(57)【要約】【課題】冷却システムの個々の部分構成要素の故障時においても引続き超電導主磁石コイルの冷却を保証することにより主磁石の超電導能力を維持する。【解決手段】本発明は、少なくとも１つの超電導主磁石コイルと、少なくとも１つの超電導主磁石コイルを包囲する磁石ハウジングユニットと、少なくとも１つの超電導主磁石コイルを冷却するために少なくとも１つの冷却回路および熱吸収ユニットを有する冷却システムとを含む磁石ユニットおよび他のユニットを備えた磁気共鳴装置に関する。冷却システムが、少なくとも１つの第１の冷却モードを有する切換ユニットを含み、切換ユニットが第１の冷却モードにおいて、冷却システムの少なくとも１つの冷却回路を他のユニットに熱エネルギー交換のために結合する。【選択図】図２
2014217764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの超電導主磁石コイル（１３）と、この少なくとも１つの超電導主磁石コイル（１３）を包囲する１つの磁石ハウジングユニットと、この少なくとも１つの超電導主磁石コイル（１３）を冷却するための少なくとも１つの冷却回路（２５）および１つの熱吸収ユニット（２６，５０）を有する冷却システム（１５）とを含む１つの磁石ユニット（１１）および他のユニット（２９，４０）を有する磁気共鳴装置（１０）において、
冷却システム（１５）が、少なくとも１つの第１の冷却モードを有する１つの切換ユニット（２８）を有し、この切換ユニット（２８）が前記第１の冷却モードにおいて冷却システム（１５）の少なくとも１つの冷却回路（２５）を前記他のユニット（２９，４０）に熱エネルギー交換のために結合することを特徴とする磁気共鳴装置。
【請求項２】
前記切換ユニット（２８）が少なくとも２つの冷却モードを有し、切換ユニット（２８）の選択が前記熱吸収ユニット（２６，５０）の動作状態に依存することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴装置。
【請求項３】
前記熱吸収ユニット（２６，５０）の動作状態が熱吸収ユニット（２６，５０）の故障状態を含むことを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴装置。
【請求項４】
前記熱吸収ユニット（２６）が第２の冷却回路を含むことを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項５】
前記冷却システム（１５）が、前記超電導主磁石コイル（１３）の冷却流体を冷却すべく設置されているクライオスタットユニット（１６）を有し、前記クライオスタットユニット（１６）が前記第１の冷却モードにおいて前記切換ユニット（２８）により安全動作状態に切換可能であることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項６】
前記冷却システム（１５）が少なくとも１つのバルブユニット（３０）を有し、バルブユニット（３０）が前記切換ユニット（２８）によって制御可能であることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項７】
前記冷却システム（１５）が、冷却温度を検出するための少なくとも１つの温度センサユニット（３２）を含むことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項８】
前記切換ユニット（２８）は、前記冷却温度が閾値を上回った際に前記他のユニット（２９，４０）を前記第１の冷却回路（２５）から熱的に分離するように設計されていることを特徴とする請求項７記載の磁気共鳴装置。
【請求項９】
前記他のユニット（２９，４０）が前記熱吸収ユニット（２６，５０）から独立して構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項１０】
前記磁石ユニット（１１）が傾斜磁場コイルユニット（１８）を有し、前記他のユニット（２９）が少なくとも部分的に前記傾斜磁場コイルユニット（１８）によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項１１】
１つの電子ユニット（２１）を有し、前記他のユニット（２９）が少なくとも部分的に前記電子ユニット（２１）によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項１２】
前記他のユニット（４０）が少なくとも部分的に特別に熱蓄積又はエネルギー蓄積をするように設計されたユニット（４１）を含むことを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の磁気共鳴装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の１つに記載の磁気共鳴装置（１０）の超電導主磁石コイル（１３）を冷却する方法であって、冷却システム（１５）の熱吸収ユニット（２６，５０）の故障状態が切換ユニット（２８）の第１の冷却モードをもたらし、この第１の冷却モードにおいて前記冷却システム（１５）の冷却回路（２５）が前記他のユニット（２９，５０）に熱的に結合される、方法。
【請求項１４】
前記切換ユニット（２８）の前記第１の冷却モードにおいて、前記冷却システム（１５）のクライオスタットユニット（１６）を安全動作状態で動作させることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の冷却モードにおいて前記他のユニット（２９，４０）の冷却温度を監視することを特徴とする請求項１３又は１４の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの超電導主磁石コイルと、この少なくとも１つの超電導主磁石コイルを包囲する１つの磁石ハウジングユニットと、前記少なくとも１つの超電導主磁石コイルを冷却するための少なくとも１つの冷却回路および１つの熱吸収ユニットを有する冷却システムとを含む１つの磁石ユニットおよび他のユニットを有する磁気共鳴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴装置は、一般に超電導主磁石コイルを冷却するために２つの冷却回路を有する冷却システムを含む。第１の冷却回路は、ヘリウム圧縮機およびコールドヘッドを有するクライオスタットユニットに熱的に結合し、そのコールドヘッドは約−２７０℃の温度にヘリウムを冷却するように設計されている。この場合にクライオスタットユニットの排熱が第１の冷却回路に伝達される。冷却システムの第２の冷却回路は第１の冷却回路に熱的に結合しているので、第１の冷却回路の熱エネルギーが第２の冷却回路に伝達される。このようにして第１の冷却回路が常にクライオスタットユニットの冷却のために有利な冷却温度を有することが保証される。
【０００３】
第２の冷却回路が故障した場合に、これは最終的に第１の冷却回路の過熱および／又は遮断をも招くことから、もはや超電導主磁石コイルの冷却は保証されない。特に、第２の冷却回路の機能停止時には第１の冷却回路の遮断が必要とされる。というのは、第１の冷却回路の排熱、およびその結果としてクライオスタットユニットの排熱をもはや行えないからである。クライオスタットユニット、特にヘリウム圧縮機およびコールドヘッドがもはや動作できない場合、これはクライオスタットのヘリウム容器内にあるヘリウムの蒸発をもたらし、それによりヘリウム容器内のヘリウム圧力を高める。ヘリウム圧力が或る限界値を超過すると、ヘリウムがヘリウム容器から漏れ始め、それによって磁気共鳴装置の運転用のヘリウムを再調達する際に高コストが生じ得る。例えば冷却システムの機能停止時に、液体ヘリウムの蒸発率が１時間当たり約２？〜３？になり得る。
【０００４】
この問題は、ヘリウム充填容量を低減した磁気共鳴装置の場合に特に不利である。この場合、冷却システムの故障の短時間後には、ヘリウム容器内の液体ヘリウムが磁気共鳴装置の安全運転に必要な最小限の充填量を既に下回り得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、冷却システムの個々の部分構成要素の故障時においても引続き超電導主磁石の冷却を保証し、それにより主磁石の超電導能力を維持する、少なくとも１つの超電導主磁石コイルを冷却する冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、独立請求項の特徴事項によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明は、少なくとも１つの超電導主磁石コイルと、この少なくとも１つの超電導主磁石コイルを包囲する１つの磁石ハウジングユニットと、前記少なくとも１つの超電導主磁石コイルを冷却するための少なくとも１つの冷却回路および１つの熱吸収ユニットを有する冷却システムとを含む１つの磁石ユニットおよび他のユニットを有する磁気共鳴装置を前提とする。
【０００８】
本発明は、冷却システムが、少なくとも１つの第１の冷却モードを有する１つの切換ユニットを含み、この切換ユニットが第１の冷却モードにおいて冷却システムの少なくとも１つの冷却回路を他のユニットに熱エネルギー交換のために結合することを提案する。これによって、磁気共鳴装置の前記他のユニットにより、超電導主磁石コイルおよび／又は冷却システムの冷却動作を有利に支援することができる。特に、熱吸収ユニットの機能停止および／又は故障時に、超電導主磁石コイルおよび／又は冷却システムの冷却動作を維持することができる。というのは、都合よいことに熱エネルギーを冷却回路から他のユニットに放出することができるからである。この場合に特に、超電導主磁石コイルの超電導能力を確保することができる。特に熱吸収ユニットの機能停止および／又は故障中に、超電導主磁石コイルを冷却するクライオスタットの冷却流体、例えばヘリウムの蒸発率を有利に低減および／又は阻止することができる。前記他のユニットは、高い熱容量および／又は高い質量を有する少なくとも１つの部分構成要素を含むとよく、それによって、前記他のユニット内で熱エネルギーの有利な吸収および／又は中間蓄積を行い、かくして機能停止、特に熱吸収ユニットの機能停止を補償することができる。前記他のユニットは、特別に熱エネルギー吸収のために設置されたユニット、あるいは、磁気共鳴装置内で他の機能を果たすと共に切換ユニットの第１の冷却モードにおいてのみ熱エネルギー吸収および／又は熱エネルギー中間蓄積の追加機能を果たすユニットのいずれか一方又は両方を含むことができる。この関係において、切換ユニットとは、特に次のユニットであると理解すべきである。即ち、冷却回路と熱吸収ユニットおよび／又は前記他のユニットとの間の熱エネルギー交換に関して、冷却モードに依存して冷却回路を熱吸収ユニットおよび／又は前記他のユニットに結合するユニットである。
【０００９】
好ましくは、第２の冷却モードでは、冷却回路と熱吸収ユニットとの間の熱交換のために、冷却回路は熱吸収ユニットに結合されている。さらに、冷却回路と前記他のユニットとの結合とは、特に熱的な結合であると理解すべきである。冷却システムの冷却回路は、好ましくは超電導主磁石コイルのクライオスタットユニットに熱的に結合されており、クライオスタットユニットは、超電導主磁石コイルを冷却するために、特にヘリウム冷却回路のヘリウム圧縮機および／又はコールドヘッドを有するので、この切換ユニットによりヘリウム冷却回路および／又はヘリウム圧縮機の排熱をその冷却回路を介して前記他のユニットに放出することができる。この場合に、熱吸収ユニットは、好ましくは前記少なくとも１つの冷却回路とは別個に構成されている第２の冷却回路、あるいは、例えば冷却回路の熱エネルギーを周囲、特に大気に放出する熱吸収ユニットのような、少なくとも１つの冷却回路に少なくとも部分的に組み込まれ得る熱吸収ユニットのいずれか一方又は両方を含むことができる。
【００１０】
さらに、前記切換ユニットが少なくとも２つの冷却モードを有し、切換ユニットの冷却モードの選択が熱吸収ユニットの動作状態に依存することが提案されている。この場合に、超電導主磁石コイルの冷却、あるいは、超電導主磁石コイルのクライオスタットユニット、特にヘリウム冷却回路の熱エネルギーの排出のいずれか一方又は両方を行う冗長式冷却システムを得ることができる。熱吸収ユニットの動作状態は、例えば、熱吸収ユニットの正常な冷却状態、又は熱吸収ユニットの故障状態を含む。熱吸収ユニットの正常な冷却状態では、例えば熱交換器を介して熱エネルギーを冷却回路から熱吸収ユニットに、特に熱吸収ユニットの冷却媒体、例えば空気に伝達および／又は排出することができる。熱吸収ユニットの故障状態では、熱吸収ユニットの機能停止および／又は機能障害が存在するので、冷却回路から熱吸収ユニットへの熱エネルギーの交換機能が妨害されている。
【００１１】
例えば、熱吸収ユニットの動作状態が熱吸収ユニットの故障状態である場合には、切換ユニットの第１の冷却モードと、前記他のユニットへの熱エネルギーの放出とによって、熱吸収ユニットの故障状態にも拘らず、超電導主磁石コイルの冷却と運転を維持することができる。特に、この場合に前記他のユニットにより熱吸収ユニットの機能停止を有利に克服し、それにより主磁石コイルの超電導能力を維持することができる。
【００１２】
本発明の他の実施形態では、熱吸収ユニットが第２の冷却回路を含むことが提案され、それによって冷却システムの少なくとも１つの冷却回路から熱吸収ユニットを分離することができる。第２の冷却回路が、熱交換ユニットにより冷却システムの少なくとも１つの冷却回路に結合されていると有利である。
【００１３】
本発明の有利な実施形態では、冷却システムが、超電導主磁石コイルの冷却流体を冷却するために設けられているクライオスタットユニットを有し、このクライオスタットユニットは第１の冷却モードにおいて切換ユニットにより安全動作状態に切換可能である。このようにしてクライオスタットユニットにより冷却流体を冷却する際に生じる熱エネルギー量を最小限にすることができる。なぜならば、その安全動作状態では、クライオスタットユニットが、例えば超電導主磁石コイルの動作にとって必要最小限の冷却出力しか発生しないからである。さらに、例えば熱吸収ユニットが故障状態にある長い時間にわたり、超電導主磁石コイルの運転を有利に維持し、もしくは、故障を克服することができる。故障状態において克服すべき時間は、特に数時間に及ぶ。クライオスタットユニットの安全動作状態は、例えば待機動作状態および／又はパルス動作状態を含み得る。パルス動作状態では、ヘリウムを冷却する冷却出力を発生する活性モードと、冷却出力を発生しない不活性モードとが交互に現れる。
【００１４】
前記他のユニットと第１の冷却回路との構造上簡単な熱的結合は、冷却システムが少なくとも１つのバルブユニットを有し、このバルブユニットが切換ユニットによって制御可能である場合に有利に達成することができる。この場合にはバルブユニット、特にバルブユニットの個々のバルブを、切換ユニットの冷却モードに依存して制御することができ、それによって、熱吸収ユニットの故障状態において、冷却システムの冷却回路を、その冷却回路が前記他のユニットと熱的に結合できるように変更することができる。
【００１５】
本発明の他の実施形態では、冷却システムが冷却温度を検出するための温度センサユニットを含むことが提案されている。これにより前記他のユニットの温度、特に他のユニットの熱エネルギー蓄積要素の温度を有利に検出することができる。好ましくは冷却温度が温度センサユニットから切換ユニットに伝達および／又は転送され、それによって切換ユニットにより常に冷却温度の監視および／又は制御を行うことができる。
【００１６】
切換ユニットが、冷却温度が閾値を上回った際に前記他のユニットを第１の冷却回路から熱的に分離するように設計されているならば、前記他のユニットの有利な保護を達成することができる。この場合、特に、前記他のユニットを過熱から保護することができ、このことは、例えば傾斜磁場コイルユニットおよび／又は電子ユニット等のような磁気共鳴装置の既存のユニットを含む、熱エネルギー蓄積とは異なる機能を有する他のユニットの場合に特に有利である。
【００１７】
さらに、前記他のユニットを熱吸収ユニットから独立して構成することが提案されている。それによって、この他のユニットを熱エネルギー蓄積のために、特に熱吸収ユニットの故障時に使用でき、それにより、クライオスタットユニットの排熱を蓄積するための熱貯蔵庫を常に提供することができる。
【００１８】
好ましくは前記他のユニットが磁気共鳴装置内の既存のユニットを含み、この他のユニットが熱エネルギーの蓄積のほかに、特に磁気共鳴装置の動作のための他の機能を有するとよい。それによって、熱エネルギーの中間蓄積のために格別にコンパクトで低コストのこの他のユニットを提供できる。
【００１９】
磁石ユニットが１つの傾斜磁場コイルユニットを有し、前記他のユニットが少なくとも部分的にその傾斜磁場コイルユニットによって構成されるならば、冷却システムを格別にコンパクト且つ低コストにて磁気共鳴装置内、特に磁石ユニット内に組み込むことができる。この場合、特に、熱蓄積および／又はエネルギー蓄積とは異なる、例えば傾斜磁場パルス発生のような機能を有する磁気共鳴装置の既存ユニットを、熱吸収ユニット故障の克服のために、熱エネルギー蓄積要素として使用するとよい。傾斜磁場コイルユニットは、銅材料およびガラス繊維で強化された材料から構成するとよい。銅材料は約０．３５ｋＪ／ｋｇＫの比熱容量を有し、ガラス繊維強化材料は約１．１ｋＪ／ｋｇＫの比熱容量を有する。傾斜磁場コイルユニットの質量が約５００ｋｇの場合に、傾斜磁場コイルユニットは、例えばクライオスタットユニットの約６ｋＷの熱出力を有する冷却システムの冷却回路との約１時間の結合後に、約６０Ｋの温度上昇を有するであろう。
【００２０】
さらに、磁気共鳴装置が電子ユニットを有し、前記他のユニットが少なくとも部分的に電子ユニットによって構成されているとよい。それによって、同様に冷却システムを格別にコンパクト且つ低コストにて磁気共鳴装置内に組み込むことができる。この場合にも、熱蓄積および／又はエネルギー蓄積とは異なる機能を有する磁気共鳴装置の既存のユニットを、熱吸収ユニット故障の克服のために熱エネルギー蓄積要素として使用することができる。この電子ユニットは、個々の電子構成要素を冷却するための冷却流体を有する別個の冷却回路を有するとよい。特に、この別個の冷却回路は、熱吸収ユニットの故障時に切換ユニットによって冷却システムの冷却回路に熱的に結合される。この冷却流体は、約４ｋＪ／ｋｇＫの比熱容量を有する水を含むのが好ましい。傾斜磁場コイルユニットに対応した５００ｋｇの水という重量仮定および約６ｋＷのクライオスタットユニットの熱出力の場合に、１時間後に見込まれる温度上昇は約１０Ｋだけである。
【００２１】
さらに、前記他のユニットは、少なくとも部分的に、超電導主磁石コイルの外側ハウジングか、磁石ユニットおよび／又は磁気共鳴装置における当業者に有効とみなされる複数の他のユニットかのいずれか一方又は両方を含み得る。
【００２２】
前記他のユニットが、少なくとも部分的に、特別に熱蓄積および／又はエネルギー蓄積をするように設計されたユニットを含む場合には、第１の冷却回路からの熱エネルギーの格別に有利な排出を達成することができる。この場合に、前記他のユニットには、例えば約２００ｋＦ／ｋｇの融解エンタルピを有するパラフィン蓄熱ユニットを含むことができる。さらに、磁気共鳴装置の冷却システムからの熱エネルギーの蓄積および／又は吸収のために、当業者に有効とみなされる他の複数の外部ユニットも使用できる。それは、例えば、磁気共鳴装置が設置されている建物内および／又は暖房設備内に既に設置されているエネルギー蓄積ユニットおよび／又は蓄熱ユニットである。
【００２３】
さらに、本発明は、磁気共鳴装置の超電導主磁石コイルを冷却するための方法を前提とし、冷却システムの熱吸収ユニットの故障状態が切換ユニットの第１の冷却モードをもたらし、この第１の冷却モードにおいて冷却システムの冷却回路が他のユニットに熱的に結合される。これによって、磁気共鳴装置の他のユニットにより、超電導主磁石コイルの冷却動作および／又は冷却システムを有利に支援することができる。特に、この場合に熱吸収ユニットの機能停止および／又は故障時に、超電導主磁石コイルおよび／又は冷却システムの冷却動作を維持することができる。というのは、効果的に冷却回路の熱エネルギーを他のユニットへ放出することができるからである。特に、この場合には超電導主磁石コイルの超電導能力を確保することができる。特に熱吸収ユニットの機能停止および／又は故障の期間中に、超電導主磁石コイルを冷却するためのクライオスタットユニットの冷却流体、例えばヘリウムの蒸発率を低減および／又は阻止することができる。
【００２４】
方法に関する他の実施形態では、切換ユニットの第１の冷却モードにおいて、冷却システムのクライオスタットユニットを安全動作状態で動作させることが提案されている。このようにしてクライオスタットユニットにより冷却流体を冷却する際に生じる熱エネルギーを最小にすることができる。なぜならば、安全動作状態では、クライオスタットユニットが、例えば超電導主磁石コイルの動作にとって必要最小限の冷却出力しか発生しないからである。さらに、例えば熱吸収ユニットが故障状態にある長い時間にわたって、有効に超電導主磁石コイルの動作の維持および／又は故障の克服をすることができ、故障状態において克服するべき時間は数時間に及び得る。クライオスタットユニットの安全動作状態には、例えばパルス動作状態が含まれる。
【００２５】
さらに、第１の冷却モードにおいて前記他のユニットの冷却温度を監視することが提案されている。このようにして前記他のユニットを有利に過熱から保護することができる。これは、前記他のユニットが、少なくとも部分的に磁石ユニットおよび／又は磁気共鳴装置内に組み込まれたユニットを含んでいて、そのユニットが熱吸収機能のほかに磁石ユニットおよび／又は磁気共鳴装置の通常の動作に関する他の機能も有する場合に特に有利である。
【００２６】
以下において図面に基づいて説明する実施例から本発明の他の利点、特徴および詳細を明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は本発明による磁気共鳴装置を示す概略図である。
【図２】図２は磁気共鳴装置の冷却システムの第１の実施例を示す概略図である。
【図３】図３は磁気共鳴装置の冷却システムの第２の実施例を示す概略図である。
【図４】図４は磁気共鳴装置の冷却システムの第３の実施例を示す概略図である。
【図５】図５は超電導主磁石コイルを冷却するための本発明による方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に本発明による磁気共鳴装置１０が概略的に示されている。磁気共鳴装置１０は、主磁石１２を有する１つの磁石ユニット１１を含み、その主磁石１２は、強い且つ、特に一定の主磁場１４を生成する１つの超電導主磁石コイル１３又は複数の超電導主磁石コイル１３を有する。
【００２９】
磁気共鳴装置１０を動作させるためには、１つの超電導主磁石コイル１３又は複数の超電導主磁石コイル１３を液体ヘリウムによって形成される冷却流体により約−２７０℃の温度に冷却することが必要である。このために磁気共鳴装置１０、特に磁石ユニット１１は、クライオスタットユニット１６を含む冷却システム１５を有する。クライオスタットユニット１６は、ヘリウム圧縮機１７および詳しく図示されていないヘリウム冷却用コールドヘッドを含む。超電導主磁石コイル１３は磁石ハウジンユニット２４により外部に対して遮蔽されている。
【００３０】
磁石ユニット１１は、さらに傾斜磁場を生成するための傾斜磁場コイルユニット１８を有し、その傾斜磁場コイルユニット１８は、イメージング中の空間エンコーディングのために使用される。さらに磁石ユニット１１は、主磁石１２によって生成された主磁場１４内に生じる分極の励起をもたらす高周波アンテナユニット１９を有する。高周波アンテナユニット１９は、主に患者撮像領域２０によって形成されている検査空間内に高周波の磁気共鳴シーケンスを照射する。更に、磁気共鳴装置１０は、傾斜磁場コイルユニット１８および高周波アンテナユニット１９を制御するように設計されている電子ユニット２１を有する。
【００３１】
さらに、磁気共鳴装置１０は、患者２２の撮像のために円筒状の患者撮像領域２０を有し、その患者撮像領域２０は円周方向において磁石ユニット１１によって円筒状に包囲されている。磁気共鳴装置１０の患者用寝台装置２３により、患者２２を患者撮像領域２０内に送り込むことができる。患者用寝台装置２３は、このために、磁気共鳴装置１０内に移動可能に配置されている患者用寝台を有する。
【００３２】
クライオスタットユニット１６の排熱を運び出すために、冷却システム１５が、第１の冷却回路によって構成されている冷却回路２５と、熱吸収ユニット２６とを有し、その熱吸収ユニット２６が第２の冷却回路を含む。冷却出力の発生中にコールドヘッドおよび／又はヘリウム圧縮機１７の排熱を運び出すために、第１の冷却回路２５はクライオスタットユニット１６に熱交換的に結合されている。このために第１の冷却回路２５は冷却流体が循環する冷却管を有する。この冷却流体は、例えば水および／又は当業者に有効とみなされる他の流体から成るとよい。第２の冷却回路は、熱交換ユニット２７を介して第１の冷却回路２５に熱交換的に結合されているので、熱エネルギーを第１の冷却回路２５から第２の冷却回路に排出することができ、このようにして常にクライオスタットユニット１６の有効な冷却が保証されている。この場合に、熱交換ユニット２７は第１の冷却回路２５および／又は第２の冷却回路内に配置されているとよい。さらに、熱交換ユニットは第１の冷却回路２５および第２の冷却回路に対して別個に構成されていてもよい。
【００３３】
冷却システム１５は、さらに切換ユニット２８を有する。切換ユニット２８は複数の冷却モードを含み、切換ユニット２８内での冷却モードの選択は、熱吸収ユニット２６の動作状態、特に第２の冷却回路の動作状態に依存して行われる。このために、切換ユニット２８は、第２の冷却回路の動作状態の検出に関連して第２の冷却回路に結合されている。
【００３４】
第２の冷却回路の動作状態は、特に第２の冷却回路による冷却および／又は熱エネルギー排出がもはや保証できないか、阻止されているかのいずれか一方又は両方である故障状態を含み得る。さらに、その故障状態は、第２の冷却回路と第１の冷却回路２５との熱交換がもはや保証できない状態も含み得る。代替又は追加として、第２の冷却回路２６の故障状態は熱交換ユニット２７の故障も含み得る。第２の冷却回路の他の動作状態は、例えば、第２の冷却回路には故障がなくて特に第１の冷却回路２５と第２の冷却回路との間で熱エネルギー交換が行われる正常な冷却動作状態を含み得る。
【００３５】
第２の冷却回路が、故障状態によって形成される動作状態にある場合には、切換ユニット２８内で第１の冷却モードが選択される。これとは反対に第２の冷却回路が正常な冷却動作状態にある場合には、切換ユニット２８内で第２の冷却モードが選択される。この第２の冷却モードにおいては、切換ユニット２８によって、第２の冷却回路２６が熱エネルギー交換に関して第１の冷却回路２５に熱的に結合される。
【００３６】
第２の冷却回路の動作状態の検出および切換ユニット２８内での適切な冷却モードの選択は、切換ユニット２８内で自動的および／又は半自動的に行われる。このために切換ユニット２８は必要なソフトウェアおよび／又はコンピュータプログラムを有し、これらは切換ユニット２８の記憶ユニット内に記憶されていて、プログラム進行中に切換ユニットのプロセッサ上で第２の冷却回路の動作状態の検出および／又は適切な冷却モードの選択を行うためのこの種のステップを実行および／又は指令する。
【００３７】
切換ユニット２８の第１の冷却モードにおいては、切換ユニット２８によって、第１の冷却回路２５と磁気共鳴装置１０に含まれる他のユニット２９との熱エネルギー交換に関する結合が行われる。この他のユニット２９は、冷却システム１５の第２の冷却回路とは独立に構成されているので、第２の冷却回路の故障時に第１の冷却回路２５の熱エネルギーをこの他のユニット２９に放出することができ、かくして磁石ユニット１１の運転を第２の冷却回路の故障状態にも拘わらず維持することができる。
【００３８】
冷却システム１５は、さらに複数のバルブを有するバルブユニット３０を有する。このバルブユニット３０の個々のバルブは切換ユニット２８により制御可能である。切換ユニット２８の第１の冷却モードでは、切換ユニット２８によって、第１の冷却回路２５内に配置された全てのバルブが次のように切り換えられる。即ち、第１の冷却回路２５内の複数の冷却管が、第１の冷却回路２５の詳しくは図示されていない循環ポンプと、クライオスタットユニット１６を備えた熱交換ユニットとを含む閉じられた循環路を構成するように切り換えられる。バルブユニット３０、特に個々のバルブのこの操作が、閉じられた循環路と前記他のユニット２９との結合、特に熱的な結合も可能にする。
【００３９】
さらに、切換ユニット２８の第１の冷却モードでは、クライオスタットユニット１６が切換ユニット２８によって安全運転状態に切り換えられる。その安全運転状態は、例えばパルス運転状態を含む。そのパルス運転状態では、クライオスタットユニット１６内においてヘリウムの蒸発および／又は漏出をちょうど防止するだけの冷却出力量が発生させられる。この代替として、それ以上の熱エネルギーの発生を防止するように、冷却システム１５および／又は磁石ユニット１１の他の複数の構成要素も、切換ユニット２８によって待機モードに切り換えることができる。
【００４０】
前記他のユニット２９は、大きな質量および高い熱蓄積機能を有するユニットを含むことが好ましい。この場合、この他のユニット２９は、例えば傾斜磁場コイルユニット１８、および／又は磁石ユニット１１のハウジング、および／又は電子ユニット２１、特に電子ユニット２１の詳しくは図示されていない冷却回路、および／又は当業者に有効とみなされる複数の他のユニットを含み得る。
【００４１】
この実施例において、他のユニット２９は傾斜磁場コイルユニット１８を含む。傾斜磁場コイルユニット１８は銅材料およびガラス繊維強化材料からなることが好ましく、銅材料は約０．３５ｋＪ／ｋｇＫの比熱容量を有し、ガラス繊維強化材料は約１．１ｋＪ／ｋｇＫの比熱容量を有す。傾斜磁場コイルユニット１８の質量が約５００ｋｇの場合、傾斜磁場コイルユニット１８は、クライオスタットユニット１６の熱出力が約６ｋＷの場合、約１時間後に約６０Ｋ温度上昇する。
【００４２】
さらに、この実施例では、この他のユニット２９が少なくとも部分的に電子ユニット２１、特に電子ユニット２１の既存の冷却回路を含み、その電子ユニット２１の冷却回路は超電導主磁石コイル１３の冷却システム１５に対して分離して構成されている。超電導主磁石コイル１３の冷却システム１５に対して分離して構成されている電子ユニット２１の冷却回路は、電子ユニット２１の個々の電子構成要素を冷却するための冷却流体を有する。その冷却流体は、この実施例では、約４ｋＪ／ｋｇＫの比熱容量を有する水である。傾斜磁場コイルユニット１８と同等の約６ｋＷのクライオスタットユニット１６の熱出力および同等に仮定された約５００ｋｇの冷却流体質量において、１時間後に見込まれる温度上昇は約１０Ｋだけである。
【００４３】
さらに、冷却システム１５は温度センサユニット３２を有し、この温度センサユニット３２は他のユニット２９内の冷却温度を検出すべく設置されている。温度センサユニット３２は他のユニット２９内に配置されている。温度センサユニット３２によって検出された冷却温度は切換ユニット２８によって評価される。その検出された冷却温度が予め与えられた閾値を上回ると、他のユニット２９の過熱を防止するために、切換ユニット２８によって、第１の冷却回路２５と他のユニット２９との間の熱結合が切り離され、それにより第１の冷却回路２５と他のユニット２９との熱エネルギー交換が停止される。このためにバルブユニット３０の個々のバルブも切換ユニット２８によって適切なバルブ位置への切換および／又は操作が行われる。
【００４４】
この閾値は切換ユニット２８内に記憶されており、このために切換ユニット２８は詳しくは図示されていない記憶ユニットを有する。この閾値は他のユニット２９の構成に依存するとよく、特に他のユニット２９の他の機能に依存するとよい。複数の他のユニット２９が使用可能である場合には、切換ユニット２８による冷却温度の監視のために、それらの他のユニット２９にそれぞれ異なる閾値を割り当ててもよい。
【００４５】
切換ユニット２８は、詳しくは図示されていないデータ交換ユニットを介して、温度センサユニット３２、バルブユニット３０（特に、バルブユニット３０の個々のバルブ）および／又は冷却システム１５の他の複数のユニット又は構成要素に接続されている。このデータ交換ユニットは、ワイヤレスおよび／又はケーブルレスのデータ交換ユニットおよび／又は当業者に有効とみなされる他のデータ交換ユニットを含むことができる。
【００４６】
図２に対する代替として、他のユニット２９は第２の冷却回路の故障状態において第１の冷却回路２５との結合のために使用できる唯一のユニットしか含んでいなくてもよい。その唯一のユニットには、傾斜磁場コイルユニット１８、又は電子ユニット２１、又は当業者に有効とみなされる磁気共鳴装置１０の他のユニットが含まれる。
【００４７】
図３には、磁気共鳴装置１０の代替実施例が示されている。殆ど同じままの構成部分、特徴および機能には基本的に同じ参照符号が付されている。以下の説明は、主として図１および図２の実施例に対する相違点に限定する。同じままの構成部分、特徴および機能に関しては図１および図２の実施例の説明を参照されたい。
【００４８】
図３には、冷却システム１５および１つの他のユニット４０を有する磁気共鳴装置１０が示されている。図３の冷却システム１５は、図２の構成にほぼ対応する。しかし、これとは異なり、この他のユニット４０は、もっぱら熱エネルギーを蓄積するように設計されているエネルギー蓄積ユニット４１を含む。この場合に、この他のユニット４０はパラフィン蓄熱材を含む。パラフィンは、約２００ｋＦ／ｋｇの融解エンタルピを有する。例えば、クライオスタットユニット１６の約６ＫＷの熱出力および約５００ｋｇの仮定された質量において、パラフィン蓄熱材は、約４．６時間、パラフィンが著しく温められることなく、第１の冷却回路２５から熱エネルギーを吸収することができる。
【００４９】
さらに、他のユニット４０は、例えば既に加熱回路中に組み込まれた複数のエネルギー蓄積ユニット、および／又は磁気共鳴装置１０が設置されている建物の蓄熱ユニット等のような、当業者に有効とみなされる他の複数のエネルギー蓄積ユニット４１を含むことができる。
【００５０】
図４には、磁気共鳴装置１０の代替実施例が示されている。殆ど同じ構成部分、特徴および機能には基本的に同じ参照符号が付されている。以下の説明は、主に図１乃至図３の実施例に対する相違点に限定する。同じ構成部分、特徴および機能に関しては図１乃至図３の実施例の説明を参照されたい。
【００５１】
図４には、図２および図３に対して代替的に構成された熱吸収ユニット５０が概略的に示されている。熱吸収ユニット５０は第１の冷却回路２５内に組み込まれており、冷却システム１５はクライオスタットユニット１６のほかに唯一の冷却回路２５のみを有する。熱吸収ユニット５０は、この実施例では、詳しくは図示されていない熱交換ユニットを含み、その熱交換ユニットは第１の冷却回路２５の熱エネルギーを周囲、例えば大気に放出して第１の冷却回路２５の冷却を生じさせる。
【００５２】
熱吸収ユニット５０の故障状態、つまり切換ユニット２８の第１の冷却モードにおいては、切換ユニット２８によって、第１の冷却回路２５内に配置されている全てのバルブが次のように切り換えられる。即ち、第１の冷却回路２５内の複数の冷却管が閉じられた循環路を成し、その閉じられた循環路が他のユニット２９，４０との結合、特に熱的結合を可能にするように切り換えられる。さらにバルブユニット３０の個々のバルブは、熱吸収ユニット５０が第１の冷却回路２５から分離されるように、特に熱的に分離されるように切り換えられる。
【００５３】
他のユニット２９，４０は、この実施例では、図２に対する説明における他のユニット２９および／又は図３の実施例における他のユニット４０に従って構成されている。それに加えて、第１の冷却モードにおいて、切換ユニットにより第１の冷却回路２５と複数の他のユニット２９，４０の熱的結合が行われることも可能である。
【００５４】
図５には、１つの超電導主磁石コイル１３又は複数の主磁石コイル１３を冷却するための本発明による方法が示されている。第１の方法ステップ１００において、切換ユニット２８によって熱吸収ユニット２６，５０の動作状態が検出される。この動作状態が熱吸収ユニット２６，５０の故障状態である場合には、切換ユニット２８内で次の方法ステップ１０１において、使用可能な複数の冷却モードから第１の冷却モードが選択される。第１の冷却モードでは、次の方法ステップ１０１において、切換ユニット２８によって第１の冷却回路２５と他のユニット２９，４０との熱的結合が行われ、それによって熱エネルギーが第１の冷却回路２５から他のユニット２９，４０に放出される。
【００５５】
この場合に、切換ユニット２８によって、次の方法ステップ１０１において、第１の冷却回路２５が他のユニット２９，４０と熱的に結合されるように、バルブユニット３０の個々のバルブの制御および切換が行われる。
【００５６】
熱吸収ユニット２６，５０および他のユニット２９，４０は、図１乃至４の実施例に従って構成されている。
【００５７】
さらに、切換ユニット２８の第１の冷却モードでは、その次の方法ステップ１０２において、切換ユニット２８によってクライオスタットユニット１６が安全動作状態に切り換えられる。この安全動作状態には、例えば、クライオスタットユニット１６内でヘリウムの蒸発および／又は漏出をちょうど防止するだけの冷却出力量が発生させられるパルス動作状態が含まれる。
【００５８】
次の方法ステップ１０３において、切換ユニット２８によって温度センサユニット３２と協働して他のユニット２９，４０の温度、特に冷却温度が検出および監視される。切換ユニット２８によって、このために冷却温度が次のステップ１０４において比較される。方法ステップ１０４は、切換ユニット内で実行される問合せによって構成されている。この場合には、切換ユニットによって、他のユニット２９，４０の検出された冷却温度が閾値を上回っているか否かが問合せられる。検出された冷却温度が閾値を上回っているならば、次のステップ１０５において、切換ユニット２８によってこの他のユニット２９，４０が第１の冷却回路２５から熱的に分離され、それによってこの他のユニット２９，４０の過熱および／又は破損が有利に防止される。
【００５９】
これとは反対に他のユニット２９，４０の検出された冷却温度が閾値以下の場合には、引続いて温度センサユニット３２によって冷却温度が検出され、この冷却温度が切換ユニット２８によって方法ステップ１０３，１０４，１０５において監視される。
【００６０】
本発明による方法を実施するために、切換ユニット２８は、このために必要なソフトウェアおよびコンピュータプログラムを含み、これらは切換ユニット２８の詳しくは図示されていない記憶ユニットに記憶されている。さらに切換ユニット２８は必要なソフトウェアおよびコンピュータプログラムを実行するためのプロセッサを含む。
【００６１】
本発明は細部を好ましい実施例によって詳しく図解して説明したが、それらの開示例は本発明を限定するものではなく、それらから当業者は本発明の保護範囲を逸脱することなく異なった変形例を導き出すことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０            磁気共鳴装置
１１            磁石ユニット
１２            主磁石
１３            主磁石コイル
１４            主磁場
１５            冷却システム
１６            クライオスタットユニット
１７            ヘリウム圧縮機
１８            傾斜磁場コイルユニット
１９            高周波アンテナユニット
２０            患者撮像領域
２１            電子ユニット
２２            患者
２３            患者用寝台装置
２４            磁石ハウジングユニット
２５            冷却回路
２６            熱吸収ユニット
２７            熱交換ユニット
２８            切換ユニット
２９            他のユニット
３０            バルブユニット
３２            温度センサユニット
４０            他のユニット
４１            エネルギー蓄積ユニット
５０            熱吸収ユニット
１００〜１０５  本発明ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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