相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)請(qǐng)求享有2014年12月24日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第14/582508號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其整體通過引用并入本文中。

本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及磁共振成像，且更具體地涉及用于磁共振成像裝置的超導(dǎo)磁體的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前，用于安裝在臨床場(chǎng)所的磁共振成像(mri)裝置中的超導(dǎo)磁體通常由液態(tài)冷凍劑(諸如液態(tài)氦)的浴來冷卻。這些磁體需要定期維護(hù)，其包括升場(chǎng)(rampup)或降場(chǎng)(rampdown)(例如，調(diào)整電流來補(bǔ)償年度漂移)、再勻場(chǎng)來恢復(fù)均一性、制冷機(jī)(冷頭)的定期更換等。此維護(hù)通常由必須到達(dá)臨床場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)工程師來執(zhí)行。

閉合的傳導(dǎo)/對(duì)流冷卻的磁體可能需要甚至額外的定期維護(hù)，這可帶來增加的操作成本和停機(jī)時(shí)間。具體而言，此類磁體由于缺少大型氦浴而具有受限的穿越能力。當(dāng)超過穿越時(shí)間限制時(shí)(諸如，例如，由于延長(zhǎng)的斷電、冷頭失效、或延長(zhǎng)的冷頭更換)，磁體線圈可變熱且最終失超(quench)。在此類失超之后，現(xiàn)場(chǎng)工程師通常將必須到達(dá)臨床場(chǎng)所，以再調(diào)節(jié)磁體和將磁體再勻場(chǎng)到最佳操作范圍中。

連同上文，即使設(shè)計(jì)工作針對(duì)延長(zhǎng)穿越時(shí)間，但可能總是留下某些未覆蓋的臨床情形，其中超過最大持續(xù)時(shí)間，且磁體將開始變熱且最終失超。在這些情形下，確保磁體在任何停機(jī)期間不會(huì)失超的唯一方式是在失超發(fā)生之前再激勵(lì)磁體，這涉及磁體的降場(chǎng)，其中電流從磁體緩慢提取，且磁場(chǎng)強(qiáng)度降低。然而，目前升場(chǎng)和降場(chǎng)是冗長(zhǎng)的過程，這需要現(xiàn)場(chǎng)工程師在現(xiàn)場(chǎng)來手動(dòng)地接合引線且因此閉合放電電路。

因此，期望的是能夠自動(dòng)地監(jiān)測(cè)磁體的操作狀態(tài)，以及遠(yuǎn)程地控制和執(zhí)行磁體的放電和升場(chǎng)或降場(chǎng)。具體而言，期望的是能夠在磁體溫度升高或檢測(cè)到其他關(guān)鍵參數(shù)高于閾值水平時(shí)自動(dòng)地降場(chǎng)，且在解決任何問題時(shí)自動(dòng)地再調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在實(shí)施例中，提供了一種用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括：具有電聯(lián)接到超導(dǎo)磁體上的第一端的導(dǎo)電引線，電聯(lián)接到引線的第二端上的主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的至少一者，以及與主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的該至少一者通信的控制器?？刂破鳂?gòu)造成監(jiān)測(cè)指示超導(dǎo)磁體的狀態(tài)的至少一個(gè)磁體參數(shù)值，且當(dāng)在失超之前，磁體參數(shù)值穿過預(yù)定閾值時(shí)，自動(dòng)地控制主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的該至少一者的操作。

在實(shí)施例中，提供了一種用于控制超導(dǎo)磁體的操作的方法。該方法包括以下步驟：感測(cè)指示超導(dǎo)磁體的狀態(tài)的至少一個(gè)磁體參數(shù)值，將該至少一個(gè)參數(shù)值與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的閾值相比較，以及如果該至少一個(gè)磁體參數(shù)值穿過閾值，則自動(dòng)地啟動(dòng)磁體的降場(chǎng)、磁體的升場(chǎng)和勻場(chǎng)操作中的至少一者。

在實(shí)施例中，提供了一種用于自動(dòng)地控制超導(dǎo)磁體的降場(chǎng)的方法。該方法包括以下步驟：將放電模塊電聯(lián)接到超導(dǎo)磁體上，放電模塊包括至少一個(gè)電阻器和二極管堆疊，監(jiān)測(cè)指示超導(dǎo)磁體的當(dāng)前狀態(tài)的至少一個(gè)磁體參數(shù)值，以及在控制單元處，當(dāng)該至少一個(gè)磁體參數(shù)值穿過儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的閾值時(shí)自動(dòng)地啟動(dòng)磁體的受控降場(chǎng)。

在實(shí)施例中，提供了一種用于超導(dǎo)磁體的電流引線組件。電流引線組件包括：真空室，布置在真空室內(nèi)且具有磁體引線和聯(lián)接到磁體引線上的電流觸頭的超導(dǎo)磁體，具有可收縮的觸頭的可收縮的電流引線，以及聯(lián)接到可收縮的電流引線上的促動(dòng)器組件。促動(dòng)器組件構(gòu)造成使可收縮的電流引線的可收縮的觸頭在第一位置和第二位置之間自動(dòng)地移動(dòng)，在第一位置，可收縮的觸頭與電流觸頭間隔開，且在第二位置，可收縮的觸頭與電流觸頭接觸。

附圖說明

本發(fā)明通過參照附圖閱讀非限制性實(shí)施例的以下描述將更好理解，在以下附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)的示意性框圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)的示意性框圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)的示意性框圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的可收縮的引線組件的詳細(xì)截面視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的可收縮的引線組件的詳細(xì)截面視圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的可收縮的引線組件的詳細(xì)截面視圖。

具體實(shí)施方式

下文將詳細(xì)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其示例在附圖中示出。只要可能，則貫穿附圖使用的相同參照標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部分。盡管本發(fā)明的實(shí)施例描述為意在結(jié)合體現(xiàn)在mri機(jī)器中的超導(dǎo)磁體使用，但本發(fā)明大體上也可用于超導(dǎo)磁體的冷卻，而不管其特定最終用途。超導(dǎo)磁體也可在其他類型的醫(yī)療成像裝置以及非醫(yī)療成像裝置中實(shí)施。如本文使用的"電接觸"、"電通信"和"電聯(lián)接"意思是參照的元件直接地或間接地連接，使得電流可從一個(gè)流到另一個(gè)。連接可包括直接傳導(dǎo)連接(即，沒有介入的電容、電感或?qū)щ娫?、電感連接、電容連接、和/或任何其他適合的電連接?？纱嬖诮槿氲臉?gòu)件。如本文使用的"選擇性地聯(lián)接"意思是構(gòu)件可在一個(gè)操作模式中聯(lián)接到另一個(gè)構(gòu)件上，且在另一個(gè)操作模式中與該另一個(gè)構(gòu)件斷開。如本文使用的"通信"或"通信鏈路"可表示由實(shí)體處理和/或在兩個(gè)或更多個(gè)人、裝置和/或其他實(shí)體之間共用或交換的任何連接、線、端口、裝置和/或信號(hào)，和/或任何傳輸、交換、重復(fù)和/或其他信息或數(shù)據(jù)流。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)10。如其中所示，系統(tǒng)10包括收納具有多個(gè)磁體線圈16的超導(dǎo)磁體14的真空室12、由制冷機(jī)(未示出)以本領(lǐng)域中已知的方式冷卻的隔熱件(未示出)、以及電流引線組件18。在實(shí)施例中，制冷機(jī)可為低溫冷凍劑冷卻系統(tǒng)的一部分，由此液態(tài)氦在冷卻回路內(nèi)循環(huán)來冷卻磁體線圈16和隔熱件。在實(shí)施例中，制冷機(jī)可連接到純傳導(dǎo)冷卻通路上，因此構(gòu)成"干"磁體而沒有任何冷凍劑存在。在又一個(gè)實(shí)施方式中，線圈可位于氦器皿內(nèi)，且由液態(tài)氦浴來冷卻，同時(shí)制冷機(jī)執(zhí)行蒸發(fā)的氦蒸汽再冷凝回液態(tài)。超導(dǎo)磁體14通常冷卻到大約4開耳文(k)的溫度，同時(shí)隔熱件通常冷卻至大約50k的溫度。然而，實(shí)施例不限于這些示例性溫度，且可構(gòu)想出其他溫度。持續(xù)開關(guān)20跨過線圈繞組端連接。

在實(shí)施例中，電流引線組件18包括耐久引線22，其經(jīng)由真空室12中的通孔(未示出)延伸到真空室12中。這些電流引線22各自包括電聯(lián)接到超導(dǎo)線圈16上的一端，以及電聯(lián)接到主電源24、勻場(chǎng)和加熱器電源26或放電模塊28上的另一端。如后文論述的那樣，超導(dǎo)磁體14可在調(diào)節(jié)操作期間聯(lián)接到電源24上，以對(duì)磁體14供電或充電至特定場(chǎng)，然后使其進(jìn)入持續(xù)模式。在實(shí)施例中，電源24是將電流提供至線圈繞組16的高電流低電壓dc電源(從近似4-5v到近似20v)。在實(shí)施例中，放電模塊28可用于在控制器30的控制下使磁體14降場(chǎng)，且勻場(chǎng)電源26可用于在控制器30的控制下使磁體14勻場(chǎng)(即，優(yōu)化磁場(chǎng)的均勻性)。

結(jié)合上文，主電源24、勻場(chǎng)和加熱器電源26和放電模塊28與控制器30通信，控制器30構(gòu)造成根據(jù)預(yù)先編程的一組指令而控制電源24、電源26和失超模塊28。例如，控制器30構(gòu)造成以溫和調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)通過磁體14的逐漸的電流變化，以對(duì)磁體14激勵(lì)或去激勵(lì)?？刂破鬟€構(gòu)造成一旦磁體14被激勵(lì)，則關(guān)閉電源24，且閉合開關(guān)20來將磁體14轉(zhuǎn)換至持續(xù)模式。

如圖1中進(jìn)一步所示，控制器30還與多個(gè)傳感器(未示出)通信，傳感器構(gòu)造成監(jiān)測(cè)各種內(nèi)部磁體參數(shù)(諸如磁體溫度、電流、壓力等)且將代表監(jiān)測(cè)到的參數(shù)的信號(hào)通過連接器32中繼至控制器30。因此，傳感器可附接到磁體線圈16、線圈架、隔熱件、開關(guān)20和/或冷頭等上或在它們附近。類似地，控制器30還構(gòu)造成接收代表測(cè)得或監(jiān)測(cè)到的外部參數(shù)(諸如編程指令、命令等、電力狀態(tài)(例如，電力是否可用或是否存在斷電)等)的外部信號(hào)。

在實(shí)施例中，控制器30可構(gòu)造成取決于由控制器30接收到的內(nèi)部和外部參數(shù)且根據(jù)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的預(yù)先編程的一組指令而啟動(dòng)和控制升場(chǎng)、降場(chǎng)、勻場(chǎng)電流調(diào)整、外部轉(zhuǎn)儲(chǔ)(dump)/放電至失超/轉(zhuǎn)儲(chǔ)/放電模塊28或主電源24、和/或失超。例如，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的磁體條件接近失超或穿過儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的預(yù)定失超或動(dòng)作閾值時(shí)(諸如，例如，由于電力中斷或冷頭更換)，控制器可打開開關(guān)20(將磁體14帶出持續(xù)模式)，且磁體14可在具有或沒有來自技術(shù)人員或現(xiàn)場(chǎng)工程師的實(shí)時(shí)輸入的情況下在控制器30的控制下自動(dòng)地且遠(yuǎn)程地放電。具體而言，開關(guān)20可打開，且磁體14可在控制器30的控制下使用放電模塊28去激勵(lì)且降場(chǎng)，其中電流在磁體14中緩慢降低來減小磁場(chǎng)強(qiáng)度。在實(shí)施例中，在冷卻系統(tǒng)包括常規(guī)氦浴冷卻的磁體的情況下，參數(shù)可為剩余的液態(tài)氦的水平。

類似地，在操作條件恢復(fù)到可允許的工作范圍內(nèi)(例如，恢復(fù)電力、恢復(fù)冷卻能力等)之后，磁體14可自動(dòng)地(且遠(yuǎn)程地)在控制器30的控制下使用主電源24再調(diào)節(jié)，且/或在控制器30的控制下使用勻場(chǎng)電源26再勻場(chǎng)，故可恢復(fù)正常操作。在實(shí)施例中，控制器30可從磁體14可處于的臨床場(chǎng)所外的位置遠(yuǎn)程地構(gòu)造或控制。在實(shí)施例中，命令也可基于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的預(yù)設(shè)時(shí)間條件由控制器30啟動(dòng)。

在實(shí)施例中，如圖1中所示，控制系統(tǒng)和方法可適用于氦浴冷卻和傳導(dǎo)(或傳導(dǎo)/對(duì)流)冷卻的磁體兩者。如將容易地了解的那樣，本發(fā)明的控制系統(tǒng)可用于防止低/無氦mri磁體中的失超，且允許使用超導(dǎo)磁體，諸如在可具有帶亞標(biāo)準(zhǔn)電力質(zhì)量(諸如，經(jīng)歷頻繁斷電的區(qū)域)的電網(wǎng)的區(qū)域和臨床環(huán)境中的磁共振成像裝置中。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)便于可靠的冷頭更換，因?yàn)榇朋w可容易且可靠地放電和降場(chǎng)來防止更換期間的失超，而不需要現(xiàn)場(chǎng)工程師在現(xiàn)場(chǎng)。結(jié)合上文，該系統(tǒng)可由于維護(hù)過程現(xiàn)在可遠(yuǎn)程地執(zhí)行而降低了所有權(quán)的總成本和維修合同的成本。此外，可適應(yīng)較長(zhǎng)的維修響應(yīng)時(shí)間，且可消除維修響應(yīng)的關(guān)鍵性，因?yàn)榉乐故С倪h(yuǎn)程和/或自動(dòng)過程可改為由該系統(tǒng)完成。此外，還可構(gòu)想出的是，控制器可收集磁體狀態(tài)的信息和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，諸如，其使用和對(duì)其冷卻系統(tǒng)(例如，冷頭、壓縮機(jī))和用于后續(xù)研究和使用的電網(wǎng)的條件的響應(yīng)。

參照?qǐng)D2，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)100。冷卻系統(tǒng)100大致等同于圖1中的冷卻系統(tǒng)10，其中相似的參照標(biāo)號(hào)表示相似的部分。然而，如圖2中所示，電流引線組件包括具有可收縮的觸頭124的可再閉合或可收縮的引線122，而非耐久引線。促動(dòng)器組件126提供成使可收縮的觸頭124可收縮地接合和脫離?？墒湛s的電流引線122和可收縮的觸頭124可形成為一個(gè)部分(如圖所示)，或分成多個(gè)部分，諸如，促動(dòng)桿和觸頭部分。促動(dòng)器組件126可根據(jù)各種技術(shù)布置，以允許可收縮的電流引線122可收縮地延伸到真空室12中來接觸電流觸頭128，電流觸頭128電連接到磁體繞組的磁體引線上。促動(dòng)器組件16可形成為電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或液壓驅(qū)動(dòng)器，但也可使用其他類型的促動(dòng)器，而不脫離本發(fā)明的較寬方面。

結(jié)合上文，控制器30可操作成控制促動(dòng)器組件126打開或閉合可收縮的電流引線122和電流觸頭128之間的連接。在實(shí)施例中，電流觸頭128可當(dāng)電流引線122收縮時(shí)保持在低溫度(大約50k)，或當(dāng)可收縮的引線122的電流觸頭124與觸頭128接合時(shí)處于環(huán)境溫度。如將容易地了解的那樣，可再閉合的引線122通過除去引線122和磁體線圈16之間的傳導(dǎo)連接來允許在操作期間從引線122至磁體14的熱泄漏停止或盡可能少。在實(shí)施例中，如上文結(jié)合圖1論述的那樣，控制器32構(gòu)造成控制促動(dòng)器組件126，以使可收縮的觸頭124在升場(chǎng)或降場(chǎng)之前和在轉(zhuǎn)儲(chǔ)至放電模塊28之前與電流觸頭128接觸。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)200。如同圖1和2的系統(tǒng)10、100那樣，圖3中所示的系統(tǒng)200包括收納具有由線圈架或支撐殼218支撐的多個(gè)磁體線圈216的超導(dǎo)磁體214的真空室212、由制冷機(jī)(未示出)冷卻的隔熱件(未示出)、以及電流引線組件220。主開關(guān)或持續(xù)開關(guān)222跨過磁體線圈216的繞組端連接。在實(shí)施例中，引線組件220包括可收縮的引線224，以及構(gòu)造成使引線224以前文描述的方式在控制器230的控制下選擇性地移入和移出與磁體214的電流引線228的接觸的促動(dòng)器226。在實(shí)施例中，引線組件220可為耐久引線組件。

在實(shí)施例中，系統(tǒng)200還包括用于監(jiān)測(cè)和感測(cè)多個(gè)磁體參數(shù)(諸如溫度、電流、壓力等)的多個(gè)傳感器232。例如，傳感器232可鄰近或接觸磁體線圈216、隔熱件、線圈支撐殼218、主開關(guān)222、冷頭或真空器皿212內(nèi)的其他構(gòu)件。傳感器232構(gòu)造成將指示感測(cè)到的磁體參數(shù)的信號(hào)中繼至控制器230以用于處理和分析。

進(jìn)一步參照?qǐng)D3，系統(tǒng)200還包括電連接到引線組件220的引線224上的自主外部轉(zhuǎn)儲(chǔ)或放電模塊234。放電模塊234包括允許來自磁體214的電流的受控降場(chǎng)的至少一個(gè)放電電阻器236和/或至少一個(gè)二極管堆疊238。在實(shí)施例中，放電模塊234可位于磁體214在其中體現(xiàn)的機(jī)器(諸如，磁共振成像裝置)附近。在實(shí)施例中，放電模塊234可位于遠(yuǎn)離裝置，諸如在設(shè)備室中等。

在操作中，控制器30構(gòu)造成將用于磁體參數(shù)的預(yù)設(shè)閾值限制儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。當(dāng)來自位于線圈216、線圈架218或冷頭上的傳感器232(其可為壓力傳感器或溫度傳感器)的信號(hào)超過儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器230可啟動(dòng)磁體放電或轉(zhuǎn)儲(chǔ)而防止?jié)撛诘氖С?。如將容易地了解的那樣，各種事件可引起磁體參數(shù)穿過閾值，諸如，例如斷電、冷頭更換或維修等。如本文使用的"穿過"或"穿過了"意在包括參數(shù)值超過閾值和/或參數(shù)值降到低于閾值的情形。

進(jìn)一步針對(duì)上文，控制器230編程為接收指示超導(dǎo)磁體214的當(dāng)前狀態(tài)的至少一個(gè)磁體參數(shù)值，且如果參數(shù)值穿過儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的閾值，則通過放電模塊234來使磁體214放電。因此，當(dāng)檢測(cè)到超過限制的磁體參數(shù)值時(shí)，控制器230命令促動(dòng)器組件220閉合引線224?？刂破?30然后將主開關(guān)222控制到其打開位置來啟動(dòng)放電。在放電模塊234的操作中，電阻器236和二極管堆疊238用作從磁體214提取電流的電阻或負(fù)載，其可以以受控方式選擇性地接合來增大電阻/負(fù)載。如將容易地了解的那樣，如果該系統(tǒng)包括諸如圖1和2中所示的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)電源，則一旦磁體214安全放電，磁體214可自動(dòng)地且遠(yuǎn)程地再調(diào)節(jié)。在其他實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)工程師可在現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)再調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的系統(tǒng)200因此通過在穿過臨界磁體參數(shù)限制時(shí)提供磁體的自動(dòng)和遠(yuǎn)程的放電而甚至在超過穿越能力限制的延長(zhǎng)停機(jī)下避免磁體失超。這繼而縮短了停機(jī)之后的磁體恢復(fù)時(shí)間和再調(diào)節(jié)，因?yàn)橐话銓⑹勾朋w變熱(且需要較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間)的儲(chǔ)存在磁體中的能量可放電或轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁體外。此外，由于磁體在斷電等時(shí)可容易放電來消除長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間，故使磁體位于斷電常見的地方可能不再是非期望的或難以實(shí)施。此外，通過消除包括延長(zhǎng)穿越(諸如，通過增加氦供應(yīng)或使用較大的電池)的解決方案的需要，系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本作為整體可降低，且可使用較小容量的不間斷電源。

相比于通過一旦失超開始就從磁體放出能量來執(zhí)行失超保護(hù)的現(xiàn)有系統(tǒng)和方法，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了失超預(yù)防，由此潛在的失超在其發(fā)生之前自動(dòng)地預(yù)估，且磁體自動(dòng)地放電來防止失超。以此方式，本發(fā)明提供了完全自主的系統(tǒng)，其基于指示潛在到來的失超的磁體條件來提供和控制磁體的預(yù)防性放電。

如上文結(jié)合圖2和3論述的那樣，本發(fā)明的各種實(shí)施例可使用可收縮的引線來提供磁體線圈繞組以及電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的一者或多者之間的選擇性電連接。圖3-5示出了用于結(jié)合超導(dǎo)磁體使用的可收縮或可再閉合的引線組件的各種實(shí)施方式。

具體參照?qǐng)D4，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)310的可收縮的引線組件300的詳細(xì)視圖。在實(shí)施例中，超導(dǎo)磁體系統(tǒng)310可包括收納具有多個(gè)磁體線圈的超導(dǎo)磁體的真空室312、由制冷機(jī)以本領(lǐng)域中已知的方式冷卻的隔熱件、以及電流引線組件(諸如可收縮的引線組件300)。如其中所示，可收縮的引線組件300包括經(jīng)由真空室312中的通孔316延伸到真空室312中的可收縮的電流引線314?？墒湛s的電流引線314可由緊固件裝固到蓋上?？墒湛s的電流引線314各自包括可收縮的觸頭318。促動(dòng)器組件320提供成使可收縮的觸頭318可收縮地接合和脫離?？墒湛s的電流引線314和可收縮的觸頭318可形成為一個(gè)部分(如圖所示)，或分成多個(gè)部分，諸如促動(dòng)桿和觸頭部分。在圖4中所示的實(shí)施例中，促動(dòng)器組件320包括聯(lián)接到緊固件324和軸326上的支撐板322。軸326允許可收縮的電流引線314使可收縮的觸頭318接合和脫離。在可收縮的電流引線314和波紋管328之間進(jìn)行真空密封。

電流引線組件300還包括布置在真空室312內(nèi)的電流觸頭330。電流觸頭330經(jīng)由熱連接器332聯(lián)接到磁體引線(未示出)上。如圖4中所示，促動(dòng)器組件320可包括聯(lián)接到軸326上的氣動(dòng)或電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)334。馬達(dá)336構(gòu)造成響應(yīng)于來自控制單元的命令來使軸326旋轉(zhuǎn)，以使可收縮的引線314從第一位置前移至第二位置，在第一位置，可收縮的引線314的觸頭318與電流觸頭330間隔開，且在第二位置，可收縮的引線314的觸頭318與電流觸頭330建立電連接。馬達(dá)334同樣可操作成通過按照來自控制單元的命令收縮引線314來實(shí)現(xiàn)觸頭318、330的脫離。在實(shí)施例中，馬達(dá)336構(gòu)造成通過將軸向力施加到軸326上來收縮和接合觸頭(即，通過使軸326朝向或遠(yuǎn)離電流觸頭330而向上或向下移動(dòng))。在實(shí)施例中，觸頭318、330之間的接合的程度可通過磁體系統(tǒng)310中的電力引線電路的測(cè)量由接觸電阻確定。

參照?qǐng)D5，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)310的可收縮的引線組件400?？墒湛s的引線組件400大致類似于圖4的可收縮的引線組件300，其中相似的參考標(biāo)號(hào)表示相似的部分。如其中所示，圖5的可收縮的引線組件400包括包繞馬達(dá)336的馬達(dá)護(hù)罩410，其確保了馬達(dá)336適當(dāng)?shù)仄鹱饔?。組件400還包括至電聯(lián)接到引線314(正和負(fù))上的電力引線電路的連接件412，連接件412可操作成以上文描述的方式檢測(cè)觸頭318、330之間的接合。此外，該組件包括電連接到馬達(dá)336和連接件412上的按鈕414。在操作中，按鈕414可壓下以收縮或延伸引線314，以用于以前文描述的方式來與電流觸頭330接合/脫離。電力引線電路經(jīng)由連接件412構(gòu)造成控制供應(yīng)的電力來滿足接觸電阻要求。在實(shí)施例中，電螺線管可替代馬達(dá)336使用以驅(qū)動(dòng)支撐板322向上或向下來與引線接合或脫離。

參照?qǐng)D6，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的用于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)310的可收縮的引線組件500?？墒湛s的引線組件500大致類似于圖4的可收縮的引線組件300，其中相似的參考標(biāo)號(hào)表示相似的部分。然而，如圖6中所示，促動(dòng)器組件320可包括氣動(dòng)或液壓的、線性或旋轉(zhuǎn)馬達(dá)510，其中壓力線512和壓力調(diào)節(jié)器513可操作成驅(qū)動(dòng)引線314向上或向下來將引線314與電流觸頭330接合或脫離。如圖5的實(shí)施例，組件500還可包括至電聯(lián)接到引線314(正和負(fù))上的電力引線電路的連接件514，連接件514可操作成以上文描述的方式檢測(cè)觸頭318、330之間的接合。此外，該組件包括電連接到馬達(dá)336和連接件514上的按鈕516。在操作中，按鈕414可壓下以收縮或延伸引線314，以用于以前文描述的方式來與電流觸頭330接合/脫離。電力引線電路經(jīng)由連接件514構(gòu)造成控制供應(yīng)的電力來滿足接觸電阻要求。

如將容易地了解的那樣，上文描述的實(shí)施例涉及用于超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的可收縮的引線組件，其使用電馬達(dá)、螺線管、氣動(dòng)線性或旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、以及液壓線性或旋轉(zhuǎn)馬達(dá)中的一者來通過按下按鈕而使可收縮的引線在接觸位置和收縮位置之間自動(dòng)地移動(dòng)。在任何這些實(shí)施例中，可構(gòu)想出的是，可收縮的引線可從過程位置(諸如維修或命令中心)促動(dòng)。在實(shí)施例中，可收縮的引線可在監(jiān)測(cè)的參數(shù)中的至少一者穿過其閾值時(shí)由來自控制器的命令促動(dòng)。

如上文論述的那樣，本發(fā)明的可收縮的引線組件可用于自動(dòng)地在磁體和電源之間建立電連接(諸如，通過按下按鈕)，以啟動(dòng)磁體的調(diào)節(jié)。因此，使用本發(fā)明，每次必須調(diào)節(jié)磁體時(shí)(諸如，在冷頭更換、斷電或失超之后)，可能不再需要派遣現(xiàn)場(chǎng)工程師經(jīng)歷迄今完全手動(dòng)的過程。實(shí)際上，由本發(fā)明的各種實(shí)施例構(gòu)想出的可收縮的引線組件允許了磁體從遠(yuǎn)程維修中心的調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生較大靈活性、成本節(jié)省等。還可構(gòu)想出的是，結(jié)合圖4-6描述的任何可收縮的引線組件可替代圖1-3中所示的系統(tǒng)中的引線組件，以提供超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的進(jìn)一步自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制。

在實(shí)施例中，提供了一種用于超導(dǎo)磁體的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括：具有電聯(lián)接到超導(dǎo)磁體上的第一端的導(dǎo)電引線，電聯(lián)接到引線的第二端上的主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的至少一者，以及與主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的該至少一者通信的控制器?？刂破鳂?gòu)造成監(jiān)測(cè)指示超導(dǎo)磁體的狀態(tài)的至少一個(gè)磁體參數(shù)值，且當(dāng)在失超之前，磁體參數(shù)值穿過預(yù)定閾值時(shí)，自動(dòng)地控制主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的該至少一者的操作?？刂葡到y(tǒng)還可包括至少一個(gè)傳感器，其構(gòu)造成監(jiān)測(cè)該至少一個(gè)磁體參數(shù)值，且將該至少一個(gè)磁體參數(shù)值傳輸至控制器。該至少一個(gè)傳感器可與超導(dǎo)磁體的線圈、線圈支撐構(gòu)件(架)、和超導(dǎo)磁體的冷頭中的至少一者相關(guān)聯(lián)，且構(gòu)造成測(cè)量與磁體、支撐構(gòu)件或冷頭相關(guān)聯(lián)的壓力或溫度。在實(shí)施例中，控制器進(jìn)一步構(gòu)造成接收指示對(duì)超導(dǎo)磁體的電力供應(yīng)的狀態(tài)的至少一個(gè)外部參數(shù)，且取決于該外部參數(shù)控制主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的至少一者的操作。在實(shí)施例中，該系統(tǒng)還可包括與超導(dǎo)磁體的持續(xù)模式相關(guān)聯(lián)的開關(guān)，其中控制器可構(gòu)造成取決于磁體參數(shù)值而控制開關(guān)的操作，以將磁體放在持續(xù)模式，或使磁體轉(zhuǎn)換出持續(xù)模式。在實(shí)施例中，控制器構(gòu)造成取決于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的預(yù)設(shè)時(shí)間條件而將命令發(fā)至開關(guān)、主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的至少一者。在實(shí)施例中，放電模塊包括電阻器和二極管堆疊中的至少一者。放電模塊可構(gòu)造成在有來自控制器的命令時(shí)選擇性地提供超導(dǎo)磁體的受控降場(chǎng)。在實(shí)施例中，控制器構(gòu)造成在降場(chǎng)之后自動(dòng)地啟動(dòng)超導(dǎo)磁體的再調(diào)節(jié)和再勻場(chǎng)。在實(shí)施例中，導(dǎo)電引線是構(gòu)造成選擇性地接觸超導(dǎo)磁體的電流觸頭的可收縮的引線。在實(shí)施例中，控制器構(gòu)造成使可收縮的引線在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，在第一位置，可收縮的引線與電流觸頭間隔開，且在第二位置，可收縮的引線與電流觸頭接觸。在實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可包括聯(lián)接到可收縮的引線上且與控制器通信的促動(dòng)器組件?？刂破骺蓸?gòu)造成控制促動(dòng)器組件的操作來在該第一位置和該第二位置之間自動(dòng)地控制可收縮的引線，以使通過引線至磁體的熱泄漏盡可能少。在實(shí)施例中，促動(dòng)器組件包括電馬達(dá)、螺線管、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和液壓驅(qū)動(dòng)單元中的至少一者。

在實(shí)施例中，提供了一種用于控制超導(dǎo)磁體的操作的方法。該方法包括以下步驟：感測(cè)指示超導(dǎo)磁體的狀態(tài)的至少一個(gè)磁體參數(shù)值，將該至少一個(gè)參數(shù)值與儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的閾值相比較，以及如果該至少一個(gè)磁體參數(shù)值穿過閾值，則自動(dòng)地啟動(dòng)磁體的降場(chǎng)、磁體的升場(chǎng)和勻場(chǎng)操作中的至少一者。在實(shí)施例中，該方法還可包括以下步驟：在啟動(dòng)降場(chǎng)、升場(chǎng)或勻場(chǎng)之前，自動(dòng)地控制磁體的持續(xù)開關(guān)至打開狀態(tài)。在實(shí)施例中，由該至少一個(gè)磁體參數(shù)值指示的超導(dǎo)磁體的狀態(tài)接近潛在磁體失超事件。在實(shí)施例中，該至少一個(gè)磁體參數(shù)值包括與磁體、磁體的支撐殼和構(gòu)造成向磁體提供冷卻的冷頭相關(guān)聯(lián)的壓力或溫度中的至少一者。在實(shí)施例中，自動(dòng)地啟動(dòng)磁體的降場(chǎng)、磁體的升場(chǎng)和勻場(chǎng)中的至少一者的步驟包括：在控制器處，取決于儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的預(yù)設(shè)時(shí)間條件發(fā)出命令至開關(guān)、主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的至少一者。在實(shí)施例中，放電模塊構(gòu)造成提供超導(dǎo)磁體的受控降場(chǎng)。在實(shí)施例中，該方法還可包括以下步驟：在啟動(dòng)降場(chǎng)、升場(chǎng)或勻場(chǎng)之前，使具有電連接到主電源、勻場(chǎng)電源和放電模塊中的至少一者上的第一端的可收縮的引線組件在控制器的控制下移動(dòng)到與超導(dǎo)磁體的電流觸頭接觸。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于自動(dòng)地控制包括的超導(dǎo)磁體的降場(chǎng)的方法。該方法包括以下步驟：將放電模塊電聯(lián)接到超導(dǎo)磁體上，放電模塊包括至少一個(gè)電阻器和至少一個(gè)二極管堆疊，監(jiān)測(cè)指示超導(dǎo)磁體的當(dāng)前狀態(tài)的至少一個(gè)磁體參數(shù)值，以及在控制單元處，當(dāng)該至少一個(gè)磁體參數(shù)值穿過儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的閾值時(shí)自動(dòng)地啟動(dòng)磁體的受控降場(chǎng)。在實(shí)施例中，將放電模塊電聯(lián)接到超導(dǎo)磁體上的步驟可包括：使具有電連接到放電模塊上的第一端的可收縮的引線組件移動(dòng)到與超導(dǎo)磁體的電流觸頭接觸，且在啟動(dòng)受控降場(chǎng)之前，命令磁體的持續(xù)開關(guān)至打開狀態(tài)。

在又一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于超導(dǎo)磁體的電流引線組件。電流引線組件包括：真空室，布置在真空室內(nèi)且具有磁體引線和聯(lián)接到磁體引線上的電流觸頭的超導(dǎo)磁體，具有可收縮的觸頭的可收縮的電流引線，以及聯(lián)接到可收縮的電流引線上的促動(dòng)器組件。促動(dòng)器組件構(gòu)造成使可收縮的電流引線的可收縮的觸頭在第一位置和第二位置之間自動(dòng)地移動(dòng)，在第一位置，可收縮的觸頭與電流觸頭間隔開，且在第二位置，可收縮的觸頭與電流觸頭接觸。在實(shí)施例中，促動(dòng)器組件包括電馬達(dá)。在實(shí)施例中，促動(dòng)器組件包括螺線管。在實(shí)施例中，促動(dòng)器組件包括氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。在實(shí)施例中，促動(dòng)器組件包括液壓驅(qū)動(dòng)器。

將理解的是，以上描述意在為說明性的，且非限制性的。例如，上文描述的實(shí)施例(和/或其方面)可與彼此組合使用。此外，可進(jìn)行許多修改來使特定情況或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容，而不脫離其范圍。

盡管本文描述的材料的尺寸和類型意在限定本發(fā)明的參數(shù)，但它們絕不是限制性的，且為示例性實(shí)施例。在查閱以上描述時(shí)，許多其他實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參照所附權(quán)利要求連同此權(quán)利要求所述的等同方案的完整范圍而確定。在所附權(quán)利要求中，用語"包括"和"其中"用作相應(yīng)用語"包含"和"在其中"的通俗英文同義詞。此外，在以下權(quán)利要求中，用語"第一"、"第二"、"第三"、"上"、"下"、"底部"、"頂部"等僅用作標(biāo)記，且不意在對(duì)其對(duì)象施加數(shù)字或位置要求。此外，以下權(quán)利要求的限制并未以裝置加功能的格式撰寫，且不意在基于35u.s.c.§112第六段來解釋，除非且直到此權(quán)利要求限制明確地使用短語"裝置，其用于"后接沒有其他結(jié)構(gòu)的功能的聲明。

本書面描述使用了示例來公開本發(fā)明的若干實(shí)施例，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的實(shí)施例，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)要素，則意在使這些其它示例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

如本文使用的以單數(shù)敘述且冠以詞語"一個(gè)"或"一種"的元件或步驟應(yīng)當(dāng)理解為不排除多個(gè)所述元件或步驟，除非明確聲明此類排除。此外，對(duì)本發(fā)明的"一個(gè)實(shí)施例"的參照不意在解釋為排除也結(jié)合所述特征的額外實(shí)施例的存在。此外，除非明確相反地聲明，則"包含"、"包括"或"具有"具有特定性質(zhì)的元件或多個(gè)元件的實(shí)施例可包括不具有此性質(zhì)的額外此類元件。

由于可在上文描述的發(fā)明中進(jìn)行若干改變，而不脫離本文涉及的本發(fā)明的精神和范圍，故其意在附圖中所示或以上描述的所有主題應(yīng)當(dāng)僅解釋為示出本文中本發(fā)明的概念的示例，且不應(yīng)當(dāng)解釋為限制本發(fā)明。