(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＲＩ装置の被検者とコミュニケーションを図るのに良好なＭＲＩ装置用の音響発生器、および該音響発生器を備えたＭＲＩ装置を提供する。【解決手段】ＭＲＩ装置が備える静磁場発生用コイルあるいは傾斜磁場発生用コイルにより作られる撮像用磁場に、あるいは静磁場発生用コイルおよび傾斜磁場発生用コイルの両方により作られる撮像用磁場に、静磁場発生用コイルや傾斜磁場発生用コイルとは別に設けられた音響用コイル２６２と、音響用コイル２６２を流れる電流とＭＲＩ装置が発生する撮像用磁場との作用により音響用コイル２６２に発生する力に基づいて振動する振動板２８０と、振動板２８０を振動可能に支持する支持体と、を有し、音響用コイル２６２を流れる電流は音響を発生するためにその値が変化する電流であり、電流の変化に従って音響用コイル２６２に発生する力が変化し、振動板が力の変化に従って空気を振動させることにより音響を発生する。【選択図】図２
2017176313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲＩ装置が備える静磁場発生用コイルあるいは傾斜磁場発生用コイルにより作られる撮像用磁場中に、あるいは前記静磁場発生用コイルおよび前記傾斜磁場発生用コイルの両方により作られる撮像用磁場中に、前記静磁場発生用コイルや前記傾斜磁場発生用コイルとは別に設けられた音響用コイルと、
前記音響用コイルを流れる電流と前記ＭＲＩ装置が発生する前記撮像用磁場との作用により前記音響用コイルに発生する力に基づいて振動する振動板と、
前記振動板を振動可能に支持する支持体と、
を有し、
前記音響用コイルを流れる前記電流は音響を発生するためにその値が変化する電流であり、前記電流の変化に従って前記音響用コイルに発生する前記力が変化し、前記振動板が前記力の変化に従って空気を振動させることにより音響を発生する、ことを特徴とするＭＲＩ装置用音響発生器。
【請求項２】
請求項１に記載するＭＲＩ装置用音響発生器であって、前記音響用コイルは樹脂基板に設けられており、前記樹脂基板の前記音響用コイルを設けている面と平行な成分を前記撮像用磁場が有している、ことを特徴とするＭＲＩ装置用音響発生器。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載のＭＲＩ装置用音響発生器において、前記音響用コイルは、互いに逆方向に巻回された第１巻回回路と第２巻回回路を有し、さらに前記第１巻回回路と前記第２巻回回路が前記磁場の前記平行な成分に沿う方向において、互いにずれて配置されている、ことを特徴とするＭＲＩ装置用音響発生器。
【請求項４】
請求項３に記載のＭＲＩ装置用音響発生器において、前記第１巻回回路と前記第２巻回回路は互いに直列に接続されており、それぞれが前記樹脂基板に設けられている、ことを特徴とするＭＲＩ装置用音響発生器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の内の一に記載のＭＲＩ装置用音響発生器を備えたＭＲＩ装置であって、
計測空間に静磁場を発生する前記静磁場発生用コイルを有する静磁場発生装置と、
前記計測空間に傾斜磁場を発生する前記傾斜磁場発生用コイルを有する傾斜磁場発生装置と、
ＲＦパルスを照射する高周波コイルと、
前記ＲＦパルスの照射に基づいて発生するＮＭＲ信号を受信して処理するＮＭＲ信号受信装置と、
前記ＮＭＲ信号受信装置の処理結果に基づいて、画像を再構成する処理装置と、
を備え、
前記静磁場発生装置が発生する前記静磁場により前記ＭＲＩ装置用音響発生器が有する前記音響用コイルに前記音響用コイルを流れる電流に基づく前記力が発生し、
前記ＭＲＩ装置用音響発生器が有する前記振動板が前記力により振動して音響を発生する、
ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、カバーが設けられ、
前記カバーの内側に、前記静磁場発生装置と、前記傾斜磁場発生装置と、前記高周波コイルと、前記ＮＭＲ信号受信装置、が設けられ、
さらに前記カバーの内側に、前記ＭＲＩ装置用音響発生器が設けられている、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＭＲＩ装置において、前記計測空間の外側に位置する開口部を形成する前記カバーの内側に前記ＭＲＩ装置用音響発生器が配置されている、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項８】
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、空気を送風するための送風管が設けられ、前記送風管に前記ＭＲＩ装置用音響発生器が設けられており、前記送風管を介して前記ＭＲＩ装置用音響発生器が発生した音響が伝達される、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項９】
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、前記ＲＦパルスを照射する前記高周波コイルの近傍に、前記ＭＲＩ装置用音響発生器を配置し、前記ＭＲＩ装置用音響発生器が有する前記音響用コイルに前記静磁場発生装置が発生する前記静磁場によって力が発生し、該力によって前記振動板が音響を発生する、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項１０】
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、前記傾斜磁場を発生する前記傾斜磁場コイルの近傍に、前記ＭＲＩ装置用音響発生器を配置した、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項１１】
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、前記傾斜磁場を発生する前記傾斜磁場コイルと前記ＲＦパルスを照射する前記高周波コイルとの間に、前記ＭＲＩ装置用音響発生器を配置した、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項１２】
請求項５に記載のＭＲＩ装置において、天板を備えた寝台がさらに設けられ、前記寝台の前記天板に前記ＭＲＩ装置用音響発生器を配置した、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２の内の一に記載のＭＲＩ装置において、前記ＭＲＩ装置用音響発生器が複数個並べて配置され、前記傾斜磁場コイルが発生する音を低減するための音を前記ＭＲＩ装置用音響発生器が発生する、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項１４】
請求項５乃至請求項１３の内の一に記載のＭＲＩ装置において、さらに操作者側のマイクやスピーカが設けられ、前記操作者側のマイクによって音声が電気信号に変換され、前記電気信号に基づく電流が前記ＭＲＩ装置用音響発生器の前記音響用コイルに供給され、前記音声に基づく音響が、前記ＭＲＩ装置用音響発生器から出力される、ことを特徴とするＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング（以下、「ＭＲＩ」という）装置、あるいは該ＭＲＩ装置に用いる音響発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するＮＭＲ信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を２次元的に或いは３次元的に画像化する装置である。撮像においては、ＮＭＲ信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたＮＭＲ信号は、２次元又は３次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。
【０００３】
計測するＮＭＲ信号は非常に微弱であり、ＲＦパルスが重畳すると画像に偽造が生じてしまう。そこで、計測は電磁気的にシールドされたシールドルーム内で行われ、撮像される被験者とシールドルームの外で操作を行う操作者とは物理的に隔絶されている。しかしながら、体の動きを止めた撮像を行う時の息止めの指示や、なんらかの不具合があった時の連絡、その他色々な必要性のために、マイクとスピーカによる通信、すなわちコミュニケーションが行われている。以下に記載の特許文献１には上記マイクとスピーカを用いたコミュニケーションのためのシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２―１０２２０３号公報
【０００５】
上述したように特許文献１には、ＭＲＩ装置の被験者と操作者がコミュニケーションをとるためのマイクとスピーカを用いたコミュニケーションシステムが開示されている。しかしスピーカに関する具体的な構造について何ら記載されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に用いられているスピーカは、ボイスコイルと振動板、永久磁石から構成され、アンプからの電流がボイスコイルに流れ、永久磁石の磁束との相間作用でボイスコイルと一体になった振動板を駆動させて音を発生させている。このような構造のスピーカを、永久磁石あるいは超電導磁石を有するＭＲＩ装置の近傍で用いるのは難しく、例えばシールドルーム内の磁場発生源から離れた位置に置く必要があり、被験者へのコミュニケーション手段として用いるのに不向きである。
【０００７】
ＭＲＩ装置の被検者の近傍に配置可能なスピーカとして、圧電素子を使用したスピーカが考えられている。圧電素子を利用したスピーカは電圧を圧電素子に加えた時に生じる圧電素子の機械的な変位を利用して音を発生する構造である。しかし電圧を掛けた時の圧電素子の機械的な変位量が小さく、適切な音量を得ることが難しい。このようなことから、ＭＲＩ装置の被験者との間でコミュニケーションを図るための良好なスピーカが無く、不十分な状態でコミュニケーションを図る努力がなされてきた。
【０００８】
本発明の目的は、ＭＲＩ装置の被検者とコミュニケーションを図るのに良好なＭＲＩ装置用の音響発生器、および該音響発生器を備えたＭＲＩ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するＭＲＩ装置用音響発生器は、ＭＲＩ装置が備える静磁場発生用コイルあるいは傾斜磁場発生用コイルにより作られる撮像用磁場中に、あるいは前記静磁場発生用コイルおよび前記傾斜磁場発生用コイルの両方により作られる撮像用磁場中に、前記静磁場発生用コイルや前記傾斜磁場発生用コイルとは別に設けられた音響用コイルと、前記音響用コイルを流れる電流と前記ＭＲＩ装置が発生する前記撮像用磁場との作用により前記音響用コイルに発生する力に基づいて振動する振動板と、前記振動板を振動可能に支持する支持体と、を有し、前記音響用コイルを流れる前記電流は音響を発生するためにその値が変化する電流であり、前記電流の変化に従って前記音響用コイルに発生する前記力が変化し、前記振動板が前記力の変化に従って空気を振動させることにより音響を発生する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＭＲＩ装置の被検者とコミュニケーションを図るのに良好なＭＲＩ装置用の音響発生器、および該音響発生器を備えたＭＲＩ装置を、得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用されたＭＲＩ装置の一例を説明する説明図である。
【図２】本発明が適用されたＭＲＩ装置用の音響発生器の一例を説明する説明図である。
【図３】本発明が適用されたＭＲＩ装置用の音響発生器の動作を説明する説明図である。
【図４】図３に記載のＸＺ平面の断面における、電流と振動板の変位の関係を説明する説明図である。
【図５】図３に記載のＸＺ平面の断面における、電流と振動板の変位の関係を説明する説明図である。
【図６】図２に記載のＭＲＩ装置用の音響発生器の他の実施形態を説明する説明図である。
【図７】図２に記載のＭＲＩ装置用の音響発生器の他の実施形態を説明する説明図である。
【図８】図７に記載の実施形態の動作を説明する説明図である。
【図９】図２に記載のＭＲＩ装置用の音響発生器のさらに他の実施形態を説明する説明図である。
【図１０】図２に記載のＭＲＩ装置用の音響発生器のさらに他の実施形態を説明する説明図である。
【図１１】磁場の発生強度を調べるための音響用コイルの形状を説明する説明図である。
【図１２】図１１に記載の音響用コイルが発生する磁場強度を説明する説明図である。
【図１３】磁場の発生強度を調べるための８の字型音響用コイル形状を説明する説明図である。
【図１４】図１３に記載の８の字型音響用コイルが発生する磁場強度を説明する説明図である。
【図１５】本発明が適用された音響用コイルの導体パターンの一実施形態を示す説明図である。
【図１６】円筒形磁石を用いたＭＲＩ装置におけるＭＲＩ装置用の音響発生器の設置を説明する説明図である。
【図１７】垂直磁場型のＭＲＩ装置におけるＭＲＩ装置用の音響発生器の設置を説明する説明図である。
【図１８】冷却用の送風管を利用してＭＲＩ装置用の音響発生器を設置した実施形態を説明する説明図である。
【図１９】アクティブノイズキャンセルを実施するために円筒形磁石を用いたＭＲＩ装置にＭＲＩ装置用の音響発生器を設置した実施形態を説明する説明図である。
【図２０】アクティブノイズキャンセルを実施するために寝台の天板にＭＲＩ装置用の音響発生器を設置した実施形態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
１．はじめに
次に本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお参照する図面において同一符号を付した構成は略同様の作用を為し、略同様の効果を奏する。説明の重複を避けるために同一符号の構成に関する作用や効果の説明の繰り返しを省略する。また以下に記載の実施形態は、上述した発明の課題を解決し、上述した発明の効果を奏するだけでなく、上述した発明の課題以外の課題をも解決し、上述した効果以外の効果をも奏する。課題の解決や効果に付いては実施形態の説明の中で述べる。
【００１３】
２．本発明が適用されたＭＲＩ装置の一例について
本発明が適用されたＭＲＩ装置１００の一実施形態について図１に基づいて説明する。ＭＲＩ装置１００は、ＮＭＲ現象を利用して被検体の例えば断層画像を撮像するもので、静磁場発生装置１３０と、傾斜磁場発生装置１３２と、高周波磁場パルス（以下ＲＦパルスと記す）を照射するＲＦ信号照射装置１４０と、エコー信号であるＮＭＲ信号を受信するＮＭＲ信号受信装置１５０と、中央処理装置（以下ＣＰＵと記す）１１０を備える処理装置１６０と、シーケンサ１２０と、データの入力や撮像等に関係する色々な操作を行うための操作装置１７０と、音響システム２００、を備える。静磁場発生装置１３０は、非常に強い静磁場を発生するために例えば超伝導コイルなどの静磁場発生用コイルと静磁場の均一性を向上するための磁性部材を備えているが、煩雑さを避けるために、静磁場発生用コイルと磁性部材の記載を省略している。
【００１４】
被検体１０の撮像などを行うための計測空間２０に、被検体１０の少なくとも撮像対象である部位が位置するように、寝台３０に載せられた被検体１０が配置される。静磁場発生装置１３０が有する静磁場発生装置１３０は計測空間２０において、上述したように、極めて均一でさらに極めて強い磁場を発生する機能を有し、垂直磁場方式であれば、被検体１０の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に、極めて均一な静磁場を発生させる。静磁場発生装置１３０は、上記静磁場を発生させるために、被検体１０の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源を有していて、常電導方式や超電導方式では図１に示す実施形態の説明で述べた如く、静磁場を発生するための静磁場発生用コイルを備えている。
【００１５】
傾斜磁場発生装置１３２は、ＭＲＩ装置１００の座標系、例えば静止座標系、であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル１３４と、それぞれの傾斜磁場コイルに傾斜磁場を発生するための駆動電流を供給する傾斜磁場電源１３６を有している。後述するシ−ケンサ１２０からの命令に従って傾斜磁場電源１３６を動作させることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の傾斜磁場コイル１３４に駆動電流が供給され、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚが発生し、被検体１０の撮像対象の部位に印加される。例えば撮像時には、撮像断面であるスライス面に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Ｇｓ）を印加して被検体１０に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの２つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｐ）と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｆ）を印加して、エコー信号であるＮＭＲ信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００１６】
シーケンサ１２０は、ＲＦパルスと傾斜磁場パルスを、設定された撮像スケジュールに従って、ある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御を行う機能を有していて、処理装置１１０からの制御指令に基づいて動作し、被検体１０の断層画像のデータ収集に必要な種々の制御信号を必要な装置に、例えばＲＦ信号照射装置１４０や、傾斜磁場発生装置１３２や、ＮＭＲ信号受信装置１５０に、送る。
【００１７】
ＲＦ信号照射装置１４０は、被検体１０の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体１０にＲＦパルスを照射する機能を有し、例えば、高周波発振器１４２と変調器１４４と高周波増幅器１４６と送信コイルとして動作する送信側の高周波コイル１４８を備えている。高周波発振器１４２から出力された高周波パルスをシーケンサ１２０からの指令によるタイミングで変調器１４４により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器１４６で増幅した後に被検体１０に近接して配置された高周波コイル１４８に供給することにより、ＲＦパルスが被検体１０に照射される。
【００１８】
ＮＭＲ信号受信装置１５０は、被検体１０の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号であるＮＭＲ信号を検出して処理する機能を有し、受信コイルとして動作する受信側の高周波コイル１５２と、受信したＮＭＲ信号を増幅する信号増幅器１５４と、直交位相検波器１５６と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１５８を、有している。送信側の高周波コイル１４８から照射された電磁波であるＲＦパルスによって誘起された被検体１０組織から、応答のＮＭＲ信号が発生し、被検体１０に近接して配置された高周波コイル１５２によって上記ＮＭＲ信号が検出され、信号増幅器１５４で増幅された後、シーケンサ１２０からの指令によるタイミングで直交位相検波器１５６により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがＡ／Ｄ変換器１５８でデジタル量に変換されて、処理装置１６０に送られる。
【００１９】
処理装置１６０は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行う機能を備え、情報を記憶するための光ディスク１６２や磁気ディスク１６４等の外部記憶装置と、処理のための一時記憶を行うＲＡＭ１６８と、ＣＲＴ等などのディスプレイ１６９を有している。ＮＭＲ信号受信装置１５０で受信されて処理された処理結果が、ＮＭＲ信号受信装置１５０から処理装置１６０に入力されると、処理装置１６０の中央処理装置１１０で信号処理や画像再構成等の処理が行われ、その結果である被検体1の断層画像がディスプレイ１６９に表示すると共に、必要に応じて外部記憶装置の光ディスク１６２や磁気ディスク１６４等に記録される。また図示しないが、印刷されたり他のシステムに送信したりすることも可能である。
【００２０】
操作装置１７０は、ＭＲＩ装置１００の各種制御情報や処理装置１６０で行う処理の制御情報を入力する機能を有し、トラックボール又はマウスなどのポインティングデバイス１７４やキーボード１７６を有する。操作装置１７０はディスプレイ１６９に近接して配置され、操作者がディスプレイ１６９の表示を見ながら操作装置１７０を通してインタラクティブにＭＲＩ装置の各種処理を制御するための操作を行うことができる。操作装置１７０はこれに限られるものではなく、例えはディスプレイ１６９の表示面に設けられたタッチパネルを含んでいても良い。またＭＲＩ装置１００の本体から離れた操作室に設けられているだけでなく、図示を省略するが、操作装置１７０の一部がさらにＭＲＩ装置１００の本体や寝台３０に設けられていて、被検体１０の近くで操作者が必要な操作を行えるように構成されている。
【００２１】
送信側の高周波コイル１４８と傾斜磁場コイル１３４は、被検体１０が配置される静磁場発生装置１３０の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体１０に対向して、水平磁場方式であれば被検体１０を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル１５２は、被検体１０に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
【００２２】
被検体１０の撮像対象核種は、例えば臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核すなわちプロトンである。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、被検体１０の、例えば頭部、あるいは腹部、あるいは四肢等の形態または、機能を、２次元もしくは３次元的に撮像してディスプレイ１６９に表示あるいは必要に応じで光ディスク１６２や磁気ディスク１６４に記憶され、また操作に基づいて印刷され、あるいは他の必要なシステムへ送信される。
【００２３】
３．音響システム２００について
被検体１０の撮像に際して、操作者と被検体１０との間のコミュニケーションを図ることが必要であり、音響システム２００が設けられている。さらに音響システム２００は上記コミュニケーションのためだけでなく、撮像中の被検体１０をリラックスさせるための音楽を流すことが可能である。さらに操作に基づいて例えば傾斜磁場コイル１３４が発生する騒音を低減する機能も有している。音響システム２００は、音響制御回路２３０や操作者側のマイク２１０や操作者側のスピーカ２２０やマイク２３４や音響発生器２５０や、音響システム２００に係る操作を行う音響操作装置２３２、を有している。
【００２４】
音響システム２００は、音響操作装置２３２を操作することにより、スピーカ２２０や音響発生器２５０の出力の調整が可能であるが、それだけでなく、中央処理装置１１０からの制御指令により音響制御回路２３０が動作して、音響発生器２５０から所定の音楽を所定の音量で出力したり、また傾斜磁場コイル１３４が発生する騒音を打ち消すための音を所定の音量と所定のタイミングで発生したりする機能を有している。
【００２５】
スピーカ２２０は操作室（図示省略）に配置され、図示しないが、スピーカ２２０は一般的なスピーカの構造を有しており、例えばギャップを有する永久磁石と、該ギャップ間に配置されたボイスコイルと、該ボイスコイルの動きに応じて振動する振動板を備えている。永久磁石が発生する磁束とボイスコイルを流れる電流との相互作用により、該ボイスコイルが該電流に応じて振動し、該ボイスコイルによって振動板が振動し、該振動板から音が発生する。被検体１０の側に配置されたマイク２３４と音響発生器２５０は、被検体１０の近くに配置することが好ましいが、撮像などの障害とならないように計測空間２０の外に配置されていてもよい。被検体１０が発した音声はマイク２３４で電気信号に変換され、スピーカ２２０から出力される。一方操作者側のマイク２１０で操作者の音声が電気信号に変換され、増幅器２４０で増幅され、音響発生器２５０で音声に変換されて出力される。音響発生器２５０はスピーカ２２０とは異なる構成を有しており、例えば計測空間２０の外を通る漏れ磁束を利用する構造と成っている。音響発生器２５０が計測空間２０の外を通る漏れ磁束を利用することにより、音響発生器２５０が計測空間２０の磁場を乱すことが抑制され、ＭＲＩ装置１００の撮像動作への悪影響、特に画質の低下に関する悪影響が抑制することができる効果がある。ただし、本発明は計測空間２０の外を通る漏れ磁束を利用することに限定されるものではなく、計測空間２０を通る静磁場を用いてもよい。
【００２６】
４．音響システム２００の音響発生器２５０の構成
図２は、本発明が適用された音響発生器２５０の一実施形態を示す説明図である。樹脂材料で作られた薄い形状の振動板２８０に８の字型の音響用コイル２６２が設けられている。この実施形態ではＭＲＩ装置１００からの磁場３０２が矢印で示す向きに存在するものとする。なお磁場３０２は煩雑さを避けるために振動板２８０の一部にのみ記載しているが、磁場３０２は振動板２８０の全体において、言い換えると音響用コイル２６２の全範囲において、ほぼ同じ強さである。
【００２７】
音響用コイル２６２は、互いに逆方向に巻回された第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８を有しており、この実施形態では第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８は直列に接続されている。第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８が直列に接続されることにより、第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８には同じ値の電流が流れるので、制御し易い効果がある。しかし第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８は並列接続であっても動作する。また図２に記載の実施形態では、第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８はほとんど重ならないように磁場３０２の方向において互いにずれて配置されている。第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８は磁場３０２の方向において互い重ならないように配置されることが望ましい配置であるが、一部重なり部分があっても正常に動作する。音響用コイル２６２の動作原理は以下で説明するが、音響用コイル２６２を構成する第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８を、例えば振動板２８０の表面と裏面に分けて設けることも可能である。このような構造において、第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８の一部が重なっていても、あるいは第１巻回回路２６６と第２巻回回路２６８が一定の間隔をおいて、離間して配置されていても、音響発生器２５０として動作することができる。
【００２８】
増幅器２４０から音を発生するための電流２６４が音響用コイル２６２に供給され、一例として音響用コイル２６２に沿って記載する矢印で示す方向の電流がある瞬間において流れているとする。振動板２８０は支持枠２７０にダンパー２７２とダンパー２７４によって、振動可能に支持されている。増幅器２４０からの電流の方向および大きさに基づいて音響用コイル２６２を流れる電流２６４が変化し、電流２６４と磁場３０２との間に生じる力の大きさと方向が電流２６４の変化に従って変化する。この力の変化に従って振動板２８０が振動し、近傍の空気を振動させることにより、増幅器２４０からの電流に基づく音を発生する。
【００２９】
支持枠２７０に振動板２８０がダンパー２７２やダンパー２７４により支持されている。ダンパー２７２やダンパー２７４は、例えばダンパーとしての機能を有していて、振動板２８０を振動可能に支持しているが、さらに振動板２８０の振動を減衰させる機能をも有している。ダンパー２７２やダンパー２７４が上述の減衰特性を有するので、電流２６４と磁場３０２とに基づいて発生した振動板２８０の振動が適度に減衰し、必要以上に振動が持続するのを防止できる。このことにより振動板２８０の振動が電流２６４の電流変化に忠実に従う動きとなり、振動板２８０が発生する音の音質が向上する。
【００３０】
この実施形態では音響発生器２５０の構成を簡単化するために、音を発生する作用を成す振動板２８０に、音を発生するための電流２６４を流す音響用コイル２６２を設けている。この構造はたいへん簡単であり、生産性に優れ、故障が生じにくい効果を有する。しかし本発明はこの構造に限定されるものではない。また音響用コイル２６２が８の字型の形状をしていて、以下で説明するように、振動板２８０の支持体２７２側の支持部と支持体２７４側の支持部で同方向の力が生じる構造となっている。このため振動板２８０の指示部において、ねじれが生じることが無く、振動板２８０の動きが電流２６４の変化に忠実に対応することができる。振動板２８０の動きが複雑になると振動板２８０が電流２６４の変化に忠実に対応することができなくなる恐れがある。この観点において、本実施形態では電流２６４の変化が振動板２８０の変位に忠実に再現されやすくなり、結果として良質の音を発生することができる。言い換えると音質を低下させる電流２６４の変化と異なる振動が生じ難い構成と成っている。このように図２に記載の音響用コイル２６２の形状とダンパー２７２やダンパー２７４による支持位置との関係が、音質向上に適した構造であり、小音量から大音量まで比較的良質な音を再現することができる大変優れた効果を奏する。しかし本発明がこの構成に限定されるものではない。以下で説明する他の構造であっても良い。仮に音質が少し低下しても、あるいは音量の点で少し特性が劣っても、それでも従来のものより向上した特性の音響発生器２５０を得ることが可能である。
【００３１】
４．１  音響発生器２５０の動作原理について
図３と図４、図５を用いて、音響発生器２５０の動作原理を説明する。８の字型の音響用コイル２６２は、逆向きに電流が流れている２つの音響用コイルで構成されていると考えることができ、図３に記載の様に８つの電流ベクトルに分解することができる。８つの電流ベクトルを、電流２６４１と電流２６４２と電流２６４３と電流２６４４と電流２６４５と電流２６４６と電流２６４７と電流２６４８で表す。８の字を構成している平面をＹＺ平面、垂直の方向をＸ方向、「８」の字の上下方向をＺ方向とする。この時、静磁場の方向と同じ方向を向く電流、すなわち、電流２６４２と電流２６４４と電流２６４６と電流２６４８には原理的にローレンツ力は働かない。一方で、静磁場方向と垂直な電流２６４１と電流２６４３と電流２６４５と電流２６４７ではローレンツ力が働き、この内電流２６４１と電流２６４７には−Ｘ方向の力が働き、また電流２６４３と電流２６４５には＋Ｘ方向の力が働く。
【００３２】
図３におけるＸＺ平面の断面図を図４および図５に示す。図３において、振動板２８０が支持枠２７０に固定されている場合に、電流２６４３と電流２６４５は振動板２８０を上方向（＋Ｘ方向）に釣り上げる方向に変形させる。いま逆向きの電流が流れたとすると、図５に記載のごとく、電流２６４３と電流２６４５は下方向（−Ｘ方向）に振動板２８０を変形させる力を発生する。このように電流２６４３と電流２６４５はその流れの方向によって、図４あるいは図５に記載のように、振動板２８０をＸ軸方向である垂直方向に振動させる作用をする。振動板２８０が垂直方向に振動することにより、振動板２８０の近傍の空気を揺り動かされ、音響用コイル２６２を流れる電流２６４に基づく音が発生する。
【００３３】
振動板２８０の変形の過程で振動板２８０はＺ方向に引っ張られたり押されたりする力が働くので、その変位を許容するために、振動板２８０は支持枠２７０に対してダンパー２７２やダンパー２７４を介して支持されている。支持枠２７０は振動板２８０の一方の面を覆う構造をしている。支持枠２７０は振動板の外枠としての役割が第一であるが、振動板の振動はその両面に空気の揺動を引き起こし、場合によってはその回りこみは意図せぬ音の特性等を生み出す。これを回避するには図２や図４、図５に記載の様に、支持枠２７０が閉じた空間を形成するためのカバー２７１を有することが望ましい。
【００３４】
上述したが振動板２８０を変形可能なダンパー２７２やダンパー２７４により支持枠２７０に支持することにより、振動板２８０の振動を速やかに減衰させる作用を為し、必要以上の振動の継続を抑制できるので、音質を向上させることができる。さらに振動板２８０自身が変形可能な樹脂基板で作られており、振動板２８０に音響用コイル２６２の回路パターンを形成することが可能であると共に音を発する機能をも有している。またダンパー２７２やダンパー２７４と同様、樹脂基板で作られた振動板２８０は適度の振動減衰特性を備えているので、必要以上に振動を継続することがなく、適度に減衰されることができるので、良好な音質を得ることができる。さらに樹脂基板であるので、ＭＲＩ装置１００が撮像するＭＲＩ画像への悪影響が生じ難い効果がある。
【００３５】
４．２  図２に記載の実施形態の変形例について
図２では動作原理を説明することに重点を置き、簡素化した構成の音響発生器２５０を説明した。上述のように音響用コイル２６２が設けられた基板である振動板２８０自身が音を発生する振動板の機能を有している。しかし、本発明はこの構造に限定されるものではない。
【００３６】
図６に記載の音響発生器２５０は、音を発生するためのコーン３１６と、コーン３１６を振動可能に支持するダンパー３１２やダンパー３１４と、振動板２８０の振動をコーン３１６に伝達する振動伝達機構２９４、を有している。振動板２８０は音響用コイル２６２の回路を設けるための基板であり、あまり大きく振動させると耐久性の点で課題を生じる。このため振動板２８０の振動を小さくして、コーン３１６で大きな音を出すようにしてもよい。また例えばコーン３１６を振動板２８０より大きな形状とし、振動板２８０で発生した振動で、より大きな形状のコーン３１６を駆動することにより、より大きな音を発生することができる。このように、振動板２８０を駆動源とし、振動板２８０とは別にコーン３１６を設けることにより、コーン３１６の形状を出力しようとする音に適した形状にすることができる効果がある。なお、振動板２８０とコーン３１６の両方から音が発生すると、これらの音が互いに干渉し合う可能性がある。このため振動板２８０を覆うためのカバー２７１やカバー２９１を設けることが好ましい。
【００３７】
４．３  音響用コイル２６２を１つのループ形状とした場合に付いて
図２では８の字形状の音響用コイル２６２（以下８の字型音響用コイルと記す）を使用しているが、８の字型音響用コイル２６２の代わりに１つのループ形状の音響用コイル３１０を使用した実施形態を図７に記載し、その動作を、図８を用いて説明する。図７では１つのループ形状を成す音響用コイル３１０が振動板２８０に設けられている。なお１つのループ形状の意味は、音響用コイルのターン数を表しているのではなく、図７では原理を説明するために１ターンの形状を図示しているが、巻き数は何ターンであっても良い。
【００３８】
音響用コイル３１０を流れる電流をＸ方向とＹ方向の電流ベクトルに分けると、電流３１０１、電流３１０２、電流３１０３、電流３１０４に分解して考えることができる。電流３１０２と電流３１０４は、磁場３０２との方向の関係で力が発生しない。一方電流３１０１と電流３１０３は磁場３０２と作用して力を発生する。図８は電流３１０１と電流３１０３により発生する力の方向を示している。電流３１０１によって＋Ｘ方向の力３２０１が発生し、電流３１０３によって−Ｘ方向の力３２０３が発生する。振動板２８０はＺ軸方向の両端がダンパー２７２とダンパー２７４とにより支持されている。このため振動板２８０の振動が小さく、十分な音を発生できない課題がある。
【００３９】
図９は振動板２８０を片方のダンパー２７４で支持した状態を示す。電流３１０２とダンパー２７４との位置関係に対して、電流３１０３とダンパー２７４との間が長くなっており、電流３１０３に基づいて発生する力３２０３により、振動板２８０を大きく振動させることができる。この構造により、音響を発生することができる。図９の実施形態では、振動板２８０の反り自身が音の発生に寄与するものではないので、振動板２８０を比較的固い材料で構成することができる。振動板２８０が常に変形する場合には、変形する振動板２８０の上に回路を形成する場合に、耐久性が課題となるが、この実施性では振動板２８０の反りすなわち周期的な形状変化を抑制することが可能となるので、音響用コイル３１０の耐久性の点で優れている。なお、図９の実施形態では、電流３１０１側で振動板２８０を支持しているが、電流３１０３側のダンパー２７２により振動板２８０を支持しても同じ作用及び効果が得られる。
【００４０】
図９の他の実施形態として、振動板２８０の振動で直接音響を発生するのではなく、図６で説明したように振動伝達機構２９４を介して振動板２８０の振動をコーン３１６に伝達し、コーン３１６により音を発生するようにしても良い。
【００４１】
図１０は、Ｙ―Ｚ面に音響用コイルを形成した実施形態を説明する説明図である。音響用コイルを流れる電流を、電流３３０１と、電流３３０２と、電流３３０３と、電流３３０４と、電流３３０５と、電流３３０６と、電流３３０７と、電流３３０８とに、分けて説明する。図示のように電流３３０１と電流３３０５は−Ｘ方向の力を発生し、電流３３０３と電流３３０７は＋Ｘ方向の力を発生する。図示していないが電流３３０４と電流３３０８は−Ｙ方向の力を発生し、電流３３０２と電流３３０６と＋Ｙ方向の力を発生する。電流３３０１や電流３３０５を流す回路を固定された基板２８１に成形し、電流３３０３や電流３３０７を流す回路をＸ方向に変位が可能な振動板２８０に形成すると、流れる電流量や電流の極性に従って振動板２８０が変位し、音響が発生する。なおこの場合に、電流３３０４や電流３３０８、電流３３０２や電流３３０６を流す回路の長さ関係が変化しても良いように構成することが必要である。振動板２８０が振動可能となるようにこの実施形態では、振動板２８０をダンパー２７２やダンパー２７４で支持している。なお本実施例では、一例として電流３３０１と電流３３０５が流れる回路側を固定し、電流３３０３と電流３３０７が流れる回路側を変動可能な構造としたが、これらの関係を逆にしても良い。またＹ−Ｚ面ではなく、Ｘ−Ｚ面に振動板を配置しても良い。
【００４２】
５．ＭＲＩ装置１００に適用する上での効果について
ＭＲＩ装置１００に装着する場合に、ＭＲＩ撮像に影響を与えないことが最も重要である。例えば上記実施形態は何れもＭＲＩ装置１００の静磁場発生装置１３０が発生する静磁場を利用する。静磁場は極めて高い精度での均一性が要求され、静磁場の均一性が損なわれると撮像した画像の品質が低下する。このことから上述した音響発生器２５０が備える音響用コイルに電流が供給された場合の上記音響用コイルからの磁束の発生状況を計算した。
【００４３】
図１１は、計算に使用した音響用コイル３６０の形状および音響用コイル３６０に供給した電流値を示しており、その計算結果である音響用コイル３６０が発生する磁場強度と距離との関係を図１２に示す。音響用コイル３６０は一辺が２５ｍｍの角型形状の音響用コイルであり、上述した図７に示すように１つのループ形状を成しており、巻き数は１ターンである。また音響用コイル３６０はＹ−Ｚ面に配置されており、音響用コイル３６０には１０Ａの値の電流が供給されている。Ｘ−Ｚ平面での磁場強度と距離との関係を図１２に記載する。磁場強度４ｎＴの範囲を明示するために磁場強度４ｎＴの境界線３５０を太線で示す。この４ｎＴの境界線３５０が表す音響用コイル３６０の中心からの距離が短いほど、ＭＲＩ装置１００に与える影響が少ないと見ることができる。
【００４４】
図１３は、図２を用いて説明した８の字型音響用コイル３６５を示していて、８の字型音響用コイル３６５は一辺が２５ｍｍの四角形の形状の互いに逆向きに巻回された音響用コイルを２個組み合わせて、互いにＺ軸方向にずらせた状態で形成されている。前記Ｚ軸方向は静磁場の方向である。図１１と同様、８の字型音響用コイル３６５はＹ−Ｚ面に配置されており、８の字型音響用コイル３６５には１０Ａの値の電流が供給されている。８の字型音響用コイル３６５が発生するＸ−Ｚ平面での磁場強度と距離との関係を図１４に記載する。図１４の磁場強度と距離との関係において、磁場強度４ｎＴの境界線３５０を太線で示す。
【００４５】
図１２のグラフに示す計算結果と図１４のグラフに示す計算結果とを比較すると、図１４における磁場強度４ｎＴの範囲が非常に狭くなっている。従って８の字型音響用コイル３６５を使用することにより、ＭＲＩ装置１００への影響を大幅に低減できることが分かる。図１３に示す８の字型音響用コイル３６５は図２でも説明したが、巻回方向が互いに逆の２つの音響用コイル備えていて、しかも２つの音響用コイルは増幅器２４０から供給される電流に対してそれぞれ逆極性の磁束を発生する。言い換えると８の字型音響用コイル３６５に供給された電流に対して、一方の音響用コイルは磁束を吹き出し、他方の音響用コイルは磁束を吸い込む状態となる。このため音響発生器２５０全体でみると、８の字型音響用コイル３６５が発生する全体の磁束は高いに相殺された状態となり、他への影響が極端に抑制される。このことから上述したＭＲＩ装置１００の静磁場を利用する音響発生器２５０において、８の字型音響用コイル３６５を用いることが撮像への影響の低減の上で非常に好ましい。
【００４６】
６．音響用コイルの構成およびその生産方法について
上記各実施形態では、原理を説明するために、音響用コイルを含めた音響発生器２５０の構成について簡略化して記載した。特に重要構成要素である音響用コイルについて、以下でより詳細に説明する。特に８の字型音響用コイルを代表例として説明するが、他の形状の音響用コイルに付いても同様の考え方が適用可能である。８の字型音響用コイルは、記載が複雑になるのを避けるために、１巻で記載しているが、実際は増幅器に対して適切なインピーダンスを持つ複数ターンの同心円状音響用コイルであるのが望ましい。多くのオーディオ用アンプは４Ωから８Ωのインピーダンスが適切である。音響用コイルのターン数を適切に選択することにより、インピーダンスを適切な値とすることができる。
【００４７】
音響用コイルを形成する方法は幾つかあるが、一例としてポリイミドフィルムの両面に銅箔を貼り付けた構造の基板からエッチングの技術により音響用コイルを形成する導体４０２を残し、不要な銅箔を取り除くことにより音響用コイルを形成することができる。残された導体４０２により音響用コイルパターンが形成される。このようにして音響用コイルパターンを形成することにより、生産性が向上し、また高い品質の確保が可能となる。音響用コイルパターンの一例を図１５に示す。図１５では両面の内、片面しか図示していないが、基本的な構造は同じである。接続端子４１２と接続端子４１４が増幅器２４０の出力端子に接続され、音を発生するための電流が増幅器２４０から接続端子４１２と接続端子４１４に供給される。
【００４８】
接続端子４１２に供給された電流は、図１５の左側のループ４０４を時計回りに周って内側の裏面への接続部４１６に到達する。ここから裏面のパターンに移り、同様に時計回りに回りながら次に裏面の右側のループに遷移する。裏面の右側のループでは反時計回りに回って、右側の裏面の接続部を通じて右側の表面の接続部４１８に現れる。接続部４１８から表面の右側のループ４０６に入り、右ループを反時計回りに回って、接続端子４１４に戻ってくる。この様にして両面プリント基板で容易に８の字型音響用コイルを作成する事が出来る。
【００４９】
振動板は音響用コイルに発生する力によって運動するのであるから、軽量であればあるほど振動速度が速くなり、つまりはより大きな空気の圧力変動を引き起こす事が可能になる。一方で強度が不十分であると振動に耐え切れずに破れてしまう。こういった特性の面では、先に述べたポリイミドフィルムは適正である。
【００５０】
ループ４０４やループ４０６、さらに図示しない裏面のループを有する振動板２８０は、図２に記載のごとく、ダンパー２７２やダンパー２７４により振動可能に支持枠２７０によって支持される。カバー２７１は振動板２８０の裏面により発生する音の放射を抑制する。上記音の放射を十分に抑制するためには、カバー２７１を形成するための樹脂の厚さを厚くすることが望ましく、さらにカバー２７１の内側に吸音を目的とした吸音材を設けることが望ましい。
【００５１】
ＭＲＩ装置１００は磁場強度に応じたＲＦ周波数の電磁波を照射して、画像を取得するものであるが、上記８の字型音響用コイルはアンテナとして作用して上記電磁波を吸収し、不要な損失や発熱を引き起こしたり、電磁波の分布を変化させたりしてしまう恐れがある。これを回避する為に８の字型音響用コイルの中間や、８の字型音響用コイル迄の給電点に、バランを追加するのが望ましい。共振周波数が高くなるほど共振する電気長は短くなるので、短い間隔でバランを配置することが望ましい。
【００５２】
図１５に記載の実施形態の具体例を一例として記載する。図１５の音響用コイルでは、表裏を併せて約４メートルのコイル長としている。銅箔の厚さを一例として２５μｍとし、パターンの幅を０．５ｍｍ、としている。銅の抵抗率を１６．７８ｎΩ・ｍとすると、ここで述べる形状の音響用コイルの抵抗は約５Ωとなり、音響機器に適合した値となる。使用する銅箔の厚さに応じてパターンの幅を変更したり、もしくは、巻き数を変えたり、さらには、音響用コイルパターンに直列にあるいは並列に抵抗を接続したりすることにより、音響用コイルのインピーダンスが適切な値となるように調整することが望ましい。
【００５３】
音を発生するための駆動力は、音響用コイルパターンの巻き数ｎと音響用コイルパターンを流れる電流Ｉの積に比例する。また電流Ｉは音響用コイルに電流を供給する増幅器２４０の出力電圧Ｅを音響用コイルの総抵抗Ｒで除した値で定まる。上記音響用コイルの総抵抗Ｒは、一巻当たりの抵抗ｒと巻き数ｎの積で求められる。結局駆動力（ｎ・Ｉ）∝〔（ｎ・Ｅ）／Ｒ〕∝〔（ｎ・Ｅ）／（ｎ・ｒ）∝（Ｅ／ｒ）となる。このことから上記駆動力を大きくしたければ、増幅器２４０の出力電圧Ｅを大きくする、もしくは音響用コイルパターンの一巻当たりの抵抗ｒを小さくすることが望ましい。
【００５４】
また音響用コイルのインピーダンスを増幅器２４０に適合したインピーダンスとする観点から音響用コイルの総抵抗Ｒはある範囲に定められるので、結局音響用コイルの総抵抗Ｒが所定の範囲に維持されることになる。総抵抗Ｒは音響用コイルの巻き数ｎと一巻当たりの抵抗ｒの積となるので、総抵抗Ｒを所定の範囲内に維持する条件満たすうえで、音響用コイルの巻き数ｎを大きくし、音響用コイルパターンの一巻当たりの抵抗ｒを小さくするように音響用コイルを形成することが望ましい。
【００５５】
図１５に記載の実施形態では、ループ４０４やループ４０６、さらに図示しない振動板２８０の裏面の導体パターンが円形ではなく、四角い形状をしている。既に上述した如く静磁場に対して垂直の関係にある電流に力が発生する。従って静磁場に対して垂直となる電流が流れるようにループ４０４やループ４０６が形成されている。もちろん円形の形状であってもよいが、所定の面積内に絶縁性などを維持してより多くの導体パターンを形成する上で、四角い形状のループ４０４やループ４０６が優れている。
【００５６】
７．円筒形ＭＲＩ装置への音響発生器２５０の適用について
ＭＲＩ装置１００における音響発生器２５０の配置について次に説明する。図１６は筒状の空間が形成された円筒型磁石１３１を用いたＭＲＩ装置に音響発生器２５０を配置した一例を示す実施形態である。円筒型磁石１３１は、例えば静磁場を発生するための超電導コイルと上記超電導コイルが発生する磁場の均一化を図るための中央に筒状の空間を有する円筒型の磁性材を備えている。円筒形磁石の計測空間２０側に傾斜磁場コイル１３４と高周波コイル１４８が配置されている。筒状の計測空間２０に対して円筒型磁石１３１が均一な静磁場を発生し、傾斜磁場コイル１３４が傾斜磁場を発生する。計測空間２０の内側に被験者の撮像対象部位が位置するように寝台３０の天板３２によって被検体１０が送り込まれる。図１に記載の処理装置１６０の指令に基づいてシーケンサ１２０が制御信号を発生し、高周波コイル１４８からＲＦパルスが照射されて、ＭＲＩ撮像の撮像動作が行われる。
【００５７】
傾斜磁場コイル１３４や高周波コイル１４８の近傍は寸法的な余裕が少ないが、計測空間２０から体軸方向に外れている開口部２２や開口部２４である、上記円筒空間の両端部近傍ならば音響発生器２５０を容易に配置することが出来る。従って開口部２２や開口部２４を形成するカバー１３５の内側に音響発生器２５０を配置することが好ましい。また開口部２２や開口部２４のカバー１３５の内側であれば、音響発生器２５０の配置に起因する計測空間２０の静磁場の均一性の乱れも生じにくいメリットがある。この場合に、カバー１３５に音の抜ける穴を空け、音響発生器２５０からの音を被検体１０に伝達し易くしても良い。もしくは、音響発生器２５０の振動板２８０の変位をカバー１３５へ伝達し、カバー１３５から音を発生させる様にしてもよい。この場合、十分な音圧を得るために、カバーの全体もしくは一部を薄くすることでより好ましい状態となる。ＭＲＩ撮像はいろいろな体位で色々な部位を撮像する。故に頭の位置は常に一定ではなく、円筒ボアのどちらに存在するのかも定まらないので、円筒の両端に音響発生器２５０を配置する方がよい。両端に配置された音響発生器２５０の両方を使用してもよいし、図１に記載の音響操作装置２３２や操作装置１７０からの操作に基づいて、上記両方に配置された音響発生器２５０の内の一方を選択し、選択した方を使用するようにしてもよい。
【００５８】
８．垂直磁場型ＭＲＩ装置への音響発生器２５０の適用について
図１７に垂直磁場型ＭＲＩ装置に音響発生器２５０を配置した実施形態を示す。垂直磁場型ＭＲＩ装置とは、計測空間２０を上下に挟むようにして２つの円盤状の静磁場発生装置１３３が設けられ、ヘルムホルツコイルの原理で計測空間２０に上下方向の静磁場を発生し、ＭＲＩ撮像を行うＭＲＩ装置である。計測空間２０を挟むようにしてさらに傾斜磁場コイル１３４が配置され、さらに高周波コイル１４８が配置されている。これらはカバー１３５で覆われている。垂直磁場型ＭＲＩ装置は計測空間２０が比較的広い空間となっており、さらに開口部２２や開口部２４はより広くなっていて、開口部２２や開口部２４を形成するカバー１３５の内側に音響発生器２５０を配置する空間が存在する。
【００５９】
図２を用いて原理を説明した音響発生器２５０では、音響用コイル２６２を配置する平面部が静磁場に対してほぼ平行となるように配置されている。即ち上記平面部にほぼ平行な静磁場の成分が音響用コイル２６２を流れる電流と作用して音響を発生するための力を発生する。図示した様に磁場中心である計測空間２０では静磁場は上下方向に向いているが、垂直磁場型磁石は図示したように端部に多くの超電導コイル１３７が巻かれており、該端部には安定した方向と強さの静磁場コイルが発生する磁場が存在している。この近傍での磁束１４１の方向はほぼ水平方向を向いている。このような磁場を利用することにより、例えば磁場発生源の端部に音響発生器２５０を配置することで良質の音を発生させる事が可能である。ただ磁束１４１の水平方向の部分だけでなく、磁束１４１との関係が適切となるように音響発生器２５０を配置することで、良質の音響を発生することが可能である。必要であれば静磁場発生用の超電導コイル１３７が発生する垂直磁場を利用し、該垂直磁場と所定の関係となるように音響発生器２５０を配置することで、良質に音響を発生させることができる。
【００６０】
図１７の実施形態は実施可能な一例を示すものであり、超電導コイル１３７の磁束１４１を利用することにより開口部２２あるいは開口部２４、あるいはその両方に音響発生器２５０を配している。この実施形態では、超電導コイル１３７が発生する磁束１４１は方向および強さが安定しており、音響発生器２５０の磁束として利用するのに最適である。また計測空間２０から一定の距離だけ離すことにより、計測空間２０の静磁場の均一性を乱す可能性を著しく低減できる。さらに被検体１０の頭部に近い位置であり、被検体１０とのコミュニケーションを図るのに適している。
【００６１】
９．冷却用の送風管を用いて音響発生器２５０を配置した実施形態について
図１８は、冷却用の送風管を用いて音響発生器２５０を配置した実施形態を示す。ＭＲＩ装置１００の中では被検体１０である人が暑さを感じるために装置の中の人へ送風管を通じて風を送る装置が設けられている。あるいは、ＭＲＩ装置１００の撮像を行う部分であるガントリの内部に設けられた傾斜磁場コイル１３４あるいは高周波コイル１４８等の温度を一定に維持して安定な動作をさせる為に、冷却風を送る場合もある。この様な送風管４５０の内を流れる空気に対して上述した音響発生器２５０からの圧力変動を伝えると、圧力変動は被検体１０である人への送風管４５０の開口、もしくは、照射コイル等の冷却風が送られる端部において音として放散させられ、静磁場発生源の中にいる被験者に対して音声を伝達する事が可能である。図１８において上記空気４６２が送風管４５０に取り込まれ、送風管４５０の途中に設けられた音響発生器２５０により、圧力変動が与えられる。圧力変動が与えられた空気４６４が送風管４５０から放出されるときに音を放散する。この実施形態においては、音響発生器２５０を配置する位置が被検体１０から離れていても送風管４５０を介して音を送ることができる。また計測空間２０から離れた位置に音響発生器２５０を配置することが可能となり、撮像への影響を抑制できる。なお送風管４５０は静磁場発生装置１３０の近傍を通るので、静磁場を考慮した送風管４５０の適切な位置に音響発生器２５０を配置することができる。図１８で磁場３０２は一例であり、音響発生器２５０には静磁場が作用している。
【００６２】
１０．アクティブノイズキャンセラーとして音響発生器２５０を利用することについて
上述した音響発生器２５０は従来の機器では困難であった良質の空気振動を大きな出力で発生することが可能であり、傾斜磁場コイル１３４が発生する騒音を打ち消すには大音響を出力できる音響発生器２５０が必要であった。上述した音響発生器２５０はこのようなことが可能であり、またこのような目的に利用することで今まででは得られなかった効果が得られる。図１に記載のように、中央処理装置１１０は傾斜磁場コイル１３４への電流供給の指令をシーケンサ１２０に送ると共に、撮像スケジュールに合わせて音響制御回路２３０へノイズキャンセルの指令を送る。この指令に基づいて、指令されたタイミングで指令された波形の電流を増幅器２４０から音響発生器２５０へ供給し、音響発生器２５０によって傾斜磁場コイル１３４が発生する騒音を減衰させるための逆位相の空気振動を発生する。上述したように音響発生器２５０によって大きな振動を発生することが可能であり、今まで実現できなかった傾斜磁場コイル１３４が発生するノイズを減衰させることができる。
【００６３】
図１９に、アクティブノイズキャンセルを実施するために音響発生器２５０を円筒型磁石に配置した実施形態を示す。アクティブノイズキャンセルを実施する場合に、音響発生器２５０に求められるのは、第１に元の傾斜磁場の騒音に匹敵する音量の発生すること。第２に複数の音響発生器２５０を個別に制御し、傾斜磁場の騒音と逆位相の音響を発生することである。傾斜磁場の騒音と逆位相の関係を有する音響を発生するには、傾斜磁場の騒音が伝わってくる位置毎に位相を正確に制御することが好ましい。位相をより正確に合わせるには、上述した音響発生器２５０を複数個配置して制御する事が好ましい。図１９では、一例として、傾斜磁場コイル１３４と高周波コイル１４８との間隙に一列に並べた例を図示した。７つ並べてあるがこの数字に限定されるものではなく、音の発生源である傾斜磁場コイルの表面をなるべく覆う様に配置すると効果的にノイズをキャンセルすることができる。角度方向には図示していないが、これも隙間なく並べるのが最も効果的である。過剰な能力は必要ないので、発生する騒音に併せて音響発生器２５０の数を間引いても良い。これらの制御は図１において、中央処理装置１１０からの指令に基づいて音響制御回路２３０により行うことができる。図１では代表して音響発生器２５０を１個記載しているが、音響発生器２５０は１個に限る必要はなく、多数の音響発生器２５０を設け、必要に応じで使用個数を選択することが可能である。
【００６４】
なお並べて配置された音響発生器２５０には静磁場発生装置１３０により作られる静磁場が印加されている。磁場３０２の方向は被検体１０の体軸方向であっても上下方向であってもよく、静磁場の方向に合わせて音響発生器２５０が有する音響用コイルが配置されるように、各音響発生器２５０が固定される。
【００６５】
寝台３０の天板３２に音響発生器２５０を複数個配置してもよい。図１２は、被験者を載せる天板３２に音響発生器２５０を多数配置した場合の実施形態を示す。天板３２への音響発生器２５０設置には２通りの意味がある。一つは図２０に記載の様に音響発生器２５０である音響発生器２５０１から音響発生器２５０７、および音響発生器２５１１から音響発生器２５１７が並べて配置されている場合に、被検体１０である被検者の下側、つまり天板の下側に音響発生器２５０を配置しても剛性のある天板に遮られて被験者側の騒音を低減する制御が困難である。この状態を改善する事が音響発生器２５０を用いることにより可能となる。もう一つは、天板と被験者の相対的な位置関係の組み合わせは、ガントリと被験者の位置関係の組み合わせと比べて圧倒的に少なくなっており、つまりは天板にトランスデューサを配置した場合は、音を低減すべき場所を特定しやすくなる。従ってノイズの低減の制度が向上する。なお天板３２には被検体１０の体軸方向あるいは被検体１０に対して上下方向に磁場３０２が印加され、磁場３０２に所定の角度となるように各音響発生器２５０１から音響発生器２５０７あるいは音響発生器２５１１から音響発生器２５１７が設けられている。
【００６６】
上記説明で、磁場３０２と音響発生器２５０の音響用コイル２６２が垂直の関係にある場合に音響用コイル２６２を流れる電流と磁場３０２との作用により力が発生するが、磁場３０２の全てが音響用コイル２６２と垂直の関係にあることが必要なのではなく、磁場３０２が音響用コイル２６２と垂直の関係にある成分を持っていれば、音響用コイル２６２を流れる電流と、垂直の関係にある磁場３０２の成分との間に力が発生する。上述の説明では、磁場３０２と記載したが、磁場３０２の全てだけでなく、上記成分であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・被検体、２０・・・計測空間、２２・・・開口部、２４・・・、開口部、３０・・・寝台、３２・・・天板、１００・・・ＭＲＩ装置、１１０・・・中央処理装置、１２０・・・シーケンサ、１３０・・・静磁場発生装置、１３２・・・傾斜磁場発生装置、１３４・・・傾斜磁場コイル、１３５・・・カバー、１３６・・・傾斜磁場電源、１４０・・・ＲＦ信号照射装置、１４２・・・高周波発振器、１４４・・・変調器、１４６・・・高周波増幅器、１４８・・・高周波コイル、１５０・・・ＮＭＲ信号受信装置、１６０・・・処理装置、１６２・・・光ディスク、１６４・・・磁気ディスク、１６６・・・ＲＯＭ、１６８・・・ＲＡＭ、１６９・・・ディスプレイ、１７０・・・操作装置、１７４・・・ポインティングデバイス、１７６・・・キーボード、２００・・・音響システム、２１０・・・マイク、２２０・・・スピーカ、２３０・・・音響制御回路、２３２・・・音響操作装置、２３４・・・マイク、２４０・・・増幅器、２５０・・・音響発生器、２６２・・・音響用コイル、２６４・・・電流、２７０・・・支持枠、２７１・・・カバー、２７２・・・ダンパー、２７４・・・ダンパー、２８０・・・振動板、３０２・・・磁場、３１０・・・音響用コイル、４０４・・・ループ、４０６・・・ループ、４５０・・・送風管。
【図１】
2017176313.tif 000003
【図２】
2017176313.tif 000004
【図３】
2017176313.tif 000005
【図４】
2017176313.tif 000006
【図５】
2017176313.tif 000007
【図６】
2017176313.tif 000008
【図７】
2017176313.tif 000009
【図８】
2017176313.tif 000010
【図９】
2017176313.tif 000011
【図１０】
2017176313.tif 000012
【図１１】
2017176313.tif 000013
【図１２】
2017176313.tif 000014
【図１３】
2017176313.tif 000015
【図１４】
2017176313.tif 000016
【図１５】
2017176313.tif 000017
【図１６】
2017176313.tif 000018
【図１７】
2017176313.tif 000019
【図１８】
2017176313.tif 000020
【図１９】
2017176313.tif 000021
【図２０】
2017176313.tif 000022