JP2008168121A - 超伝導マグネットのクエンチ保護を能動的に制御するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超伝導マグネットのクエンチ保護を能動的に制御するための方法及び装置を提供する。
【解決手段】超伝導マグネット（１５２）のクエンチ保護（１２）を能動的に制御するための方法及び装置は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０８）と、コンピュータプログラムをその上に格納して有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体（１２６）であって、コンピュータ（１２０）により実行させたときに該コンピュータに対して超伝導マグネット（１５２）のクエンチ条件を検出させる（６８、９４）命令を含むコンピュータ読み取り可能記憶媒体（１２６）と、を含む。この命令はさらにコンピュータに対して、検出したクエンチ条件に応答して超伝導マグネット（１５２）のクエンチ保護システム（１２）を能動的に制御（７２、７４、９８、１００）させている。
【選択図】図５

Description

本発明は全般的には超伝導マグネットシステムに関し、さらに詳細には、超伝導マグネットシステムのクエンチ保護システムに関する。

ＭＲシステムは一例として、超伝導マグネット、マグネットコイル支持構造及びヘリウム容器を備えたコールドマス（ｃｏｌｄ ｍａｓｓ）を含む。ヘリウム容器内に包含された液体ヘリウムは、超伝導マグネットに対して冷却を提供すると共に、超伝導動作のために超伝導マグネットを低い温度に維持していることは当業者であれば理解されよう。この液体ヘリウムは、超伝導マグネットを概ね及び／または実質的に４．２ケルビン（Ｋ）の液体ヘリウム温度に維持している。熱的に分離させるために、この液体ヘリウムを包含するヘリウム容器は一例として、真空容器内部に圧力容器を備えている。

ＭＲ超伝導マグネットは典型的には、撮像ボリュームの位置に均一のＢ０磁場を発生させる１組の主コイル、マグネットのフリンジ磁場を制限する１組のバッキング（ｂｕｃｋｉｎｇ）コイルなど幾つかのコイルを含む。これらのコイルはＮｂＴｉやＮｂ３Ｓｎ導体などの超伝導体によって巻きつけられる。このマグネットはその導体が超伝導状態で動作するように液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）まで冷却される。マグネットの熱負荷（環境からの輻射や伝導によって生じるものなど）は、「開放系」における液体ヘリウムのボイルオフによるか、「閉鎖系」における４Ｋクライオクーラによるかのいずれかによって除去される。このマグネットは典型的には、その熱負荷を最小限にするようにクライオスタットの内部に配置される（液体ヘリウムの交換の費用が多大であること並びにクライオクーラの冷却能力が限られることのため）。

超伝導マグネット動作に関する懸念の１つは超伝導動作の停止すなわちクエンチングに関する懸念であり、これによって超伝導マグネットに損傷を生じさせ兼ねない電圧が発生することや、超伝導マグネット内で過熱が生じることがあり得る。クエンチングは、マグネットコイルの摩擦性の動きなどによるエネルギー外乱が超伝導ワイヤの一部分を加熱しその温度を超伝導動作の臨界温度を超えて上昇させたときに発生する。ワイヤの加熱された部分（常伝導ゾーン）はある電気抵抗を伴う常伝導動作になる。生じたＩ^２Ｒジュール発熱は常伝導ゾーンの温度をさらに上昇させ常伝導ゾーンの大きさを増大させる。次いで、クエンチと呼ばれる不可逆作用が発生し、ジュール発熱の増大によって超伝導マグネットの電磁気エネルギーが熱エネルギーになるように急速にダンプされる、すなわち変換される。ＭＲＩ動作のために撮像ボリューム内に磁場均一性を提供するために、マグネットコイルは超伝導マグネット軸に沿いかつ該軸の周りで離間させた複数のサブコイルに分割され、これらが熱的に接続されないようにしている。このため、超伝導コイルのうちの１つがクエンチすると、磁気エネルギー全体がクエンチングコイルの当該部分にダンプされることがあり、適当なクエンチシステムによってそれ以外のコイルがクエンチすることによって実現し得るような保護を提供しないと、ホットスポットを生じさせると共に当該コイルを損傷させる可能性がある。

従来の超伝導マグネットシステム２は図１の概略図に示すような受動的クエンチ保護システム４を利用する。超伝導マグネットシステム２は、直列に電気接続した複数の超伝導マグネットコイル６を含む。超伝導スイッチ８は複数の超伝導マグネットコイル６と並列に電気接続されている。図のように、受動的クエンチ保護システム４は、超伝導マグネットコイル６に分流させるための複数の抵抗性分流枝１０を含む。しかし各抵抗性分流枝１０は、図示した超伝導マグネットコイル６の対と比べてより少ない数が続されることやより多くの数が接続されることがある。超伝導マグネットコイル６がクエンチすると、これに接続された抵抗性分流枝１０がその超伝導マグネットコイル６の電流をこれ以外の超伝導マグネットコイル６と比べてより迅速に減衰させることになる。クエンチした超伝導マグネットコイル６に生じる電圧によってこれ以外のコイル６内に埋め込まれたヒータ９が加熱され、これによって常伝導ゾーンが拡大し、超伝導コイル６の大きなボリュームにわたってその磁気エネルギーが熱に変換され、したがって超伝導マグネットシステム２が保護される。

しかし、その一部が複数の抵抗性分流枝１０によって形成される内部抵抗性ループは、外部磁場、並びにＭＲＩシステム内の傾斜コイル動作や金属移動による外乱などの外部磁場変化と磁気的に結合されることがある。外部磁場と磁気的に結合されると、内部抵抗性ループ及び抵抗性分流枝１０内に電流が誘導されることになる。これらの電流は、複数の超伝導マグネットコイル６によって生成される磁場を不均一にする。さらにこの電流は、内部抵抗性ループ内の抵抗によって時間の経過と共に減衰する。ＭＲＩシステムでは、撮像ボリューム内の磁場不均一及び時間の経過に伴う電流減衰は、ＭＲＩシステムの撮像品質に悪影響を与えかねない。さらに、超伝導マグネットコイル６内の電流はクエンチの間において極めて異なっており、フリンジ磁場ブルーミングアーチファクトを生じさせるような超伝導マグネットのフリンジ磁場の急峻な上昇を発生させることがある。
米国特許第６７８３０５９号

したがって、クエンチの間に内部抵抗性ループを使用することなく超伝導マグネットを保護することが可能なシステムがあることが望ましい。

本発明は、上述の欠点を克服した超伝導マグネットのクエンチ保護システムを提供する。

本発明の一態様では、ＭＲＩ装置は、偏向磁場を印加するように超伝導マグネットのボアの周りに位置決めされた複数の傾斜コイルを有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムと、ＲＦ信号をＲＦコイルアセンブリに送信しＭＲ画像を収集するようにパルスモジュールにより制御を受けるＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチと、を含む。この超伝導マグネットは複数の超伝導マグネットコイルを含む。本ＭＲＩ装置はさらに、コンピュータによって実行したときに該コンピュータに対して超伝導マグネットのクエンチ条件を検出させる命令を含むコンピュータプログラムをその上に保存して有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含む。この命令はさらにコンピュータに対して、この検出したクエンチ条件に応答して超伝導マグネットのクエンチ保護システムを能動的に制御させている。

本発明の別の態様では、超伝導マグネットを能動的にクエンチさせる方法は、超伝導マグネットの第１の部分のクエンチ電圧を検出する工程と、超伝導マグネットの第２の部分と熱的に接続したクエンチ保護システムに通電する工程と、を含む。本方法はさらに、通電したクエンチ保護システムを介して超伝導マグネットの第２の部分を超伝導マグネットの超伝導温度より高い温度まで加熱する工程を含む。

本発明のさらに別の態様では、超伝導マグネットシステムは、超伝導マグネットと、該超伝導マグネットと熱的に接触させた少なくとも１つのヒータと、を含む。本システムはさらに、ヒータ電源と、少なくとも１つのヒータとヒータ電源の間の電気接続を開閉させるように構成された入力を有する電気的ブリッジと、を含む。制御器が超伝導マグネットと結合されると共にこの入力と結合されている。

本発明に関する別の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。

図面では、本発明を実施するために目下のところ企図される好ましい一実施形態を図示している。

図２を参照すると、本発明の一実施形態による超伝導マグネット１４と結合させた能動的クエンチ保護回路１２の概要を図示している。超伝導マグネット１４は、直列に電気接続した複数の超伝導マグネットコイル１８を含む。超伝導スイッチ２０は超伝導マグネット１４と並列に電気接続されている。

本発明の一実施形態では、ノード１６の位置で超伝導マグネット１４に対して複数の電圧タップ２２を電気的に接続させている。好ましい一実施形態では、各ノード１６は隣り合った電圧タップ２２間の電圧が１つのコイル１８の両端電圧を示すようにタップ出ししている。しかし、隣り合った電圧タップ２２間の電圧が複数のコイル１８にまたがる電圧を示すように、タップを出すノードの数を全ノード１６より少ない数（例えば、１つおきのノード１６）とすることもあることが企図される。

複数の電気的ブリッジ２４によって、複数の電圧タップ２２に対して制御器２６を電気に接続及び切断している。複数の電気的ブリッジ２４は、電子機械式スイッチ（すなわち、接触器、継電器、その他）、固体式スイッチ（すなわち、トランジスタ、シリコン制御式整流器、金属酸化物半導体デバイス、その他）、あるいはこれらを組み合わせたものとし得ることが企図される。各電気的ブリッジ２４はその動作を制御するための入力２８を有する。この方式により、各電気的ブリッジ２４は制御器２６とこれに接続された対応する電圧タップ２２との間の電気接続を開閉させるような制御を受けることができる。好ましい一実施形態では制御器２６は、その各々が電気的ブリッジ２４と電気的に接続された複数の入力３０を有する。しかし、電気的バスによって制御器２６を電気的ブリッジ２４に接続させることもあることが企図される。入力３０同士の間には、制御器２６により超伝導コイルに誘導される電流が無視し得るほど小さくなるような大きなインピーダンスを存在させることが好ましい。

加熱システム３６は複数の超伝導マグネットコイル１８と熱的に接続した複数のヒータ３８を含む。ＤＣ電源４０によってヒータ３８を通電するための電力を提供する。入力４４を有する電気的ブリッジ４２は、ＤＣ電源４０及び電気的ブリッジ４２と直列に電気接続されている。制御器２６は加熱システム３６に対する電子制御のために入力４４と結合させている。さらに、加熱システム３６に対する手動制御のために電気的ブリッジ４２と並列に手動式スイッチ４６を結合させることがある。別の実施形態では、ユーザまたは別のシステムによりトリガ制御された起動信号を制御器２６に入力し制御器２６に加熱システム３６を稼働させるように、制御器２６に対して加熱システム３６を制御するためのクエンチ稼働入力５６（破線で示す）を結合させることがある。

電気的ブリッジ２４の入力２８を制御するための制御システム４８は、制御器２６と結合させた入力５４を有する電気的ブリッジ５２と結合させたＤＣ電源５０を含む。電気的ブリッジ５２はさらに電気的ブリッジ入力２８と結合されている。

制御器２６は電圧比較器３２及び電圧積算器３４を含む。電圧比較器３２及び電圧積算器３４はアナログまたはディジタル演算を実行し得ることが企図される。制御器２６は、超伝導マグネット１４のクエンチ条件を判定する際にこの電圧比較器３２及び電圧積算器３４を使用する（これについては、図３及び４を参照しながら本明細書の以下で記載することにする）。図２に示した構成要素については図２の参照番号によって適宜言及することにする。

図３は、本発明の一実施形態による超伝導マグネット１４の超伝導動作に向けたランピングの間に使用するためのクエンチ保護技法５８を表している。技法５８は、クエンチ保護回路１２に対する初期化６０で開始される。初期化には、電気的ブリッジ２４に対して必要に応じて複数の電圧タップ２２を制御器２６に結合させること、並びに電気的ブリッジ４２に対して必要に応じて加熱システム３６を非稼働にさせることを含む。次いで、超伝導マグネット１４を超伝導動作に向けてランピングさせるためのマグネットランピング６２が開始される。

マグネットランピングの間に、コイル１８内の誘導電圧が収集される（６４）。好ましい一実施形態では、各コイル１８についてその誘導電圧が収集される、ただし複数のコイル１８にわたる誘導電圧が収集されることもあることが企図される。各誘導電圧を収集（６４）した後、この誘導電圧は電圧比較器３２を介してしきい値と比較される（６６）。一実施形態では、超伝導マグネット１４の構成によってマグネットランピング中において典型的にコイルに誘導される電圧を１Ｖ以下とさせている。別の実施形態では、典型的なコイル誘導電圧は１Ｖより高いことや１Ｖより低いことがある。所与の構成に関する典型的なコイル誘導電圧の少なくとも１０倍のしきい値によれば、超伝導マグネット１４がクエンチ条件にない場合に、誘導されるコイル電圧の変動をしきい値未満とさせることができる。超伝導マグネット１４がクエンチ条件にある場合には、誘導されるコイル電圧をしきい値を超えるように迅速に上昇させるべきである。

比較６６に続いて技法５８は、任意のコイル１８に誘導されたコイル電圧がしきい値を超えているか否かの判定６８を行う。コイル１８に誘導されるコイル電圧がしきい値を超えていればクエンチが検出されたことになる。コイル１８に誘導されたコイル電圧がしきい値を超えているとき（７０）は、加熱システム３６が稼働される（７２）。したがって、制御器２６は電気的ブリッジ４２を制御して複数のヒータ３８にＤＣ電源４０を結合させている。クエンチの影響下にあるコイル１８を含めすべてのコイル１８が、熱的に接続させた複数のヒータ３８を介して超伝導マグネットの超伝導温度より高い温度まで加熱される。マグネットクエンチの間に、コイル１８の電圧は非常に高レベルまで上昇する可能性がある。したがって加熱システムを稼働させる以外に、電圧タップ２２を制御器２６から脱結合させる（７４）。したがって制御器２６は、電気的ブリッジ２４が複数の電圧タップ２２を制御器２６から脱結合させるように電気的ブリッジ５２を制御している。次いで技法５８は終了する（７６）。

コイル１８に誘導されたコイル電圧がしきい値を超えていなければ（７８）、クエンチは検出されず、技法５８はマグネットランピングが完了したか否かを判定（８０）し、否（８２）であれば技法５８はブロック６４に戻って技法５８は上述した処理を続ける。マグネットランピングの完了が諾（８４）であれば、技法５８は終了となる（７６）。

図４は、本発明の一実施形態による超伝導マグネット１４の超伝導動作に使用するためのクエンチ保護技法８６を表している。技法８６は、クエンチ保護回路１２に対する初期化８８で開始される。初期化には、電気的ブリッジ２４に対して必要に応じて複数の電圧タップ２２を制御器２６に結合させること、並びに電気的ブリッジ４２に対して必要に応じて加熱システム３６を非稼働にさせることを含む。

通常の超伝導動作中において、超伝導マグネット１４に誘導された電圧が収集される（９０）。好ましい一実施形態では、各コイル１８についてその誘導電圧が収集される（９０）、ただし複数のコイル１８にわたる誘導電圧が収集されることもあることが企図される。誘導された電圧を収集（９０）した後、この誘導電圧を電圧積算器３４によって積算すること（９１）が好ましい。通常の超伝導動作中にマグネットコイル１８に誘導される電圧は例えば、金属の動きに起因する０．１Ｈｚレンジの信号波形、振動に起因する１０Ｈｚレンジの信号波形、あるいは傾斜パルス（ＭＲＩシステムの傾斜パルスなど）に起因する１００Ｈｚレンジの信号波形を含むことがある。典型的にはこうした誘導電圧は低い（すなわち、金属の動きや振動のため）、あるいは持続時間は短い（すなわち、傾斜パルスのため）。したがって、次式を用いたこうした誘導電圧の積算値は、典型的には０．０１Ｖｓ以下となる。

ΣＶｄｔ （式１）
これに対して常伝導ゾーンの抵抗が高速で上昇するためにクエンチ電圧は高速で上昇する電圧となる。（式１）を用いた収集クエンチ電圧の積算値は典型的には０．１Ｖｓより大きくなる。

技法８６は、電圧比較器３２によって積算電圧をしきい値と比較する（９２）。コイル１８の積算コイル電圧がしきい値を超えた場合にクエンチが検出されることになる。しきい値は０．１Ｖｓまたは０．２Ｖｓの値に設定することが好ましい。比較９２に続いて技法８６は、任意のコイル１８の積算電圧がしきい値を超えているか否かの判定９４を行う。いずれかの積算電圧がしきい値を超えているとき（９６）は、加熱システム３６が稼働される（９８）。したがって、制御器２６は電気的ブリッジ４２を制御して複数のヒータ３８にＤＣ電源４０を結合させている。クエンチの影響下にあるコイル１８を含めすべてのコイル１８が、熱的に接続させた複数のヒータ３８を介して超伝導マグネットの超伝導温度より高い温度まで加熱される。マグネットクエンチの間に、コイル１８の電圧は非常に高レベルまで上昇する可能性がある。したがって加熱システムを稼働させる以外に、電圧タップ２２を制御器２６から脱結合させる（１００）。したがって制御器２６は、電気的ブリッジ２４が複数の電圧タップ２２を制御器２６から脱結合させるように電気的ブリッジ５２を制御している。次いで技法８６は終了する（１０２）。

しきい値を超える積算電圧がなければ（１０４）、クエンチは検出されず、技法８６はＤＣドリフトを低下させるために電圧積算器３４をゼロにリセットする（１０６）。電圧積算器３４がディジタル積算器であれば、移動平均技法を利用することができる。移動平均技法では、１つまたは複数のコイル１８両端の新たな電圧データが収集され、例えば５秒以内の最近に収集したデータが平均される一方、残りのデータは棄却される。電圧積算器３４がアナログ積算器であれば、電圧積算器３４に対する入力をこれを跨ぐスイッチを閉じることによって短絡させることがある。積算器のリセット１０６に続いて、技法８６はブロック９０に戻り技法８６は上述のような処理を続ける。

ここで図５を参照するとクエンチ保護回路１２は、ＭＲ撮像システム１０８の超伝導コイルに対する能動的な保護（ただし、これに限らない）に特に適用可能であることが企図される。よく知られているように、ＭＲ撮像システム１０８の動作は、キーボードその他の入力デバイス１１２、制御パネル１１４及び表示画面１１６を含むオペレータコンソール１１０から制御を受けている。コンソール１１０は、オペレータが画像の作成及び表示画面１１４上への画像表示を制御できるようにする単独のコンピュータシステム１１８と、リンク１１６を介して連絡している。コンピュータシステム１２０は、バックプレーン１２０ａを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサモジュール１２２、ＣＰＵモジュール１２４、並びに当技術分野でフレームバッファとして知られている画像データアレイを記憶するためのメモリモジュール１２６が含まれる。コンピュータシステム１２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置１２８及び着脱可能記憶装置１３０とリンクしており、さらに高速シリアルリンク１３４を介して単独のシステム制御部１３２と連絡している。入力デバイス１１２は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１１２は対話式幾何学指定のために使用することができる。

システム制御部１３２は、バックプレーン１３２ａにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール１３６や、シリアルリンク１４０を介してオペレータコンソール１１０に接続させたパルス発生器モジュール１３８が含まれる。システム制御部１３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク１４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール１３８は、各システム構成要素を動作させて所望のスキャンシーケンスを実行させ、発生させるＲＦパルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール１３８は、スキャン中に発生させる傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために１組の傾斜増幅器１４２と接続させている。パルス発生器モジュール１３８はさらに、生理学的収集制御器１４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器１４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール１３８はスキャン室インタフェース回路１４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路１４６はさらに、患者及びマグネットシステムの状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路１４６を介してさらに、患者位置決めシステム１４８が患者を所望のスキャン位置に移動させるコマンドを受け取っている。

パルス発生器モジュール１３８が発生させる傾斜波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器及びＧｚ増幅器を有する傾斜増幅器システム１４２に加えられる。各傾斜増幅器は、収集する信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜を生成させるように全体を番号１５０で示す傾斜コイルアセンブリ内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。傾斜コイルアセンブリ１５０は、偏向マグネット１５４及び全身用ＲＦコイル１５６を含むマグネットアセンブリ１５２の一部を形成している。偏向マグネット１５４には、本発明の一実施形態によるクエンチ保護システム１５３が結合されている。システム制御部１３２内の送受信器モジュール１５８は、ＲＦ増幅器１６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ１６２によりＲＦコイル１５６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル１５６により検知し、送信／受信スイッチ１６２を介して前置増幅器１６４に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器１５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ１６２は、パルス発生器モジュール１３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器１６０をコイル１５６と電気的に接続させ、受信モードでは前置増幅器１６４をコイル１５６に接続させている。送信／受信スイッチ１６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても独立したＲＦコイル（例えば、表面コイル）を使用することが可能となる。

ＲＦコイル１５６により取り込まれたＭＲ信号は送受信器モジュール１５８によりディジタル化され、システム制御部１３２内のメモリモジュール１６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイをメモリモジュール１６６内に収集し終わると１回のスキャンが完了となる。この未処理のｋ空間データは、各画像を再構成させるように別々のｋ空間データアレイの形に配置し直しており、これらの各々は、データをフーリエ変換して画像データのアレイにするように動作するアレイプロセッサ１６８に入力される。この画像データはシリアルリンク１３４を介してコンピュータシステム１２０に送られ、コンピュータシステム１２０において画像データはディスク記憶装置１２８内などの記憶装置内に格納される。この画像データは、オペレータコンソール１１０から受け取ったコマンドに応じて、着脱可能記憶装置１３０上などの長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ１２２によりさらに処理してオペレータコンソール１１０に伝達しディスプレイ１１６上に表示させたりすることができる。

本発明は、超伝導コイルのコイルの内部にあるクエンチ保護のための抵抗性ループを排除するための方法及び装置を提供できるので有利である。この方式において超伝導コイルは外部磁場に対して１つの全体回路として反応する。ループが超伝導性であるため、この反応は純粋に誘導性となると共に、抵抗に由来する電流減衰がない。さらに、誘導された電流によって導入される磁場は撮像ボリューム内のＢ_０磁場全体に影響を及ぼす。クエンチの間に、コイルの電流が低下し、これによって同時にフリンジ磁場ブルーミングが低減または排除される。

したがって本発明の一実施形態では、ＭＲＩ装置は、偏向磁場を印加するように超伝導マグネットのボアの周りに位置決めされた複数の傾斜コイルを有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムと、ＲＦ信号をＲＦコイルアセンブリに送信しＭＲ画像を収集するようにパルスモジュールにより制御を受けるＲＦ送受信器システム及びＲＦスイッチと、を含む。この超伝導マグネットは複数の超伝導マグネットコイルを含む。本ＭＲＩ装置はさらに、コンピュータによって実行したときに該コンピュータに対して超伝導マグネットのクエンチ条件を検出させる命令を含むコンピュータプログラムをその上に保存して有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含む。この命令はさらにコンピュータに対して、この検出したクエンチ条件に応答して超伝導マグネットのクエンチ保護システムを能動的に制御させている。

本発明の別の実施形態では、超伝導マグネットを能動的にクエンチさせる方法は、超伝導マグネットの第１の部分のクエンチ電圧を検出する工程と、超伝導マグネットの第２の部分と熱的に接続したクエンチ保護システムに通電する工程と、を含む。本方法はさらに、通電したクエンチ保護システムを介して超伝導マグネットの第２の部分を超伝導マグネットの超伝導温度より高い温度まで加熱する工程を含む。

本発明のまた別の実施形態では、超伝導マグネットシステムは、超伝導マグネットと、該超伝導マグネットと熱的に接触させた少なくとも１つのヒータと、を含む。本システムはさらに、ヒータ電源と、少なくとも１つのヒータとヒータ電源の間の電気接続を開閉させるように構成された入力を有する電気的ブリッジと、を含む。制御器が超伝導マグネットと結合されると共にこの入力と結合されている。

本発明を好ましい実施形態に関して記載してきたが、明示的に記述した以外に等価、代替及び修正が可能であり、これらも添付の特許請求の範囲の域内にあることを理解されたい。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

周知の受動的クエンチ保護システムのブロック概要図である。 本発明の一実施形態による能動的クエンチ保護回路のブロック概要図である。 本発明の一実施形態による超伝導マグネットのランピング中に使用するためのクエンチ保護技法を示した図である。 本発明の一実施形態による超伝導マグネットの超伝導動作中に使用するためのクエンチ保護技法を示した図である。 本発明を組み込んだＭＲ撮像システムのブロック概要図である。

符号の説明

２ 従来の超伝導マグネットシステム
４ 受動的クエンチ保護システム
６ 超伝導マグネットコイル
８ 超伝導スイッチ
９ ヒータ
１０ 抵抗性分流枝
１２ 能動的クエンチ保護回路
１４ 超伝導マグネット
１６ ノード
１８ 超伝導マグネットコイル
２０ 超伝導スイッチ
２２ 電圧タップ
２４ 電気的ブリッジ
２６ 制御器
３０ 入力
３２ 電圧比較器
３４ 電圧積算器
３６ 加熱システム
３８ ヒータ
４０ ＤＣ電源
４２ 電気的ブリッジ
４４ 入力
４６ 手動式スイッチ
４８ 制御システム
５０ ＤＣ電源
５２ 電気的ブリッジ
５４ 入力
５６ クエンチ稼働入力
５８ クエンチ保護技法
１０８ ＭＲ撮像システム
１１０ オペレータコンソール
１１２ キーボードその他の入力デバイス
１１４ 制御パネル
１１６ 表示画面
１１８ リンク
１２０ コンピュータシステム
１２２ 画像プロセッサモジュール
１２０ａ バックプレーン
１２４ ＣＰＵモジュール
１２６ メモリモジュール
１２８ ディスク記憶装置
１３０ 着脱可能記憶装置
１３２ システム制御部
１３４ 高速シリアルリンク
１３２ａ バックプレーン
１３６ ＣＰＵモジュール
１３８ パルス発生器モジュール
１４０ シリアルリンク
１４２ 傾斜増幅器
１４４ 生理学的収集制御器
１４６ スキャン室インタフェース回路
１４８ 患者位置決めシステム
１５０ 傾斜コイルアセンブリ
１５２ マグネットアセンブリ
１５４ 偏向マグネット
１５３ クエンチ保護システム
１５６ ＲＦコイル
１５８ 送受信器モジュール
１６０ ＲＦ増幅器
１６２ 送信／受信スイッチ
１６４ 前置増幅器
１６６ メモリモジュール
１６８ アレイプロセッサ

Claims (10)

1. 偏向磁場を印加するように複数の超伝導マグネットコイル（１５４）を備えた超伝導マグネット（１５２）のボアの周りに位置決めされた複数の傾斜コイル（１５０）を有する磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０８）、並びにＭＲ画像を収集させるＲＦ信号をＲＦコイルアセンブリに送信するようにパルスモジュール（１３８）による制御を受けるＲＦ送受信器システム（１５８）及びＲＦスイッチ（１６２）と、
   コンピュータプログラムをその上に格納して有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体（１２６）であって、コンピュータ（１２０）により実行させたときに該コンピュータに対して、
   前記超伝導マグネット（１５２）のクエンチ条件を検出すること（６８、９４）、
   前記検出したクエンチ条件に応答して前記超伝導マグネット（１５２）のクエンチ保護システム（１２）を能動的に制御すること（７２、７４、９８、１００）、
   を行わせる命令を含むコンピュータ読み取り可能記憶媒体（１２６）と、
   を備えるＭＲＩ装置。
2. 前記クエンチ保護システム（１２）は、
   前記超伝導マグネット（１５２）に隣接して位置決めされたヒータ（３８）と、
   前記ヒータ（３８）に電力を供給するように構成された電源（４０）と、
   前記ヒータ（３８）に接続されかつ前記電源（４０）に接続されている、該ヒータ（３８）と電源（４０）の間の電気接続を開閉するように構成させた第１のスイッチ（４２、４６）と、
   を備えた加熱システム（３６）を備えている、請求項１に記載のＭＲＩ装置。
3. 前記第１のスイッチ（４２、４６）は固体式スイッチと電子機械式スイッチのうちの一方である、請求項２に記載のＭＲＩ装置。
4. 前記第１のスイッチ（４２、４６）は手動操作式スイッチ（４６）である、請求項２に記載のＭＲＩ装置。
5. コンピュータ（１２０）に対してクエンチ条件を検出（６８、９４）させる前記命令は、該コンピュータに対してマグネットランピング中の複数の超伝導マグネットコイル（１５４）のいずれかにおける誘導電圧をしきい値と比較（６６）させる命令を含む、請求項２に記載のＭＲＩ装置。
6. コンピュータ（１２０）に対してクエンチ保護システムを能動的に制御（７２、７４、９８、１００）させる前記命令は、該コンピュータに対して前記誘導電圧の大きさが前記しきい値の大きさより少なくとも大きい場合に前記ヒータ（３８）と前記電源（４０）の間の電気接続を閉じるように第１のスイッチ（４２、４６）を稼働（７２、９８）させる命令を含む、請求項５に記載のＭＲＩ装置。
7. さらに、超伝導マグネット（１５２）の超伝導動作中に前記複数の超伝導マグネットコイル（１５４）のうちのいずれかに誘導された電圧を積算するように構成させた電圧積算器（３４）を備える請求項２に記載のＭＲＩ装置。
8. コンピュータ（１２０）に対してクエンチ保護システム（１２）を能動的に制御させる前記命令は、該コンピュータ（１２０）に対して、
   前記電圧積算器（３４）から積算電圧を収集すること、
   前記積算電圧をしきい値と比較（９２）すること、
   前記積算電圧の大きさが前記しきい値の大きさより少なくとも大きい場合（９６）に、前記ヒータ（３８）と前記電源（４０）の間の電気接続を閉じるように前記第１のスイッチ（４２、４６）を稼働（７２、９８）させること、
   を行わせる命令を含む、請求項７に記載のＭＲＩ装置。
9. 前記クエンチ保護システム（１２）はさらに、
   前記超伝導マグネット（１５２）の超伝導マグネットコイル（１５４）と電気的に接続させた電圧タップ（２２）と、
   前記コンピュータと結合させた電圧入力（３０）と、
   前記電圧タップ（２２）に接続されかつ前記電圧入力（３０）に接続されている、該電圧タップ（２２）と電圧入力（３０）の間の電気接続を開閉するように構成させた第２のスイッチ（２４）と、
   を備える、請求項２に記載のＭＲＩ装置。
10. コンピュータ（１２０）に対してクエンチ保護システム（１２）を能動的に制御させる前記命令は、該コンピュータ（１２０）に対して、
    前記ヒータ（２８）と前記電源（４０）の間の電気接続を閉じるように前記第１のスイッチを稼働（７２、９８）させること、
    前記電圧タップ（２２）を前記電圧入力（３０）に接続して該電圧タップ（２２）と該電圧入力（３０）の間の電気接続を閉じるさせるように第２のスイッチ（２４）を稼働（６０）させること、
    を行わせる命令を含む、請求項９に記載のＭＲＩ装置。

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