(57)【要約】【課題】  流路が閉じられている場合に流路の圧力が上昇するのを回避、また流路を開閉する際の急激な圧力変化に対して安全を保つことが出来るようにする。【解決手段】  静磁場発生源、傾斜磁場発生源及び高周波磁場発生源を備え、MRI装置と離れた位置に配置された冷却部及び供給部と、冷媒による冷却を必要とする発熱源と、前記冷却部及び供給部と前記発熱源を接続し、前記冷媒を分配する分配部及び流路により構成される冷却装置を備えた磁気共鳴イメージング装置において、  冷却装置のうち、特定の冷却対象への冷媒の流路を開閉できる機構を備え、  磁気イメージング装置の必要に応じて流路を開閉でき、かつ流路を開く際に瞬間的に大きい圧力と流量を持った冷媒が冷却対象に流れ込む事を防止する手段を備える。      【選択図】      図3
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場発生源、傾斜磁場発生源及び高周波磁場発生源を備え、発熱源と、前記発熱源に対して離れた位置に配置され、冷媒を冷却する冷却部と、前記冷却部に接続され、前記冷媒を供給する供給部と、前記供給部に接続され、前記冷媒を分配する分配部と、前記発熱源及び前記冷却部、前記供給部、前記分配部を接続し、前記冷媒を流すための流露より構成される冷却装置を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
冷却装置内に、特定の発熱源への冷媒の流路を開閉できる機構を備え、
磁気イメージング装置の必要に応じて流路を開閉でき、かつ流路を開く際に瞬間的に大きい圧力と流量を持った冷媒が冷却対象に流れ込む事を防止する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。  
【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)装置に関し、特に冷媒による冷却を必要とするMRIにおいて冷媒を分配する装置に関する。
【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。撮影においては、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】
MRI装置には、静磁場発生源として、超電導磁石を用いたものがあり、そのようなMRI装置では傾斜磁場コイルや冷凍機、傾斜磁場コイル用電源等に熱が発生するため、それらを冷やす必要がある(例えば特許文献1)。そのために、冷媒を用いて冷やす方法があるが、その場合、MRI装置と離れた位置に配置された冷却部及び供給部と、冷媒による冷却を必要とする機器(傾斜磁場コイル等)とは、冷媒を分配する装置(分配部)及び流路によって接続されている。供給した冷媒は冷却を必要とする装置を経た後、冷媒を分配する装置に戻り、冷却部及び供給部で再冷却され再び供給される。
【０００４】
ここで、冷媒を分配する装置(分配部)は冷媒の必要に応じて流路を開閉する機構を有する。一方、流路には安全のための目安となる圧力、流量が冷却を必要とする装置によって規定されており、分配装置はそれに応じて圧力、流量を決定する。
【０００５】
【特許文献１】特開平08-322815号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら冷媒を分配する装置が流路を開く際は流路を閉じていたときにせき止められていた冷媒が流路に急激に流れ込むため規定の圧力、流量を超える恐れが有る。
【０００７】
本発明の目的は、せき止められた冷媒が冷却を必要とする機器の規定する冷媒の圧力ならびに流量を超えないように制限することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、静磁場発生源、傾斜磁場発生源及び高周波磁場発生源を備え、発熱源と、前記発熱源に対して離れた位置に配置され、冷媒を冷却する冷却部と、前記冷却部に接続され、前記冷媒を供給する供給部と、前記供給部に接続され、前記冷媒を分配する分配部と、前記発熱源及び前記冷却部、前記供給部、前記分配部を接続し、前記冷媒を流すための流露より構成される冷却装置を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
冷却装置内に、特定の発熱源への冷媒の流路を開閉できる機構を備え、
磁気イメージング装置の必要に応じて流路を開閉でき、かつ流路を開く際に瞬間的に大きい圧力と流量を持った冷媒が冷却対象に流れ込む事を防止する手段を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、流路が閉じられている場合に流路の圧力が上昇するのを回避、また流路を開閉する際の急激な圧力変化に対して安全を保つことが出来るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。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。
【００１１】
最初に、本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1は、本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図2に示すように、MRI装置は静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPU)8とを備えて構成される。
【００１２】
静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1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、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体1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が配置されている。
【００１３】
傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX，Y，Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−ケンサ4からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X，Y，Zの3軸方向に傾斜磁場Gx，Gy，Gzを印加する。撮影時には、スライス面(撮影断面)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1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、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００１４】
シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU8の制御で動作し、被検体1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。
【００１５】
送信系5は、被検体1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1にRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル(送信コイル)14aとから成る。高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12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13で増幅した後に被検体1に近接して配置された高周波コイル14aに供給することにより、RFパルスが被検体1に照射される。
【００１６】
受信系6は、被検体1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(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波コイル(受信コイル)14bと信号増幅器15と直交位相検波器16と、A/D変換器17とから成る。送信側の高周波コイル14ａから照射された電磁波によって誘起された被検体1の応答のNMR信号が被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、信号増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16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17でディジタル量に変換されて、信号処理系7に送られる。
【００１７】
信号処理系7は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有し、受信系6からのデータがCPU8に入力されると、CPU8が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。
【００１８】
操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25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。
【００１９】
なお、図1において、送信側の高周波コイル14aと傾斜磁場コイル9は、被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1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14bは、被検体1に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
【００２０】
現在MRI装置の撮像対象核種は、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(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、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。
【実施例１】
【００２１】
次に、本発明の実施例1について図2を用いて説明する。図2は、本実施例の概念を示す図である。図示したように、本実施例では、MRI装置は高磁場化、高出力化の影響により冷媒による冷却を必要とする機器が何種類かあり、傾斜磁場コイル、傾斜磁場増幅器、ヘリウム冷凍機等である。これらを冷却するための仕組みは、図3のようになっている。
【００２２】
冷媒の供給は図3のように発熱源と、前記発熱源に対して離れた位置に配置され、冷媒を冷却する冷却部と、前記冷却部に接続され、前記冷媒を供給する供給部と、前記供給部に接続され、前記冷媒を分配する分配部と、前記発熱源及び前記冷却部、前記供給部、前記分配部を接続し、前記冷媒を流すための流露より構成される冷却装置を備えた磁気共鳴イメージング装置において、冷却装置内に、特定の発熱源への冷媒の流路を開閉できる機構を備え、
磁気イメージング装置の必要に応じて流路を開閉でき、かつ流路を開く際に瞬間的に大きい圧力と流量を持った冷媒が冷却対象に流れ込む事を防止する手段を備えている。
【００２３】
すなわち、冷却を必要とする機器全体に冷媒をまかなう供給部と、供給する冷媒の圧力、流量を調整する分配部、ならびに冷却後に上昇した温度を再び冷却して供給部へと戻す冷却部からなり、一定量の冷媒が循環する仕組みになっている。冷媒を必要とする機器(図2においては発熱源Cとする)によっては冷媒を必要としない時があり、その要求に応じて流路を開閉しなければならず、流路を切り替える弁を有する。
【００２４】
本発明においては流路を閉じる弁と、その弁よりも前に供給路と帰還路の間に圧力弁を用いる。圧力弁はそれ自身の設定値を超える場合開き、それ以外は閉じているような弁である。本発明における設定値は発熱源Cの規定する圧力に合わせた値とする。
【００２５】
次に、実施例1の動作について図4を用いて説明する。
【００２６】
動作については4つの場合が考えられる。すなわち弁を開いている場合、弁を閉じている場合、弁を閉じた状態から開く場合、最後に開いた状態から弁を閉じた場合の4つである。しかし弁が開いている状態と、弁が開いた状態から弁を閉じる場合には発熱源に規定圧、規定流量等の問題を与えないので割愛する。
【００２７】
まず弁を閉じている場合。弁が閉じているので発熱源Cに冷媒は流れないが、圧力弁がない場合流路に冷媒が蓄積されていき、流路の圧力は発熱源Cの規定値を超える恐れがある。しかしながら本発明では図4の(a)のように発熱源Cの規定圧力に合わせて圧力弁が開き供給された冷媒を帰還路に戻すので圧力は上がることなく危険ではなくなる。
【００２８】
次に弁を閉じた状態から開く場合。圧力弁がない場合、前述のように流路の弁以前に冷媒が蓄積され、圧力が高まった状態から弁を開くので発熱源Cには瞬間的に規定の圧力、流量以上の冷媒が押し寄せ(以後スパイクと呼ぶ)危険である。しかしながら圧力弁を用いる事でスパイクの原因となる蓄積は前述のようになく、また図4の(b)のように弁を開いた瞬間の圧力上昇も帰還路へと導かれるので発熱源Cへの危険はない。
【実施例２】
【００２９】
次に、実施例2について図5を用いて説明する。実施例1と異なる点は、開閉弁、圧力弁を用いるのではなく3方弁を用いている点である。以下、異なる箇所のみ説明し、同じ箇所の説明は省略する。
【００３０】
3方弁は冷媒供給側から入力し、出力先を発熱源C方向、帰還路方向へのどちらかのみを開放できるものを取り付ける。
【００３１】
次に、実施例2の動作について図6を用いて説明する。
【００３２】
動作については第1の実施形態同様4つの場合が考えられる。すなわち、発熱源C側へ流路を開放している場合、帰還路側へ流路を開放している場合、発熱源C側から帰還路側へ流路を切り替える場合、帰還路側から発熱源C側へと流路を切り替える場合の4つである。前述と同様、対策を採らないときに発熱源C側へ問題を与える可能性のある、帰還路側へ開放している場合と、帰還路側から発熱源C側へ流路を切り替える場合のみ記す。
【００３３】
まず3方弁が帰還路側へ開放している場合。前述のように供給流路に冷媒は蓄積されないので圧力の上昇はなく発熱源Cに対して危険はない。
【００３４】
次に帰還路側から発熱源C側へ流路を切り替える場合。やはり前述のように事前に圧力上昇は起こっていないためスパイクは発生せず発熱源Cに対して危険はない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図。
【図２】実施例1の概念を示す図。
【図３】冷媒による冷却を必要とする機器を冷却するための仕組みを示す図。
【図４】実施例1の動作について説明する図。
【図５】実施例2についての説明図。
【図６】実施例2の動作について説明する図。
【符号の説明】
【００３６】
1  被検体、2  静磁場発生系、3  傾斜磁場発生系、4  シーケンサ、5  送信系、6  受信系、7  信号処理系、8  中央処理装置(CPU)、9  傾斜磁場コイル、10  傾斜磁場電源、11  高周波発信器、12  変調器、13  高周波増幅器、14ａ  高周波コイル(送信コイル)、14b  高周波コイル(受信コイル)、15  信号増幅器、16  直交位相検波器、17  A/D変換器、18  磁気ディスク、19  光ディスク、20  ディスプレイ、21  ROM、22  RAM、23  トラックボール又はマウス、24  キーボード、51  ガントリ、52  テーブル、53  筐体、54  処理装置
【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】
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