JP3209583B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置

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JP3209583B2
JP3209583B2 JP26780192A JP26780192A JP3209583B2 JP 3209583 B2 JP3209583 B2 JP 3209583B2 JP 26780192 A JP26780192 A JP 26780192A JP 26780192 A JP26780192 A JP 26780192A JP 3209583 B2 JP3209583 B2 JP 3209583B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は永久磁石を用いた磁気共
鳴イメージング装置に係り、特に傾斜磁場発生手段から
の発熱によって生じる静磁場強度変化を防止する技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の磁気共鳴イメージング装置を図7
及び図8を参照して説明する。従来の装置の静磁場発生
手段は被検体6を挿入する測定空間5を介して距離Lで
相対させた円板状の磁極片1a,1bが配置されてい
る。この磁極片1a,1bの相対する面の周縁部には環
状の突起部7が設けられており、磁束が測定空間5の周
辺に漏洩するのを抑制し、磁場の均一を図っている。こ
の環状突起部7に周縁部にそれぞれ蓋をするように傾斜
磁場コイル8a,8bが取り付けられ、X,Y,Z方向
に傾斜磁場を加える。
【0003】磁極片1a,1bの外面には極性の異なる
一対の永久磁石2a,2bがそれぞれ密着状態に当接さ
れており、永久磁石2a,2bの外面には一対の矩形状
の継鉄板3a,3bが当接されている。また、所定の距
離に隔てられた継鉄板3a,3bの間の4隅を4本の継
鉄棒4で機械的かつ磁気的に接続しており、継鉄板3
a,3bと共に継鉄を形成して永久磁石2a,2bを支
持する。このように形成された継鉄は、磁極片1a,1
b,永久磁石2a,2bと共に磁気的に結合して磁気回
路を形成し、測定空間5に静磁場を発生させる。
【0004】この磁気回路は永久磁石2a→磁極片1a
→磁極片1b→永久磁石2b→継鉄板3b→継鉄棒4→
継鉄板3a→永久磁石2aの順で形成される。発生した
静磁場の均一度は、均一度=(ある空間の磁場変化量/
中心磁場強度)×106ppmで表され、継鉄板3bを距離
Lが伸縮する方向へ移動させて調整できるが、一般に距
離Lと磁極片1a,1bの直径D0 との関係はD0 ≧2
Lとされている。そして図8に示すように、この磁気回
路を温度変化から防ぐため、磁気回路全体を覆うように
断熱壁9が設けられている。この断熱壁9は発泡プラス
チックなどの断熱材10により形成している。そして、
外部カバー11により断熱壁9などを覆って外壁を構成
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】永久磁石を使用してい
る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場発生のためには
電力消費が全く無く、運転維持費も少なくて済むなどの
利点を有しているが、周囲温度の変化により静磁場強度
が変化するという欠点を有している。磁気共鳴イメージ
ング装置においては、静磁場に傾斜磁場を加えて検査部
位を磁場の大きさに対応させ、該検査部位を共鳴周波数
に対応させ、この共鳴周波数を持つ磁気共鳴信号を検出
して検査部位の特定を行うようにしている。このため、
静磁場の強度が周囲温度の影響を受けて変化すると、検
査部位の特定に誤差を生じたり、さらには画像の歪,ぼ
けなどの原因ともなる。前記静磁場強度が変化する場合
の温度係数は、例えば磁石材にNd・Fe・Bを用いた
もので−1000ppm/℃、すなわち温度が1度上昇す
ると静磁場強度が1000ppm弱くなり、フェライトを
用いた場合にはさらに大きな値を持つ。画像上で問題に
ならない静磁場強度の変化限度は、ほぼ5ppm /撮影時
間程度であるので、温度変化を撮影時間内に5/100
0℃以内に抑えなければならない。
【0006】このような周囲温度の変化の影響を減少さ
せるものとして、上記従来の装置においては、磁気回路
全体を覆う断熱壁9とこの断熱壁に取り付けた温度調整
用ヒータとを備えていた。しかし、近年の磁気共鳴イメ
ージング装置は、従来使用していたスピンエコー法の他
に、傾斜磁場コイル8a,8bに印加する電流値が大き
く、しかも使用頻度の高い高速撮像法が要求されてきて
いる。これにより、傾斜磁場コイル8a,8bの発熱量
が多くなってきており、この発熱量は温度制御ヒータの
発熱量の1/2以上にも達している。
【0007】その結果、上記従来装置では傾斜磁場コイ
ル8a,8bの発熱がそのまま磁極片1a,1bh及び
永久磁石2a,2bに伝導して温度を変化させることと
なり、磁気回路を所望の温度範囲内に制御することが困
難となってきている。
【0008】これらの問題を解決するものとして、図9
乃至図12に示す特開平3−258243号及び特開平3−2102
35 号に記載されているものがある。これは傾斜磁場コ
イル8あるいは磁極片1に通気孔を開けて、この通気孔
より傾斜磁場コイル8で暖められた空気を逃がすという
ものであった。しかし、これでは下側の傾斜磁場コイル
の場合には空気の自然対流現象により熱が逃げていく
が、上側の傾斜磁場コイルでは暖められた空気が溜って
しまう。また、これを解決するためにファンを設けて強
制的に空気を逃がす方法があるが、この場合では空隙か
らの熱は抑えられるが傾斜磁場コイル8と磁極片1の接
合部分からの熱が少しではあるが永久磁石2へ伝達す
る。つまり、傾斜磁場コイル8そのものの温度の変化を
抑えるのではなく、熱伝導率の良くない空気を介して傾
斜磁場コイルによる発熱を外部へ放出するものであるた
め放熱効率が良いとは言えないものであった。
【0009】そこで本発明の目的は、傾斜磁場発生手段
が大電流かつ高頻度で使用する場合でも、傾斜磁場発生
手段の発熱を効率良く外部へ放出し、熱による静磁場強
度の変化を確実に防止することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、被検体が入り得る空隙を挟んで対向配置した永久磁
石とこの永久磁石の空隙側の対面にそれぞれ固着し均一
な静磁場を発生するための磁極片を有する静磁場発生手
段と、この静磁場発生手段を覆うカバーと、前記静磁場
にX,Y,Zの各方向に対応する傾斜磁界を発生する傾
斜磁場発生手段と、被検体に電磁波を照射する高周波信
コイルと、前記電磁波を受けた後に被検体から発生する
共鳴信号を検出する高周波受信コイルと、この検出信号
により被検体の物理的性質を表す画像を得る画像再構成
手段とを有する磁気共鳴イメージング装置において、上
記X,Y,Z方向の傾斜磁場発生手段のうち少なくとも
一方向の傾斜磁場発生手段と前記カバーとの間を連結さ
せ前記傾斜磁場発生手段から発生する熱を前記静磁場発
生手段の外部空間に伝達する熱伝達手段を備えたもので
ある。
【0011】
【作用】傾斜磁場発生手段から発生する熱を熱伝達手段
により吸熱して、この吸収した熱を放熱手段まで伸長し
た熱伝達手段で伝達し、放熱手段よりカバーを介して外
部空間へ放熱する。これにより、傾斜磁場発生手段の発
熱を防ぎ温度を均一にすることができ、磁気回路内の温
度変化を無くし、その結果静磁場を均一にすることがで
きる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図6によ
り説明する。図1は本実施例の要部断面図、図2は本実
施例のヒートパイプ取付図、図3は放熱部の詳細図、図
4は本実施例のヒートパイプの構成図、図5は吸熱フィ
ンの取付斜視図、図6はヒートパイプの原理説明図であ
る。1a,1bは永久磁石2a,2bからの磁束を散乱
させず均一磁場とする磁極片、2a,2bは静磁場を発
生させるための永久磁石、3a,3bは永久磁石2と当
接した継鉄板である。磁極片1a,1bと永久磁石2
a,2bと継鉄板3a,3bは被検体を収容する空間を
挟んで対向配置する。4は磁極片1a,1b,永久磁石
2a,2b,継鉄板3a,3bとを磁気的に結合し磁気
回路を形成する継鉄棒、8a,8bは傾斜磁場を発生す
る傾斜磁場コイルで磁極片1a,1bと取付部材を介し
て取り付けられている。
【0013】10は断熱材、12は断熱材10に密着し
た金属板、13は磁気回路の温度制御を行うヒータで金
属板12に複数個設けられている。これらの断熱材1
0,金属板12,ヒータ13により断熱壁14を形成し
て磁極片1a,1b,永久磁石2a,2b,継鉄板3
a,3bを覆っている。15は傾斜磁場コイル8と永久
磁石2の間に設けた空隙、16は傾斜磁場コイル8から
発生する熱を吸収する吸熱部30と熱を放射する放熱部
31からなるヒートパイプである。このヒートパイプ1
6の吸熱部30は熱伝導率の高い接着剤20で傾斜磁場
コイル8a,8bに接合されており、放熱部31は放熱
板(外部カバー兼用)11c,11dにヒートパイプ接合
板32を介して固定されている。
【0014】次にヒートパイプ16の原理を図5,図6
により説明する。ヒートパイプ16内には液体が減圧封
入されており、吸熱部51が加熱されると管壁53より
熱を奪い液体が蒸発し、蒸気54は他端の放熱部52へ
急進する。放熱部52では蒸気54の熱は管壁53より
外部へ放熱され、その結果蒸気54は冷却され凝縮して
液体に戻り、毛細管現象により吸熱部51へ返される。
このようにヒートパイプ16の一端が加熱されるとパイ
プ内部では液体が蒸発,凝縮の還流のサイクルが構成さ
れる。また、ヒートパイプ16の熱伝達量は吸熱部51
と放熱部52との温度差で決定する。これは放熱面積が
十分に広い場合であり、十分な広さが無い場合は温度差
ではなく放熱面積の広さで決定する。さらにこの他に熱
伝達量を決定する要因としては放熱面に触れる空気の熱
伝達率の大きさで決定する。つまり、放熱面へ風を吹き
かけると熱伝達率は大きくなり熱伝達量も大きくなる。
【0015】次に本実施例におけるヒートパイプ16の
構成及び動作を説明する。ヒートパイプ16の吸熱部3
0は熱伝導率の高い接着剤20で傾斜磁場コイル8a,
8bに沿った形で複数個接合されており、放熱部31は
磁極片1a,1b及び断熱材10を貫通して放熱板(外
部カバー兼用)11c,11dとヒートパイプ接合板3
2で構成されており、このヒートパイプ接合板32は、
ヒートパイプ16を挟み込むようにしてネジ等で固定さ
れ、さらに、放熱板(外部カバー兼用)11c,11dに
ネジ等で固定されている。また、この放熱部31は中に
封入された液体の熱が伝達しやすいように上に傾いてい
る。
【0016】本実施例の動作を説明すると、高速撮像法
などにより被検体を撮影する場合、傾斜磁場コイル8
a,8bには大電流が流れかつ高頻度で使用するため、
傾斜磁場コイル8a,8bから熱を発生する。そして、
この熱は傾斜磁場コイル8a,8bに取り付けられたヒ
ートパイプ16の吸熱部30へ伝達される。吸熱部30
へ伝達された熱はヒートパイプ16の原理により放熱部
31へ伝達され、今度は管壁を伝達しヒートパイプ接合
板32を介して放熱板(外部カバー兼用)11c,11d
に送られ外部空間に熱を放射する。
【0017】ここで利用する放熱板(外部カバー兼用)
11c,11dの放熱量を簡単に求める。放熱量Qは、
放熱面積をA,熱伝達率をh,内外の温度差をtとする
と、Q=A×h×tで求めることができる。ここで一例
として、放熱板(外部カバー兼用)11c,11dの放
熱面積Aを各々1.9m2,熱伝達率hを15W/m・
K,内外の温度差tを16℃とすると、放熱量Qは45
6Wとなる。問題となる傾斜磁場コイル8a,8bの発
熱量Qは上下各々約400Wであり、左右の放熱板(外
部カバー兼用)11c,11dを、それぞれ上下の傾斜
磁場コイル8a,8bに対応させることで十分に放熱で
きる。
【0018】また、放熱板は外部カバーと兼用している
ため、経済的でかつ放熱面積を十分に広くすることがで
きるため、ヒートパイプの吸熱部30と放熱部31の温
度差が大きくなりヒートパイプの熱伝達量を大きくする
ことができる。以上により、傾斜磁場コイル8a,8b
が発熱した場合にヒートパイプ16で熱を吸収,放射す
ることができる。また、傾斜磁場コイル8a,8bの温
度によりヒートパイプ16の熱伝達量を変化させるた
め、傾斜磁場コイル8a,8bの温度を一定にでき、磁
気回路の温度制御が容易になる。
【0019】また、傾斜磁場コイル8a,8bとヒート
パイプ16との接合に接着剤20の代わりに図4に示す
ようなフィン40で接合すれば、吸熱面積を多くするこ
とができるのでより多くの熱の伝達ができ、磁気回路の
温度が安定する。さらに本実施例ではヒートパイプ16
により熱の伝達を行ったが、液体をパイプ内部で循環さ
せて傾斜磁場コイル8a,8bを冷却するようにしても
同様の効果を得られる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、傾斜磁場発生手段から
発生する熱を熱伝達手段により外部空間へ放熱すること
により、傾斜磁場発生手段が大電流かつ高頻度で使用さ
れる場合でも熱による静磁場強度の変化を防止でき、磁
気回路の温度制御が容易となる。以上により、ぼけや歪
の無い良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す要部断面図。
【図2】本発明の一実施例のヒートパイプ取付図。
【図3】本発明の一実施例の放熱部の詳細図。
【図4】本発明の一実施例のヒートパイプ配置図。
【図5】本発明のヒートパイプの他の取付け例を示す
図。
【図6】ヒートパイプの原理説明図。
【図7】従来の磁気共鳴イメージング装置の静磁場発生
装置を示す図。
【図8】従来の磁気共鳴イメージング装置の全体斜視
図。
【図9】傾斜磁場コイルに通気孔を設けた放熱機構を示
す図。
【図10】図9における横断面図。
【図11】磁極片に通気孔を設けた放熱機構を示す図。
【図12】図11の放熱機構にファンを取り付けた図。
【符号の説明】
1 磁極片 2 永久磁石 8 傾斜磁場コイル 11c 放熱板(外部カバー兼用) 11d 放熱板(外部カバー兼用) 16 ヒートパイプ 32 ヒートパイプ接合板

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体が入り得る空隙を挟んで対向配置し
    た永久磁石とこの永久磁石の空隙側の対面にそれぞれ固
    着し均一な静磁場を発生するための磁極片を有する静磁
    場発生手段と、この静磁場発生手段を覆うカバーと、前
    記静磁場にX,Y,Zの各方向に対応する傾斜磁界を発
    生する傾斜磁場発生手段と、被検体に電磁波を照射する
    高周波信コイルと、前記電磁波を受けた後に被検体から
    発生する共鳴信号を検出する高周波受信コイルと、この
    検出信号により被検体の物理的性質を表す画像を得る画
    像再構成手段とを有する磁気共鳴イメージング装置にお
    いて、上記X,Y,Z方向の傾斜磁場発生手段のうち少
    なくとも一方向の傾斜磁場発生手段と前記カバーとの間
    を連結させ前記傾斜磁場発生手段から発生する熱を前記
    静磁場発生手段の外部空間に伝達する熱伝達手段を備え
    たことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
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