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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6209542
(24)【登録日】2017年9月15日
(45)【発行日】2017年10月4日
(54)【発明の名称】超電導磁石用の電流リードの自動電流切り換え
(51)【国際特許分類】
H01F 6/06 20060101AFI20170925BHJP
A61B 5/055 20060101ALI20170925BHJP
G01R 33/3815 20060101ALI20170925BHJP
H01L 39/02 20060101ALI20170925BHJP
【ＦＩ】
H01F6/06 510
A61B5/05 331
G01N24/06 510C
A61B5/05 360
G01N24/06 510D
H01L39/02 Z
【請求項の数】15
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2014-555345(P2014-555345)
(86)(22)【出願日】2013年1月14日
(65)【公表番号】特表2015-508939(P2015-508939A)
(43)【公表日】2015年3月23日
(86)【国際出願番号】IB2013050333
(87)【国際公開番号】WO2013114233
(87)【国際公開日】20130808
【審査請求日】2016年1月13日
(31)【優先権主張番号】61/593,383
(32)【優先日】2012年2月1日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】590000248
【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100091214
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介
(72)【発明者】
【氏名】オーフェルウェッハ，ヨーハネス アドリアニュス
(72)【発明者】
【氏名】アムトール，トーマス エリック
(72)【発明者】
【氏名】フォルトマン，ペーター
(72)【発明者】
【氏名】ウーレマン，ファルク
(72)【発明者】
【氏名】ダーフィット，ベルント
【審査官】
池田 安希子
(56)【参考文献】
【文献】
特開昭６３−１４２６２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０４９８２５７１（ＵＳ，Ａ）
【文献】
実開昭６３−０８９２１２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
実開昭５２−０２９０７２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開平０４−０３４９０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６１−０８８２１５（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｆ ６／０６
Ａ６１Ｂ ５／０５５
Ｇ０１Ｒ ３３／３８１５
Ｈ０１Ｌ ３９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気共鳴結像システムであって、
磁場を発生する磁石を有し、
前記磁石は、超伝導磁石であり、第1の電流リードおよび第2の電流リードを有し、
当該磁気共鳴結像システムは、さらに、
前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードに結合するように構成された電流ランプシステムを有し、前記電流ランプシステムは、前記超伝導磁石の電流をランプ化するように作動し、
前記磁石は、さらに、
真空容器であって、前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードは、前記磁石の外部表面に配置され、前記真空容器を貫通する真空容器と、
前記真空容器内の、前記磁場を発生する磁石回路と、
第1の磁石回路接続部と、
第2の磁石回路接続部であって、前記第1の磁石回路接続部および前記第2の磁石回路接続部は、前記磁石回路をランプ化するため、前記磁石回路に電気的接続を提供する、第2の磁石回路接続部と、
前記第1の磁石接続部と前記第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチと、
前記第2の磁石接続部と前記第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチと、
前記第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントと、
前記第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントと、
前記第1のスイッチを作動させるように作動する第1の硬質コイルループであって、前記第1の電気的接続の一部を形成する第1の硬質コイルループと、
前記第2のスイッチを作動させるように作動する第2の硬質コイルループであって、前記第2のスイッチを作動することができ、前記第2の電気的接続の一部を形成する第2の硬質コイルループと、
を有する、磁気共鳴結像システム。
磁場を発生する磁石を有し、
前記磁石は、超伝導磁石であり、第1の電流リードおよび第2の電流リードを有し、
当該磁気共鳴結像システムは、さらに、
前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードに結合するように構成された電流ランプシステムを有し、前記電流ランプシステムは、前記超伝導磁石の電流をランプ化するように作動し、
前記磁石は、さらに、
真空容器であって、前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードは、前記磁石の外部表面に配置され、前記真空容器を貫通する真空容器と、
前記真空容器内の、前記磁場を発生する磁石回路と、
第1の磁石回路接続部と、
第2の磁石回路接続部であって、前記第1の磁石回路接続部および前記第2の磁石回路接続部は、前記磁石回路をランプ化するため、前記磁石回路に電気的接続を提供する、第2の磁石回路接続部と、
前記第1の磁石接続部と前記第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチと、
前記第2の磁石接続部と前記第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチと、
前記第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントと、
前記第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントと、
前記第1のスイッチを作動させるように作動する第1の硬質コイルループであって、前記第1の電気的接続の一部を形成する第1の硬質コイルループと、
前記第2のスイッチを作動させるように作動する第2の硬質コイルループであって、前記第2のスイッチを作動することができ、前記第2の電気的接続の一部を形成する第2の硬質コイルループと、
を有する、磁気共鳴結像システム。
【請求項2】
前記第1のスイッチは、前記第1の硬質コイルループを回転させる第1の旋回軸を有し、
前記第1のスイッチは、第1のコンタクトおよび第2のコンタクトによって形成され、
前記第1の硬質コイルループは、回転により、前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトを閉にするように作動し、
前記第2のスイッチは、前記第2の硬質コイルループを回転させる第2の旋回軸を有し、
前記第2のスイッチは、第3のコンタクトおよび第4のコンタクトにより形成され、
前記第2の硬質コイルループは、回転により、前記第3のコンタクトおよび前記第4のコンタクトを閉にするように作動する、請求項1に記載の磁気共鳴結像システム。
前記第1のスイッチは、第1のコンタクトおよび第2のコンタクトによって形成され、
前記第1の硬質コイルループは、回転により、前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトを閉にするように作動し、
前記第2のスイッチは、前記第2の硬質コイルループを回転させる第2の旋回軸を有し、
前記第2のスイッチは、第3のコンタクトおよび第4のコンタクトにより形成され、
前記第2の硬質コイルループは、回転により、前記第3のコンタクトおよび前記第4のコンタクトを閉にするように作動する、請求項1に記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項3】
前記第1のスイッチは、前記第1の硬質コイルループを有する第1のリンクにより形成され、
前記第2のスイッチは、前記第2の硬質コイルループを有する第2のリンクにより形成される、請求項1に記載の磁気共鳴結像システム。
前記第2のスイッチは、前記第2の硬質コイルループを有する第2のリンクにより形成される、請求項1に記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項4】
前記第1のスイッチは、第1のネジ機構により形成され、前記第1の硬質コイルは、前記第1のネジ機構を操作するように作動し、
前記第2のスイッチは、第2のネジ機構により形成され、前記第2の硬質コイルは、前記第2のネジ機構を操作するように作動する、請求項1に記載の磁気共鳴結像システム。
前記第2のスイッチは、第2のネジ機構により形成され、前記第2の硬質コイルは、前記第2のネジ機構を操作するように作動する、請求項1に記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項5】
前記第1のスイッチは、熱的に絶縁され、
前記第1のスイッチは、前記第1の電流リードに結合され、
前記第2のスイッチは、熱的に絶縁され、前記第2のスイッチは、前記第2の電流リードに結合される、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第1のスイッチは、前記第1の電流リードに結合され、
前記第2のスイッチは、熱的に絶縁され、前記第2のスイッチは、前記第2の電流リードに結合される、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項6】
前記第1のスイッチは、第1の高温超伝導体により、前記第1の磁石接続部に電気的に接続され、
前記第2のスイッチは、第2の高温超伝導体により、前記第2の磁石接続部に電気的に接続される、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第2のスイッチは、第2の高温超伝導体により、前記第2の磁石接続部に電気的に接続される、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項7】
前記磁石は、さらに、
前記第1の電流リードと前記第2の電流リードの間に流れる前記電流が、所定の閾値未満となった際に、
前記第1のスイッチが開のまま維持されるように、前記第1の硬質コイルループの位置を維持し、前記第2のスイッチが開のまま維持されるように、前記第2の硬質コイルループの位置を維持する、少なくとも一つの回復素子を有する、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第1の電流リードと前記第2の電流リードの間に流れる前記電流が、所定の閾値未満となった際に、
前記第1のスイッチが開のまま維持されるように、前記第1の硬質コイルループの位置を維持し、前記第2のスイッチが開のまま維持されるように、前記第2の硬質コイルループの位置を維持する、少なくとも一つの回復素子を有する、請求項1乃至6のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項8】
前記第1の硬質コイルループは、複数のコイルループを有し、
前記第2の硬質コイルループは、複数のコイルループを有する、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第2の硬質コイルループは、複数のコイルループを有する、請求項1乃至7のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項9】
前記第1の硬質コイルループおよび前記第2の硬質コイルループの少なくとも一つは、鉄ブロックに取り付けられ、または
前記第1の硬質コイルループおよび前記第2の硬質コイルループの少なくとも一つは、前記真空容器の内部表面に取り付けられた複数の鉄ブロックのギャップ内を移動できるように作動する、請求項1乃至8のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第1の硬質コイルループおよび前記第2の硬質コイルループの少なくとも一つは、前記真空容器の内部表面に取り付けられた複数の鉄ブロックのギャップ内を移動できるように作動する、請求項1乃至8のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項10】
前記第1のスイッチは、前記第1の磁石接続部と電気的に接続された第1の冷却端子を有し、
前記第2のスイッチは、前記第2の磁石接続部と電気的に接続された第2の冷却端子を有し、
前記第1の冷却端子および前記第2の冷却端子は、冷凍放射線シールドに、熱的に接続される、請求項1乃至9のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第2のスイッチは、前記第2の磁石接続部と電気的に接続された第2の冷却端子を有し、
前記第1の冷却端子および前記第2の冷却端子は、冷凍放射線シールドに、熱的に接続される、請求項1乃至9のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項11】
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチは、前記磁石回路の冷却のため、冷凍機ステムに隣接して取り付けられる、請求項1乃至10のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項12】
前記磁場は、磁場線を有し、
前記第1の硬質コイルループは、前記第1の硬質コイルループを通る第1の所定の切り換え電流が、前記第1のスイッチの操作のため、前記第1の硬質コイルループに第1のトルクを発生させるように、前記磁場線に対して配向され、
前記第2の硬質コイルループは、前記第2の硬質コイルループを通る第2の所定の切り換え電流が、前記第2のスイッチの操作のため、前記第2の硬質コイルループに第2のトルクを発生させるように、前記磁場線に対して配向される、請求項1乃至11のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第1の硬質コイルループは、前記第1の硬質コイルループを通る第1の所定の切り換え電流が、前記第1のスイッチの操作のため、前記第1の硬質コイルループに第1のトルクを発生させるように、前記磁場線に対して配向され、
前記第2の硬質コイルループは、前記第2の硬質コイルループを通る第2の所定の切り換え電流が、前記第2のスイッチの操作のため、前記第2の硬質コイルループに第2のトルクを発生させるように、前記磁場線に対して配向される、請求項1乃至11のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項13】
前記磁石は、さらに、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを少なくとも部分的に取り囲み、ならびに／または前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチと接触する、少なくとも一つの熱シールドを有する、請求項1乃至12のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを少なくとも部分的に取り囲み、ならびに／または前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチと接触する、少なくとも一つの熱シールドを有する、請求項1乃至12のいずれか一つに記載の磁気共鳴結像システム。
【請求項14】
磁場を発生する磁石であって、
当該磁石は、超電導磁石であり、
第1の電流リードと、
第2の電流リードと、
真空容器であって、前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードは、当該磁石の外部表面に配置され、前記真空容器を貫通する、真空容器と、
前記真空容器内にあり、前記磁場を発生する磁石回路と、
第1の磁石回路接続部と、
第2の磁石回路接続部であって、前記第1の磁石回路接続部および前記第2の磁石回路接続部は、前記磁石回路に電気的接続を提供する、第2の磁石回路接続部と、
前記第1の磁石接続部と前記第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチと、
前記第2の磁石接続部と前記第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチと、
前記第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントと、
前記第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントと、
前記第1のスイッチを作動させるように作動する第1の硬質コイルループであって、前記第1の電気的接続の一部を形成する、第1の硬質コイルループと、
前記第2のスイッチを作動させるように作動する第2の硬質コイルループであって、前記第2の電気的接続の一部を形成する、第2の硬質コイルループと、
を有する磁石。
当該磁石は、超電導磁石であり、
第1の電流リードと、
第2の電流リードと、
真空容器であって、前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードは、当該磁石の外部表面に配置され、前記真空容器を貫通する、真空容器と、
前記真空容器内にあり、前記磁場を発生する磁石回路と、
第1の磁石回路接続部と、
第2の磁石回路接続部であって、前記第1の磁石回路接続部および前記第2の磁石回路接続部は、前記磁石回路に電気的接続を提供する、第2の磁石回路接続部と、
前記第1の磁石接続部と前記第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチと、
前記第2の磁石接続部と前記第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチと、
前記第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントと、
前記第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントと、
前記第1のスイッチを作動させるように作動する第1の硬質コイルループであって、前記第1の電気的接続の一部を形成する、第1の硬質コイルループと、
前記第2のスイッチを作動させるように作動する第2の硬質コイルループであって、前記第2の電気的接続の一部を形成する、第2の硬質コイルループと、
を有する磁石。
【請求項15】
磁場を形成するための超伝導磁石用のスイッチ組立体であって、
前記超伝導磁石は、
第1の電流リードと、
第2の電流リードと、
真空容器であって、前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードは、前記磁石の外部表面に配置され、前記真空容器を貫通する真空容器と、
前記真空容器内にあり、前記磁場を発生する磁石回路と、
第1の磁石回路接続部と、
第2の磁石回路接続部であって、前記第1の磁石回路接続部および前記第2の磁石回路接続部は、前記磁石回路に電気的接続を提供する、第2の磁石回路接続部と、
を有し、
当該スイッチ組立体は、
前記第1の磁石接続部と前記第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチと、
前記第2の磁石接続部と前記第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチと、
前記第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントと、
前記第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントと、
前記第1のスイッチを作動させるように作動する第1の硬質コイルループであって、前記第1の電気的接続の一部を形成する、第1の硬質コイルループと、
前記第2のスイッチを作動させるように作動する第2の硬質コイルループであって、前記第2の電気的接続の一部を形成する、第2の硬質コイルループと、
を有するスイッチ組立体。
前記超伝導磁石は、
第1の電流リードと、
第2の電流リードと、
真空容器であって、前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードは、前記磁石の外部表面に配置され、前記真空容器を貫通する真空容器と、
前記真空容器内にあり、前記磁場を発生する磁石回路と、
第1の磁石回路接続部と、
第2の磁石回路接続部であって、前記第1の磁石回路接続部および前記第2の磁石回路接続部は、前記磁石回路に電気的接続を提供する、第2の磁石回路接続部と、
を有し、
当該スイッチ組立体は、
前記第1の磁石接続部と前記第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチと、
前記第2の磁石接続部と前記第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチと、
前記第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントと、
前記第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントと、
前記第1のスイッチを作動させるように作動する第1の硬質コイルループであって、前記第1の電気的接続の一部を形成する、第1の硬質コイルループと、
前記第2のスイッチを作動させるように作動する第2の硬質コイルループであって、前記第2の電気的接続の一部を形成する、第2の硬質コイルループと、
を有するスイッチ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、磁気共鳴撮像法に関し、特に、超電導磁石の電流をランプ化する電流リードの自動切り換えに関する。
【背景技術】
【0002】
磁気共鳴（MR）撮像法では、患者の体内の画像を形成するための手順の一部として、原子の核スピンを整列させるため、磁場が使用される。この磁場は、B0磁場と称される。MRスキャンの間、トランスミッタまたは増幅器およびアンテナによって生じた無線周波数（RF）パルスにより、局部的な磁場に摂動が生じ、これを用いて、B0磁場に対する核スピンの配向が操作される。核スピンによって放射される無線（RF）信号は、受信器コイルで検出され、これらのRF信号を用いて、MRI画像が構築される。
【0003】
磁気共鳴撮像法のB0磁場は、通常、超電導磁石を用いて形成される。超電導磁石のコイルに流れる電流は、外部電源、負荷、または放電システムを用いて、超電導磁石のコイルに接続された電流リードに接続することにより、変更され上下にランプ化される。〔先行技術文献〕
〔特許文献〕
【特許文献1】特開昭６３−１４２６２１号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、独立請求項に記載の磁気共鳴撮像システム、磁石、およびスイッチ組立体を提供する。実施例は、従属請求項に示されている。
【0005】
超電導磁石に電流リードを接続する際の困難さは、通常、良好な電導体は、良好な熱伝導体であるということにある。つまり、電流リードは、超電導磁石を暖める可能性がある。これは、超電導磁石を動作させるエネルギー要求を高める可能性がある。従って、磁石に電流リードを接続しまたは非接続にするシステムを提供することが有意である。
【0006】
超電導磁石のコイルからの電流リードの接続化および非接続化は、難しい課題である。スイッチは、真空および／または極低温で機能できる必要がある。また、これらは、電源不足の際、または磁石の急冷が開始された際に、適切に機能することが有意である。
【0007】
本発明の実施例では、超電導コイルまたは磁石回路と接続する電流リードを自動で切り換える機械的なシステムを提供することにより、前述の課題または他の課題を解決することができる。
【0008】
本発明は、極低温容器内に配置された一組の超伝導主磁石コイルを有する磁気共鳴検査システムに関する。超電導コイルと極低温容器の外側の電流ドレインとの間に、電気的接続部が提供される。この電気的接続部には、電気的スイッチが提供される。本発明では、電気的接続部は、低電流容量シャントを有し、さらに、磁石フレームと、超伝導コイルと電気的に対応する接触ポートとの間に、移動可能（可能な場合、回転可能）に取り付けられた、U字型または他の形状の導体を有する。低電流容量のシャントは、接触ポートをU字型の導体に接続する。U字型の導体は、接触ポートを有し、これは、磁石フレーム上の接触ポートに対して移動できる（ピン／アンビルコンタクトを形成する）。U字型の導体は、該U字型の導体にシャントを介して電流が流れた際に、ローレンツ力によって動かされる。
【0009】
本発明は、主磁石内の電流が上下にランプ化した際に、接触ポートによって形成されたスイッチを自動で閉にできる。
【0010】
本発明では、例えばMRIスキャナに使用される、冷凍超電導磁石用の、恒久的に導入された電流リードのシステムが開示され、磁石の低温部には、極めて小さな熱リークしか生じない。これらのリードの重要な特徴は、完全に自動的で機械的なスイッチが、リードを介して流れる輸送電流へのローレンツ力により、低いおよび高い電気／熱インピーダンス状態の間で、作動されることである。この切り換え動作により、少なくとも1桁のオーダーで、第1の冷凍機ステージでの熱負荷が抑制される。
【0011】
本願で使用される「コンピュータ可読ストレージ媒体」は、コンピュータ装置のプロセッサによって実行可能な指令を保管する、具体的ないかなるストレージ媒体をも網羅する。コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ可読の非一過性ストレージ媒体とも称される。また、コンピュータ可読ストレージ媒体は、有形コンピュータ可読媒体とも称される。ある実施例では、コンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピュータ装置のプロセッサによってアクセスされ得るデータを保管することができても良い。コンピュータ可読ストレージ媒体の一例には、これに限られるものではないが：フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ハードディスクドライブ、半導体ハードディスク、フラッシュメモリ、USBサム（thumb）ドライブ、ランダムアクセスメモリ（RAM）、リードオンリメモリ（ROM）、光ディスク、光磁気ディスク、およびプロセッサのレジスタファイルが含まれる。光ディスクの一例には、コンパクトディスク（CD）、デジタル多目的ディスク（DVD）、例えばCD-ROM、CD-RW、CD-R、DVD-ROM、DVD-RW、またはDVD-Rディスクが含まれる。また、コンピュータ可読ストレージ媒体と言う用語は、ネットワークまたは通信リンクを介して、コンピュータデバイスによってアクセスできる各種記録媒体を表す。例えば、データは、モデム上で、インターネット上で、またはローカルエリアネットワーク上で、検索されても良い。
【0012】
「コンピュータメモリ」または「メモリ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサに直接アクセス可能ないかなるメモリであっても良い。コンピュータメモリの一例には、これに限られるものではないが、RAMメモリ、レジスタ、およびレジスタファイルが含まれる。
【0013】
「コンピュータストレージ」または「ストレージ」は、コンピュータ可読ストレージ媒体の一例である。コンピュータストレージは、いかなる非揮発性コンピュータ可読ストレージ媒体であっても良い。コンピュータストレージの一例には、これに限られるものではないが、ハードディスクドライブ、USBサムドライブ、フロッピー（登録商標）ドライブ、スマートカード、DVD、CD-ROM、および半導体ハードドライブが含まれる。ある実施例では、コンピュータストレージは、コンピュータメモリであり、あるいはその逆であっても良い。
【0014】
本願において使用される「計算装置」は、プロセッサを有するいかなる装置をも網羅する。本願において使用される「プロセッサ」は、プログラムまたは機械実施可能な指令を実行できる電子部材を網羅する。「プロセッサ」を有する「計算装置」を参照する際には、2以上のプロセッサまたは処理コアを含み得るものとして解する必要がある。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサであっても良い。また、プロセッサは、単一のコンピュータシステム内の、または複数のコンピュータシステム内に分配されたプロセッサの集合を表しても良い。また、計算装置という用語は、各々が1以上のプロセッサを有する計算装置の集合またはネットワークを意味し得ると解する必要がある。多くのプログラムは、同じ計算装置内にある、または複数の計算装置にわたって分配された、複数のプロセッサによって実施される指令を有する。
【0015】
本願において使用される「ユーザインターフェース」は、ユーザまたはオペレータがコンピュータまたはコンピュータシステムと相互作用することが可能なインターフェースである。また、「ユーザインターフェース」は、「ヒューマンインターフェース装置」を表しても良い。ユーザインターフェースは、オペレータに情報もしくはデータを提供し、および／またはオペレータから情報もしくはデータを受容する。ユーザインターフェースは、オペレータからの入力を、コンピュータによって受容することを可能にし、コンピュータからユーザに出力を提供しても良い。換言すれば、ユーザインターフェースによって、オペレータは、コンピュータを制御または操作し、インターフェースによって、コンピュータは、オペレータの制御または操作の効果を示しても良い。ディスプレイまたはグラフィカルユーザインターフェース上でのデータまたは情報の表示は、オペレータに情報を提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポイントスティック、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカメラ、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、ワイヤグローブ、ダンスパッド、遠隔制御器、および加速度計を介したデータの受容は、全て、オペレータから情報またはデータを受容することが可能なユーザインターフェース部材の一例である。
【0016】
本願において使用される「ハードウェアインターフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部計算装置および／または機器と相互作用し、および／またはこれを制御するインターフェースを網羅する。ハードウェアインターフェースによって、プロセッサは、外部計算装置および／または機器に、制御信号または指令を送信する。また、ハードウェアインターフェースにより、プロセッサは、外部計算装置および／または機器とデータ交換しても良い。ハードウェアインターフェースの一例には、これに限られるものではないが、ユニバーサルシリアルバス、IEEE1394ポート、パラレルポート、IEEE1284ポート、シリアルポート、RS-232ポート、IEEE-488ポート、ブルーツース（登録商標）接続、ワイヤレスローカルエリアネットワーク接続、TCP／IP接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インターフェース、MIDIインターフェース、アナログ入力インターフェース、およびデジタル入力インターフェースが含まれる。
【0017】
本願において、磁気共鳴（MR）データは、磁気共鳴機器のアンテナにより、磁気共鳴画像の走査の際に、原子スピンによって放射される無線周波数信号の記録された測定結果として定められる。本願において、磁気共鳴撮像（MRI）画像は、磁気共鳴画像データ内に含まれる、解剖学的データの再構築された2または3次元の視覚化されたものとして定められる。この視覚化は、コンピュータを用いて実施される。
【0018】
ある態様では、本発明により、磁場を発生する磁石を有する磁気共鳴結像システムが提供される。前記磁石は、超伝導磁石である、前記磁石は、第1の電流リードおよび第2の電流リードを有する。磁気共鳴結像システムは、さらに、前記第1の電流リードおよび前記第2の電流リードに結合するように構成された電流ランプシステムを有する。電流ランプシステムは、前記超伝導磁石の電流をランプ化するように作動する。本願において使用されるランプ（化）と言う用語は、超電導磁石に流れる電流を変化させるプロセスを網羅する。これは、超電導磁石のコイルを介して流れる電流を増加させおよび／または低下させることを含む。電流ランプシステムは、超電導磁石の電流をランプ化するように作動する。
【0019】
磁石は、さらに、真空容器を有する。第1の電流リードおよび第2の電流リードは、磁石の外部表面に配置され、真空容器を貫通する。換言すれば、第1の電流リードおよび第2の電流リードは、真空容器に電流の貫通接続を提供する。磁石は、さらに、磁場を発生する磁石回路を有する。磁石回路は、磁場を発生させるために使用される超電導材料のコイルを有する。磁石回路は、真空容器内にある。磁石は、さらに、第1の磁石回路接続部を有する。磁石は、さらに、第2の磁石回路接続部を有する。第1の磁石回路接続部および第2の磁石回路接続部は、磁石回路をランプ化するため、磁石回路に電気的接続を提供する。実質的に、第1および第2の磁石回路接続部は、磁石のコイルに電気的に接続される。
【0020】
磁石は、さらに、第1の磁石接続部と第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチを有する。磁石は、さらに、第2の磁石接続部と第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチを有する。磁石は、さらに、第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントを有する。磁石は、さらに、第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントを有する。磁石は、さらに、第1の硬質コイルループを有する。第1の硬質コイルループは、第1のスイッチを作動させるように作動する。第1の硬質コイルループは、第1の電気的接続の一部を形成する。磁石は、さらに、第2の硬質コイルループを有する。第2の硬質コイルループは、第2のスイッチを作動させるように作動する。第2の硬質コイルループは、第2の電気的接続の一部を形成する。
【0021】
第1および第2の硬質コイルループは、移動可能であり、それぞれ、第1および第2の電気的接続を作動させることができる。真空容器内には、磁石によって生じた磁場が存在しても良い。第1および第2の電流シャントを介して電流が流れ始めると、電流は、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループを介しても流れるようになる。これにより、磁石によって生じた磁場と相互作用する第1および第2の硬質コイルループにより、磁場が誘導される。次に、これにより、第1および第2のスイッチが作動される。この実施例は、第1および第2のスイッチの切り換えが自動的に提供される点で、有意である。
【0022】
ある実施例では、第1および第2のシャントは、第1のスイッチおよび第2のスイッチよりも十分に低い電流レベルで導通することができる。しかしながら、シャントは、低い導電性を有するため、大きな熱伝導性を有する傾向にある。電流は、第1の電流リードおよび第2の電流リードを通過した後、第1の電流シャントおよび第2の電流シャントによって導通される。電流が十分に大きくなると、これにより、第1の硬質コイルループと磁場の間に力が生じ、第2の硬質コイルループと磁場の間に力が生じる。これにより、第1のスイッチおよび第2のスイッチが作動する。
【0023】
別の実施例では、第1および第2の硬質コイルループの各々は、ハーフループのみのコイルである。
【0024】
別の実施例では、第1のスイッチおよび第2のスイッチは、熱的に絶縁される。
【0025】
別の実施例では、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループは、独立に移動する。例えば、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループは、別個のベアリングに取り付けられ、このため、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループは、独立に作動しても良い。
【0026】
別の実施では、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループは、両方が同じ剛性構造体に取り付けられる。例えば、コイルは、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループを介して電流が流れた際に、剛性構造体に同じ方向のトルクを発生させるように配置される。この実施例は、真空容器内に維持される必要があるベアリングの数を低減できる点で有意である。
【0027】
別の実施例では、磁石は、永続的なモードで作動されても良い。
【0028】
別の実施例では、電流ランプシステムは、電流をランプアップもしくは増加させ、および／または電流をランプダウンもしくは減少させても良い。
【0029】
別の実施例では、電流ランプシステムは、メンテナンス、磁石の急冷用のランプダウンの間、電流をランプ化し、規則的なシステム作動のため、電流をランプアップしても良い。
【0030】
別の実施例では、第1の電流シャントおよび／または第2の電流シャントは、可撓性であっても良い。これは、第1のスイッチおよび第2のスイッチの作動中、シャントが曲がったり、変形したりできる点で有意である。
【0031】
別の実施例では、第1および第2の電流端子は室温端子であり、これらは、第1の電流シャントおよび第2の電流シャントによって、それぞれ、第1および第2の磁石回路接続部と接合される。第1の電流シャントおよび第2の電流シャントは、低インピーダンスの電気的接続部であり、磁石の作動電流を搬送することができても良い。磁石のランプアップのため、第1および第2の電流リードの間に、高電流電源が取り付けられても良い。磁石のランプダウンにより、抵抗またはダイオード電流は、第1の電流リードおよび第2の電流リードを横切るように接続されても良い。ある実施例では、抵抗またはダイオードは、磁石エネルギーが0.2から2時間の時間にわたって逸散するように寸法化されまたは選定される。
【0032】
別の実施例では、第1のスイッチは、第1の硬質コイルループを回転させる第1の旋回軸を有する。第1のスイッチは、第1のコンタクトおよび第2のコンタクトによって形成される。第1の硬質コイルループは、回転により、第1のコンタクトおよび第2のコンタクトを閉にするように作動する。第2のスイッチは、第2の硬質コイルループを回転させる第2の旋回軸を有する。第2のスイッチは、第3のコンタクトおよび第4のコンタクトによって形成される。第2の硬質コイルループは、回転により、第3のコンタクトおよび第4のコンタクトを閉にするように作動する。この実施例は、真空容器内で第1のスイッチおよび第2のスイッチを切り換える、単純な構造ながら有効な手段を提供する点で有意である。
【0033】
別の実施例では、第1のスイッチは、第1の硬質コイルループを有する第1のリンクにより形成される。第2のスイッチは、第2の硬質コイルループを有する第2のリンクにより形成される。この実施例では、実質的に第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループは、各々、てこ（レバー）として形成されるリンクを作動させる。これは、第1のスイッチおよび第2のスイッチの各々が閉の際に、より良好な電気的接続が形成される点で有意である。
【0034】
別の実施例では、第1のスイッチは、第1のネジ機構により形成される。第1の硬質コイルは、第1のネジ機構を作動させるように作動する。第2のスイッチは、第2のネジ機構により形成される。第2の硬質コイルは、第2のネジ機構を作動させるように作動する。この実施例では、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループは、これらを介して流れる電流によって作動され、これらは、旋回軸またはベアリングにおいて回転する。この回転の動きを用いて、ネジ機構が駆動されても良い。
【0035】
別の実施例では、第1のスイッチは、熱的に絶縁される。第1のスイッチは、第1の電流リードに結合される。第2のスイッチは、熱的に絶縁される。第2のスイッチは、第2の電流リードに結合される。この実施例は、第1の電流リードおよび第2の電流リードが真空容器の外側に、電気的接続部を有する点で有意である。これは、これらが室温であることを意味する。これらは、良好な導体であるため、これらは、極めて良好な熱伝導体である。第1のスイッチおよび第2のスイッチを熱的に絶縁することにより、第1の電流リードおよび第2の電流リードが磁石回路を暖めることが抑制される。
【0036】
第1のスイッチおよび第2のスイッチは、これらが「オフ」または開状態の際に、低熱伝導性である。スイッチは、「オン」または閉状態の際に、高い熱伝導性を有しても良い。
【0037】
別の実施例では、第1のスイッチは、第1の高温超伝導体により、第1の磁石接続部に電気的に接続される。第2のスイッチは、第2の高温超伝導体により、第2の磁石接続部に電気的に接続される。第1の磁石回路接続部は、高温超伝導体を有する。第2の磁石回路接続部は、高温超伝導体を有する。この実施例は、これらが第1のスイッチおよび／または第2のスイッチを横断する熱勾配となる点で有意である。第1の高温超伝導体および第2の高温超伝導体を使用して、追加の熱マス（mass）を提供し、これを横断する熱勾配を提供しても良い。第1の高温超伝導体および第2の高温超伝導体は、高温超伝導体で構成されるため、これらは、例えば低温超伝導体で構成された場合に比べて、より高い温度で超伝導となることができる。
【0038】
ある実施例では、磁石回路は、低温超伝導体を有する。この場合、前述の実施例における第1の高温超伝導体および第2の高温超伝導体は、特に有意である。これは、第1の高温超伝導体および第2の高温超伝導体にわたる熱勾配によって、低温超伝導体による熱エネルギーロスが抑制されるためである。
【0039】
別の実施例では、磁石は、さらに、前記第1の電流リードと前記第2の電流リードの間に流れる前記電流が、所定の閾値未満となった際に、前記第1のスイッチが開のまま維持されるように、前記第1の硬質コイルループの位置を維持し、前記第2のスイッチが開のまま維持されるように、前記第2の硬質コイルループの位置を維持する、少なくとも一つの回復素子を有する。この実施例は、その電流レベルで、第1のスイッチおよび第2のスイッチが閉となるように回復素子が選定される点で有意である。ある実施例では、硬質コイルループの各々は、自身の回復素子を有する。1または2以上の回復素子は、第1のスイッチおよび第2のスイッチが閉となる電流レベルで変化する強度調節器を有する。ある実施例では、1または2以上の回復素子は、バネであり、これらは、ケーブルおよびプーリーにより硬質コイルループに接続されたおもりであっても良い。回復素子は、自動で操作される、または手動で操作されるアクチュエータであっても良い。例えば、アクチュエータは、第1のスイッチおよび第2のスイッチを開に維持するよう構成された、ステッパモータであっても良い。
【0040】
別の実施例では、第1の硬質コイルループは、複数のコイルループを有する。第2の硬質コイルループは、複数のコイルループを有する。この実施例は、電流が流れた際に、追加のコイルループによって、コイルの各々に大きな磁場が発生する点で有意である。この場合、コイルにより大きなトルクが形成され、第1のスイッチおよび第2のスイッチを作動させることが容易となる。
【0041】
別の実施例では、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループの少なくとも一つは、鉄ブロックに取り付けられる。この実施例は、電流が流れた際に、第1の硬質コイルループおよび／または第2の硬質コイルループによって発生する力が増大する点で有意である。
【0042】
別の実施例では、第1の硬質コイルループおよび第2の硬質コイルループの少なくとも一つは、真空容器の内部表面に取り付けられた鉄ブロックのギャップ内を移動できるように作動する。この実施例は、第1の硬質コイルループおよび／または第2の硬質コイルループで生じるトルクを高め、第1のスイッチおよび／または第2のスイッチをより容易に作動できる点で有意である。
【0043】
ある実施例では、両方の硬質コイルループは、自身の鉄ブロックを有し、またはギャップを有する自身の鉄ブロックを貫通しても良い。
【0044】
別の実施例では、第1のスイッチは、第1の磁石接続部と電気的に接続された第1の冷却端子を有する。第2のスイッチは、第2の磁石接続部と電気的に接続された第2の冷却端子を有する。第1の冷却端子および第2の冷却端子は、冷凍放射線シールドに、熱的に接続される。この実施例は、冷凍放射線シールドによって熱リザーバが提供され、磁石の電流がランプ化された際に、第1のスイッチおよび第2のスイッチが極端に暖められることが抑制される点で有意である。
【0045】
別の実施例では、第1のスイッチおよび第2のスイッチは、磁石回路の冷却用の冷凍機ステムと隣接して取り付けられる。また、これは、冷凍機ステムによって、熱リザーバが提供され、ランプ化プロセスにおいて、第1のスイッチおよび第2のスイッチの暖めが抑制される点で有意である。
【0046】
別の実施例では、磁場は、磁場線を有する。第1の硬質コイルループは、第1の硬質コイルループを通る第1の所定の切り換え電流が、第1のスイッチの操作のため、第1の硬質コイルループに第1のトルクを発生させるように、前記磁場に対して配向される。第2の硬質コイルループは、第2の硬質コイルループを通る第2の所定の切り換え電流が、第2のスイッチの操作のため、前記第2の硬質コイルループに第2のトルクを発生させるように、前記磁場線に対して配向される。
【0047】
別の実施例では、磁石がオンのとき、第1および第2の硬質電流ループは、軸方向に誘導された大きな磁場が生じる領域に配置される。ループに流れる電流に対する、この磁場の組み合わせ効果により、横方向に電磁力が生じる。この横方向の電磁力は、第1のスイッチおよび／または第2のスイッチを作動させる際に使用される。
【0048】
別の実施例では、磁石は、さらに、第1のスイッチおよび第2のスイッチを少なくとも部分的に取り囲み、ならびに／または第1のスイッチおよび第2のスイッチと接触する、少なくとも一つの熱シールドを有する。この実施例は、少なくとも一つの熱シールドによって、熱リザーバが提供され、磁石回路での電流のランプ中に、第1のスイッチおよび第2のスイッチが低温に維されることが助長される点で有意である。
【0049】
ある実施例では、熱シールドは、冷凍機ステムにより冷却されるが、複数の熱シールドが存在しても良い。ある実施例では、1または2以上の熱シールドは、アルミニウム板であり、電流のランプアップまたはランプダウン中、熱リザーバとして機能しても良い。
【0050】
別の態様では、本発明により、磁場を発生する磁石が提供される。当該磁石は、超電導磁石である。磁石は、第1の電流リードを有する。磁石は、さらに、第2の電流リードを有する。磁石は、さらに、真空容器を有する。第1の電流リードおよび第2の電流リードは、当該磁石の外部表面に配置され、真空容器を貫通する。磁石は、さらに、磁場を発生する磁石回路を有する。磁石回路は、真空容器内にある。磁石は、さらに、第1の磁石回路接続部を有する。磁石は、さらに、第2の磁石回路接続部を有する。第1の磁石回路接続部および第2の磁石回路接続部は、磁石回路の電流のランプ化のため、磁石回路用の電気的接続を提供する。
【0051】
磁石は、さらに、第1の磁石接続部と第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチを有する。磁石は、さらに、第2の磁石接続部と第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチを有する。磁石は、さらに、第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントを有する。磁石は、さらに、第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントを有する。磁石は、さらに、第1の硬質コイルループを有する。第1の硬質コイルループは、第1のスイッチを作動させるように作動する。第1の硬質コイルループは、第1の電気的接続の一部を形成する。磁石は、さらに、第2の硬質コイルループを有する。第2の硬質コイルループは、第2のスイッチを作動させるように作動する。第2の硬質コイルループは、第2の電気的接続の一部を形成する。
【0052】
別の態様では、本発明により、磁場を形成するための磁石用のスイッチ組立体が提供される。この磁石は、第1の電流リードを有する。磁石は、さらに、第2の電流リードを有する。磁石は、さらに、真空容器を有する。第1の電流リードおよび第2の電流リードは、前記磁石の外部表面に配置され、真空容器を貫通する。磁石は、さらに、磁場を発生する磁石回路を有する。磁石回路は、真空容器内にある。
【0053】
磁石は、さらに、第1の磁石回路接続部を有する。磁石は、さらに、第2の磁石回路接続部を有する。第1の磁石回路接続部および第2の磁石回路接続部は、磁石回路に電気的接続を提供する。スイッチ組立体は、第1の磁石接続部と第1の電流リードの間で、第1の電気的接続を切り換える第1のスイッチを有する。スイッチ組立体は、第2の磁石接続部と第2の電流リードの間で、第2の電気的接続を切り換える第2のスイッチを有する。スイッチ組立体は、さらに、第1のスイッチを横切るように接続された第1の電流シャントを有する。スイッチ組立体は、さらに、第2のスイッチを横切るように接続された第2の電流シャントを有する。スイッチ組立体は、さらに、第1の硬質コイルループを有する。第1の硬質コイルループは、第1のスイッチを作動させるように作動する。第1の硬質コイルループは、第1の電気的接続の一部を形成する。スイッチ組立体は、さらに、第2の硬質コイルループを有する。第2の硬質コイルループは、第2のスイッチを作動させるように作動する。第2の硬質コイルループは、第2の電気的接続の一部を形成する。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明の一実施例による磁石100を示した図である。
【図2】本発明の一実施例によるスイッチ組立体を示した図である。
【図3】本発明の一実施例による理想的なスイッチ組立体を示した図である。
【図4】本発明の一実施例によるスイッチ組立体における、磁石の電流負荷と時間の関係のプロット、および接触抵抗と時間の関係のプロットである。
【図5】本発明の一実施例による別の理想的なスイッチ組立体300を示した図である。
【図6】本発明の一実施例による磁気共鳴撮像システムを示した図である。
【図7】本発明の一実施例による別の理想的なスイッチ組立体を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0055】
以下、一例として、図面を参照して、本発明の好適実施例について説明する。
【0056】
図面において、同様の参照符号の素子は、透過な素子または同じ機能を発揮する素子である。先に説明された素子は、機能が等しい場合、必ずしも後の図で説明はされない。
【0057】
図1には、本発明の一実施例による磁石100の一例を示す。これは、円筒タイプの磁石の一部である。複数の真空チャンバ壁102が認められる。この磁石は、中央に円筒状タイプのボアを有する。壁102の間には、真空チャンバ104がある。参照符号106が付された素子は、磁気回路106を形成する超伝導コイルの一部である。
【0058】
真空チャンバ104内には、スイッチ組立体107が取り付けられる。第1の電流リード108および第2の電流リード110は、壁102を貫通し、電気的な貫通接続を提供する。第1の電流リード108は、第1のコンタクト112に接続される。第2の電流リード110は、第3のコンタクト116に接続される。第2のコンタクト114は、第1のスイッチ120を形成する。第4のコンタクト118は、第2のスイッチ122を形成する。この実施例において、第2のコンタクト114は、第1の硬質コイルループ124に取り付けられる。第4のコンタクト118は、第2の硬質コイルループ126に取り付けられる。第1の硬質コイルループ124および第2の硬質コイルループ126は、それぞれ回転（旋回）することができ、この回転（旋回）により、第1のコンタクトが第2のコンタクト114と接触するようになり、または第3のコンタクト116は、第4のコンタクト118と接触するようになる。また、第1の硬質コイルループ124と第1のコンタクト112の間には、第1の電流シャント128がある。第2の電流シャント130は、第2の硬質コイルループ126を第3のコンタクト116と接続する。
【0059】
磁石100が使用されると、磁石回路106を介して電流が流れる。これは、真空チャンバ104内に存在する磁場を誘導する。電流が第1の電流リード108と第2の電流リード110の間に流れると、電流は、第1および第2の電流シャント128、130を介しても流れるようになる。シャントを介して流れる電流が十分な場合、第1の硬質コイルループ124および第2の硬質コイルループ126を通って流れる電流によって、磁場が生じ、これは、磁石回路106によって生じた磁場により、第1のスイッチ120および第2のスイッチ122を閉にするようなトルクを誘導する。良好な導体は、通常、極めて良好な熱伝導体であるため、第1の電流リード108と第2の電流リード110から、直接接続を提供することは難しい。これは、大きな熱ロスにつながり、磁石回路106を冷却する冷凍機システムの負荷を増加させる。これは、切り替え配置を用いることで解決され得る。ここでは、第1および第2の電流リード108、110は、切り換えられ、その後磁石回路106に接続される。磁気共鳴撮像システムに電力不足または他の緊急事態が生じた場合、そのようなスイッチを作動させることは難しいという問題がある。示されたスイッチ組立体107は、第1の硬質コイル124および第2の硬質コイル126を流れる電流が十分な場合、第1のスイッチ120および第2のスイッチ122を自動で閉にする。
【0060】
第1のスイッチ120および第2のスイッチ122が閉の際、素子を復元させることにより、制御に必要な電流量が正確に実施される。これらは図には示されていないが、第1のスイッチ120および第2のスイッチ122を閉にするのに必要な力を制御するため、バネまたは他の復元素子を加えることで、比較的容易に行える。
【0061】
また、この図には、第1の磁石接続部132および第2の磁石接続部134が示されている。これらは、磁石回路106に電気的接続を提供する、電気的接続部である。この実施例では、第1の高温超伝導体136が使用され、第1の硬質コイルループ124が第1の磁石コネクタ132に接続される。第2の高温超伝導体138を使用して、第2の硬質コイルループ126が第2の磁石接続部134に接続される。第1の高温超伝導体および第2の高温超伝導体136、138により、第1の磁石接続部132と第1の硬質コイルループ124の間に熱勾配が存在する場所が提供され、第2の磁石接続部134と第2の硬質コイルループ126の間に、別の熱勾配の存在する場所が提供される。
【0062】
第1の高温超伝導体136および第2の高温超伝導体138は、高温超伝導材料で構成されるため、これらの部材における抵抗ロスは、最小限に抑制される。第1の高温超伝導体136および第2の高温超伝導体138は、必ずしも全ての実施形態で必要ではない。しかしながら、第1の高温超伝導体136および第2の高温超伝導体138が存在することは、磁石回路106が低温超伝導体で製造される場合、有意である。これは、磁石回路106とスイッチ組立体107の部材との間に、より高い温度差が存在し得るためである。
【0063】
スイッチ組立体107は、冷凍機ステム140に隣接した状態で示されている。冷凍機ステム140をスイッチ組立体107の近傍に配置することは、有意である。磁石回路106内の電流がランプ化された際、すなわち低下された際に、抵抗加熱により、スイッチ組立体107の各部材が暖められるからである。冷凍機ステム140は、熱リザーバを提供し、これの支援により、スイッチ組立体107の部材の温度が上昇することが抑制される。この図には示されていないが、スイッチ組立体107の各部材の周囲に、熱シールドが配置されても良い。これらの冷凍機ステム140との接近配置のため、これらの熱シールドは、ランプ化の間、追加の熱リザーバを提供する。
【0064】
図1に示すように、大きな液体ヘリウムバッファを使用せずに冷凍化されたMRI磁石は、自動ランプダウンシステムを備え、冷却システムが長期的に不調に陥った場合、磁石が極端に暖められる前に、磁界のスイッチをオフにしても良い。
【0065】
安全なランプダウンを可能にするため、超伝導コイルを外界に接続する電流リードは、常時、所定の場所に配置される必要がある。リードは、マグネットから揮発するヘリウムガスによる冷却なしで、全磁石電流を搬送可能である必要がある。しかしながら、そのような恒久的なリードは、20Wのオーダーの、冷凍機の第1ステージでの熱負荷につながる（通常の磁石作動電流400Aの場合）。これは、許容できないほど大きい。原理的に、電流が流れない状況での所望の低熱リークは、冷媒からリードを機械的に非接続にすることによって得ることができる。しかしながら、真空空間で切り換え動作を実施する信頼性のある機械的なアクチュエータは、主電源が利用できない状況では、容易に得ることはできない。
【0066】
電流リード108、110は、磁石自身によって生じた磁場内の負荷電流に対してローレンツ力を使用することにより、完全にパッシブな方式で、リードの所望の切り換え動作を提供し得る。
【0067】
図1に示すように、2つの電流リード108、110の各々は、磁石コイルを収容する外部真空容器の固定貫通を構成し、電気的／熱的接触を介して、U字型のスイベル部124、126に接続される。コンタクトギャップは、薄い可撓性ワイヤ128、130によってブリッジされ、ある実施形態では、これらのワイヤは、最大電流の最大10％を搬送することができても良い。他方の端部では、リードのU字型のスイベル部分は、磁石回路106に、直接または中間高温超伝導リード132、138を介して、（柔軟性のある方法で）接続される。電流リードのスイベル部分は、コンタクトが通常開になるような、バネ荷重式であっても良い。磁石回路を流れる電流は、最初は、コンタクトギャップをブリッジする（跨ぐ）薄いバイパスを介して流れる。U字型のスイベル部分124、126は、磁石の主巻線およびシールド巻線の間の環状ギャップ107内の磁界に露出されるため、これらは、コンタクト部が閉となるように横向きに引っ張られ、これにより、リードの固定部およびスイベル部の間に、低抵抗電気接続が形成される。電流が０まで減少すると、コンタクトは速やかに自動的に開になる。
【0068】
このリレーまたは自動スイッチコンタクトは、原理的に、電流リードの高温側または低温側のいずれにおいても使用することができる。接触抵抗は低温で大きく増加することが示されているため、これを、コンタクト温度が常時室温に近くなる高温側に配置することは有意である。
【0069】
図2には、スイッチ組立体107をより詳細に描いた図を示す。図1に示した特徴に加えて、第1のベアリング200が示されており、この周囲で第1の硬質コイルが回転する。また、第2のベアリング202も示されており、この周囲で第2の硬質コイルループ126が回転する。
【0070】
図3には、本発明の一実施例による理想的なスイッチ組立体300が示されている。硬質電流ループ301は、回転軸306の周囲を回転できる。硬質電流ループ301は、高さ302と、長さまたは径304とを有する。スイッチは、第1のコンタクト310と第2のコンタクト312とによって形成される。第1のコンタクト310と硬質電流ループ301の間には、バイパス接続部308が存在する。第1および第2のコンタクト301、312は、回転軸306から径314で取り付けられる。電流が硬質電流ループ301を流れる際に、トルクが生じ、これにより、硬質電流ループ301が回転軸306の周囲で回転される。これにより、第2のコンタクト312と第1のコンタクト310との間に、力が生じる。
【0071】
コンタクトに作用する力FCに対する接触抵抗RCの寄与は、近似的に、以下の式で表される：
【0072】
【数1】
【0073】
このシミュレーションにおいて、n＝0.25、KC＝0.2 mΩNnを使用する。これらの値は、実験的に定められる。コンタクトはI＜5Aで完全に開となり、I＞5Aで前述の接触抵抗が得られると仮定する。磁界Bは、電流Iに比例するため、導体の外側部分でのローレンツ力Fは、電流Iに二次的に依存し、
【0074】
【数2】
【0075】
最終的に、てこの機構により、
【0076】
【数3】
【0077】
図4には、2つのプロットが示されている。プロット400は、磁石の電流負荷と時間の関係を示しており、プロット402は、シミュレーションにおける接触抵抗と時間の関係を示している。いずれの場合も、x軸は、時間404である。軸406は、第1および第2の電流リードにわたる電流負荷を示しており、軸408は、時間の関数としての第1または第2のスイッチの接触抵抗を示している。
【0078】
図4における電流リードのシミュレーションにより、想定される構成では、電流がスイッチオフになると、約1Wの熱負荷のみでの一連の負荷の間、約24kJの熱がワイヤの低温端に移動する。
【0079】
別の実施形態では、てこの回転軸に一体化されたスレッド（糸）が存在する。コンタクトは、てこの動きによって回転するスレッドボルトにより実現される。この方法では、コンタクト力がさらに増大する。この技術の短所は、スレッドが絡み合うリスクがあることである。この場合、コンタクトは、電流がスイッチオフになった際に、高い信頼性で開にならないおそれがある。
【0080】
接触圧力が印加されたままコンタクトの2つの部分が横方向にずれた場合、接触抵抗は、さらに抑制され得る。この方法によって生じる表面の小さなスクラッチ傷は、電気的接触を改善する。ある実施形態では、コンタクト部分の一方または両方に取り付けられた一組のバイメタルは、コンタクトでの電流によって生成する熱により、コンタクト領域での温度が上昇した際に、直ちにこの垂直な配置を誘導する（I2RC）。熱は、コンタクトが既に閉になっている際にのみ生成するので、横方向の動きが始まるまで、接触圧力が常に印加される。
【0081】
図5には、図3に示したものと同様の実施形態を示す。図5には、図3の部材の全ては示されていない。図5には、硬質電流ループ301のみが示されている。硬質電流ループ301は、回転軸306の周囲を回転可能である。また、500で表された領域は、鉄または強磁性体部材を表す。鉄500は、硬質電流ループ301に直接取り付けられ、またはこれは、硬質電流ループ301が回転するチャネルを有する、鉄508の固定部品であっても良い。鉄500の目的は、電流が硬質電流ループ301を介して流れた際に、回転軸306の周囲により大きなトルクを発生させることである。
【0082】
この実施例では、磁場がブロックの間で上昇するように、てこに作用する力は、導体の両側での2つの鉄のブロックの配置により上昇する。このアイデアは、図3に示されている。
【0083】
シミュレーションソフトウェア「オペラ」を用いた計算では、実際の条件下では、接触圧力は、約2桁増加することが示唆される。高磁場では、鉄ブロックの磁化が飽和し、効果はより小さくなる。
【0084】
理想的には、スイベル電流負荷にのみ作用する力は、磁場によるローレンツ力、およびリードを非接続位置に戻すように押し付けるバネ荷重である。ただし、磁石が完全にレベル化されていない場合、重力による追加の力が存在する。この重力は、重力による正味のトルクが0になるように、スイベル位置の反対側での追加の質量によってバランスされ、寸法化され、配置される。その後、電流リードは、磁石の全ての方向に作用を続け、磁石は、加速／減速力を受ける（例えば、可動式MRシステムにおける磁場での輸送中）。
【0085】
図６には、本発明の一実施例による磁気共鳴結像システム600の一例を示す。磁気共鳴結像システム600は、磁石100を有する。磁石100は、円柱状タイプの超伝導磁石100であり、貫通ボア306を有する。磁石100は、図1に示されているような構成を有する。異なる種類の磁石の使用も可能であり、例えば、分離型の円筒状磁石と、いわゆるオープン磁石の両方を使用することも可能である。分離型の円筒状磁石は、標準的な円筒状磁石と似ているが、クリオスタットは、磁石の等平面にアクセス可能となるよう、2つの区画に分割される点が異なる。そのような磁石は、例えば、荷電粒子ビーム診断とともに使用される。オープン磁石は、2つの磁石区画を有し、一方は、他方の上にあり、物体を受容するよう十分に大きな中割れ空間を有する。2つの区画の配置は、ヘルムホルツコイルと同様である。オープン磁石は、対象物の閉じ込めが少ない点で、一般的である。円筒状磁石のクリオスタットの内部には、超伝導コイルの集合体がある。円筒状磁石100のボア606の内部には、結像ゾーン608があり、ここでは、磁気共鳴結像が十分に実施できるよう、磁場は強く均一である。
【0086】
磁石のボア606内では、一組の磁場勾配コイル610があり、これは、磁石100の結像ゾーン608内での磁気スピンを空間的にエンコードする、磁気共鳴データの取得に使用される。磁場勾配コイル610は、磁場勾配コイル電源612に接続される。磁場勾配コイル610は、代表例として示されている。通常、磁場勾配コイル610は、3つの直交空間方向で空間的にエンコードするため、3つの別個のコイル組を有する。磁場勾配電源は、磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル610に供給される電流は、時間の関数として制御され、ランプ化またはパルス化されても良い。
【0087】
結像ゾーン608内での磁気スピンの配向を操作し、結像領域608内でスピンからの無線送信を受信するため、結像ゾーン608に隣接して、無線周波数コイル614が配置される。無線周波数アンテナは、複数のコイル素子を有しても良い。また、無線周波数アンテナは、チャネルまたはアンテナとも称される。無線周波数コイル614は、無線周波数トランシーバ616に接続される。無線周波数コイル614および無線周波数トランシーバ616は、別個の送受信コイルと、別個の送信および受信器とにより、置換されても良い。無線周波数コイル614および無線周波数トランシーバ616は、一例であることが理解される。無線周波数コイル614は、専用の送信アンテナおよび専用の受信アンテナを表すことを意図する。同様に、トランシーバ616は、別個の送信機および受信器を表しても良い。
【0088】
磁石100は、電流ランプシステム624に接続された第1の電流リード108および第2の電流リード110を示す。電流ランプシステム624は、コンピュータ626のハードウェアインターフェース628と接続されるように示されている。
【0089】
磁場勾配コイル電源612およびトランシーバ616は、コンピュータシステム626のハードウェアインターフェース628に接続される。コンピュータシステム626は、さらに、プロセッサ630を有する。プロセッサ630は、ハードウェアインターフェース628、ユーザインターフェース634、コンピュータストレージ636、およびコンピュータメモリ638に接続される。
【0090】
コンピュータストレージは、フッ素（fluorine）磁気共鳴データ640を有するように示されている。磁気共鳴データ640は、磁気共鳴撮像システム600により取得される。コンピュータストレージ636は、さらに、画像642を有するように示されており、この画像は、磁気共鳴データ640から再構成される。コンピュータストレージ636は、さらに、パルスシーケンス648を有するように示されている。ここで使用されるパルスシーケンスは、一組の指令であり、これにより磁気共鳴システム600が磁気共鳴データ640を取得することが可能になる。
【0091】
コンピュータメモリ638は、制御モジュール650を有するように示されている。制御モジュール650は、機械的に実行可能な指令を有し、これにより、プロセッサは、磁気共鳴撮像システム600の動作および機能を制御する。例えば、制御モジュールは、電流ランプシステムの動作を制御しても良い。制御モジュール650は、パルスシーケンス648を使用して、プロセッサ630が磁気共鳴データ640を取得できるようなコマンドを発しても良い。コンピュータメモリ638は、さらに、画像再構成モジュール652を有する。画像再構成モジュール652は、コンピュータ実行コードを有し、これにより、プロセッサ630は、磁気共鳴データ640からの画像642を再構成することができる。
【0092】
図7には、本発明の一実施例による理想的なスイッチ組立体700を示す。図7に示した実施例は、図3に示した実施例と同様である。図3の単一の硬質電流ループ301の代わりに、硬質コイルループ701を構成するために使用される追加のコイルループが存在する。他の実施例では、2以上の追加のコイルループが存在しても良い。コイルは、コイル701の追加の巻線を有するように形成されても良い。
【0093】
図面および前述の記載において、本発明について詳しく説明したが、そのような表示および記載は、一例であって、本発明は、示された実施例に限定されるものではない。
【0094】
図面、開示、および特許請求の範囲の研究から、特許請求の範囲に記載の発明を理解することで、当業者には、示された実施例に対する他の変形例が理解される。請求項において、「有する」と言う用語は、他の素子を排斥するものではなく、「一つの」と言う用語は、複数のものを排斥するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、請求項に記載のいくつかの事項の機能を満たしても良い。単にある手段が複数の従属請求項に記載されていることから、これらの手段の組み合わせが有意に使用できないと解してはならない。コンピュータプログラムは、好適な媒体、例えば、光ストレージ媒体、または他のハードウェアの一部としてもしくは他のハードウェアとともに供給される半導体媒体に、保管／分配されても良い。ただし、これは、インターネットを介して、または他の有線もしくは無線通信システムを介して、他の形態で分配されても良い。請求項内のいかなる参照符号も、範囲を限定するものと解してはならない。
【符号の説明】
【0095】
100 磁石102 真空チャンバ壁
104 真空チャンバ
106 磁石回路
107 スイッチ組立体
108 第1の電流リード
110 第2の電流リード
112 第1のコンタクト
114 第2のコンタクト
116 第3のコンタクト
118 第4のコンタクト
120 第1のスイッチ
122 第2のスイッチ
124 第1の硬質コイルループ
126 第2の硬質コイルループ
128 第1の電流シャント
130 第2の電流シャント
132 第1の磁石接続部
134 第2の磁石接続部
136 第1の高温超伝導体
138 第2の高温超伝導体
140 冷凍機ステム
200 第1のベアリング
202 第2のベアリング
300 スイッチ組立体
301 硬質電流ループ
302 高さl
304 長さrl
306 回転軸
308 バイパス接続部
310 第1のコンタクト
312 第2のコンタクト
314 コンタクトの径
316 磁場線の方向
400 磁石の電流負荷と時間の関係
402 接触抵抗と時間の関係
404 時間
406 電流負荷
408 接触抵抗
500 鉄
600 磁気共鳴結像システム
606 磁石のボア
608 結像ゾーン
610 磁場勾配コイル
612 磁場勾配コイル電源
614 無線周波数コイル
616 トランシーバ
618 対象物
620 対象物サポート
624 電流ランプシステム
626 コンピュータシステム
628 ハードウェアインターフェース
630 プロセッサ
632 ユーザインターフェース
636 コンピュータストレージ
638 コンピュータメモリ
640 磁気共鳴データ
642 画像
648 パルスシーケンス
650 制御モジュール
652 画像再構成モジュール
700 スイッチ組立体
701 硬質コイル