JP5613379B2 - 磁気共鳴イメージング装置および冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴現象を利用して被検体内の画像を撮像する磁気共鳴イメージング装置および冷却装置に関し、特に、撮像中にパルスシーケンスに応じて発熱する傾斜磁場コイルを冷却するための技術に関する。

従来、磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ。）は、磁気共鳴現象を利用して被検体内の画像を撮像する装置であり、撮像領域に静磁場を発生させるための静磁場磁石や、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイル、傾斜磁場が印加された被検体から磁気共鳴信号を受信するための高周波コイルなど、撮像を行うための各種のユニットを備えている。

かかるユニットの中には、撮像中に熱を発生するものが存在する。特に、傾斜磁場コイルは、パルスシーケンスに応じてパルス電流が繰り返して供給されるため撮像中の発熱が顕著である。そのため、通常、ＭＲＩ装置には、傾斜磁場コイルを冷却するための冷却装置（チラー）が備えられる。この冷却装置は、例えば、熱交換器や循環ポンプを有し、傾斜磁場コイルに設けられた冷却管に水などの冷媒を循環させることによって、傾斜磁場コイルを冷却する（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、上記した傾斜磁場コイルには、撮像領域内の静磁場不均一を補正するための鉄シムが設けられる場合があるが、この鉄シムは、傾斜磁場コイルの温度が変動すると、その影響で透磁率が変化する。そして、鉄シムの透磁率が変化すると、撮像領域内の静磁場均一度に変化が生じ、特に、中心周波数の変化が顕著に生じる。

中心周波数の変動は、脂肪抑止の妨げや、画像にアーティファクトを生じさせる原因となることが知られている。したがって、安定した画質の画像を得るためには、傾斜磁場コイルの温度の変動を抑えることが重要となる。そこで、通常、ＭＲＩ装置では、温度センサーなどを用いて傾斜磁場コイルの温度を検出し、検出した温度の変化に応じて冷却管へ流入される冷媒の流量を変化させることによって、傾斜磁場コイルの温度の変動を抑えている。

特開２００６−３１１９５７号公報

ところで、ＭＲＩ装置が備えるユニットの中には、静磁場磁石や傾斜磁場アンプ（Ｇアンプ）など、傾斜磁場コイルの他にも冷却が必要なユニットがあるが、これらユニットも、傾斜磁場コイルと同様に、それぞれ冷却装置によって冷却される。図１２は、従来技術におけるＭＲＩ装置のユニットの冷却を説明するための図である。

例えば、同図に示すように、ＭＲＩ装置が、冷却が必要なユニットとして、傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢをそれぞれ備えていたとする。この場合、傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢには、それぞれ、水などの冷媒が循環される冷却管が設けられる。そして、各ユニットの冷却管には、屋外などに設置された冷却装置が接続され、この冷却装置によって、一定の温度（例えば、２０℃など）の冷媒が循環される。こうして、冷却管を通って各ユニットの内部を冷媒が循環することによって、それぞれのユニットが冷却される。

このように、従来のＭＲＩ装置では、冷却が必要なユニットを冷却するための冷却装置が共通となっている場合が多い。そのため、傾斜磁場コイルの温度を安定させるために冷媒の流量を変化させると、それにともなって、温度を変える必要がないユニットの温度も変動し、それらユニットの機能に影響が出てしまう。

また、通常、冷媒を循環させるための冷却管は、銅などの金属を材料とすることが多いが、管内を流れる冷媒の流量を変化させると、冷却管内壁の侵食の進行が速くなり、その結果、冷却管の寿命が短くなってしまう。

このような理由から、安定した画質の画像を得ることを本来の目的として、冷却管に流入される冷媒の流量を変化させることなく鉄シムの温度の変動を抑えることが求められている。

本発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、冷却管に流入される冷媒の流量を変化させることなく鉄シムの温度の変動を抑えることが可能な磁気共鳴イメージング装置および冷却装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかる磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、少なくとも前記傾斜磁場コイルに冷媒を循環させる冷却装置と、前記傾斜磁場コイルから流出する冷媒の温度の単位時間当たりの変化量を測定する温度変化測定部と、前記温度変化測定部によって測定された前記冷媒の温度の変化量に応じて、前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度の変化量を決定する温度制御部と、前記温度制御部によって決定された温度の変化量に基づいて、前記冷却装置から前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度を変化させる温度調節部と、を備える。

また、本発明の他の態様にかかる冷却装置は、磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルから流出する冷媒の温度の単位時間当たりの変化量を測定する温度変化測定部と、前記温度変化測定部によって測定された前記冷媒の温度の変化量に応じて、前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度の変化量を決定する温度制御部と、前記温度制御部によって決定された温度の変化量に基づいて、前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度を変化させ、温度を変化させた冷媒を前記傾斜磁場コイルに流入させる温度調節部と、を備える。

本発明によれば、冷却管に流入される冷媒の流量を変化させることなく傾斜磁場コイルの温度の変動を抑えることが可能になるという効果を奏する。

図１は、本実施例１におけるＭＲＩ装置のユニットの冷却について説明するための図である。 図２は、本実施例１に係るＭＲＩ装置の構成を示す構成図である。 図３は、傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図である。 図４は、傾斜磁場コイルの内部構造を示す構造図である。 図５は、本実施例１に係るコイル専用冷却装置の構成を示す機能ブロック図である。 図６は、本実施例１に係るコイル専用冷却装置の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、本実施例１における傾斜磁場コイルの温度変化を示す図である。 図８は、本実施例２におけるＭＲＩ装置のユニットの冷却を説明するための図である。 図９は、本実施例３におけるＭＲＩ装置のユニットの冷却を説明するための図である。 図１０は、発熱が大きい部分から先に冷却水を循環させる場合を説明するための図である。 図１１は、発熱部ごとに冷却管を設ける場合を説明するための図である。 図１２は、従来技術におけるＭＲＩ装置のユニットの冷却を説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るＭＲＩ装置および冷却装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、冷却管を循環させる冷媒として、水（以下、「冷却水」と呼ぶ）を用いた場合について説明するが、本実施例はこれに限られるわけではなく、他の種類の冷媒を用いた場合でも同様に適用することが可能である。

まず、本実施例１に係るＭＲＩ装置におけるユニットの冷却について説明する。図１は、本実施例１に係るＭＲＩ装置におけるユニットの冷却について説明するための図である。本実施例１に係るＭＲＩ装置１００は、磁気共鳴現象を利用して被検体内の画像を撮像するために必要な各種のユニットを備えている。例えば、図１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢを備えている。

ここで、傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢは、それぞれ撮像中に発熱するため冷却が必要であることとする。そのため、傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢには、冷却水を循環させるための冷却管がそれぞれ設けられている。さらに、ＭＲＩ装置１００は、傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢを冷却するための冷却装置として、メイン冷却装置２００およびコイル専用冷却装置３００を備えている。

そして、本実施例１では、傾斜磁場コイルが撮影室に、ユニットＡ、ユニットＢおよびコイル専用冷却装置３００が機械室に、メイン冷却装置２００が屋外に、それぞれ設置されている。ここで、撮影室は、外部からのＲＦ（Radio Frequency）信号を遮断するシールドを用いて形成された、いわゆるシールドルームである。

メイン冷却装置２００は、ＭＲＩ装置１００が備える傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢに設けられた冷却管に冷却水を循環させる装置である。このメイン冷却装置２００は、一定の温度（例えば、２０℃など）の冷却水を、各ユニットの冷却管に循環させる。ここで、メイン冷却装置２００は、傾斜磁場コイルの冷却管については、コイル専用冷却装置３００を経由して冷却水を循環させる。

コイル専用冷却装置３００は、ＭＲＩ装置１００が備える傾斜磁場コイルに設けられた冷却管に接続され、当該冷却管に冷却水を循環させる装置である。このコイル専用冷却装置３００は、メイン冷却装置２００から供給される冷却水を傾斜磁場コイルの冷却管に流入させ、また、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水をメイン冷却装置２００に戻すように構成されている。

そして、本実施例１では、かかるコイル専用冷却装置３００が、温度モニター３１０を有しており、その温度モニター３１０を用いて、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水（同図に示す「ｏｕｔ」）の温度の変化量を測定し、その変化量に応じて、傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水（同図に示す「ｉｎ」）の温度を変化させるようにしている。

例えば、コイル専用冷却装置３００は、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度が上昇した場合には、傾斜磁場コイルの発熱が強まっていると判断し、温度の上昇量に応じた量だけ、メイン冷却装置２００から傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の温度を下げる。一方、コイル専用冷却装置３００は、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度が低下した場合には、傾斜磁場コイルの発熱が弱まっていると判断し、温度の低下量に応じた量だけ、メイン冷却装置２００から傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の温度を上げる。

このように、本実施例１では、コイル専用冷却装置３００が、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度の変化量に応じて、傾斜磁場コイルの冷却管に流入させる冷却水の温度を適宜に変化させることによって、冷却管に流入される冷却水の流量を変化させることなく傾斜磁場コイルの温度の変動を抑えることを可能にしている。

次に、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明する。図２は、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す構成図である。同図に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０と、傾斜磁場コイル２０と、ＲＦコイル３０と、天板４０と、傾斜磁場電源５０と、送信部６０と、受信部７０と、シーケンス制御装置８０と、計算機システム９０とを有する。

静磁場磁石１０は、概略円筒形状の真空容器１１と、真空容器１１の中で冷却液に浸漬された超伝導コイル１２とを有し、撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。

傾斜磁場コイル２０は、概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。この傾斜磁場コイル２０は、傾斜磁場電源５０から供給される電流によりＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に傾斜磁場を印加するメインコイル２１と、メインコイル２１の漏洩磁場をキャンセルするシールドコイル２２とを有している。

ここで、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。このシムトレイ挿入ガイド２３には、ボア内の磁場不均一を補正するための鉄シム２５を収納したシムトレイ２４が挿入される。かかる傾斜磁場コイル２０の構造については、後に詳細に説明する。

ＲＦコイル３０は、傾斜磁場コイル２０の内側に、被検体Ｐを挟んで対向するように固定されている。このＲＦコイル３０は、送信部６０から送信されるＲＦパルスを被検体Ｐに照射し、また、水素原子核の励起によって被検体Ｐから放出される磁気共鳴信号を受信する。

天板４０は、図示していない寝台に水平方向へ移動可能に設けられており、撮影時には被検体Ｐが載置されてボア内へ移動される。傾斜磁場電源５０は、シーケンス制御装置８０からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル２０に電流を供給する電源である。

送信部６０は、シーケンス制御装置８０からの指示に基づいて、ＲＦコイル３０にＲＦパルスを送信する装置である。受信部７０は、ＲＦコイル３０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンス制御装置８０に対して送信する。

シーケンス制御装置８０は、計算機システム９０による制御のもと、傾斜磁場電源５０、送信部６０および受信部７０をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う装置であり、スキャンを行った結果、受信部７０から生データが送信されると、その生データを計算機システム９０に送信する。

計算機システム９０は、ＭＲＩ装置１００全体を制御する装置であり、操作者から各種入力を受け付ける入力部や、操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス制御装置８０にスキャンを実行させるシーケンス制御部、シーケンス制御装置８０から送信された生データに基づいて画像を再構成する画像再構成部、再構成された画像などを記憶する記憶部、再構成された画像など各種情報を表示する表示部、操作者からの指示に基づいて各機能部の動作を制御する主制御部などを有する。

次に、図２に示した傾斜磁場コイル２０の構造について詳細に説明する。図３は、傾斜磁場コイル２０の構造を示す斜視図である。同図に示すように、傾斜磁場コイル２０は、概略円筒形状をなすメインコイル２１と、シールドコイル２２とを有している。そして、これら二つのコイルの間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成されている。

シムトレイ挿入ガイド２３は、それぞれ、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成する貫通穴であり、傾斜磁場コイル２０の長手方向に全長にわたって形成されている。各シムトレイ挿入ガイド２３は、メインコイル２１およびシールドコイル２２に挟まれた領域に、互いに平行となるように円周方向に等間隔に形成されている。そして、これらシムトレイ挿入ガイド２３には、それぞれ、シムトレイ２４が挿入されている。

シムトレイ２４は、それぞれ、非磁性かつ非電導性材料である樹脂にて作製され、概略棒状をなしている。これらシムトレイ２４には、それぞれ、所定の数の鉄シム２５が収納されている。そして、各シムトレイ２４は、シムトレイ挿入ガイド２３に挿入されて、それぞれ傾斜磁場コイル２０の中央部に固定されている。

また、図３では図示を省略しているが、傾斜磁場コイル２０には、円筒形状に沿って、螺旋状に冷却管が埋設されている。図４は、傾斜磁場コイル２０の内部構造を示す構造図である。同図は、傾斜磁場コイル２０の一部分を示しており、同図における上側が円筒形状の外側を示しており、下側が円筒形状の内側を示している。

同図に示すように、傾斜磁場コイル２０には、シムトレイ挿入ガイド２３の内側および外側、すなわち、シムトレイ挿入ガイド２３とメインコイル２１との間、および、シムトレイ挿入ガイド２３とシールドコイル２２との間に、螺旋状に冷却管２６が埋設されている。この冷却管２６には、コイル専用冷却装置３００から送られる冷却水が流入し、流入した冷却水は、冷却管２６を通って傾斜磁場コイル２０の内部を循環したうえで傾斜磁場コイル２０の外へ流出する。こうして、冷却管２６を通って傾斜磁場コイル２０の内部を冷却水が循環することによって、傾斜磁場コイル２０が冷却される。

次に、本実施例１に係るコイル専用冷却装置３００の構成について説明する。図５は、本実施例１に係るコイル専用冷却装置３００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このコイル専用冷却装置３００は、温度モニター３１０と、温度変化測定部３２０と、温度制御部３３０と、温度調節部３４０とを有する。

温度モニター３１０は、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水（同図に示す「ｏｕｔ」）の温度を検出する装置である。この温度モニター３１０は、検出した温度を、後述する温度変化測定部３２０に常時または定期的に通知する。

温度変化測定部３２０は、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度の変化量を測定する処理部である。具体的には、この温度変化測定部３２０は、温度モニター３１０から通知される温度に基づいて、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度の単位時間当たりの変化量Ｔ_ｏｕｔ（＝ｄＴｅｍｐ／ｄｔｉｍｅ）を測定し、測定した変化量Ｔ_ｏｕｔを、後述する温度制御部３３０に通知する。

温度制御部３３０は、温度変化測定部３２０によって測定された冷却水の温度の変化量に応じて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度の変化量を決定する処理部である。具体的には、この温度制御部３３０は、温度変化測定部３２０から温度の変化量Ｔ_ｏｕｔが通知されると、通知された変化量Ｔ_ｏｕｔに基づいて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度の単位時間当たりの変化量Ｔ_ｉｎを算出し、算出した変化量Ｔ_ｉｎを、後述する温度調節部３４０に通知する。

ここで、温度制御部３３０は、例えば以下に示す式（１）で変化量Ｔ_ｉｎを算出する。
Ｔ_ｉｎ ＝ Ａ ＊ Ｔ_ｏｕｔ ・・・・・（１）

上記の式（１）において、Ａは、あらかじめ決められた定数である。この定数Ａには、基本的にはマイナスの値が設定され、例えば、−５などが設定される。

これにより、例えば、温度変化測定部３２０から通知された温度の変化量Ｔ_ｏｕｔが０．５℃であった場合、すなわち、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度が０．５℃だけ上昇した場合には、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度の変化量Ｔ_ｉｎは、Ｔ_ｉｎ＝０．５［℃］＊（−５）＝−２．５［℃］となる。

また、例えば、温度変化測定部３２０から通知された温度の変化量Ｔ_ｏｕｔが−１℃であった場合、すなわち、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度が１℃だけ低下した場合には、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度の変化量Ｔ_ｉｎは、Ｔ_ｉｎ＝−１［℃］＊（−５）＝＋５［℃］となる。

温度調節部３４０は、温度制御部３３０によって決定された温度の変化量に基づいて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度を変化させる装置であり、例えば、熱交換器などを用いて実現される。

具体的には、この温度調節部３４０は、温度制御部３３０から温度の変化量Ｔ_ｉｎが通知されると、単位時間当たりに変化量Ｔ_ｉｎだけ温度が変化するように、メイン冷却装置２００から供給された冷却水の温度を変化させる。そして、温度調節部３４０は、温度を変化させた冷却水を、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入させる。

次に、本実施例１に係るコイル専用冷却装置３００の処理手順について説明する。図６は、本実施例１に係るコイル専用冷却装置３００の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、コイル専用冷却装置３００では、ＭＲＩ装置１００において撮像が開始されると（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、温度モニター３１０が、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度を検出する（ステップＳ１０２）。

そして、温度変化測定部３２０が、温度モニター３１０によって検出された温度に基づいて、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度の単位時間当たりの変化量Ｔ_ｏｕｔを測定する（ステップＳ１０３）。

続いて、温度制御部３３０が、温度変化測定部３２０によって測定された冷却水の温度の変化量Ｔ_ｏｕｔに応じて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度の単位時間当たりの変化量Ｔ_ｉｎを決定する（ステップＳ１０４）。

そして、温度調節部３４０が、温度制御部３３０によって決定された温度の変化量Ｔ_ｉｎに基づいて、メイン冷却装置２００から供給された冷却水の温度を変化させ、その冷却水を傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入させる（ステップＳ１０５）。

このように、コイル専用冷却装置３００が、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度の変化量Ｔ_ｏｕｔに応じて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入させる冷却水の温度の変化量Ｔ_ｉｎを変化させることによって、傾斜磁場コイル２０の温度を安定させることが可能になる。

図７は、本実施例１における傾斜磁場コイル２０の温度変化を示す図である。同図は、本実施例１において、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度（ｏｕｔ）、および、傾斜磁場コイル２０に流入される冷却水の温度（ｉｎ）の変化を示したグラフであり、縦軸が温度を、横軸が時間を示している。なお、ここでは、メイン冷却装置２００から供給される冷却水の温度は約２０℃に設定されている。

同図に示すように、本実施例１では、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度が上昇した場合には、その上昇量に応じて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度が２０℃から下げられている。一方、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度が低下した場合には、その低下量に応じて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度が上げられている。

この結果として、同図に示すように、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度が、２０℃〜２２℃の間で抑えられていることがわかる。傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度の振る舞いは、鉄シム２５の温度変化とほぼ一致する。したがって、本実施例１では、鉄シム２５の温度の変動が２０℃〜２２℃の間で抑えられていることになる。

上述してきたように、本実施例１では、コイル専用冷却装置３００において、温度変化測定部３２０が、温度モニター３１０を用いて、傾斜磁場コイル２０の冷却管から流出する冷却水の温度の変化量を測定する。また、温度制御部３３０が、温度変化測定部３２０によって測定された冷却水の温度の変化量に応じて、冷却管に流入される冷却水の温度の変化量を決定する。そして、温度調節部３４０が、温度制御部３３０によって決定された温度の変化量に基づいて、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度を変化させる。したがって、本実施例１によれば、冷却管に流入される冷媒の流量を変化させることなく鉄シム２５の温度の変動を抑えることが可能になる。

また、本実施例１では、ＭＲＩ装置１００が有する各種ユニットのうち冷却が必要なユニットに設けられた冷却管に冷却水を循環させるメイン冷却装置２００を備えており、温度調節部３４０が、メイン冷却装置２００から傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入される冷却水の温度を変化させる。したがって、本実施例１では、他のユニットに影響を与えることなく鉄シム２５の温度の変動を抑えることが可能になる。

ところで、上記実施例１では、コイル専用冷却装置３００が、機械室に設置されており、そのうえで、屋外に設置されているメイン冷却装置２００から供給される冷却水を、傾斜磁場コイル２０の冷却管に流入させる場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるわけではない。

例えば、コイル専用冷却装置を設置するための十分なスペースが機械室にない場合などは、屋外にコイル専用冷却装置を設置し、そのうえで、コイル専用装置が、メイン冷却装置から供給される冷却水を傾斜磁場コイルの冷却管に流入させるのではなく、自装置から傾斜磁場コイルの冷却管に冷却水を流入させるようにしてもよい。

そこで、以下では、このようにした場合を実施例２として説明する。なお、本実施例２では、説明の便宜上、実施例１において説明した装置および機能部と同様の役割を果たす装置および機能部については、同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。

図８は、本実施例２に係るＭＲＩ装置におけるユニットの冷却を説明するための図である。同図に示すように、本実施例２では、傾斜磁場コイルが撮影室（シールドルーム）に、ユニットＡおよびユニットＢが機械室に、メイン冷却装置４００およびコイル専用冷却装置５００が屋外に、それぞれ設置されている。

メイン冷却装置４００は、ＭＲＩ装置１００が備えるユニットＡおよびユニットＢに設けられた冷却管に冷却水を循環させる装置である。このメイン冷却装置４００は、一定の温度（例えば、２０℃など）の冷却水を、各ユニットの冷却管に循環させる。

コイル専用冷却装置５００は、ＭＲＩ装置１００が備える傾斜磁場コイルに設けられた冷却管に接続され、当該冷却管に冷却水を循環させる装置である。このコイル専用冷却装置５００は、基本的には、図５に示したコイル専用冷却装置３００と同様の構成を有するが、温度調節部３４０が、メイン冷却装置から供給された冷却水を傾斜磁場コイルの冷却管に流入させるのではなく、自装置から傾斜磁場コイルの冷却管に冷却水を流入させる点のみが異なっている。

そして、本実施例２では、かかるコイル専用冷却装置５００が、実施例１と同様に、温度モニター３１０を有しており、その温度モニター３１０を用いて、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水（同図に示す「ｏｕｔ」）の温度の変化量を測定し、その変化量に応じて、傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水（同図に示す「ｉｎ」）の温度を変化させるようにしている。

すなわち、本実施例２では、屋外に設置されたコイル専用冷却装置３００において、実施例１と同様に、温度変化測定部３２０が、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度の変化量を測定する。また、温度制御部３３０が、温度変化測定部３２０によって測定された冷却水の温度の変化量に応じて、冷却管に流入される冷却水の温度の変化量を決定する。そして、温度調節部３４０が、温度制御部３３０によって決定された温度の変化量に基づいて、自装置から傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の温度を変化させる。

したがって、本実施例２によれば、コイル専用冷却装置５００を設置するための十分なスペースが機械室にない場合でも、冷却管に流入される冷媒の流量を変化させることなく、かつ、他のユニットに影響を与えることなく、鉄シム２５の温度の変動を抑えることが可能になる。

ところで、上記実施例１および２では、コイル専用冷却装置が、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度の変化量に応じて、傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の温度を変化させる場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるわけではない。

例えば、コイル専用冷却装置が、メイン冷却装置から供給される冷却水に、その冷却水よりも低い一定の温度（例えば、１０℃など）の冷却水を混合することによって、傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の温度を変化させるようにしてもよい。

そこで、以下では、このようにした場合を実施例３として説明する。なお、本実施例３では、説明の便宜上、実施例１および２において説明した装置および機能部と同様の役割を果たす装置および機能部については、同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。

図９は、本実施例３におけるＭＲＩ装置のユニットの冷却を説明するための図である。同図に示すように、本実施例３では、傾斜磁場コイルが撮影室（シールドルーム）に、ユニットＡ、ユニットＢおよびコイル専用冷却装置６００が機械室に、メイン冷却装置２００が屋外に、それぞれ設置されている。

メイン冷却装置２００は、ＭＲＩ装置１００が備える傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢに設けられた冷却管に冷却水を循環させる装置である。このメイン冷却装置２００は、一定の温度（例えば、２０℃など）の冷却水を傾斜磁場コイル、ユニットＡおよびユニットＢに流入させる。ここで、メイン冷却装置２００は、傾斜磁場コイルの冷却管については、電磁弁６１０を介して冷却水を流入させる。

コイル専用冷却装置６００は、ＭＲＩ装置１００が備える傾斜磁場コイルに設けられた冷却管に接続され、当該冷却管に冷却水を循環させる装置である。このコイル専用冷却装置６００は、メイン冷却装置２００から傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の一部を、電磁弁６１０の手前で、電磁弁６２０を介して取り込み、取り込んだ冷却水を、メイン冷却装置２００によって供給される冷却水の温度よりも低い一定の温度（例えば、１０℃）に冷却する。そして、コイル専用冷却装置６００は、一定の温度に冷却した冷却水を、電磁弁６３０を介して、メイン冷却装置２００から供給されて電磁弁６１０を通過した冷却水に混合させる。

そして、本実施例３では、かかるコイル専用冷却装置６００において、温度調節部３４０が、一定の温度に冷却した冷却水を、電磁弁６１０を通過した冷却水に混合させる際に、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度の変化量に応じて、電磁弁６１０、６２０および６３０の開閉量を制御するようにしている。

具体的には、温度調節部３４０は、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度が上昇した場合には、その上昇量に応じた量だけ電磁弁６１０を閉め、それと同じ量だけ電磁弁６２０および６３０を開く。これにより、メイン冷却装置２００から供給された冷却水とコイル専用冷却装置６００から供給された冷却水との混合水において、コイル専用冷却装置６００から供給された冷却水が占める割合が増えるので、その結果、傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の温度が下がる。

一方、温度調節部３４０は、傾斜磁場コイルの冷却管から流出する冷却水の温度が低下した場合には、その低下量に応じた量だけ電磁弁６１０を開き、それと同じ量だけ電磁弁６２０および６３０を閉める。これにより、メイン冷却装置２００から供給された冷却水とコイル専用冷却装置６００から供給された冷却水との混合水において、コイル専用冷却装置６００から供給された冷却水が占める割合が減るので、その結果、傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水の温度が上がる。

このように、本実施例３では、温度調節部３４０が、メイン冷却装置２００から傾斜磁場コイルの冷却管に流入される冷却水に、当該冷却水よりも低い温度の冷却水を混合することによって、当該冷却管に流入される冷却水の温度を変化させるので、冷却水の温度を瞬時に変化させることができ、傾斜磁場コイルの温度の変化に対する冷却水の温度変化の応答性を高めることが可能になる。

また、通常、静磁場磁石１０や傾斜磁場コイル２０などの磁石は、外部からのＲＦ信号の影響を受けないように、シールドルーム内に設置される。一方、実施例１、２および３では、図１、８および９にそれぞれ示したように、温度モニター３１０はシールドルーム（撮影室）の外に設置されている。このように、温度モニター３１０をシールドルームの外に設置することにより、静磁場磁石１０や傾斜磁場コイル２０などの影響によって温度の検出に誤差が生じるのを防ぐことができる。

また、実施例１、２および３では、傾斜磁場コイル２０内での冷却水の流路については特に言及していない。しかし、例えば、傾斜磁場コイル２０に発熱が大きい部分と小さい部分とがある場合には、発熱が大きい部分から先に冷却水を循環させ、その後に発熱が小さい部分に冷却水を循環させるようにしてもよい。図１０は、発熱が大きい部分から先に冷却水を循環させる場合を説明するための図である。

一般的に、傾斜磁場コイル２０は、円筒の両端に近い部分よりも中央に近い部分の方がより大きく発熱する。例えば、図１０に示す傾斜磁場コイル２０では、円筒の中央に近い発熱部Ｈが、円筒の両端に近い発熱部Ｌ１、Ｌ２よりも発熱が大きいこととする。その場合には、例えば図１０に示すように、傾斜磁場コイル２０において、冷却装置から供給される冷却水が、円筒の端部から流入し、発熱部Ｈ、発熱部Ｌ１、Ｌ２を順に流れた後に、円筒のもう一方の端部から流出するように冷却管２６を配設する。

このように冷却管２６を配設することによって、冷却装置から供給される冷却水は、発熱が大きい部分に流れたのちに、発熱が小さい部分に流れるようになる。すなわち、発熱が大きい部分には最も水温が低い状態で冷却水が流れるようになる。したがって、傾斜磁場コイル２０に発熱が大きい部分と小さい部分とがある場合に、より効率よく傾斜磁場コイル２０を冷却することができるようになる。

なお、図１０では、１本の冷却管２６を介して、発熱部Ｈ、Ｌ１、Ｌ２それぞれに冷却水を循環させる場合について説明したが、例えば、発熱部ごとに冷却管を設けるようにしてもよい。図１１は、発熱部ごとに冷却管を設ける場合を説明するための図である。例えば図１１に示すように、傾斜磁場コイル２０に冷却管２６ａ、２６ｂおよび２６ｃをそれぞれ設ける。ここで、冷却管２６ａは、発熱部Ｈに冷却水を循環させ、冷却管２６ｂは、発熱部Ｌ１に冷却水を循環させ、冷却管２６ｃは、発熱部Ｌ２に冷却水を循環させる。

さらに、傾斜磁場コイル２０に複数の温度モニターを設ける。そして、各温度モニターが、冷却管２６ａ、２６ｂおよび２６ｃから流出する冷却水の温度をそれぞれ別々に検出する。そして、温度変化測定部３２０が、各温度モニターによって検出された冷却水の温度に基づいて、冷却管ごとに冷却水の温度の変化量を測定する。

また、温度制御部３３０が、温度変化測定部３２０によって冷却管ごとに測定された冷却水の温度の変化量に応じて、冷却管２６ａ、２６ｂおよび２６ｃに流入される冷却水の温度の変化量を冷却管ごとに決定する。そして、温度調節部３４０が、温度制御部３３０によって冷却管ごとに決定された温度の変化量に基づいて、冷却管２６ａ、２６ｂおよび２６ｃそれぞれに流入される冷却水の温度を別々に変化させる。

このように、傾斜磁場コイル２０が複数の発熱部を有する場合に、各発熱部に流入される冷却水の温度を別々に変化させることによって、各部の温度変化に応じて、より柔軟に傾斜磁場コイル２０の温度変化を抑えることができるようになる。

以上のように、実施例１、２および３によれば、冷却管に流入される冷媒の流量を変化させることなく鉄シムの温度の変動を抑えることが可能になるので、中心周波数の変動が抑えられ、安定した画質の画像を得ることができるようになる。

なお、公知の技術の中には、例えば、冷媒が流れる冷却循環路の入口温度に基づいて冷却装置の冷凍コンプレッサのオン／オフを制御することによって、冷却水の温度を変化させるものもある。これに対し、上記で説明したＭＲＩ装置１００では、傾斜磁場コイル２０から流出する冷媒の温度の単位時間当たりの変化量を測定し、その変化量に応じて、傾斜磁場コイルに流入する冷却水の温度を変化させるので、より柔軟に傾斜磁場コイルの温度変化に対応することができる。

以上のように、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置および冷却装置は、冷却管に冷媒を循環させることによってユニットを冷却する場合に有用であり、特に、撮像中にパルスシーケンスに応じて発熱する傾斜磁場コイルを冷却する場合に適している。

１００ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１０ 静磁場磁石
１１ 真空容器
１２ 超伝導コイル
２０ 傾斜磁場コイル
２１ メインコイル
２２ シールドコイル
２３ シムトレイ挿入ガイド
２４ シムトレイ
２５ 鉄シム
２６ 冷却管
３０ ＲＦコイル
４０ 天板
５０ 傾斜磁場電源
６０ 送信部
７０ 受信部
８０ シーケンス制御装置
９０ 計算機システム
２００，４００ メイン冷却装置
３００，５００，６００ コイル専用冷却装置
３１０ 温度モニター
３２０ 温度変化測定部
３３０ 温度制御部
３４０ 温度調節部
６１０，６２０，６３０ 電磁弁

Claims (20)

1. 静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
   少なくとも前記傾斜磁場コイルに冷媒を循環させる冷却装置と、
   前記傾斜磁場コイルから流出する冷媒の温度の単位時間当たりの変化量を測定する温度変化測定部と、
   前記温度変化測定部によって測定された前記冷媒の温度の変化量に応じて、前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度の変化量を決定する温度制御部と、
   前記温度制御部によって決定された温度の変化量に基づいて、前記冷却装置から前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度を変化させる温度調節部と、
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記冷却装置は、
   前記傾斜磁場コイルおよび当該傾斜磁場コイルとは異なるユニットにそれぞれ冷媒を循環させる第一の冷却装置と、
   前記温度制御部を有し、前記第一の冷却装置から前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度を変化させる第二の冷却装置と、
   を備える、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記温度調節部は、前記第一の冷却装置から供給される冷媒に当該冷媒よりも低い温度の冷媒を混合することによって、前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度を変化させる、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記第一の冷却装置は、前記第二の冷却装置を経由して前記傾斜磁場コイルに冷媒を循環させる、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記第一の冷却装置は、当該第一の冷却装置から供給される冷媒の一部を前記第二の冷却装置を経由して前記傾斜磁場コイルに循環させる、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記温度変化測定部は、前記傾斜磁場コイルが設置されるシールドルームの外に設置されている、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記温度変化測定部は、前記傾斜磁場コイルが設置されるシールドルームの外に設置されている、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記温度変化測定部は、前記傾斜磁場コイルが設置されるシールドルームの外に設置されている、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記温度変化測定部は、前記傾斜磁場コイルが設置されるシールドルームの外に設置されている、
   請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記温度変化測定部は、前記傾斜磁場コイルが設置されるシールドルームの外に設置されている、
    請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記傾斜磁場コイルは、第一の発熱部および当該第一の発熱部より発熱が小さい第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部を流れた後に前記第二の発熱部を流れるようにコイル内で前記冷媒を流通させる冷却管を有する、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記傾斜磁場コイルは、第一の発熱部および当該第一の発熱部より発熱が小さい第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部を流れた後に前記第二の発熱部を流れるようにコイル内で前記冷媒を流通させる冷却管を有する、
    請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記傾斜磁場コイルは、第一の発熱部および当該第一の発熱部より発熱が小さい第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部を流れた後に前記第二の発熱部を流れるようにコイル内で前記冷媒を流通させる冷却管を有する、
    請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. 前記傾斜磁場コイルは、第一の発熱部および当該第一の発熱部より発熱が小さい第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部を流れた後に前記第二の発熱部を流れるようにコイル内で前記冷媒を流通させる冷却管を有する、
    請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
15. 前記傾斜磁場コイルは、第一の発熱部および当該第一の発熱部より発熱が小さい第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部を流れた後に前記第二の発熱部を流れるようにコイル内で前記冷媒を流通させる冷却管を有する、
    請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
16. 前記傾斜磁場コイルは、少なくとも第一の発熱部および第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部に前記冷媒を流通させる第一の冷却管と、前記第二の発熱部に前記冷媒を流通させる第二の冷却管とを有し、
    前記温度変化測定部は、前記第一の発熱部から流出する冷媒および前記第二の発熱部から流出する冷媒それぞれについて単位時間当たりの変化量を測定し、
    前記温度制御部は、前記温度変化測定部によって発熱部ごとに測定された冷媒の温度の変化量に応じて、前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度の変化量を決定し、
    前記温度調節部は、前記温度制御部によって発熱部ごとに決定された温度の変化量に基づいて、前記冷却装置から前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度を変化させる、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
17. 前記傾斜磁場コイルは、少なくとも第一の発熱部および第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部に前記冷媒を流通させる第一の冷却管と、前記第二の発熱部に前記冷媒を流通させる第二の冷却管とを有し、
    前記温度変化測定部は、前記第一の発熱部から流出する冷媒および前記第二の発熱部から流出する冷媒それぞれについて単位時間当たりの変化量を測定し、
    前記温度制御部は、前記温度変化測定部によって発熱部ごとに測定された冷媒の温度の変化量に応じて、前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度の変化量を決定し、
    前記温度調節部は、前記温度制御部によって発熱部ごとに決定された温度の変化量に基づいて、前記冷却装置から前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度を変化させる、
    請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
18. 前記傾斜磁場コイルは、少なくとも第一の発熱部および第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部に前記冷媒を流通させる第一の冷却管と、前記第二の発熱部に前記冷媒を流通させる第二の冷却管とを有し、
    前記温度変化測定部は、前記第一の発熱部から流出する冷媒および前記第二の発熱部から流出する冷媒それぞれについて単位時間当たりの変化量を測定し、
    前記温度制御部は、前記温度変化測定部によって発熱部ごとに測定された冷媒の温度の変化量に応じて、前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度の変化量を決定し、
    前記温度調節部は、前記温度制御部によって発熱部ごとに決定された温度の変化量に基づいて、前記冷却装置から前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度を変化させる、
    請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
19. 前記傾斜磁場コイルは、少なくとも第一の発熱部および第二の発熱部を含むとともに、前記第一の発熱部に前記冷媒を流通させる第一の冷却管と、前記第二の発熱部に前記冷媒を流通させる第二の冷却管とを有し、
    前記温度変化測定部は、前記第一の発熱部から流出する冷媒および前記第二の発熱部から流出する冷媒それぞれについて単位時間当たりの変化量を測定し、
    前記温度制御部は、前記温度変化測定部によって発熱部ごとに測定された冷媒の温度の変化量に応じて、前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度の変化量を決定し、
    前記温度調節部は、前記温度制御部によって発熱部ごとに決定された温度の変化量に基づいて、前記冷却装置から前記第一の発熱部および前記第二の発熱部それぞれに流入する冷媒の温度を変化させる、
    請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
20. 磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルから流出する冷媒の温度の単位時間当たりの変化量を測定する温度変化測定部と、
    前記温度変化測定部によって測定された前記冷媒の温度の変化量に応じて、前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度の変化量を決定する温度制御部と、
    前記温度制御部によって決定された温度の変化量に基づいて、前記傾斜磁場コイルに流入する冷媒の温度を変化させ、温度を変化させた冷媒を前記傾斜磁場コイルに流入させる温度調節部と、
    を備える、冷却装置。

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