CN101202142A - 超导磁铁装置以及磁共振成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可分别同时无障碍地进行冷冻机的维修作业和电力线端口的装卸作业的超导磁铁装置及MRI装置。该超导磁铁装置具备：将形成为环状的多个超导线圈与制冷剂一起收放的一对线圈容器(10)；分别收放各线圈容器(10)的一对真空容器(1A、1B)；将各真空容器(1A、1B)间作为均匀磁场空间，并将各真空容器(1A、1B)以在上下方向上相对的状态相互连接的一对支柱(7C、7D)；以及，设置在一对真空容器(1A、1B)中位于上侧的真空容器(1A、1B)的上部的冷冻机(20)及电力线端口(30)，冷冻机(20)配置在一对支柱中一个支柱(7C)的上方，电力线端口(30)配置在另一个支柱(7D)的上方。

Description

超导磁铁装置以及磁共振成像装置

技术领域

本发明涉及超导磁铁装置以及磁共振成像装置(以下简称为MRI装置)，尤其涉及不会给被检测体闭塞感的开放型的MRI装置所适用的超导磁铁装置以及使用了它的MRI装置。

背景技术

一直以来，使用超导磁铁装置生成静磁场的MRI装置，尤其在医疗诊断领域得以广泛利用，不会给被检测体闭塞感的开放型的MRI装置，由于容易接近被检测体，所以作为活体检查装置而受到注目。

这种MRI装置具备呈圆筒状或椭圆筒状的上下一对真空容器，在这些真空容器之间具有磁场空间(摄像区域)。在各真空容器中收放有把直径不同的多对超导线圈与制冷剂一起收放的线圈容器。在多对超导线圈中包括至少一对超导主线圈和至少一对超导屏蔽线圈，以便在台架间隙内具有中心的球状或椭圆球状的摄像区域中生成均匀的静磁场。

作为容纳在线圈容器中的制冷剂使用液氦，为了降低该液氦的消耗，使用再凝结蒸发气体的极低温度的冷冻机。

一般情况下，根据再凝结蒸发气体的需要，冷冻机设置在上侧的真空容器的上部中央位置或结合上下一对真空容器的侧方支撑部件的上方位置(例如，参照专利文献1～3)。

另外，作为具备向超导线圈供给励磁电流的电力线等的服务端口，已公开了装卸式的端口(例如，参照专利文献4)或具备补给液氦的补给口的端口(例如，参照专利文献5)。

专利文献1：日本特开2002-17705号公报，

专利文献2：日本特开2005-237417号公报，

专利文献3：日本特开2005-185551号公报，

专利文献4：日本特开平5-217743号公报，

专利文献5：日本特开2004-51475号公报。

然而，在上述以往的专利文献5所记载的技术中，做成冷冻机、电力线以及补给口进行接近配置的结构，若在专利文献1～3所示的装置中采用这种结构，则不能同时进行与冷冻机相关的维修作业、电力线的装卸作业以及通过了补给口的液氦的补给作业。例如，在进行与冷冻机相关的维修作业时，电力线成为障碍，而且在进行电力线的装卸作业时冷冻机成为障碍。

另外，若将冷冻机和连接有电力线的电力线端口接近配置，则组合了它们的整体的形状会大型化，而且不能将冷冻机的端口做成与冷冻机的外形一致的圆筒形的结构等，有可能使形状变得复杂。

另外，在专利文献4那样的装卸式的使用电力线的电力线端口中，由于通电中需要气体冷却，所以，因该冷却气体的冷却效果，有时在电力线端口上产生结露。在该场合，若冷冻机和电力线端口接近配置，则引起用于冷冻机的真空密封的真空用密封件恶化的不良状况或由结露所产生的水分透过真空用密封件而产生真空漏泄等不良状况，存在超导磁铁装置的真空绝热降低的危险。若真空绝热降低，则产生制冷剂的减少，存在最终导致超导磁铁的线圈失超的危险。

发明内容

于是，本发明的目的是提供一种可分别同时无障碍地进行冷冻机的维修作业和电力线端口的装卸作业的超导磁铁装置以及MRI装置。

为了达到上述目的，在本发明中，做成在将一对真空容以在上下方向上相对的状态相互连接的一对支柱的上方，分别配置冷冻机和电力线端口的结构，所以，在进行与冷冻机相关的维修作业时，电力线端口不会成为障碍，而在进行电力线端口的装卸作业时，冷冻机不会成为障碍。因此，可分别同时无障碍地进行冷冻机的维修作业和电力线端口的装卸作业。另外，由于电力线端口和冷冻机不接近，所以不会发生由电力线端口的气体冷却引起的冷冻机的真空用密封件的破裂或真空漏泄，能够长期稳定地维持超导磁铁装置的性能。

另外，在使用了这种超导磁铁装置的MRI装置中，由于能够分别同时无障碍地进行冷冻机的维修作业和电力线端口的装卸作业，所以，能够缩短维修作业的时间，提高经济效益，并能够实现成本的降低。

本发明具有如下效果。

根据本发明，获得可分别同时无障碍地进行冷冻机的维修作业和电力线端口的装卸作业的超导磁铁装置以及MRI装置。

附图说明

图1是表示本发明的具备超导磁铁装置的磁共振成像装置的说明图。

图2是表示超导磁铁装置的构造的模式剖视图。

图3是表示用于超导磁铁装置的冷冻机的模式剖视图。

图4是表示超导磁铁装置的振动的状态的模式立体图。

图5是表示超导磁铁装置的变型例的模式立体图。

图中：

1-超导磁铁装置，1A、1B-真空容器，2-超导主线圈，3-超导屏蔽线圈，4-制冷剂，7C、7D-支柱，10-线圈容器，12-床，13-搬送机构，14-分析机构，20-冷冻机，30-电力线端口，35-补给口。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的使用超导磁铁装置的MRI装置的一个实施方式进行详细说明。如图1所示，MRI装置包括：超导磁铁装置1；装载被检测体(未图示，以下同样)的床12；将装载在该床12上的被检测体向摄像区域FOV(Field of View)搬送的设有未图示的驱动机构的搬送机构13；以及分析来自利用该搬送机构13搬送到摄像区域FOV的被检测体的核磁共振信号的由计算机等设备构成的分析机构14，该MRI装置通过装载在床12上的被检测体进行人体断面摄影。这里，图1中用符号Z表示的轴线是通过超导磁铁装置1中心的中心轴，而且是通过摄像区域FOV的中心部的铅垂轴。

如图2所示，超导磁铁装置1采用如下结构，在内部，都形成为环状的超导主线圈2、超导屏蔽线圈3与超导用制冷剂4一起收放在线圈容器10中，该线圈容器10通过热屏蔽件11分别收放在将内部保持为真空的一对真空容器1A、1B中。并且，具备：将真空容器1A、1B之间作为均匀磁场，且将各真空容器1A、1B以在上下方上相对的状态相互连接的一对支柱7C、7D；以及设在上侧的真空容器1A的上部的冷冻机20及电力线端口30。

在本实施方式中，在一对支柱7C、7D中的一个支柱7C的上方配置有冷冻机20，在另一个支柱7D的上方配置有电力线端口30。一对支柱7C、7D隔着中心轴Z配置在超导磁铁装置1的径向两侧(配置在180度相反侧)，这样，冷冻机20和电力线端口30隔着中心轴Z留出间隔配置在超导磁铁装置1的径向两侧。

超导主线圈2、超导屏蔽线圈3使用例如NbTi线材作为线圈线材，并通过未图示的支撑体分别支撑在线圈容器10内。

在本实施方式中，在超导主线圈2中流动有规定方向的电流，而在超导屏蔽线圈3中流动有与超导主线圈2相反方向的电流。还有，在真空容器1A、1B内，设有未图示的修正线圈等。另外，作为超导用制冷剂4例如使用液氦。

上侧的真空容器1A和下侧的真空容器1B在支柱7C、7D内连接在一起，收放在各真空容器1A、1B内的线圈容器10、热屏蔽件11也在支柱7C、7D内分别进行连接。由此，液氦4在真空容器1A、1B之间流通。还有，在上侧的真空容器1A及下侧的真空容器1B上，形成有面对摄像区域FOV的凹部，并在该凹部内设有倾斜磁场线圈8。在该倾斜磁场线圈8上，在该倾斜摄像区域FOV一侧设置有RF(射频)线圈9。

线圈容器10用热屏蔽件11覆盖其全周，实现与外部的绝热。另外，通过将该热屏蔽件11用各真空容器1A、1B覆盖，使外部和线圈容器10之间处于真空以实现绝热。

冷冻机20是GM式冷冻机，如上所述，配置在支柱7C的上侧，并固定在真空容器1A上。在本实施方式中，如图2所示，做成在真空容器1A(线圈容器10)的径向，在超导主线圈2和超导屏蔽线圈3之间配置冷冻机20的结构。如图3所示，冷冻机20具备驱动马达21、第一圆柱体22及第二圆柱体23而构成。

在第一圆柱体22中收放有第一蓄冷器22a，在第二圆柱体23中收放有第二蓄冷器23a。在第一蓄冷器22a和第二蓄冷器23a之间设有未图示的第一膨胀室，在其底部设有第一冷却台S1。另外，在第二蓄冷器23a和第二圆柱体23的顶端壁之间设有未图示的第二膨胀室，在其底部形成有比第一冷却台S1温度低的第二冷却台S2。

这种冷冻机20进行用第一冷却台S1冷却热屏蔽件11，并用第二冷却台S2对成为气体状的液氦(蒸发气体G)进行液化的工作。

另外，在本实施方式中，热屏蔽件11虽然举例说明了1层的结构，但是并不限定于此，做成2层、3层的结构也可以。该场合，在冷冻机20上也设置与层数对应的冷却台，恰当地进行各热屏蔽件的冷却。

在成为冷冻机20的安装位置的真空容器1A的顶板上，设有从顶板向上方一体突出形成的圆筒状的端口1a，可使用未图示的螺栓等将冷冻机20的固定用凸缘部20a固定在该端口1a上。冷冻机20在固定于端口1a上的状态下，设置在第一圆柱体22的下端的凸缘部22b位于比热屏蔽件11靠上方的位置，该凸缘部22b和热屏蔽件11之间用传热挠性部件24进行热连接。通过在它们之间设置这种传热挠性部件24，能够适当地防止冷冻机20的振动传递到热屏蔽件11和线圈容器10上。

另外，冷冻机20在通过未图示的真空用密封件固定在端口1a上的状态下，其第二冷却台S2成为位于与线圈容器10连通的空间内的状态。

在冷冻机20的周围，以包围第一圆柱体22的方式，在真空容器1A的顶板和热屏蔽件11之间设有波纹管25。并且，以包围冷冻机20的第二圆柱体23的方式，在热屏蔽件11和线圈容器10之间设有波纹管26，通过设置这种波纹管25、26，以及将冷冻机20的第二圆柱体23配置在面对线圈容器10的空间(存在蒸发气体G的空间)内，能够更加适当地防止冷冻机20的振动传递到热屏蔽件11或线圈容器10上。

另外，冷冻机20的上部用未图示的磁屏蔽件覆盖。

这里，冷冻机20其重量比真空容器1A的顶板的重量重。因此，在真空容器1A的中间部像以往那样配置冷冻机20的场合，冷冻机20运转时的振动从上侧的真空容器1A通过支柱7C、7D传递到下侧的真空容器1B，存在振动波及整个超导磁铁装置1的危险。

对此，在本实施方式中，由于冷冻机20配置在支柱7C的上方，所以如图4所示，成为支柱7C的上方的部分即配置有冷冻机20的部分成为上侧的真空容器1A的振动的波节。这样，可抑制在支柱7C中传递的振动，并可抑制上侧的真空容器1A的振动传递到下侧的真空容器1B。因而，能够适当地防止因冷冻机20的振动而使振动波及整个超导磁铁装置1。这可以防止所拍摄的图像紊乱，有助于提高图像的质量。

还有，超导磁铁装置1作为振动源具有倾斜磁场线圈8，以往，处于尤其是上侧的真空容器1A比下侧的真空容器1B容易振动的状况。

对此，在本实施方式中，由于冷动机20配置在支柱7C的上方，且电力线端口30配置在支柱7D的上方，所以，能够适当地抑制振动应答变位，可以防止所拍摄的图像紊乱，可提高图像的质量。

还有，如图2所示，在冷冻机20上连接有通向驱动马达21的未图示的电线或通向未图示的压缩机的高压软线等部件E，这些部件E暂且向超导磁铁装置1的侧方的地面下降，然后向外部等引出。在本实施方式中，沿支柱7C的外周壁保持电线或高压软线等部件E。

如上所述，电力线端口30配置在支柱7D的上方。在本实施方式中，电力线端口30为装卸式的，为了能够在低温部进行装卸而设置有接触器3 1。另外，在电力线端口30上设有用于补给液氦4的补给口35。在补给口35上连接有通过支柱7D而连通到下侧的线圈容器10的最下部近旁的补给管35a。

接触器31和各超导主线圈2及各超导屏蔽线圈3之间，由用于进行通电的搭接线32进行电连接。该搭接线32通过支柱7D内的线圈容器10的连接部分还搭接到下侧的真空容器1B，从而电连接在真空容器1B的超导主线圈2、超导屏蔽线圈3。

这样，在搭接线32通过支柱7D来搭接的结构中，通过在支柱7D的上方设置电力线端口30，能够缩短搭接线32的全长。

另外，电力线端口30也与上述冷冻机20同样，其重量比真空容器1A的顶板的重量重。因此，假设在支柱7D的上方以外的部位配置电力线端口30，则真空容器1A的重量不平衡，由冷冻机20的运转引起的上侧的真空容器1A的振动在支柱7D中传递并传递到下侧的真空容器1B，存在振动波及整个超导磁铁装置1的危险。

对此，在本实施方式中，由于电力线端口30配置在支柱7D的上方，所以如图4所示，支柱7D的上方即配置有电力线端口30的部分成为上侧的真空容器1A的振动的波节，在支柱7D中传递的振动得以抑制。因此，利用与上述支柱7C一侧的振动抑制的协作效果，能够更加适当地防止振动波及整个超导磁铁装置1。由此能够防止所拍摄的图像紊乱，可提高图像的质量。

还有，在电力线端口30通电时，由于作为冷却用使气体状的氦流动，所以，在真空容器1A上的与电力线端口30的接触部位容易产生温度下降，存在产生结露的危险。通常，为了避免产生这种结露，实施未图示的绝热等的处置，而假设发生了这种情况，也由于冷冻机20配置在与电力线端口30相反侧的支柱7C的上方，所以不会引起用于冷冻机20的真空密封的未图示的真空用密封件恶化的不良状况或由结露产生的水分透过真空用密封件产生真空漏泄等的不良状况。

另外，与电力线端口30的补给口35连接的补给管35a，能够通过支柱7D以最短距离向下侧的线圈容器10引出，从而容易进行补给管35a的操作。

还有，如图2所示，与电力线端口30连接的电力供给线W，暂时向超导磁铁装置1侧方的地面下降，然后向外部等引出。在本实施方式中，沿支柱7D的外周壁保持电力供给线W。

下面，对在本实施方式中获得的效果进行说明。

(1)由于在将一对真空容器1A、1B以在上下方向上相对的状态相互连接的一对支柱7C、7D的上方，分别配置冷冻机20和电力线端口30，所以在进行与冷冻机20相关的维修作业时，电力线端口30不会成为障碍，而在进行电力线端口30的装卸作业时，冷冻机20不会成为障碍。因此，能够分别同时无障碍地进行冷冻机20的维修作业和电力线端口30的装卸作业。

另外，由于冷冻机20的端口1a和电力线端口30分开距离而构成，所以，与将它们做成一体构造的情况比较，能够分别较小地形成，外观上变得灵巧。而且，由于能够较小地形成，所以能够缩小形成于真空容器1A的顶板上的端口1a和电力线端口30的孔径，易于形成，也难以产生伴随形成的变形等。

(2)由于电力线端口30和冷冻机20不接近配置，所以不会发生由电力线端口30的气体冷却引起的冷冻机20的真空用密封件的破裂或真空漏泄，能够长期稳定地维持超导磁铁装置1的性能。

(3)由于冷冻机20配置在支柱7C的上方，所以，成为支柱7C的上方的部分即配置有冷冻机20的部分成为上侧的真空容器1A的振动的波节，可抑制在支柱7C中传递的振动。因而，能够适当地防止通过冷冻机20的振动而使振动波及整个超导磁铁装置1。这可以防止所拍摄的图像紊乱，有助于提高图像的质量。

(4)由于电力线端口30配置在支柱7D的上方，所以，支柱7D的上方即配置有电力线端口30的部分成为上侧的真空容器1A的振动的波节，可抑制在支柱7D中传递的振动。因此，利用与上述支柱7C一侧的振动抑制的协作效果，能够更加适当地防止振动波及整个超导磁铁装置1。

(5)由于与冷冻机20连接的电线或高压软管等部件E沿支柱7C的外周壁进行设置，所以能够将电线或高压软管等部件E以顺畅连贯的状态进行线缆配置。

另外，由于与电力线端口30连接的电力供给线W在支柱7D一侧沿其外周壁保持，所以，线缆配置不会向上述支柱7C一侧偏移，结果，能够使支柱7C、7D的外观变得细致灵巧。因此，具有宽阔地观察台架间隙的效果，并给予被检测体进一步的开放感。

(6)与电力线端口30的补给口35连接的补给管35a，能够通过支柱7D以最短距离向下侧的线圈容器10引出，从而容易进行补给管35a的操作，并能够缩短全长。

(7)由于电力线端口30配置在支柱7D的上方，所以能够通过支柱7D内的线圈容器10的连接部分，将搭接线32搭接到下侧的真空容器1B，从而能够缩短搭接线32的全长。

(8)由于冷冻机20配置在支柱7C的上方，且电力线端口30配置在支柱7D的上方，所以，在通过倾斜磁场线圈8容易产生振动的上侧的真空容器1A中，能够适当地抑制振动响应变位，防止所拍摄的图像紊乱，并能够提高图像的质量。

(9)在使用了超导磁铁装置1的MRI装置中，由于能够分别同时无障碍地进行冷冻机20的维修作业和电力线端口30的装卸作业，所以，能够缩短维修作业的时间，提高经济效益，并能够实现成本的降低。

还有，如图5所示，补给口35与电力线端口30分开设置，并配置在电力线端口30的侧方也可以。

另外，如图3中用单点划线所示，也可以做成在真空容器1A的顶板上设置肋1b以提高顶板的强度的结构。该场合，通过将肋1b设置在端口1a和电力线端口30(参照图1)之间，能够加强两个关节之间，能够更加适当地抑制通过支柱7C、7D传递振动。

Claims (4)

1.一种超导磁铁装置，其特征在于，

具备：将形成为环状的多个超导线圈与制冷剂一起收放的一对线圈容器；

分别收放上述各线圈容器的一对真空容器；

将上述真空容器之间作为均匀磁场空间，并将各真空容器以在上下方向上相对的状态相互连接的一对支柱；以及，

设置在上述一对真空容器中位于上侧的上述真空容器的上部的冷冻机及电力线端口，

上述冷冻机配置在上述一对支柱中的一个支柱的上方，

上述电力线端口配置在与上述一个支柱不同的另一个支柱的上方。

2.根据利要求1所述的超导磁铁装置，其特征在于，

在上述电力线端口上设有用于补给制冷剂的补给口。

3.根据权利要求1或2所述的超导磁铁装置，其特征在于，

上述线圈容器包括超导主线圈和直径形成为比该超导主线圈还大的超导屏蔽线圈，

上述冷冻机在上述线圈容器的径向上配置在上述超导主线圈和上述超导屏蔽线圈之间。

4.一种磁共振成像装置，具备权利要求1至3中任意一项所述的超导磁铁装置，其特征在于，

具备：装载被检测体的床；将装载在该床上的上述被检测体向摄像区域搬送的搬送机构；以及，分析来自利用该搬送机构搬送到上述摄像区域的上述被检测体的核磁共振信号的分析机构。

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