JP2010104479A - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 MRI装置において、より簡易に、傾斜磁場用電源やコイルなどで発生する熱を冷却する。
【解決手段】 オープン型MRIの静磁場発生に使われている永久磁石に磁性体を出し入れすることにより磁気熱量効果を利用する。磁性体に磁場が印加されているときには発熱するため、熱遮断装置から廃熱を行う。磁性体から磁場が印加されない場合には冷却熱が発生するため、これをユニットの冷却に利用することで、排気ファンや水冷構造の削減も可能とし、低騒音、水冷を使うことによる水漏れや湿気などの発生を防ぎ、CO2削減など環境も考えた磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、核磁気共鳴イメージング装置に係り、特に周辺機器の冷却に関する。

従来から核磁気共鳴イメージング装置用電源装置においては、特許文献1のように傾斜磁場コイルは空冷式や水冷式により冷却する方式が知られている。また、核磁気共鳴イメージング装置用の制御モジュールにおいては、例えば特許文献2のように制御回路部品にヒートシンクを用いたり、ファンなどよる冷却方式が知られている。

特開2000-139873号公報 特開2001-149337号公報

核磁気共鳴イメージング装置における特に大電流を発生させる傾斜磁場電源装置などの電力回路を空冷によって冷却すると、冷却ファンによる騒音が大きく、ファンより熱風も排出される。そのため、操作者や患者から離れた位置たとえば機械室などに設置する必要があった。またこれを水冷により冷却する方式もあるが、水冷チラーなど水を冷やすための装置が別に必要であったり、装置内での水漏れや湿気を監視したり、水質管理をきちんと行わないと腐食の原因になったり、内部に水の経路となる部品点数が多くなり重量が増えるなどの問題があった。冷却する部分は、特に発熱の多い半導体デバイスなどに限られており、他の電気部品の多くはファンによって強制空冷を行っているが、騒音とともに熱気を持った空気を排出している。これらの廃熱は室温を上昇させ、機械室内に空調設備の設置が必須となっている。

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に発生した熱を、磁性体を利用した簡易な構造により、磁気冷却を利用して冷却できることを目的とする。

上記課題を解決するため、撮影空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮影空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルに電流を流すための傾斜磁場電源装置を備えた核磁気共鳴イメージング装置において、
磁性体と、前記磁性体を前記静磁場内へ移動させたり前記静磁場外へ移動させたりする磁性体移動手段と、前記磁性体で発生する熱を外部へ逃がしたり、前記磁性体へ熱を放熱する熱伝導手段を備え、前記磁性体と磁性体移動手段と熱伝導手段により、前記磁性体を前記静磁場の内外へ移動させることに伴う前記磁性体の温度変化を用いて前記核磁気共鳴イメージング装置で発生する熱を冷却することを特徴とする。

以上、本発明によれば、核磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場アンプなどの周辺装置への冷却を、もともと存在している永久磁石や超伝導磁石などの静磁場の変化を用い冷却を効率的に行うことができ、強制空冷ファンや排気ファン、コンプレッサーなどが不要もしくは少ない数や時間で冷却を行うことが出来るため、騒音の低減ができる。周辺装置ごとに水冷を使用する必要もなくなり、部品点数削減や小型化、重量や原価の低減も可能で、水漏れや水周りの湿度を気にする必要がなくなる。超伝導を利用の際には磁場冷却を使うことでフロンガスの使用を減らすことが出来るため、オゾン層破壊や地球温暖化の防止にも繋がる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は核磁気共鳴イメージング装置を示す外観図である。図1において、この実施の形態に係るMRI装置は、撮影空間に静磁場を発生させる磁石として、垂直方向zに静磁場を発生させるための永久磁石あるいは超電導磁石101と、後述する各軸の傾斜磁場アンプ102から電流を供給されて前記撮影空間に傾斜磁場を発生する各軸の傾斜磁場コイル103と、後述する高周波アンプ104からの高周波信号を受けてラジオ波を照射する送信コイル105と、NMR信号を受信して高周波受信機106に信号を送る受信コイル107と、MRI装置本体の静磁場内に被検者を挿入するためのベッド部108と、MRIシステムの制御を行う制御ボックス109を備えている。また、永久磁石101から離れた位置に、前記傾斜磁場コイルに電流を流すための傾斜磁場電源装置としての傾斜磁場アンプ102と、高周波アンプ104に高周波信号を送信するための高周波アンプ104等が配置されている。

図2に本発明におけるオープン型MRIの磁石を利用した磁気熱量効果の概略拡大図を示す。MRIシステムは、永久磁石あるいは超電導磁石101によりZ軸方向へ静磁場を発生している。この静磁場内に、MRIを支える支柱204の中心線を中心とし、磁性体201を前記静磁場内へ移動させたり前記静磁場外へ移動させたりする磁性体移動手段を備えていている。具体的には、磁性体移動手段であるシフト機構203が磁性体201を回転することで磁性体201が静磁場内へ移動したり前記静磁場外へ移動したりする(ただし、この機構は回転せずとも静磁場内を出入りする構造であれば形態にはこだわらない。)。

磁性体201は磁場中に配置されると、温度が上昇し、磁場中から外に出されると、冷却される性質を持つものである。また、該磁性体201は、静磁場内外へシフトすることが可能でまた永久磁石に引き寄せられないようにきちんと固定されている。また、該磁性体201及びシフト機構203は、周りの磁気回路との間で熱の変換がおこらないように、熱遮断装置202によって覆われている。

この磁性体201が静磁場内へ入り込むと、磁性体201が磁場印加されて高温を発する。磁性体201がシフト機構203により静磁場内に入っているときには温熱を発するためシステムの外側へ温熱を排出する。逆に、磁性体201を静磁場外へ引き抜くと、磁気熱量効果によりエントロピーに変化がおき、磁性体201の温度が一気に下がる。磁性体シフト機構203が静磁場外に出ているときには冷熱を発し、冷熱を伝達するチューブ206を伝って冷却が必要な装置、すなわち傾斜磁場アンプ102や、傾斜磁場コイル103や、RFアンプ104や、制御ボックス109などに送られる。すなわち、本発明の核磁気共鳴イメージング装置によれば、磁性体201で発生する熱を外部へ逃がしたり、磁性体201へ熱を放熱する熱伝導手段を更に備え、磁性体201と磁性体移動手段と熱伝導手段により、磁性体201を前記静磁場の内外へ移動させることに伴う磁性体201の温度変化を用いて前記核磁気共鳴イメージング装置で発生する熱を冷却する、例えば、傾斜磁場電源装置、傾斜磁場アンプ102等で発生する熱を冷却する。

上記実施例によれば、傾斜磁場アンプ102等に発生した熱を、磁性体201を利用した簡易な構造により、磁気冷却を利用して冷却できる。

ただし、本発明は、傾斜磁場アンプ102等MRIのシステムに限らず、検査室内や機械室の空調として利用してもよい。

この磁性体201と磁性体シフト機構203は熱遮断装置202内部に配置される。熱遮断装置202はMRIを支える支柱204の中に納まっているとよい。磁性体201が静磁場に近づくことで磁場に不均一が発生するため、磁場分布の変化を予め調査し不均一性を補正するように支柱内部に磁性金属205を配置して主磁場の不均一性を補正しても良い。

核磁気共鳴イメージング装置を示す外観図。 オープン型MRIの磁石における磁気熱量効果による冷却構造の概略拡大図。

符号の説明

101 永久磁石、102 各軸の傾斜磁場アンプ、103 各軸の傾斜磁場コイル、104 高周波アンプ、105 ラジオ波を照射する送信コイル、106 高周波受信機、107 受信コイル、108 寝台部、109 MRIシステム制御ボックス、201 磁性体、202 熱遮断装置、203 磁性体シフト機構、204 MRIを支える支柱、205 磁性金属、206 冷熱伝達チューブ。

Claims (3)

1. 撮影空間に静磁場を発生させる磁石と、前記撮影空間に傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルに電流を流すための傾斜磁場電源装置を備えた核磁気共鳴イメージング装置において、
   磁性体と、前記磁性体を前記静磁場内へ移動させたり前記静磁場外へ移動させたりする磁性体移動手段と、前記磁性体で発生する熱を外部へ逃がしたり、前記磁性体へ熱を放熱する熱伝導手段を備え、前記磁性体と磁性体移動手段と熱伝導手段により、前記磁性体を前記静磁場の内外へ移動させることに伴う前記磁性体の温度変化を用いて前記核磁気共鳴イメージング装置で発生する熱を冷却することを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記磁性体と前記磁性体移動手段と熱伝導手段は、前記傾斜磁場電源装置で発生する熱を冷却することを特徴とする請求項１記載の核磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記磁性体移動手段は、前記磁性体を前記静磁場内へ移動させるとともに、前記磁性体の温度は上昇し、前記磁性体を前記静磁場外へ移動させるとともに、前記磁性体の温度は下降することを特徴とする請求項１記載の核磁気共鳴イメージング装置。

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