(57)【要約】      （修正有）【課題】超電導磁石に備えられた配管に閉塞が生じたことを早期に精度良く検出することが可能な超電導磁石を提供する。【解決手段】所望の空間に静磁場を発生させるための超電導コイル１０１と、超電導コイルを冷媒の液体ヘリウム１０２とともに収容するコイル容器１０３と、コイル容器を包囲し、且つ内部が真空に保持された真空容器１０４と、前記コイル容器の上部に設けられた配管１０８と、前記コイル容器内の圧力が、負圧にならないように前記コイル容器内圧力を保つように、前記液体ヘリウムを気化させて調整するためのヒータ１１０及びその制御線１１１と、前記配管の常温側に設けられた圧力計１０９から構成される超電導磁石１００において、前記配管の前記コイル容器側に閉塞が生じたことを、前記圧力計により所定の時間計測した計測値の単位時間あたり変動率のばらつきに基づいて判別する判別部が備えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の空間に静磁場を発生させるための超電導コイルと、
前記超電導コイルを冷媒の液体ヘリウムとともに収容するコイル容器と、
前記コイル容器を包囲し、且つ内部が真空に保持された真空容器と、
前記コイル容器の上部に設けられた配管と、
前記コイル容器内の圧力が、負圧にならないように前記コイル容器内の圧力を保つように、前記液体ヘリウムを気化させて調整するためのヒーター及びその制御線と、
前記配管の常温側に設けられた圧力計から構成される超電導磁石において、
前記配管の前記コイル容器側に閉塞が生じたことを、前記圧力計により所定の時間計測した計測値の単位時間あたり変動率のばらつきに基づいて判別する判別部が備えられていることを特徴とする超電導磁石。
【請求項２】
前記圧力計は、大気圧との差圧式により圧力を計測するものであり、前記判別部は、前記ばらつきが所定の閾値より大きいことに基づいて、前記閉塞が生じたことを判別することを特徴とする請求項１記載の超電導磁石。
【請求項３】
所望の空間に静磁場を発生させるための超電導コイルと、前記超電導コイルを冷媒の液体ヘリウムとともに収容するコイル容器と、前記コイル容器を包囲し、且つ内部が真空に保持された真空容器と、前記コイル容器の上部に設けられた配管と、前記コイル容器内の圧力が、負圧にならないように前記コイル容器内圧力を保つように、前記液体ヘリウムを気化させて調整するためのヒーター及びその制御線と、前記配管の常温側に設けられた圧力計から構成される超電導磁石を用いた磁気共鳴イメージング装置において、
前記配管の前記コイル容器側に閉塞が生じたことを、前記圧力計により所定の時間計測した計測値の単位時間あたり変動率のばらつきに基づいて判別する判別部が備えられていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記圧力計は、大気圧との差圧式により圧力を計測するものであり、前記判別部は、前記ばらつきが所定の閾値より大きいことに基づいて、前記閉塞が生じたことを判別することを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記圧力計に接続され、前記圧力計により計測した圧力値を取得する圧力取得部と、前記圧力取得部に接続され、前記圧力取得部により取得した計測値データの所望の時間のものについて、単位時間あたりの計測値の変動率を計算する変動率計算部と、前記変動率計算部に接続され、変動率計算部により計算した変動率の標準偏差を計算する標準偏差計算部とを備え、前記判別部は、前記標準偏差計算部により計算した標準偏差の値を閾値と比較することにより前記閉塞が生じたかを判別することを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記変動率計算部は、前記計測値データから変動率を計算する際に、所定の規定値以上のものを除外することを特徴とする請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記ばらつきは、前記変動率の標準偏差又は分散であることを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記判別部とインターネットもしくは電話網により接続され、遠隔にいるサービスマンに前記判別の結果の送信手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記圧力計がインターネットもしくは電話網により遠隔サーバーに接続され、前記遠隔サーバーに前記圧力計により計測した圧力値を取得する圧力取得部と、前記圧力取得部に接続され、前記圧力取得部により取得した所望の時間内に計測された計測値データから単位時間あたりの計測値の変動率を計算する変動率計算部と、前記変動率計算部に接続され、変動率計算部により計算した変動率のばらつきを計算するばらつき計算部と、前記ばらつき計算部により計算したばらつきに基づいて、前記配管の前記コイル容器側に閉塞が生じたことを判別する判別部を備えたことを特徴とする請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置を用いたメンテナンスシステム。
【請求項１０】
所望の空間に静磁場を発生させるための超電導コイルと、前記超電導コイルを冷媒の液体ヘリウムとともに収容するコイル容器と、前記コイル容器を包囲し、且つ内部が真空に保持された真空容器と、前記コイル容器の上部に設けられた配管と、前記コイル容器内の圧力が、負圧にならないようにコイル容器内圧力を保つように、前記液体ヘリウムを気化させて調整するためのヒーター及びその制御線と、前記配管の常温側に設けられた圧力計から構成される超電導磁石の前記配管に生成される閉塞を検出するメンテナンス方法において、
前記圧力計により計測した圧力値を取得する圧力取得ステップと、前記圧力取得ステップにより取得した圧力値データの所望の時間のものについて、単位時間あたりの計測値の変動率を計算する変動率計算ステップと、前記変動率計算ステップにより計算した変動率のばらつきを計算するばらつき計算ステップと、前記ばらつき計算ステップにより計算したばらつきに基づいて、前記配管の前記コイル容器側に閉塞が生じたことを判別する判別ステップを備えたことを特徴とするメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導磁石、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という。)、MRI装置を用いたメンテナンスシステムとメンテナンス方法に係り、特に超電導磁石に備えられた配管に閉塞が生じたことを早期に検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体を均一な磁場空間に配置して、その核磁気共鳴(以下、NMRと称する)信号から医学的診断を行うMRI装置は、従来のX線CT装置や核医学装置(RI装置)での検査と同じように医療機関で用いられる。特に、MRI装置を用いた検査は形態的な情報や、代謝などの機能的な情報を画像化する多様な検査であることから優れた病巣検出能力がある。
【０００３】
このMRI装置において、優れた病巣検出能を有する画像を得るには、高い磁場強度とその偏差がPPMオーダーの均一な静磁場空間に被検体の検査部位を配置する必要があるが、静磁場発生磁石を超電導磁石で構成する場合、次のような問題があることが知られている。
【０００４】
すなわち、特許文献1では、超電導磁石の配管の隙間から空気が流れ込み、その空気が固化し、閉塞が生じることが記載されており、特許文献1では特に、その閉塞の位置を検知することについての技術が開示されている。
【０００５】
具体的に、特許文献1では、配管に設けられた圧力センサーによる計測値が、所定の値より大きいか小さいかを比較し、その比較結果に基づいて、閉塞位置が、圧力センサーの位置より排気弁に近い部分で閉塞しているか、圧力センサーの位置より冷媒容器に近い位置で閉塞しているかを判定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-154677号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献1記載の技術は、配管閉塞が生じたことをなるべく早く、時間的に精度良く検出することに関しては配慮がされていなかった。
【０００８】
従来は、配管に併設されたクライオクーラーの点検時に、配管内を目視にて確認したり、大気開放バルブを開けることによるガス流量の大小で確認する等をしていた。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、超電導磁石に備えられた配管に閉塞が生じたことを早期に精度良く検出することが可能な超電導磁石、MRI装置、MRI装置を用いたメンテナンスシステムとメンテナンス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、所望の空間に静磁場を発生させるための超電導コイルと、前記超電導コイルを冷媒の液体ヘリウムとともに収容するコイル容器と、前記コイル容器を包囲し、且つ内部が真空に保持された真空容器と、前記コイル容器の上部に設けられた配管と、前記コイル容器内の圧力が、負圧にならないように前記コイル容器内の圧力を保つように、前記液体ヘリウムを気化させて調整するためのヒータ4及びその制御線と、前記配管の常温側に設けられた圧力計から構成される超電導磁石において、前記配管の前記コイル容器側に閉塞が生じたことを、前記圧力計により所定の時間計測した計測値の単位時間あたり変動率のばらつきに基づいて判別する判別部が備えられていることを特徴とする超電導磁石が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、超電導磁石に備えられた配管に閉塞が生じたことを早期に検出することが可能な超電導磁石、MRI装置、MRI装置を用いたメンテナンスシステムとメンテナンス方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例1に係る超電導磁石の断面構造
【図２】圧力値を差圧式で計測する場合の計測値の変動を示した図
【図３】圧力値の変動をヒストグラムにより表した図
【図４】本発明の実施例1に係る超電導磁石を用いたMRI装置のブロック図
【図５】本発明の実施例1に係る超電導磁石を用いたMRI装置の動作フロー
【図６】本発明の実施例2に係る超電導磁石の断面の構造
【図７】本発明の実施例2における超電導磁石を用いたMRI装置の動作フロー
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に従って本発明の超電導磁石、MRI装置、MRI装置を用いたメンテナンスシステムとメンテナンス方法の好ましい実施形態について下記に述べる。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１４】
まず、図1は、本発明の実施例1に係る超電導磁石100の断面の構造である。図1によれば、超電導磁石100は、超電導状態で電気を流すことにより、1.2T、1.5Tあるいは3T等の磁場を発生するための超電導コイル101と、該超電導コイル101を冷媒の液体ヘリウム102とともに収容するコイル容器103と、該コイル容器103を包囲し、且つ内部が真空に保持された真空容器104と、前記コイル容器103上部に設けられた冷凍機挿入孔に接続された冷凍機105と、コイル容器103の上部に設けられ、コイル容器103の低温側ヘリウム漕106とコイル容器常温側空間107を接続する配管(サービスポート)108と、配管108のコイル容器常温側空間107側に設けられた圧力計109から構成される。
【００１５】
更に、コイル容器103内部にはヒータ110が配置され、制御線111を介して外部の制御部12と接続されている。制御部12は、圧力計109により計測されるコイル容器103内の圧力が、負圧にならないように、ヒータ110を通電して液体ヘリウム102を気化させコイル容器103内の圧力を保つようになっている。
【００１６】
その為、圧力計109が大気圧との差圧式により圧力を計測するものであるときは、通常の場合、圧力計109による計測値は負圧にならないようある一定値に制御されることになる。
【００１７】
ところが、配管108内への空気の流入により配管108のコイル容器103側近傍(具体的には、配管内の輻射シールドが外から接着される位置よりコイル容器側深い場所：配管低温側112)で閉塞が生じると、コイル容器常温側空間107が低温側ヘリウム漕106から切り離され、圧力計109による計測値が低温側に取り付けたヒータ110を通電して液体ヘリウム102を気化させてもコイル容器内の圧力は変化しないことになる。
【００１８】
具体的には、圧力計109による計測値は、大気変動とともに変化し、一方、配管のコイル容器103側近傍での閉塞は完全な閉塞とはなっていないため、微小なリークがおこり、長時間で圧力計測値の初期状態(配管常温側空間107内の圧力と、低温側ヘリウム槽106の圧力がほぼ同一となる状態)へ移行する。
【００１９】
具体的に、図2には、圧力を差圧式で計測する場合の計測値の変動を示した図であり、横軸は時間軸、縦軸は圧力値である。ただし、破線201は、配管108に閉塞がない場合の圧力値の変動であるのに対して、実線202は、配管108に閉塞がある場合の圧力値の変動である。これによれば、配管108に閉塞がない場合には、差圧式により圧力を計測する圧力計109の値がほぼ変わらない(破線201)のに対して、配管108に閉塞がある場合には、値が正負に変動している(実線202)ことが示されている。
【００２０】
そして、この変動を圧力値の時間変化の度数分布であるヒストグラムにより表すと、図3のようになる。図3(a)は、配管108に閉塞がない場合の度数分布で、配管108に配置された差圧式の圧力計109の変動幅(時間変化率)にばらつきがないのに対して、図3(b)は、配管108に閉塞がある場合の度数分布で、配管108に配置された差圧式の圧力計109の変動幅(時間変化率)にばらつきがあることがわかる。
【００２１】
そこで、本発明の実施例1に係る超電導磁石100を用いたMRI装置では、圧力計109による計測値の変動幅(時間変化率)のばらつきを評価することにより配管108内が閉塞したことを検出する。
【００２２】
図4は、本発明の実施例1に係る超電導磁石100を用いたMRI装置の一部のブロック図である。図4によれば、超電導磁石100に設けられた圧力計109は、例えば、MRI装置内のCPU等の制御装置に接続される。
【００２３】
制御部12内には、圧力計109と接続され、圧力計109により計測した圧力値を取得する圧力取得部12-1と、圧力取得部12-1に接続され、圧力取得部12-1により取得した計測値データをある程度時間分集めたものから、単位時間当たりの計測値(差圧)の変動率を計算する変動率計算部12-2と、変動率計算部12-2に接続され、変動率計算部12-2により計算した変動率のばらつきの一つである標準偏差の値(σ)を計算する標準偏差計算部12-3と、標準偏差計算部12-3に接続され、標準偏差計算部12-3により計算した標準偏差の値が閾値以上であるかを判別する判別部12-4が配置されている。
【００２４】
次に図5は、本発明の実施例1に係る超電導磁石100を用いたMRI装置の動作フローを示す図である。図5の各ステップを順に説明する。
【００２５】
(ステップS501)
本発明に係る超電導磁石100を用いたMRI装置又はそのメンテナンスシステム内に備えられた制御部12(例えば、CPU)内の圧力取得部12-1は、圧力計109により計測した圧力値を取得する。
【００２６】
(ステップS502)
制御部12内の変動率計算部12-2は、圧力取得部12-1により取得した計測値データをある程度時間分集めたものから、規定値以上の計測値データを除外し、残ったデータから単位時間当たりの計測値(差圧)の変動率を計算する。ここで、規定値以上の計測値データを除外する理由は、超電導磁石100に停電や意図的な冷凍機運転停止が起こった場合、コイル容器内の圧力が大きくなるので、そのようなイベントを除外するためである。
【００２７】
(ステップS503)
制御部12内の標準偏差計算部12-3は、変動率計算部12-2により計算した単位時間当たりの計測値(差圧)の変動率から、変動率の標準偏差を計算する。
【００２８】
(ステップS504)
制御部12内の判別部12-4は、標準偏差計算部12-3により計算した変動率の標準偏差σの値が、あらかじめ設定した閾値以上であるかを判別する。閾値より大きい場合は、超電導磁石100の配管108に閉塞があり、異常であり、閾値以下の場合、超電導磁石100の配管108に閉塞がなく、正常であると判断する。
【００２９】
上記、本発明の実施例1に係る超電導磁石100を用いたMRI装置によれば、配管108に配置された圧力計109の計測値の変動率の統計量を評価し、それに基づいて超電導磁石100の配管108に閉塞が生じたことを早期に精度良く検知できる利点があり、また、配管108内を一々目視等をする等の必要がないため閉塞の検知が便宜である利点もある。
【００３０】
ただし、実施例1では、圧力計109として差圧式を用いたが、圧力計109として、絶対圧式を用いても良い。絶対圧式を用いた場合は、大気圧を計測する圧力計を設け、圧力計109と大気圧との差で差圧を計算し、ヒータ110の通電量が差圧で制御する事により上記実施例1と同じように閉塞を検知すれば良いことは言うまでもない。
【００３１】
また、実施例1において、制御部12内には、変動率計算部12-2により計算した単位時間当たりの計測値(差圧)の変動率のばらつきを表す統計量として標準偏差σを用いたが、分散を用い、標準偏差計算部の代わりに分散計算部をばらつき計算部の一つとして備えても良いことは言うまでもない。
【００３２】
また、実施例1のステップS502において、超電導磁石100に停電や意図的な冷凍機運転停止等のイベントを除外するために、規定値以上の計測値データを除外したが、そのほかの方法によっても良いことは言うまでもない。例えば超電導磁石100に状態監視装置が設けられていてば、その記録により、停電や冷凍機停止期間を除外するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００３３】
なお、実施例1における統計計算の具体的値としては、圧力計109として差圧式を用いた場合において、ステップS502におけるある程度の時間の圧力値のデータの蓄積とし1か月ぐらい、ステップS502における変動率の計算の単位時間として1時間、ステップS502における超電導磁石100の停電や意図的な冷凍機運転停止等のイベントを除外するための規定値として、平衡値＋2kPa、ステップS503において標準偏差σを計算した場合のステップS504における閾値として、15kPa/日等の値を用いれば良いことがわかっている。
【００３４】
また、超電導磁石100に停電や意図的な冷凍機運転停止等のイベントを除外するために、磁石制御装置の受電信号、磁石制御装置の受電信号、冷凍機からの運転停止信号等を用いれば良いと考えられる。
【実施例２】
【００３５】
次に、本発明の実施例2を、図6、図7を用い説明する。ただし、実施例2は、超電導磁石200の制御部12がインターネットもしくは電話網に接続され、超電導磁石200の配管108に閉塞がある場合、そのことを遠隔のサービスマン601や監視センタ602に自動送信する送信手段を備えることを特徴とする。以下図6、図7を用いて説明する。
【００３６】
図6は、本発明の実施例2に係る超電導磁石200の断面の構造である。本実施例では制御部12がインターネット又は電話網に接続され、インターネット又は電話網がサービスマン601又は超電導磁石100の監視センタ602に接続されている。
【００３７】
また、図7は本発明の実施例2における超電導磁石200を用いたMRI装置及びそのメンテナンスシステム、メンテナンス方法の動作フロー例である。図4のフローと、ステップS705、ステップS706のみが異なるため、異なるステップのみ説明する。
【００３８】
(ステップS705)
制御部12は、遠隔にいるサービスマン601に、超電導磁石200の配管108に閉塞が生じたという情報を電子メール等の手段により自動で送信する。
【００３９】
(ステップS706)
超電導磁石200の配管108に閉塞が生じたという情報を受信したサービスマン601は、超電導磁石200のある現地へ派遣される。
【００４０】
本実施例によれば、遠隔にいるサービスマン601へ自動で送信するため、超電導磁石200の配管108に閉塞がおきたことの対策を早期に実施することができる利点がある。
【００４１】
上記、実施例1及び実施例2では、圧力計109の計測値の統計量を計算するための制御部12が、超電導磁石(100、200)、それを用いたMRI装置に備えらえている場合を説明したが、本発明はこれに限られない。
【００４２】
例えば、圧力計109が直接、インターネットや電話網を介して遠隔のサーバーに接続され、遠隔のサーバー内に圧力取得部12-1、変動率計算部12-2等に備えられ、外部のサーバーで閉塞が生じたことを判別するようにしてメンテナンスシステムが構成されていても良いことは言うまでもない。このとき、遠隔のサーバーは、MRI装置の配置されている場所と離れた場所に配置されていても良く、例えば別の国にあっても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
100  超電導磁石、101  超電導コイル、102  液体ヘリウム、103  コイル容器、104  真空容器、105  冷凍機、106  低温側ヘリウム漕、107  コイル容器拗音側空間、108  配管、109  圧力計、110  ヒータ、111  制御線、112  配管低温側、12  制御部
【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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【図６】
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【図７】
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