JP4925826B2

JP4925826B2 - 磁気共鳴イメージング装置及びその保守方法

Info

Publication number: JP4925826B2
Application number: JP2006528747A
Authority: JP
Inventors: 宗孝津田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: US8893516B2; CN100490740C; US20070204630A1; JPWO2006003937A1; CN1972630A; EP1767148B1; EP1767148A1; WO2006003937A1; EP1767148A4

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置及びその保守方法に係り、特にクライオクーラーを好適に取り替えることが可能な磁気共鳴イメージング装置及びその保守方法に関する。

磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)は、均一な静磁場内に置かれた被検体に電磁波を照射したときに被検体を構成する原子の原子核に生じる核磁気共鳴現象を利用し、被検体からの核磁気共鳴信号(以下、NMR信号という)を検出し、このNMR信号を使って画像再構成することにより、被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像(以下、MR画像という)を得るものである。

従って、MRI装置は、検査室内に、被検体の水素原子核(プロトン)のスピンの向きを所定の方向へ整列させるための静磁場を撮影空間内に発生するための静磁場発生源を備えている。MRI装置に用いられる静磁場発生源としては、永久磁石以外に超電導マグネットを用いたものが広く商用化されている。超電導マグネットの一般的な例として、内部を真空にした真空容器の中に、液体ヘリウムを満たした液体ヘリウム容器を備え、更にその内部に超電導コイルを配置して、超電導状態の超電導コイルに電気を流すことにより、静磁場を発生するものがある。このような超電導マグネットは、液体ヘリウム含浸型超電導マグネットと呼ばれている。

液体ヘリウム含浸型超電導マグネットにおいて、液体ヘリウム容器内への微小な熱流入に起因する液体ヘリウムの蒸発を補償する目的で、気化したヘリウムガスをクライオクーラー(冷凍機)を用いて再凝縮させる技術がある(例えば、特許文献1。)。
特開2001-238864号公報

本発明者らは上記従来技術を検討した結果以下の問題点を見出した。
すなわち、特許文献１記載の気化したヘリウムガスを再凝縮するためにクライオクーラーを用いた磁気共鳴イメージング装置では、クライオクーラーを保守のために取り外す場合がある。その際、クライオクーラーの挿入孔から空気が入り込むと、空気の中の成分がヘリウム容器の前記挿入孔付近で固化して、前記挿入孔を塞ぐ等の問題を引き起こしている。より具体的には、例えば液体ヘリウム容器に接続されているクライオクーラーを挿入するためのパイプの最も液体ヘリウム容器側で、空気の中の成分が固化することにより、クライオクーラーを再装着したときに、クライオクーラーがヘリウム容器内と遮断されることがある。この場合、気化したヘリウムガスがクライオクーラーまで到達されず、再凝縮されなくなるという問題が生じる。

この問題を解決するために、クライオクーラーの挿入孔へ常温のヘリウムガスを吹きかけたり、ヒーターを差し入れて前記固化した空気を溶解したりする等の方法が従来からある。しかし、これらの方法ではクライオクーラーの挿入孔へ常温のヘリウムガスを吹きかけることやヒーターを差し入れることにより液体ヘリウム容器が温度上昇して、そのことにより超電導コイルがクエンチする可能性が増大するという問題がある。

本発明の目的は、クライオクーラーの交換時にヘリウム容器内に空気が侵入することを防ぎ、好適にクライオクーラーを取り替えることが可能な磁気共鳴イメージング装置及びその保守方法を提供することである。

発明が解決するための手段

上記目的を解決するために、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、内部が真空にされた真空容器と、前記真空容器の内部に設置され、内部に液体冷媒が収容された液体冷媒容器と、前記液体冷媒容器の内部に設置され、前記液体冷媒に含侵されることにより超電導状態にされ、電流が流される超電導部材と、前記液体冷媒容器に設けられた挿入口に接続され、前記液体冷媒容器内で前記液体冷媒が気化した気体を再凝縮するための冷凍手段を備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記液体冷媒容器内の圧力を上昇させて、前記真空容器の外部より前記液体冷媒容器の前記挿入口へ空気が流入することを防止する空気流入防止手段を備えたことを特徴としている。

これによって、冷凍手段の交換時に空気が侵入することを防ぎ、好適にクライオクーラーを取り替えることが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することができる。

また、上記目的は磁気共鳴イメージング装置の保守方法によっても解決することが可能であり、本発明の保守方法は、内部を真空にするための真空容器と、前記真空容器の内部に設置され、内部に液体冷媒を納めるための液体冷媒容器と、前記液体冷媒容器の内部に設置され、前記液体冷媒に含侵されることにより超電導状態にされ、電流が流される超電導部材と、前記冷媒容器に設けられた挿入口に接続され、液体冷媒容器内で前記液体冷媒が気化した気体を再凝縮するための冷凍手段を備えた磁気共鳴イメージング装置の保守方法において、前記液体冷媒容器内の圧力を上昇させて、前記真空容器の外部より前記液体冷媒容器の内部へ前記挿入口を介して空気が流入することを防止しながら、前記冷凍手段を取り替えることを特徴としている。

これによって、冷凍手段の交換時に空気が侵入することを防ぎ、好適にクライオクーラーを取り替えることが可能な保守方法を提供することができる。

以下、添付図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
図1は、本発明の実施例に係るMRI装置の一般的な全体構成を示すブロック図である。

図1に示すように、MRI装置は大別して、中央処理装置(以下、CPUと略称する)1と、シーケンサ2と、送信系3と、静磁場発生用磁石4と、受信系5と、傾斜磁場発生系21と、信号処理系6とから構成されている。
CPU1は、予め定められたプログラムに従って、シーケンサ2、送信系3、受信系5、信号処理系6を制御する。シーケンサ2は、CPU1からの制御指令に基づいて動作し、被検体7の断層面の画像データ収集に必要な種々の命令を送信系3、傾斜磁場発生系21、受信系5に送る。

また、送信系3は、高周波発振器8と、変調器9と、照射コイル11とを備え、シーケンサ2の指令により高周波発振器8からの基準高周波パルスを変調器9で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器10を介して増幅して照射コイル11に供給することにより、所定のパルス状の電磁波を被検体7に照射する。
静磁場発生用磁石4は、被検体7の周りの所定の大きさを持った空間(以下、撮影空間という。)内に、所定の方向に均一な静磁場を発生させるためのものである。この静磁場発生用磁石4には、照射コイル11と、傾斜磁場コイル13と、受信コイル14とが配置されている。
傾斜磁場コイル13は、傾斜磁場発生系21に含まれ、傾斜磁場電源12より電流の供給を受け、シーケンサ2の制御により前記撮影空間内に傾斜磁場を発生する。

また、受信系5は、被検体7の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出される高周波信号(NMR信号)を検出するもので、受信コイル14と、増幅器15と、直交位相検波器16と、A/D変換器17とを有している。そして、上記照射コイル14から照射された電磁波による被検体7からの応答高周波信号(NMR信号)は被検体7に近接して配置された受信コイル14で検出され、増幅器15及び直交位相検波器16を介してA/D変換器17に入力される。そして、A/D変換器17において、ディジタル量に変換され、その信号がCPU1に送られる。

また、信号処理系6は、磁気ディスク20、光ディスク19などの外部記億装置と、CRT等からなるディスプレイ18とを備える。
そして、受信系5からのデータがCPU1に入力されると、CPU1が信号処理、画像再構成などの処理を実行し、被検体7の所望の断層面の画像をディスプレイ18で表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク20などに記憶させる。

次に本発明の実施例1に係るオープンMRI装置の概略断面図を図2を用い説明する。
図2において、201は被検体、202及び203は、被検体201が配置される撮影空間を挟んで上下に配置され、撮影空間に静磁場を発生するための超電導コイル(図示せず。)等を内部に配置された上クライオスタット及び下クライオスタット、204は上下のクライオスタット(202及び203)を接続することで、クライオスタットの内部に配置された上下の超電導コイルを接続すると共に、液体ヘリウムが上クライオスタットから下クライオスタットへ流れるようにするための連結管である。205は上クライオスタットの上部に取り付けられ、気化したヘリウムガスを凝縮して液体ヘリウムに戻す働きをするクライオクーラー、206はクライオクーラー205に接続され、クライオクーラー205を駆動するための圧縮機、207はクライオスタット内の液体ヘリウムの残量や圧力を計測するために、上下のクライオスタット内の液体ヘリウム容器(図示せず。)内に配置されている液体ヘリウム残量センサー及び液体ヘリウム容器内圧力センサー(図示せず。)により検出した信号等を取り出すための出力端子、208は上クライオスタットの上部に固定され、後述するシールド室内の圧力を検出するための室内圧力センサである。209は出力端子207及び室内圧力センサ208に接続され、出力端子207及び室内圧力センサ208により取り出された信号を、液体ヘリウムの残量や液体ヘリウム容器内やシールド室内の圧力等の値に変換したり、クライオクーラーの運転の状況に応じて、液体ヘリウム容器内の圧力が下がり過ぎた場合には、一時的にクライオクーラーの運転を止めたりするための制御を行うクライオスタット制御ユニットである。210は撮影空間を挟んで対向して配置され、撮影空間に傾斜磁場を発生するための傾斜磁場コイル、211は傾斜磁場コイル210に接続され、傾斜磁場コイル210に電流を流すための傾斜磁場パワーアンプである。212は撮影空間を挟んで対向して配置され、撮影空間にほぼ均一な高周波磁界を発生するための高周波コイル、213は高周波コイル212に接続され、撮影空間に配置された被検体201を構成する特定の原子核の共鳴周波数と一致する高周波電流を高周波コイル212に流すための高周波パワーアンプである。214は被検体201の直近に配置され、被検体201を構成する原子核によって発生するNMR信号を検出するための検出コイル、215は検出コイル214に接続され、検出コイル214により検出した微弱なNMR信号を増幅・検波し・コンピュータ処理に適したデジタル信号に変換して出力するための受信ユニットである。216は傾斜磁場パワーアンプ211、高周波パワーアンプ213、受信ユニット215等に後述するバスラインを介して接続され、それらを定められた検査シーケンスによる時間間隔で動作するように制御をしたり、受信ユニット215によりデジタル信号に変換されたNMR信号を、診断のためのスペクトルや画像に変換する処理を行ったり、液体ヘリウム残量センサー及び液体ヘリウム内圧力センサーによって得られた液体ヘリウム容器内の液体ヘリウム残量や圧力に関する情報を下に、クライオスタット内の状況を監視して、該情報が所定の範囲外になった場合に警告メッセージを次に説明するディスプレイ217へ表示したりするための制御を行うコンピュータである。217はコンピュータ216に接続され、コンピュータ216で変換処理をして生成したスペクトルや画像を表示したり、前記警告メッセージを表示するためのディスプレイである。218はコンピュータ216に接続され、前記センサーによって得られた液体ヘリウム残量や圧力に関する情報や、前記警告メッセージを遠隔操作で操作者へ転送するためのモデム、219は圧縮機206、クライオスタット制御ユニット208、傾斜磁場パワーアンプ211、高周波パワーアンプ213、受信ユニット215とコンピュータ216を接続するためのバスラインである。220は外部からの電磁波ノイズを遮蔽してMRI装置のガントリー部分を設置するためのシールド室、221はケーブルを介してシールド室220内へ外部からノイズが侵入するのを防ぐためのノイズフィルター、222はシールド室220の壁に配置され、閉空間であるシールド室220内で液体ヘリウムの注液作業を作業者が安全に行えるようにするための換気設備、223，224，225はそれぞれクライオスタット内に液体ヘリウムを注入するためのヘリウムジュアー、トランスファーチューブ、及び注入ポートである。また、図2には図示されていないが、コンピュータ216には操作卓が備えられていて、それにより操作者は種々の情報をコンピュータ216へ入力できるようになっている。

図2に示したような構成のオープンMRI装置において、クライオスタットは上側と下側から成っているので、前後左右が大きく開放された構造になっている。例えば、上下のクライオスタット202及び203内に設置されている超電導コイルにより、撮影空間に強度が1.0テスラで、均一度が2ppm以下の静磁場を発生することができる。

圧縮機206には、クライオクーラー205を駆動する機能以外に、クライオクーラー205の運転時間の積算や運転状態をモニターするセンサー機能やそれらの結果を出力する機能も併せ持たせることもできる。

傾斜磁場コイル210は、オープンMRI装置の開放性を妨げないように平板構造をしており、互いに直交する3軸方向に傾斜磁場を発生するX，Y，Zコイル(図では区別されていない。)が上下一対ずつ積層されている。例えば、上Zコイルと下Zコイルに電流が印加されると、上Zコイルは超電導コイルの発生する磁束と同じ向きの磁束を発生するように磁場を発生し、下コイルはそれとは180度逆向きの磁束を発生する。この結果、被検体201の配置される撮影空間の垂直軸(Z軸)の上から下に向けて磁束密度が徐々に少なくなる傾斜磁場が作られる。同様にXコイルやYコイルも超電導コイルの発生する磁束密度をそれぞれX軸、Y軸に沿って徐々に変化させることができるように上下のコイルが構成されている。このX，Y，Zの傾斜磁場コイル210それぞれに独立して電流が流せられるように傾斜磁場パワーアンプ211が接続されている。傾斜磁場コイル210と傾斜磁場パワーアンプ211により撮影空間に傾斜磁場を発生することによって、被検体201の検査部位が特定されたり、NMR信号に位置情報がラベリングされたりする。

傾斜磁場コイル210の更に内側には高周波コイル212が取り付けられている。この高周波コイル212も、オープンMRI装置の開放性を妨げないように、平板構造のコイルが用いられている。上下一対の高周波コイル212に高周波パワーアンプ213により、撮影空間に位置した被検体内の特定の原子核の共鳴周波数と一致する高周波電流を流すことで、被検体201の配置される撮影空間にほぼ均一な高周波磁界が発生する。例えば、42メガヘルツ(1テスラの磁場強度下での水素原子核の共鳴周波数)の高周波電流を流すことで被検体201の検査部位の組織に含まれる水素原子核が共鳴励起される。

最内側、即ち被検体201の直近にはNMR信号を検出する検出コイル214が置かれている。この検出コイル214は核スピンの磁気的振る舞いを電気信号として検出する。電気信号として検出されたNMR信号は受信ユニット215に入力される。受信ユニット215は入力された微弱なNMR信号を増幅・検波し、コンピュータ処理に適したデジタル信号に変換して出力する。

コンピュータ216は、傾斜磁場パワーアンプ211等の制御をおこなったり、デジタル信号に変換されたNMR信号を診断に供するためのスペクトルや画像に変換処理してコンピュータ216内のメモリー装置(図示せず。)に保存したり、それらをディスプレー217に表示したりする処理を実行する。更にコンピュータ216は、NMR装置の動作状態を常時あるいは一定の間隔をおいて監視や記録する制御も行っている。例えば、クライオクーラー205や圧縮機206の動作状態や動作時間を計測して、メモリー装置の別の領域に記録したりする。具体的には、クライオスタット制御ユニット209よりコンピュータ216へは、液体ヘリウム容器内の液体ヘリウム残量や圧力等の情報が送られるようになっていて、コンピュータ216はそれらの値の絶対値や変化率を記録したり、ディスプレイ217へ表示するようになっている。更に、室内圧力センサ208もケーブル(図示せず。)により、ノイズフィルタ221を介してクライオスタット制御ユニット209へ接続されている。そして、シールド室内の圧力の値は室内圧力センサ208より、クライオスタット制御ユニット209を介してコンピュータ216へ転送されて、コンピュータ216において記録されたり、またディスプレイ217に表示されるようになっている。

コンピュータ216は記録している液体ヘリウム残量の絶対値や変化率等のデータが上限値や下限値を超えると、そのことを警報としてディスプレー217に表示したり警報音を発する機能を有している。更に、これらの監視データや警報をコンピュータ216に接続されているモデム218を経由して別の場所に送信することもできる。

前にも述べたように、MRI装置においては、微弱なNMR信号を検出するため及び外部から検査室内への電磁波ノイズを遮蔽するため、ガントリーを構成するクライオスタット202及び203等はシールド室220内に配置されている。各コイル(210，212，214)と回路ユニット(211，213，215)等はノイズフィルター221を介して接続されている。閉空間であるシールド室220内で作業者が安全に液体ヘリウムの注液作業が行なえるように、換気設備222が備えられている。更に図2では上クライオスタット202の注入ポート224とヘリウムジュワー223とをトランスファーチューブ225で接続し、液体ヘリウムを補充する場合を示している。クライオクーラー205が正常に機能しているときは、この冷却能力がクライオスタット202及び203の外部から進入する熱量より大きいので、液体ヘリウムの補充の必要性は無く、静磁場発生源の性能を安定に維持してMRI検査の効率を向上することができる。

次に、図2で示したクライオスタット202及び203とクライオクーラー205の詳細を、図3を用い説明する。図3において、301及び302は静磁場を発生するための上超電導コイル及び下超電導コイル、303及び304は液体ヘリウムを蓄えるための上ヘリウム容器及び下ヘリウム容器、305は上ヘリウム容器と下ヘリウム容器を接続するためのパイプ、306はクライオクーラー205の一段目の冷却ステージ、307はクライオクーラー205の二段目の冷却ステージ、308はクライオクーラー205を上クライオスタット202に接続するためのパイプ、309は上ヘリウム容器303及び下ヘリウム容器305内に蓄えられている液体ヘリウムの量を検出するためのヘリウム液面センサー、310は上ヘリウム容器303内の圧力を検出するためのヘリウム容器内圧力センサー、311は外部から輻射により熱が侵入するのを防ぐための輻射熱シールド、312は内部を真空にして熱の侵入を低減するための真空容器である。なお、図3において、超電導コイルは上下に１対から成る場合が示されているが、高い強度や高い均一度の静磁場を生成するためや、漏洩磁場を低減するために複数個が組み合わせて構成されてもよい。

クライオクーラー205は上クライオスタット202の上部中央に収められている。本実施例のクライオクーラー205は2段の冷却ステージを有していて、一段目の冷却ステージ306は50度ケルビン温度、二段目冷却ステージ307は4度ケルビン温度の冷却能力を有している。クライオクーラー205の二段目冷却ステージ307が上ヘリウム容器303に接続されたパイプ308の中に位置しており、これにより気化したヘリウムガスはパイプ308内で沸点以下に直接冷やされる。ヘリウムガスの沸点は4.2度ケルビンなので、ヘリウムガスは二段目冷却ステージ307の表面で液化され、上ヘリウム容器303に溜まるようになる。

ただし、本実施例はヘリウムガスを二段目冷却ステージにより直接冷却する構造を採用しているが、二段目冷却ステージ307をインジウム等の熱伝導の良好な材料を介してパイプ308の内側に熱的に接触させ、パイプ308に接続されている上ヘリウム容器303を4Kケルビン温度程度に伝導冷却して、上ヘリウム容器303の上部においてヘリウムガスを再凝縮(液化)するようにしても良い。

上ヘリウム容器303と下ヘリウム容器304には、それぞれ液体ヘリウムの液面を検出するヘリウム残量センサー309が組み込まれている。更に、上ヘリウム容器303の上部には液体ヘリウム容器内圧力センサー310が組み込まれている。これらのセンサーの出力は出力端子207でまとめられクライオスタット制御ユニット209に接続される。
上ヘリウム容器303と下ヘリウム容器304の外側には輻射熱シールド板311が設けられている。この輻射熱シールド板311は、上部でクライオクーラー205の一段目冷却ステージ306と熱接触し、全体の温度が一段目冷却ステージ306の50度ケルビン温度になるようになっていて、例えば熱伝導が良好な5ミリメートル厚の純アルミニューム板で構成されている。

輻射シールド板311の更に外側に15ミリメートル厚のステンレススチールで作られた真空容器312が設けられている。真空容器312の内側で、上ヘリウム容器303、下ヘリウム容器304、パイプ305の外側の領域は輻射シールド板311等以外真空になっていて、そのことにより、輻射シールド板311等と共に熱の進入を防げるようになっている。

図3のようにパイプ305等を構成すれば、液体ヘリウムを上ヘリウム容器303に注入し、その量を上ヘリウム容器の50％ (通常は80％)以上の高さとすることにより、下ヘリウム容器304で発生したヘリウムガスは全てパイプ305を通って上ヘリウム容器303に集まり、逆に液体ヘリウムはパイプ305を通って上ヘリウム容器303から下ヘリウム容器304へ補充されるようになる。また、上ヘリウム容器303の上部に集まったヘリウムガスは再凝縮して上ヘリウム容器303に溜まるようにすることができる。

次に図4は、図3における、クライオクーラー205の上クライオスタット202への接続部を拡大した図である。図4において、401は一段目冷却ステージ306のアウターケース内を上下にピストン運動する一段目ディスプレーサ、402は二段目冷却ステージ307のアウターケース内を上下にピストン運動する二段目ディスプレーサである。クライオクーラーの動作原理は特許文献1等に述べられていて、公知の技術であるので省略するが、各ディスプレーサ401及び402は往復運動によってアウターケースとの間が磨耗し、冷却能力が低下する。その冷却能力が、外部からヘリウム容器内へ進入する熱量よりも低下したとき、クライオクーラーは新品あるいは冷却能力を回復させた物と交換することが必要になる。

本実施例ではクライオクーラーの交換の際に、上ヘリウム容器303内の圧力がシールド室内の圧力より十分に高くなるようにする。具体的には先ず、操作者はコンピュータ216へヘリウム残量センサー309がヘリウム液面計測を連続的に行うように指令をする。すると、ヘリウム残量センサー309にはコンピュータ216の制御の下に、連続的に電流が流され、その発熱により液体ヘリウムが気化させて上ヘリウム容器303内にヘリウムガスが溜まるようになる。作業者は上ヘリウム容器303内の圧力値とシールド室内の圧力値をディスプレー217でモニターし、上ヘリウム容器303内の圧力値がシールド室内の圧力値より十分(例えば、2〜4psi(pounds per square inch)程度)高くなったのを確認してから、クライオクーラー205を交換するようにする。(ただし、ヘリウム液面センサー309の動作の詳細については特開2002−336216号公報(米国特許 6748749号公報)に記載されている。)

本実施例では、作業者がクライオクーラー205を交換のために取外そうとすると、図5に示すようにヘリウムガスがパイプ308と二段目冷却ステージ307のアウターケース、一段目冷却ステージ306のアウターケースとの隙間から噴出し始め、クライオクーラー205を取り外すとパイプ308からヘリウムガスが噴出する。作業者はヘリウムガスが噴出している間に、新たなクライオクーラー205をパイプ308に挿入する。あるいは一度パイプ308の上部をアルミニュームあるいはアクリル樹脂製のプレートで塞ぎ、再び上ヘリウム容器内の圧力がシールド室内の圧力より十分高くなったのを確認してから、新しいクライオクーラー205を組込むようにする。新しいクライオクーラー205が組み終わったら、操作者はコンピュータ216へ液体ヘリウム残量センサー309によるヘリウム液面計測を終了するように入力する。すると、ヘリウム残量センサー309はコンピュータ216の制御の下に、液体ヘリウム残量の計測を停止する。

本実施例の交換作業では、周囲の空気がパイプ308からヘリウム容器内へ入り込むことがなくなり、不用意に空気がヘリウム容器内へ入り込んで、その空気がヘリウム容器の入り口付近で固化して、入り口付近を塞ぐ等の問題を引き起こすのを防ぐことができる。

次に本発明の実施例2を図6を用い説明する。実施例2は図6に示すように、液体ヘリウムの注入ポート224にガスパイプ601を挿入して、そこからヘリウム容器内へ高圧のヘリウムガスを注入する。この作業により、上ヘリウム容器303内にはヘリウムガスが充満し、この状態で実施例1と同様にクライオクーラー205の交換作業が可能となる。ヘリウムガスを上ヘリウム容器内へ注入する際には、作業者は上ヘリウム容器303内の圧力値とシールド室内の圧力値をディスプレー217でモニターし、上ヘリウム容器303内の圧力がシールド室内の圧力より十分高くなったのを確認してから、クライオクーラー205を交換するようにする。

本実施例では、作業者がクライオクーラー205のために取外そうとすると、図5に示すようにヘリウムガスがパイプ308と二段目冷却ステージ307のアウターケース、一段目冷却ステージ306のアウターケースとの隙間から噴出し始め、クライオクーラー205を取り外すとパイプ308からヘリウムガスが噴出する。作業者はヘリウムガスが噴出している間に、新たなクライオクーラー205をパイプ308に挿入する。あるいは一度パイプ308の上部をアルミニュームあるいはアクリル樹脂製のプレートで塞ぎ、再び上ヘリウム容器内の圧力がシールド室内の圧力より十分高くなったのを確認してから、新しいクライオクーラー205を組込むようにする。

本実施例の交換作業では、実施例1と同様に周囲の空気がパイプ308からヘリウム容器内へ入り込むことがなくなり、不用意に空気が入り込んで、その空気がヘリウム容器の入り口付近で固化して、入り口付近を塞ぐ等の問題を引き起こすのを防ぐことができる。

本実施例による方法はまた、短時間に上ヘリウム容器303の圧力を上昇させることができ効率的であるばかりか、クライオクーラーの取り替えと同時にヘリウムガスを補充することもできるという利点もある。

次に本発明の実施例3を説明する。
本発明の実施例3は、クライオクーラー205の交換作業の約1日前からクライオクーラー205の運転の一部もしくは全てを停止して、クライオスタット内の液体ヘリウムの蒸発量を増加させ、上クライオスタット303の内圧を上昇させる方法である。クライオクーラー205の運転の一部もしくは全てを停止してクライオクーラー205の冷却能力を低下させると、輻射熱シール板311の温度上昇がおこり、外部からの熱侵入とクライオクーラー205の冷却能力の熱平衡のバランスが大きく崩れる。その結果、液体ヘリウム容器内の液体ヘリウムの蒸発量が増加し、上ヘリウム容器303の内圧が増加する。従って、作業者は上ヘリウム容器303内の圧力値とシールド室内の圧力値をディスプレー217でモニターし、上ヘリウム容器303内の圧力がシールド室内の圧力より十分高くなったのを確認してから、クライオクーラー205を交換するようにする。

本実施例において、クライオクーラー205を交換する際には、図6に示すようにヘリウムガスがパイプ308と二段目アウターケース307、一段目アウターケース306との隙間から噴出し、ヘリウムガスが噴出している間に、新たなクライオクーラー205をパイプ308に挿入するようにすることができる。あるいは一度パイプ308の上部をアルミニウムあるいはアクリル樹脂製のプレートで塞ぎ、再び上ヘリウム容器303内の圧力値をディスプレー217でモニターし、一方シールド室内の圧力値をディスプレー217でモニターし、ディスプレー217表示上で上ヘリウム容器303内の圧力がシールド室内の圧力より十分高くなったのを確認してから、クライオクーラー205を交換するようにする。

本実施例の交換作業では、実施例1や実施例2と同様に周囲の空気がパイプ308から入り込むことがなくなり、不用意に空気が入り込んで、その空気がヘリウム容器の入り口付近で固化して、入り口付近を塞ぐ等の問題を引き起こすのを防ぐことができる。

次に本発明の実施例4を説明する。
本発明の実施例4は、クライオクーラー205の交換時に、シールド室220内の換気設備222を作動させ、シールド室220内の圧力を低下させる方法である。シールド室220の内圧を低下させる。そして、上ヘリウム容器303内の圧力値をディスプレー217でモニターし、一方シールド室内の圧力値をディスプレー217でモニターし、ディスプレー217表示上で上ヘリウム容器303内の圧力がシールド室内の圧力より十分高くなったのを確認してから、クライオクーラー205を交換するようにする。

本実施例では、クライオクーラー205を交換している最中に、図5に示すようにヘリウムガスがパイプ308と二段目アウターケース307、一段目アウターケース306との隙間から噴出し、ヘリウムガスが噴出している間に、新たなクライオクーラー205をパイプ308に挿入する。あるいは一度パイプ308の上部をアルミニュームあるいはアクリル樹脂製のプレートで塞ぎ、再び上ヘリウム容器303内の圧力値をディスプレー217でモニターし、一方シールド室内の圧力値をディスプレー217でモニターし、ディスプレー217表示上で上ヘリウム容器303内の圧力がシールド室内の圧力より十分高くなったのを確認してから、クライオクーラー205を交換するようにする。クライオスタットの内圧値を確認してから、新しいクライオクーラー205を組込むようにする。本実施例の交換作業では、実施例1〜3と同様に周囲の空気がパイプ308から入り込むことがなくなり、不用意に空気が入り込んで、その空気がヘリウム容器の入り口付近で固化して、入り口付近を塞ぐ等の問題を引き起こすのを防ぐことができる。ただし、本実施例において、換気設備222は有圧換気扇であることが、シールド室内と室外との間に圧力差がつくようにするために望ましい。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。例えば、本発明はオープンMRI装置のみならず、円筒形状の水平磁場方式MRI装置にも適用できる。また、実施例1において、ヘリウムガスを発生させるために、ヘリウム残量センサー309を用いなくてもよく、特別のヒーターを液体ヘリウム容器内に設置して、それに、操作者による指令とコンピュータの制御の下に電流を流したり、流すのを止めることにより、ヘリウムガスを発生させても良い。また、ディスプレー217には、上ヘリウム容器303内の圧力値とシールド室内の圧力値の差をコンピュータ216で計算して、表示できるようにしても良い。また、ヘリウム残量検査を止めたりヒーターに電流を流すのを止めたりするのは、クライオクーラーを取り替え終わってからでなくても良く、それより前の時点で止めても十分であれば、前の時点で止めても良い。

本発明の実施例に係るMRI装置の一般的な全体構成を示すブロック図である。実施例1に係るオープンMRI装置の概略断面図を示す図である。クライオスタット202及び203とクライオクーラー205の詳細を示す図である。クライオクーラー205の上クライオスタット202への接続部を拡大した図である。ヘリウムガスが噴出している様子を占す図である。本発明の実施例2に係るオープンMRI装置の一部を示す図である。

Claims

内部を真空にするための真空容器と、前記真空容器の内部に設置され、内部に液体冷媒を納めるための液体冷媒容器と、前記液体冷媒容器の内部に設置され、前記液体冷媒に含浸されることにより超電導状態にされ、電流が流される超電導部材と、前記冷媒容器に直接連結された挿入口と、前記挿入口に接続され、液体冷媒容器内で前記液体冷媒が気化した気体を再凝縮するための冷凍手段と、前記液体冷媒の残量を制御する液量センサーとを備えた磁気共鳴イメージング装置の保守方法であって、
前記冷凍手段の運転を停止するステップと、
前記液量センサーに連続的に電流を流すステップと、
前記液量センサーが発生する熱により前記液体冷媒を気化させて、前記液体冷媒容器内の圧力を上昇させるステップと、
前記液体冷媒容器内の圧力を上昇させた後に、前記液体冷媒容器の挿入口から気化した冷媒ガスを噴出させるステップと、
前記冷媒ガスが噴出している間に、前記冷凍手段を取り替えるステップと、
前記冷凍手段を取り替えた後、前記液量センサーに電流を流すことを止めるステップと、
を含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の保守方法。
前記冷媒は、液体ヘリウムであることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置の保守方法。
前記冷媒容器内の圧力を上昇させるステップでは、前記冷媒容器の内部と外部との圧力差が１３．８〜２７．９ｋＰａとなるまで、前記冷媒容器内の圧力を上昇させることを特徴する請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置の保守方法。
前記冷媒容器内の圧力を上昇させるステップから前記冷凍手段を取り替えるステップまでを、前記冷媒容器内の圧力値と前記冷媒容器外部の圧力値をモニターしながら実行することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置の保守方法。
前記液体冷媒容器の挿入口から気化した冷媒ガスを噴出させるステップと前記冷凍手段を取り替えるステップとの間に、前記挿入口の端部を塞ぎ、前記液体冷媒容器内の圧力を上昇させるステップを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置の保守方法。