15 Tesla Magnet for Micro MRI and Magenetic Levitation

用于微型 MRI 和磁悬浮的 15 特斯拉磁铁

基本信息

  • 批准号:
    6440801
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-05-01 至 2005-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The goal of this proposal is to charge a dual-purpose 15 Tesla/50mm warm-bore superconductive NMR magnet to levitate diamagnetic materials for extended times and support high field MR microscopy imaging applications. To the best of our knowledge this will be the first conductive magnet capable of levitating biological samples. There are resistive magnets available, however, operating costs are on the order of $13,000/day for electricity and water. The proposed magnet will cost about $25/day in cryogen consumption. Furthermore, there is no other instrument in the world with the dual capability of MRI and levitation. This instrument will reside at the Center for Interdisciplinary Applications for Magnetic Resonance (CIA-MR) at the University of Minnesota Twin Cities Campus. The CIA-MR staff presently maintains home-built 1.5 T/680 mm and 5.0 T/ 40 mm MRI systems that support biomedical, engineering and physical science research applications. The proposed magnet is similar to high-field NMR spectroscopic magnets, however, the magnet design incorporates a very strong field gradient (approximately 100 T/m) near the top of the cryostat which is necessary for magnetic levitation. Levitation occurs when the magnetic force counterbalances the gravitational force and thus simulates orbital freefall. The geometric center of the magnet has sufficient field homogeneity for MR microimaging applications. This instrument will provide a unique environment to process organic and inorganic materials and investigate biological materials, living and non-living, in a simulated microgravity environment. The levitation aspect of the magnet will e used by a consortium of academic and industrial scientists for the implementation of new types of materials; containerless processing of molten oxide materials; measurement of cell growth and gene expression; and growth of engineered tissues. MR micro imaging applications will focus on hollow fiber bioreactor (HFBR) microstructure and cell metabolism, bone growth and remodeling around orthopedic implants and measurement of cryoprotectant transport in hepatocyte spheroids. This instrument will be available to a consortium of scientists form the University of Minnesota (Minneapolis, MN), Mayo Clinic (Rochester, MN), Minnesota Medial Research Foundation (Minneapolis) and Containerless Research, Inc (Evanston, IL). NIH funded grant swill consume approximately 80% of magnet use. This instrument will also integrate into a number of graduate and undergraduate science and engineering courses taught at the University of Minnesota. The goal is to promote hands-on experiments in a high magnetic field/high magnetic field gradient system for students, faculty and industrial partners.
该提案的目的是为双重用途的15 tesla/50mm暖孔超导磁铁充电,以使延伸时间悬浮材料悬浮,并支持高场MR显微镜成像应用。据我们所知,这将是第一个能够悬浮生物样品的导电磁铁。有电阻磁铁可用,但是运营成本的电力和水为13,000美元/天。拟议的磁铁的低温消耗量为每天约25美元。此外,世界上没有其他工具具有MRI和悬浮的双重能力。该乐器将居住在明尼苏达大学双城校园的磁共振跨学科应用中心(CIA-MR)。 CIA-MR员工目前维护自制的1.5 T/ 680 mm和5.0 t/ 40 mm MRI系统,以支持生物医学,工程和物理科学研究应用。所提出的磁铁类似于高场NMR光谱磁体,但是,磁铁设计在低温恒温器顶部附近结合了非常强的场梯度(约100 t/m),这对于磁悬浮而言是必需的。当磁力抵消引力力并因此模拟轨道自由落体时,就会发生悬浮。磁铁的几何中心具有足够的磁场同质性,用于MR显微成像应用。该仪器将提供一个独特的环境来处理有机和无机材料,并在模拟的微重力环境中研究生物和非生命的生物材料。磁铁的悬浮方面将由学术和工业科学家联盟使用新型材料的实施;熔融氧化物材料的无容器加工;测量细胞生长和基因表达;和工程组织的生长。 MR微型成像应用将集中在空心纤维生物反应器(HFBR)微结构和细胞代谢,骨生长和骨科植入物周围的重塑以及在肝细胞球体中测量冷冻保护剂的测量。该工具将由科学家联盟组成,由明尼苏达大学(明尼苏达州明尼阿波利斯,明尼苏达州),明尼苏达州罗切斯特(Rochester,MN),明尼苏达州中间研究基金会(明尼阿波利斯)和集装箱研究基金会(Evanston,IL)提供。 NIH资助的赠款军消耗了大约80%的磁铁使用。该乐器还将纳入明尼苏达大学教授的许多研究生和本科科学与工程课程。目的是在高磁场/高磁场梯度系统中为学生,教职员工和工业伙伴促进动手实验。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Magnetic Levitation of MC3T3 Osteoblast Cells as a Ground-Based Simulation of Microgravity.
  • DOI:
    10.1007/s12217-008-9092-6
  • 发表时间:
    2009-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Hammer, Bruce E.;Kidder, Louis S.;Williams, Philip C.;Xu, Wayne Wenzhong
  • 通讯作者:
    Xu, Wayne Wenzhong
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