JP2007038017A - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度上昇を抑えることが不可能な場合に生じる不具合を解決する。
【解決手段】 本発明は、ＭＲ磁石部１に関する温度を検出する温度センサ１３、１５と
、ＭＲ磁石部１を冷却する冷却部９、１１と、温度センサ１３、１５により検出された温
度に基づいて、被検体に対してスキャンを実行させないようにインターロックをかけるホ
ストコントローラ３５とを具備する。
【選択図】 図３

Description

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ＭＲＩ装置に関する。

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。

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。

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。

また従来は、温度上昇の傾きによらず、冷却能力を調整していた。
特開平８−９８８２９号公報

従来は温度上昇の傾きによらず、冷却能力を調整していたため、温度上昇を抑えること
が不可能な場合もあった。

そこで本発明は、温度上昇を抑えることが不可能な場合に生じる不具合を解決すること
を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のＭＲＩ装置は、ＭＲ磁石部に関する温度を検出す
る検出手段と、前記ＭＲ磁石部を冷却する冷却部と、前記温度に基づいて、被検体に対し
てスキャンを実行させないようにインターロックをかける制御手段と、を有することを特
徴とするものである。

本発明によれば、温度上昇を抑えることが不可能な場合に生じる不具合を解決すること
ができる。

以下、本発明によるＭＲＩ装置の実施例を図１乃至図５を参照して説明する。

（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Ｘ
ＹＺ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。

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。

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。

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２
１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。

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。

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。

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。

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。

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Ｓ１
４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。

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。

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２
５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。

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。

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。

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。

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１
７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。

ＭＲ磁石部の開口部内壁付近の温度に基づいて、冷却部の冷却能力が調整されるので、
熱源で発生した熱が最も内側の部分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、短い応答性で高
い効率での冷却が実現される。

（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。

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。

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。

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。

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４
５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。

図５に冷却コントローラ４１の熱交換器４３への制御手順を示す。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を停止させることなく継続的に運転する。

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。

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（Ｎ
Ｏ）、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。

ＭＲ磁石部の開口部内壁付近の温度に基づいて、冷却部の冷却能力が調整されるので、熱
源で発生した熱が最も内側の部分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、短い応答性で高い
効率での冷却が実現される。

このように本実施の形態によれば、１台の熱交換器で実施例１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。

本発明の実施例１によるＭＲ磁石部の冷却装置の構成図。 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。 本発明の実施例２によるＭＲ磁石部の冷却装置の構成図。 本発明の実施例３によるＭＲ磁石部の冷却装置の構成図。 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

Claims (10)

1. ＭＲ磁石部に関する温度を検出する検出手段と、
   前記ＭＲ磁石部を冷却する冷却部と、
   前記温度に基づいて、被検体に対してスキャンを実行させないようにインターロックを
   かける制御手段と、を有することを特徴とするＭＲＩ装置。
2. 前記検出手段は、前記ＭＲ磁石部に収容された傾斜磁場コイルの温度を検出する手段、
   及び前記ＭＲ磁石部の開口部壁の温度を検出する手段を有し、
   前記冷却部は、前記傾斜磁場コイルを冷却する第１の冷却部、前記ＭＲ磁石部に収容され
   たＲＦコイルを冷却する第２の冷却部を有し、
   前記制御手段は、前記傾斜磁場コイルの温度または前記前記開口部壁の温度のうち、少
   なくとも一方の温度に基づいて、前記インターロックするための信号を出力する手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のＭＲＩ装置。
3. 前記制御手段は、前記傾斜磁場コイルの温度に基づいて、前記第１の冷却部をコントロ
   ールし、前記開口部壁の温度に基づいて、前記第２の冷却部をコントロールする冷却コン
   トローラを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＭＲＩ装置。
4. 前記冷却コントローラは、前記温度の上昇が前記冷却部の冷却能力を上回ると判断した
   とき、前記スキャンの実行を受け付けないことを特徴とする請求項３記載のＭＲＩ装置。
5. 前記冷却コントローラは、前記温度の上昇が前記冷却部の冷却能力を上回ると判断した
   とき、前記スキャンを待機させることを特徴とする請求項３記載のＭＲＩ装置。
6. 前記冷却コントローラは、前記温度の上昇が前記第１の冷却部または第２の冷却部のう
   ち少なくともどちらか一方の冷却能力を上回ると判断したとき、前記スキャンの実行を受
   け付けないまたは待機させることを特徴とする請求項４記載のＭＲＩ装置。
7. 前記冷却コントローラは、前記温度の上昇が前記冷却部の冷却能力を上回ると判断した
   とき、前記スキャンの実行を受け付けないまたは待機させる待機メッセージを表示する手
   段を有することを特徴とする請求項３記載のＭＲＩ装置。
8. 前記冷却コントローラは、前記温度の上昇が前記第１の冷却部または第２の冷却部のうち
   少なくともどちらか一方の冷却能力を上回ると判断したとき、前記スキャンの実行を受け
   付けないまたは待機させる待機メッセージを表示する手段を有することを特徴とする請求
   項４記載のＭＲＩ装置。
9. 前記冷却コントローラは、待機中の前記スキャンの実行再会までの待機時間を計算する
   手段を有することを特徴とする請求項３または４記載のＭＲＩ装置。
10. 前記冷却コントローラは、前記待機時間を表示する手段を有することを特徴とする請求
    項９記載のＭＲＩ装置。

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