(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の永久磁石に挟まれる空間に発生した均一な磁場空間を安定化させる磁場安定化装置であって、
前記一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定する周波数測定手段と、
前記周波数測定手段により測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする磁場安定化装置。
【請求項２】
前記周波数測定手段は、前記均一な磁場内に配置された小型ファントムに巻かれたコイルにより核磁気共鳴の周波数を測定することを特徴とする請求項１に記載の磁場安定化装置。
【請求項３】
前記周波数測定手段は、前記均一な磁場内に配置された人体の断層画像取得前に行われる調整手段を用いて核磁気共鳴の周波数を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の磁場安定化装置。
【請求項４】
前記温度制御手段は、前記一対の永久磁石を加熱するヒータと、前記周波数測定手段により測定された周波数に基づいて前記ヒータを制御するヒータ制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の磁場安定化装置。
【請求項５】
前記一対の永久磁石の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、前記温度制御手段は、前記周波数測定手段により測定された周波数並びに前記温度測定手段により測定された温度に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の磁場安定化装置。
【請求項６】
前記温度制御手段は、前記周波数測定手段により測定された周波数を記憶する周波数記憶手段と、前記周波数測定手段により測定された最新の周波数および前記周波数記憶手段に記憶された過去の周波数の差分からデューティ比を算定するデューティ比算定手段とを備え、前記デューティ比算定手段により算定されたデューティ比に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の磁場安定化装置。
【請求項７】
前記周波数測定手段により測定された周波数の変動特性を蓄積するデータベースをさらに備え、前記温度制御手段は、前記データベースに蓄積した変動データに基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の磁場安定化装置。
【請求項８】
前記データベースは、前記周波数測定手段により測定された周波数の年間変動特性、週間変動特性および／または日変動特性を蓄積したことを特徴とする請求項７に記載の磁場安定化装置。
【請求項９】
一対の永久磁石に挟まれる空間均一な磁場空間を発生し、核磁気共鳴現象により人体断層像を合成する磁気共鳴画像診断装置であって、
前記一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定する周波数測定手段と、
前記周波数測定手段により測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする磁気共鳴画像診断装置。
【請求項１０】
勾配コイルの発熱量を推定する推定手段をさらに備え、前記温度制御手段は、前記推定手段により推定された発熱量に基づいて前記一対の永久磁石の温度をフィードフォワード制御することを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴画像診断装置。
【請求項１１】
一対の永久磁石に挟まれる空間に発生した均一な磁場空間を安定化させる磁場安定化方法であって、
前記一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定し、
前記測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御する、
ことを特徴とする磁場安定化方法。
【請求項１２】
前記均一な磁場内に配置された小型ファントムに巻かれたコイルにより前記核磁気共鳴の周波数を測定することを特徴とする請求項１１に記載の磁場安定化方法。
【請求項１３】
前記均一な磁場内に配置された人体の断層画像取得前に行われる調整で前記核磁気共鳴の周波数を測定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の磁場安定化方法。
【請求項１４】
前記周波数に基づいて前記一対の永久磁石を加熱するヒータを制御することを特徴とする請求項１１、１２または１３に記載の磁場安定化方法。
【請求項１５】
前記一対の永久磁石の温度を測定し、該測定した温度並びに測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の磁場安定化方法。
【請求項１６】
測定された周波数を記憶し、該記憶した過去の周波数および測定した最新の周波数の差分からデューティ比を算定し、算定したデューティ比に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の磁場安定化方法。
【請求項１７】
測定された周波数の変動特性をデータベースに蓄積し、該データベースに蓄積した変動データに基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一つに記載の磁場安定化方法。
【請求項１８】
測定された周波数の年間変動特性、週間変動特性および／または日変動特性を前記データベースに蓄積したことを特徴とする請求項１７に記載の磁場安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一対の永久磁石に挟まれる空間に発生した均一な磁場空間を安定化させる磁場安定化装置、磁気共鳴画像診断装置、および磁場安定化方法に関し、特に、永久磁石の温度変化の影響を極小化し、安定した磁場強度を得ることができる磁場安定化装置、磁気共鳴画像診断装置、および磁場安定化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ装置）が、人体断層像を合成する装置として注目されており、このＭＲＩ装置では、人体の各細胞に含まれる水素原子核（プロトン）の磁気性を利用するため、強く、均一で、安定した磁場を形成する必要がある。
【０００３】
このため、従来のＭＲＩ装置では、超電導磁石を用いて主磁場を発生していたが、かかる超電導磁石を用いる場合には液体ヘリウムの充填が必要となるので、最近では、主磁場発生装置として永久磁石を用いたＭＲＩ装置が普及しつつある。永久磁石を用いたＭＲＩ装置は、開放性に優れ、また、超電導磁石のように液体ヘリウムの充填を必要としない。
【０００４】
その反面、永久磁石は、その磁場強度がその磁石本体の温度に敏感に反応し、環境温度に応じて磁場強度が変動することから、永久磁石の本体またはその近傍に温度センサとヒータを設け、温度センサのセンサ値に基づいて永久磁石の温度が安定化するようヒータを制御することが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、温度センサが検知したセンサ値に基づいてヒータ制御をおこなったとしても、必ずしも安定した磁場強度を得ることができるわけではない。具体的には、ＭＲＩ装置で使用する永久磁石は数トンに及び、大きな容量および熱容量を有するため、この永久磁石の部分的な温度を取得したとしても、この温度が永久磁石全体の平均温度と一致することは稀である。したがって取得された部分的な温度は正確に磁場強度を反映していない。
【０００６】
特に、ＭＲＩ装置では、永久磁石の温度を一定にすることを目的とするのではなく、安定した磁場強度を得ることをその目的としているのであるから、温度センサのセンサ値に基づいてヒータを制御していたのでは、大容量、大熱容量のゆえに磁場強度を安定させるまでに時間遅れが生ずることになる。
【０００７】
これらのことから、永久磁石の温度変化の影響を極小化し、安定した磁場強度を得ることができる磁場安定化装置をいかに実現するかが重要な課題となっている。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、永久磁石の温度変化の影響を極小化し、安定した磁場強度を得ることができる磁場安定化装置、磁気共鳴画像診断装置、および磁場安定化方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、第１の観点の発明に係る磁場安定化装置は、一対の永久磁石に挟まれる空間に発生した均一な磁場空間を安定化させる磁場安定化装置であって、前記一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定する周波数測定手段と、前記周波数測定手段により測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この第１の観点の発明によれば、一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定し、測定した周波数に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、磁場強度が一定になるように温度を柔軟かつ適正に制御し、もって安定した磁場空間を維持することができる。
【００１１】
また、第２の観点の発明に係る磁場安定化装置は、前記周波数測定手段として、前記均一な磁場内に配置された小型ファントムに巻かれたコイルにより核磁気共鳴の周波数を測定することを特徴とする。
【００１２】
この第２の観点の発明によれば、均一な磁場内に配置された小型ファントムに巻かれたコイルにより核磁気共鳴の周波数を測定することとしたので、常時核磁気共鳴の周波数を効率良く測定することができる。
【００１３】
また、第３の観点の発明に係る磁場安定化装置は、前記周波数測定手段として、前記均一な磁場内に配置された人体の断層画像取得前に行われる調整手段を用いて核磁気共鳴の周波数を測定することを特徴とする。
【００１４】
この第３の観点の発明によれば、均一な磁場内に配置された人体の断層画像取得前に行われる調整手段を用いて核磁気共鳴の周波数を測定することとしたので、検査前の調整において取得するデータを利用できる。
【００１５】
また、第４の観点の発明に係る磁場安定化装置は、前記温度制御手段として、前記一対の永久磁石を加熱するヒータと、前記周波数測定手段により測定された周波数に基づいて前記ヒータを制御するヒータ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この第４の観点の発明によれば、測定された周波数に基づいて一対の永久磁石を加熱するヒータを制御するよう構成したので、ヒータを用いて磁場強度が一定になるように温度制御することができる。
【００１７】
また、第５の観点の発明に係る磁場安定化装置は、前記一対の永久磁石の温度を測定する温度測定手段をさらに備え、前記温度制御手段として、前記周波数測定手段により測定された周波数並びに前記温度測定手段により測定された温度に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする。
【００１８】
この第５の観点の発明によれば、周波数測定手段により測定された周波数並びに一対の永久磁石の温度の測定結果に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、永久磁石の温度を加味したうえで、磁場強度が一定になるように温度制御することができる。
【００１９】
また、第６の観点の発明に係る磁場安定化装置は、前記温度制御手段として、前記周波数測定手段により測定された周波数を記憶する周波数記憶手段と、前記周波数測定手段により測定された最新の周波数および前記周波数記憶手段に記憶された過去の周波数の差分からデューティ比を算定するデューティ比算定手段とを備え、前記デューティ比算定手段により算定されたデューティ比に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする。
【００２０】
この第６の観点の発明によれば、測定された周波数を記憶しておき、測定された最新の周波数および記憶した過去の周波数の差分からデューティ比を算定し、算定したデューティ比に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、デューティ比を用いて磁場強度が一定になるように温度制御することができる。
【００２１】
また、第７の観点の発明に係る磁場安定化装置は、前記周波数測定手段により測定された周波数の変動特性を蓄積するデータベースをさらに備え、前記温度制御手段として、前記データベースに蓄積した変動データに基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする。
【００２２】
この第７の観点の発明によれば、測定された周波数の変動特性をデータベースに蓄積し、このデータベースに蓄積した変動データに基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、永久磁石の温度をフィードフォワード制御することができる。
【００２３】
また、第８の観点の発明に係る磁場安定化装置は、前記データベースとして、前記周波数測定手段により測定された周波数の年間変動特性、週間変動特性および／または日変動特性を蓄積したことを特徴とする。
【００２４】
この第８の観点の発明によれば、測定された周波数の年間変動特性、週間変動特性および／または日変動特性をデータベースに蓄積することとしたので、年間、週間および一日の変動特性を考慮したフィードフォワード制御をすることができる。
【００２５】
また、第９の観点の発明に係る磁気共鳴画像診断装置は、一対の永久磁石に挟まれる空間均一な磁場空間を発生し、核磁気共鳴現象により人体断層像を合成する磁気共鳴画像診断装置であって、前記一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定する周波数測定手段と、前記周波数測定手段により測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
この第９の観点の発明によれば、一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定し、測定した周波数に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、磁場強度が一定になるように温度を柔軟かつ適正に制御し、もって正確な断層画像を得ることができる。
【００２７】
また、第１０の観点の発明に係る磁気共鳴画像診断装置は、勾配コイルの発熱量を推定する推定手段をさらに備え、前記温度制御手段として、前記推定手段により推定された発熱量に基づいて前記一対の永久磁石の温度をフィードフォワード制御することを特徴とする。
【００２８】
この第１０の観点の発明によれば、勾配コイルの発熱量を推定し、推定した発熱量に基づいて一対の永久磁石の温度をフィードフォワード制御することとしたので、勾配コイルの発熱の影響を未然に防止することができる。
【００２９】
また、第１１の観点の発明に係る磁場安定化方法は、一対の永久磁石に挟まれる空間に発生した均一な磁場空間を安定化させる磁場安定化方法であって、前記一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定し、前記測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする。
【００３０】
この第１１の観点の発明によれば、一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定し、測定した周波数に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、磁場強度が一定になるように温度を柔軟かつ適正に制御し、もって安定した磁場空間を維持することができる。
【００３１】
また、第１２の観点の発明に係る磁場安定化方法は、前記均一な磁場内に配置された小型ファントムに巻かれたコイルにより前記核磁気共鳴の周波数を測定することを特徴とする。
【００３２】
この第１２の観点の発明によれば、均一な磁場内に配置された小型ファントムに巻かれたコイルにより核磁気共鳴の周波数を測定することとしたので、常時核磁気共鳴の周波数を効率良く測定することができる。
【００３３】
また、第１３の観点の発明に係る磁場安定化方法は、前記均一な磁場内に配置された人体の断層画像取得前に行われる調整で測定することを特徴とする。
【００３４】
この第１３の観点の発明によれば、均一な磁場内に配置された人体の断層画像取得前に行われる調整で周波数を測定することとしたので、画像取得前の調整において取得するデータを利用できる。
【００３５】
また、第１４の観点の発明に係る磁場安定化方法は、前記周波数に基づいて、前記一対の永久磁石を加熱するヒータを制御することを特徴とする。
【００３６】
この第１４の観点の発明によれば、測定された周波数に基づいて一対の永久磁石を加熱するヒータを制御するよう構成したので、ヒータを用いて磁場強度が一定になるように温度制御することができる。
【００３７】
また、第１５の観点の発明に係る磁場安定化方法は、前記一対の永久磁石の温度を測定し、該測定した温度並びに測定された周波数に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする。
【００３８】
この第１５の観点の発明によれば、測定された周波数並びに一対の永久磁石の温度の測定結果に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、永久磁石の温度を加味したうえで、磁場強度が一定になるように温度制御することができる。
【００３９】
また、第１６の観点の発明に係る磁場安定化方法は、測定された周波数を記憶し、該記憶した過去の周波数および測定した最新の周波数の差分からデューティ比を算定し、算定したデューティ比に基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする。
【００４０】
この第１６の観点の発明によれば、測定された周波数を記憶しておき、測定された最新の周波数および記憶した過去の周波数の差分からデューティ比を算定し、算定したデューティ比に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、デューティ比を用いて磁場強度が一定になるように温度制御することができる。
【００４１】
また、第１７の観点の発明に係る磁場安定化方法は、測定された周波数の変動特性をデータベースに蓄積し、該データベースに蓄積した変動データに基づいて前記一対の永久磁石の温度を制御することを特徴とする。
【００４２】
この第１７の観点の発明によれば、測定された周波数の変動特性をデータベースに蓄積し、このデータベースに蓄積した変動データに基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、永久磁石の温度をフィードフォワード制御することができる。
【００４３】
また、第１８の観点の発明に係る磁場安定化方法は、測定された周波数の年間変動特性、週間変動特性および／または日変動特性を前記データベースに蓄積したことを特徴とする。
【００４４】
この第１８の観点の発明によれば、測定された周波数の年間変動特性、週間変動特性および／または日変動特性をデータベースに蓄積することとしたので、年間、週間および一日の変動特性を考慮したフィードフォワード制御をすることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる磁場安定化装置、磁気共鳴画像診断装置、および磁場安定化方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明を磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ装置）に適用した場合を中心に説明することとする。
【００４６】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１に係るＭＲＩ装置の全体構成について説明する。図１は、本実施の形態１に係るＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示すＭＲＩ装置は、温度制御部３２が単に温度センサのセンサ値に基づいてヒータ電源部３３を制御するのではなく、小型ファントム２０に巻かれた検出コイル２１により検出した共鳴周波数、または人体の断層画像取得（スキャン）前に行われる調整（プリスキャン）で検出される共鳴周波数に基づいてヒータ電源部３３を直接制御する点に特徴がある。
【００４７】
同図に示すように、このＭＲＩ装置は、磁場発生部１４、磁場制御部１５、温度制御部３２およびヒータ電源部３３からなる。磁場発生部１４は、一対の永久磁石１を用いて均一な磁場空間を発生する発生部であり、具体的には、一対の永久磁石１は垂直ヨーク４で支えられた一対の水平ヨーク５内に設けられ、この水平ヨーク５により挟まれた空間が磁場空間となる。
【００４８】
この水平ヨーク５には、永久磁石１だけではなく、勾配コイル２や送信コイル３についても設けられており、具体的には、それぞれ磁場空間側から外側に向かって永久磁石１、勾配コイル２および送信コイル３の順で配設されている。
【００４９】
したがって、この磁場発生部１４では、永久磁石１、勾配コイル２および送信コイル３がそれぞれ磁場空間を挟んで対向配置されることになるが、この送信コイル３の間には、検出コイル２１を巻いた小型ファントム（疑似被検体）２０あるいは人体が配置される。
【００５０】
この小型ファントム２０は、直径２ｃｍ程度のガラス瓶等（非磁性体であればガラスに限定されない）に封入された液体からなる。この液体の主成分は水であるが、場合によっては硫酸銅や塩化ニッケルを含ませて緩和時間を調節することができる。この小型ファントム２０は、永久磁石１により生成される均一な磁場空間内に配置されるが、必ずしも均一な磁場空間内の中心に配置する必要はない。
【００５１】
また、この小型ファントム２０に巻き付けた検出コイル２１は、送受信用のコイルであり、送受信部２７、検波部２６およびＡ／Ｄ変換部２５を介して計算機部２２に接続される。また、送受信部２７は、送信部３１に接続されており、送信を行う場合には送信部３１からＲＦ信号を入力する。人体が送信コイル３の間に配置された場合には、送信コイル３からＲＦ信号が送受信され、受信信号は送信部３１を介して送受信部２７に入力される。
【００５２】
計算機部２２は、操作部２３および表示部２４が接続されるとともに、スキャンコントローラ部２９に接続される。スキャンコントローラ部２９は、送受信部２７、ＲＦ発振部２８、Ａ／Ｄ変換部２５、勾配駆動部３０および送信部３１の各部を制御する。また、ＲＦ発振部２８は、検波部２６に接続される。
【００５３】
また、磁場発生部１４の各水平ヨーク５には、それぞれ４つのヒータ６〜９または１０〜１３が装着されており、各ヒータ６〜１３は、ヒータ電源部３３からの電力により加熱される。
【００５４】
また、このヒータ電源部３３は、温度制御部３２によりパルス制御され、具体的には、温度制御部３２は、ヒータ電源部３３に送信するパルスのデューティ比（パルス時間幅を繰り返し時間で割ったもの）によりヒータ６〜９の加熱量を調節する。なお、この温度制御部３２は、計算機部２２に接続され、計算機部２２との間で共鳴周波数およびスキャン条件等の情報を授受する。
【００５５】
ここで、永久磁石の磁場強度と共鳴周波数の関係について説明する。ある磁場強度の中におかれた磁性を有する原子核（例えば水素原子核）は歳差運動を行う。この歳差運動の共鳴周波数（ω）と磁場強度（Ｈ）との間には、ラーモアの式として知られる以下の関係式が成り立つ。
ω＝γＨ
【００５６】
ここでγは磁気回転比と呼ばれる比例常数である。上式から共鳴周波数と磁場強度の間には一対一の関係があり、共鳴周波数は磁場強度を忠実に反映していることがわかる。また永久磁石の磁場強度と温度には、反比例の関係がある。例えば温度が上昇する場合には、永久磁石の磁場強度は低下する。
【００５７】
次に、図１に示した温度制御部３２およびヒータ電源部３３の具体的な構成について説明する。図２は、図１に示した温度制御部３２およびヒータ電源部３３の具体的な構成を示すブロック図である。同図に示すように、この温度制御部３２は、データ入力部３４、変化分算定部３５、デューティ比算定部３６、スイッチコントローラ３７、共鳴周波数記憶部３８および制御部３９からなる。
【００５８】
データ入力部３４は、計算機部２２から周波数情報および発熱量推定値を受信して制御部３９に出力にする処理部であり、共鳴周波数記憶部３８は、計算機部２２から受け取った周波数情報に含まれる共鳴周波数を記憶する記憶部である。デューティ比算定部３６は、共鳴周波数の差分に基づいてデューティ比を算定する処理部であり、具体的には、データ入力部３４から受け取った共鳴周波数情報と共鳴周波数記憶部３８に記憶した前回取得の前共鳴周波数情報とを比較して、共鳴周波数の所定時間内の変化量を求め、その変化量を打ち消すようにヒータ６〜９または１０〜１３の発熱量を変化させる。ヒータ６〜９または１０〜１３の発熱量は、ヒータ電源部３３のスイッチをオン、オフすることにより、算定されたデューティ比によって制御される。
【００５９】
ここで、計算機２２から得られる周波数情報としては、小型ファントムを用いて取得した周波数情報とともに人体のスキャン前に行われるプリスキャンで検出される共鳴周波数情報を用いることもできる。両共鳴周波数情報には、永久磁石１により生成される均一な磁場空間内に配置された人体および小型ファントムの位置に依存する一定の差分が生じる。その差分を補正すれば両共鳴周波数情報のどちらを使用することも可能である。
【００６０】
変化分算定部３５は、勾配コイル２および送信コイル３の推定発熱量情報を計算機部２２から取得して、この発熱量からデューティ比の変化分を算定する処理部である。スイッチコントローラ３７は、デューティ比並びにデューティ比の変化分に基づいてヒータ電源部３３を制御するコントローラであり、具体的には、これらに基づいてヒータ電源部３３内の電源ユニット４０のスイッチをオンオフ制御する。
【００６１】
制御部３９は、温度制御部３２全体を制御する制御部であり、具体的には、共鳴周波数記憶部３８への共鳴周波数の格納制御やデューティ比算定部３６などに対する算定指示などをおこなう。
【００６２】
次に、磁場安定化装置を備えたＭＲＩ装置による共鳴周波数の測定動作の概要について図１および図２を参照して説明する。まず、操作部２３によって選択されたＭＲＩ装置の制御処理、すなわちコントロールソフトとしてのパルスシーケンスは、計算機部２２を介してスキャンコントローラ部２９に通知される。
【００６３】
スキャンコントローラ部２９は、ＭＲＩ装置全体の制御をおこなう制御部であり、具体的には、計算機部２２から通知される起動信号の入力によって起動して、パルスシーケンスを逐次実行する。このパルスシーケンスとしては、たとえば送信部３１によってＲＦ波形信号を送信コイル３に出力し、その後、勾配駆動部３０によって勾配波形信号を勾配コイル２に出力した後に、検出コイル２１で受信された核磁気共鳴信号は送受信部２７に入力されるもの、などがある。プリスキャンを行う場合には、送信コイル３で送受信を行い、受信された核磁気共鳴信号は送信部３１を介して送受信部２７に入力される。
【００６４】
そして、この核磁気共鳴信号を周波数分析（フーリエ変換）することにより、計算機部２２は共鳴周波数情報を得ることができる。以後、上述された共鳴周波数情報の測定動作は、操作部２３からの指示により繰り返し行われる。また、操作部２３からの指示によらず、計算機部２２あるいはスキャンコントローラ部２９内のタイマからの指示により自動的に所定時間経過後に繰り返し行うことも可能である。
【００６５】
次に、図１に示した温度制御部３２の処理手順について説明する。図３は、図１に示した温度制御部３２の処理手順を示すフローチャートである。
【００６６】
同図に示すように、制御部３９は、計算機部２２から共鳴周波数情報を取得するとともに（ステップＳ３０１）、共鳴周波数記憶部３８から前回取得の前共鳴周波数情報を読み出し（ステップＳ３０２）、両者を比較して一致するか否かを判定する（ステップＳ３０３）。そして、両者が一致しない場合には（ステップＳ３０３否定）、共鳴周波数が変動しているので、デューティ比算定部３６が両者の差分を求め、その差分からデューティ比を算定し（ステップＳ３０４）、ヒータ６〜９または１０〜１３の発熱量を変更する。これに対して、両者が一致した場合には（ステップＳ３０３肯定）、ステップＳ３０５に移行する。
【００６７】
その後、スキャンを行うかどうかを判定するため、制御部３９は計算機部２２からスキャン情報を取得し（ステップＳ３０５）、取得したスキャン情報からスキャンを行うか否かを判定する（ステップＳ３０６）。そして、スキャンを行う場合には（ステップＳ３０６肯定）、計算機部２２から勾配コイルおよび送信コイルの推定発熱量情報を取得し（ステップＳ３０７）、変化分算定部３５が推定発熱量情報からデューティ比の変化分を算定し（ステップＳ３０８）、勾配コイルおよび送信コイルの発熱を打ち消すようにする。これに対して、スキャンを行わない場合には（ステップＳ３０６否定）、ステップＳ３０９に移行する。
【００６８】
その後、制御部３９は、ステップＳ３０４で算定されたデューティ比およびステップＳ３０８で算定されたデューティ比の変化分からパルス幅を、言いかえればヒータ６〜９または１０〜１３の発熱量を変更し、スイッチコントローラ３７からヒータ電源部３３にパルスを出力して、ヒータ電源部３３を温度制御する（ステップＳ３０９）。そして、最新の共鳴周波数情報を共鳴周波数記憶部３８に書き込み（ステップＳ３１０）、終了するか否かを判定し（ステップＳ３１１）、終了しない場合には（ステップＳ３１１否定）ステップＳ３０１に移行して同様の処理を繰り返す。
【００６９】
上述してきたように、本実施の形態１では、小型ファントム２０を利用して永久磁石１の共鳴周波数を測定し、この共鳴周波数に基づいて永久磁石１を温度制御するよう構成したので、確実に磁場強度を制御することができる。また勾配コイル、送信コイルの発熱による磁場強度変化についても、あらかじめ計算により求めた発熱量に基づいてヒータの発熱量を減らすことにより、最小限に抑えることができる。
【００７０】
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、小型ファントム２０を利用して永久磁石１の共鳴周波数を測定し、この共鳴周波数に基づいて永久磁石１の温度をフィードバック制御する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、かかる共鳴周波数をフィードフォワード制御に利用することもできる。そこで、本実施の形態２では、この永久磁石１の共鳴周波数を用いて温度をフィードフォワード制御する場合について説明する。
【００７１】
図４は、本実施の形態２に係るＭＲＩ装置の温度制御部の構成を示すブロック図である。なお、この温度制御部４２は、図１に示した温度制御部３２に対応するものであり、その他の構成については図１に示したものと同様のものとなるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７２】
図４に示すように、この温度制御部４２は、データ入力部３４、変化分算定部３５、デューティ比算定部３６、スイッチコントローラ３７、データベース４１および制御部３９からなる。データ入力部３４には周波数情報および発熱量推定値が入力され、デューティ比算定部３６および変化分算定部３５によりデューティ比およびその変化分の算定がおこなわれる。
【００７３】
データベース４１には、過去の共鳴周波数データを変動データとして蓄積しており、具体的には、年間の変動を示す年間変動データ４１ａと、週間の変動を示す週間変動データ４１ｂと、一日における変動を示す日変動データ４１ｃを蓄積する。
【００７４】
図５は、図４に示した年間変動データ４１ａ、週間変動データ４１ｂおよび日変動データ４１ｃの一例を示す図である。具体的には、同図（Ａ）には、１〜１２月における共鳴周波数の変動を示した年間変動データ４１ａを示しており、このグラフによれば、夏季には磁場発生部１４が配置されたシールドルームの気温は冬季に比較して高く設定されるため、共鳴周波数が低くなることが分かる。したがって、共鳴周波数の年間変動を打ち消すようなヒータ発熱量、すなわちデューティ比の変化分はグラフに示すと図５（Ｄ）のようになる。このように、夏季にデューティ比を低く設定してヒータの発熱を抑える必要がある。
【００７５】
また、図５（Ｂ）は、一週間の共鳴周波数の変動を示す週間変動データ４１ｂを示す図である。同図に示すように、土曜日および日曜日には、磁場発生部１４が配置されたシールドルームの空気調節器は電源が切られた状態となるので温度が変動する。たとえば冬季の場合にはシールドルームの気温は下がり共鳴周波数は高くなる。したがって、図５（Ｂ）に示した共鳴周波数の週間変動を打ち消すようなヒータ発熱量すなわちデューティ比の変化分をグラフに示すと図５（Ｅ）のようになる。図５（Ｅ）によれば、土曜日および日曜日にデューティ比を高く設定しヒータの発熱を促進する必要があることが分かる。
【００７６】
また、図５（Ｃ）は、１日における共鳴周波数の変動を示す日変動データ４１ｃを示す図である。夜間には、磁場発生部１４が配置されたシールドルームの空気調節器の電源が切られるため、その温度が変動する。たとえば冬季の場合にはシールドルームの気温は下がり共鳴周波数は高くなる。したがって、図５（Ｃ）に示した共鳴周波数の日変動を打ち消すようなヒータ発熱量すなわちデューティ比の変化分は図５（Ｆ）のようになる。図５（Ｆ）によれば、夜間にデューティ比を高く設定しヒータの発熱を促進する必要があることが分かる。
【００７７】
次に、図４に示した温度制御部４２の処理手順について説明する。図６は、図４に示した温度制御部４２の処理手順を示すフローチャートである。
【００７８】
同図に示すように、制御部３９は、計算機部２２から共鳴周波数情報を取得するとともに（ステップＳ６０１）、データベース４１に保存されたデータの中から、たとえば日変動データ４１ｃを読み出す（ステップＳ６０２）。そして、この変動データから所定時間後に予想される共鳴周波数情報に基づいて共鳴周波数を修正し（ステップＳ６０３）、修正後の共鳴周波数を用いてスイッチコントローラ３７を介して温度制御をおこなう（ステップＳ６０４）。
【００７９】
上述してきたように、本実施の形態２では、年間変動データ４１ａ、週間変動データ４１および日変動データ４１ｃのデータを用いて現在から所定時間後の共鳴周波数を予想し、その共鳴周波数になるように温度制御を行うよう構成したので、早期に温度変化に対応し、安定した共鳴周波数を得ることができる。
【００８０】
（実施の形態３）
ところで、上記実施の形態１および２は、温度をフィードバック制御する場合およびフィードフォワード制御する場合をそれぞれ示したが、両者を併せて温度制御することもできる。そこで、本実施の形態３では、両者を組み合わせる場合について説明する。
【００８１】
図７は、本実施の形態３に係るＭＲＩ装置の温度制御部４４の構成を示すブロック図である。同図に示す温度制御部４４は、図１の温度制御部３２に対応し、その他の構成については図１に示した構成と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００８２】
同図に示すように、データ入力部３４が計算機部２２から周波数情報および発熱量推定値を入力し、デューティ比算定部３６および変化分算定部３５によってデューティ比およびその変化分が算定される。
【００８３】
データベース４３には、前共鳴周波数データ４３ｄだけではなく、過去の共鳴周波数データを年間変動データ４３ａ、週間変動データ４３ｂ、日変動データ４３ｃとして蓄積する。このため、このデータベース４３に蓄積した共鳴周波数データ４３ｄに基づいてフィードバック制御するとともに、年間変動データ４３ａ、週間変動データ４３ｂおよび日変動データ４３ｃを用いてフィードフォワード制御することになる。
【００８４】
次に、図７に示した温度制御部４４の処理手順について説明する。図８および図９は、図７に示した温度制御部４４の処理手順を示すフローチャートである。
【００８５】
同図に示すように、制御部３９は、計算機部２２から共鳴周波数情報を取得するとともに（ステップＳ８０１）、データベース４３に保存されたデータの中から例えば日変動データ４３ｃを読み出す（ステップＳ８０２）。そして、この変動データに基づいて、共鳴周波数情報の取得時刻から所定時間後に共鳴周波数が変動する場合には、後者に共鳴周波数を修正した後に（ステップＳ８０３）、修正後の共鳴周波数を用いてスイッチコントローラ３７を介して温度制御をおこなう（ステップＳ８０４）。
【００８６】
その後、制御部３９は、データベース４３の前回取得の前共鳴周波数データ４３ｄを読み出し（ステップＳ８０５）、この前共鳴周波数データ４３ｄと修正後の共鳴周波数を比較して、両者が一致するかどうかを判断し（ステップＳ８０６）、共鳴周波数が変動し、両者が一致しない場合には（ステップＳ８０６否定）、両共鳴周波数の差分からデューティ比を算定し（ステップＳ８０７）、ヒータ６〜９または１０〜１３の発熱量を変化させ共鳴周波数の変動を打ち消すようにする。また、一致する場合には（ステップＳ８０６肯定）、ステップＳ８０８に移行する。
【００８７】
その後、スキャンを行うかどうかを判定するため、制御部３９は、スキャン情報を計算機部２２から取得し（ステップＳ８０８）、ステップＳ８０８で得たスキャン情報からスキャンを行うかどうかを判断する（ステップＳ８０９）。その結果、スキャンを行う場合には（ステップＳ８０９肯定）、計算機部２２から勾配コイルおよび送信コイルの推定発熱量情報を取得し（ステップＳ８１０）、その発熱量を打ち消すようにデューティ比を算定する（ステップＳ８１１）。これに対して、スキャンを行わない場合には（ステップＳ８０９否定）、ステップＳ８１２に移行する。
【００８８】
その後、制御部３９は、ステップＳ８０７で算定したデューティ比とステップＳ８１１で算定したデューティ比の変化分を用いて、またステップＳ８０７あるいはＳ８１１を実行しなかった場合には既存のデューティ比とデューティ比の変化分を用いて、デューティ比すなわちヒータ発熱量を決定し温度制御を行う（ステップＳ８１２）。その後、最新の周波数情報をデータベース４３に書き込み（ステップＳ８１３）、終了するか否かを判定し（ステップＳ８１４）、終了しない場合には（ステップＳ８１４否定）、ステップＳ８０１に戻り再度実行する。
【００８９】
上述してきたように、本実施の形態３では、年間変動データ４３ａ、週間変動データ４３ｂおよび日変動データ４３ｃからなる変動データを用いて現在から所定時間後の共鳴周波数を予想して、その共鳴周波数になるように温度をフィードフォワード制御するとともに、小型ファントムを使用して永久磁石の共鳴周波数を測定し、その周波数データに基づいて永久磁石のヒータをフィードバック制御するよう構成したので、より確実に磁場強度を制御することが可能となる。また、勾配コイル、送信コイルの発熱による磁場強度変化も、あらかじめ計算により求めた発熱量に基づいてヒータの発熱量を減らすことにより、最小限に抑えることができる。これにより、早期に温度変化に対応し、安定した共鳴周波数を得ることができる。
【００９０】
（実施の形態４）
ところで、上記実施の形態１〜３では、共鳴周波数のみに基づいて温度制御する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、この共鳴周波数と温度センサのセンサ値の両面から温度制御することもできる。共鳴周波数は主磁場強度を忠実に反映し、高感度である一方、分単位で細かく変動する。ところが、温度センサのセンサ値は主磁場強度の細かい変動には左右されず、主磁場強度の平均的な変動を表現している。そこで、本実施の形態４では、共鳴周波数と温度センサのセンサ値の両面から温度制御する場合を示すこととする。
【００９１】
図１０は、本実施の形態４に係るＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、このＭＲＩ装置を図１に示したものと比較すると、磁場発生部１４内に温度センサ４０、４１が設けられている点が異なる。
【００９２】
この温度センサ４０、４１は、上下に配置された水平ヨーク５の中心部分の温度を検知するセンサであり、温度測定部５１を介して、温度制御部５０に接続されている。このため、温度センサ４０、４１により検知された温度情報は、温度制御部５０に通知される。
【００９３】
図１１は、図１０に示した温度制御部５０の具体的な構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このデータ入力部５３には、計算機部２２から周波数情報および発熱量推定値が入力されるとともに、温度測定部５１から永久磁石１の温度情報が入力される。
【００９４】
そして、デューティ比算定部３６では、共鳴周波数の差分および温度情報からデューティ比を算定する。
【００９５】
次に、図１０に示した温度制御部５０の処理手順について説明する。図１２および図１３は、図１０に示した温度制御部５０の処理手順を示すフローチャートである。
【００９６】
同図に示すように、制御部３９は、温度測定部５１から温度情報を取得するとともに（ステップＳ１２０１）、計算機部２２から共鳴周波数情報を取得する（ステップＳ１２０２）。また、共鳴周波数記憶部３８から前回取得の前共鳴周波数情報を読み出し（ステップＳ１２０３）、両共鳴周波数を比較して一致するか否かを判定する（ステップＳ１２０４）。
【００９７】
その結果、共鳴周波数が変動し、両者が一致しない場合には（ステップＳ１２０４否定）、デューティ比算定部３６は、両共鳴周波数の差分およびステップＳ１２０１で取得した温度情報からデューティ比を算定し（ステップＳ１２０５）、両者が一致する場合には（ステップＳ１２０４肯定）、ステップＳ１２０６に移行する。
【００９８】
その後、スキャンを行うかどうかを判定するため、制御部３９は計算機部２２からスキャン情報を取得し（ステップＳ１２０６）、この情報からスキャンを行うかどうかを判定する（ステップＳ１２０７）。
【００９９】
そして、スキャンを行う場合には（ステップＳ１２０７肯定）、計算機部２２から勾配コイルおよび送信コイルの推定発熱量情報を取得し（ステップＳ１２０８）、変化分算定部３５により勾配コイルおよび送信コイルの発熱を打ち消すようにデューティ比の変化分を算定する（ステップＳ１２０９）。これに対して、スキャンを行わない場合には（ステップＳ１２０７否定）、ステップＳ１２１０に移行する。
【０１００】
その後、ステップＳ１２０５で算定されたデューティ比およびステップＳ１２０９で算定されたデューティ比の変化分からパルス幅を決定し、スイッチコントローラ３７からヒータ電源部３３にパルスを出力し、ヒータ電源部３３を温度制御する（ステップＳ１２１０）。
【０１０１】
そして、最新の共鳴周波数情報を共鳴周波数記憶部３８に書き込み（ステップＳ１２１１）、終了するかどうかを判断し（ステップＳ１２１２）、終了しない場合には（ステップＳ１２１２否定）、ステップＳ１２０１に移行して同様の処理を繰り返す。
【０１０２】
上述してきたように、本実施の形態４では、小型ファントムを使用して永久磁石の共鳴周波数を測定してその周波数データを得るとともに、永久磁石の温度を取得して永久磁石１のヒータを温度制御するよう構成したので、共鳴周波数の細かい変動に左右されず、さらに確実に磁場強度を制御することが可能となる。また、勾配コイル、送信コイルの発熱による磁場強度変化も、あらかじめ計算により求めた発熱量に基づいてヒータの発熱量を減らすことにより、最小限に抑えることができる。これにより、早期に温度変化に対応し、安定した共鳴周波数を得ることができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一対の永久磁石により発生した均一な磁場内の核磁気共鳴の周波数を測定し、測定した周波数に基づいて一対の永久磁石の温度を制御することとしたので、磁場強度が一定になるように温度を柔軟かつ適正に制御し、もって安定した磁場空間を維持することが可能な磁場安定化装置が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した温度制御部およびヒータ電源部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示した温度制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態２に係るＭＲＩ装置の温度制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示した年間変動データ、週間変動データおよび日変動データの一例を示す図である。
【図６】図４に示した温度制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態３に係るＭＲＩ装置の温度制御部の構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した温度制御部４４の処理手順を示すフローチャート（その１）である。
【図９】図７に示した温度制御部４４の処理手順を示すフローチャート（その２）である。
【図１０】本実施の形態４に係るＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示した温度制御部の具体的な構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】図１０に示した温度制御部の処理手順を示すフローチャート（その１）である。
【図１３】図１０に示した温度制御部の処理手順を示すフローチャート（その２）である。
【符号の説明】
１  永久磁石
２  勾配コイル
３  送信コイル
４  垂直ヨーク
５  水平ヨーク
６〜１３  ヒータ
１４  磁場発生部
１５  磁場制御部
２０  小型ファントム
２１  検出コイル
２２  計算機部
２３  操作部
２４  表示部
２５  Ａ／Ｄ変換部
２６  検波部
２７  送受信部
２８  ＲＦ発振部
２９  スキャンコントローラ部
３０  勾配駆動部
３１  送信部
３２、４２，４４，５０、６６  温度制御部
３３  ヒータ電源部
３４、５３  データ入力部
３５  変化分算定部
３６  デューティ比算定部
３７  スイッチコントローラ
３８  共鳴周波数記憶部
３９  制御部
４０  電源ユニット
４１、４３  データベース
４１ａ、４３ａ  年間変動データ
４１ｂ，４３ｂ  週間変動データ
４１ｃ，４３ｃ  日変動データ
５０  温度制御部
５１、６１  温度測定部
【図１】
0004592975.tif 000002
【図２】
0004592975.tif 000003
【図３】
0004592975.tif 000004
【図４】
0004592975.tif 000005
【図５】
0004592975.tif 000006
【図６】
0004592975.tif 000007
【図７】
0004592975.tif 000008
【図８】
0004592975.tif 000009
【図９】
0004592975.tif 000010
【図１０】
0004592975.tif 000011
【図１１】
0004592975.tif 000012
【図１２】
0004592975.tif 000013
【図１３】
0004592975.tif 000014