JP2014213014A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水冷方式のＭＲＩ装置において、水冷システムに結露が発生することを指標に基づいて判定し、判定結果に基づいて結露が生じることを好適に防止するＭＲＩ装置を提供する。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、傾斜磁場電源１０２と、冷媒により前記傾斜磁場電源を冷却する冷却システムと、該冷却システムの温度を計測する冷却システム温度センサ１１１ａ〜１１１ｃと、前記傾斜磁場電源の配置された部屋の室温を計測する部屋温度計１１２と、前記部屋の湿度を計測する部屋湿度計１１３と、前記冷却システム温度センサ１１１ａ〜１１１ｃと前記部屋温度計１１２と前記部屋湿度計１１３による計測結果により、前記冷却システムに結露が生じようとしていることを判定する判定部と、前記判定部による判定結果に応じて、結露が生じるのを防止する防止部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング(以下、MRIという)装置に係り、特に、水冷システムに結露が生じることを好適に防止する技術に関する。

MRI装置は、磁場中に置かれた被検体の核磁気共鳴(以下「NMR」という)現象から得られる信号を計測し演算処理することにより、被検体中の核スピンの密度分布、緩和時間分布等を断層像として画像表示するものであり、人体を被検体として各種の診断等に使用されている。NMR現象から信号を得るためには、空間的、時間的に一様な静磁場中に被検体を置き、高周波コイルによりパルス状に電磁波を被検体に照射し、それによって発生するNMR信号を高周波コイルにより受信する。さらにNMR信号に位置情報を与えるために静磁場に傾斜磁場が重畳される。

MRI装置では、特に傾斜磁場を発生するための傾斜磁場コイル等が熱を発生するため、水又は空気循環による冷却装置を必要とする場合があるが、特許文献1では水冷で冷却する場合において、その水路に結露が生じないようにMRI装置の撮影動作に応じて適度に水温の調節をする技術が開示されている。

特開2011-110131号公報

しかしながら、特許文献1記載の従来技術は、水温を適度に調節する技術であるが、どのような特性に基づいて水温を調節するかに関して配慮がされていない。

本発明の目的は、水冷方式のMRI装置において、水冷システムに結露が生じるか生じないかを結露特性に基づいて判定し、判定結果に基づいて結露が生じることを好適に防止したMRI装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、傾斜磁場電源と、冷媒により前記傾斜磁場電源を冷却する冷却システムと、該冷却システムの温度を計測する冷却システム温度センサと、前記傾斜磁場電源の配置された部屋の室温を計測する部屋温度計と、前記部屋の湿度を計測する部屋湿度計と、前記冷却システム温度センサと前記部屋温度計と前記部屋湿度計による計測結果により、前記冷却システムに結露が生じようとしていることを判定する判定部と、前記判定部による判定結果に応じて、結露が生じるのを防止する防止部を備える。

本発明によれば、水冷システムに結露が発生しようとしていることをその特性に基づいて判定し、それに基づいて好適に結露が生じることを好適に防止したMRI装置が提供される。

磁気共鳴イメージング装置を示す模式図 その1における傾斜磁場電源制御回路103及び水冷制御回路104内部の構造を示す図 その2における傾斜磁場電源制御回路103及び水冷制御回路104内部の構造を示す図 その3における傾斜磁場電源制御回路103及び水冷制御回路104内部の構造を示す図 本実施例におけるMRI装置の動作のフローを示す図

以下、添付図面に従って本発明に係る医用画像表示装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図1は、磁気共鳴イメージング装置を示す模式図である。
先ず、101はMRIシステムコントローラーであり、後述する傾斜磁場電源制御回路へ、電源を駆動するための所望の波形を入力するためのものである。102は、傾斜磁場電源である。103は、傾斜磁場電源102の内部に配置され、MRIシステムコントローラー101に接続され、後述する電流アンプへ所望の波形を入力するため傾斜磁場電源制御回路である。104は、冷却システムに備えられた後述する温度センサ111a〜111cや、機械室に備えられた温度計112や湿度計113からのデータを処理するである。105は傾斜磁場電源制御部103に接続された電流アンプ部であり、X軸方向とY軸方向とZ軸方向の傾斜磁場コイルに対して、それぞれ設けられているものである。106は、電流アンプ部105に接続された傾斜磁場コイルであり、X軸方向とY軸方向とZ軸方向のそれぞれについて、設けられているものである。107は、水の液温を管理しながら循環させるチラーである。108は、チラー107に接続された、冷水を冷却するための熱交換器である。109a〜fは、電流アンプに備え付けられたIGBTである。110a〜cは、水冷制御回路104に接続され、電流アンプ部105、IGBT109を冷却するための水冷ヒートシンクである。111a〜cは、水冷ヒートシンクに設けられた温度センサである。112は、機械室に設置された温度計である。113は、機械室に設置された湿度計である。114a〜cは、電源アンプ部105と傾斜磁場コイル106の接続を解除するためのスイッチである。

図1のようなMRI装置用の傾斜磁場電源では、IGBTが搭載されている。この場合、MRI装置の高スペック化により大電流をIGBTに流さなければならなくなると、IGBTからの発熱量も多くなる。そのため、IGBTの冷却を行わなければならないが、その手法として水冷システムによる手法が一般的である。水冷システムによる手法では、配管部分は金属を使うことが多い。

一方、傾斜磁場電源が配置される機械室は、温湿度管理がされている場合であっても、外とドア1枚でしか隔てられていない場合がある。この場合、ドアを開閉させたり、換気扇を稼働させた場合、外から水気を帯びた空気が冷え切った機械室内に入り、IGBT冷却システムの金属部分に、結露が発生する場合がある。そうすると、時間がたつにつれてこの水滴が大きくなり、最終的には下に落ちて、真下に配置されている電気部品に水がかかり、電気部品をショートさせてしまう恐れがあった。

特に、傾斜磁場電源は、コンデンサを有しているが、その部分にたまった水が落ちてあたると、大きな音を発生させて壊れるおそれがあった。しかし、水冷システムすべての真下に水漏れカバーを設置することは、構造を複雑化させ、かつコストアップにも繋がってしまっていた。

本出願の発明者は、MRI装置において、結露が発生する条件は、機械室内の空気の温度(T1)、機械室内の空気の湿度(X1)、水冷システム内の冷却水の温度に依存する水冷システムを構成する金属の温度(T2)が、ある所定の条件を満たすときに生じることに着目した。そして、本発明に係るMRI装置は、傾斜磁場電源の内部に発熱しやすいIGBTが使用されており、これに近接して冷却システムの金属の配管が配置されているが、その冷却システムを構成する金属部の一部に、温度センサを取り付ける。ただし、温度センサを取り付ける個数は、冷却システムを構成する金属部の温度が、場所によりどの程度異なるかにもより、例えば、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向それぞれの傾斜磁場コイルに対する電流アンプ部それぞれについて1個ずつでも良く、全体で1個でも良く、それぞれの電流アンプ部について2個以上でも良い。更に、本発明に係るMRI装置は、内部に上述の機械室内の空気の温度(T1)、機械室内の空気の湿度(X1)、水冷システム内の冷却水の温度に依存する金属の温度(T2)がどのような条件の時に、冷却システムを構成する金属部に結露が生じるかの関係を表す表がデータとして記憶されている。そして、温度センサ111、温度計112、温度計113が結露を生じさせる所定の条件を満たすとき、次の動作を行う。

(動作例1：サービスセンターへワーニング)
動作例1では、傾斜磁場電源制御回路103及び水冷制御回路104内部の構造が、図2のようになっている。具体的には、図2において、115は、結露判定部で、結露が生じそうかを判定するためのものである。116は、結露判定部115へ接続され、結露特性を記憶し、結露特性を結露判定部115へ知らせるための結露特性記憶部である。また、結露判定部115は、水冷制御回路104の外部に配置された、温度センサ111、温度計112、湿度計113に接続されている。図2で示したその1の構成では、結露判定部115が、温度センサ111、温度計112、温度計113から得られた温度湿度データが、結露特性記憶部115から得られた結露特性に当てはまるか比較し、当てはまる場合、CPUへワーニングを発行し、CPUから外部に接続されたサービスセンターへワーニングを出すようになっている。この際、サービスセンターへワーニングを出すこと以外に、直接MRI装置のモニタへワーニングを出すようにしても良い。

動作例1によれば、結露判定部115は結露が生じるかを判断し、その結果をCPUに伝えるため、CPUは水冷システムに結露が生じようとする場合、そのことを知ることができ、サービスセンターへ伝えたり、モニタへ表示させて操作者に知らせたり、装置を停めたりすることができる。

(動作例2：IGBTのDuty比を変更)
動作例2では、傾斜磁場電源制御回路103及び水冷制御回路104内部の構造が、図3のようになっている。次に図3について、図2と異なる点のみ説明する。図3において、117は、結露判定部115及びIGBTに接続されているIGBT制御部であり、IGBTを制御するためのものである。図3で示したような動作例2の構成では、結露判定部115が、温度センサ111、温度計112、温度計113から得られた温度湿度データが、結露特性記憶部116から得られた結露特性に当てはまるか比較し、当てはまる場合、IGBTのDuty比を上げて、IGBT及びこれに近接して配置された金属や水の温度を上げるようになっている。これにより、室温と金属の温度差を少なくし、結露が生じないようにしている。

動作例2によれば、結露判定部115は結露が生じるかを判断し、生じると判断した場合にはそれをIGBT制御部117へ伝え、IGBT制御部117はIGBTへ流れる電流のDuty比を上げるように制御するので、IGBTの温度を上げ、その結果冷却システムの温度を上げることができる。これにより、室温と金属の温度差を少なくし、結露が生じないようにしている。

(動作例3：IGBTをスイッチング)
動作例3では、傾斜磁場電源制御回路103及び水冷制御回路104内部の構造が、図4のようになっている。次に図4について、図3と異なる点のみ説明する。図4において、IGBT制御部117は、スイッチに接続されている。図3で示したようなその3の構成では、結露判定部115が、温度センサ111a〜c、温度計112、湿度計113から得られた温度湿度データが、結露特性記憶部116から得られた結露特性に当てはまるか比較し、当てはまる場合、傾斜磁場コイルに電流が流れないようにIGBT制御部117は、スイッチ114a〜cを制御する。そして、その状態でIGBT制御部117はIGBT109a〜fのスイッチングをさせ、IGBT109a〜fの温度を上昇させる。これにより、室温と金属の温度差を少なくし、結露が生じないようにしている。

動作例3によれば、結露判定部115は結露が生じるかを判断し、生じると判断した場合にはそれをIGBT制御部117へ伝え、IGBT制御部117は傾斜磁場コイルへ電流を流さないまま、IGBTのスイッチをON/OFFするので、IGBTの温度を上げ、その結果冷却システムの温度を上げることができる。これにより、室温と金属の温度差を少なくし、結露が生じないようにしている。

(動作例4：乾燥用ファンの作動)
動作例4では、傾斜磁場電源制御回路103及び水冷制御回路104内部の構造が、動作例1の場合の図2と同様になっている。図2で示したような動作例4の構成では、結露判定部115が、温度センサ111、温度計112、湿度計113から得られた温度湿度データが、結露特性記憶部116から得られた結露特性に当てはまるか比較し、当てはまる場合、CPUに接続された乾燥用ファンを制御し、乾燥用ファンにより、風を金属に吹付け、金属に結露が生じるのを直接防ぐことができる。

動作例4によれば、結露判定部115は結露が生じるかを判断し、その結果をCPUに伝えるため、CPUは水冷システムに結露が生じようとする場合、そのことを知ることができ、その場合乾燥用ファンにより、風が冷却システムの金属にふきかかるように制御し、金属に結露が生じるのを直接防ぐことができる。

次に、図5を用い本実施例におけるMRI装置の動作のフローを説明する。
以下、各ステップを順に説明する。

(ステップ401)
冷却システムに取り付けられた温度センサ111、温度計112、湿度計113で、温度及び湿度をそれぞれ計測する。得られたデータは、結露判定部115へ自動的に送られる。

(ステップ402)
結露判定部115は、温度センサ111、温度計112、湿度計113よりデータが送られると、結露特性記憶部116から結露特性を取得する。そして、データと結露特性と比較し、結露が生じると判断した場合は、(ステップ403)へ移行し、結露が生じないと判断した場合は、(ステップ405)へ移行する。

(ステップ403)
上述した動作例1に従って、CPUはサービスセンターへワーニングを出したり、直接MRI装置のモニタへワーニングを出して操作者に知らせる。また、上述した動作例4に従って、CPUは、乾燥用ファンを制御し、乾燥用ファンにより、風を金属に吹付ける。

(ステップ404)
上述した動作例2に従って、IGBT制御部117はIGBTへ流れる電流のDuty比を上げる。または、上述した動作例3に従って、IGBT制御部117は傾斜磁場コイルへ電流を流さないまま、IGBTのスイッチをON/OFFする。

(ステップ405)
検査を続行し、ステップ401へ移行する。

上記本実施例によれば、傾斜磁場電源と、冷媒により傾斜磁場電源を冷却する冷却システムと、該冷却システムの温度を計測する冷却システム温度センサと、傾斜磁場電源の配置された部屋の室温を計測する部屋温度計と、部屋の湿度を計測する部屋湿度計と、冷却システム温度センサと部屋温度計と部屋湿度計による計測結果により、冷却システムに結露が生じようとしていることを判定する判定部と、判定部による判定結果に応じて、結露が生じるのを防止する防止部を備え、それにより、水冷方式のMRI装置において、水冷システムに結露が発生することを結露特性に基づいて予測し、判定結果に基づいて好適に結露が生じることを防止したMRI装置を提供することができる。

本発明は、MRI装置に適用できる。

115 結露判定部、116 結露特性記憶部

Claims (4)

1. 傾斜磁場電源と、冷媒により前記傾斜磁場電源を冷却する冷却システムと、該冷却システムの温度を計測する冷却システム温度センサと、前記傾斜磁場電源の配置された部屋の室温を計測する部屋温度計と、前記部屋の湿度を計測する部屋湿度計と、前記冷却システム温度センサと前記部屋温度計と前記部屋湿度計による計測結果により、前記冷却システムに結露が生じようとしていることを判定する判定部と、前記判定部による判定結果に応
   じて、結露が生じるのを防止する防止部を備える磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記防止部は、結露が生じようとしている場合に、前記傾斜磁場電源に備えられたＩＧＢＴのＤｕｔｙ比を上げることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記防止部は、結露が生じようとしている場合に、傾斜磁場コイルへ電流を流さない状態で、前記傾斜磁場電源に備えられたＩＧＢＴをＯＮ／ＯＦＦさせることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   結露特性を記憶する記憶部を備え、前記判定部は、前記記憶部に記憶されている結露特性に基づいて、結露を判定することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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