JP2014135991A - 傾斜磁場電源及び磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温多湿下において結露の発生を抑制することが可能な傾斜磁場電源を提供する。
【解決手段】傾斜磁場電源は、出力増幅部、熱交換器４４、配管４８及び弁を備える。出力増幅部は、電流を増幅して傾斜磁場コイルに出力する。熱交換器は、前記出力増幅部が設けられる筐体内における空気と冷却媒体との間において熱交換を行う。配管は、前記熱交換器及び前記出力増幅部を含む冷却対象に前記冷却媒体を供給する。弁は、前記配管に設けられ、前記熱交換器以外の少なくとも前記出力増幅部を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で前記冷却媒体を前記冷却対象に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、傾斜磁場電源及び磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。

MRI装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴(MR: magnetic resonance)信号から画像を再構成する画像診断装置である。

MRI装置を構成する傾斜磁場電源からは大きな電力が傾斜磁場コイルに出力される。このため、傾斜磁場電源の冷却が必須である。傾斜磁場電源において特に発熱量が大きいのは、傾斜磁場電源に備えられる傾斜磁場アンプ及び高圧発生回路である。そこで、従来の傾斜磁場電源では、傾斜磁場アンプ内の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)や整流ダイオード等のパワー素子並びに高圧発生回路が冷却水によって冷却されている。

また、傾斜磁場電源の筐体は密閉構造となっており、筐体内外における空気の移動が抑制されている。更に、傾斜磁場電源の筐体内部には、熱交換器が設けられる。これにより、傾斜磁場電源の筐体内部における雰囲気の温度を一定に保つことができる。

特開２００６−４３０７７号公報

しかしながら、傾斜磁場電源の使用環境が高温多湿である場合、冷却水によって冷却を開始する際にパワー素子周辺において結露が発生する恐れがある。従来の傾斜磁場電源では、一旦、結露が生じると、結露を取り除くことが困難である。このため、結露の発生によって傾斜磁場アンプが故障する可能性がある。

そこで、本発明は、高温多湿下において結露の発生を抑制することが可能な傾斜磁場電源及び磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る傾斜磁場電源は、出力増幅部、熱交換器、配管及び弁を備える。出力増幅部は、電流を増幅して傾斜磁場コイルに出力する。熱交換器は、前記出力増幅部が設けられる筐体内における空気と冷却媒体との間において熱交換を行う。配管は、前記熱交換器及び前記出力増幅部を含む冷却対象に前記冷却媒体を供給する。弁は、前記配管に設けられ、前記熱交換器以外の少なくとも前記出力増幅部を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で前記冷却媒体を前記冷却対象に供給する。
また、本発明の実施形態に係る傾斜磁場電源は、出力増幅部、熱交換器、第１の配管系統及び第２の配管系統を備える。出力増幅部は、電流を増幅して傾斜磁場コイルに出力する。熱交換器は、前記出力増幅部が設けられる筐体内における空気と冷却媒体との間において熱交換を行う。第１の配管系統は、前記熱交換器のみに第１の冷却媒体を供給する。第２の配管系統は、前記出力増幅部を含む前記冷却対象に第２の冷却媒体を供給する。
また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、前記傾斜磁場電源と撮影システムとを備える。撮影システムは、前記傾斜磁場電源を用いて被検体の磁気共鳴イメージングを行う。

本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場電源を備えた磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図１に示す傾斜磁場電源の詳細構成図。 図２に示す傾斜磁場電源の電源をON状態に切換えた後、磁気共鳴イメージング装置によりMRイメージングを行う際の流れを示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場電源の構成図。 本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場電源の構成図。 図５に示す傾斜磁場電源の電源をON状態に切換えた後、磁気共鳴イメージング装置によりMRイメージングを行う際の流れを示すフローチャート。 本発明の第４の実施形態に係る傾斜磁場電源の構成図。 図７に示す傾斜磁場電源の電源をON状態に切換えた後、磁気共鳴イメージング装置によりMRイメージングを行う際の流れを示すフローチャート。

本発明の実施形態に係る傾斜磁場電源及び磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場電源を備えた磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内側に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。

また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。

静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。

また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。

傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内側において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。

また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。

そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。

RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。

一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。

また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。

このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。

また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。

具体的には、コンピュータ３２は、入力装置３３からの指示情報に基づいて設定されたパルスシーケンスを含む撮像条件をシーケンスコントローラ３１に出力する機能、シーケンスコントローラ３１から取得したMR信号に対する画像再構成処理を含む画像処理によってMR画像データを生成する機能を備えている。

次に傾斜磁場電源２７の詳細構成について説明する。

図２は図１に示す傾斜磁場電源２７の詳細構成図である。

傾斜磁場電源２７は、筐体４０の内部に、高圧発生回路４１、出力増幅部４２、空冷用ファン４３、熱交換器４４及び制御部４５を設けて構成される。高圧発生回路４１は、AC/DC (Alternating Current/Direct Current)コンバータ４１Ａの出力側にDC/DCコンバータ４１Ｂを接続して構成される。また、出力増幅部４２は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚをそれぞれ構成するＸ軸用増幅器４２Ｘ、Ｙ軸用増幅器４２Ｙ及びＺ軸用増幅器４２Ｚで構成される。

高圧発生回路４１を構成するAC/DCコンバータ４１Ａの入力側は、商用交流電源４６と接続される。一方、DC/DCコンバータ４１Ｂの出力側は、Ｘ軸用増幅器４２Ｘ、Ｙ軸用増幅器４２Ｙ及びＺ軸用増幅器４２Ｚの入力側と接続される。そして、Ｘ軸用増幅器４２Ｘ、Ｙ軸用増幅器４２Ｙ及びＺ軸用増幅器４２Ｚの出力側が、それぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚと接続される。

そして、高圧発生回路４１は、商用交流電源４６から供給されるAC電流を所定の電圧のDC電流に変換して出力増幅部４２に出力するように構成される。一方、出力増幅部４２は、高圧発生回路４１から供給されるDC電流を増幅して傾斜磁場コイル２３に出力するように構成されている。

空冷用ファン４３は、筐体４０の内部において空気の流れを形成することによって筐体４０内の雰囲気を空冷するためのファンである。

熱交換器４４は、出力増幅部４２等が設けられる筐体４０内における空気と冷却水との間において熱交換を行う装置である。換言すれば、熱交換器４４は、筐体４０内における雰囲気の熱を冷却水に伝えることによって筐体４０内の雰囲気を水冷するための冷却装置である。従って、筐体４０は、内部と外部との熱交換が抑制されるように密閉構造又は準密閉構造とすることが望ましい。

また、筐体４０には、Ｘ軸用増幅器４２Ｘ、Ｙ軸用増幅器４２Ｙ、Ｚ軸用増幅器４２Ｚ、AC/DCコンバータ４１Ａ、DC/DCコンバータ４１Ｂ及び熱交換器４４を水冷するための冷却系４７が設けられる。冷却系４７は、冷却水供給系５１、冷却水の循環路を形成する配管４８、第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を設けて構成される。

配管４８は、傾斜磁場電源２７の外部に設けられる冷却水供給系５１と接続され、かつ各水冷対象を経由する位置に敷設される。従って、配管４８は、冷却水供給系５１から各水冷対象に向かって分岐する配管４８となる。そして、配管４８を通じて熱交換器４４及び出力増幅部４２を含む冷却対象に冷却水を供給することができる。

図示された例では、一端が冷却水供給系５１に接続された配管４８の他端が分岐し、一方が熱交換器４４に導かれている。また、分岐した他方が更に５つの配管４８に分岐して出力増幅部４２の各Ｘ軸用増幅器４２Ｘ、Ｙ軸用増幅器４２Ｙ及びＺ軸用増幅器４２Ｚ並びに高圧発生回路４１のAC/DCコンバータ４１Ａ及びDC/DCコンバータ４１Ｂに導かれている。

このように、冷却系４７は、冷却水供給系５１から供給された冷却水が配管４８を通って筐体４０内の水冷対象となる各機器に導かれ、各機器において熱を受け取った冷却水が再び冷却水供給系５１に回収されるように構成されている。尚、冷却水の温度は、10℃から20℃とすることが実用的である。

冷却系４７の第１の電磁弁４９は熱交換器４４の入口に設けられる。一方、第２の電磁弁５０は、熱交換器４４以外の水冷対象に向かう共通の配管４８上に設けられる。このため、第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０の開閉によって熱交換器４４に供給される冷却水の供給タイミングと、他の水冷対象に供給される冷却水の供給タイミングとを互いに独立して制御することができる。

制御部４５は、シーケンスコントローラ３１による制御下において、第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を含む筐体４０内の電子機器を制御する装置である。特に、制御部４５は、熱交換器４４以外の少なくとも出力増幅部４２を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で、配管４８に設けられた第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を制御する機能を有している。

より具体的には、制御部４５は、熱交換器４４以外の水冷対象に向かう配管４８上に結露が生じない条件となるように、第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０の開閉制御によって熱交換器４４に供給される冷却水の供給タイミングと、他の水冷対象に供給される冷却水の供給タイミングとを制御するように構成されている。熱交換器４４以外の水冷対象における結露を防止するための第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０の制御条件は、出力増幅部４２の起動時及び停止時についてそれぞれ決定することができる。

例えば、出力増幅部４２の起動時であれば、熱交換器４４において結露が発生する条件で第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を制御することができる。これにより、熱交換器４４以外の水冷対象では、結露を防止することができる。

熱交換器４４において結露が発生する条件としては、少なくとも出力増幅部４２の起動前において、熱交換器４４に冷却水を供給するための配管４８に設けられる第１の電磁弁４９を一定時間開いた後に、熱交換器４４以外の冷却対象に冷却水を供給するための配管４８に設けられる第２の電磁弁５０を開く弁の制御方法が挙げられる。この場合、出力増幅部４２の起動を指示するシーケンスコントローラ３１からの制御信号又は手動操作によって入力される指示信号等の出力増幅部４２の起動直前に制御部４５に入力される信号をトリガとして第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０の開閉制御を行うことができる。従って、第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を開く制御は、出力増幅部４２の起動指示信号又は水冷開始指示信号等のトリガが制御部４５に入力されてから出力増幅部４２が実際に起動するまでの間に実行されることとなる。

一方、出力増幅部４２の停止時には、出力増幅部４２が停止する前後に亘って冷却水が出力増幅部４２等の水冷対象に供給されないように第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を制御することができる。この場合、出力増幅部４２の停止を指示するシーケンスコントローラ３１からの制御信号又は手動操作によって入力される指示信号等の出力増幅部４２の停止直前に制御部４５に入力される信号をトリガとして第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０の開閉制御を行うことができる。従って、第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を閉じる制御は、出力増幅部４２の停止指示信号又は水冷開始指示信号等のトリガが制御部４５に入力されてから出力増幅部４２が実際に停止するまでの間に実行されることとなる。

次に図２に示す傾斜磁場電源２７を備えた磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。

図３は、図２に示す傾斜磁場電源２７の電源をON状態に切換えた後、磁気共鳴イメージング装置２０によりMRイメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。

まず予め磁気共鳴イメージング装置２０の基幹システム及び傾斜磁場電源２７内の各機器の電源がOFF状態とされる。このため、傾斜磁場電源２７がOFF状態となっている間に外部から筐体４０内に多湿の空気が流入し得る。その場合、傾斜磁場電源２７を起動した際に冷却系４７の配管４８に結露が発生する可能性がある。仮に高圧発生回路４１や出力増幅部４２の近傍に結露が生じると、傾斜磁場電源２７の故障に繋がる。そこで、傾斜磁場電源２７の筐体４０内における各電磁弁が閉じられる。

そして、ステップＳ１において、磁気共鳴イメージング装置２０の基幹システム及び傾斜磁場電源２７内の制御部４５が起動される。すなわち、コンピュータ３２等の基幹システムが起動し、基幹システムからの制御信号によって傾斜磁場電源２７の制御部４５が起動する。

次に、ステップＳ２において、傾斜磁場電源２７の制御部４５から熱交換器４４の入口に設けられた第１の電磁弁４９に制御信号が出力される。これにより、第１の電磁弁４９が開かれる。

次に、ステップＳ３において、制御部４５から空冷用ファン４３に制御信号が出力される。これにより、空冷用ファン４３が駆動する。

次に、ステップＳ４において、冷却水供給系５１から配管４８を通じて筐体４０内に冷却水が供給される。但し、熱交換器４４の入口における第１の電磁弁４９が開かれているのに対して他の水冷対象に向かう配管４８上の第２の電磁弁５０は閉じられている。従って、冷却水は熱交換器４４のみに供給され、熱交換器４４のみが水冷される。

このため、仮に筐体４０内の湿度が高い場合、筐体４０内における雰囲気の温度と冷却水の温度との差によって熱交換器４４周辺において結露が生じる。但し、高圧発生回路４１や出力増幅部４２等の他の水冷対象となる機器には冷却水が供給されないため、熱交換器４４の周辺を除き結露は発生しない。また、熱交換器４４における空気と冷却水との熱交換によって筐体４０内における空気の温度が低下する。

次に、ステップＳ５において、一定時間経過後に、制御部４５から第２の電磁弁５０に制御信号が出力される。これにより、高圧発生回路４１や出力増幅部４２等の熱交換器４４以外の水冷対象への入口における第２の電磁弁５０が開かれる。この結果、熱交換器４４、高圧発生回路４１及び出力増幅部４２を含む全ての水冷対象が、冷却水によって冷却される。

第１の電磁弁４９を開いてから第２の電磁弁５０が開かれるまでの一定時間は、少なくとも筐体４０内雰囲気中における水分を熱交換器４４周辺において結露として十分に回収するために必要な時間に決定される。この時間は、シミュレーション等によって理論的に決定することもできるし、試験によって経験的に決定することもできる。

従って、筐体４０内における湿度が低下し、高圧発生回路４１及び出力増幅部４２を冷却水で水冷したとしても、高圧発生回路４１及び出力増幅部４２の周辺にはもはや結露が生じない。

次に、ステップＳ６において、制御部４５からの制御信号によって高圧発生回路４１及び出力増幅部４２が起動する。これにより、磁気共鳴イメージング装置２０に備えられる静磁場用磁石２１、傾斜磁場コイル２３、RF信号の送信用のRFコイル２４であるWBC、MR信号の受信用のRFコイル２４等で構成されるMRイメージングを行うための撮影システムにより、傾斜磁場電源２７を用いた被検体のMRイメージングを行うことが可能なスタンバイ状態となる。

次に、ステップＳ７において、必要な回数だけイメージングスキャンが実行される。すなわち、撮影システムにより、傾斜磁場電源２７を用いた被検体のMRイメージングが行われる。

具体的には、寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。

そして、入力装置３３からコンピュータ３２にスキャン開始指示が与えられると、パルスシーケンスを含む撮像条件がコンピュータ３２からシーケンスコントローラ３１に出力される。そうすると、シーケンスコントローラ３１は、撮像条件に従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RFコイル２４からRF信号を発生させる。

このため、被検体Ｐの内部における磁気共鳴により生じたMR信号が、RFコイル２４により受信されて受信器３０に与えられる。受信器３０は、MR信号に対する所要の信号処理を実行した後、A/D変換することにより、デジタルデータのMR信号である生データを生成する。受信器３０は、生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える。シーケンスコントローラ３１は、生データをコンピュータ３２に出力する。そして、コンピュータ３２における画像再構成処理によってMR画像データが生成される。

全てのイメージングが完了すると、ステップＳ８において、傾斜磁場電源２７及び磁気共鳴イメージング装置２０の基幹システムがOFF状態に切換えられる。このとき、傾斜磁場電源２７の制御部４５は、傾斜磁場電源２７に備えられる水冷対象の停止と同時又は停止の直前に第１の電磁弁４９及び第２の電磁弁５０を閉じる制御を行う。これにより、傾斜磁場電源２７の筐体４０内における水冷対象に向かう冷却水の供給が断たれる。この結果、傾斜磁場電源２７内の高圧発生回路４１及び出力増幅部４２等の水冷対象を経由する配管４８の温度の低下に伴う結露の発生を防止することができる。

つまり以上のような傾斜磁場電源２７は、筐体４０内の熱交換器４４及び出力増幅部４２を含む冷却対象に冷却水を供給するための配管４８に電磁弁を設け、傾斜磁場電源２７の起動時及び停止時において、熱交換器４４以外の出力増幅部４２を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で電磁弁を制御するようにしたものである。具体的には、傾斜磁場電源２７は、熱交換器４４の周辺において積極的に結露を発生させることにより、熱交換器４４以外の水冷対象となる電子機器では結露が生じないようにしたものである。

このため、傾斜磁場電源２７によれば、高温多湿環境下において内部の電子機器を水冷する場合であっても、筐体４０内の高圧発生回路４１や出力増幅部４２に備えられるパワー素子における結露を防止することができる。その結果、結露に依る傾斜磁場電源２７の故障を防止することができる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場電源の構成図である。

図４に示された第２の実施形態における傾斜磁場電源２７Ａでは、熱交換器４４周辺において結露により生じた水を回収するための容器６０を筐体４０内に設けた点が図１に示す第１の実施形態における傾斜磁場電源２７と相違する。他の構成および作用については図１に示す傾斜磁場電源２７と実質的に異ならないため傾斜磁場電源２７Ａのみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

上述したように、傾斜磁場電源２７Ａの筐体４０内には、熱交換器４４における結露により生じた水を回収するための容器６０が設置される。図示された例では、特に熱交換器４４の底部付近において結露で発生した水を受けるための容器６０が熱交換器４４の下に配置されている。容器６０は、例えば、板金加工によって製造することができる。更に、容器６０の内部には吸水材６１が設けられる。

このため、第２の実施形態における傾斜磁場電源２７Ａでは、熱交換器４４において発生する結露により生じた水が筐体４０内の他の電子機器に流れ込むことを防止することができる。また、吸水材６１を定期的に交換することによって結露により生じた水を傾斜磁場電源２７Ａから回収することができる。

尚、容器６０及び吸水材６１の一方を省略してもよい。また、容器６０や吸水材６１に限らず配管４８等の様々な水の回収手段を傾斜磁場電源２７Ａに設けることができる。

（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場電源の構成図である。

図５に示された第３の実施形態における傾斜磁場電源２７Ｂでは、筐体４０内に除湿機７０を設けた点及び筐体４０内における電子機器の配置が図１に示す第１の実施形態における傾斜磁場電源２７と相違する。他の構成および作用については図１に示す傾斜磁場電源２７と実質的に異ならないため傾斜磁場電源２７Ｂのみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

傾斜磁場電源２７Ｂの筐体４０内には、除湿機７０が設けられる。また、制御部４５は除湿機７０の動作を制御できるように構成されている。更に、傾斜磁場電源２７Ｂでは、熱交換器４４が筐体４０内の底付近に配置される一方、高圧発生回路４１及び出力増幅部４２を含む電子機器が熱交換器４４よりも上方に配置されている。

次に図５に示す傾斜磁場電源２７Ｂを備えた磁気共鳴イメージング装置の動作及び作用について説明する。

図６は、図５に示す傾斜磁場電源２７Ｂの電源をON状態に切換えた後、磁気共鳴イメージング装置によりMRイメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。尚、図３に示すフローチャートのステップと同様なステップには同符号を付して説明を省略する。

傾斜磁場電源２７Ｂを備えた磁気共鳴イメージング装置では、基幹システム及び傾斜磁場電源２７Ｂの制御部４５の起動後のステップＳ１０において、制御部４５による制御により除湿機７０及び空冷用ファン４３が駆動する。これにより筐体４０内の空気が一定期間除湿される。

そして、一定期間が経過するとステップＳ２において熱交換器４４の入口に設けられた第１の電磁弁４９が開かれる。その後、図３に示す流れと同様な流れで機器の動作が実行される。

つまり、第３の実施形態における傾斜磁場電源２７Ｂは、筐体４０内における空気の除湿を行うための除湿機７０を設け、傾斜磁場電源２７Ｂの起動時において空冷用ファン４３とともに除湿機７０を駆動させるようにしたものである。このため、傾斜磁場電源２７Ｂによれば、筐体４０内における除湿効率を向上させることができる。

また、傾斜磁場電源２７Ｂでは、熱交換器４４が、出力増幅部４２及び高圧発生回路４１よりも下方に配置されている。このため、熱交換器４４における結露により生じた水が流れ落ちて高圧発生回路４１及び出力増幅部４２等の電子機器に浸入することを防止することができる。

（第４の実施形態）
図７は本発明の第４の実施形態に係る傾斜磁場電源の構成図である。

図７に示された第４の実施形態における傾斜磁場電源２７Ｃでは、筐体４０内に２系統の冷却水循環路を設けた点が図１に示す第１の実施形態における傾斜磁場電源２７と相違する。他の構成および作用については図１に示す傾斜磁場電源２７と実質的に異ならないため傾斜磁場電源２７Ｃのみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

傾斜磁場電源２７Ｃの筐体４０内には、冷却水を循環させるための第１の配管系統８０及び第２の配管系統８１が設けられる。第１の配管系統８０は、熱交換器４４のみに第１の冷却水を供給するための配管８０Ａに第３の電磁弁８０Ｂを設けて構成される。一方、第２の配管系統８１は、熱交換器４４、出力増幅部４２及び高圧発生回路４１を含む冷却対象に第１の冷却水よりも温度が高い第２の冷却水を供給するための配管８１Ａに第４の電磁弁８１Ｂを設けて構成される。例えば、第１の冷却水の温度は、10℃程度とし、第２の冷却水の温度は20℃程度とすることができる。

更に３方向電磁弁８２が第１の配管系統８０及び第２の配管系統８１に跨って設けられる。３方向電磁弁８２は、第１の配管系統８０の上流側と下流側との間における開閉並びに第１の配管系統８０と第２の配管系統８１との間における開閉を行うことができるように配置される。

一方、制御部４５は、第１の実施形態と同様に、熱交換器４４以外の少なくとも出力増幅部４２を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で、第１の配管系統８０及び第２の配管系統８１に設けられた第３の電磁弁８０Ｂ、第４の電磁弁８１Ｂ及び３方向電磁弁８２を制御する機能を有している。

例えば、出力増幅部４２の起動時であれば、熱交換器４４において結露が発生する条件で第３の電磁弁８０Ｂ、第４の電磁弁８１Ｂ及び３方向電磁弁８２を制御することができる。これにより、熱交換器４４以外の水冷対象では、結露を防止することができる。

熱交換器４４において結露が発生する条件としては、少なくとも出力増幅部４２の起動前において、第１の配管系統８０に設けられる第３の電磁弁８０Ｂを一定時間開くことによって水温の低い第１の冷却水を熱交換器４４に供給した後に、第２の配管系統８１に設けられる第４の電磁弁８１Ｂ及び３方向電磁弁８２を開くことによって水温の高い第２の冷却水を熱交換器４４及び出力増幅部４２を含む冷却対象に供給する弁の制御方法が挙げられる。

次に図７に示す傾斜磁場電源２７Ｃを備えた磁気共鳴イメージング装置の動作及び作用について説明する。

図８は、図７に示す傾斜磁場電源２７Ｃの電源をON状態に切換えた後、磁気共鳴イメージング装置によりMRイメージングを行う際の流れを示すフローチャートである。尚、図３又は図６に示すフローチャートのステップと同様なステップには同符号を付して説明を省略する。

傾斜磁場電源２７Ｃを備えた磁気共鳴イメージング装置では、基幹システム及び傾斜磁場電源２７Ｃの制御部４５の起動後のステップＳ２０において、熱交換器４４側の第１の配管系統８０に設けられた第３の電磁弁８０Ｂが制御部４５の制御により開かれる。次に、ステップＳ３において、空冷用ファン４３が駆動する。

次に、ステップＳ２１において、冷却水供給系５１から第１の配管系統８０に水温の低い第１の冷却水が供給される。但し、熱交換器４４の入口における第３の電磁弁８０Ｂが開かれているのに対して３方向電磁弁８２は閉じられている。従って、水温の低い第１の冷却水は熱交換器４４のみに供給され、熱交換器４４のみが水冷される。

このため、仮に筐体４０内の湿度が高い場合、筐体４０内における雰囲気の温度と第１の冷却水の温度との差によって熱交換器４４周辺において結露が生じる。但し、高圧発生回路４１や出力増幅部４２等の他の水冷対象となる機器には第１の冷却水が供給されないため、熱交換器４４の周辺を除き結露は発生しない。また、熱交換器４４における空気と第１の冷却水との熱交換によって筐体４０内における空気の温度が低下する。

次に、ステップＳ２２において、一定時間経過後に、熱交換器４４、出力増幅部４２及び高圧発生回路４１を含む全ての冷却対象用の第２の配管系統８１に設けられた第４の電磁弁８１Ｂが制御部４５の制御により開かれる。次に、ステップＳ２３において、熱交換器４４側の第１の配管系統８０に設けられた第３の電磁弁８０Ｂが制御部４５の制御により閉じられる。次に、ステップＳ２４において、３方向電磁弁８２が制御部４５の制御により開かれる。

次に、ステップＳ２５において、冷却水供給系５１から第２の配管系統８１に水温の高い第２の冷却水が供給される。このとき第２の配管系統８１における第３の電磁弁８０Ｂが閉じられているのに対して第２の配管系統８１の第４の電磁弁８１Ｂ及び３方向電磁弁８２が開かれている。従って、水温の高い第２の冷却水が、熱交換器４４、出力増幅部４２及び高圧発生回路４１を含む冷却対象に供給される。これにより、全ての水冷対象が水冷される。

このとき筐体４０内の空気に含まれる水分は、既に第１の冷却水との熱交換の際に結露として熱交換器４４周辺において回収されている。従って、筐体４０内における湿度は低下しており、高圧発生回路４１及び出力増幅部４２を第２の冷却水で水冷したとしても、高圧発生回路４１及び出力増幅部４２の周辺にはもはや結露が生じない。

次に、ステップＳ６において、制御部４５からの制御信号によって高圧発生回路４１及び出力増幅部４２が起動する。これにより、ステップＳ７においてイメージングを繰返すことができる。そして全てのイメージングが終了すると、ステップＳ２６において、第４の電磁弁８１Ｂ及び３方向電磁弁８２が閉じられた後、傾斜磁場電源２７及び磁気共鳴イメージング装置２０の基幹システムがOFF状態に切換えられる。

以上のような第４の実施形態における傾斜磁場電源２７Ｃは、筐体４０内に２系統の冷却水の循環系を設け、起動時において室温に比べて十分に低い温度の第１の冷却水で熱交換器４４を一定時間水冷した後に、出力増幅部４２等の電子機器を第１の冷却水よりも温度が高い第２の冷却水で水冷するようにしたものである。

このため、第４の実施形態では、第１の実施形態に比べて、熱交換器４４周辺における結露の発生量を増やすことができる。この結果、熱交換器４４周辺において筐体４０内における水分を一層多く抽出し、筐体４０内の湿度を下げることができる。そして、出力増幅部４２等の電子機器周辺における結露の発生をより確実に防止することができる。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

例えば、各実施形態では、各傾斜磁場電源２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの制御部４５が空冷用ファン４３の駆動制御及び各電磁弁４９、５０、８０Ｂ、８１Ｂ、８２の開閉制御を行う例を示したが、磁気共鳴イメージング装置２０に備えられるコンピュータ３２等の各傾斜磁場電源２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの外部に備えられる基幹システムによって制御を行うようにしてもよい。その場合には、各傾斜磁場電源２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの筐体４０内の配管４８、８０Ａ、８１Ａに、熱交換器４４以外の少なくとも出力増幅部４２を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で外部から開閉制御を行うことが可能な電磁弁４９、５０、８０Ｂ、８１Ｂ、８２が設けられることとなる。また、その場合には、制御部４５を高圧発生回路４１及び出力増幅部４２の起動直前に起動するようにしてもよい。

また、電磁弁以外の空気圧弁や油圧弁等の弁を用いたり、冷却水以外の冷却媒体を用いることも可能である。冷却媒体の経路を制御する弁は、傾斜磁場電源２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃの筐体４０の外部に設けるようにしてもよい。或いは、冷却水供給系５１に備えられる開閉弁の制御によって冷却媒体の供給先を切換えるようにしてもよい。その場合には、傾斜磁場電源の筐体４０内おける弁は必須の構成要素ではなくなる。そして、熱交換器４４のみに第１の冷却媒体を供給するための第１の配管系統８０と、出力増幅部４２を含む冷却対象に第２の冷却媒体を供給するための第２の配管系統８１とが、傾斜磁場電源の筐体４０内に設けられることとなる。

上記の第２の配管系統８１は、冷却媒体の供給タイミングに応じて熱交換器４４を経由するようにしても良いし、熱交換器４４を経由しない配置としてもよい。すなわち、第２の配管系統８１が熱交換器４４を経由するのであれば、第２の冷却媒体の供給時において第１の配管系統８０を用いた第１の冷却媒体の供給を停止することができる。一方、第２の配管系統８１が熱交換器４４を経由しないのであれば、第１の配管系統８０を用いた第１の冷却媒体の供給を継続する制御を行うようにすればよい。

また、第１の冷却媒体の温度を第２の冷却媒体の温度とを同等としてもよいが、第１の冷却媒体の温度を第２の冷却媒体の温度よりも低くすれば、第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。すなわち、熱交換器４４周辺における結露の発生量を増やすことができる。

以上のような各実施形態における構成要素や特徴は、互いに組合わせることができる。例えば、除湿機７０を筐体４０内に設ける特徴、水分を回収するための容器６０や吸水材６１を筐体４０内に設ける特徴、熱交換器４４を電子機器よりも下方に設ける特徴を、当該実施形態以外の実施形態に適用することができる。

２０...磁気共鳴イメージング装置、２１...静磁場用磁石、２２...シムコイル、２３...傾斜磁場コイル、２４...RFコイル、２５...制御系、２６...静磁場電源、２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ...傾斜磁場電源、２８...シムコイル電源、２９...送信器、３０...受信器、３１...シーケンスコントローラ、３２...コンピュータ、３３...入力装置、３４...表示装置、３５...演算装置、３６...記憶装置、３７...寝台、４０...筐体、４１...高圧発生回路、４１Ａ...AC/DCコンバータ、４１Ｂ...DC/DCコンバータ、４２...出力増幅部、４２Ｘ...Ｘ軸用増幅器、４２Ｙ...Ｙ軸用増幅器、４２Ｚ...Ｚ軸用増幅器、４３...空冷用ファン、４４...熱交換器、４５...制御部、４６...商用交流電源、４７...冷却系、４８...配管、４９...第１の電磁弁、５０...第２の電磁弁、５１...冷却水供給系、６０...容器、６１...吸水材、７０...除湿機、８０...第１の配管系統、８０Ａ...配管、８０Ｂ...第３の電磁弁、８１...第２の配管系統、８１Ａ...配管、８１Ｂ...第４の電磁弁、８２...３方向電磁弁、Ｐ...被検体

Claims (11)

1. 電流を増幅して傾斜磁場コイルに出力する出力増幅部と、
   前記出力増幅部が設けられる筐体内における空気と冷却媒体との間において熱交換を行う熱交換器と、
   前記熱交換器及び前記出力増幅部を含む冷却対象に前記冷却媒体を供給するための配管と、
   前記配管に設けられ、前記熱交換器以外の少なくとも前記出力増幅部を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で前記冷却媒体を前記冷却対象に供給するための弁と、
   を備える傾斜磁場電源。
2. 前記熱交換器以外の少なくとも前記出力増幅部を含む冷却対象における結露の発生を防止するための条件で前記弁を制御する制御部を更に備える請求項１記載の傾斜磁場電源。
3. 前記制御部は、前記熱交換器において結露が発生する条件で前記弁を制御するように構成される請求項２記載の傾斜磁場電源。
4. 前記制御部は、少なくとも前記出力増幅部の起動前において、前記熱交換器に前記冷却媒体を供給するための配管に設けられる第１の弁を一定時間開いた後に、前記熱交換器以外の冷却対象に前記冷却媒体を供給するための配管に設けられる第２の弁を開くように構成される請求項２又は３記載の傾斜磁場電源。
5. 前記配管は、
   前記熱交換器のみに第１の冷却媒体を供給するための第１の配管系統と、
   前記熱交換器及び前記出力増幅部を含む前記冷却対象に前記第１の冷却媒体よりも温度が高い第２の冷却媒体を供給するための第２の配管系統とを有し、
   前記制御部は、少なくとも前記出力増幅部の起動前において、前記第１の配管系統に設けられる弁を一定時間開くことによって前記第１の冷却媒体を前記熱交換器に供給した後に、前記第２の配管系統に設けられる弁を開くことによって前記第２の冷却媒体を前記熱交換器及び前記出力増幅部を含む前記冷却対象に供給するように構成される請求項２又は３記載の傾斜磁場電源。
6. 前記制御部は、前記出力増幅部が停止する前後に亘って前記冷却媒体が前記出力増幅部に供給されないように前記弁を制御するように構成される請求項２乃至４のいずれか１項に記載の傾斜磁場電源。
7. 前記熱交換器における結露により生じた水の回収手段を更に備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の傾斜磁場電源。
8. 前記筐体内における空気の除湿を行うための除湿機を更に備える請求項１乃至７のいずれか１項に記載の傾斜磁場電源。
9. 前記熱交換器は、前記出力増幅部よりも下方に配置される請求項１乃至８のいずれか１項に記載の傾斜磁場電源。
10. 電流を増幅して傾斜磁場コイルに出力する出力増幅部と、
    前記出力増幅部が設けられる筐体内における空気と冷却媒体との間において熱交換を行う熱交換器と、
    前記熱交換器のみに第１の冷却媒体を供給するための第１の配管系統と、
    前記出力増幅部を含む前記冷却対象に第２の冷却媒体を供給するための第２の配管系統と、
    を備える傾斜磁場電源。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の傾斜磁場電源と、
    前記傾斜磁場電源を用いて被検体の磁気共鳴イメージングを行う撮影システムと、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。

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