的、嵌入树脂浸渍超导线圈的结构中的特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于MRI系统的超导线圈的支撑
本专利技术提供了以成本有效的方式支撑超导线圈的布置，同时该布置使线圈与支撑结构之间的不期望的相互作用最小化，业已知道，该相互作用是不期望的自发失超的主要原因。失超是当超导线圈快速恢复到其非超导状态时造成存储在磁体中的能量的耗散和随之发生的结构加热的事件。
技术介绍
图1示意性地表示穿过用于MRI(磁共振成像)系统的传统主动屏蔽超导磁体的径向截面。磁体基本上关于轴线A-A旋转对称。在本文档中，术语“轴向”将用来描述平行于轴线A-A的方向，而术语“径向”将用来描述在穿过该轴线的平面中延伸的垂直于轴线A-A的方向。磁体线圈组件10被安装在冷却剂器皿12内。冷却剂器皿12被安装并包含在外部真空容器(OVC)14内。热辐射屏蔽16提供在OVC与冷却剂器皿12之间。磁体线圈组件10自身包括内部磁体组件20和屏蔽线圈组件22。屏蔽线圈组件22自身包括屏蔽线圈24和屏蔽线圈安装结构26。内部磁体组件20包括通过内部线圈安装结构32连接的端部线圈28和内部线圈30。在使用中，端部线圈28、内部线圈30和屏蔽线圈24被提供有电流以在成像区21中生成强的均匀场。
技术实现思路
本专利技术尤其涉及屏蔽线圈安装结构26和内部线圈安装结构32。当前和未来的MRI系统的成本压力意味着新设计要求减少的材料和劳动力贡献，以使得最终系统成本能够保持在可接受的限度内。传统线圈支撑结构消耗大量不锈钢、铝或诸如玻璃纤维增强塑料(GRP)等的复合材料，以将各种超导线圈支撑在例如筒状线圈架中。可以发现在未来的系统上生产和安装这样的结构极其昂贵。本专利技术利用树脂浸渍线圈的固有强度。树脂浸渍线圈自身用作机械自支撑结构的一部分，而不是依赖于例如由不锈钢或铝的机加工线圈架提供的支撑。本专利技术还提供一种超导磁体结构，其中超导线圈使其大部分表面自由且暴露至液体、超流体和/或气态低温制冷流体所提供的润湿。在优选的实施例中，超导磁体结构还可拆卸使得材料可以容易地从废弃的系统回收，且使得如果需要，可以在超电磁体的使用寿命期间移除和更换单独的线圈。还期望允许线圈中的至少一些的调整，使得可以在制造期间获得所要求的磁场均匀性。本专利技术因此提供了如随附权利要求中所限定的方法和设备。附图说明本专利技术的以上和进一步的目的、特性和优点将从参照附图通过仅示例的方式给出的其某些实施例的以下描述变得更加显而易见。图1示出用于MRI系统的传统主动屏蔽超导磁体的示意性径向横截面；图2示出根据本专利技术的实施例构造的超导磁体的细节；图3示出如图2中图示出的端部线圈处于制造中的某一阶段的横截面；图4示出如图2中图示出的端部线圈处于制造中的后一阶段的横截面；图5图示出在沿着超导磁体的轴向方向上的最佳电流密度分布，并且图示出使用本专利技术的实施例如何可以有助于实现电流密度分布接近最佳电流密度分布；图6示意性地图示出本专利技术的实施例的线圈的横截面；图7示出穿过根据本专利技术的另一实施例的屏蔽线圈的示意性横截面；图8A示出如图7中表示的本专利技术的实施例的透视图；图8B示出用于将图7和图8A中示出的线圈组件与磁体的其余部分交界的合适的连接器的视图；图9A至图9B示出在诸如图7至图8中所示的线圈的制造过程中的阶段；图10示出在诸如图7至图8中所示的线圈的制造过程中的进一步的阶段；图11示出穿过本专利技术的主动屏蔽超导磁体的示意性局部轴向横截面；图12示出图11的实施例的细节；图13示出根据本专利技术的实施例的线圈组件的示意性部分轴向横截面；图14示出本专利技术的部分拆解的示意性截面；图15示出当图14的实施例组装起来时的示意性截面；图16示出根据本专利技术的进一步实施例的线圈的示意性局部径向横截面；图17示出根据本专利技术的实施例的磁体组件的局部轴向横截面；图18示出根据本专利技术的另一实施例的磁体组件的局部轴向横截面；图19示出图18中示出的实施例的部件的透视图；图20示出图2的实施例的变型；图21示出其中支撑元件支承在冷却剂器皿的孔管上的本专利技术的实施例；以及图22图示出其中提供了径向指向的支撑构件的本专利技术的实施例。具体实施方式图2示出本专利技术的实施例的细节，包括树脂浸渍端部线圈28、树脂浸渍内部线圈30和安装在线圈之间且将它们接合到一起的支撑元件32。本专利技术采用包含非线圈区域的浸渍的线圈结构，其随后被机加工以使得能够实现磁体的组件。在各线圈的情况中，浸渍的材料的矩形横截面包括线圈绕组的区域34和非线圈区域36。线圈绕组的区域34由多匝超导线构成，而非线圈区域36由诸如玻璃纤维布等的非导电填充材料构成，整体被一起树脂浸渍成单个的整体式结构。这可以通过在通常用于超导线圈的制造、且相应地为本领域技术人员所熟悉的过程中，通过将超导线和非导电填充材料以适当的顺序和量一起缠绕到模具中、用热固性树脂浸渍所得到的结构、允许或引起树脂硬化、并且将所得到的整体式树脂浸渍结构从模具上移除来获得。超导线被缠绕到多孔填充材料的体积上和多孔填充材料之间，以产生具有非矩形截面的线圈匝的体积34。在选择的位置中，可以添加进一步的玻璃纤维布、或玻璃纤维块、或其他多孔材料以提供固定点。多孔材料可以作为预制体积添加。可选地，带或绳可以缠绕到工具上。每个线圈的非线圈区域36的数目可以根据情况修改，以适应诸如所要求的承载的负载和可用大小等的约束。如图示实施例中所示，各线圈28、30可以在其轴向端部中的每一个轴向端部处被支撑，并且支撑元件32不需要径向延伸超过线圈的径向范围。图3示出端部线圈28的横截面，示出了线圈绕组的区域34和非线圈区域36。由于线圈绕组和非线圈区域36是在单个步骤中浸渍，所以本身没有像这样的粘合的接口：单个树脂体将线圈绕组和非线圈区域36的非导电填充材料圈住。图4示出图3的端部线圈28在制造过程中的后一阶段的横截面。孔40在端部线圈的轴向端部表面上被轴向地钻入非线圈区域36中。优选地，如果需要，这些孔是被攻螺纹的42并且相邻的轴向端面可以是平坦的机加工平面44。所产生的孔40提供了用于支撑元件32的安装结构。如图2中所示，支撑元件32可以通过使用螺钉或螺栓46或其他机械紧固件被紧固至非线圈区域36中的孔40。内部线圈30以类似的方式构造，但是在内部线圈的情况中，非线圈区域36优选地提供在两个轴向表面上，使得支撑元件32可以附于内部线圈的两个轴向端部表面。对应地，非线圈区域36位于内部线圈30的各轴向端部处，以提供用于支撑元件32的安装结构，例如呈诸如图4中图示的螺纹孔的形式，以接收螺钉或螺栓46或类似的机械紧固件。取决于浸渍的线圈30的尺寸精度以及所使用的模制成型技术，可能有必要将线圈轴向端部表面区域的围绕各孔40的面进行机加工，以获得线圈的正确定位和具有可接受的均匀性的最终磁体。这样的机加工优选地在形成螺丝孔42之前执行，但可以之后执行。如图2中图示出的，线圈的轴向端部表面可以提供有单个环形非线圈区域36，或两个或更多的环形非线圈区域36。其他实施例当然是可能的。例如，如图20中图示出的，与非线圈体积的连续区域相对，可以提供非线圈体积的间断区域以减少材料消耗。本领域技术人员可以设想到适当的工具加工解决方案以提供制造该部件的能力。支撑元件32必须在轴向方向上精确地形成尺寸以确保线圈的精确间距，但支撑元件32的其他尺寸不是关键的。这意味着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂浸渍超导线圈(28；30；128)，包括轴向延伸的线圈安装装置，所述线圈安装装置包括与所述线圈的匝相邻的、嵌入所述树脂浸渍超导线圈的结构中的特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.27 GB 1419124.1;2014.10.27 GB 1419125.8;201.一种树脂浸渍超导线圈(28；30；128)，包括轴向延伸的线圈安装装置，所述线圈安装装置包括与所述线圈的匝相邻的、嵌入所述树脂浸渍超导线圈的结构中的特征。2.根据权利要求1的树脂浸渍超导线圈，其中嵌入所述树脂浸渍超导线圈的结构内的所述特征位于所述线圈的匝的层之间。3.根据权利要求2的树脂浸渍超导线圈，提供有轴向指向的支撑元件(32)，所述轴向指向的支撑元件(32)通过嵌入所述树脂浸渍超导线圈内的轴向延伸结构(36)机械连接至所述树脂浸渍超导线圈。4.根据权利要求3的树脂浸渍超导线圈，其中所述树脂浸渍超导线圈包括线圈绕组的区域(34)以及非线圈区域(36)，所述非线圈区域(36)形成所述纵向延伸结构(36)、且包括电绝缘填充材料，所述电绝缘填充材料和所述线圈绕组在单个树脂浸渍中被树脂浸渍成单个的整体式结构，并且其中所述轴向指向的支撑元件(32)被安装至所述非线圈区域(36)。5.根据前述权利要求中的任一项的树脂浸渍超导线圈，其中所述非线圈区域(36)中的至少一个非线圈区域(36)是环形的、并且围绕所述树脂浸渍超导线圈的圆周延伸。6.一种轴向对齐的树脂浸渍超导线圈的组件，每个树脂浸渍超导线圈是根据权利要求1至4中的任一项所述的树脂浸渍超导线圈，所述组件包括端部线圈(28)和内部线圈(30)，所述端部线圈(28)在其一轴向端部处包括非线圈区域(36)，所述内部线圈(30)在其轴向两端处包括非线圈区域(36)，并且接合在所述端部线圈(28)与所述内部线圈(30)之间的至少一个支撑元件(32)安装至所述非线圈区域(36)。7.根据权利要求6的轴向对齐的树脂浸渍超导线圈的组件，包括围绕所述端部线圈(28)和所述内部线圈(30)的圆周布置的多个分离的支撑元件(32)。8.根据权利要求6或权利要求7的轴向对齐的树脂浸渍超导线圈的组件，其中所述支撑元件(32)被机加工以提供精确的轴向尺寸。9.一种冷却剂器皿和根据权利要求4的树脂浸渍超导线圈，所述树脂浸渍超导线圈通过接合在所述树脂浸渍超导线圈与所述冷却剂器皿(12)之间的至少一个支撑元件(32)被安装在所述冷却剂器皿(12)内。10.根据权利要求4的树脂浸渍超导线圈，包括径向延伸穿过所述线圈的非线圈区域，这样的非线圈区域包括电绝缘填充材料，所述电绝缘填充材料和所述线圈绕组在单个树脂浸渍中被树脂浸渍成单个的整体式结构。11.一种轴向对齐的树脂浸渍超导线圈的组件，包括根据权利要求4或权利要求10的第一树脂浸渍超导线圈和屏蔽线圈(24)，所述屏蔽线圈通过安装至所述非线圈区域(36)的支撑元件被附接至所述第一树脂浸渍超导线圈。12.根据权利要求11的树脂浸渍超导线圈的组件，其中所述支撑元件在径向方向上延伸。13.根据权利要求4的树脂浸渍超导线圈，包括被附接至非线圈区域的辅助部件。14.根据权利要求2的树脂浸渍超导线圈，包括位于所述树脂浸渍线圈结构中的线圈的匝的层之间的轴向指向的张力支撑构件(110)，所述轴向指向的张力支撑构件(110)部分嵌入所述树脂浸渍线圈内。15.根据权利要求14的树脂浸渍超导线圈，其中安装特征(120)被提供给所述张力支撑构件(110)。16.根据权利要求15的树脂浸渍超导线圈，包括多个张力支撑构件(110)，所述多个张力支撑构件(110)围绕所述树脂浸渍超导线圈的圆周间隔开且轴向嵌入所述线圈结构内并且每个所述多个张力支撑构件(110)均提供有安装结构(120)。17.根据权利要求16的树脂浸渍超导线圈，进一步包括周向地在张力支撑构件(110)之间的间隔件(122)，使得在所述张力支撑构件(110)的径向位置处，所述间隔件(122)和张力支撑构件(110)交替。18.根据权利要求14至17中的任一项的树脂浸渍超导线圈，其中，在使用中，作用在所述匝的层上的径向力用于将所述张力支撑构件(110)压紧在所述匝的层之间。19.根据权利要求2的树脂浸渍超导线圈，包括位于所述树脂浸渍超导线圈的匝的层之间的轴向指向的通道(200)，所述轴向指向的通道(200)嵌入所述树脂浸渍线圈内。20.根据权利要求18的树脂浸渍超导线圈，进一步包括提供有推力块(220)的张力支撑构件(210)，所述张力支撑构件被插入穿过通道(200)，使得所述推力块(220)的保持表面(222)与所述树脂浸渍超导线圈的轴向端部表面接触。21.根据权利要求21的树脂浸渍超导线圈，其中所述推力块(220)被提供在所述张力支撑构件(210)的径向内部和径向外部表面两者上。22.根据权利要求14的树脂浸渍超导线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·卡尔福特，J·诺伊斯，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB