(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を隔てて互いに対向する１対の永久磁石と、
前記１対の永久磁石用の磁気回路を構成するヨークと、
前記１対の永久磁石の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の熱交換部材と、
前記１対の熱交換部材の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の勾配磁場コイルと、
前記永久磁石を加温するための熱を前記熱交換部材を通じて供給する熱供給手段と、
前記勾配磁場コイルの通電に伴う発熱を前記熱交換部材を通じて吸収する熱吸収手段と、
前記ヨークに取り付けられており前記ヨークを加温する電気ヒータと、
前記永久磁石の温度を測定する温度測定手段と、
周囲温度より高い予め定めた温度を目標温度とし、前記温度測定手段が測定した温度が前記目標温度より低い予め定めた第１の温度になるまでは、前記熱供給手段及び前記電気ヒータの加温能力を最大限発揮させ、前記温度測定手段が測定した温度が前記第１の温度になったら、前記熱供給手段の加温能力を停止させるとともに、前記目標温度になるように前記電気ヒータの加温能力を制御する温度制御手段とを具備することを特徴とする磁場発生装置。
【請求項２】
前記熱交換部材は液体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする請求項１に記載の磁場発生装置。
【請求項３】
前記液体は水である、ことを特徴とする請求項２に記載の磁場発生装置。
【請求項４】
前記熱交換部材は気体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする請求項１に記載の磁場発生装置。
【請求項５】
前記気体は空気である、ことを特徴とする請求項４に記載の磁場発生装置。
【請求項６】
静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記静磁場および勾配磁場を発生する手段は、
空間を隔てて互いに対向する１対の永久磁石と、
前記１対の永久磁石用の磁気回路を構成するヨークと、
前記１対の永久磁石の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の熱交換部材と、
前記１対の熱交換部材の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の勾配磁場コイルと、
前記永久磁石を加温するための熱を前記熱交換部材を通じて供給する熱供給手段と、
前記勾配磁場コイルの通電に伴う発熱を前記熱交換部材を通じて吸収する熱吸収手段と、
前記ヨークに取り付けられており前記ヨークを加温する電気ヒータと、
前記永久磁石の温度を測定する温度測定手段と、
周囲温度より高い予め定めた温度を目標温度とし、前記温度測定手段が測定した温度が前記目標温度より低い予め定めた第１の温度になるまでは、前記熱供給手段及び前記電気ヒータの加温能力を最大限発揮させ、前記温度測定手段が測定した温度が前記第１の温度になったら、前記熱供給手段の加温能力を停止させるとともに、前記目標温度になるように前記電気ヒータの加温能力を制御する温度制御手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
【請求項７】
前記熱交換部材は液体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする請求項６に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項８】
前記液体は水である、ことを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項９】
前記熱交換部材は気体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする請求項６に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項１０】
前記気体は空気である、ことを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁場発生装置および磁気共鳴撮影装置に関し、特に、永久磁石を用いる磁場発生装置、およびそのような磁場発生装置を有する磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間すなわち静磁場を形成した空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内に磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて断層像を生成（再構成）する。
【０００３】
静磁場を発生するのに永久磁石を用いるマグネットシステムでは、空間を挟んで対向する１対の永久磁石とこれら永久磁石用の磁気回路を構成するヨーク（ｙｏｋｅ）とを有する。
【０００４】
永久磁石は温度特性を持つので、温度変化による磁場強度の変化を防止して安定な静磁場を得るために、永久磁石を含む磁気回路を一定温度に保温することが行われる。保温する温度は常温よりやや高く、しかも永久磁石が磁気を失わない温度とする。そのような温度として例えば３０°Ｃが選ばれる。
【０００５】
このような温度を保つための熱量供給源として電気ヒータ（ｈｅａｔｅｒ）等が用いられ、その発熱量が制御装置によって制御される。制御装置には、永久磁石またはヨーク所定の箇所で測定した温度が検出信号として入力される。制御装置はこの検出信号の値が予め定められた設定値に一致するように電気ヒータの発熱量を制御する。すなわち、制御装置はフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）制御によって永久磁石の温度を安定化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
温度がある値（例えば４５°Ｃ）を超えて上昇すると、永久磁石は、磁気は失わないものの温度特性の可逆性を失い、温度を元に戻しても磁場強度が元に戻らなくなる。このため、温度調節に当たってはそのような値を決して超えないようにする必要があり、電気ヒータとしては磁気回路の熱容量に比して発熱量の控えめなものが用いられる。
【０００７】
そのような電気ヒータを用いた場合、マグネットシステムを稼働サイト（ｓｉｔｅ）に据え付けて初めて加温するとき、あるいは、長時間の稼働停止後に再加温するときなどは、外気温あるいは周囲温度と同じになっている磁気回路の温度を規定値まで立ち上げるのにかなりの時間を要する。その間はマグネットシステムの調整も稼働も不可能な待ち時間となる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、磁気回路の温度の立ち上がりが早い磁場発生装置、および、そのような磁場発生装置を有する磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための１つの観点での発明は、空間を隔てて互いに対向する１対の永久磁石と、前記１対の永久磁石用の磁気回路を構成するヨークと、前記永久磁石の温度を周囲温度より高い予め定めた温度となるように調節する温度調節手段と、前記１対の永久磁石の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の熱交換部材と、前記１対の熱交換部材の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の勾配磁場コイルと、前記温度調節手段による前記永久磁石の加温を補助するための熱を前記熱交換部材を通じて供給する熱供給手段と、前記勾配磁場コイルの通電に伴う発熱を前記熱交換部材を通じて吸収する熱吸収手段と、を具備することを特徴とする磁場発生装置である。
【００１０】
この観点での発明では、永久磁石と勾配磁場コイルの間に熱交換部材を介在させ、この熱交換部材を、永久磁石の温度立ち上げ時の加温を補助する目的と、稼働時の勾配磁場コイルの発熱を吸収する目的に共用する。これによって、永久磁石に供給する熱量を増やして温度の立ち上がりを早めることができる。また、稼働時の勾配磁場コイルの発熱を吸収して勾配磁場コイルおよび永久磁石の不要な温度上昇を防止することができる。
【００１１】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記熱交換部材は液体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする（１）に記載の磁場発生装置である。
この観点での発明では、（１）に加えて、液体の熱容量が大きいことを利用して能率の良い熱交換を行うことができる。
【００１２】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記液体は水である、ことを特徴とする（２）に記載の磁場発生装置である。
この観点での発明では、（２）に加えて、ありふれた媒体により熱交換を行うことができる。
【００１３】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記熱交換部材は気体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする（１）に記載の磁場発生装置である。
この観点での発明では、（１）に加えて、気体の流動性が高いことを利用して能率の良い熱交換を行うことができる。
【００１４】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記気体は空気である、ことを特徴とする（４）に記載の磁場発生装置である。
この観点での発明では、（４）に加えて、ありふれた媒体により熱交換を行うことができる。
【００１５】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記静磁場および勾配磁場を発生する手段は、空間を隔てて互いに対向する１対の永久磁石と、前記１対の永久磁石用の磁気回路を構成するヨークと、前記永久磁石の温度を周囲温度より高い予め定めた温度となるように調節する温度調節手段と、前記１対の永久磁石の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の熱交換部材と、前記１対の熱交換部材の互いに対向する端部にそれぞれ設けられ空間を隔てて互いに対向する１対の勾配磁場コイルと、前記温度調節手段による前記永久磁石の加温を補助するための熱を前記熱交換部材を通じて供給する熱供給手段と、前記勾配磁場コイルの通電に伴う発熱を前記熱交換部材を通じて吸収する熱吸収手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１６】
この観点での発明では、永久磁石と勾配磁場コイルの間に熱交換部材を介在させ、この熱交換部材を、永久磁石の温度立ち上げ時の加温を補助する目的と、稼働時の勾配磁場コイルの発熱を吸収する目的に共用する。これによって、永久磁石に供給する熱量を増やして温度の立ち上がりを早めることができる。また、稼働時の勾配磁場コイルの発熱を吸収して勾配磁場コイルおよび永久磁石の不要な温度上昇を防止することができる。
【００１７】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記熱交換部材は液体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする（６）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００１８】
この観点での発明では、（６）に加えて、液体の熱容量が大きいことを利用して能率の良い熱交換を行うことができる。
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記液体は水である、ことを特徴とする（７）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００１９】
この観点での発明では、（７）に加えて、ありふれた媒体により熱交換を行うことができる。
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記熱交換部材は気体を熱交換媒体とする、ことを特徴とする（６）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２０】
この観点での発明では、（６）に加えて、気体の流動性が高いことを利用して能率の良い熱交換を行うことができる。
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記気体は空気である、ことを特徴とする（９）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２１】
この観点での発明では、（９）に加えて、ありふれた媒体により熱交換を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２３】
図１に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は、主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。
【００２４】
これら主磁場マグネット部１０２および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円板状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象３００がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００２５】
主磁場マグネット部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象３００の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。
【００２６】
主磁場マグネット部１０２は永久磁石およびその磁気回路を構成するヨークを有する。主磁場マグネット部１０２はまた温度調節手段を有する。主磁場マグネット部１０２の構成および温度調節手段については後にあらためて説明する。
【００２７】
勾配コイル部１０６は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ  ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ  ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００２８】
３系統の勾配コイルは、互いに直交する３方向において静磁場にそれぞれ勾配を付与するための３つの勾配磁場をそれぞれ発生する。３方向のうちの１つは静磁場の方向（垂直方向）であり、通常これをｚ方向とする。他の１つは水平方向であり、通常これをｙ方向とする。残りの１つはｚ，ｙ方向に垂直な方向であり、通常これをｘ方向とする。以下、ｘ，ｙ，ｚを勾配軸ともいう。また、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００２９】
ｘ，ｙ，ｚはいずれもスライス勾配の軸とすることができる。いずれか１つをスライス勾配の軸としたとき、残り２つのうちの１つをフェーズエンコード勾配の軸とし、他をリードアウト勾配の軸とする。
【００３０】
勾配コイル部１０６には、通電による発熱を吸収し温度上昇を防止するための冷却手段が組み合わされている。冷却手段については後にあらためて説明する。
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象３００の体内のスピンを励起するためのＲＦ励起信号を送信する。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００３１】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３２】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦ励起信号を送信し、対象３００の体内のスピンを励起する。
【００３３】
ＲＦコイル部１０８には、また、データ（ｄａｔａ）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０はＲＦコイル部１０８が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ（ｖｉｅｗ  ｄａｔａ）として収集する。
【００３４】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００３５】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３６】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は２次元フ−リエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ処理部１７０は、これら２次元フ−リエ空間のデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の画像を生成（再構成）する。以下、２次元フ−リエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００３７】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０には、また、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３８】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。操作者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３９】
図２に、本装置で撮影を行うときのパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００４０】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびグラディエントエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００４１】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。フリップアングル（ｆｌｉｐ  ａｎｇｌｅ）α°は９０°以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００４２】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒによりまずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲの信号強度は、α°励起からエコータイム（ｅｃｈｏ  ｔｉｍｅ）ＴＥ後の時点で最大となる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００４３】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）で６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００４４】
磁気共鳴撮影用パルスシーケンスの他の例を図３に示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００４５】
すなわち、（１）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。なお、９０°パルスおよび１８０°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００４６】
同図に示すように、９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルスによる１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Ｇｓが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【００４７】
９０°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Ｇｒおよびフェーズエンコード勾配Ｇｐが印加される。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのディフェーズが行われる。フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００４８】
スピン反転後、リードアウト勾配ＧｒでスピンをリフェーズしてスピンエコーＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲの信号強度は、９０°励起からＴＥ後の時点で最大となる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００４９】
なお、撮影に用いるパルスシーケンスはＧＲＥ法またはＳＥ法に限るものではなく、例えば、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法、ファーストリカバリＦＳＥ（Ｆａｓｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の技法のものであって良い。
【００５０】
データ処理部１７０は、ｋスペースのビューデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の断層像を再構成する。再構成した画像はメモリに記憶し、また、表示部１８０で表示する。
【００５１】
図４に、勾配コイル部１０６付近のマグネットシステム１００の構造を断面図により模式的に示す。同図において、Ｏは静磁場の中心すなわちマグネットセンター（ｍａｇｎｅｔ  ｃｅｎｔｅｒ）であり、ｘ，ｙ，ｚは前述した３方向である。
【００５２】
マグネットセンターＯを中心とする半径Ｒの球形領域ＳＶ（ｓｐｈｅｒｉｃ  ｖｏｌｕｍｅ）が撮影領域であり、マグネットシステム１００はこのＳＶにおいて静磁場および勾配磁場が所定の精度を持つように構成される。
【００５３】
１対の永久磁石１１２は互いに対向する１対のポールピース（ｐｏｌｅ  ｐｉｅｃｅ）１１４を有する。ポールピース１１４は例えば軟鉄等の高透磁率の磁性材料で構成され、静磁場空間における磁束分布を均一化する働きをする。永久磁石１１２およびポールピース１１４からなる部分は、本発明における永久磁石の実施の形態の一例である。
【００５４】
ポールピース１１４は概ね円板形状を成すが、周縁部が板面に垂直な方向（ｚ方向）、すなわち、ポールピース１１４同士が互いに対向する方向に突出している。突出部はポールピース１１４の周縁部における磁束密度の低下を補う働きをする。
【００５５】
突出した周縁部の内側に形成されるポールピース１１４の凹部に、勾配コイル部１０６が設けられる。勾配コイル部１０６は、Ｘコイル２０４、Ｙコイル２０６およびＺ２０８コイルを有する。
【００５６】
勾配コイル部１０６とポールピース１１４の間には熱交換板２１０が介在する。熱交換板２１０および各コイルはいずれも概ね円板形状を成し、ポールピース１１４の磁極面に、図示しない適宜の取り付け手段により、順次に層を成すように取り付けられている。勾配コイル部１０６は、本発明における勾配磁場コイルの実施の形態の一例である。熱交換板２１０は、本発明における熱交換部材の実施の形態の一例である。
【００５７】
図５に、熱交換板２１０の構成の一例を模式的に示す。同図の（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。同図に示すように、熱交換板２１０は、熱の良導体からなる円板２１２の内部に熱交換媒体の流路２１４を設けたものである。流路２１４は、例えば円板２１２の内部全体にわたって蛇行するように設けられる。なお、流路のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）は蛇行パターンに限らず、例えば渦巻き状パターン等適宜のパターンであって良い。
【００５８】
熱の良導体としては例えばセラミクッス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等が用いられる。セラミックスは電気絶縁性をも有するので、電磁誘導による渦電流を生じない点で好ましい。なお、電気絶縁性を有する熱の良導体はセラミックスに限るものではなく、ガラス（ｇｌａｓｓ）やプラスチックス（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等適宜の材料を用いて良い。
【００５９】
流路２１４には熱交換媒体として例えば液体を流通させる。液体は熱容量が比較的高い流体であるから、熱交換を能率良く行うことができる。液体は例えば水である。水は一番ありふれた液体であるから入手が極めて容易である。
【００６０】
なお、液体は水に限らず油やアルコール（ａｌｃｏｈｏｌ）液等適宜の液体を用いて良い。温度の高い液体を通すことにより熱交換板２１０を加温部材として機能させる。温度の低い液体を通すことにより熱交換板２１０を加冷部材として機能させる。
【００６１】
流路２１４には熱交換媒体として例えば気体を流通させても良い。気体は流動性が高い流体であるから、熱交換を能率良く行うことができる。気体は例えば空気である。空気は一番ありふれた気体であるから入手が極めて容易である。
【００６２】
なお、空気に限らず窒素ガス（ｇａｓ）等適宜の気体を用いて良い。温度の高い気体を通すことにより熱交換板２１０を加温部材として機能させる。温度の低い気体を通すことにより熱交換板２１０を加冷部材として機能させる。
【００６３】
熱交換媒体の流通は後述の媒体循環装置によって行われる。媒体循環装置は後述する制御回路によって制御され、熱交換板２１０を通じての加温または加冷を行う。
【００６４】
図６に、マグネットシステム１００の主要部の構成の一例を模式的に示す。同図に示すように、マグネットシステム１００は１対の水平ヨーク３０２，３０４を有する。水平ヨーク３０２，３０４は例えば軟鉄等の磁性材料からなる略８角形の平板である。水平ヨーク３０２，３０４は、１対の垂直ヨーク３０６，３０８によって互いに平行に支持され、図における上下方向に所定の間隔を保って対向している。垂直ヨーク３０６，３０８も軟鉄等の磁性材料を用いて構成され、角柱状の形状を有する。垂直ヨーク３０６，３０８の図における下部は、マグネットシステム１００全体を支える脚部となっている。
【００６５】
水平ヨーク３０２の図における上面の中央部には、永久磁石１１２が取り付けられている。永久磁石１１２の図における上面にポールピース１１４が取り付けられている。ポールピース１１４は図４に示したような構造になっており、その凹部に勾配コイル部１０６および熱交換板２１０を有するが、図６では図示を省略する。
【００６６】
水平ヨーク３０４の図における下面には、永久磁石１１２と対向する位置関係で、図では隠れて見えない永久磁石１１２が取り付けられ、その下面に同じく隠れて見えないポールピース１１４が取り付けられている。
【００６７】
１対の永久磁石１１２は互いに逆極性の磁極が向き合うようになっており、これによって、１対のポールピース１１４が向き合う空間に垂直磁場が形成される。水平ヨーク３０２，３０４および垂直ヨーク３０６，３０８は、１対の永久磁石１１２の磁束のリターンパス（ｒｅｔｕｒｎ  ｐａｓｓ）を形成する。水平ヨーク３０２，３０４および垂直ヨーク３０６，３０８からなる部分は、本発明におけるヨークの実施の形態の一例である。
【００６８】
水平ヨーク３０２の側面には電気ヒータ（ｈｅａｔｅｒ）３２２が取り付けられている。電気ヒータ３２２は水平ヨーク３０２の側面の４箇所に、周に沿って略等間隔に取り付けられている。図ではそのうちの２つが見えており、残りの２つは隠れて見えない。水平ヨーク３０４にも同様にして４つの電気ヒータ３２４が取り付けられている。図ではそのうちの１つだけを分解図で示す。
【００６９】
電気ヒータ３２４は、電気抵抗体からなる２つの発熱体３４２，３４４を有する。発熱体３４２，３４４は発熱量を異にするものであり、例えば発熱体３４２の発熱量が１２０Ｗ、発熱体３４４の発熱量は３０Ｗである。発熱体３４２，３４４は発熱量が同一であっても良い。また、個数は２個に限らず３個以上あるいは１個であっても良い。以下、発熱体が２個ある例で説明するが、それ以外の個数の場合も同様になる。
【００７０】
これら発熱体３４２，３４４が、抑え板３４６を用いて水平ヨーク３０４の側面に４つのネジ３４８でネジ止めされている。発熱体３４２，３４４は、水平ヨーク３０４、抑え板３４６およびネジ３４８とは電気的に絶縁されている。電気ヒータ３２２も同様な構成になっており、図示しない２つの発熱体３３２，３３４を有する。２つの電気ヒータ３２２，３２４は後述の温度制御回路に接続されている。
【００７１】
なお、電気ヒータ３２２，３２４の代わりに温水は温風等の熱を放出する熱放出器を用いるようにしても良い。以下、電気ヒータ３２２，３２４を用いた例で説明するが、温水や温風で加温する場合も同様になる。
【００７２】
水平ヨーク３０４の上面の中央部には有底の孔３５６が設けられ、その中に例えばサーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）等からなる温度センサ（ｓｅｎｓｏｒ）３５８が挿入されている。また、図では隠れて見えないが、水平ヨーク３０２の下面の中央部にも有底の孔３５２が設けられその中に温度センサ３５４が挿入されている。なお、温度センサは２個に限るものではなく、３個以上あるいは１個だけ用いるようにしても良い。温度センサ３５４，３５８は後述の温度制御回路に接続されている。
【００７３】
以上の構造がカバー（ｃｏｖｅｒ）３６２の内部に収容されている。カバー３６２は、１対のポールピース１１４が対向する空間部分に外部からアクセス（ａｃｃｅｓｓ）することが可能な開放構造になっている。図では、カバー３６２はその大部分を除去した形で示す。カバー３６２の内側には例えばウレタンフォーム（ｕｒｅｔｈａｎｅ  ｆｏａｍ）等からなる断熱材３６４が設けられている。
【００７４】
このように構成されたマグネットシステム１００の断面図を図７に示す。同図は水平ヨーク３０２，３０４の中心と垂直ヨーク３０６，３０８を含む縦断面を示す。
【００７５】
図８に、マグネットシステム１００に関する温度制御装置のブロック図を示す。同図に示すように、温度制御装置は２つの温度制御回路３７２，３７４を備えている。温度制御回路３７２，３７４は、例えばマイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を用いて構成される。
【００７６】
温度制御回路３７２には温度センサ３５４の温度検出信号ｔ１が入力される。温度制御回路３７４には温度センサ３５８の温度検出信号ｔ２が入力される。温度制御回路３７２，３７４には制御部１６０から共通の温度設定値Ｔｓが与えられている。なお、温度設定値Ｔｓは温度制御回路３７２，３７４ごとに異なる値であっても良い。以下、温度設定値Ｔｓが共通である例で説明するが、異なる場合も同様になる。
【００７７】
温度制御回路３７２は、温度検出信号ｔ１を温度設定値Ｔｓに一致させるための制御出力を演算によって求める。温度制御回路３７４は、温度検出信号ｔ２を温度設定値Ｔｓに一致させるための制御出力を演算によって求める。
【００７８】
電気ヒータ３２２の発熱体３３２，３３４には商用交流電源３７６の電力がスイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）３８２，３８４を通じてそれぞれ供給される。なお、スイッチ３８２，３８４としては例えば半導体スイッチ等が用いられる。あるいは、リレー（ｒｅｌａｙ）等のメカニカル（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）なスイッチを用いるようにしても良いのはもちろんである。発熱体３３２，３３４は、前述のように水平ヨーク３０２の４箇所に分散配置されたものであるが、図示の便宜上１箇所にまとめて示す。
【００７９】
電気ヒータ３２４の発熱体３４２，３４４には商用交流電源３７６の電力がスイッチ３９２，３９４を通じてそれぞれ供給される。発熱体３４２，３４４も、前述のように水平ヨーク３０４の４箇所に分散配置されたものを便宜的に１箇所にまとめて示す。
【００８０】
スイッチ３８２，３８４のオン・オフ（ｏｎ  ｏｆｆ）のデューティレシオ（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）を温度制御回路３７２の２つの出力信号によってそれぞれ制御して発熱体３３２，３３４による加熱量を制御する。
【００８１】
温度制御回路３７２による温度調節は、設定温度Ｔｓからの検出温度ｔ１の偏差に応じた例えば比例（Ｐ：ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）制御または比例・積分（ＰＩ：ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御等のフィードバック制御によって行われる。
【００８２】
温度センサ３５４、温度制御回路３７２、商用交流電源３７６、スイッチ３８２，３８４および発熱体３３２，３３４からなる部分は、本発明における温度調節手段の実施の形態の一例である。
【００８３】
スイッチ３９２，３９４のオン・オフのデューティレシオを温度制御回路３７４の２つの出力信号によってそれぞれ制御して発熱体３４２，３４４による加熱量を制御する。
【００８４】
温度制御回路３７４による温度調節は、設定温度Ｔｓからの検出温度ｔ２の偏差に応じた例えば比例制御または比例・積分制御等のフィードバック制御によって行われる。
【００８５】
温度センサ３５８、温度制御回路３７４、商用交流電源３７６、スイッチ３９２，３９４および発熱体３４２，３４４からなる部分は、本発明における温度調節手段の実施の形態の一例である。
【００８６】
このように、マグネットシステム１００の下部と上部を２つの温度制御系で│れぞれ制御することにより、マグネットシステム１００を設置した環境におけ│上下の温度差が大きい場合でも上下の永久磁石間の温度差を無くすことができる。これによって、設置環境の上下方向の温度分布の如何に関わらず静磁場を安定化することができる。なお、設置環境の上下方向の温度差が小さい場合はいずれか一方を省略しても良いのはもちろんである。
【００８７】
媒体循環装置５０２，５０４は１対の熱交換板２１０にそれぞれ熱交換媒体を循環させる。媒体循環装置５０２，５０４は、熱交換媒体が液体であるときは例えばポンプ（ｐｕｍｐ）等を用いて構成される。熱交換媒体が気体であるときは例えばブロワ（ｂｌｏｗｅｒ）等を用いて構成される。
【００８８】
媒体循環装置５０２，５０４は、また、いずれも内部に図示しないヒータおよびクーラ（ｃｏｏｌｅｒ）を有し、熱交換板２１０を通して循環させる熱交換媒体を加温および加冷する。ヒータおよびクーラの電源は商用交流電源３７６から供給される。
【００８９】
媒体循環装置５０２におけるヒータおよびクーラは、温度制御回路３７２から与えられる制御信号に応じていずれか一方が作動する。媒体循環装置５０４におけるヒータおよびクーラは、温度制御回路３７４から与えられる制御信号に応じていずれか一方が作動する。
【００９０】
ヒータ作動時の媒体循環装置５０２，５０４は、本発明における熱供給手段の実施の形態の一例である。クーラ作動時の媒体循環装置５０２，５０４は、本発明における熱吸収手段の実施の形態の一例である。
【００９１】
このように構成された温度制御装置の動作を説明する。稼働サイトに初めて据え付けたとき、マグネットシステム１００は外気温あるいは室温と同じ温度になっている。本装置の稼働を長期間停止していたときなども同様である。
【００９２】
そのような温度はマグネットシステム１００の稼働時の規定温度（例えば３０°Ｃ）よりも低いのが普通であるから、まずマグネットシステム１００の温度を規定温度まで立ち上げることが必要となる。
【００９３】
温度の立ち上げは、温度制御回路３７２，３７４による制御の下で、電気ヒータ３２２，３２４による加熱と、熱交換板２１０を通じての加温を併用して行う。
【００９４】
図９に、電気ヒータ３２２，３２４および熱交換板２１０による加熱ないし加温と、マグネットシステム１００の温度上昇の関係を示す。同図の（ａ）は電気ヒータ３２２，３２４に給電するスイッチ３８２，３８４，３９２，３９４のオン・オフのデューティレシオの時間変化を示す。以下、このデューティレシオを加熱デューティレシオともいう。（ｂ）は媒体循環装置５０２，５０４におけるヒータの作動のデューティレシオの時間変化を示す。以下、このデューティレシオを加温デューティレシオともいう。
【００９５】
（ｃ）は温度センサ３５４，３５８で検出した温度の時間変化を示す。以下、この温度をマグネット温度ともいう。なお、温度センサ３５４，３５８の検出信号には多少の差があり得るが、説明を簡単にするため差はないものとする。
【００９６】
初期状態では、マグネット温度が設定温度Ｔｓからかけ離れかつ比例制御範囲から逸脱していることにより、温度制御回路３７２，３７４の制御出力は飽和している。これによって、加熱デューティレシオおよび加温デューティレシオはともに１００％となる。なお、比例制御範囲とは、温度制御回路３７２，３７４の制御出力がマグネット温度と設定温度Ｔｓとの差すなわち温度偏差に比例したものとなる入力範囲である。
【００９７】
デューティレシオが１００％であることにより、電気ヒータ３２２，３２４が発生可能な最大の熱量で加熱が行われ、また、ヒータで暖められた熱交換媒体により熱交換板２１０を通じての最大の加温が行われる。
【００９８】
熱交換板２１０は磁極面との接触面積が大きくて熱の伝達量が大きいので、熱交換媒体の温度を特に高温にしなくても十分な熱量を与えることができる。したがって、永久磁石１１２の磁気特性を高温加熱によって損なうということがない。
【００９９】
これらの加熱および加温によりマグネット温度が初期温度Ｔ０から上昇を始める。マグネット温度は時間の経過とともに増加し、やがて温度制御回路３７２，３７４の比例制御範囲に入る。
【０１００】
マグネット温度が比例制御範囲に入ったことにより、加熱デューティレシオは温度差に比例したものとなり、１００％より小さくなる。以後、加熱デューティレシオを比例制御して、マグネット温度を設定温度Ｔｓに一致させる温度調節が行われる。
【０１０１】
温度制御回路３７２，３７４は、マグネット温度が比例制御範囲に入った後は、加温デューティレシオを０％とする。これによって、媒体循環装置５０２，５０４において熱交換媒体の加熱が停止する。それにともなって熱交換媒体の温度が常温に復帰するので、熱交換媒体の循環は継続されるものの、熱交換板２１０を通じての加温はなくなる。なお、マグネット温度が比例制御範囲に入った時点で熱交換媒体の循環を停止するようにしても良い。
【０１０２】
このように、マグネット温度が温度制御回路３７２，３７４の比例制御範囲に入るまでは、電気ヒータ３２２，３２４による加熱と熱交換板２１０を通じての加温を併用して熱量を供給するので、電気ヒータ３２２，３２４だけで加熱する場合よりもはるかに短い時間でマグネット温度を立ち上げることができる。すなわち、マグネット温度を速やかに規定温度まで立ち上げることが可能となる。
【０１０３】
このため、寒冷地にある稼働サイトにマグネットシステム１００を据え付けたとき、あるいは、冬季の夜間や休日等に、空調停止によりスキャンルーム（ｓｃａｎ  ｒｏｏｍ）の気温が低下してマグネット温度が低下した場合でも、マグネット温度の立ち上げを速やかに行うことができる。
【０１０４】
なお、熱交換媒体による加温は、マグネット温度の立ち上げ時ばかりでなく、いったん比例制御範囲に入ったマグネット温度が、何らかの原因で低下して比例制御範囲外となった場合にも、電気ヒータ３２２，３２４を補助するために行うようにしても良い。
【０１０５】
マグネット温度が比例制御範囲外に低下すると、温度制御回路３７２，３７４の制御出力が飽和する。そこで、温度制御回路３７２，３７４により自己の制御出力を監視し、出力飽和状態が継続するときは媒体循環装置５０２，５０４のヒータを作動させる。このようにすることにより、上記のような補助加温が可能である。
【０１０６】
磁気共鳴撮影は、マグネット温度を設定温度Ｔｓに維持した状態で行われる。撮影期間中は、媒体循環装置５０２，５０４により熱交換板２１０に熱交換媒体を循環させる。このとき、温度制御回路３７２，３７４は媒体循環装置５０２，５０４内のクーラを作動させる。
【０１０７】
撮影のパルスシーケンスの実行に伴い勾配コイル部１０６に流れる電流によって勾配コイル部１０６が発熱するが、この発熱は熱交換板２１０を通じて熱交換媒体との熱交換により吸収されるので、勾配コイル部１０６の温度上昇が防止される。これによって、勾配コイル部１０６の温度上昇がマグネットシステム１００の温度制御の外乱となることを防止し、安定な温度調節を行うことができる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、磁気回路の温度の立ち上がりが早い磁場発生装置、および、そのような磁場発生装置を有する磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図４】図１に示した装置におけるマグネットシステムの勾配コイル部付近の構成を示す模式図である。
【図５】図４に示した熱交換板２１０の構成を示す模式図である。
【図６】図１に示した装置におけるマグネットシステムの主要部の構成を示す略図である。
【図７】図１に示した装置におけるマグネットシステムの主要部の構成を示す断面図である。
【図８】図６に示したマグネットシステムの温度制御装置のブロック図である。
【図９】図８に示した温度制御装置の制御出力とマグネット温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１００  マグネットシステム
１０２  主磁場マグネット部
１０６  勾配コイル部
１０８  ＲＦコイル部
１１２  永久磁石
１１４  ポールピース
１３０  勾配駆動部
１４０  ＲＦ駆動部
１５０  データ収集部
１６０  制御部
１７０  データ処理部
１８０  表示部
１９０  操作部
２１０  熱交換板
３００  対象
３０２，３０４  水平ヨーク
３０６，３０８  垂直ヨーク
３２２，３２４  電気ヒータ
３５４，３５８  温度センサ
３７２，３７４  温度制御回路
３７６  商用交流電源
３８２，３８４，３９２，３９４  スイッチ
５００  クレードル
５０２，５０４  媒体循環装置
【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】
0004694678.tif 000007
【図７】
0004694678.tif 000008
【図８】
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【図９】
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