JP2003024302A - 長波長熱輻射シールド - Google Patents

長波長熱輻射シールド

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JP2003024302A JP2002177847A JP2002177847A JP2003024302A JP 2003024302 A JP2003024302 A JP 2003024302A JP 2002177847 A JP2002177847 A JP 2002177847A JP 2002177847 A JP2002177847 A JP 2002177847A JP 2003024302 A JP2003024302 A JP 2003024302A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ｎＭＲ信号を劣化させることなく、傾斜コイ
ルから患者ボアやＲＦコイルへの熱伝達を低下させるた
めの方法を提供すること。 【解決手段】 第１のコーティング層４６、第２のコー
ティング層４８及び熱シールド層５０を含む熱輻射シー
ルド４４、並びに該シールドを付加する方法を提供す
る。第１のコーティング層４６は第１の表面に付加す
る。第２のコーティング層４８は第２の表面に付加す
る。熱シールド層５０は、熱輻射シールド４４を形成す
るように第１のコーティング層４６と第２のコーティン
グ層４８の間に配置している。この熱輻射シールド４４
は電気的に非干渉性の特性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全般的には、磁気
共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システムに特に適した熱輻射
シールドに関し、さらに詳細には、無線周波数（ＲＦ）
シールドと患者ボアのフォーマ（Patient bore forme
r）の間の輻射熱伝達を遮蔽するための方法及び装置に
関する。
【０００２】
【発明の背景】現在、磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）シ
ステムは、時間的に一定な主磁場を生成させる超伝導マ
グネットを含んでいる。この超伝導マグネットは、磁場
傾斜コイル・アセンブリと協同して使用される。この磁
場傾斜コイル・アセンブリは、相次ぐパルスを受ける
と、ＭＲＩデータ収集シーケンス中で静磁場内に一連の
制御された傾斜を生成させる。制御された傾斜は、少な
くとも１つのＭＲＩ（ＲＦ）コイルまたはアンテナと結
合した患者イメージング・ボリューム（患者ボア）全体
にわたって実現される。このＲＦコイルは磁場傾斜コイ
ル・アセンブリと患者ボアの間に位置している。
【０００３】典型的なＭＲＩの一部として、適当な周波
数からなるＲＦ信号を患者ボア内に送信する。患者ボア
からはＲＦコイルを介して核磁気共鳴（ｎＭＲ）応答Ｒ
Ｆ信号を受信する。周波数と位相のパラメータ範囲内で
エンコードされた受信ＲＦ信号からの情報は、ＲＦ回路
を使用することにより処理して視覚画像を形成させてい
る。これらの視覚画像は、患者のうち患者ボアの範囲内
にある断面またはボリューム中のｎＭＲ原子核の分布に
対応している。
【０００４】現在のＭＲＩシステムでは、パワー密度が
大きいため磁場傾斜コイル・アセンブリの温度が必然的
に高くなっている。最新のＭＲＩシステムでも磁場傾斜
コイル・アセンブリと患者ボアの外側表面の間のスペー
スが狭くなっており、これにより、患者ボアでの能動的
な冷却が不可能となっている。したがって、磁場傾斜コ
イル・アセンブリからＲＦコイルや患者ボアへの熱伝達
を低下させるために受動的な冷却方式が必要である。熱
輻射シールドは、ＭＲＩシステムとは別に、他の産業分
野で熱伝達を低下させるためにすでに利用されている受
動的冷却方式の１つである。
【０００５】赤外線特性を有する熱輻射シールドが熱伝
達の量を大幅に低下させることは、当技術分野で知られ
ている。従来では、熱輻射シールドは、その金属コーテ
ィングにより赤外線反射特性を得ていた。この金属コー
ティングのために、そのシールドは導電性となる。
【０００６】導電性シールドをＲＦコイルと磁場傾斜コ
イル・アセンブリの間に使用したとすると、ＲＦ回路の
共鳴電気特性や、ことによるとｎＭＲ信号の忠実度も劣
化させることがある。さらに、導電性シールドのため
に、有害なうず電流が発生することもある。うず電流に
よる磁場が発生すると、このうず電流が生成する磁場の
ためにＭＲＩのイメージング手順が妨害される可能性が
ある。
【０００７】赤外線反射性シールドをＲＦコイルとＲＦ
シールドの間に使用したとすると、ＭＲＩ動作中に当該
のＲＦ波長に干渉を起こす可能性がある。また、当該Ｒ
Ｆ波長に対する干渉によりＭＲＩイメージングに問題が
生じる可能性がある。
【０００８】上述のことと相まって、患者ボアに金属の
外側表面を備えるＭＲＩシステムではさらに、これら金
属製の表面がｎＭＲ信号とのＲＦ干渉を生じさせること
もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、現在のＭ
ＲＩシステムでｎＭＲ信号を劣化させることなく、傾斜
コイルから患者ボアやＲＦコイルへの熱伝達を低下させ
るための方法を提供できることが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、患者ボアの外側表面と磁気共鳴イメージャ（ＭＲ
Ｉ）システムの磁場傾斜コイル・アセンブリの内側表面
との間での輻射熱の伝達量を減少させると共に、ＭＲＩ
動作中に転送される当該ＲＦ波長と干渉しないようにす
ることにある。
【００１１】本発明の別の態様は、上記の目的を達成さ
せると同時に空間的制約を満足させることである。
【００１２】本発明の一態様では、熱輻射シールドを提
供する。この熱輻射シールドは第１のコーティング層と
第２のコーティング層を備えている。第１のコーティン
グ層と第２のコーティング層の間には熱シールド層を配
置させている。この熱輻射シールドは電気的に非干渉性
の特性を有している。
【００１３】上記の目的やその他の目的に従って、第１
の表面と第２の表面の間に熱輻射シールドを付加する方
法を提供する。この熱輻射シールドを付加する方法は、
第１の表面に第１のコーティング層を付加することを含
む。次いで、第２の表面に第２のコーティング層を付加
する。次いで、第１のコーティング層と第２のコーティ
ング層の間に熱シールド層を配置させている。
【００１４】本発明のさらに別の利点は、本発明が、様
々な空間的配慮を有する多様なＭＲＩシステムに適用で
きるという融通性を提供できることである。本発明の別
の利点は、本発明の赤外線反射特性及び熱特性のため
に、最新のＭＲＩシステムで磁場傾斜コイル・アセンブ
リの温度がより高くなることが、もはや問題とならない
ことである。
【００１５】さらに、本発明は、ｎＭＲスプリアス信号
を発生させることなくＲＦ電気特性の劣化を防止でき
る。したがって、上述した利点のために、電気的に非干
渉性の特性を有する赤外線反射性の熱輻射シールドが可
能となる。
【００１６】本発明自体や、別の目的及び付随的な利点
は、添付の図面に関連させながら取り上げた以下の詳細
な説明を参照することにより最適に理解されるであろ
う。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明をより完全に理解するため
には、添付の図面でより詳細に図示すると共に以下で一
例として記載している実施形態を参照すべきである。
【００１８】ここでは、熱輻射シールドを作成するため
の装置及び製造方法に関して本発明を記載する。しか
し、以下の説明は様々な目的に適応することができ、以
下に記載の用途（すなわち、磁気共鳴イメージャ（ＭＲ
Ｉ）システム、磁気共鳴スペクトロスコピー・システ
ム、無線周波数（ＲＦ）磁場や傾斜磁場を必要とするそ
の他の用途）に限定されないことを理解されたい。
【００１９】ここで図１を参照すると、図１はＭＲＩシ
ステム１０のブロック概要図である。ＭＲＩシステム１
０は、複数の超伝導マグネット・コイル１３を有する超
伝導マグネット１２を含む静止マグネット構造１１（円
筒構造）を備えており、これにより中央のボア１４（患
者ボア）の長手方向の軸（ｚ軸）に沿って時間的に一定
の磁場を生成させている。超伝導マグネット・コイル１
３は、超伝導マグネット支持構造フォーマ１６により支
持されると共に環状ヘリウム容器１８内に入れられてい
る。主磁場シールドコイル・アセンブリ２０は、超伝導
マグネット・コイル１３が発生させる磁場と対向する磁
場を発生させている。第１の熱シールド２２によりヘリ
ウム容器２６を囲繞し「ボイルオフ（ｂｏｉｌ−ｏｆ
ｆ）」を軽減させている。第２の熱シールド２４により
第１の熱シールド２２を囲繞することもある。第１の熱
シールド２２と第２の熱シールド２４の両者は、機械的
冷却により冷却することが好ましい。
【００２０】環状真空容器２６は第１の熱シールド２２
及び第２の熱シールド２４を収容している。この環状真
空容器２６は、患者ボア１４を囲繞すると共に長手方向
の軸と平行に延びる円筒状部材２８を備えている。中心
３２から最も離れた長手方向の側面である患者ボア１４
の第１の外部側面３０上には、磁場傾斜コイル・アセン
ブリ３４がある。磁場傾斜コイル・アセンブリ３４の第
２の外部側面３６上には円筒状の誘電フォーマ３８があ
る。この円筒状誘電フォーマ３８には、磁場傾斜コイル
・アセンブリ３４内に埋め込むようにＲＦシールド４０
を付加している。主ＲＦコイル４２及びＲＦシールド４
０を含んでいるＲＦコイル・アセンブリ４１は、患者ボ
ア１４内に配置させている。
【００２１】ＲＦシールド４０と主ＲＦコイル４２の間
には非導電性熱輻射シールド４４（ＮＴＲＳ）を配置し
ている。ＮＴＲＳ４４は、第１のコーティング層４６、
第２のコーティング層４８及び複数のサーマル層５０を
備えている。この複数のサーマル層５０は、第１のコー
ティング層４６と第２のコーティング層４８の間に配置
させている。第１のコーティング層４６は、磁場傾斜コ
イル・アセンブリ３４とＲＦシールド４０の合成部のう
ち中心３２に最も近い長手方向の側面である内部側面５
２に付加している。第２のコーティング層４８は、患者
ボア１４の第１の外部側面３０に付加している。
【００２２】主ＲＦコイル４２はＲＦ送信器５６と接続
させ、またこのＲＦ送信器５６はシーケンス制御装置５
８と接続させている。シーケンス制御装置５８は、磁場
傾斜コイル・アセンブリ３４と接続させた傾斜コイル制
御装置６２を介して一連の電流パルス発生装置６０を制
御している。ＲＦ送信器５６は、シーケンス制御装置５
８と協同して、無線周波数信号のパルスを発生させ、患
者ボア１４内の対象の一部分の選択した双極子（ｄｉｐ
ｏｌｅ）における磁気共鳴を励起かつ制御している。
【００２３】無線周波数受信器６６は主ＲＦコイル４２
に接続し、対象の検査対象部分から放出される磁気共鳴
信号を復調させている。無線周波数受信器６６は画像再
構成装置６８に接続させており、この画像再構成装置６
８により受信した磁気共鳴信号を電子画像表示に再構成
させて画像メモリ７０内に格納している。画像メモリ７
０内に格納した電子画像は映像処理装置７２により適当
なフォーマットに変換してビデオモニタ７４上に表示さ
せている。
【００２４】ここで図２を参照すると、図２は、第１の
コーティング層４６、第２のコーティング層４８及び複
数のサーマル層５０を有するＮＴＲＳの拡大詳細断面図
である。第１のコーティング層４６及び第２のコーティ
ング層４８は、様々な複合材料を含むことができ、以下
の実施形態に記載している複合材料に限定するものでは
ない。
【００２５】第１のコーティング層４６及び第２のコー
ティング層４８は、金属粉末を含んだペイントにより構
成させることが好ましい。このペイントは広帯域の赤外
線エネルギーを反射させることが可能な市販の任意の形
式とすることができる。もちろん、層４６及び層４８
は、着色剤（ｓｔａｉｎ）、アクリル樹脂その他の材料
など、ペイント以外のコーティング材料を含むことがで
きる。ＭＲＩシステムの動作時の顕著な電流を防止する
ため、金属粉末とペイントから得られる複合材の電気抵
抗は十分に大きくすべきである。本発明のための金属粉
末とペイントから得られる複合材の電気抵抗は無限大に
近い。この粉末とペイントの複合材により不要な赤外線
信号を反射させている。
【００２６】別の実施形態では、層４６と層４８の両者
のために金属トレースからなるパターンを用いている。
金属トレースからなるパターンを内部側面５２と第１の
外部側面３０に付加することにより、それぞれ第１のコ
ーティング層４６と第２のコーティング層４８を形成さ
せている。金属トレースからなるパターン、並びにこの
トレースを層４６及び層４８の厚さと連携して付加する
方法により、有害なうず電流の発生を十分に防止するこ
とができる。金属トレースからなるこのパターンは赤外
線反射性表面特性のために十分であると共に、所望のＲ
Ｆ信号が妨害なく通過するだけの十分な開口を備えてい
る。
【００２７】本発明のさらに別の実施形態では、非金属
製の薄膜からなる多重層を用いて第１のコーティング層
４６及び第２のコーティング層４８を形成させている。
層４６及び層４８の付加は、当技術分野で周知の任意の
従来方法を用いて実施することができる。非金属薄膜の
多重層のＲＦ特性により、所望で所定の目標波長域内で
赤外線エネルギーを反射させ除いている。この非金属薄
膜は誘電材料から製造している。
【００２８】さらに、内側及び外側表面上にコーティン
グを使用する必要がないような本発明の別の実施形態も
利用可能である。
【００２９】第１のコーティング層４６と第２のコーテ
ィング層４８の間にＮＴＲＳのサーマル層を配置させ
る。サーマル層５０の数及び厚さは、そのＭＲＩシステ
ムの具体的な空間的制約により決まる。サーマル層５０
は、ｎＭＲ信号に影響を与えないような、非金属で赤外
線反射性であるが非導電性であるような材料を含む。本
発明では、ペイントと組み合わせて薄肉の基層ポリエス
テル材料を使用してサーマル層５０を形成させている。
本発明の実施の一形態では、内側表面と外側表面の間に
位置させる熱シールド層の幾つかまたはすべてを不要に
することも可能である。したがって、これらの表面間に
層を追加していたり、または追加していないようなコー
ティング表面の多くの組み合わせの利用が可能である。
【００３０】ここで図３を参照すると、ＮＴＲＳ４４を
使用しているＭＲＩシステム１０とＮＴＲＳ４４を使用
していないＭＲＩシステム１０について、時間に対する
温度のグラフを示している。時間の経過と伴に、ＮＴＲ
Ｓ４４を使用しているＭＲＩシステム１０の方の温度が
より低くなっている。
【００３１】上述した発明は、磁場傾斜コイル温度がよ
り高いことに起因する問題を最小限にするのに役立つと
共に、ＭＲＩの様々な用途の空間的制約を満足してい
る。
【００３２】当業者によれば、上述した装置及び製作方
法は様々な目的に適応させることが可能であり、またＭ
ＲＩシステム、磁気共鳴スペクトロスコピー・システ
ム、並びにＲＦ磁場や傾斜磁場を必要とするようなその
他の用途に限定されることがなく、多様な他の用途に使
用することもできる。さらに上述した発明は、本発明の
真の趣旨を逸脱することなく変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の一形態により付加した
熱輻射シールドを利用している磁気共鳴イメージャ（Ｍ
ＲＩ）システムのブロック概要図である。
【図２】本発明の好ましい実施の一形態によるＭＲＩシ
ステムの拡大詳細断面図である。
【図３】ＮＴＲＳ４４を用いたＭＲＩシステム１０とＮ
ＴＲＳ４４を用いないＭＲＩシステム１０に関する温度
対時間のグラフである。
【符号の説明】
１０ ＭＲＩシステム １１ 静止マグネット構造（円筒構造） １２ 超伝導マグネット １３ 超伝導マグネット・コイル １４ 患者ボア １６ 超伝導マグネット支持構造フォーマ ２０ 主磁場シールドコイル・アセンブリ ２２ 第１の熱シールド ２４ 第２の熱シールド ２６ ヘリウム容器 ２８ 円筒状部材 ３０ 第１の外部側面 ３２ 中心 ３４ 磁場傾斜コイル・アセンブリ ３６ 第２の外部側面 ３８ 誘電フォーマ ４０ ＲＦシールド ４１ ＲＦコイル・アセンブリ ４２ 主ＲＦコイル ４４ 非導電性熱輻射シールド（ＮＴＲＳ） ４６ 第１のコーティング層 ４８ 第２のコーティング層 ５０ サーマル層 ５２ 中心に最も近い内部側面 ５６ ＲＦ送信器 ５８ シーケンス制御装置 ６０ 電流パルス発生装置 ６２ 傾斜コイル制御装置 ６６ 無線周波数受信器 ６８ 画像再構成装置 ７０ 画像メモリ ７２ 映像処理装置 ７４ ビデオモニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド・エドワーズ・ディーン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ハー トランド、ヒッコリー・コート、288番 (72)発明者 ダニエル・ジェセフ・ヴァイエルス アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウォ ーワトサ、84ティーエイチ・ストリート、 ノース、2321番 Ｆターム(参考） 4C096 AB47 AD08 AD09 CA53 CA63 CB20

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１のコーティング層と、 第２のコーティング層と、 前記第１のコーティング層と前記第２のコーティング層
    の間に配置させた熱シールド層と、を備えている、非干
    渉性の電気特性を有するような磁気共鳴イメージャ・シ
    ステム用熱輻射シールド。
  2. 【請求項２】 前記第１のコーティング層または前記第
    ２のコーティング層がペイントを含む、請求項１に記載
    のシステム。
  3. 【請求項３】 前記第１のコーティング層または前記第
    ２のコーティング層が赤外線反射性である、請求項１に
    記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記第１のコーティング層または前記第
    ２のコーティング層が金属粉末を含んでいる、請求項１
    に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記第１のコーティング層または前記第
    ２のコーティング層が金属トレースからなるパターンを
    備えている、請求項１に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記第１のコーティング層または前記第
    ２のコーティング層が複数の非金属薄膜層を備えてい
    る、請求項１に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記熱シールド層が複数のサーマル層を
    備えている、請求項１に記載のシステム。
  8. 【請求項８】無線周波数（ＲＦ）コイルと、 磁場傾斜コイル・アセンブリと、 前記ＲＦコイルと前記磁場傾斜コイル・アセンブリの間
    に配置した複数の層を含む熱輻射シールドと、を備える
    磁気共鳴イメージャ（ＭＲＩ）システム。
  9. 【請求項９】 前記熱輻射シールドが、 第１のコーティング層と、 第２のコーティング層と、 前記第１のコーティング層と前記第２のコーティング層
    の間に配置した熱シールド層と、を含んでいる、請求項
    ８に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記第１のコーティング層または前記
    第２のコーティング層がペイントを含む、請求項９に記
    載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記第１のコーティング層または前記
    第２のコーティング層が赤外線反射性である、請求項９
    に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記第１のコーティング層または前記
    第２のコーティング層が金属粉末を含んでいる、請求項
    ９に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記第１のコーティング層または前記
    第２のコーティング層が金属トレースからなるパターン
    を備えている、請求項９に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記第１のコーティング層または前記
    第２のコーティング層が複数の非金属薄膜層を備えてい
    る、請求項９に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記熱シールド層が複数のサーマル層
    を備えている、請求項９に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 第１の表面と第２の表面の間に配置さ
    せた熱輻射シールドを製作する方法であって、 前記第１の表面に第１のコーティング層を付加するステ
    ップと、 前記第２の表面に第２のコーティング層を付加するステ
    ップと、 前記第１のコーティング層と前記第２のコーティング層
    の間に熱シールド層を配置させるステップと、を含む方
    法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の方法に従って形成
    させた熱輻射シールド。
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