(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生させる静磁場磁石、被検体から磁気共鳴信号を発生させるコイル、及び前記静磁場磁石と前記コイルの間に設けられ、前記コイルを冷却する冷却部を収容し、前記被検体を挿入するための開口部を有するＭＲ磁石部と、
前記ＭＲ磁石部の開口部内壁の温度を検出する検出手段と、
前記開口部内壁の温度に基づいて、前記ＭＲ磁石部に収納された前記冷却部の動作をコントロールする冷却コントローラとを具備することを特徴とするＭＲシステム。
【請求項２】
前記冷却コントローラは、前記開口部内壁の温度が所定の上限温度を超えないように前記冷却部の冷却能力を調整することを特徴とする請求項１記載のＭＲシステム。
【請求項３】
前記検出手段は、前記開口部内壁の最も内側の表面の温度を検出することを特徴とする請求項１記載のＭＲシステム。
【請求項４】
前記検出手段は、前記開口部内壁の最も内側の表面の温度を検出することを特徴とする請求項２記載のＭＲシステム。
【請求項５】
前記冷却部は、前記ＭＲ磁石部に収容されるＲＦコイルと一体または隣接して設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のＭＲシステム。
【請求項６】
静磁場を発生させる静磁場磁石と、
傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、
前記静磁場磁石と前記傾斜磁場コイルの間に設けられ、前記傾斜磁場コイルを冷却する第１の冷却部と、
ＲＦパルスを送信するＲＦコイルと、
前記傾斜磁場コイルと前記ＲＦコイルの間に設けられ、前記ＲＦコイルを冷却する第２の冷却部と、
前記傾斜磁場コイルの温度を検出する第１の検出手段と、
前記静磁場磁石、前記傾斜磁場コイル、前記ＲＦコイル、前記第１の冷却部及び前記第２の冷却部を収容するＭＲ磁石部における開口部内壁の温度を検出する第２の検出手段と、
前記傾斜磁場コイルの温度に基づいて前記第１の冷却部の動作をコントロールし、前記開口部内壁の温度に基づいて前記第２の冷却部の動作をコントロールする冷却コントローラと、を具備することを特徴とするＭＲシステム。
【請求項７】
前記冷却コントローラは、前記開口部内壁の温度が所定の上限温度を超えないように前記第２の冷却部の冷却能力を調整することを特徴とする請求項６記載のＭＲシステム。
【請求項８】
前記冷却コントローラは、前記傾斜磁場コイルの温度が所定の許容温度を越えないように前記第１の冷却部の冷却能力を調整することを特徴とする請求項６又は請求項７記載のＭＲシステム。
【請求項９】
前記第１の冷却部と前記第２の冷却部は、冷却液チューブを解して前記第１の冷却部と前記第２の冷却部との間で冷却駅を循環させるための共通の熱交換器を有することを特徴とする請求項６記載のＭＲシステム。
【請求項１０】
前記冷却チューブは、開閉自在な電磁弁を介在することを特徴とする請求項９記載のＭＲシステム。
【請求項１１】
前記冷却コントローラは、前記開口部内壁の表面の温度に基づいて前記電磁弁を開閉することを特徴とする請求項１０記載のＭＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴現象を利用してＭＲＩ（磁気共鳴画像）や周波数スペクトル等の診断情報を提供するＭＲシステムにおけるＭＲ磁石部の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲシステムにおけるＭＲ磁石部には、外側から順番に静磁場磁石、傾斜磁場コイル、ＲＦコイルが装備されている。このうち、最も熱を発生する熱源としては、非常に高い電流パルスが繰り返し供給される傾斜磁場コイルである。
【０００３】
従来の冷却装置では、熱交換器からの冷却液が流動するチューブが集中する冷却部は、この熱源としての傾斜磁場コイルを主に冷却するように傾斜磁場コイルに近接して設けられ、または傾斜磁場コイルに一体としてモールドされている。また、従来の冷却装置では、冷却部から熱交換器への帰還チューブ内に温度センサを取り付け、この帰還冷却液の温度をモニタして、冷却能力を調整している。
【０００４】
このような従来の冷却能力の調整方法では、熱源の温度上昇に対するモニタ温度の応答時間と、冷却能力の上昇から実際に熱源の温度が下がるまでの応答時間と、熱源で発生した熱が被検体に接触する又は被検体に最も近い磁石部開口部の内壁まで伝導するのに要する時間とを見越して、早め早めに冷却する必要があり、これは往々にして過剰冷却となってしまう傾向にある。したがって、ランニングコストが高くなってしまうという問題があった。また、熱源と磁石部開口部の内壁との間に過剰とも思われる断熱構造が採用され、磁石部の大型化を招いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、効率よく冷却できるＭＲ磁石部の冷却装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に係る発明は、静磁場を発生させる静磁場磁石、被検体から磁気共鳴信号を発生させるコイル、及び前記静磁場磁石と前記コイルの間に設けられ、前記コイルを冷却する冷却部を収容し、前記被検体を挿入するための開口部を有するＭＲ磁石部と、前記ＭＲ磁石部の開口部内壁の温度を検出する検出手段と、前記開口部内壁の温度に基づいて、前記ＭＲ磁石部に収納された前記冷却部の動作をコントロールする冷却コントローラとを具備することを特徴とする。
また上記目的を達成するため請求項６に係る発明は、静磁場を発生させる静磁場磁石と、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、前記静磁場磁石と前記傾斜磁場コイルの間に設けられ、前記傾斜磁場コイルを冷却する第１の冷却部と、ＲＦパルスを送信するＲＦコイルと、前記傾斜磁場コイルと前記ＲＦコイルの間に設けられ、前記ＲＦコイルを冷却する第２の冷却部と、前記傾斜磁場コイルの温度を検出する第１の検出手段と、前記静磁場磁石、前記傾斜磁場コイル、前記ＲＦコイル、前記第１の冷却部及び前記第２の冷却部を収容するＭＲ磁石部における開口部内壁の温度を検出する第２の検出手段と、前記傾斜磁場コイルの温度に基づいて前記第１の冷却部の動作をコントロールし、前記開口部内壁の温度に基づいて前記第２の冷却部の動作をコントロールする冷却コントローラと、を具備することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係るＭＲ磁石部の冷却装置の構成を示すブロック図である。ＭＲ磁石部１は、磁気共鳴現象を利用してＭＲＩ（磁気共鳴画像）や周波数スペクトル等の診断情報を提供するＭＲシステムにおいて、パルスシーケンスにしたがって傾斜磁場パルス及びＲＦパルスを時系列で発生させることにより磁気共鳴信号を発生させ且つ受信するための主要構造物であり、被検体を挿入するための円筒形の開口部２が略水平に形成された略直方体の外形を有し、外側から開口部２に向かって順番に、静磁場磁石３、傾斜磁場コイル５、ＲＦコイル７を収容する。点線の楕円は、傾斜磁場コイル５によるＸＹＺの各軸に沿って磁場強度が線形に変化する領域であり、この領域内で撮影、つまり磁気共鳴信号のサンプリングが可能である。
【０００９】
冷却装置は、このようなＭＲ磁石部を局部的に冷却するものであり、ＭＲ磁石部の中で傾斜磁場パルスのスイッチングにより最も熱を発生する熱源としての傾斜磁場コイル５を主に冷却するために、傾斜磁場コイル５に隣接して設けられ又は傾斜磁場コイル５と一体として成型された第１の冷却部９と、ＭＲ磁石部１の開口部２の最も内側に位置するＲＦコイル７に隣接して設けられ又はＲＦコイル７と一体として成型された第２の冷却部１１とを有する。
【００１０】
冷却装置の本体（冷却本体）２０は、冷却コントローラ２１を制御中枢として、第１の熱交換器２３と、第２の熱交換器２５とを有する。
冷却液は、第１の熱交換器２３と第１の冷却部９との間を冷却水チューブ３１を介して循環される。また、冷却液は、第２の熱交換器２５と第２の冷却部１１との間を冷却水チューブ３３を介して循環される。
【００１１】
第１の温度センサ１３は、熱源としての傾斜磁場コイル５に装着され、第１のケーブル２７を介して冷却コントローラ２１に駆動されて傾斜磁場コイル５の温度を検出する。第２の温度センサ１５は、ＭＲ磁石部１の開口部２の最も内側に位置し被検体が接触する可能性のある開口部内壁１７に装着され、第２のケーブル２９を介して冷却コントローラ２１に駆動されて、開口部内壁１７の温度を検出する。なお、通常、ＲＦコイル７は、コイル線材を埋め込んで強化プラスチック等を円筒形に成型してなり、したがって開口部内壁１７とは、ＲＦコイル７そのもの又はＲＦコイル７の内壁と換言できる。
【００１２】
冷却コントローラ２１は、第１の温度センサ１３により検出された熱源としての傾斜磁場コイル５の温度に基づいて、第１の熱交換器２３の冷却能力を調整する。また、冷却コントローラ２１は、第２の温度センサ１５により検出された開口部内壁１７の温度に基づいて、第２の熱交換器２５の冷却能力を調整する。
【００１３】
図２に冷却コントローラ２１の熱交換器２３，２５への制御手順を示す。冷却コントローラ２１は、第１の熱交換器２３と第２の熱交換器２５とを完全に独立して制御する。したがって熱交換器２３，２５それぞれに対する制御は別の系統で行われる。まず、第１の熱交換器２３に対する制御系統を説明する。
【００１４】
まず、ステップＳ１１において、第１の温度センサ１３は冷却コントローラ２１により駆動される。これにより、ステップＳ１２において、熱源としての傾斜磁場コイル５の温度Ｔ1 が第１の温度センサ１３により検出される。ステップＳ１２以後、ＭＲシステムのメイン電源がオフされるまで、第１の温度センサ１３による傾斜磁場コイル５の温度検出は継続される。
【００１５】
ステップＳ１３において、第１の温度センサ１３により検出された傾斜磁場コイル５の温度Ｔ1 は、冷却コントローラ２１において、傾斜磁場コイル５の熱容量に応じた傾斜磁場コイル５の許容温度より応答時間を考慮して若干低めに既定されている閾値Ｔth1 と比較される。
【００１６】
検出された現在の温度Ｔ1 が、閾値Ｔth1 より低いとき（ＹＥＳ）、ステップＳ１４において、冷却コントローラ２１は、第１の熱交換器２３の冷却能力を低下させ、または第１の熱交換器２３の冷却動作を停止する。冷却能力は、第１の熱交換器２３に装備されている冷却水の循環ポンプの出力を低下させて単位時間あたりに第１の熱交換器２３から出力される冷却水の水量を低下させること、第１の熱交換器２３に装備されている冷媒を圧縮するためのコンプレッサーの出力を低下させて第１の熱交換器２３から出力される冷却水の水温を高くさせること、またはこれら両者を併用することにより低下される。これにより、傾斜磁場コイル５の不経済な過冷却は防止される。
【００１７】
冷却コントローラ２１による第１の熱交換器２３の冷却能力の低下は、ステップＳ１３においてＮＯつまりＴ1 ≧Ｔth1 となるまで継続される。
ステップＳ１３において、検出された現在の温度Ｔ1 が、閾値Ｔth1 より高いとき（ＮＯ）、ステップＳ１５において、冷却コントローラ２１は、第１の熱交換器２３の冷却能力を上昇させ、または第１の熱交換器２３の冷却動作を開始する。冷却能力は、第１の熱交換器２３に装備されている冷却水の循環ポンプの出力を上昇させて単位時間あたりに第１の熱交換器２３から出力される冷却水の水量を増大させること、第１の熱交換器２３に装備されている冷媒を圧縮するためのコンプレッサーの出力を上昇させて第１の熱交換器２３から出力される冷却水の水温を低くさせること、またはこれら両者を併用することにより上昇される。
【００１８】
冷却コントローラ２１による第１の熱交換器２３の冷却能力の上昇は、ステップＳ１３においてＹＥＳつまりＴ1 ＜Ｔth1 となるまで継続される。
次に、第２の熱交換器２５に対する制御系統を説明する。
まず、ステップＳ２１において、第２の温度センサ１５は冷却コントローラ２１により駆動される。これにより、ステップＳ２２において、被検体に最も近く被検体が接触する可能性のある開口部内壁１７の温度Ｔ2 が第２の温度センサ１５により検出される。ステップＳ２２以後、ＭＲシステムのメイン電源がオフされるまで、第２の温度センサ１５による開口部内壁１７の温度検出は継続される。
【００１９】
ステップＳ２３において、第２の温度センサ１５により検出された開口部内壁１７の温度Ｔ2 は、冷却コントローラ２１において、被検体が開口部内壁１７に触れたとき、また比較的長時間さらされたときに不快となり得る上限温度より応答時間を考慮して若干低めに既定されている閾値Ｔth2 と比較される。
【００２０】
検出された現在の温度Ｔ2 が、閾値Ｔth2 より低いとき（ＹＥＳ）、ステップＳ２４において、冷却コントローラ２１は、第２の熱交換器２５の冷却能力を低下させ、または第２の熱交換器２５の冷却動作を停止する。これにより、開口部内壁１７の過冷却は防止される。
【００２１】
冷却コントローラ２１による第２の熱交換器２５の冷却能力の低下は、ステップＳ２３においてＮＯつまりＴ2 ≧Ｔth2 となるまで継続される。
ステップＳ２３において、検出された現在の温度Ｔ2 が、閾値Ｔth2 より高いとき（ＮＯ）、ステップＳ２５において、冷却コントローラ２１は、第２の熱交換器２５の冷却能力を上昇させ、または第２の熱交換器２５の冷却動作を開始する。
【００２２】
冷却コントローラ２１による第２の熱交換器２５の冷却能力の上昇は、ステップＳ２３において２３においてＹＥＳつまりＴ２＜Ｔｔｈ２となるまで継続される。
このように本実施の形態によれば、従来のように冷却水の温度によらず、被検体が接触する可能性のある開口部内壁１７の温度を検出し、さらにこれに基づいて開口部内壁１７を直接冷却するようになっているので、温度上昇に対する冷却の応答時間が短縮され、従来のような過剰冷却が不要になって、冷却に要するランニングコストを軽減させることができる。また、傾斜磁場コイル５の冷却も、この傾斜磁場コイル５の許容温度を越えないように最小限度の冷却でよく、従来のような過剰冷却が不要になって、冷却に要するランニングコストを軽減させることができる。
（第２の実施の形態）
図３は第２の実施の形態による冷却装置の構成を示す。図３において、図１と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。ホストコントローラ３５は、ＭＲシステム全体の制御中枢である。ホストコントローラ３５にはスキャン（撮影）の設定条件や設定ガイド等を表示するためのモニタ３７、スキャン条件の設定やスキャンの開始／終了等の指示を入力するためのキーボード３９及びマウス４１が接続されている。
【００２３】
冷却コントローラ２１は、第１の温度センサ１３を介して検出した温度に基づいてその傾斜磁場コイル５の温度上昇の傾き（時間変動）が第１の熱交換器２３の冷却能力を上回り第１の熱交換器２３を最大冷却能力で運転しても傾斜磁場コイル５の温度上昇を抑えることが不可能であるか否かを判断し、第２の温度センサ１５を介して検出した温度に基づいて開口部内壁１７の温度上昇の傾き（時間変動）が第２の熱交換器２５の冷却能力を上回り第２の熱交換器２５を最大冷却能力で運転しても開口部内壁１７の温度上昇を抑えることが不可能であるか否かを判断し、これらの判断の少なくとも一方において“温度上昇を抑えることが不可能である”との結果が出されたときに、スキャン休止信号をホストコントローラ３５に出力する。スキャン休止信号は、第１の温度センサ１３による傾斜磁場コイル５での温度Ｔ1 が閾値Ｔth1 より低くなり、且つ第２の温度センサ１５による開口部内壁１７での温度Ｔ2 が閾値Ｔth2 より低くなるまで、冷却コントローラ２１からホストコントローラ３５に継続的に供給される。
【００２４】
ホストコントローラ３５は、スキャン休止信号を受けている間、スキャンを中止し、且つキーボード３９やマウス４１からのスキャン開始命令を受け付けない（インターロックをかける）。また、ホストコントローラ３５は、スキャン休止中であることを表すメッセージをモニタ３７に表示するために、モニタ３７に当該メッセージのグラフィック信号を供給する。さらに、ホストコントローラ３５は、スキャン停止下での冷却速度に基づいて、スキャン休止信号が停止されてスキャンが再開できるまでの待ち時間をモニタ３７に表示するために、モニタ３７に当該待ち時間のグラフィック信号を供給する。
【００２５】
このように本実施の形態によれば、温度上昇の様子に応じて適当にインターロックをかけることができる。また、スキャン休止中であることやその待ち時間をオペレータに提示することができる。
（第３の実施の形態）
図４は第３の実施の形態による冷却装置の構成を示す。図４において、図１と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。第１の実施の形態では２台の熱交換器が装備されていたが、第３の実施の形態では１台の熱交換器で第１の実施の形態と同じ作用及び効果を実現するものである。
【００２６】
熱交換器４３は、冷却液チューブ３１，３３を介して第１の冷却部９と第２の冷却部１１の両方の間で冷却液を循環する。第２の冷却部１１の冷却液チューブ３３には、電磁弁４５が介在されている。第１の冷却部９の冷却液チューブ３１には、電磁弁４５が介在されていない。電磁弁４５が開けられているとき、冷却液チューブ３３は導通状態になり、熱交換器４３と第２の冷却部１１との間で冷却液が循環される。電磁弁４５が閉じられているとき、冷却液チューブ３３は不通状態になり、熱交換器４３と第２の冷却部１１との間での冷却液の循環は停止される。
【００２７】
図５に冷却コントローラ４１の熱交換器４３への制御手段を示す。ステップＳ１４、ステップＳ１５において、冷却停止、冷却開始が削除されていることに注意されたい。つまり、冷却コントローラ４１は、スキャンが行われている間、熱交換器４３の冷却能力の調整は行うが、熱交換器４３を停止させることはなく継続的に運転する。
【００２８】
ステップＳ２３において、検出された現在の温度Ｔ２が、閾値Ｔｔｈ２より低いとき（ＹＥＳ）、ステップＳ２６において、冷却コントローラ４１は、電磁弁４５を閉じて、開口部内壁１７の冷却を停止する。これにより、開口部内壁１７の過冷却は防止される。電磁弁４５を閉じることは、ステップＳ２３においてＮＯつまりＴ２≧Ｔｔｈ２となるまで継続される。
【００２９】
ステップＳ２３において、検出された現在の温度Ｔ２が、閾値Ｔｔｈ２より高いとき（ＮＯ）、ステップＳ２７において、冷却コントローラ４１は、電磁弁４５を開き、開口部内壁１７を冷却する。冷却コントローラ４１による電磁弁４５の開放は、ステップＳ２３においてＹＥＳつまりＴ２＜Ｔｔｈ２となるまで継続される。
【００３０】
このように本実施の形態によれば、１台の熱交換器で第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。
本発明は上述した実施の形態に限定されることなく種々変形して実施可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、熱源としてのコイルで発生した熱が被検体が触れる恐れのあるＭＲ磁石部の開口部内壁まで伝導するのに要する時間を見越す必要がなく、従来のようなこの伝導時間を見越した早め早めの過剰な冷却が不要になり、被検体に不快感を与えることもなく、短い応答性で高い効率での冷却を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態によるＭＲ磁石部の冷却装置の構成図。
【図２】図１の冷却コントローラの熱交換器への制御手順を示すフローチャート。
【図３】第２の実施の形態によるＭＲ磁石部の冷却装置の構成図。
【図４】第３の実施の形態によるＭＲ磁石部の冷却装置の構成図。
【図５】図４の冷却コントローラの熱交換器への制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…ＭＲ磁石部、
２…開口部、
３…静磁場磁石、
５…傾斜磁場コイル、
７…ＲＦコイル、
９…第１の冷却部、
１１…第２の冷却部、
１３…第１の温度センサ、
１５…第２の温度センサ、
１７…開口部内壁、
２０…冷却装置本体、
２１…冷却コントローラ、
２３…第１の熱交換器、
２５…第２の熱交換器、
２７…第１のケーブル、
２９…第２のケーブル、
３１…第１の冷却水チューブ、
３３…第２の冷却水チューブ。
【図１】
0003912887.tif 000002
【図２】
0003912887.tif 000003
【図３】
0003912887.tif 000004
【図４】
0003912887.tif 000005
【図５】
0003912887.tif 000006