JP2010005198A - ポンプシステムおよび磁気共鳴診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】設置のために必要なスペースを小さくする。
【解決手段】真空ポンプ24は、気体を吸引する。通気ダクト21は、通気ダクト23を介して真空ポンプ24と密閉空間18とをつなぐ。通気ダクト22は、寝台内ダクトおよび通気ダクト23を介して真空ポンプ24と吸熱ダクト17とをつなぐ。バルブ25は、通気ダクト21における通気率を変化させる。制御回路27は、密閉空間18における真空度を閾値以上に保つように予め定められた条件に従ってバルブ25を制御する。
【選択図】 図1
【解決手段】真空ポンプ24は、気体を吸引する。通気ダクト21は、通気ダクト23を介して真空ポンプ24と密閉空間18とをつなぐ。通気ダクト22は、寝台内ダクトおよび通気ダクト23を介して真空ポンプ24と吸熱ダクト17とをつなぐ。バルブ25は、通気ダクト21における通気率を変化させる。制御回路27は、密閉空間18における真空度を閾値以上に保つように予め定められた条件に従ってバルブ25を制御する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、傾斜磁場コイルの周囲に密閉空間と、発熱部品の発熱を吸収するための気流を生じさせる吸熱通路とを有した磁気共鳴診断装置と、このような磁気共鳴診断装置に適応するポンプシステムに関する。
傾斜磁場コイルの振動に起因する騒音を低減して静音化を図るために、傾斜磁場コイルの周囲を真空とする磁気共鳴イメージング装置が特許文献1により知られている。
特許文献1に記載された磁気共鳴イメージング装置は、それぞれ円筒状のボアチューブと静磁場磁石との間に生じる空間を、ボアチューブの側端および静磁場磁石の側端にそれぞれ固定された真空容器により密閉することによって、傾斜磁場コイルの周辺に密閉空間を形成している。そしてこの密閉空間の空気を真空ポンプによって吸い出すことによって、傾斜磁場コイルの周囲を真空としている。
一方、本出願人は、高周波コイルを空冷する冷却機構を備えた磁気共鳴装置を特許文献2として出願している。
特許文献2に記載された磁気共鳴イメージング装置は、高周波コイルに面する空間(吸熱通路)を形成して、この空間にファンによって気流を生じさせることによって、この気流により高周波コイルを空冷している。
特開平10−118043号公報
特願2007−303246
ところで、傾斜磁場コイルや高周波コイルは、その内部に被検体を置くことが可能な空間を確保しなければならないために大型であり、傾斜磁場コイルの周囲の密閉空間や、高周波コイルに面した吸熱通路の容積も大きい。このため、真空ポンプやファンは大型のものが必要になる。特許文献1の技術と特許文献2の技術との双方を備えた装置の場合、このような大型の真空ポンプおよびファンをそれぞれ設置しなければならず、そのために大きな設置スペースが必要になる。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、設置のために必要なスペースを小さくすることにある。
本発明の第1の態様によるポンプシステムは、傾斜磁場コイルの周囲に密閉空間と、発熱部品の発熱を吸収するための気流を生じさせる吸熱通路とを有した磁気共鳴診断装置に適応するポンプシステムであって、吸引ポンプと、前記吸引ポンプと前記密閉空間とをつなぐ第1の通気ダクトと、前記吸引ポンプと前記吸熱ダクトとをつなぐ第2の通気ダクトと、前記第1の通気ダクトにおける通気率を変化させる第1のバルブと、前記密閉空間における真空度を閾値以上に保つように予め定められた条件に従って前記第1のバルブを制御する第1の制御手段とを備える。
本発明の第2の態様による磁気共鳴診断装置は、傾斜磁場コイルの周囲に密閉空間と、発熱部品の発熱を吸収するための気流を生じさせる吸熱通路とを有した磁気共鳴診断装置であって、吸引ポンプと、前記吸引ポンプと前記密閉空間とをつなぐ第1の通気ダクトと、前記吸引ポンプと前記吸熱ダクトとをつなぐ第2の通気ダクトと、前記第1の通気ダクトにおける通気率を変化させる第1のバルブと、前記密閉空間における真空度を閾値以上に保つように予め定められた条件に従って前記第1のバルブを制御する第1の制御手段とを備える。
本発明によれば、設置のために必要なスペースを小さくすることができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係る磁気共鳴診断装置の一部の構造を一部破断して示す図である。
この磁気共鳴診断装置は、図示しない本体、ガントリ100およびポンプシステム200を含む。
本体は、ガントリ100において被検体から収集される磁気共鳴信号に基づいて被検体に関する医用画像やMRスペクトルなどの医用診断情報を得る。この本体の具体的な構造は、周知の磁気共鳴診断装置に準ずるものであって良い。
ガントリ100には、静磁場磁石1、傾斜磁場コイルユニット2、ボアチューブ3、ボディコイルユニット4、カバー5、寝台レール6、真空容器7、固定具8,9、Oリング10、Oリング押さえ11、防振材12、支持部材13、防振材14、支持部材15および温度センサ16が設けられている。
なお図1において、静磁場磁石1、傾斜磁場コイルユニット2、ボアチューブ3、ボディコイルユニット4およびカバー5は、静磁場磁石の軸心を通る鉛直面での断面を示している。また図1においては、静磁場磁石1、傾斜磁場コイルユニット2、ボアチューブ3、ボディコイルユニット4およびカバー5の一端側の図示を省略している。この図示を省略している部分の構造は、例えば図1に示される他端側の構造と対称の構造で良い。さらに静磁場磁石1および傾斜磁場コイルユニット2は、外側の枠体のみを示し、内部の具体的な構造の図示は省略している。
静磁場磁石1は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石1としては、例えば永久磁石または超伝導磁石等が使用される。
傾斜磁場コイルユニット2は、中空の円筒形をなす。傾斜磁場コイルユニット2は、その軸心を静磁場磁石1の軸心とほぼ一致させる状態で静磁場磁石1の内側に配置される。傾斜磁場コイルユニット2は、互いに直交するX,Y,Zの各軸に対応する3種類のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイルユニット2は、上記の3種類のコイルが傾斜磁場電源から個別に電流供給を受けて、磁場強度がX,Y,Zの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Z軸方向は、例えば静磁場方向と同方向とする。X,Y,Z各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Gs、位相エンコード用傾斜磁場Geおよびリードアウト用傾斜磁場Grにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Gsは、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Geは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相をエンコードするために利用される。リードアウト用傾斜磁場Grは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数をエンコードするために利用される。傾斜磁場コイルユニット2としては、いわゆるアクティブシールド型傾斜磁場コイル(actively shielded gradient coil:ASGC)が使用可能である。
ボアチューブ3は、中空の円筒形をなす。ボアチューブは、その軸心を傾斜磁場コイルユニットの軸心とほぼ一致させる状態で傾斜磁場コイルユニット2の内側に配置される。ボアチューブ3は、その内部に被検体を載置して撮影を行うための撮影空間を形成する。
ボディコイルユニット4は、中空の円筒形をなすとともに、両端に外側に張り出したフランジを有するベース部41および仕切り材42,43を含む。ベース部41は、ボアチューブ3の内側に配置され、フランジの先端がボアチューブ3の内側の表面に取り付けられる。そしてベース部41の外側の表面に、ホールボディ(WB)コイルが実装されている。WBコイルは、例えばバードケージコイルである。かくして、ベース部41とボアチューブ3との間には、円形の帯状をなす空間が形成されている。そしてWBコイルは、この空間の内部に配置されている。なお、図1においてはWBコイルの図示は省略している。仕切り材42,43は、例えばウレタンフォームなどを用いてなり、ほぼリング状をなす。仕切り材42,43は、その内径がベース部41の外径にほぼ等しく、かつ幅がベース部41のフランジの張り出し量とほぼ等しい。そして仕切り材42,43は、ベース部41の外側に配置されている。かくして仕切り材42,43は、ベース部41とボアチューブ3との間の空間を3つの空間44a,44b,44cに仕切っている。ただし、仕切り材42,43には、外側の一箇所に切欠を形成してあり、空間44aと空間44bとの間および空間44bと空間44cとの間をそれぞれ連通させる開口42a,43aを形成している。なお、空間44a,44b,44cおよび開口42a,43aには後述するように空気が流されるのであり、空間44a,44b,44cおよび開口42a,43aはダクトとして機能する。そこで以降においては、空間44a,44b,44cおよび開口42a,43aにより形成されたダクトを吸熱ダクト17と称する。
カバー5は、撮影空間に載置された被検体がボディコイルユニット4に触れることがないように、ボディコイルユニット4をカバーする。
寝台レール6は、ボディコイルユニット4の内側を貫通する状態で配置される。寝台レール6は、図1の右方より送り込まれる図示しない天板を図1の左右方向に案内する。寝台レール6の内部には、複数のダクト(以下、寝台内ダクトと称する)が形成されている。これらの寝台内ダクトは、空間44a,44b,44cのいずれかに連通される。また寝台ダクトの1つには、ポンプシステム200が接続される。
真空容器7は、中央に円形の穴が開いた円盤状をなす。中央の穴の径は、ボアチューブ3の外径よりも若干大きくなっており、この穴にボアチューブ3が通されている。真空容器7は、その外周側の辺縁近傍において、静磁場磁石1に設けられた固定軸1aに固定具8,9によって固定される。また真空容器7には円弧状の凸部7aが形成されている。凸部7aは、静磁場磁石1に当接される。
真空容器7の上記の穴に面した辺縁には外側に向かって広がるテーパ7bが円周状に形成されている。このテーパ7bとボアチューブ3の外側面との間には、Oリング10が配置される。Oリング10は、Oリング押さえ11によってテーパ7bおよびボアチューブ3とに当接した状態に押さえられる。また真空容器7とボアチューブ3の外側面との間隙には、ボアチューブ3の上側の一部に防振材12が配置される。
ボアチューブ3は、下方に取り付けられた支持部材13が真空容器7に設けられた凸部7cに防振材14を介して当接することにより支持される。
傾斜磁場コイルユニット2は、その側端に取り付けられた支持部材15を介して静磁場磁石1に設けられた固定軸1aに固定される。凸部7aは、固定軸1aと干渉しないように形成されている。
かくして以上のような構造により、傾斜磁場コイルユニット2の周囲には、静磁場磁石1、ボアチューブ3、真空容器7およびOリング10により密閉された空間(以下、密閉空間と称する)18が形成される。この密閉空間18には、ポンプシステム200が接続される。
温度センサ16は、ボディコイルユニット4に取り付けられており、その温度を検出する。温度センサ16による検出温度は、ポンプシステム200に入力される。
ポンプシステム200は、通気ダクト21,22,23、真空ポンプ24、バルブ25,26および制御回路27を含む。
通気ダクト21は、一端が密閉空間18に連通され、他端が通気ダクト23に接続されている。通気ダクト22は、一端が寝台内ダクトの1つに連通され、他端が通気ダクト23に接続されている。通気ダクト23は、一端が通気ダクト21,22に共通に連通され、他端が真空ポンプ24に接続されている。
真空ポンプ24は、通気ダクト23から吸気する。
バルブ25は、通気ダクト21の途中に取り付けられており、通気ダクト21における通気率を変化させる。バルブ26は、通気ダクト22の途中に取り付けられており、通気ダクト22における通気率を変化させる。
制御回路27は、真空ポンプ24およびバルブ25,26を後述するように制御する。
なお、通気ダクト21,22、バルブ25,26および制御回路27は、ガントリ100が設置される部屋(ここでは撮影室とする)に配置される。これに対して真空ポンプ24は、撮影室とは別の部屋(ここでは機械室とする)に設置される。通気ダクト21,22と通気ダクト23との接続部は、撮影室内に位置する。通気ダクト23は、撮影室から機械室に渡って配設される。なお制御回路27は、機械室か、あるいは撮影室および機械室とは異なる部屋に設置されても良い。
次に以上のように構成された磁気共鳴診断装置の動作について説明する。
バルブ25を開いた状態で真空ポンプ24を動作させることにより、密閉空間18から空気を排出して、密閉空間18を真空にできる。このように密閉空間18を真空とすることによって、傾斜磁場コイルユニット2で発生した騒音が周囲に伝達されるのを防止することができ、静音化を測ることができる。
一方、バルブ25を開いた状態で真空ポンプ24を動作させることにより、複数の寝台内ダクトのうちの通気ダクト22が接続されたのとは異なるものへと吸入された空気が、ボディコイルユニット4の下方より空間44aおよび空間44cに流れ込み、空間44aおよび空間44cを通ってボディコイルユニット4の上方に至る。さらに空気は、開口42a,43aを通って空間44bへと流れ込み、空間44bを通ってボディコイルユニット4の下方に至る。この後、空気はボディコイルユニット4から通気ダクト22が連通された寝台内ダクトへと流れ出し、当該寝台内ダクトと通気ダクト22,23を通って真空ポンプ24に吸引される。
このようにして、吸熱ダクト17を通って空気が流れる。このとき、吸熱ダクト17を流れる空気は、ボディコイルユニット4を空冷する。
以上のように本実施形態によれば、密閉空間18からの空気の排出と、吸熱ダクト17での気流の生成とを、同一の真空ポンプ24により行う。このため、上記2つの目的のためにそれぞれ別々のポンプを配置するよりも、設置スペースが小さくて良い。
また本実施形態によれば、通気ダクト21,22を撮影室内にて通気ダクト23に接続し、通気ダクト23を撮影室から機械室に渡って配設しているので、通気ダクト21,22をそれぞれ撮影室から機械室に渡って配設するのに比べて、配管をシンプルにできる。これにより、配管が邪魔になる確率を低減できるとともに、配管作業も用意となる。
ところで、真空ポンプ24を常時動作させて、密閉空間18からの空気の排出と、吸熱ダクト17での気流の生成とをいずれも常時行っても良い。この場合には、温度センサ16、バルブ25,26および制御回路27を省略することも可能である。
しかしながら、真空ポンプ24の劣化を防ぐためや、消費電力の低減を図るためには、真空ポンプ24を適宜に停止させることが望ましい。そこで制御回路27は、以下に説明するような制御を行う。
図2は制御回路27による真空ポンプ24およびバルブ25,26の制御の様子の一例を示すタイミング図である。
密閉空間18に空気が流入することを完全に防止することは困難であるため、真空ポンプ24を停止させたとすると、密閉空間18の真空度は徐々に低下する。そこで制御回路27は図2に示すように、密閉空間18から空気を排出して真空度を高める期間Paと、密閉空間18からの空気の排出を休止する期間Pbとを繰り返すようにバルブ25を開閉させる。なお期間Paの長さは、密閉空間18の真空度を十分に高めることが可能なように予め定めておく。期間Pbの長さは、密閉空間18の真空度が予め定められた最低値以下に下がってしまうことがないように予め定めておく。期間Paおよび期間Pbは、例えば20分および5分である。
一方、制御回路27は、温度センサ16での検出温度に基づいて、バルブ26を開閉させる。具体的には例えば、検出温度が閾値TH2を越えたことをトリガとしてバルブ26を開き、ボディコイルユニット4の冷却を開始する(例えば、T1時点およびT3時点)。そして冷却の効果として検出温度が閾値TH1(TH1<TH2)を下回ったことをトリガとしてバルブ26を閉じる(例えば、T2時点およびT4時点)。ただし図2では、検出温度の変化はバルブ26の開閉タイミングを分かり易く表すように模式的に示したものであり、ボディコイルユニット4の実際の温度変化を必ずしも表していない。
さて制御回路27は、以上のようなバルブ25,26の開閉に同期して、以下のように真空ポンプ24の吸引能力を変化させる。
(1) バルブ25,26の双方を閉じる期間(例えば期間P4)においては、真空ポンプ24の動作を停止させる。
(2) バルブ25を閉じて、バルブ26を開いている期間(例えば期間P5)においては、真空ポンプ24の吸引能力をPW1とする。
(3) バルブ25を開いて、バルブ26を閉じている期間(例えば期間P1,P3)においては、真空ポンプ24の吸引能力をPW2とする。
(4) バルブ25,26の双方を開いている期間(例えば期間P2,P6)においては、真空ポンプ24の吸引能力をPW3とする。
ここで、吸引能力は、PW1<PW2<PW3なる関係にある。吸引能力PW1は、所要の効率でボディコイルユニット4の冷却するのに必要な気流を吸熱ダクト17に生じさせることができる大きさに予め定めておく。吸引能力PW2は、所要の割合で密閉空間18の真空度を上昇するのに必要な大きさに予め定めておく。そして吸引能力PW3は、所要の効率でボディコイルユニット4の冷却しつつ、所要の割合で密閉空間18の真空度を上昇するのに必要な大きさに予め定めておく。従って、吸引能力PW1,PW2,PW3のそれぞれの大きさは、必ずしも図2に示した関係にはならない。
このような制御回路27による制御の結果、真空ポンプ24は常に必要最小限の吸引能力で動作することになるため、動作に伴う真空ポンプ24の劣化を防止し、また真空ポンプ24での消費電力を低減することができる。
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
ポンプシステム200は、磁気共鳴診断装置に必要に応じて接続して使用される独立したシステムとして実現されても良い。
冷却対称となる発熱部品は、ボディコイルユニット4以外の部品であっても良い。
通気ダクト21,22をそれぞれ撮影室から機械室に渡って配設し、それらを機械室に配置された通気ダクト23を介して、または直接に真空ポンプ24に接続しても良い。
吸熱ダクト17の構造は、任意に変更が可能である。
密閉空間18を形成するための構造は、任意に変更が可能である。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
1…静磁場磁石、2…傾斜磁場コイルユニット、3…ボアチューブ、4…ボディコイルユニット、5…カバー、6…寝台レール、7…真空容器、8,9…固定具、10…Oリング、11…Oリング押さえ、12,14…防振材、13,15…支持部材、16…温度センサ、17…吸熱ダクト、18…密閉空間、21,22,23…通気ダクト、24…真空ポンプ、25,26…バルブ、27…制御回路、100…ガントリ、200…ポンプシステム。
Claims (5)
- 傾斜磁場コイルの周囲に密閉空間と、発熱部品の発熱を吸収するための気流を生じさせる吸熱通路とを有した磁気共鳴診断装置に適応するポンプシステムであって、
吸引ポンプと、
前記吸引ポンプと前記密閉空間とをつなぐ第1の通気ダクトと、
前記吸引ポンプと前記吸熱ダクトとをつなぐ第2の通気ダクトと、
前記第1の通気ダクトにおける通気率を変化させる第1のバルブと、
前記密閉空間における真空度を閾値以上に保つように予め定められた条件に従って前記第1のバルブを制御する第1の制御手段とを具備したことを特徴とするポンプシステム。 - 前記第1および第2の通気ダクトは、前記吸引ポンプ側では共通であり、途中で分岐されて前記密閉空間および前記吸熱ダクトに個別につながることを特徴とする請求項1に記載のポンプシステム。
- 前記第2の通気ダクトにおける通気率を変化させる第2のバルブと、
前記発熱部品の温度を第2の閾値以下に保つように予め定められた条件に従って前記バルブを制御する第2の制御手段とをさらに具備したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のポンプシステム。 - 前記第1および第2のバルブのそれぞれの状態に応じて、前記吸引ポンプの吸引能力を制御する第3の制御手段をさらに具備したことを特徴とする請求項3に記載のポンプシステム。
- 傾斜磁場コイルの周囲に密閉空間と、発熱部品の発熱を吸収するための気流を生じさせる吸熱通路とを有した磁気共鳴診断装置であって、
吸引ポンプと、
前記吸引ポンプと前記密閉空間とをつなぐ第1の通気ダクトと、
前記吸引ポンプと前記吸熱ダクトとをつなぐ第2の通気ダクトと、
前記第1の通気ダクトにおける通気率を変化させる第1のバルブと、
前記密閉空間における真空度を閾値以上に保つように予め定められた条件に従って前記第1のバルブを制御する第1の制御手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴診断装置。
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Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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