JP2022076261A - 磁気共鳴イメージング装置及び超電導磁石の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クエンチの発生可能性を低減することのできる磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生する超電導磁石４１と、超電導磁石を冷却する冷却部と、冷却部に電力を供給可能な主電源３１と、主電源の停電時に冷却部に電力を供給可能な副電源３２と、主電源の停電時において、副電源の容量に基づいて副電源が冷却部に電力を供給可能な第１の時間を決定する第１決定部と、超電導磁石の温度を取得する取得部と、超電導磁石の励磁電流と温度とに基づいて、超電導磁石の減磁に要する第２の時間を決定する第２決定部と、主電源の停電開始から、第１の時間と第２の時間とに基づく第３の時間の経過後に、超電導磁石に対する減磁を開始する減磁部３７と、を具備する。
【選択図】図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び超電導磁石の制御方法に関する。

超電導型の磁気共鳴イメージング装置では冷媒としてヘリウムを使用している。近年、ヘリウムの価格が高騰し、磁気共鳴イメージング装置のライフタイムコストを圧迫している。ライフタイムコストを抑止するためには冷媒の容量を可能な限り少なくすることが有効ではある。しかし、自然災害や落雷等の不慮の事故に伴う停電時に磁石冷却系が動作しなくなった場合、冷媒の容量を少なくしたことにより、超電導磁石の内部の温度上昇によるクエンチ発生までの時間が短くなってしまう。

国際公開第２０１４／１９９７９３号 米国特許第８，３８５，０３３号明細書

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、クエンチの発生可能性を低減することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生する超電導磁石と、前記超電導磁石を冷却する冷却部と、前記冷却部に電力を供給可能な主電源と、前記主電源の停電時に前記冷却部に電力を供給可能な副電源と、前記主電源の停電時において、前記副電源の容量に基づいて前記副電源が前記冷却部に電力を供給可能な第１の時間を決定する第１決定部と、前記超電導磁石の温度を取得する取得部と、前記超電導磁石の励磁電流と前記温度とに基づいて、前記超電導磁石の減磁に要する第２の時間を決定する第２決定部と、前記主電源の停電開始から、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づく第３の時間の経過後に、前記超電導磁石に対する減磁を開始する減磁部と、を具備する。

図１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図である。 図２は、超電導磁石制御装置と超電導磁石との構成例を示す図である。 図３は、停電時における少冷媒型の超電導磁石の内部温度の時間推移を示す図である。 図４は、減磁法を用いた場合における停電時における少冷媒型の超電導磁石の内部温度の時間推移を示す図である。 図５は、図２の超電導磁石制御装置による適応的減磁法に関する超電導磁石の制御処理例の流れを示す図である。 図６は、適応的減磁法を用いた場合における停電時における少冷媒型の超電導磁石の内部温度の時間推移を示す図である。 図７は、通常モードにおける励磁／減磁部と超電導磁石との等価回路を示す図である。 図８は、減磁モードにおける励磁／減磁部と超電導磁石との等価回路を示す図である。

以下、図面を参照しながら、磁気共鳴イメージング装置及び超電導磁石の制御方法の実施形態について詳細に説明する。なお、超電導は超伝導と同義である。

図１は、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、架台１１、寝台１３、傾斜磁場電源２１、送信回路２３、受信回路２５、寝台駆動装置２７、シーケンス制御回路２９、超電導磁石制御装置３０及びホストコンピュータ（Host Computer）５０を有する。

架台１１は、超電導磁石４１と傾斜磁場コイル４３とを有する。超電導磁石４１と傾斜磁場コイル４３とは架台１１の筐体に収容されている。架台１１の筐体には中空形状を有するボアが形成されている。架台１１のボア内には送信コイル４５と受信コイル４７とが配置される。

超電導磁石４１は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。ここで、超電導磁石４１の中心軸をＺ軸に規定し、Ｚ軸に対して鉛直に直交する軸をＹ軸に規定し、Ｚ軸に水平に直交する軸をＸ軸に規定する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、直交３次元座標系を構成する。

傾斜磁場コイル４３は、超電導磁石４１の内側に取り付けられ、中空の略円筒形状に形成されたコイルユニットである。傾斜磁場コイル４３は、傾斜磁場電源２１からの電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。より詳細には、傾斜磁場コイル４３は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対応する３つのコイルを有する。当該３つのコイルは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸に沿う傾斜磁場は合成されて互いに直交するスライス選択傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐ及び周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒが所望の方向に形成される。スライス選択傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面（スライス）を決めるために利用される。位相エンコード傾斜磁場Ｇｐは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と呼ぶ）の位相を変化させるために利用される。周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。なお、以下の説明においてスライス選択傾斜磁場Ｇｓの傾斜方向はＺ軸、位相エンコード傾斜磁場Ｇｐの傾斜方向はＹ軸、周波数エンコード傾斜磁場Ｇｒの傾斜方向はＸ軸であるとする。

傾斜磁場電源２１は、シーケンス制御回路２９からのシーケンス制御信号に従い傾斜磁場コイル４３に電流を供給する。傾斜磁場電源２１は、傾斜磁場コイル４３に電流を供給することにより、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に沿う傾斜磁場を傾斜磁場コイル４３により発生させる。当該傾斜磁場は、超電導磁石４１により形成された静磁場に重畳されて被検体Ｐに印加される。

送信コイル４５は、例えば、傾斜磁場コイル４３の内側に配置され、送信回路２３から電流の供給を受けて高周波パルス（以下、ＲＦパルスと呼ぶ）を発生する。

送信回路２３は、被検体Ｐ内に存在する対象プロトンを励起するためのＲＦパルスを、送信コイル４５を介して被検体Ｐに印加するために、送信コイル４５に電流を供給する。ＲＦパルスは、対象プロトンに固有の共鳴周波数で振動し、対象プロトンを励起させる。励起された対象プロトンからＭＲ信号が発生され、受信コイル４７により検出される。送信コイル４５は、例えば、全身用コイル（ＷＢコイル）である。全身用コイルは、送受信コイルとして使用されても良い。

受信コイル４７は、ＲＦ磁場パルスの作用を受けて被検体Ｐ内に存在する対象プロトンから発せられるＭＲ信号を受信する。受信コイル４７は、ＭＲ信号を受信可能な複数の受信コイルエレメントを有する。受信されたＭＲ信号は、有線又は無線を介して受信回路２５に供給される。図１に図示しないが、受信コイル４７は、並列的に実装された複数の受信チャネルを有している。受信チャネルは、ＭＲ信号を受信する受信コイルエレメント及びＭＲ信号を増幅する増幅器等を有している。ＭＲ信号は、受信チャネル毎に出力される。受信チャネルの総数と受信コイルエレメントの総数とは同一であっても良いし、受信チャネルの総数が受信コイルエレメントの総数に比して多くてもよいし、少なくてもよい。

受信回路２５は、励起された対象プロトンから発生されるＭＲ信号を受信コイル４７を介して受信する。受信回路２５は、受信されたＭＲ信号を信号処理してデジタルのＭＲ信号を発生する。デジタルのＭＲ信号は、空間周波数により規定されるｋ空間にて表現することができる。よって、以下、デジタルのＭＲ信号をｋ空間データと呼ぶことにする。ｋ空間データは、画像再構成に供される生データの一種である。ｋ空間データは、有線又は無線を介してホストコンピュータ５０に供給される。

なお、上記の送信コイル４５と受信コイル４７とは一例に過ぎない。送信コイル４５と受信コイル４７との代わりに、送信機能と受信機能とを備えた送受信コイルが用いられても良い。また、送信コイル４５、受信コイル４７及び送受信コイルが組み合わされても良い。

架台１１に隣接して寝台１３が設置される。寝台１３は、天板１３１と基台１３３とを有する。天板１３１には被検体Ｐが載置される。基台１３３は、天板１３１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸各々に沿ってスライド可能に支持する。基台１３３には寝台駆動装置２７が収容される。寝台駆動装置２７は、シーケンス制御回路２９からの制御を受けて天板１３１を移動する。寝台駆動装置２７は、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の如何なるモータ等を含んでも良い。

シーケンス制御回路２９は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）あるいはＭＰＵ（Micro Processing Unit）のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。シーケンス制御回路２９は、処理回路５１により設定された撮像条件に基づいて傾斜磁場電源２１、送信回路２３及び受信回路２５を同期的に制御し、当該撮像条件に応じたパルスシーケンスに従い被検体ＰにＭＲ撮像を実行し、被検体Ｐに関するｋ空間データを収集する。

超電導磁石制御装置３０は、超電導磁石４１を制御する機械システムである。超電導磁石制御装置３０は、超電導磁石４１の冷却、励磁及び減磁等を制御する。超電導磁石制御装置３０の詳細は後述する。

図１に示すように、ホストコンピュータ５０は、処理回路５１、メモリ５２、ディスプレイ５３、入力インタフェース５４及び通信インタフェース５５を有するコンピュータである。

処理回路５１は、ハードウェア資源としてＣＰＵ等のプロセッサを有する。処理回路５１は、磁気共鳴イメージング装置１の中枢として機能する。例えば、処理回路５１は、自動的又は手動的に撮像条件を設定する。また、処理回路５１は、受信回路２５を介して収集されたｋ空間データに基づいて、被検体Ｐに関するＭＲ画像を再構成する。また、処理回路５１は、ＭＲ画像に、レンダリング処理や画像認識、画像解析等の種々の処理を行うことも可能である。

メモリ５２は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。また、メモリ５２は、ＣＤ－ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。例えば、メモリ５２は、撮像条件、ｋ空間データ、ＭＲ画像、制御プログラム等を記憶する。

ディスプレイ５３は、種々の情報を表示する。例えば、ディスプレイ５３は、ＭＲ画像や撮像条件設定画面等を表示する。ディスプレイ５３としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。

入力インタフェース５４は、ユーザからの各種指令を受け付ける入力機器を含む。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド等が利用可能である。なお、入力機器は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限らない。例えば、磁気共鳴イメージング装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、受け取った電気信号を種々の回路へ出力するような電気信号の処理回路も入力インタフェース５４の例に含まれる。また、入力インタフェース５４は、マイクロフォンにより収集された音声信号を指示信号に変換する音声認識装置でもよい。

通信インタフェース５５は、ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して磁気共鳴イメージング装置１と、ワークステーションやＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）、ＨＩＳ（Hospital Information System）、ＲＩＳ（Radiology Information System）等とを接続するインタフェースである。ネットワークＩＦは、各種情報を接続先のワークステーション、ＰＡＣＳ、ＨＩＳ及びＲＩＳとの間で送受信する。

なお、上記の構成は一例であって、これに限定されない。例えば、シーケンス制御回路２９は、ホストコンピュータ５０に組み込まれても良い。シーケンス制御回路２９と処理回路５１とが同一の基板に実装されても良い。

図２は、超電導磁石制御装置３０と超電導磁石４１との構成例を示す図である。図２に示すように、超電導磁石４１は、略円筒形状の超電導コイル４１０を有する。超電導コイル４１０は、図示しないクライオスタット等の冷却容器に収容されている。冷却容器は、液体のヘリウム等の冷媒を収容する。冷媒により超電導コイル４１０が冷却される。より詳細には、冷却容器は、第１ステージの温度帯に維持するための第１の冷却層と、第２ステージの温度帯に維持するための第２の冷却層とを有している。第１ステージと第２ステージとは、冷媒の種類等に応じて異なるが、第１ステージは、例えば、４０Ｋ（ケルビン）から９０Ｋ程度であり、第２ステージは、液体状態を維持するための温度、例えば、２Ｋから３０Ｋ程度である。超電導コイル４１０は、第２の冷却層に収容されている。超電導コイル４１０は、冷媒により極低温に冷却され超電導状態を維持している。超電導コイル４１０に励磁電流が流れることにより静磁場が形成される。励磁モードにおいて励磁／減磁部３７を介して主電源３１から電流を超電導コイル４１０に供給し、超電導コイル４１０が主電源３１から切り離され通常モードに切り替えられることにより、超電導コイル４１０に電流が流れる。

図２に示すように、超電導磁石制御装置３０は、主電源３１、副電源３２、冷却系３３、温度計３６、励磁／減磁部３７、処理回路３８及び記憶装置３９を有する。

主電源３１は、超電導磁石制御装置３０に含まれる各構成要素に電力を供給する電源装置である。主電源３１は、通常時すなわち非停電時において使用される常用の電源装置である。例えば、主電源３１は、少なくとも冷却系３３に電力を供給することができるように構成される。主電源３１としては、例えば、商用電源が用いられる。

副電源３２は、超電導磁石制御装置３０に含まれる各構成要素に電力を供給する電源装置である。副電源３２は、主電源３１の停電時において使用される予備の電源装置である。例えば、副電源３２は、少なくとも冷却系３３に電力を供給することができるように構成される。副電源３２としては、例えば、無停電電源装置（ＵＰＳ：uninterruptible power supply）や発電機を用いることが可能である。

冷却系３３は、超電導磁石４１を冷却する機械システムである。冷却系３３の冷却機構は水冷式でもよいし空冷式でもよいし他の方式でもよい。冷却系３３は、具体的には、冷凍機コンプレッサ３４と冷凍機３５とを有する。冷凍機コンプレッサ３４と冷凍機３５とは流通管で接続され、流通管を介してヘリウム等の冷媒が循環している。冷凍機コンプレッサ３４は、冷媒を圧縮して、冷凍機３５に供給する。冷凍機３５は、圧縮された冷媒により、超電導磁石４１に含まれる冷却容器、より詳細には、第１の冷却層及び第２の冷却層の内部を冷却する。水冷式の場合、冷凍機３５を冷却するチラーが設けられてもよい。主電源３１の停電時においてチラーは、副電源３２からの電力の供給を受ける。

温度計３６は、超電導磁石４１の温度を計測する。計測された温度に関する情報は、励磁／減磁部３７及び処理回路３８に供給される。温度計３６は、例えば、超電導磁石４１の超電導コイル４１０に近接して配置され、超電導コイル４１０の温度変化による温度計の電気抵抗の変化を利用して超電導コイル４１０の温度を計測する抵抗温度計である。なお、温度計３６の種類は、抵抗温度計に限定されず、超電導磁石４１の温度を計測可能であれば、気体温度計や液体温度計、熱電温度計、光学温度計等の如何なる種類でもよい。

励磁／減磁部３７は、超電導磁石４１の励磁又は減磁を行う機械装置である。例えば、励磁モードにおいて励磁／減磁部３７は、主電源３１からの電流を超電導コイル４１０に供給して超電導コイル４１０を励磁する。減磁モードにおいて励磁／減磁部３７は、超電導コイル４１０に流れている電流を、励磁／減磁部３７に設けられた負荷に流し込み消失させる。減磁モードにおいて励磁／減磁部３７は、主電源３１の停電開始から、第１の時間と第２の時間とに基づく第３の時間の経過後に、超電導磁石４１に対する減磁を開始する。

処理回路３８は、ハードウェア資源としてＣＰＵ等のプロセッサを有する。処理回路３８は、超電導磁石制御装置３０の中枢として機能する。処理回路３８は、記憶装置３９等に記憶される各種プログラムの実行により、取得機能３８１、電力供給時間決定機能３８２、減磁必要時間決定機能３８３、減磁開始時間決定機能３８４及び制御機能３８５を有する。なお、処理回路３８は、冷却系３３と同じ電源ラインに設けられていれば必ずしも超電導磁石制御装置３０に設けられる必要はなく、超電導磁石４１に設けられてもよいし、他の装置に設けられてもよい。

取得機能３８１において処理回路３８は、超電導磁石制御装置３０及び超電導磁石４１に関する各種情報を取得する。例えば、処理回路３８は、温度計３６により計測された超電導磁石４１の温度の情報を取得する。処理回路３８は、副電源３２の容量の情報を取得してもよい。

電力供給時間決定機能３８２において処理回路３８は、主電源３１の停電時において、副電源３２の容量に基づいて副電源３２が冷却系３３に電力を供給可能な第１の時間を決定する。以下、第１の時間を副電源電力供給時間と呼ぶことにする。副電源電力供給時間は、副電源３２の電力持続時間又は連続運転可能時間を意味する。

減磁必要時間決定機能３８３において処理回路３８は、超電導磁石４１の励磁電流と超電導磁石４１の温度とに基づいて、超電導磁石４１の減磁に要する第２の時間を決定する。以下、第２の時間を減磁必要時間と呼ぶことにする。本実施形態に係る励磁電流は、所望の磁場強度値の静磁場を生み出すために超電導コイル４１０に流れる磁石電流である。換言すれば、励磁電流は、通常モードにおいて超電導コイル４１０に流れる磁石電流である。なお、本実施形態に係る磁石電流は、超電導コイル４１０に流れる電流である。

減磁開始時間決定機能３８４において処理回路３８は、副電源電力供給時間と減磁必要時間とに基づいて、減磁を開始する第３の時間を決定する。以下、第３の時間を減磁開始時間と呼ぶことにする。

制御機能３８５において処理回路３８は、超電導磁石制御装置３０の各種構成を制御する。例えば、処理回路３８は、主電源３１の停電開始から減磁開始時間の経過後に、超電導磁石４１に対する減磁を開始するため、励磁／減磁部３７に減磁開始指示を供給する。また、処理回路３８は、主電源３１と副電源３２との切り替えを制御する。また、処理回路３８は、励磁／減磁部３７の励磁モードと通常モードと減磁モードとの切り替えを制御する。

記憶装置３９は、種々の情報を記憶するＨＤＤやＳＳＤ、集積回路記憶装置等の記憶装置である。例えば、記憶装置３９は、超電導磁石４１の励磁電流の電流値を記憶する。なお、記憶装置３９は処理回路３８に組み込まれてもよい。

以下、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の動作例について説明する。

上記の通り、超電導型の磁気共鳴イメージング装置では冷媒としてヘリウムを使用している。近年、ヘリウムの価格が高騰し、磁気共鳴イメージング装置のライフタイムコストを圧迫している。ライフタイムコストを抑制するためには冷媒の容量を可能な限り少なくすることが有効ではある。しかし、自然災害や落雷等の不慮の事故に伴う停電時に超電導磁石４１の冷却系３３が動作しなくなった場合、冷媒の容量が少ない又は伝導冷却の場合は冷媒が無いことにより、超電導磁石４１内部の温度上昇が早まるため、クエンチ発生に至るまでの時間が短くなってしまう。

主電源３１の停電時においては副電源３２を用いた冷却系３３のバックアップが考えられる。しかし、副電源３２の連続運転時間には燃料や充電容量等の容量に依存して限りがあるため、当該容量が無くなると副電源３２も停止して冷却系３３も停止してしまう。冷却系３３が停止すると冷媒が少ないか又は無いことに起因して超電導磁石４１の温度が上昇し、クエンチに至ってしまう。一旦、クエンチが発生すると、そのエネルギーを超電導磁石４１の内部で吸収しなければならない。冷媒の容量が少ない、もしくは、無い場合、超電導磁石４１の外部に効率良くエネルギーを逃がすことができず、大幅な温度上昇を招き、再び超電導磁石４１を励磁する際には冷却に多大な費用及び時間を要してしまう。

図３は、停電時における少冷媒型の超電導磁石４１の内部温度Ｋｃの時間推移を示す図である。図３に示すグラフは、縦軸が超電導磁石４１の内部温度Ｋｃに規定され、横軸が主電源３１の停電開始時刻Ｔ０からの経過時間Ｔに規定される。図３に示すように、主電源３１の停電開始に伴い副電源３２が稼働する。停電開始時刻Ｔ０は副電源３２による電力供給の開始時刻と略同時である。主電源３１の停電が開始しても、副電源３２により冷却系３３に電力が供給され続けるので、内部温度Ｋｃは上昇しない。停電開始時刻Ｔ０から副電源電力供給時間Ｔｔを経過した時刻Ｔｅに副電源３２による冷却系３３への電力供給が停止する。副電源３２による冷却系３３への電力供給が停止すると内部温度Ｋｃが上昇を始める。内部温度Ｋｃが上昇すると局所的に超電導状態が崩れて常電導状態に遷移し抵抗が生じ、抵抗部分にジュール熱が発生し、そのジュール熱が常電導部分を拡大させる。冷媒が有る場合、冷媒によってジュール熱が超電導磁石４１の外部に廃棄される。超電導磁石４１に蓄えられている冷媒の量に依存するが、冷媒が少ないか又は全く無い場合の内部温度Ｋｃは、概ね１時間から１日程度で、超電導コイル４１０が超電導状態を保つことができる限界温度（臨界温度）Ｋｑに到達すると考えられる。内部温度Ｋｃが限界温度Ｋｑに到達するともはや超電導コイル４１０は超電導状態を保つことができず、クエンチが発生し、内部温度Ｋｃが急激に上昇する。以下、限界温度Ｋｑをクエンチ温度Ｋｑと呼ぶことにする。

一旦クエンチが発生してしまうと、超電導磁石４１の冷却は数日から数週間程度の多大な日数を要することになる。クエンチにより発生する熱を吸収する冷媒が多ければ、その冷媒によって発熱は抑制され、結果、超電導磁石４１の外部に廃棄されるため、内部温度Ｋｃの上昇を抑えることができるが、冷媒が無い、もしくは、数十リットル以下の少量の場合、停電開始から内部温度Ｋｃの上昇までの時間が短いため、クエンチ発生の抑制又は防止は、冷媒の少量化を実現するための重要な課題である。この課題を解決するための一つの方法として、副電源３２の稼働時に励磁／減磁部３７により減磁を行い、クエンチを回避する方法（以下、減磁法と呼ぶ）が考えられる。

図４は、減磁法を用いた場合における停電時における少冷媒型の超電導磁石４１の内部温度Ｋｃの時間推移を示す図である。図４に示すように、副電源３２による電力供給の開始後、減磁開始時間Ｔｓから励磁／減磁部３７により減磁が開始される。時刻Ｔｓから僅かに超電導磁石４１の内部温度Ｋｃが上昇しているのは、減磁による磁場変化に伴う発熱の影響を図示したものである。減磁時の単位時間あたりの電流変化を適切に設定することによりクエンチ温度Ｋｑに至る前に磁石電流を概ねゼロにすることが可能である。磁石電流がゼロになることは、超電導磁石４１の内部の残留エネルギーが無くなることを意味する。よってその後、副電源３２の容量がゼロになり、冷却系３３への電力供給が停止しても、大きな発熱が生じることはない。減磁終了後の内部温度Ｋｃの上昇は、超電導磁石４１の外部から内部への熱侵入（概ね毎秒数ジュール以下）によって生じており、クエンチエネルギー（３Ｔの場合、１０Ｍジュール程度）に比べて大幅に小さい値である。このため、冷却系３３への電力供給が停止しても、クエンチが発生した場合に比して、長時間に亘り内部温度Ｋｃを低温に保つことができる。

減磁開始時間Ｔｓは、副電源電力供給時間Ｔｔから減磁必要時間Ｔｇを差し引いた時間（Ｔｔ－Ｔｇ）に設定される。ところで、冷凍機３５は摺動部や蓄冷材等の部材の経年劣化により冷却能力が低下する。冷却能力が劣化するにつれ、副電源３２の稼働開始時における内部温度Ｋｃが高まることになる。内部温度Ｋｃが高ければ、クエンチに至る時間が短いため、減磁開始時間Ｔｓを早めに設定する必要がある。すなわち、減磁必要時間Ｔｇが一定である場合、冷却能力が十分にある場合であっても、ある程度の余裕をもって減磁開始時間Ｔｓを設定する必要がある。一方、減磁開始時間Ｔｓが遅ければ遅いほど、内部温度Ｋｃを低温に保ち且つ磁石電流を励磁電流に保つことができるので、主電源３１の停電からの復旧に要する時間を短く済ますことができる。そのためには、個別の状況に応じた正確な減磁必要時間Ｔｇを見積もる必要がある。

そこで、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１は、超電導磁石４１の内部温度Ｋｃに応じて適切な減磁必要時間Ｔｇ及び／又は減磁開始時間Ｔｓを適応的に見積もり、クエンチ回避と復旧時間短縮との双方の観点に関し最適なタイミングで減磁を開始する。以下、適応的に見積もられた減磁必要時間Ｔｇ及び／又は減磁開始時間Ｔｓに基づく減磁法を適応的減磁法と呼ぶことにする。

図５は、超電導磁石制御装置３０による適応的減磁法に関する超電導磁石４１の制御処理例の流れを示す図である。図６は、適応的減磁法を用いた場合における停電時における少冷媒型の超電導磁石４１の内部温度Ｋｃの時間推移を示す図である。

図５に示すように、処理回路３８は、制御機能３８５の実現により、主電源３１の停電が開始することを待機する（ステップＳ１）。非停電時すなわち通常時においては、主電源３１からの電力は、副電源３２を経由して、冷凍機コンプレッサ３４、冷凍機３５及び処理回路３８に、冷凍機コンプレッサ３４、冷凍機３５及び処理回路３８各々の定格に応じて交流又は直流で供給される。なお、通常時において主電源３１からの電力は副電源３２を介さずに冷凍機コンプレッサ３４、冷凍機３５及び処理回路３８に供給されてもよい。主電源３１は、自然災害や落雷等の種々の要因により停電する。

ステップＳ１において主電源３１の停電が開始された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、処理回路３８は、制御機能３８５の実現により、副電源３２を稼働する（ステップＳ２）。副電源３２が稼働されることにより、副電源３２からの電力が冷凍機コンプレッサ３４、冷凍機３５及び処理回路３８に、冷凍機コンプレッサ３４、冷凍機３５及び処理回路３８各々の定格に応じて交流又は直流で供給される。なお、ステップＳ１における主電源３１の停電は副電源３２等の他の構成要素により検知されてもよい。

ステップＳ２が行われると処理回路３８は、電力供給時間決定機能３８２の実現により、副電源電力供給時間Ｔｔを決定する（ステップＳ３）。ステップＳ３において処理回路３８は、副電源３２が無停電電源装置である場合、副電源３２の出力可能な容量に基づいて副電源電力供給時間Ｔｔを決定し、副電源３２が発電機である場合、副電源３２の残容量に基づいて副電源電力供給時間Ｔｔを決定する。以下、副電源３２の出力可能な容量と副電源３２の残容量とを総称して単に容量と呼ぶことにする。副電源３２の容量は、主電源３１の停電開始時において副電源３２から取得される。なお、主電源３１の停電開始時における副電源３２の容量が既知の場合、予め記憶装置３９に副電源３２の容量の値が記憶されており、処理回路３８が記憶装置３９から当該値を任意のタイミングで取得してもよい。

より詳細には、処理回路３８は、主電源３１の停電時において副電源３２が供給すべき電力と副電源３２の容量とに基づいて副電源電力供給時間Ｔｔを決定する。停電時において副電源３２が供給すべき電力は、少なくとも停電時において冷却系３３に供給すべき電力を含む。停電時において冷却系３３に供給すべき電力は停電時において冷却系３３が消費する電力と同等であり、当該電力の値は事前に計測されるとよい。停電時において冷却系３３に供給すべき電力の値は記憶装置３９に保存されている。なお、停電時において副電源３２が供給すべき電力は、更に、処理回路３８に供給すべき電力や励磁／減磁部３７に供給すべき電力、図に示していないが冷却系３３の冷却を行う目的で設置されているチラーに供給すべき電力を含んでもよい。処理回路３８に供給すべき電力、励磁／減磁部３７に供給すべき電力及びチラーに供給すべき電力は、それぞれ処理回路３８の消費電力、励磁／減磁部３７の消費電力、チラーの消費電力と同等であり、各電力の値は事前に計測され、記憶装置３９に保存されればよい。冷却系３３以外の構成要素への供給電力を考慮することにより、正確に副電源電力供給時間Ｔｔを決定することができる。

ステップＳ３が行われると処理回路３８は、取得機能３８１の実現により、超電導磁石４１の内部温度Ｋｃを取得する（ステップＳ４）。ステップＳ４において処理回路３８は、主電源３１の停電開始時刻Ｔ０又はその直後において、温度計３６により計測された超電導コイル４１０の温度に関する情報を内部温度Ｋｃとして取得する。温度計３６は、内部温度Ｋｃの精度を増すため、超電導コイル４１０の複数箇所に配置されるとよい。この場合、計測された複数の温度の平均値や最小値、最大値等の統計値が内部温度Ｋｃとして設定されるとよい。内部温度Ｋｃは、超電導コイル４１０の温度に限定されず、冷凍機３５の第１ステージ温度でもよいし、第２ステージ温度でもよい。また、内部温度Ｋｃは、冷却容器に設けられた熱シールドの温度でもよい。上記の通り、処理回路３８は、ステップＳ８における励磁／減磁部３７による減磁が行われる前に、１以上の温度計３６により計測された内部温度Ｋｃを取得する。

ステップＳ４が行われると処理回路３８は、減磁必要時間決定機能３８３の実現により、減磁必要時間Ｔｇを決定する（ステップＳ５）。ステップＳ５において処理回路３８は、ステップＳ４において計測された超電導磁石４１の内部温度Ｋｃと超電導磁石４１の励磁電流Ｉ０とに基づいて減磁必要時間Ｔｇを決定する。励磁電流Ｉ０の電流値は、各超電導コイル４１０が所望の磁場強度を達成するために必要な当該超電導コイル４１０への磁石電流Ｉの電流値として計測される。励磁電流Ｉ０の電流値は、超電導磁石４１の据付時等において、複数の磁場強度値毎に、ＮＭＲプローブ等の磁場測定器を使用しながら、励磁／減磁部３７により励磁をすることにより計測される。磁場強度値と励磁電流値との関連づけは、ＬＵＴ（Look Up Table）やデータベース等の形式で記憶装置３９に記憶されている。

端的には、処理回路３８は、励磁電流Ｉ０と電流変化量ΔＩとに基づいて減磁必要時間Ｔｇを決定する。より詳細には、励磁電流Ｉ０を電流変化量ΔＩで除することにより減磁必要時間Ｔｇが決定される。電流変化量ΔＩは、励磁／減磁部３７による減磁時の単位時間あたりの磁石電流の変化量に規定される。電流変化量ΔＩは、図６に示すように、減磁必要時間Ｔｇにおける内部温度Ｋｃの傾きに相当する。

例えば、図６に示すように、冷却系３３の冷却能力が低い場合、停電開始時刻Ｔ０における内部温度はＫｃ１であり、冷却系３３の冷却能力が高い場合、停電開始時刻Ｔ０における内部温度はＫｃ２であるとする。減磁時において許容される最高温度（許容温度）Ｋｎは、クエンチ温度Ｋｑ以下の温度に設定される。例えば、内部温度Ｋｃ１の場合、減磁必要時間Ｔｇ１は、電流変化量ΔＩ１のもとでの減磁必要時間Ｔｇ１に亘る超電導コイル４１０の発熱に伴う内部温度Ｋｃの上昇幅が、許容温度Ｋｎと内部温度Ｋｃ１との差分Ｋｎ－Ｋｃ１に一致するように算出される。また、例えば、内部温度Ｋｃ２の場合、減磁必要時間Ｔｇ２は、電流変化量ΔＩ２のもとでの減磁必要時間Ｔｇ１に亘る超電導コイル４１０の発熱に伴う内部温度Ｋｃの上昇幅が、許容温度Ｋｎと内部温度Ｋｃ２との差分Ｋｎ－Ｋｃ２に一致するように算出される。

処理回路３８は、励磁電流Ｉ０の単位時間あたりの電流変化量ΔＩと内部温度Ｋｃ１と超電導磁石４１の単位時間あたりの温度変化量ΔＫとに基づいて減磁必要時間Ｔｇを決定してもよい。例えば、簡単のためにｔ＝０から内部温度Ｋｃ１で減磁が始まる場合を考える。減磁必要時間Ｔｇ後にクエンチをしないためにはマージンも含めて、概ねΔＫ＊Ｔｇ１＋Ｋｃ１＜Ｋｎの関係を満たす必要がある。すなわち、処理回路３８は、予め計測された温度変化量ΔＫのもとでの減磁必要時間Ｔｇに亘る温度上昇値が、許容温度Ｋｎから内部温度Ｋｃ１の差分値を下回りつつ限りなく一致するように減磁必要時間Ｔｇを決定する。

温度変化量ΔＫは、電流変化量ΔＩ及び内部温度Ｋｃの関数であり、具体的には、ΔＫ＝ｆ（ΔＩ，Ｋｃ）と表すことができる。内部温度Ｋｃ近傍の温度変化量ΔＫは、電流変化量ΔＩを用いて、ΔＫ＝α（Ｋｃ）ΔＩのように近似式で表すことができる。α（Ｋｃ）は、電流変化量ΔＩに対する温度変化量ΔＫの比率であり、タイプテスト等により予め計測されているものとする。この近似式を用いると、上記関係は、α（Ｋｃ）ΔＩ＊Ｔｇ＋Ｋｃ１＜Ｋｎと表すことができ、処理回路３８は、ΔＩ＊Ｔｇ１＜（Ｋｎ－Ｋｃ１）／α（Ｋｃ）を満たすようにΔＩ＊Ｔｇ１を決める。処理回路３８は、許容温度Ｋｎと内部温度Ｋｃ１との差分をα（Ｋｃ）で除した値よりも小さくなるように、電流変化量ΔＩと減磁必要時間Ｔｇ１との積ΔＩ＊Ｔｇ１を決定する。そして処理回路３８は、積ΔＩ＊Ｔｇ１から電流変化量ΔＩを除すことにより減磁必要時間Ｔｇ１を決定する。電流変化量ΔＩもタイプテスト等により予め計測されているものとする。内部温度がＫｃ２のときも同様の手法により減磁必要時間Ｔｇ１を決定することが可能である。

上記の通り、電流変化量ΔＩとそれに伴う温度変化量ΔＫとの比率α（Ｋｃ）は、タイプテスト（型式試験）等で計測され、記憶装置３９に記憶されている。タイプテストでは、減磁時における単位時間あたりの磁石電流の電流変化量を変化させながら、当該電流変化量のときの単位時間あたりの内部温度の上昇値を温度変化量として計測し、当該電流変化量と当該温度変化量（内部温度上昇値）との比率α（Ｋｃ）が記録されたテーブルが生成される。当該テーブルは記憶装置３９に記憶される。そして処理回路３８は、当該テーブルの中から、温度上昇後の内部温度がクエンチに至らないような任意の電流変化量を電流変化量ΔＩに設定する。処理回路３８は、停電前において予め電流変化量ΔＩを設定してもよいし、ステップＳ４において取得された内部温度Ｋｃに応じて電流変化量ΔＩを設定してもよい。予め設定された電流変化量ΔＩは記憶装置３９に記憶される。また、処理回路３８は、設定された電流変化量ΔＩに対応する比率α（Ｋｃ）を上記テーブルに基づいて設定する。比率α（Ｋｃ）についても記憶装置３９に記憶される。

上記の通り、処理回路３８は、電流変化量ΔＩのもとで減磁を行う場合において超電導コイル４１０の発熱による温度の上昇値が、クエンチの発生する温度Ｋｑに到達しないような減磁に要する時間を減磁必要時間Ｔｇとして決定する。

減磁必要時間Ｔｇをより正確に決定するため、処理回路３８は、内部温度Ｋｃ及び励磁電流Ｉ０に加え、それ以外の要素に基づいて減磁必要時間Ｔｇを決定してもよい。例えば、処理回路３８は、励磁電流Ｉ０と内部温度Ｋｃと励磁／減磁部３７のうちの減磁に要する電力とに基づいて減磁必要時間Ｔｇを決定してもよい。減磁必要時間Ｔｇは、減磁に要する電力が大きいほどが長く、減磁に要する電力が小さいほど短くなるように決定されるとよい。また、処理回路３８は、励磁電流Ｉ０と内部温度Ｋｃとに加え、温度計３６、超電導コイル４１０及び冷凍機３５の位置と、温度計３６、超電導コイル４１０及び冷凍機３５の間の伝熱量とに基づいて減磁必要時間Ｔｇを決定してもよい。

処理回路３８は、内部温度Ｋｃ、励磁電流Ｉ０及び電流変化量ΔＩに基づいて、超電導磁石４１毎に設計された減磁に関する発熱計算式を利用して減磁必要時間Ｔｇを算出してもよい。発熱計算式には、上述した冷凍機３５の冷却能力、温度計３６、超電導コイル４１０及び冷凍機３５の位置、温度計３６、超電導コイル４１０及び冷凍機３５の間の伝熱量等の種々の要素が組み込まれてもよい。冷凍機３５の冷却能力は、第１ステージ温度を維持するための冷凍機３５の冷却能力でもよいし、第２ステージ温度を維持するための冷凍機３５の冷却能力でもよいし、双方の冷却能力でもよい。

減磁必要時間Ｔｇを決定する簡略的な方法として、処理回路３８は、電流変化量ΔＩ、超電導コイル４１０の発熱量を、励磁電流I０や電流変化量ΔＩによらず一定として減磁必要時間Ｔｇを決定してもよい。また、処理回路３８は、発熱計算式の関数を、励磁電流Ｉ０等の代表的なパラメータに対してタイプテストにより求めて、補完等で実状態を類推してもよい。

ステップＳ５が行われると処理回路３８は、減磁開始時間決定機能３８４の実現により、減磁開始時間Ｔｓを決定する（ステップＳ６）。例えば、処理回路３８は、副電源電力供給時間Ｔｔから副電源電力供給時間Ｔｔを減じた時間Ｔｔ－Ｔｓを減磁開始時間Ｔｓに設定する。なお、副電源電力供給時間Ｔｔから副電源電力供給時間Ｔｔを減じた時間Ｔｔ－Ｔｓに任意の余剰時間を負荷した時間を減磁開始時間Ｔｓに設定してもよい。

本実施形態によれば、停電時における内部温度Ｋｃに応じて適切な可変の減磁必要時間Ｔｇを決定することができる。図６に示すように、冷却系３３の冷却能力が低い場合、冷却能力が高い場合に比して、停電開始時刻Ｔ０における内部温度Ｋｃは高い。冷却能力が低い場合、内部温度Ｋｃがクエンチ温度Ｋｑに早期に到達するおそれが高いので、減磁必要時間Ｔｇ１が比較的長い値に決定され、したがって、減磁開始時間Ｔｓ１は停電開始時刻Ｔ０から比較的短い時間に決定される。また、冷却能力が高い場合、内部温度Ｋｃがクエンチ温度Ｋｑに早期に到達するおそれが低いので、減磁必要時間Ｔｇ２が比較的短い値に決定され、したがって、減磁開始時間Ｔｓ２は停電開始時刻Ｔ０から比較的長い時間に決定される。

ステップＳ６が行われると処理回路３８は、制御機能３８５の実現により、減磁開始時間Ｔｓが経過することを待機する（ステップＳ７）。ステップＳ７において処理回路３８は、停電開始時刻Ｔ０から減磁開始時間Ｔｓを経過することを待機する。

減磁開始時間Ｔｓが経過した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、処理回路３８は、制御機能３８５の実現により、励磁／減磁部３７を制御して減磁を開始する（ステップＳ８）。

図７は、通常モード（非減磁モード）における励磁／減磁部３７と超電導磁石４１との等価回路を示す図である。図８は、減磁モードにおける励磁／減磁部３７と超電導磁石４１との等価回路を示す図である。図７及び図８に示すように、超電導磁石４１には超電導コイル４１０が設けられ、励磁／減磁部３７には減磁のための負荷ダイオード３７１が設けられ、超電導コイル４１０と負荷ダイオード３７１との間には超電導スイッチＳＷが設けられている。負荷ダイオード３７１は、磁石電流Ｉを流し込んで消失するために用いられる負荷の一例である。超電導スイッチＳＷは、超電導磁石４１の内部に設けられ、通常モードと減磁モードとを切り替えるためのスイッチである。超電導スイッチＳＷは、励磁／減磁部３７からの電力の供給を受けてＯＮとＯＦＦとが切り替えられる。

図７に示すように、通常モードにおいて超電導スイッチＳＷがＯＮされており、超電導磁石４１の内部において磁石電流Ｉが超電導コイル４１０と超電導スイッチＳＷとの間を循環する永久ループが形成されている。図８に示すように、減磁の開始指示を受けた励磁／減磁部３７は、超電導スイッチＳＷをＯＦＦにする。超電導スイッチＳＷがＯＦＦになることにより、超電導状態が解け、等価回路がオープン状態と等価になる。超電導スイッチＳＷがＯＦＦになると、磁石電流Ｉは、外部の励磁／減磁部３７に流れ込み、図８の例では、負荷ダイオード３７１に流れ込む。励磁／減磁部３７は、電流変化量ΔＩに一致するように、単位時間あたりに負荷ダイオード３７１に流れ込む磁石電流Ｉの電流量を調整する。

負荷ダイオード３７１の段数は、図８においては、簡単のため１段であるとしたが、所望の減磁速度（電流変化量）ΔＩを達成するためのダイオード順方向電圧の和Ｖと超電導コイル４１０のインダクタンスＬとの比Ｖ／Ｌ＝ΔＩで概ね決められる。負荷は、図７及び図８ではダイオードとしているが、電流源や電子負荷で構成してもよい。

上記の負荷ダイオード３７１の例においては、減磁時における電流変化量ΔＩは概ね一定であるとした。しかし、電流変化量ΔＩは、必ずしも一定である必要はない。例えば、励磁／減磁部３７に設けられる負荷は、負荷ダイオードの代わりに、電流変化量ΔＩを変化させることが可能な定電流源でもよい。この場合、励磁／減磁部３７は、減磁時において、温度計３６により計測された超電導コイル４１０の内部温度Ｋｃを取得し、内部温度Ｋｃに基づいて、定電流源に流れ込む電流変化量を調整してもよい。例えば、内部温度Ｋｃがクエンチ温度Ｋｑを超えない範囲で、電流変化量を最大化させるとよい。これにより、最短時間で減磁することが可能である。この際、温度計３６は、内部温度Ｋｃの精度を高めるため、超電導コイル４１０のうちの抵抗に伴う温度上昇が大きくなると想定される部分等に設けられるとよい。また、内部温度Ｋｃの精度を高めるため、複数の温度計３６が超電導コイル４１０に設けられてもよい。この場合、励磁／減磁部３７は、複数の温度計３６により計測された複数の温度の最大値等の統計値を内部温度Ｋｃに設定するとよい。

上記の通り、電流変化量ΔＩはタイプテストによる計測結果に基づいて予め決定されている。経年劣化に応じて冷凍機３５の冷却能力が低下している場合、予め決定された電流変化量ΔＩのもとで減磁を行うと、単位時間あたりの温度の上昇度合いが予定よりも大きくなってしまう。そこで、励磁／減磁部３７は、減磁時において、温度計３６により計測された超電導コイル４１０の内部温度Ｋｃを取得し、内部温度Ｋｃと冷却系３３の経年劣化に応じた冷却能力とに基づいて、定電流源に流れ込む電流変化量ΔＩを調整してもよい。例えば、内部温度Ｋｃがクエンチ温度Ｋｑを超えない範囲で、電流変化量を最大化させるとよい。これにより、最短時間で減磁することが可能である。

また、励磁／減磁部３７は、減磁時において、超電導磁石４１の残留エネルギーに基づいて超電導磁石４１の温度上昇の許容値を決定し、当該許容値に基づいて電流変化量を調整してもよい。これにより、減磁中の残留エネルギーに応じて減磁必要時間Ｔｇを更に短くすることも可能である。超電導磁石４１の残留エネルギーは、（ＬＩ^２）／２により規定され、すなわち、磁石電流Iの２乗に比例する。例えば、磁石電流値が励磁電流Ｉ０の１／１０の状態でクエンチが発生した場合、残留エネルギーは、磁石電流値が励磁電流Ｉ０の状態でクエンチが発生した場合に比して、１／１００に減ずることが可能である。

励磁／減磁部３７は、磁石電流Ｉが完全に消失してから減磁を終了してもよいし、クエンチの発生するおそれが無い場合か残留エネルギーが十分低いのであれば、磁石電流Ｉが完全に消失する前に減磁を終了してもよい。

励磁／減磁部３７により減磁が終了すると、超電導磁石制御装置３０による適応的減磁法に関する超電導磁石４１の制御処理が終了する。

なお、図５に示す処理の流れは一例であり、本実施形態はこれに限定されない。

例えば、励磁／減磁部３７は、主電源３１の復電が検出された場合、減磁を停止してもよい。これにより、超電導磁石４１内の残留エネルギーがゼロになる前に減磁が停止されるので、超電導磁石４１を再び励磁する際の費用及び時間を削減することができる。主電源３１の復電は、主電源３１からの電力供給を検出することにより行ってもよいし、主電源３１から復電信号を受け取ることにより行ってもよいし、ユーザ等により入力インタフェース５４等を介して入力された復電通知を受け取ることにより行ってもよい。

例えば、ステップＳ３とステップＳ４との順番が入れ替えられてもよい。すなわち、内部温度Ｋｃが取得されてから副電源電力供給時間Ｔｔが決定されてもよい。

上記の説明の通り、磁気共鳴イメージング装置１は、超電導磁石４１、冷却系３３、主電源３１、副電源３２、処理回路３８及び励磁／減磁部３７を有する。超電導磁石４１は、静磁場を発生する。冷却系３３は、超電導磁石４１を冷却する。主電源３１は、冷却系３３に電力を供給可能な電源装置である。副電源３２は、主電源３１の停電時に冷却系３３に電力を供給可能な電源装置である。処理回路３８は、主電源３１の停電時において、副電源３２の容量に基づいて副電源３２が冷却系３３に電力を供給可能な副電源電力供給時間を決定する。処理回路３８は、超電導磁石４１の温度を取得する。処理回路３８は、超電導磁石４１の励磁電流と温度とに基づいて、超電導磁石４１の減磁に要する減磁必要時間を決定する。励磁／減磁部３７は、主電源３１の停電開始から、副電源電力供給時間と減磁必要時間とに基づく減磁開始時間の経過後に、超電導磁石４１に対する減磁を開始する。

上記の構成によれば、超電導磁石４１の内部温度Ｋｃに応じて適切な減磁必要時間Ｔｇを適応的に決定するので、個別の状況に応じた正確な減磁必要時間Ｔｇを見積もることができ、クエンチ回避と復旧時間短縮との双方の観点に関し最適なタイミングで減磁を開始することができる。したがって、小容量の冷媒を収容する場合であっても、停電時のクエンチの発生可能性をより確実に低減することができ、クエンチが発生した場合において比較的小さな温度上昇に抑えることができるので、復旧に要する費用と時間とを大幅に削減することができる。また、個別の状況に応じた正確な減磁必要時間Ｔｇを見積もることができるので、冷却系３３の冷却能力が高い場合などは、減磁開始時間を可能な限り遅らせることができるので、再度の励磁作業に要する費用と時間とを削減することが期待できる。また、小容量の冷媒を収容する磁気共鳴イメージング装置を実現することができるので、ライフタイムコストを抑制することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、クエンチの発生可能性を低減することができる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現しても良い。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１及び図２における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以上の実施形態に関し、発明の一側面および選択的な特徴として以下の付記を開示する。

（付記１）
静磁場を発生する超電導磁石と、
前記超電導磁石を冷却する冷却部と、
前記冷却部に電力を供給可能な主電源と、
前記主電源の停電時に前記冷却部に電力を供給可能な副電源と、
前記主電源の停電時において、前記副電源の容量に基づいて前記副電源が前記冷却部に電力を供給可能な第１の時間を決定する第１決定部と、
前記超電導磁石の温度を取得する取得部と、
前記超電導磁石の励磁電流と前記温度とに基づいて、前記超電導磁石の減磁に要する第２の時間を決定する第２決定部と、
前記主電源の停電開始から、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づく第３の時間の経過後に、前記超電導磁石に対する減磁を開始する減磁部と、
を具備する磁気共鳴イメージング装置。

（付記２）
前記第１決定部は、前記副電源の出力可能な容量又は前記副電源の残容量に基づいて前記第１の時間を決定してもよい。

（付記３）
前記第２決定部は、前記励磁電流と前記温度と前記減磁部の減磁に要する電力とに基づいて前記第２の時間を決定してもよい。

（付記４）
前記副電源は、前記主電源の停電時において、更に前記第１決定部及び／又は前記第２決定部を有する処理回路に電力を供給してもよい。

（付記５）
前記取得部は、前記減磁が開始される前に、前記超電導磁石の構造物に配置された１以上の温度計により計測された前記温度を取得してもよい。
前記第２決定部は、取得された前記温度を用いて前記第２の時間を決定してもよい。

（付記６）
前記第２決定部は、前記励磁電流と前記温度に加え、前記温度計、前記超電導磁石に含まれる超電導コイル及び前記冷却部に含まれる冷凍機の位置と、前記温度計、前記超電導コイル及び前記冷凍機の間の伝熱量とに基づいて前記第２の時間を決定してもよい。

（付記７）
前記減磁部は、前記励磁電流の単位時間あたりの電流変化量のもと前記減磁を行う場合において前記超電導磁石の発熱による温度の上昇値が、クエンチの発生する温度に到達しないような前記減磁に要する時間を前記第２の時間として決定してもよい。

（付記８）
前記第２決定部は、前記励磁電流の単位時間あたりの電流変化と前記温度と前記超電導磁石の単位時間あたりの温度変化とに基づいて前記第２の時間を決定してもよい。

（付記９）
前記温度変化は、タイプテストにより予め計測されてもよい。

（付記１０）
前記減磁部は、前記主電源への復電が検出された場合、前記減磁を停止してもよい。

（付記１１）
前記取得部は、前記減磁の実行時において前記温度を計測してもよい。
前記減磁部は、前記減磁の実行時において、計測された前記温度に基づいて前記超電導磁石から前記減磁部に含まれる負荷に流れる電流の単位時間あたりの電流変化量を調整してもよい。

（付記１２）
前記取得部は、前記減磁の実行時において前記温度を計測してもよい。
前記減磁部は、計測された前記温度と前記冷却部の経年劣化に応じた冷却能力とに基づいて前記超電導磁石から前記減磁部に含まれる負荷に流れる電流の単位時間あたりの電流変化量を調整してもよい。

（付記１３）
前記減磁部は、前記超電導磁石の残留エネルギーに基づいて前記超電導磁石の温度上昇の許容値を決定し、前記許容値に基づいて前記減磁部に含まれる負荷に流れる電流の単位時間あたりの電流変化量を調整してもよい。

（付記１４）
主電源の停電時において、超電導磁石を冷却する冷却部に電力を供給する副電源の容量に基づいて、前記副電源が前記冷却部に電力を供給可能な第１の時間を決定し、
前記超電導磁石の温度を取得し、
前記超電導磁石の励磁電流と前記温度とに基づいて、前記超電導磁石の減磁に要する第２の時間を決定し、
前記主電源の停電開始から、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づく第３の時間の経過後に、減磁部による前記超電導磁石に対する減磁を開始する、
ことを具備する超電導磁石の制御方法。

１ 磁気共鳴イメージング装置
１１ 架台
１３ 寝台
２１ 傾斜磁場電源
２３ 送信回路
２５ 受信回路
２７ 寝台駆動装置
２９ シーケンス制御回路
３０ 超電導磁石制御装置３１
３１ 主電源
３２ 副電源
３３ 冷却系
３４ 冷凍機コンプレッサ
３５ 冷凍機
３６ 温度計
３７ 励磁／減磁部
３８ 処理回路
３９ 記憶装置
４１ 超電導磁石
４３ 傾斜磁場コイル
４５ 送信コイル
４７ 受信コイル
５０ ホストコンピュータ
５１ 処理回路
５２ メモリ
５３ ディスプレイ
５４ 入力インタフェース
５５ 通信インタフェース
１３１ 天板
１３３ 基台
３７１ 負荷ダイオード
３８１ 取得機能
３８２ 電力供給時間決定機能
３８３ 減磁必要時間決定機能
３８４ 減磁開始時間決定機能
３８５ 制御機能
４１０ 超電導コイル

Claims (14)

1. 静磁場を発生する超電導磁石と、
   前記超電導磁石を冷却する冷却部と、
   前記冷却部に電力を供給可能な主電源と、
   前記主電源の停電時に前記冷却部に電力を供給可能な副電源と、
   前記主電源の停電時において、前記副電源の容量に基づいて前記副電源が前記冷却部に電力を供給可能な第１の時間を決定する第１決定部と、
   前記超電導磁石の温度を取得する取得部と、
   前記超電導磁石の励磁電流と前記温度とに基づいて、前記超電導磁石の減磁に要する第２の時間を決定する第２決定部と、
   前記主電源の停電開始から、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づく第３の時間の経過後に、前記超電導磁石に対する減磁を開始する減磁部と、
   を具備する磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記第１決定部は、前記副電源の出力可能な容量又は前記副電源の残容量に基づいて前記第１の時間を決定する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記第２決定部は、前記励磁電流と前記温度と前記減磁部の減磁に要する電力とに基づいて前記第２の時間を決定する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記副電源は、前記主電源の停電時において、更に前記第１決定部及び／又は前記第２決定部を有する処理回路に電力を供給する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記取得部は、前記減磁が開始される前に、前記超電導磁石の構造物に配置された１以上の温度計により計測された前記温度を取得し、
   前記第２決定部は、取得された前記温度を用いて前記第２の時間を決定する、
   請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記第２決定部は、前記励磁電流と前記温度に加え、前記温度計、前記超電導磁石に含まれる超電導コイル及び前記冷却部に含まれる冷凍機の位置と、前記温度計、前記超電導コイル及び前記冷凍機の間の伝熱量とに基づいて前記第２の時間を決定する、請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記第２決定部は、前記励磁電流の単位時間あたりの電流変化量のもと前記減磁を行う場合において前記超電導磁石の発熱による温度の上昇値が、クエンチの発生する温度に到達しないような前記減磁に要する時間を前記第２の時間として決定する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記第２決定部は、前記励磁電流の単位時間あたりの電流変化と前記温度と前記超電導磁石の単位時間あたりの温度変化とに基づいて前記第２の時間を決定する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記温度変化は、タイプテストにより予め計測される、請求項８記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記減磁部は、前記主電源への復電が検出された場合、前記減磁を停止する、請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記取得部は、前記減磁の実行時において前記温度を計測し、
    前記減磁部は、前記減磁の実行時において、計測された前記温度に基づいて前記超電導磁石から前記減磁部に含まれる負荷に流れる電流の単位時間あたりの電流変化量を調整する、
    請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記取得部は、前記減磁の実行時において前記温度を計測し、
    前記減磁部は、計測された前記温度と前記冷却部の経年劣化に応じた冷却能力とに基づいて前記超電導磁石から前記減磁部に含まれる負荷に流れる電流の単位時間あたりの電流変化量を調整する、
    請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記減磁部は、前記超電導磁石の残留エネルギーに基づいて前記超電導磁石の温度上昇の許容値を決定し、前記許容値に基づいて前記減磁部に含まれる負荷に流れる電流の単位時間あたりの電流変化量を調整する、
    請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. 主電源の停電時において、超電導磁石を冷却する冷却部に電力を供給する副電源の容量に基づいて、前記副電源が前記冷却部に電力を供給可能な第１の時間を決定し、
    前記超電導磁石の温度を取得し、
    前記超電導磁石の励磁電流と前記温度とに基づいて、減磁部による前記超電導磁石の減磁に要する第２の時間を決定し、
    前記主電源の停電開始から、前記第１の時間と前記第２の時間とに基づく第３の時間の経過後に、前記減磁部による前記超電導磁石の減磁を開始する、
    ことを具備する超電導磁石の制御方法。
    

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