JP5268716B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴を利用した磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置と呼ぶ）に関する。

一般に、ＭＲＩ装置は、撮影空間に均一な静磁場を発生させる静磁場発生源と、被検体の生体組織の原子核に核磁気共鳴を生じさせるための電磁波を照射する照射コイルと、核磁気共鳴信号を受信する受信コイルと、さらに、核磁気共鳴信号に位置情報を付与するために静磁場に重ねて線形な傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルを備えている。撮影時には、所望のパルスシーケンスに従い、均一な静磁場中に置かれた被検体にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に線形傾斜磁場が重ねられ、被検体の原子スピンがラーモア周波数で磁気的に励起される。この励起に伴い、磁気共鳴信号が検出され、被検体の、例えば、２次元断層像が再構成される。

ＭＲＩ装置では、水平方向に静磁場を発生する円筒型の静磁場発生源を用いたものと、鉛直方向に静磁場を発生する対向型の静磁場発生源を用いたものが普及している。一般に、静磁場強度が大きいほど高画質な画像を得ることができる。静磁場発生源としては、永久磁石，常電導磁石，超電導磁石があるが、高い静磁場を発生するには超電導磁石が使用される。

超電導磁石により鉛直方向に均一な静磁場を発生する従来のＭＲＩ装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のＭＲＩ装置では、静磁場を発生する超電導コイルが撮像空間を挟み、上下に対向させて配置され、上下の超電導コイルは上下のコイル容器にそれぞれ収納され、また、上下のコイル容器は上下の真空容器にそれぞれ収納される。上下の真空容器は連結管で連結される。静磁場に重畳した傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルは撮像空間を挟んで上下に配置されて、真空容器から支持される。

撮影時には傾斜磁場コイルに作用する電磁力により傾斜磁場コイルが振動し、傾斜磁場コイルを支持している真空容器も傾斜磁場コイルの振動により励振される。真空容器の振動は、コイル容器の支持部を介してコイル容器に伝播してコイル容器を励振し、コイル容器に収納された超電導コイルの振動により超電導コイルが形成する均一磁場が変動して磁気共鳴画像の劣化（以下、画像劣化と呼ぶ）を生じさせる。また、静磁場中で真空容器が振動することにより真空容器に渦電流が発生し、特に、撮影空間に近い真空容器部材に生じる渦電流が均一磁場に不要な磁場を作り、画像劣化を引き起こす。

特許文献１においては、真空容器の上側や連結管に補強部材を、また、内部に突っ張り部材を設置して、真空容器の剛性を増強することにより真空容器振動を低減し、真空容器振動に起因する画像劣化を抑制することができる。特許文献１は、超電導コイルへの真空容器振動伝搬を低減するための真空容器振動低減を主眼にしており、真空容器振動により発生する渦電流による画像劣化抑制に関する記載はないものの、真空容器振動低減による渦電流低減の効果もある。

特開２００６−３４９５５号公報

高画質化のために静磁場強度及び傾斜磁場強度を増大しようとすると、傾斜磁場コイルに作用する電磁力が大きくなり、傾斜磁場コイルの振動が大きくなる。つまり、傾斜磁場コイル振動による真空容器の励振力が大きくなる。この増大した励振力に対し、特許文献１にあるように、真空容器の上側や連結管に補強部材を設置して剛性を増強すると、装置重量が増加し、装置が大型化することになる。また、画像への影響の大きい撮影空間に近い真空容器部材のみを板厚増加や補強部材追加により剛性増強することができるが、被検体が挿入される空間の鉛直方向ギャップを狭めることになり、装置の開放性を損ねることになる。

本発明は、係る問題を解決することを課題とし、大幅な重量増加，装置の大型化することなく、また、装置の開放性を損ねる（被検体が挿入される空間の鉛直方向ギャップを狭める）ことなく、真空容器、特に、真空容器の撮影空間側部材の振動を低減し、良好な画質を有するＭＲＩ装置を提供するものである。

前記課題を解決するために、本発明は、撮影空間を挟んで上下に対向して配置される超電導コイルと、この上下の超電導コイルをそれぞれ収容する上下の冷却容器と、この上下の冷却容器をそれぞれ収容する上下の真空容器を備えた磁気共鳴イメージング装置において、真空容器の反撮影空間側部材に鉛直方向の振動系を配置し、その振動系の近傍に真空容器の撮影空間側部材と反撮影空間側部材とを連結する連結部材を有し、この振動系の固有振動数を反撮影空間側部材が節直径１次モードで振動する固有振動数に近似させ、この振動系を反撮影空間側部材の節直径１次モードの腹近傍に配置することを特徴とする。

また、この振動系は、マス部と腕部と取付部から構成される片持ち梁構造とし、この腕部の長手方向は、反撮影空間側部材の節直径１次モードの節直径と同じ方向とすることを特徴とする。

本発明によれば、ＭＲＩ装置の外径や被検体が挿入される空間のギャップを変えることなく、真空容器の振動を低減し、渦電流による画像劣化を抑制し、良好な画質を有するＭＲＩ装置を提供できる。

本発明の第１の実施例を示すＭＲＩ装置の断面図である。 本発明の第１の実施例を示すＭＲＩ装置の外観を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例を示す動吸振器の外観図である。 本発明の第２の実施例を示す動吸振器の外観図である。 本発明の第３の実施例を示す動吸振器の外観図である。 本発明で主に対象とするＭＲＩ装置の固有モードの模式図である。 本発明で主に対象とする節直径１次モードの模式図である。 本発明の第１の実施例に示す動吸振器を設置したときの上側真空容器の固有モードの模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

以下、図面を参照して本発明の第１の実施例に係るＭＲＩ装置について説明する。図１は第１の実施例に係るＭＲＩ装置の断面図、図２は外観を示す斜視図である。

ＭＲＩ装置３０は、静磁場発生源として撮影空間１を挟んで鉛直方向に対向して配置された１対の超電導コイル２ａ，２ｂと、上下の超電導コイル２ａ，２ｂをそれぞれ内蔵する上下１対の真空容器３ａ，３ｂと、上下の真空容器３ａ，３ｂを接続する２本の真空容器連結管４ａ，４ｂを有する。図１では、超電導コイルは１対であるが、複数対あっても良い。本実施例のＭＲＩ装置では、２本の真空容器連結管４ａ，４ｂは撮影空間を挟んで対称位置に配置されているが、非対称位置に配置しても良く、１本、または、３本以上の真空容器連結管を有しても良い。ここで、撮像空間とは、ＭＲＩ装置の中心につくられる均一な磁場空間を示す。

図示しない被検体が位置する撮影空間１の中心を原点とする。この撮影空間１に対して、静磁場発生源が対向配置される鉛直方向をＺ軸、２本の真空容器連結管４ａ，４ｂが配置される左右方向をＸ軸、このＸ軸に直交する前後方向をＹ軸とする。図１は図２のＺＸ面による断面図である。

超電導コイル２ａ，２ｂは円環状（リング状）に巻かれており、撮影空間１に均一な鉛直方向の静磁場を生成する。超電導コイル２ａ，２ｂは円環状の冷却容器５ａ，５ｂ内に収納され、冷却容器５ａ，５ｂ内に貯蔵された液体ヘリウムなどの冷媒に浸漬される。そして、冷却容器５ａ，５ｂ内に貯蔵された冷却冷媒は、超電導コイ２ａ，２ｂを超電導特性を示す温度まで冷却し、その冷却温度を保持する。冷却容器５ａ，５ｂは真空容器３ａ，３ｂにそれぞれ内蔵される。

撮影空間１を挟んで上下に配置した冷却容器５ａ，５ｂは冷却容器連結管６ａ，６ｂを用いて、鉛直方向に所定の距離だけ離して支持される。冷却容器連結管６ａ，６ｂは冷却容器５ａ，５ｂの外周付近に配置される。真空容器３ａ，３ｂと真空容器連結管４ａ，４ｂとにより、冷却容器５ａ，５ｂと冷却容器連結管６ａ，６ｂは完全に覆われる構造となる。

なお、図示しないが、冷却容器５ａ，５ｂと真空容器３ａ，３ｂとの間には、冷却容器５ａ，５ｂに輻射熱が侵入するのを低減する輻射シールド板が配設される。輻射シールド板は、冷却容器５ａ，５ｂを覆うように形成される。また、冷却容器連結管６ａ，６ｂと真空容器連結管４ａ，４ｂとの間には、輻射シールド板連結管が配設され、この管状の輻射シールド板連結管により輻射シールド板は鉛直方向に所定の距離だけ離して支持される。輻射シールド板と輻射シールド板連結管とにより、冷却容器５ａ，５ｂと冷却容器連結管６ａ，６ｂは完全に覆われ、冷却容器５ａ，５ｂに外部からの輻射熱が侵入するのを防止する。本実施例のＭＲＩ装置３０には冷凍機（図示せず）が備えられ、この冷凍機が冷却容器５ａ，５ｂ内の冷媒と輻射シールド板を冷却する。

上下の真空容器３ａ，３ｂの鉛直方向距離（撮影空間ギャップ）を大きくし、２本の真空容器連結管４ａ，４ｂを撮影空間１から離し、また、撮影空間１側から見える面を小さくすることにより被検体が入る空間が広がり、開放性が高まる。

真空容器３ａ，３ｂと冷却容器５ａ，５ｂ、輻射シールド板などの超電導磁石を構成する部材には、主としてステンレス鋼やアルミニウム合金等の非磁性の金属系材料を用いる。

磁気共鳴信号の位置情報を付与するために静磁場に傾斜した磁場を印加する傾斜磁場コイル７ａ，７ｂは、真空容器３ａ，３ｂの撮影空間１側に、撮影空間１を挟んで対向して配置される。円板状の傾斜磁場コイル７ａ，７ｂは真空容器３ａ，３ｂの撮影空間１側に設けられた凹部８ａ，８ｂ内に配置される。傾斜磁場コイル７ａ，７ｂは、真空容器凹部底面９ａ，９ｂに図示しないスタッドボルトや防振ゴム等で支持される。

電磁波を照射し、磁気共鳴を励起させる照射コイル（図示せず）が傾斜磁場コイル７ａ，７ｂの撮影空間１側に、撮影空間１を挟んで、対向して配置される。照射コイルはスタッドボルト（図示せず）等により真空容器凹部底面部材９ａ，９ｂに支持される。そして発生した磁気共鳴信号を受信コイル（図示せず）で受信する。その他、図示していないが、ＭＲＩ装置には、被検体を載せて撮像空間１に案内するテーブル装置（ベッド装置），超電導磁石装置，傾斜磁場コイル及び照射コイルなどに電源を供給する電源装置、ＭＲＩ装置全体を制御する制御装置，被検体から得た磁気共鳴信号に基づき磁気共鳴画像を得る画像再構築装置などが付属している。

冷却容器５ａ，５ｂは支持部材（図示せず）により真空容器に断熱支持される。超電導コイル２ａ，２ｂを極低温に保持するために、真空容器から支持部材を介して侵入する熱を極小にする必要がある。冷却容器５ａ，５ｂを断熱支持するため、支持部材は熱伝導率の小さい非磁性の材料、例えば、ガラス繊維補強エポキシ樹脂など繊維補強合成樹脂材料が用いられる。

真空容器３ａ，３ｂは円筒状で、円板状の部材が対向しており、撮影空間１に近い部材を撮影空間側部材１０ａ，１０ｂ、遠い部材を反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂと呼ぶ。上下の真空容器３ａ，３ｂの撮影空間側部材１０ａ，１０ｂは、それぞれ真空容器３ａ，３ｂの凹部空間８ａ，８ｂを構成する凹部底面部材９ａ，９ｂと、凹部側面部材９ｃ，９ｄと、撮影空間１に鉛直方向距離が一番近い開口面部材９ｅ，９ｆから構成される。被検体の入る撮影空間ギャップは開口部材９ｅ，９ｆの鉛直方向距離により規定され、このギャップを大きくすることがＭＲＩ装置の開放性を向上させることになる。

本実施例では、真空容器３ａ，３ｂの撮影空間１側に凹部空間８ａ，８ｂを設けて、その凹部空間８ａ，８ｂに傾斜磁場コイル７ａ，７ｂを設置しているが、凹部空間８ａ，８ｂを設けずに平板状として、その平板状の撮影空間側部材の撮影空間１側に傾斜磁場コイル７ａ，７ｂを配置しても良い。このとき、撮影空間ギャップは傾斜磁場コイル７ａ，７ｂの鉛直方向距離により規定される。

本実施例のＭＲＩ装置３０には、振動系（動吸振器）１２と振動系（動吸振器）１３と連結部材１４が備えられる。振動系１２ａ〜１２ｄ，振動系１３ａ〜１３ｄ及び連結部材１４ａ，１４ｂを、振動抑制装置という。振動系１２ａ〜１２ｄが反撮影空間側部材１１ａに設置され、振動系１３ａ〜１３ｄが反撮影空間側部材１１ｂに設置される。図３に振動系１２ａの拡大図を示す。振動系１２ａは、ブロック状のマス部１６と、長板状の腕部１７と、ブロック状の取付部１８で構成される片持ち梁型の構造をなす。腕部１７は長板の板厚を板幅や板長さに対し小さくすることにより、１次固有モードが鉛直方向の片持ち梁の曲げ１次（取付部１８が固定端、マス部１６が自由端）となる板ばねとして作用する。２次固有振動数を傾斜磁場コイル振動の振動数以上に設計することにより、この振動系は実用上、鉛直方向の１自由度系となる。取付部１８は反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂに接着やボルトにより剛に取り付けられる。本実施例では、腕部１７に対し、マス部１６と取付部１８は上面と下面に反対側に設けられているが、同じ側に設けても良い。また、マス部１６はブロック状以外の構成でも良く、さらには、マス部がなくても良い。振動系１２，１３の配置位置については後で詳細に説明するが、本実施例では、反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂのＸ軸及びＹ軸上に９０度ピッチで４箇所、径方向は中心から半径の約１／２の位置に配置される。他の振動系１２ｂ〜１２ｄ及び振動系１３ａ〜１３ｄは、振動系１２ａと同様の構成を有する。

振動系１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの近傍の真空容器３ａ，３ｂ内部に、撮影空間側部材１０ａ，１０ｂと反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂをそれぞれ連結する連結部材１４ａ，１４ｂを配置する。上部の真空容器３ａ内では連結部材１４ａが撮影空間側部材１０ａと反撮影空間部材１１ａを連結する。また、下部の真空容器３ｂ内では連結部材１４ｂが撮影空間側部材１０ｂと反撮影空間部材１１ｂを連結する。本実施例では、振動系１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄが片側で４つあるため、上部の真空容器３ａ内に連結部材１４ａを４本配置し、下部の真空容器３ｂ内に連結部材１４ｂを４本配置する。ただし、連結部材１４ａ，１４ｂを振動系１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄの近傍以外にも配置して、上下の真空容器３ａ，３ｂにそれぞれ４本以上配置しても良い。また、本実施例の連結部材１４ａ，１４ｂはロッド状の形状を有するが、パイプ状でも良い。さらに、本実施例の連結部材１４ａ，１４ｂは、反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂと凹部底面部材９ａ，９ｂを接続する構成を有するが、反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂと開口面部材９ｅ，９ｆを接続する構成であっても良い。

ＭＲＩ装置３０は、ゴムダンパやボルト等の磁石支持部材１５を介して床面に設置される。本実施例では、下側の反撮影空間側部材１１ｂの外周部のＸ軸Ｙ軸上に、磁石支持部材１５を４箇所配置しているが、これ以外の支持配置，支持個数でも良い。

次に、上述した本実施例に係るＭＲＩ装置の動作を、以下に説明する。

撮影時には傾斜磁場コイル７ａ，７ｂにパルス状の電流が流され、静磁場と電流がカップリングしてローレンツ力が発生し、傾斜磁場コイル７ａ，７ｂが振動する。傾斜磁場コイル７ａ，７ｂは真空容器３ａ，３ｂに支持されるため、傾斜磁場コイル７ａ，７ｂが振動することにより真空容器３ａ，３ｂが励振される。

静磁場中で真空容器３ａ，３ｂが振動することにより真空容器３ａ，３ｂには渦電流が発生する。この渦電流は磁場を形成するが、特に、撮影空間１に近い開口面部材９ｅ，９ｆの振動による渦電流は撮影空間１の均一磁場に不要な磁場を与えることになり、画像劣化を引き起こす。

ＭＲＩ装置３０は、その構造故に、図６に示すような固有モードを有する。図６は、真空容器３ａ，３ｂと傾斜磁場コイル７ａ，７ｂの振動を模式的に誇張して表したもので、図６（ａ）がＹ方向から見た図、図６（ｂ）がＸ方向から見た図であり、点線が変形前、実線が変形を示す。

この固有モードは、真空容器３ａ，３ｂと傾斜磁場コイル７ａ，７ｂが、図６（ａ）はＹ軸回りに回転、図６（ｂ）はＸ軸回りに回転するモードである。円板状である反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂは、図７に模式的に示すような１本の直径節Ｎを有する節直径１次モードで振動する。図７の正負の符号は位相を示し、節直径Ｎを挟んで振動の方向が逆であることを示す。ここで、固有モードにおいて振動の小さいところを振動の節といい、それが直線状の場合に節直径という。そして、このような固有モードのことを節直径モードといい、節直径が１本の場合を節直径１次モードという。撮影空間側部材１０ａ，１０ｂも反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂと同様に節直径１次モードで振動し、振動の腹の位置に近い開口面部材９ｅ，９ｆが大きく振動する。上下の位相関係等により、このように真空容器の撮影空間側部材１０ａ，１０ｂと反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂが節直径１次モードで振動する固有モードがいくつか存在する。そして、これら固有モードは開口面部材９ｅ，９ｆが大きく振動する特徴を有する。

傾斜磁場コイル７ａ，７ｂに発生する電磁力は、主に、Ｘ軸またはＹ軸回りの力のモーメントＦとして作用し、かつ、その方向は上下で同じである。この力のモーメントＦにより、図６に示すような固有モードと共振する時に真空容器３ａ，３ｂ、特に、開口面部材９ｅ，９ｆの振動応答が大きくなる。

開口面部材９ｅ，９ｆの振動は画像劣化が問題とならないレベルに抑制される必要があり、そのため、開口面部材、また、それ以外の部材の板厚を大きくする、補強部材を設ける等の施策により真空容器の剛性を確保し、振動低減を図っている。また、開口面部材９ｅ，９ｆに減衰シート等の減衰部材を貼付し、振動エネルギを消散することにより振動低減を図ることも可能である。

本実施例では、振動系１２，１３の固有振動数を、共振時の振動応答が大きい図６に示すような固有モードの固有振動数とほぼ一致させることにより、振動系１２，１３は動吸振器として作用する。動吸振器は、元の振動系の振動エネルギを、自分が振動することによって分担（吸収）することにより元の振動系の共振振動数での振動を低減できる構成を有する。以後、振動系１２，１３を動吸振器と呼ぶ。

真空容器３ａ，３ｂの内部に設置した連結部材１４ａ，１４ｂにより撮影空間側部材１０ａ，１０ｂと反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂを一体化し、動吸振器１２，１３によりこれら一体化した真空容器の振動エネルギを吸収することにより撮影空間側部材１０ａ，１０ｂ、つまり、開口面部材９ｅ，９ｆの振動を低減する。撮影空間側部材１０ａ，１０ｂの振動エネルギを連結部材１４ａ，１４ｂを介して動吸振器１２，１３で吸収するために、連結部材１４ａ，１４ｂにより撮影空間側部材１０ａ，１０ｂと反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂを連結し、この連結部材１４ａ，１４ｂを動吸振器１２，１３近傍、好ましくは直下に設置する。このような構造にすることにより、撮影空間側部材１０ａ，１０ｂの振動を動吸振器１２，１３で効率的に吸収でき、大きな振動低減効果を得ることができる。

反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂ上には、図示していないが、傾斜磁場コイルに電流を供給する電源ケーブル，冷却水を供給する給水管等の配線配管が配置される。さらに、上側の反撮影空間側部材１１ａ上には、図示していないが、冷凍機を設置する冷凍機ポートや冷媒（液体ヘリウム）を注液する注液口等が設けられている。動吸振器１２，１３はこれらの部材と干渉しないように寸法設計，配置する。また、動吸振器高さ（鉛直方向寸法）をこれらの部材より小さくすることにより装置を大型化（装置の鉛直方向寸法を大きく）することなく、動吸振器を設置できる。

動吸振器高さを小さくするためには、動吸振器の腕部１７板厚やマス部１６高さ、取付部１８高さが小さくなるように寸法諸元を決定すれば良い。腕部１７板厚やマス部１６高さは動吸振器の固有振動数により設計される。また、取付部１８高さはマス部１６の振動振幅も考慮して決定する。動吸振器高さを小さくするために、マス部１６を腕部１７の取付部１８と同じ面側に取り付けても良い。また、マス部１６を除外し、腕部１７のみで動吸振器を構成することも可能である。

動吸振器１２，１３はマス部１６を大きくすること（質量−ばね系の質量を大きくすることに相当）により動吸振器で分担する振動エネルギが大きくなるため、共振振動数での振動を大きく低減できる。動吸振器の振動低減効果（振動吸収量）は、１自由度系の場合は、主系の質量に対する動吸振器の質量の比が大きいほど良いが、多自由度系の場合は、対象とする主系の固有モードのモード質量に対する動吸振器の質量の比になる。反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂが、例えば、直径２ｍ，厚さ２０mm程度のステンレス鋼で、重量約５００kgと大きくても、モード質量は小さく、動吸振器のマス部１６の質量は１kgでも十分な振動低減効果を得ることができる。動吸振器全体でも数kgで構成可能なため、動吸振器によりＭＲＩ装置の重量を大幅に増加させることはない。

このように、動吸振器１２，１３を反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂに取り付け、動吸振器１２，１３近傍に撮影空間部材１０ａ，１０ｂと反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂとを連結部材１４ａ，１４ｂで連結して、動吸振器１２，１３の固有振動数を対象とする固有モードの固有振動数に一致させ、また、動吸振器１２，１３を反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂの振動の腹の位置近傍に配置することにより、ＭＲＩ装置３０の寸法（装置外径、撮影空間ギャップ）を変えることなく撮影空間側部材１０ａ，１０ｂ、特に、開口面部材９ｅ，９ｆの振動を低減し、渦電流による画像劣化を抑制することができる。

動吸振器１２，１３の配置について、上側の反撮影空間側部材１１ａに設置される１２ａ〜１２ｄを例に説明する。動吸振器１２ａ〜１２ｄは固有モードの振動の腹（振動振幅の大きいところ）に配置すると振動低減効果が大きい。図６に示す節直径１次モードの場合は、振動の腹が２箇所あるため、動吸振器は２箇所配置する。つまり、１つの固有モードに対し２つの動吸振器を配置する。図６（ａ）の固有モードの場合は、Ｘ軸上の動吸振器１２ｂ，１２ｄの位置に、図６（ｂ）の固有モードの場合は、Ｙ軸上の動吸振器１２ａ，１２ｃの位置に配置する。このように、振動低減効果がある振動の腹部分に動吸振器１２，１３を設置するとよい。

本実施例では、２つの固有モードに対応するために４つの動吸振器１２ａ〜１２ｄを配置しているが、問題となる固有モードが図６（ａ）か図６（ｂ）のどちらかの場合は、どちらかに対応する２つの動吸振器だけの配置で良い。また、１つの固有モードに対して、２つの振動の腹のうち、どちらか一方のみに動吸振器を配置しても良い。ただし、２つの動吸振器を配置する方が振動低減効果は大きい。ここで、動吸振器が主系の振動エネルギーを分担するため、２つの動吸振器を設置した方がエネルギー分担量が増えて、振動を低減できるためである。

下側の反撮影空間側部材１１ｂに配置される動吸振器１３ａ〜１３ｄも上側同様に配置する。図６は上下の反撮影空間側部材１１ｂが振動しているが、上下どちらか片側のみが振動する固有モードの場合は、振動している部材のみに動吸振器を設置する構成であっても良い。

動吸振器１２，１３の材料，腕部１７，マス部１６の寸法は、動吸振器１２，１３の固有振動数が（共振で振動が大きくなる）固有モードの固有振動数に一致するように設計する。ただし、振動振幅がmmオーダーと大きいこともあるため、振動疲労による強度評価が必要になる。また、動吸振器の振動エネルギを散逸させるために、動吸振器に減衰シート等の減衰部材を貼付しても良い。

本実施例の動吸振器１２，１３は、片持ち梁型の動吸振器であり、その構造が簡素であるために低コストで製造できる。鉛直方向の１自由度系は、例えば、コイルばねでも構成できる。コイルばねを用いた場合、ばね定数が小さくなるとコイルばね長を大きくとる必要があり、鉛直方向の寸法が大きくなる。一方、片持ち梁型の場合は、腕部１７の長さにより固有振動数が調整可能であり、高さ寸法は変える必要はない。

動吸振器１２，１３の腕部１７の方向は、対象とする固有モードの節直径と同じ方向とする。図２に示す実施例は、このように配置しており、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すＹ軸節直径の固有モードに対応する動吸振器１２ｂ，１２ｄ（１３ｂ，１３ｄ）はＹ軸方向に、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すＸ軸節直径の固有モードに対応する動吸振器１２ａ，１２ｃ（１３ａ，１３ｃ）はＸ軸方向に配置されている。

図８は、図６（ｂ）のＸ軸節直径の固有モードの場合に、動吸振器１２ａ，１２ｃを節直径に直交するＸ軸方向に配置したときの固有モードを上側の真空容器３ａ部のみ示したものである。動吸振器を節直径に直交する方向に配置すると、動吸振器のマス部１６，腕部１７の振動が動吸振器取付部に力のモーメントとして作用し、振動の腹部の振動を大きくしてしまう。そのため、動吸振器の振動低減効果を十分に得られなく、逆に、振動が増加してしまうことがある。従って、本実施例では、節直径と同じ方向に動吸振器の方向を設置するため、この力のモーメントの影響を抑制することができ、動吸振器の性能を十分に発揮することができる。なお、図２では、動吸振器１２，１３の方向は時計回りになるようにしているが、各動吸振器の方向は任意で良い。

本実施例では、連結部材１４ａ，１４ｂをＸ軸Ｙ軸に配置したが、Ｘ軸Ｙ軸上に配置できない場合がある。例えば、Ｘ軸Ｙ軸から４５度の位置に４本配置する場合、節直径１次のモードとなるが、振動の腹の位置がＸ軸Ｙ軸上からずれる場合もある。その場合、振動の腹と連結部材位置を考慮して動吸振器を配置する。また、本実施例では、節直径１次モードに対して説明しているが、節直径２次モードや節円０次モードなどその他のモードに対しても適用できる。

固有モードと動吸振器は組になるため、対象とする固有モードが多い場合、動吸振器も多く設置することになる。動吸振器の設置スペースを考えると、１つか２つの固有モードを対象とするのが好ましい。ただし、動吸振器が設置可能であれば、原理的には対応可能である。振動の腹の位置が同じ場合は、動吸振器を重ねて配置することも可能である。

図４を参照して本発明に係るＭＲＩ装置の第２の実施例について説明する。本実施例のＭＲＩ装置３０Ａは、実施例１のＭＲＩ装置３０において振動抑制装置の振動系１２，１３を、振動系２２，２３に替えた構成を有する。

本実施例の振動系（動吸振器）２２は、図４に示すように、２つのマス部１６ａ，１６ｂと、２つの腕部１７ａ，１７ｂと、１つの取付部１８で構成され、図３の片持ち梁型を２つ結合したものである。なお、動吸振器２３は、動吸振器２２と同様の構成を有する。

本実施例の動吸振器２２，２３は、片持ち梁を取付部に対し対称に配置することにより、図８を参照して説明した動吸振器のマス部１６，腕部１７の振動による力のモーメントの影響を除去でき、十分に動吸振器の効果を発揮することができる。従って、真空容器３ａ，３ｂの撮影空間側部材１０ａ，１０ｂ、特に、開口面部材９ｅ，９ｆの振動を低減して、渦電流による画像劣化を抑制することができる。

また、対象とする２つの固有モードの振動の腹の位置が同じ場合、マス部１６ａ，腕部１７ａ側と、マス部１６ｂ，腕部１７ｂ側の固有振動数をそれぞれ２つの固有モードの固有振動数にほぼ一致するように構成することにより、１つの動吸振器で２つの固有モードに対応可能である。

図５を参照して本発明に係るＭＲＩ装置の第３の実施例について説明する。本実施例のＭＲＩ装置３０Ｂは、実施例１のＭＲＩ装置３０において振動抑制装置の振動系１２，１３を、振動系２４，２５に替えた構成を有する。

本実施例の振動系（動吸振器）２４は、図５に示すように、マス部１６が腕部１７と分離しており、マス部１６はボルト２０により腕部１７に固定できる。腕部１７には長孔１９が設けられており、マス部１６を腕部１７の任意の位置に固定できる構成を有する。つまり、マス部１６の位置を調整することにより動吸振器の固有振動数を調整することが可能である。なお、動吸振器２５は、動吸振器２４と同様の構成を有する。

動吸振器の固有振動数は、対象とする固有モードの固有振動数に一致させる必要がある。動吸振器の固有振動数が対象とする固有モードの固有振動数からズレると動吸振器の振動低減効果は低下する。減衰が小さい場合は、固有振動数のズレに対する振動低減効果の低下の感度が大きい。従って、固有振動数のズレがないように設定することが好ましい。

しかしながら、製造上のバラツキ，ＭＲＩ装置の設置条件等により固有振動数がバラつくことがある。上述したように、本実施例の動吸振器２４，２５は固有振動数を調整できる機能を有するため、固有振動数をチューニングすることができ、十分に動吸振器の効果を発揮することができる。従って、真空容器の撮影空間側部材１０ａ，１０ｂ、特に、開口面部材９ｅ，９ｆの振動を低減して、渦電流による画像劣化を抑制することができる。

本実施例のように、動吸振器２４，２５が固有振動数をチューニングできる機能を有する場合、反撮影空間側部材１１ａ，１１ｂの外側表面に動吸振器２４，２５を設置するとさらに良い。これにより、チューニング作業が容易に実施できるようになる。

以上のように、実施例１，実施例２及び実施例３では、同様の構成を有する動吸振器を用いたＭＲＩ装置の例を説明したが、実施例１に用いた動吸振器１２，１３（図３）、実施例２に用いた動吸振器２２，２３（図４）及び実施例３に用いた動吸振器２４，２５（図５）の動吸振器を組み合わせて使用しても同様の効果を得ることができる。

１ 撮影空間
２ 超電導コイル
３ 真空容器
５ 冷却容器
７ 傾斜磁場コイル
１０ 撮影空間側部材
１１ 反撮影空間側部材
１２，１３，２２，２３，２４，２５ 振動系（動吸振器）
１４ 連結部材
３０，３０Ａ，３０Ｂ ＭＲＩ装置

Claims (7)

1. 撮影空間を挟んで上下に対向して配置される超電導コイルと、
   上下の前記超電導コイルをそれぞれ収容する上下の冷却容器と、
   上下の前記冷却容器をそれぞれ収容する上下の真空容器と、
   前記真空容器の反撮影空間側部材に配置される鉛直方向の振動系と、
   前記真空容器の撮影空間側部材と反撮影空間側部材とを連結する連結部材を有し、
   前記振動系の腕部の長手方向が、前記真空容器の前記反撮影空間側部材の節直径１次モードの節直径と同じ方向であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記振動系の固有振動数が前記真空容器の反撮影空間側部材が節直径１次モードで振動する固有振動数となるように構成す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。
3. 前記振動系を、前記真空容器反撮影空間側部材の節直径１次モードの腹部分に配置することを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記振動系は、マス部と腕部と取付部から構成される片持ち梁構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記振動系は、２つの腕部と２つのマス部と１つの取付部から構成され、
   前記腕部は、前記取付部に対し対称位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記振動系の前記マス部は、設置位置を変更できるように前記腕部にボルトで固定されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記連結部材は、ロッド状又はパイプ状の形状を有することを特徴とする請求項１乃至６に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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