超伝導マグネット冷却システム向けのサーマルスイッチ
【課題】クライオクーラとコールドマスの間を迅速かつ自動的に熱切断及び熱接続させることが可能なシステム及び方法を提供する。
【解決手段】本発明は、ＭＲシステムのクライオクーラ（７４）をコールドマスリザーバ（７２）から自動的に切断するための装置及び方法を提供する。クライオクーラ・サーマルリンク（７６）は、クライオクーラ（７４）と熱的に接続されるように構成された第１の端部プレート（８４）と、コールドマス（７２）と熱的に接続されるように構成された第２の端部プレート（８８）と、を含む。第１の（８４）と第２の端部プレート（８８）の間の空間（８０）を壁によって囲繞しており、この壁は第１の端部プレート（８４）に取り付けられた第１の端部（８２）と、第２の端部プレート（８８）に取り付けられた第２の端部（８６）と、を含む。この空間（８０）内に作動流体（９０）が位置決めされている。
【解決手段】本発明は、ＭＲシステムのクライオクーラ（７４）をコールドマスリザーバ（７２）から自動的に切断するための装置及び方法を提供する。クライオクーラ・サーマルリンク（７６）は、クライオクーラ（７４）と熱的に接続されるように構成された第１の端部プレート（８４）と、コールドマス（７２）と熱的に接続されるように構成された第２の端部プレート（８８）と、を含む。第１の（８４）と第２の端部プレート（８８）の間の空間（８０）を壁によって囲繞しており、この壁は第１の端部プレート（８４）に取り付けられた第１の端部（８２）と、第２の端部プレート（８８）に取り付けられた第２の端部（８６）と、を含む。この空間（８０）内に作動流体（９０）が位置決めされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には超伝導マグネットシステムに関し、またさらに詳細には、超伝導マグネットシステムのクライオクーラとコールドマスリザーバの間の自動熱接続及び熱切断に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ環境で動作する例示的な超伝導マグネットシステムは、変圧器、発電機、モータ、超伝導マグネットエネルギー蓄積器（ＳＭＥＳ）、及び磁気共鳴（ＭＲ）システムを含む。従来のＭＲマグネットはＤＣモードで動作するが、幾つかのＭＲマグネットはマグネットに対する傾斜漏れ磁場が高い場合に傾斜コイルからのＡＣ磁場下で動作することがある。こうしたＡＣ磁場はマグネット内にＡＣ損失を生成する。説明を目的としてＭＲシステムの例示的な詳細に関する例証検討を提示することにする。
【０００３】
人体組織などの物質を均一な磁場（偏向磁場Ｂ０）にかけると、組織中のスピンの個々の磁気モーメントはこの偏向磁場と整列しようとして、この周りをラーモアの特性周波数によってランダムな秩序で歳差運動することになる。この物質や組織に、ｘ−ｙ平面内にありラーモア周波数に近い周波数をもつ磁場（励起磁場Ｂ１）がかけられると、正味の整列モーメント（すなわち、「縦磁化」）ＭＺは、ｘ−ｙ平面内に来るように回転させられ（すなわち、「傾けられ（ｔｉｐｐｅｄ）」）、正味の横方向磁気モーメントＭｔが生成される。励起信号Ｂ１を停止させた後、励起したスピンにより信号が放出され、さらにこの信号を受信し処理して画像を形成させることができる。
【０００４】
これらの信号を用いて画像を作成する際には、磁場傾斜（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が利用される。典型的には、撮像しようとする領域は、使用する具体的な位置特定方法に従ってこれらの傾斜を変更させている一連の計測サイクルによりスキャンを受ける。結果として得られる受信ＮＭＲ信号の組はディジタル化されかつ処理され、よく知られている多くの再構成技法のうちの１つを用いて画像が再構成される。
【０００５】
ＭＲシステムは、均一な磁場を発生させるために多くの場合複数のコイルを備える超伝導マグネットを使用するのが典型的である。これらの超伝導マグネットは液体ヘリウムによって冷却されるコールドマスの一部となっている。これらのマグネットは、液体ヘリウムによって４．２Ｋの温度まで冷却させるニオブ−チタン材料から製作するのが典型的である。コールドマスに対する熱負荷のためにボイルオフするヘリウムを再凝縮させるためにクライオクーラが使用されることが多い。これには、高価でありまた遠隔地域や発展途上国では利用することができない液体ヘリウムの供給を要するという欠点がある。さらに冷却システムの電源や機械に障害が起きた場合に、超伝導マグネットの動作喪失が起きるまで動作を継続するために利用可能なのはヘリウムリザーブの潜熱だけとなる。
【０００６】
コールドマスはクライオクーラを用いて超伝導温度まで冷却されることが多い。クライオクーラによってデバイスのコールドマスを直接冷却するためには、このクライオクーラとコールドマスを直に熱接触状態にする必要がある。しかしクライオクーラに障害が起きた場合に、クライオクーラは室温まで急激に温度上昇することになる。クライオクーラがコールドマスと直に熱的ショート状態にあるため、コールドマスも同じく急激に温度上昇し、これによりマグネットの超伝導動作の喪失及びマグネットクエンチに繋がることになる。
【０００７】
さらに場合によっては、保守や交換のためにクライオクーラを冷却システムから切断することが必要となる。このためには、冷却システムを室温まで至らせることが必要となるのが一般的である。この切断過程は、時間がかかると共に、これによりＭＲシステムを長時間にわたってシャットダウンさせる必要がある。このことは、計画的な修復でない場合に特に問題であり、これにより患者の処置を計画し直さねばならなくなることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、クライオクーラに障害が起きたときにクライオクーラをデバイスのコールドマスとの熱接触状態から迅速かつ自動的に切断すること、並びにクライオクーラをデバイスのコールドマスと自動的に再接続して熱的に接触させることが可能なシステム及び方法があることが望ましい。さらに、クライオクーラの保守及び／または交換のために、コールドマス全体を室温まで温度上昇させることを要することなくクライオクーラをコールドマスから一時的に切断できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の欠点を克服したＭＲシステムのクライオクーラをコールドマスリザーバから切断するためのシステム及び方法を提供する。クライオクーラとコールドマスリザーバの間には作動流体を有するサーマルリンクを配置させている。クライオクーラの動作時において、クライオクーラとコールドマスリザーバの間の熱的短絡の役割をする作動流体の沸騰または相変化によって熱伝達を統御している。クライオクーラの動作が停止したときに、サーマルリンク内部での熱伝達は、クライオクーラとコールドマスリザーバの間を熱的開放させる役割をする作動流体の伝導によって統御している。
【００１０】
本発明の一態様では、クライオクーラ・サーマルリンクは、クライオクーラと熱的に接続されるように構成された第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接続されるように構成された第２の端部プレートと、を含む。第１と第２の端部プレートの間の空間を壁によって囲繞すると共に、この壁は第１の端部プレートに取り付けられた第１の端部及び第２の端部プレートに取り付けられた第２の端部を有する。このクライオクーラ・サーマルリンクはさらに、この空間内に位置決めされた作動流体を含む。
【００１１】
本発明はさらに、超伝導マグネット・アセンブリコールドマスと、クライオクーラと、該コールドマスとクライオクーラの間に位置決めされたサーマルスイッチと、を含むＭＲＩシステムを目的とする。このサーマルスイッチは、クライオクーラと熱的に接触させた第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接触させた第２の端部プレートと、を含む。第１の端部プレート及び第２の端部プレートにはエンクロージャを形成するように壁が接続されている。このエンクロージャ内には作動流体が包含されており、この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００１２】
本発明はさらに、第１の端部プレートを有するクライオクーラと第２の端部プレートを有するコールドマスとの間の熱伝達を制御する方法を目的とする。本方法は、第１の端部プレートと第２の端部プレートの間にエンクロージャを形成する工程と、第１の端部プレートを第２の端部プレートに対して重力方向で上側に方向付けする工程と、エンクロージャを作動流体で満たす工程と、を含む。この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００１３】
本発明に関する別の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面では、本発明を実施するために目下のところ企図される好ましい一実施形態を図示している。
【００１５】
図１を参照すると、超伝導マグネットシステム１０は一例として、交番電流（ＡＣ）環境で動作する超伝導マグネットシステムを備えている。例示的な超伝導マグネットシステムは、変圧器、発電機、モータ、超伝導マグネットエネルギー蓄積器（ＳＭＥＳ）、及び／または磁気共鳴（ＭＲ）システムを含む。従来のＭＲマグネットはＤＣモードで動作するが、幾つかのＭＲマグネットはマグネットに対する傾斜漏れ磁場が高い場合に傾斜コイルからのＡＣ磁場下で動作することがある。こうしたＡＣ磁場はマグネット内にＡＣ損失を生成する。説明を目的として、磁気共鳴及び／または磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置及び／またはシステムの例示的な詳細に関する例証検討を提示することにする。
【００１６】
このシステムの動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及び表示画面１６を含むオペレータコンソール１２から制御を受けている。コンソール１２は、オペレータが画像の作成及び表示画面１６上への画像表示を制御できるようにする単独のコンピュータシステム２０と、リンク１８を介して連絡している。コンピュータシステム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに当技術分野でフレームバッファとして知られている画像データアレイを記憶するためのメモリモジュール２６が含まれる。コンピュータシステム２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置２８及び取外し可能記憶装置３０とリンクしており、さらに高速シリアルリンク３４を介して単独のシステム制御部３２と連絡している。入力デバイス１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。
【００１７】
システム制御部３２は、バックプレーン３２ａにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール３６や、シリアルリンク４０を介してオペレータコンソール１２に接続させたパルス発生器モジュール３８が含まれる。システム制御部３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、各システムコンポーネントを動作させて所望のスキャンシーケンスを実行させ、発生させるＲＦパルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール３８は、スキャン中に発生させる傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために１組の傾斜増幅器４２と接続させている。パルス発生器モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８はスキャンのために患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取っている。
【００１８】
パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器及びＧｚ増幅器を有する傾斜増幅器システム４２に加えられる。各傾斜増幅器は、収集する信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜を生成させるように全体を番号５０で示す傾斜コイルアセンブリ内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。傾斜磁場コイルアセンブリ５０は、偏向マグネット５４及び全身用ＲＦコイル５６を含むマグネットアセンブリ５２の一部を形成している。システム制御部３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をコイル５６と電気的に接続させ、受信モードでは前置増幅器６４をコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても独立したＲＦコイル（例えば、表面コイル）を使用することが可能となる。
【００１９】
ＲＦコイル５６により取り込まれたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御部３２内のメモリモジュール６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイをメモリモジュール６６内に収集し終わると１回のスキャンが完了となる。この未処理のｋ空間データは、各画像を再構成させるように別々のｋ空間データアレイの形に配置し直しており、これらの各々は、データをフーリエ変換して画像データのアレイにするように動作するアレイプロセッサ６８に入力される。この画像データはシリアルリンク３４を介してコンピュータシステム２０に送られ、コンピュータシステム２０において画像データはディスク記憶装置２８内などの記憶装置内に格納される。この画像データは、オペレータコンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、取外し可能記憶装置３０上などの長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータコンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の一実施形態による図１の超伝導マグネットシステム１０向けの冷却システム７０を表している。マグネットアセンブリ５２（図１）は超伝導マグネットシステム１０のためのコールドマス７２を備える。クライオクーラ７４は、コールドマス７２を極低温まで冷却するために冷却システム７０の動作時にサーマルリンク７６を介してコールドマス７２と熱的に接続させている。好ましい一実施形態では、サーマルバスバー７８によってサーマルリンク７６をコールドマス７２と熱的に接続させている。
【００２１】
サーマルリンク７６は、第１の端部８２の位置で凝縮器プレート８４により封止されかつ第２の端部８６の位置で蒸発器プレート８８により封止された低熱伝導係数エンクロージャ８０を含む。エンクロージャ８０は低い熱伝導係数を有すると共に、ステンレス鋼などの断熱性物質から製作した壁が薄い円筒とし、これにより凝縮器プレート８４と蒸発器プレート８８の間のエンクロージャ８０を通じた熱伝導を最小限にすることが好ましい。エンクロージャ８０はクライオクーラ７４が動作している間に凝縮器プレート８４と蒸発器プレート８８の間の相変化を介して熱を転送する作動流体９０によって満たされている。作動流体９０はコールドマス７２の所望動作温度及びクライオクーラ７４の動作温度に基づいて選択し得ることが企図される。例えば、２〜５Ｋのクライオクーラ動作ではヘリウムが、１４〜２４Ｋのクライオクーラ動作では水素が、２５〜３２Ｋのクライオクーラ動作ではネオンが、また６５〜９５Ｋのクライオクーラ動作では窒素を選択することができる。凝縮器プレート８４及び蒸発器プレート８８は、銅などの高熱伝導率物質から製作されることが好ましく、また高い熱伝導係数を有している。
【００２２】
図３は、通常の冷却動作の間におけるサーマルリンク７６の熱力学サイクル動作を表している。クライオクーラ７４は、凝縮器プレート８４を蒸発器プレート８８の温度未満でかつ作動流体９０の凝縮温度未満のある温度に維持している。凝縮器プレート８４は蒸発器プレート８８に対して重力方向で上側に配置されている。作動流体９０（凝縮物とするか液体９４とする）が作動流体９０の沸騰温度より高い温度を有する蒸発器プレート８８と接触状態に至ったときに流体蒸発９２が生じる。これにより作動流体９０が蒸気すなわち気体状態９６に変換される。気体状態９６の作動流体９０は凝縮器プレート８４と接触状態に至る。
【００２３】
端部プレート８４は蒸発器プレート８８の温度未満でかつ作動流体９０の凝縮温度未満のある温度に維持されているため、気体状態９６の流体は凝縮器プレート８４上で液体９４まで凝縮する。蒸発器プレート８８に対して重力方向で上側に配置されている液体９４は、フロー９８となってエンクロージャ８０に沿って下って蒸発器プレート８８に戻る。液体９４はさらに、凝縮器プレート８４から蒸発器プレート８８まで滴り落ちることがある。
【００２４】
低コンダクタンスのエンクロージャ８０内では、クライオクーラ７４の通常動作の間に作動流体９０の連続した大量フローが蒸発器プレート８８から凝縮器プレート８４に進みまた再度戻されるサイクルである上述した熱力学サイクルが動作する。上述の熱力学サイクルを通じて液体９４を気体状態９６に変化させることによる場合、作動流体９０には、流体蒸発９２中における気体状態９６への変化を受けるために分子引力に打ち克つエネルギーが必要である。一定温度において作動流体９０を液体９４から気体状態９６に変化させさらにこれを再度元に戻するのに要するエネルギー量は気化潜熱と呼ばれている。したがってこの作動流体９０は、超伝導マグネットシステム１０の通常動作中にクライオクーラ７４の動作によってコールドマス７２からのエネルギーをサーマルリンク７６を通じて抽出している効率の良い熱伝達媒質の役割をする。
【００２５】
図３に関連して記載した熱力学サイクルの動作は、クライオクーラ７４のデバイス障害あるいは定期なメンテナンスや交換のための運用からの切り離しに由来して中断または停止されることがある。この動作停止によってクライオクーラ７４は凝縮器プレート８４の温度を作動流体９０の凝縮温度未満に維持できなくなる。こうした中断中にサーマルリンク７６は、クライオクーラ７４をコールドマス７２から自動的に熱的に切断する（これについては、図４に関連して以下で記載することにする）。シャットダウン後にクライオクーラ７４を起動させた時点で、クライオクーラ７４は凝縮器プレート８４の温度を作動流体９０の凝縮温度未満のある温度に導き、この時点で上述した熱力学サイクルが自動的に再開されると共に、クライオクーラ７４とコールドマス７２の間での相変化熱伝達による熱接続が再度確立されることになる。
【００２６】
ここで図４を参照すると、クライオクーラ７４動作が停止すると、凝縮器プレート８４の温度は蒸発器プレート８８の温度を超えたある温度まで上昇する。正常動作から温度がこのように反転すると、上述した熱力学サイクルが停止し相変化熱伝達が実質的に止まることになる。したがって、蒸発器プレート８８はコールドマス７２の温度に追従することになり、また凝縮器プレート８４は室温まで温度上昇する傾向となる。
【００２７】
この作動流体９０の温度は、低コンダクタンスエンクロージャ８０の内部で作動流体９０が蒸発器プレート８８の位置で最も低温であり凝縮器プレート８４の方向に向かって温度が高くなるような層状をなすことになる。したがって、相変化熱伝達の休止によって凝縮器プレート８４と蒸発器プレート８８の間の熱伝達が低減されることになる。熱伝達は、気体体積１００を通過する伝導と低コンダクタンスエンクロージャ８０を通過する伝導という並列の経路に限定されることがない。気体体積１００の熱伝導率が低くかつ低コンダクタンスエンクロージャ８０のコンダクタンスが低いため、サーマルリンク７６における熱伝達が実質的に休止し、クライオクーラ７４とコールドマス７２は実質的に熱的に切断されることになる。この方式によれば、熱が非動作のクライオクーラ７４からコールドマス７２に転送されるため、超伝導温度でのマグネットアセンブリ５２の動作を可能にするライドスルー時間（ｒｉｄｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｉｍｅ）が短くならない。当業者であればサーマルリンク７６の上述の動作は自動式であって移動性の機械部品なしに実施されることを理解されよう。
【００２８】
本発明は、コールドマスデバイスからのクライオクーラの自動サーマル切断を提供する。クライオクーラの動作が休止すると、サーマルリンク内部での相変化熱伝達が休止し、これにより実質的にライドスルー時間中の熱伝達が最小限となると共にマグネットの連続した動作が可能となる。低コンダクタンスエンクロージャ及び作動流体に対する適当な設計による選択によって、クライオクーラの予定しない停電によって生じる超伝導マグネットクエンチの回数を低減することができる。さらに超伝導マグネットシステムは、クライオクーラの定期的なメンテナンスや修復のためにクライオクーラが喪失状態になる期間を短く維持することができる。
【００２９】
したがってクライオクーラ・サーマルリンクは、クライオクーラと熱的に接続されるように構成された第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接続されるように構成された第２の端部プレートと、を含む。第１と第２の端部プレートの間の空間を壁によって囲繞すると共に、この壁は第１の端部プレートに取り付けられた第１の端部及び第２の端部プレートに取り付けられた第２の端部を有する。このクライオクーラ・サーマルリンクはさらに、この空間内に位置決めされた作動流体を含む。
【００３０】
本発明はさらに、超伝導マグネット・アセンブリコールドマスと、クライオクーラと、該コールドマスとクライオクーラの間に位置決めされたサーマルスイッチと、を含むＭＲＩシステムを目的とする。このサーマルスイッチは、クライオクーラと熱的に接触させた第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接触させた第２の端部プレートと、を含む。第１の端部プレート及び第２の端部プレートにはエンクロージャを形成するように壁が接続されている。このエンクロージャ内には作動流体が包含されており、この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００３１】
本発明はさらに、第１の端部プレートを有するクライオクーラと第２の端部プレートを有するコールドマスとの間の熱伝達を制御する方法を目的とする。本方法は、第１の端部プレートと第２の端部プレートの間にエンクロージャを形成する工程と、第１の端部プレートを第２の端部プレートに対して重力方向で上側に方向付けする工程と、エンクロージャを作動流体で満たす工程と、を含む。この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００３２】
本発明を好ましい実施形態に関して記載してきたが、明示的に記述した以外に等価、代替及び修正が可能であり、これらも添付の特許請求の範囲の域内にあることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明と一緒に使用できるＭＲ撮像システムのブロック概要図である。
【図２】本発明の一実施形態によるクライオクーラシステムの一部のブロック概要図である。
【図３】クライオクーラシステムを動作状態とした図２のサーマルリンクを表した図である。
【図４】クライオクーラシステムの動作を停止させた後の図２のサーマルリンクを表した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ ＭＲシステム
１２ オペレータコンソール
１３ キーボードその他の入力デバイス
１４ 制御パネル
１６ 表示画面
１８ リンク
２０ 単独のコンピュータシステム
２０ａ バックプレーン
２２ 画像プロセッサモジュール
２４ ＣＰＵモジュール
２６ メモリモジュール
２８ ディスク記憶装置
３０ 取外し可能記憶装置
３２ 単独のシステム制御部
３２ａ バックプレーン
３４ 高速シリアルリンク
３６ ＣＰＵモジュール
３８ パルス発生器モジュール
４０ シリアルリンク
４２ 傾斜増幅器組
４４ 生理学的収集制御器
４６ スキャン室インタフェース回路
４８ 患者位置決めシステム
５０ 傾斜コイルアセンブリ全体
５２ マグネットアセンブリ
５４ 偏向マグネット
５６ 全身用ＲＦコイル
５８ 送受信器モジュール
６０ ＲＦ増幅器
６２ 送信／受信スイッチ
６４ 前置増幅器
６６ メモリモジュール
６８ アレイプロセッサ
７０ 冷却システム
７２ コールドマス
７４ クライオクーラ
７６ サーマルリンク
７８ サーマルバスバー
８０ 低熱伝導係数エンクロージャ
８２ 第１の端部
８４ 凝縮器プレート
８６ 第２の端部
８８ 蒸発器プレート
９０ 作動流体
９２ 流体蒸発
９４ 液体
９６ 蒸気
９８ フロー
１００ 気体体積
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には超伝導マグネットシステムに関し、またさらに詳細には、超伝導マグネットシステムのクライオクーラとコールドマスリザーバの間の自動熱接続及び熱切断に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＣ環境で動作する例示的な超伝導マグネットシステムは、変圧器、発電機、モータ、超伝導マグネットエネルギー蓄積器（ＳＭＥＳ）、及び磁気共鳴（ＭＲ）システムを含む。従来のＭＲマグネットはＤＣモードで動作するが、幾つかのＭＲマグネットはマグネットに対する傾斜漏れ磁場が高い場合に傾斜コイルからのＡＣ磁場下で動作することがある。こうしたＡＣ磁場はマグネット内にＡＣ損失を生成する。説明を目的としてＭＲシステムの例示的な詳細に関する例証検討を提示することにする。
【０００３】
人体組織などの物質を均一な磁場（偏向磁場Ｂ０）にかけると、組織中のスピンの個々の磁気モーメントはこの偏向磁場と整列しようとして、この周りをラーモアの特性周波数によってランダムな秩序で歳差運動することになる。この物質や組織に、ｘ−ｙ平面内にありラーモア周波数に近い周波数をもつ磁場（励起磁場Ｂ１）がかけられると、正味の整列モーメント（すなわち、「縦磁化」）ＭＺは、ｘ−ｙ平面内に来るように回転させられ（すなわち、「傾けられ（ｔｉｐｐｅｄ）」）、正味の横方向磁気モーメントＭｔが生成される。励起信号Ｂ１を停止させた後、励起したスピンにより信号が放出され、さらにこの信号を受信し処理して画像を形成させることができる。
【０００４】
これらの信号を用いて画像を作成する際には、磁場傾斜（Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ）が利用される。典型的には、撮像しようとする領域は、使用する具体的な位置特定方法に従ってこれらの傾斜を変更させている一連の計測サイクルによりスキャンを受ける。結果として得られる受信ＮＭＲ信号の組はディジタル化されかつ処理され、よく知られている多くの再構成技法のうちの１つを用いて画像が再構成される。
【０００５】
ＭＲシステムは、均一な磁場を発生させるために多くの場合複数のコイルを備える超伝導マグネットを使用するのが典型的である。これらの超伝導マグネットは液体ヘリウムによって冷却されるコールドマスの一部となっている。これらのマグネットは、液体ヘリウムによって４．２Ｋの温度まで冷却させるニオブ−チタン材料から製作するのが典型的である。コールドマスに対する熱負荷のためにボイルオフするヘリウムを再凝縮させるためにクライオクーラが使用されることが多い。これには、高価でありまた遠隔地域や発展途上国では利用することができない液体ヘリウムの供給を要するという欠点がある。さらに冷却システムの電源や機械に障害が起きた場合に、超伝導マグネットの動作喪失が起きるまで動作を継続するために利用可能なのはヘリウムリザーブの潜熱だけとなる。
【０００６】
コールドマスはクライオクーラを用いて超伝導温度まで冷却されることが多い。クライオクーラによってデバイスのコールドマスを直接冷却するためには、このクライオクーラとコールドマスを直に熱接触状態にする必要がある。しかしクライオクーラに障害が起きた場合に、クライオクーラは室温まで急激に温度上昇することになる。クライオクーラがコールドマスと直に熱的ショート状態にあるため、コールドマスも同じく急激に温度上昇し、これによりマグネットの超伝導動作の喪失及びマグネットクエンチに繋がることになる。
【０００７】
さらに場合によっては、保守や交換のためにクライオクーラを冷却システムから切断することが必要となる。このためには、冷却システムを室温まで至らせることが必要となるのが一般的である。この切断過程は、時間がかかると共に、これによりＭＲシステムを長時間にわたってシャットダウンさせる必要がある。このことは、計画的な修復でない場合に特に問題であり、これにより患者の処置を計画し直さねばならなくなることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、クライオクーラに障害が起きたときにクライオクーラをデバイスのコールドマスとの熱接触状態から迅速かつ自動的に切断すること、並びにクライオクーラをデバイスのコールドマスと自動的に再接続して熱的に接触させることが可能なシステム及び方法があることが望ましい。さらに、クライオクーラの保守及び／または交換のために、コールドマス全体を室温まで温度上昇させることを要することなくクライオクーラをコールドマスから一時的に切断できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の欠点を克服したＭＲシステムのクライオクーラをコールドマスリザーバから切断するためのシステム及び方法を提供する。クライオクーラとコールドマスリザーバの間には作動流体を有するサーマルリンクを配置させている。クライオクーラの動作時において、クライオクーラとコールドマスリザーバの間の熱的短絡の役割をする作動流体の沸騰または相変化によって熱伝達を統御している。クライオクーラの動作が停止したときに、サーマルリンク内部での熱伝達は、クライオクーラとコールドマスリザーバの間を熱的開放させる役割をする作動流体の伝導によって統御している。
【００１０】
本発明の一態様では、クライオクーラ・サーマルリンクは、クライオクーラと熱的に接続されるように構成された第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接続されるように構成された第２の端部プレートと、を含む。第１と第２の端部プレートの間の空間を壁によって囲繞すると共に、この壁は第１の端部プレートに取り付けられた第１の端部及び第２の端部プレートに取り付けられた第２の端部を有する。このクライオクーラ・サーマルリンクはさらに、この空間内に位置決めされた作動流体を含む。
【００１１】
本発明はさらに、超伝導マグネット・アセンブリコールドマスと、クライオクーラと、該コールドマスとクライオクーラの間に位置決めされたサーマルスイッチと、を含むＭＲＩシステムを目的とする。このサーマルスイッチは、クライオクーラと熱的に接触させた第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接触させた第２の端部プレートと、を含む。第１の端部プレート及び第２の端部プレートにはエンクロージャを形成するように壁が接続されている。このエンクロージャ内には作動流体が包含されており、この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００１２】
本発明はさらに、第１の端部プレートを有するクライオクーラと第２の端部プレートを有するコールドマスとの間の熱伝達を制御する方法を目的とする。本方法は、第１の端部プレートと第２の端部プレートの間にエンクロージャを形成する工程と、第１の端部プレートを第２の端部プレートに対して重力方向で上側に方向付けする工程と、エンクロージャを作動流体で満たす工程と、を含む。この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００１３】
本発明に関する別の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面では、本発明を実施するために目下のところ企図される好ましい一実施形態を図示している。
【００１５】
図１を参照すると、超伝導マグネットシステム１０は一例として、交番電流（ＡＣ）環境で動作する超伝導マグネットシステムを備えている。例示的な超伝導マグネットシステムは、変圧器、発電機、モータ、超伝導マグネットエネルギー蓄積器（ＳＭＥＳ）、及び／または磁気共鳴（ＭＲ）システムを含む。従来のＭＲマグネットはＤＣモードで動作するが、幾つかのＭＲマグネットはマグネットに対する傾斜漏れ磁場が高い場合に傾斜コイルからのＡＣ磁場下で動作することがある。こうしたＡＣ磁場はマグネット内にＡＣ損失を生成する。説明を目的として、磁気共鳴及び／または磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置及び／またはシステムの例示的な詳細に関する例証検討を提示することにする。
【００１６】
このシステムの動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及び表示画面１６を含むオペレータコンソール１２から制御を受けている。コンソール１２は、オペレータが画像の作成及び表示画面１６上への画像表示を制御できるようにする単独のコンピュータシステム２０と、リンク１８を介して連絡している。コンピュータシステム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに当技術分野でフレームバッファとして知られている画像データアレイを記憶するためのメモリモジュール２６が含まれる。コンピュータシステム２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置２８及び取外し可能記憶装置３０とリンクしており、さらに高速シリアルリンク３４を介して単独のシステム制御部３２と連絡している。入力デバイス１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。
【００１７】
システム制御部３２は、バックプレーン３２ａにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール３６や、シリアルリンク４０を介してオペレータコンソール１２に接続させたパルス発生器モジュール３８が含まれる。システム制御部３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、各システムコンポーネントを動作させて所望のスキャンシーケンスを実行させ、発生させるＲＦパルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール３８は、スキャン中に発生させる傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために１組の傾斜増幅器４２と接続させている。パルス発生器モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８はスキャンのために患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取っている。
【００１８】
パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器及びＧｚ増幅器を有する傾斜増幅器システム４２に加えられる。各傾斜増幅器は、収集する信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜を生成させるように全体を番号５０で示す傾斜コイルアセンブリ内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。傾斜磁場コイルアセンブリ５０は、偏向マグネット５４及び全身用ＲＦコイル５６を含むマグネットアセンブリ５２の一部を形成している。システム制御部３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をコイル５６と電気的に接続させ、受信モードでは前置増幅器６４をコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても独立したＲＦコイル（例えば、表面コイル）を使用することが可能となる。
【００１９】
ＲＦコイル５６により取り込まれたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御部３２内のメモリモジュール６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイをメモリモジュール６６内に収集し終わると１回のスキャンが完了となる。この未処理のｋ空間データは、各画像を再構成させるように別々のｋ空間データアレイの形に配置し直しており、これらの各々は、データをフーリエ変換して画像データのアレイにするように動作するアレイプロセッサ６８に入力される。この画像データはシリアルリンク３４を介してコンピュータシステム２０に送られ、コンピュータシステム２０において画像データはディスク記憶装置２８内などの記憶装置内に格納される。この画像データは、オペレータコンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、取外し可能記憶装置３０上などの長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータコンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の一実施形態による図１の超伝導マグネットシステム１０向けの冷却システム７０を表している。マグネットアセンブリ５２（図１）は超伝導マグネットシステム１０のためのコールドマス７２を備える。クライオクーラ７４は、コールドマス７２を極低温まで冷却するために冷却システム７０の動作時にサーマルリンク７６を介してコールドマス７２と熱的に接続させている。好ましい一実施形態では、サーマルバスバー７８によってサーマルリンク７６をコールドマス７２と熱的に接続させている。
【００２１】
サーマルリンク７６は、第１の端部８２の位置で凝縮器プレート８４により封止されかつ第２の端部８６の位置で蒸発器プレート８８により封止された低熱伝導係数エンクロージャ８０を含む。エンクロージャ８０は低い熱伝導係数を有すると共に、ステンレス鋼などの断熱性物質から製作した壁が薄い円筒とし、これにより凝縮器プレート８４と蒸発器プレート８８の間のエンクロージャ８０を通じた熱伝導を最小限にすることが好ましい。エンクロージャ８０はクライオクーラ７４が動作している間に凝縮器プレート８４と蒸発器プレート８８の間の相変化を介して熱を転送する作動流体９０によって満たされている。作動流体９０はコールドマス７２の所望動作温度及びクライオクーラ７４の動作温度に基づいて選択し得ることが企図される。例えば、２〜５Ｋのクライオクーラ動作ではヘリウムが、１４〜２４Ｋのクライオクーラ動作では水素が、２５〜３２Ｋのクライオクーラ動作ではネオンが、また６５〜９５Ｋのクライオクーラ動作では窒素を選択することができる。凝縮器プレート８４及び蒸発器プレート８８は、銅などの高熱伝導率物質から製作されることが好ましく、また高い熱伝導係数を有している。
【００２２】
図３は、通常の冷却動作の間におけるサーマルリンク７６の熱力学サイクル動作を表している。クライオクーラ７４は、凝縮器プレート８４を蒸発器プレート８８の温度未満でかつ作動流体９０の凝縮温度未満のある温度に維持している。凝縮器プレート８４は蒸発器プレート８８に対して重力方向で上側に配置されている。作動流体９０（凝縮物とするか液体９４とする）が作動流体９０の沸騰温度より高い温度を有する蒸発器プレート８８と接触状態に至ったときに流体蒸発９２が生じる。これにより作動流体９０が蒸気すなわち気体状態９６に変換される。気体状態９６の作動流体９０は凝縮器プレート８４と接触状態に至る。
【００２３】
端部プレート８４は蒸発器プレート８８の温度未満でかつ作動流体９０の凝縮温度未満のある温度に維持されているため、気体状態９６の流体は凝縮器プレート８４上で液体９４まで凝縮する。蒸発器プレート８８に対して重力方向で上側に配置されている液体９４は、フロー９８となってエンクロージャ８０に沿って下って蒸発器プレート８８に戻る。液体９４はさらに、凝縮器プレート８４から蒸発器プレート８８まで滴り落ちることがある。
【００２４】
低コンダクタンスのエンクロージャ８０内では、クライオクーラ７４の通常動作の間に作動流体９０の連続した大量フローが蒸発器プレート８８から凝縮器プレート８４に進みまた再度戻されるサイクルである上述した熱力学サイクルが動作する。上述の熱力学サイクルを通じて液体９４を気体状態９６に変化させることによる場合、作動流体９０には、流体蒸発９２中における気体状態９６への変化を受けるために分子引力に打ち克つエネルギーが必要である。一定温度において作動流体９０を液体９４から気体状態９６に変化させさらにこれを再度元に戻するのに要するエネルギー量は気化潜熱と呼ばれている。したがってこの作動流体９０は、超伝導マグネットシステム１０の通常動作中にクライオクーラ７４の動作によってコールドマス７２からのエネルギーをサーマルリンク７６を通じて抽出している効率の良い熱伝達媒質の役割をする。
【００２５】
図３に関連して記載した熱力学サイクルの動作は、クライオクーラ７４のデバイス障害あるいは定期なメンテナンスや交換のための運用からの切り離しに由来して中断または停止されることがある。この動作停止によってクライオクーラ７４は凝縮器プレート８４の温度を作動流体９０の凝縮温度未満に維持できなくなる。こうした中断中にサーマルリンク７６は、クライオクーラ７４をコールドマス７２から自動的に熱的に切断する（これについては、図４に関連して以下で記載することにする）。シャットダウン後にクライオクーラ７４を起動させた時点で、クライオクーラ７４は凝縮器プレート８４の温度を作動流体９０の凝縮温度未満のある温度に導き、この時点で上述した熱力学サイクルが自動的に再開されると共に、クライオクーラ７４とコールドマス７２の間での相変化熱伝達による熱接続が再度確立されることになる。
【００２６】
ここで図４を参照すると、クライオクーラ７４動作が停止すると、凝縮器プレート８４の温度は蒸発器プレート８８の温度を超えたある温度まで上昇する。正常動作から温度がこのように反転すると、上述した熱力学サイクルが停止し相変化熱伝達が実質的に止まることになる。したがって、蒸発器プレート８８はコールドマス７２の温度に追従することになり、また凝縮器プレート８４は室温まで温度上昇する傾向となる。
【００２７】
この作動流体９０の温度は、低コンダクタンスエンクロージャ８０の内部で作動流体９０が蒸発器プレート８８の位置で最も低温であり凝縮器プレート８４の方向に向かって温度が高くなるような層状をなすことになる。したがって、相変化熱伝達の休止によって凝縮器プレート８４と蒸発器プレート８８の間の熱伝達が低減されることになる。熱伝達は、気体体積１００を通過する伝導と低コンダクタンスエンクロージャ８０を通過する伝導という並列の経路に限定されることがない。気体体積１００の熱伝導率が低くかつ低コンダクタンスエンクロージャ８０のコンダクタンスが低いため、サーマルリンク７６における熱伝達が実質的に休止し、クライオクーラ７４とコールドマス７２は実質的に熱的に切断されることになる。この方式によれば、熱が非動作のクライオクーラ７４からコールドマス７２に転送されるため、超伝導温度でのマグネットアセンブリ５２の動作を可能にするライドスルー時間（ｒｉｄｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｉｍｅ）が短くならない。当業者であればサーマルリンク７６の上述の動作は自動式であって移動性の機械部品なしに実施されることを理解されよう。
【００２８】
本発明は、コールドマスデバイスからのクライオクーラの自動サーマル切断を提供する。クライオクーラの動作が休止すると、サーマルリンク内部での相変化熱伝達が休止し、これにより実質的にライドスルー時間中の熱伝達が最小限となると共にマグネットの連続した動作が可能となる。低コンダクタンスエンクロージャ及び作動流体に対する適当な設計による選択によって、クライオクーラの予定しない停電によって生じる超伝導マグネットクエンチの回数を低減することができる。さらに超伝導マグネットシステムは、クライオクーラの定期的なメンテナンスや修復のためにクライオクーラが喪失状態になる期間を短く維持することができる。
【００２９】
したがってクライオクーラ・サーマルリンクは、クライオクーラと熱的に接続されるように構成された第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接続されるように構成された第２の端部プレートと、を含む。第１と第２の端部プレートの間の空間を壁によって囲繞すると共に、この壁は第１の端部プレートに取り付けられた第１の端部及び第２の端部プレートに取り付けられた第２の端部を有する。このクライオクーラ・サーマルリンクはさらに、この空間内に位置決めされた作動流体を含む。
【００３０】
本発明はさらに、超伝導マグネット・アセンブリコールドマスと、クライオクーラと、該コールドマスとクライオクーラの間に位置決めされたサーマルスイッチと、を含むＭＲＩシステムを目的とする。このサーマルスイッチは、クライオクーラと熱的に接触させた第１の端部プレートと、コールドマスと熱的に接触させた第２の端部プレートと、を含む。第１の端部プレート及び第２の端部プレートにはエンクロージャを形成するように壁が接続されている。このエンクロージャ内には作動流体が包含されており、この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００３１】
本発明はさらに、第１の端部プレートを有するクライオクーラと第２の端部プレートを有するコールドマスとの間の熱伝達を制御する方法を目的とする。本方法は、第１の端部プレートと第２の端部プレートの間にエンクロージャを形成する工程と、第１の端部プレートを第２の端部プレートに対して重力方向で上側に方向付けする工程と、エンクロージャを作動流体で満たす工程と、を含む。この作動流体は第１の端部プレート及び第２の端部プレートと熱的に接触させている。
【００３２】
本発明を好ましい実施形態に関して記載してきたが、明示的に記述した以外に等価、代替及び修正が可能であり、これらも添付の特許請求の範囲の域内にあることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明と一緒に使用できるＭＲ撮像システムのブロック概要図である。
【図２】本発明の一実施形態によるクライオクーラシステムの一部のブロック概要図である。
【図３】クライオクーラシステムを動作状態とした図２のサーマルリンクを表した図である。
【図４】クライオクーラシステムの動作を停止させた後の図２のサーマルリンクを表した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ ＭＲシステム
１２ オペレータコンソール
１３ キーボードその他の入力デバイス
１４ 制御パネル
１６ 表示画面
１８ リンク
２０ 単独のコンピュータシステム
２０ａ バックプレーン
２２ 画像プロセッサモジュール
２４ ＣＰＵモジュール
２６ メモリモジュール
２８ ディスク記憶装置
３０ 取外し可能記憶装置
３２ 単独のシステム制御部
３２ａ バックプレーン
３４ 高速シリアルリンク
３６ ＣＰＵモジュール
３８ パルス発生器モジュール
４０ シリアルリンク
４２ 傾斜増幅器組
４４ 生理学的収集制御器
４６ スキャン室インタフェース回路
４８ 患者位置決めシステム
５０ 傾斜コイルアセンブリ全体
５２ マグネットアセンブリ
５４ 偏向マグネット
５６ 全身用ＲＦコイル
５８ 送受信器モジュール
６０ ＲＦ増幅器
６２ 送信／受信スイッチ
６４ 前置増幅器
６６ メモリモジュール
６８ アレイプロセッサ
７０ 冷却システム
７２ コールドマス
７４ クライオクーラ
７６ サーマルリンク
７８ サーマルバスバー
８０ 低熱伝導係数エンクロージャ
８２ 第１の端部
８４ 凝縮器プレート
８６ 第２の端部
８８ 蒸発器プレート
９０ 作動流体
９２ 流体蒸発
９４ 液体
９６ 蒸気
９８ フロー
１００ 気体体積
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クライオクーラ（７４）と熱的に接続されるように構成された第１の端部プレート（８４）と、
コールドマス（７２）と熱的に接続されるように構成された第２の端部プレート（８８）と、
前記第１の端部プレート（８４）と前記第２の端部プレート（８８）の間の空間（８０）を囲繞している壁であって、第１の端部プレート（８４）に取り付けられた第１の端部（８２）及び第２の端部プレート（８８）に取り付けられた第２の端部（８６）とを有する壁と、
前記空間（８０）内に位置決めされた作動流体（９０）と、
を備えるクライオクーラ・サーマルリンク（７６）。
【請求項２】
前記第１の端部プレート（８４）は前記第２の端部プレート（８８）に対して重力方向で上側に位置決めされている、請求項１に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項３】
前記第１の端部プレート（８４）の温度は前記第２の端部プレート（８８）の温度未満である、請求項２に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項４】
前記第１の端部プレート（８４）の温度は前記作動流体（９０）の凝縮温度未満である、請求項３に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項５】
前記第１の端部プレート（８４）上に作動流体（９０）の凝縮物を形成させて有する請求項４に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項６】
前記第２の端部プレート（８８）の温度は前記作動流体（９０）の沸騰温度を超えている、請求項３に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項７】
前記第１の端部プレート（８４）の温度は前記第２の端部プレート（８８）の温度を超えている、請求項２に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項８】
前記作動流体（９０）の温度は前記空間内で層別になっている、請求項７に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項９】
前記空間（８０）を囲繞している壁の熱伝導係数は前記第１の端部プレート（８４）と前記第２の端部プレート（８８）のうちの一方の熱伝導係数未満である、請求項１に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項１０】
前記作動流体（９０）は、ヘリウム、水素、ネオン及び窒素のうちの１つである、請求項１に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項１】
クライオクーラ（７４）と熱的に接続されるように構成された第１の端部プレート（８４）と、
コールドマス（７２）と熱的に接続されるように構成された第２の端部プレート（８８）と、
前記第１の端部プレート（８４）と前記第２の端部プレート（８８）の間の空間（８０）を囲繞している壁であって、第１の端部プレート（８４）に取り付けられた第１の端部（８２）及び第２の端部プレート（８８）に取り付けられた第２の端部（８６）とを有する壁と、
前記空間（８０）内に位置決めされた作動流体（９０）と、
を備えるクライオクーラ・サーマルリンク（７６）。
【請求項２】
前記第１の端部プレート（８４）は前記第２の端部プレート（８８）に対して重力方向で上側に位置決めされている、請求項１に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項３】
前記第１の端部プレート（８４）の温度は前記第２の端部プレート（８８）の温度未満である、請求項２に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項４】
前記第１の端部プレート（８４）の温度は前記作動流体（９０）の凝縮温度未満である、請求項３に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項５】
前記第１の端部プレート（８４）上に作動流体（９０）の凝縮物を形成させて有する請求項４に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項６】
前記第２の端部プレート（８８）の温度は前記作動流体（９０）の沸騰温度を超えている、請求項３に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項７】
前記第１の端部プレート（８４）の温度は前記第２の端部プレート（８８）の温度を超えている、請求項２に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項８】
前記作動流体（９０）の温度は前記空間内で層別になっている、請求項７に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項９】
前記空間（８０）を囲繞している壁の熱伝導係数は前記第１の端部プレート（８４）と前記第２の端部プレート（８８）のうちの一方の熱伝導係数未満である、請求項１に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【請求項１０】
前記作動流体（９０）は、ヘリウム、水素、ネオン及び窒素のうちの１つである、請求項１に記載のクライオクーラ・サーマルリンク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−９６０９７（Ｐ２００８−９６０９７Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２００３９１（Ｐ２００７−２００３９１）
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２００３９１（Ｐ２００７−２００３９１）
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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