(57)【要約】  本発明は、緊急クエンチ機能を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムに関する。本発明によると、磁界を生成するための巻き線３を有する超伝導磁石２と、緊急ボタン４と、超伝導磁石２及び緊急ボタン４に結合され、超伝導磁石２を制御するための論理回路５とを備える磁気共鳴撮像システム１であって、超伝導磁石２は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能であり、緊急ボタン４及び論理回路５は、超伝導磁石２が超伝導状態において動作しているとき、ユーザによる既定の第１の手法における緊急ボタン４の作動が、超伝導磁石２の巻き線３に蓄えられたエネルギーを外部散逸デバイス６に散逸させつつ磁界の低減を開始させ、ユーザによる第１の手法とは異なる既定の第２の手法における緊急ボタン４の作動が、超伝導磁石２の巻き線３の少なくとも一部を加熱することによって磁界のクエンチを開始させ、超伝導磁石２への追加的な熱として超伝導磁石２の巻き線３に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらすように構成される、磁気共鳴撮像システム１が提供される。このように、磁界が除去されなければならないときにＭＲＩシステム１の超伝導磁石２を制御する容易で信頼性の高い手法が提供される。
2020522291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を生成するための巻き線を有する超伝導磁石と、緊急ボタンと、前記超伝導磁石及び前記緊急ボタンに結合され、前記超伝導磁石を制御するための論理回路とを備える磁気共鳴撮像システムであって、
前記超伝導磁石は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能であり、
前記緊急ボタン及び前記論理回路は、前記超伝導磁石が前記超伝導状態において動作しているとき、ユーザによる既定の第１の手法における前記緊急ボタンの作動が、前記超伝導磁石の前記巻き線に蓄えられたエネルギーを外部散逸デバイスに散逸させつつ前記磁界の低減を開始させ、ユーザによる前記第１の手法とは異なる既定の第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動が、前記超伝導磁石の前記巻き線の少なくとも一部を加熱することによって前記磁界のクエンチを開始させ、前記超伝導磁石への追加的な熱として前記超伝導磁石の前記巻き線に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらす、磁気共鳴撮像システム。
【請求項２】
前記超伝導磁石の前記超伝導状態を達成するために、前記超伝導磁石を冷却するための寒剤が備えられ、
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、前記寒剤をボイルして除くことを回避しつつ前記磁界の前記低減を開始させ、前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、前記寒剤を少なくとも部分的にボイルして除きつつ前記磁界の前記クエンチを開始させる、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項３】
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、第１のユーザアクションであり、前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、前記第１のユーザアクションと第２のユーザアクションとの組み合わせを含む、請求項１又は２に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項４】
前記第２のユーザアクションは、所定の期間内における前記第１のユーザアクションの反復である、請求項３に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項５】
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、一回の押圧アクションであり、前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、第１の押圧アクション及び第２の押圧アクションの２回の押圧アクションであり、前記第２の押圧アクションは、前記第１の押圧アクションの後で所定の期間内に行われる、請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
【請求項６】
磁気共鳴撮像システムの超伝導磁石の動作を制御するための方法であり、
前記超伝導磁石は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能であり、磁界を生成するための巻き線を備え、
前記磁気共鳴撮像システムは、既定の第１及び第２の手法において作動され得る緊急ボタンを備える、
方法であって、前記方法は、
前記超伝導磁石を前記超伝導状態において動作させるステップと、
ユーザによる前記既定の第１の手法における前記緊急ボタンの作動に応じて、前記超伝導磁石の前記巻き線に蓄えられたエネルギーを外部散逸デバイスに散逸させつつ前記磁界を低減させるステップ、又は、
ユーザによる前記第１の手法とは異なる前記既定の第２の手法における前記緊急ボタンの作動に応じて、前記超伝導磁石の前記巻き線の少なくとも一部を加熱することによって前記磁界をクエンチさせ、前記超伝導磁石への追加的な熱として前記超伝導磁石の前記巻き線に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらすステップと
を有する、方法。
【請求項７】
前記超伝導磁石の前記超伝導状態を達成するために、前記超伝導磁石は寒剤によって冷却され、
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動に応じて、前記寒剤をボイルして除くことを回避しつつ前記磁界を低減させ、又は、
前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動に応じて、前記寒剤を少なくとも部分的にボイルして除きつつ前記磁界をクエンチさせる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、第１のユーザアクションであり、前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、前記第１のユーザアクションと第２のユーザアクションとの組み合わせを含む、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のユーザアクションは、所定の期間内における前記第１のユーザアクションの反復である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、一回の押圧アクションであり、前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、第１の押圧アクション及び第２の押圧アクションの２回の押圧アクションであり、前記第２の押圧アクションは、前記第１の押圧アクションの後で所定の期間内に行われる、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
磁気共鳴撮像システムの超伝導磁石の動作を制御するための非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記超伝導磁石は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能であり、磁界を生成するための巻き線を備え、前記磁気共鳴撮像システムは、緊急ボタンを備える、前記超伝導磁石の動作を制御するための非一時的コンピュータ可読媒体において、前記非一時的コンピュータ可読媒体は、プロセッサにおいて実行されたとき、
前記超伝導磁石を前記超伝導状態において動作させることと、
ユーザによる既定の第１の手法における前記緊急ボタンの作動に応じて、前記超伝導磁石の前記巻き線に蓄えられたエネルギーを外部散逸デバイスに散逸させつつ前記磁界を低減させること、又は、
ユーザによる前記第１の手法とは異なる既定の第２の手法における前記緊急ボタンの作動に応じて、前記超伝導磁石の前記巻き線の少なくとも一部を加熱することによって前記磁界をクエンチさせ、前記超伝導磁石への追加的な熱として前記超伝導磁石の前記巻き線に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらすことと
を実行する、内部に記憶された命令を有する、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、第１のユーザアクションであり、前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、前記第１のユーザアクションと第２のユーザアクションとの組み合わせを含む、請求項１１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記第２のユーザアクションは、所定の期間内における前記第１のユーザアクションの反復である、請求項１１又は１２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記ユーザによる前記第１の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、一回の押圧アクションであり、前記ユーザによる前記第２の手法における前記緊急ボタンの前記作動は、第１の押圧アクション及び第２の押圧アクションの２回の押圧アクションであり、前記第２の押圧アクションは、前記第１の押圧アクションの後で所定の期間内に行われる、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界を生成するための巻き線を有する超伝導磁石と、緊急ボタンと、超伝導磁石及び緊急ボタンに結合され、磁石を制御するための論理回路とを備える磁気共鳴撮像システムと、磁気共鳴撮像システムの超伝導磁石の動作を制御するための方法と、非一時的コンピュータ可読媒体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導磁石を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムでは、磁石に蓄えられたエネルギーを電気的負荷などの外部散逸デバイスに散逸させつつ、磁石の磁界を低減できる可能性がある。このことは、磁石が「ウォームアップ」することを防止し、追加的な冷却期間又は磁石のための寒剤、典型的には液体ヘリウムの多大な損失なしに、ほぼ即時の磁界の再上昇を可能にする。
【０００３】
更に、実際的には、ＭＲＩシステムの全ての超伝導磁石は、緊急事態の際に磁界の迅速な除去を提供するクエンチ能力を有する。典型的には、超伝導ＭＲＩシステムは、緊急時にユーザが押圧し得る１つ又は複数のクエンチボタンを備える。クエンチの際には、通常の超伝導状態にある磁石の巻き線の一部が、意図的に加熱され、超伝導体を通常伝導状態に移行させる。この状態は、磁石全体に迅速に広がり、磁石に蓄えられたエネルギーは、磁石導体及び内部構造において熱として散逸される。もしも磁石が液体ヘリウムを寒剤として含むならば、このヘリウムは、典型的には、ボイルして除かれ、磁石から放出される。クエンチ中に、磁石導体はウォームアップし、磁界が再び上昇され得る前に、冷却のための多大な余分な時間を要する。従って、クエンチは、コストがかかり、時間を消費するイベントである。
【０００４】
しかしながら、全ての緊急事態において磁石をクエンチさせる必要があるわけではなく、更に上述された、幾分かよりゆっくりと制御された低減が効果的である。故に、このような場合は、緊急事態が対処されたとき磁石が迅速に再上昇され得るように磁石の磁界の低減及び磁石の外部へのエネルギーの散逸を行うことが有益である。
【０００５】
超伝導磁石は、超伝導ワイヤのコイル／巻き線で作られた電磁石である。コイルは、超伝導を達成するために動作中に極低温に冷却されなければならない。超伝導状態においてワイヤは、実質的にゼロ抵抗になり、ワイヤに送り込まれる電流は散逸することなく流れる。電流を伝える超伝導ワイヤループの端部が閉じられて（接続されて）いると、電流は減衰することなく（又は非常にゆっくりと減衰しつつ）流れ続ける。超伝導状態は、電流が、「ゼロ」散逸で、外部電源を必要とすることなく、持続的に流れることを可能にする。普通の伝導ワイヤも（太さに依存して）大きな電流を伝えることができるが、多くの熱も生んでしまい、高磁界のＭＲＩ用途には実用的でない。超伝導ワイヤは、高磁界を有する小型の磁石を使用可能にし、磁界を維持するために外部エネルギーの連続的な供給を必要としない。従って、超伝導磁石が、人体の検査のために非常に強い磁界が必要とされる病院におけるＭＲＩシステムで使用される。
【０００６】
動作中に、磁石コイルは、その臨界温度よりも低く、すなわち巻き線材料が通常の抵抗状態から変化して超伝導体となる温度よりも低くなるように冷却されなければならない。超伝導の維持に十分な温度に磁石巻き線を維持するために、一般に、２つのタイプの冷却、すなわち、液体冷却又は機械的冷却が使用される。液体冷却が適用されるとき、典型的には、液体ヘリウムが寒剤として使用される。しかしながら、いくつかの超伝導システムは、２段階の機械冷凍を使用しても冷却され得る。
【０００７】
ヘリウムガスを液体ヘリウムに再凝縮させる液体冷却機能を有する超伝導磁石は、しばしばゼロボイルオフ（ＺＢＯ）磁石と称される。超伝導磁石のヘリウム圧力容器において液体ヘリウムの沸騰によって形成されたヘリウムガスは、ヘリウムガスを液体ヘリウムへと再凝縮させるために極低温冷凍機によって冷却される再凝縮器の流路を通って流動し、圧力容器内の液体ヘリウム槽に戻される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁界が除去されなければならないときにＭＲＩシステムの超伝導磁石を制御するのに容易で信頼性の高い手法を提供することが本発明の目的である。
【０００９】
この目的は、独立請求項の主題によって対処される。好ましい実施形態は、従属請求項において説明される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本発明によると、磁界を生成するための巻き線を有する超伝導磁石と、緊急ボタンと、超伝導磁石及び緊急ボタンに結合され、超伝導磁石を制御するための論理回路とを備える磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムであって、
超伝導磁石は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能であり、
緊急ボタン及び論理回路は、超伝導磁石が超伝導状態において動作しているとき、ユーザによる既定の第１の手法における緊急ボタンの作動が、超伝導磁石の巻き線に蓄えられたエネルギーを外部散逸デバイスに散逸させつつ磁界の低減を開始させ、ユーザによる第１の手法とは異なる既定の第２の手法における緊急ボタンの作動が、超伝導磁石の巻き線の少なくとも一部を加熱することによって磁界のクエンチを開始させ、超伝導磁石への追加的な熱として超伝導磁石の巻き線に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらすように構成される、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムが提供される。
【００１１】
故に、本発明は、緊急時又は他の事態において、ＭＲＩシステムのユーザが、磁石の即時のクエンチと制御された低減との間で迅速に選択する可能性を提供し、後者は、磁石への損傷のリスクが小さく、緊急事態が対処されたとき磁石の磁界が迅速に再上昇され得るという利点を有する。本発明の好ましい実施形態によると、この選択は、以下に更に詳細に述べられるように、緊急ボタンが作動される回数に従ってなされる。
【００１２】
本発明は、概して、ＺＢＯ磁石及びいわゆる密閉若しくはヘリウムフリー磁石の両方を含む全ての超伝導磁石のタイプに適用可能である。ＺＢＯ磁石において、磁石のクエンチはやはり、液体ヘリウムの未制御の蒸発を伴う。更には、ＺＢＯ磁石及びヘリウムフリー磁石の両者において、クエンチは、コイル巻き線に蓄えられた磁気的エネルギーを散逸させる。このことは、コイル巻き線を加熱することになり、磁石の磁界が再び上昇可能となるまでに、磁石巻き線は、再冷却される必要があり、これには数時間かかり、又は、数日かかることさえもある。コイル巻き線の未制御の加熱は、コイル巻き線及びその支持構造に機械的損傷を与えることもある。磁石外へのエネルギー散逸を伴う磁石の制御された低減も可能とするようになれば、既存のＭＲＩシステムへの後付けも可能である。
【００１３】
もしも本発明の好ましい実施形態によって、磁石の超伝導状態を達成するために磁石を冷却するための寒剤が備えられたなら、ユーザによる第１の手法における緊急ボタンの作動は、寒剤をボイルして除くことを回避しつつ磁界の低減を開始させ、ユーザによる第２の手法における緊急ボタンの作動は、寒剤を少なくとも部分的にボイルして除きつつ磁界のクエンチを開始させる。
【００１４】
ユーザによる第１の手法における緊急ボタンの作動及びユーザによる第２の手法における緊急ボタンの作動のために、概して、それぞれ多くの異なるタイプのユーザアクションが可能である。第１の手法及び第２の手法においてそれぞれ完全に違うやり方でボタンが作動されてよいが、本発明の好ましい実施形態によると、ユーザによる第１の手法における緊急ボタンの作動は、第１のユーザアクションであり、ユーザによる第２の手法における緊急ボタンの作動は、第１のユーザアクションと第２のユーザアクションとの組み合わせを含む。これは、本発明の好ましい実施形態によると、緊急ボタンを作動させる第２の手法は、少なくとも２回の第１のユーザアクションを含むことを意味する。しかしながら、第１のユーザアクションは、複数回反復されてもよく、又は、別のユーザアクションが追加される。好ましくは、第２のユーザアクションは、所定の期間内における第１のユーザアクションの反復である。
【００１５】
更に、ボタンの作動は、異なるやり方による緊急ボタンへの接触、緊急ボタンの回転、又は緊急ボタンの傾斜を含んでもよい。しかしながら、本発明の好ましい実施形態によると、ユーザによる第１の手法における緊急ボタンの作動は、一回の押圧アクションであり、ユーザによる第２の手法における緊急ボタンの作動は、第１の押圧アクション及び第２の押圧アクションの２回の押圧アクションであり、第２の押圧アクションは、第１の押圧アクションの後で所定の期間内に行われる。この方法は、意図されたやり方によって高い信頼性で、ＭＲＩシステムをシャットダウンすることを非常に容易にする。
【００１６】
本発明は、磁気共鳴撮像システムの超伝導磁石の動作を制御するための方法であり、
超伝導磁石は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能であり、磁界を生成するための巻き線を備え、
磁気共鳴撮像システムは、緊急ボタンを備える、
方法であって、方法は、
超伝導磁石を超伝導状態において動作させるステップと、
ユーザによる既定の第１の手法における緊急ボタンの作動に応じて、超伝導磁石の巻き線に蓄えられたエネルギーを外部散逸デバイスに散逸させつつ磁界を低減させるステップ、又は、
ユーザによる第１の手法とは異なる既定の第２の手法における緊急ボタンの作動に応じて、超伝導磁石の巻き線の少なくとも一部を加熱することによって磁界のクエンチを開始させ、超伝導磁石への追加的な熱としての超伝導磁石の巻き線に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらすステップと
を有する方法にも関する。
【００１７】
更には、本発明は、磁気共鳴撮像システムの超伝導磁石の動作を制御するための非一時的コンピュータ可読媒体であり、超伝導磁石は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能であり、磁界を生成するための巻き線を備え、磁気共鳴撮像システムは、緊急ボタンを備える、非一時的コンピュータ可読媒体であって、非一時的コンピュータ可読媒体は、プロセッサにおいて実行されたときに以下の、
超伝導磁石を超伝導状態において動作させることと、
ユーザによる既定の第１の手法における緊急ボタンの作動に応じて、超伝導磁石の巻き線に蓄えられたエネルギーを外部散逸デバイスに散逸させつつ磁界を低減させること、又は、
ユーザによる第１の手法とは異なる既定の第２の手法における緊急ボタンの作動に応じて、超伝導磁石の巻き線の少なくとも一部を加熱することによって磁界のクエンチを開始させ、超伝導磁石への追加的な熱としての超伝導磁石の巻き線に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらすことと
を実行する、内部に記憶された命令を有する、非一時的コンピュータ可読媒体にも関する。
【００１８】
更に上述された好ましい実施形態は、磁気共鳴撮像システムの超伝導磁石の動作を制御するための方法及び非一時的コンピュータ可読媒体にも、それぞれ同様に適用される。
【００１９】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかであり、これらを参照することで解明されるであろう。しかしながら、このような実施形態は、本発明の完全な範囲を必ずしも表してはおらず、従って、本発明の範囲を解釈するために、特許請求の範囲及び本明細書が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるＭＲＩシステムを概略的に示した図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による方法のフローチャートを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１において概略的に示されるように、本発明の好ましい実施形態によると、磁界を生成するための巻き線３を有する超伝導磁石２と、緊急ボタン４と、磁石及び緊急ボタンに結合され、磁石２を制御するための論理回路５とを備える磁気共鳴撮像システム１が提供される。磁石２は、超伝導状態及び通常伝導状態のそれぞれにおいて動作可能である。図１において示される状況において、磁石２は、ＭＲＩシステム１の平常動作のために必要とされる超伝導状態において動作している。従って、磁石２の巻き線３は寒剤７によって冷却され、これは本発明の本実施形態によると液体ヘリウムである。ヘリウムのボイルオフが起こったときのために、余分なヘリウムガスを大気中に射出するために緊急排出口パイプ８が設けられる。更に、外部散逸デバイス６として、磁石２が制御されたやり方で低減されたときに磁石２の巻き線３において発生する熱を散逸させるために使用され得る電気的負荷が備えられる。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態によると、緊急ボタン４及び論理回路５は、第１の手法における作動又は第２の手法における緊急ボタン４の作動が、それぞれ異なる結果をもたらすように構成される。緊急ボタン４は、ＭＲＩシステム１のユーザの手が届く範囲に設置され、例えば手のひらによる押圧アクションによって作動され得るように設計される。
【００２３】
図２のフローチャートにおいて示されるように、緊急ボタン４が押し込まれたか否かが判定され、すなわち、第１の押し込みアクションが決定されたか否かが判定される。もしもこのような第１の押し込みアクションが決定されたなら、第１の押し込みアクションの後で所定の期間ｔｐ内に第２の押し込みアクションが決定されたか否かが更にチェックされる。もしも決定されていないなら、すなわち、もしもユーザが１回の押し込みアクションによって緊急ボタン４を作動させたなら、平常の、制御された磁石２の磁界の低減が行われる。これは、磁石２の巻き線３に蓄えられたエネルギーが外部散逸デバイス６に散逸され、故に、磁石２の「ウォームアップ」が回避されることを意味する。しかしながら、代わりに、もしも第１の押し込みアクションの後で所定の期間ｔｐ内に第２の押し込みアクションが決定されたなら、すなわち、もしもユーザが２回の押し込みアクションによって緊急ボタン４を作動させたなら、磁石２の磁界の即時のクエンチが開始される。これは、磁石２の巻き線３の少なくとも一部が加熱され、磁石２への追加的な熱としての磁石２の巻き線３に蓄えられたエネルギーの散逸をもたらすことを意味する。これは、この工程中に磁石２が損傷する恐れがあるとともに、磁石２の磁界を再び上昇させ得るようになるまでに磁石２を冷却するための追加的な時間が必要とされるという欠点があるが、この手法によって、危険な状態において磁界は非常に素早く除去され得る。
【００２４】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び説明は、説明的又は例示的なものと見なされるべきであり、制限的なものと見なされるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形が、特許請求された本発明を実践するに当たって、当業者によって、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、理解、実行され得る。特許請求の範囲において、「備える、有する、含む」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数形を排除するものではない。特定の手段が、互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【符号の説明】
【００２５】
１  ＭＲＩシステム
２  磁石
３  磁石の巻き線
４  緊急ボタン
５  論理回路
６  外部散逸デバイス
７  寒剤
【図１】
2020522291.tif 000003
【図２】
2020522291.tif 000004
【国際調査報告】
2020522291.tif 000005
2020522291.tif 000006
2020522291.tif 000007