JP5989970B2 - 磁気共鳴撮像システムのヒートシンクが発生させる熱を除去するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本明細書で開示する主題は、全般的には冷媒冷却式の磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムに関し、またさらに詳細にはＭＲＩシステムのヒートシンクから熱を除去するためのシステム及び方法に関する。

超伝導コイルＭＲＩシステムでは、超伝導マグネットを形成するコイルがヘリウム容器を用いて冷媒冷却されている。これらのＭＲＩシステムのうちの幾つかの冷媒冷却システムはコールドヘッドスリーブの内部に、気化した冷媒を再凝縮させてシステム動作中に超伝導マグネットコイルを継続的に冷却するように動作するコールドヘッドを含む。

米国特許第７１７０３７７ Ｂ２号

このコールドヘッドがオフ状態のとき（例えば、ＭＲＩシステムの運搬中、通常動作の間のＭＲＩシステムのパワーオフ中、あるいはコールドヘッドの故障時など）には、コールドヘッドとコールドヘッドスリーブの間の接触によってコールドヘッドスリーブが加熱される。こうした期間中には、コールドヘッドスリーブがヒートシンク（または、熱源）の役割をしＭＲＩシステムに熱を付与する（ＭＲＩシステムの熱シールドやヘリウム容器への熱付与を含む）。コールドヘッドスリーブがヒートシンクのような働きをし熱シールド及びヘリウム容器を温度上昇させるようなこうした状態では、ヘリウム容器内部のヘリウムがボイルオフする。したがって、ヘリウム容器からヘリウムが失われ、これを元に戻さなければならず、このためにコスト及びシステムメンテナンスが増加する結果となる。

様々な実施形態において、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのコールドヘッド向けのコールドヘッドスリーブ冷却機構を提供する。本コールドヘッドスリーブ冷却機構は、その内部にＭＲＩシステムのコールドヘッドを受け入れるように構成されたコールドヘッドスリーブと、コールドヘッドスリーブの外側表面を囲繞する冷却システムと、を含む。この冷却システムはヘリウムガスを用いてコールドヘッドスリーブから熱を除去している。

別の実施形態では、その内部に液体ヘリウムを有する容器と該容器内部にある超伝導マグネットとを含んだ磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステムを提供する。本ＭＲＩマグネットシステムはさらに、超伝導マグネットを冷却するためのコールドヘッドを受け容れるように構成されたコールドヘッドスリーブと、コールドヘッドスリーブの少なくとも一部分を囲繞すると共に気体通路によって容器に接続させた冷却チューブと、を含む。

さらに別の実施形態においては、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステムのコールドヘッドスリーブを冷却するための方法を提供する。本方法は、ＭＲＩマグネットシステムのヘリウム容器からコールドヘッドスリーブに排出ヘリウムガスを転送するステップと、コールドヘッドスリーブの外部表面の周りにヘリウムガスを循環させるステップと、を含む。本方法はさらに、循環させたヘリウムガスを用いてコールドヘッドスリーブから熱を除去するステップを含む。

一実施形態に従って形成した冷却機構を表している磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステムの簡略ブロック図である。 別の実施形態に従って形成した冷却機構を表している磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステムの簡略ブロック図である。 様々な実施形態に従って形成した冷却チューブをコールドヘッドスリーブと組み合わせて表した側面図である。 様々な実施形態に従って形成した冷却チューブを有するコールドヘッドスリーブを表した断面図である。 様々な実施形態によるコールドヘッドスリーブを冷却するための方法の流れ図である。 様々な実施形態に従って形成した冷却システムを有するコールドヘッドスリーブを実現させ得るＭＲＩシステムの概要図である。

上述した要約、並びにある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。これらの図面が様々な実施形態の機能ブロックからなる図を表している場合も、必ずしもこれらの機能ブロックがハードウェア間で分割されることを意味するものではない。したがって例えば、１つまたは複数の機能ブロックを単一のハードウェアの形で実現させることも、複数のハードウェアの形で実現させることもあり得る。こうした様々な実施形態は図面に示した配置や手段に限定されるものではないことを理解すべきである。

本明細書で使用する場合、単数形で「ａ」や「ａｎ」の語を前に付けて記載した要素やステップは、これに関する複数の要素やステップも排除していない（こうした排除を明示的に記載している場合を除く）と理解すべきである。さらに、「一実施形態」に対する言及は、記載した特徴を同様に組み込んでいる追加的な実施形態の存在を排除すると理解されるように意図したものではない。さらに特に明示的に否定する記述をしない限り、ある具体的な性状を有する１つまたは複数の構成要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、こうした構成要素で当該性状を有しない追加的な構成要素も含むことがある。

様々な実施形態において、パワーオフ状態のとき（例えば、ＭＲＩシステムの運搬、通常動作中のパワーオフ、あるいはコールドヘッドの故障時など）に磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのコールドヘッドスリーブから熱を除去するかつ／またはこれを冷却させるためのシステム及び方法を提供する。この様々な実施形態は排出ヘリウムガスを用いてコールドヘッドスリーブから熱を除去しこれを冷却させている。少なくとも１つの実施形態を実施することによって、パワーオフ状態にあるときのＭＲＩシステムの熱シールド及びヘリウム容器への熱が減少し、これによりヘリウム消費を低減することが可能である。

図１及び２は、パワーオフ状態（特に、コールドヘッドのパワーオフ状態）の間においてコールドヘッドスリーブの冷却が提供されるような実施形態を表している。具体的には図１及び２は、１つまたは複数の超伝導マグネットを含んだＭＲＩマグネットシステム２０を表した簡略ブロック図である。図１及び２では同じ参照番号によって同じ部分を示していることに留意すべきである。ＭＲＩマグネットシステム２０は、液体ヘリウムなどの液体冷媒を保持している容器２２を含む。したがってこの実施形態では容器２２は、ヘリウム圧力容器と呼ぶこともあるヘリウム容器である。容器２２は、真空容器２４によって囲繞されていると共に、これの内部及び／またはこれらの間に熱シールド２６を含む。熱シールド２６は例えば、熱隔離用の放射シールドとすることがある。様々な実施形態ではクライオクーラとしているコールドヘッド２８は、コールドヘッドスリーブ３０（例えば、ハウジング）内部で真空容器２４を通過して延びている。したがって真空容器２４内部の真空に影響を及ぼさないように、コールドヘッド２８の低温端部をコールドヘッドスリーブ３０内部に位置決めすることがある。コールドヘッド２８は、コールドヘッドスリーブ３０内部に挿入されると共に、１つまたは複数のフランジ及びボルトなどの適当な任意の手段あるいは当技術分野で周知の別の手段を用いて確保されている。さらに、真空容器２４の外部にコールドヘッド２８のモータ３２（図３参照）を設けている。

様々な実施形態では超伝導マグネットとしているマグネット３４は、ヘリウム容器２２の内部に設けられると共に、本明細書でより詳細に記載しているようなＭＲＩシステムの動作時にＭＲＩ画像データを収集するように制御を受けている。さらに、ＭＲＩシステムの動作時において、ＭＲＩマグネットシステム２０のヘリウム容器２２内部にある液体ヘリウムが、周知のコイルアセンブリとして構成し得る超伝導マグネット３４を冷却している。超伝導マグネット３４は、超伝導温度（例えば、４．２ケルビン（Ｋ））まで冷却される。この冷却処理は、ボイルオフしたヘリウムガスをヘリウム再凝縮システム（図示せず）によって液体になるように再凝縮させると共にこれをヘリウム容器２２に戻すことを含むことがある。ボイルオフしたヘリウムは、ヘリウム容器２２を熱シールド２６に接続している気体通路３６を通って渡すことがあることに留意すべきである。幾つかの実施形態ではその熱シールド２６は、気体通路３６に接続された冷却チューブ（図示せず）により囲繞させることがある。気体通路３６から冷却チューブ中にヘリウムガスを通過させることは熱シールド２６を冷却する役割をする。

様々な実施形態では、コールドヘッド２８のパワーオフ状態時にコールドヘッドスリーブ３０を冷却するするような冷却のシステムまたは機構も備えている。この冷却システムは、特にコールドヘッド２８のパワーオフ状態時にコールドヘッドスリーブ３０と組み合せるように設けた冷却用部材（コールドヘッドスリーブ３０を冷却するための冷却チューブ４０として図示）にヘリウム容器２２を接続させている気体通路３８を含む。気体通路３８は、コールドヘッドスリーブ３０を冷却する（すなわち、これからの熱を除去する）ためにヘリウム容器２２からボイルオフする排出ヘリウムガスを循環させるように動作しており、これによりさらにそのいずれもが真空容器２４の内部にある熱シールド２６及びヘリウム容器２２への熱が減少する。幾つかの実施形態では、この冷却チューブ４０がコールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２（図３参照）を実質的に囲繞している（また、これと熱的に接触している）。

図１に示すような一実施形態ではその気体通路３８は、ヘリウム容器２２を熱シールド２６に接続している気体通路３６に接続されるか、これの一部を形成している。例えば気体通路３８は気体通路３６からの分岐枝を形成することがある。図１の実施形態では任意選択であるいは追加として、熱シールド２６の冷却チューブ（図示せず）からコールドヘッドスリーブ３０の冷却チューブ４０まで気体通路４４を接続させることがある。

図２に示すような別の実施形態では、気体通路４６が単独の接続で（すなわち、ヘリウム容器２２を熱シールド２６に接続させている気体通路３６と別に）ヘリウム容器２２を冷却チューブ４０に接続している。したがってこの実施形態では、気体通路４６は気体通路３６から分離されている。したがって気体は、例えばヘリウム容器２２からボイルオフしたヘリウムガスの圧力レベルまたは目下の動作状態に基づいて気体通路３６と気体通路４６の中を異なる時点で通過することがあり、あるいは気体通路３６と気体通路４６を同時に通過することがある。したがって、異なるコールドヘッドスリーブ冷却機構または構成が設けられることがある。

例えば図１及び２に示したような様々な実施形態では、コールドヘッド２８のパワーオフ状態時にヘリウム容器２２からボイルオフしたヘリウムガスを循環させるために気体通路３８と気体通路４６のそれぞれが、ヘリウム容器２２からのヘリウムガスの転送か連通を行うように動作する。ヘリウム容器２２からボイルオフしたヘリウムを冷却チューブ４０に転送するためには任意の結合機構または手段を使用し得ることに留意すべきである。例えば幾つかの実施形態ではその気体通路３６及び／または気体通路４６を冷却チューブ４０の一部とすることや、その延長部とすることができる。

したがって気体通路３６及び気体通路４６は、コールドヘッドのパワーオフ状態時にコールドヘッド２８を冷却するすなわちこれからの熱を除去するために使用される排出ヘリウムガス用のコンジットの役割をする。様々な実施形態では、気体通路３６または気体通路４６を用いて熱平衡が付与される。例えば、コールドヘッドのパワーオフ状態時の熱シールド２６への余剰な熱は約２０ワット（Ｗ）となることがある。ヘリウム容器２２からのヘリウムのボイルオフ率が約５リットル／時であるとき、気体通路３６及び気体通路４６を通過する排出気体によるヘリウム容器２２からの熱除去は約５５Ｗである。５５Ｗというこの熱除去はしたがって、コールドヘッドのパワーオフ状態からの３５Ｗ＋２０Ｗと均衡する。したがって様々な実施形態ではコールドヘッド２８（またさらに任意選択ではボイルオフを低減する熱シールド２６）の冷却及び／またはこれからの熱除去のために、ボイルオフしたヘリウムガス（排出ヘリウムガス）が気体通路３６及び／または気体通路４６を通って分流または転送されている。

冷却チューブ４０と連携させて圧力逃がし弁４８を設けることもあることに留意すべきである。圧力逃がし弁４８は、例えばＭＲＩマグネットシステム２０内部の圧力（例えば、ヘリウム容器２２内部の圧力）が逃がし弁４８の最大動作圧により決定されることがある所定の最大レベルに達したときなどに、排出ヘリウムガスを真空容器２４の外部及び／または大気中に放出するように動作する。

幾つかの実施形態ではその冷却チューブ４０は、図３に示すようにコールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２を実質的に囲繞する（またこれと熱的に接触させている）。外側表面４２の輪郭プロフィールは例証のために示したものであり冷却チューブ４０により実質的に覆われることに留意すべきである。

冷却チューブ４０は様々な実施形態において、コールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２の軸方向の全体長（あるいは、その一部分）に沿って延びることがあるコールドヘッドスリーブ３０の周りにらせん状に巻き付けられている。冷却チューブ４０の各周回は、コールドヘッドスリーブ３０の周りで冷却チューブ４０の連続する巻き線または周回間にギャップが存在しないか最小限のギャップしか存在しないようにして配管の前の周回と隣接させることがある。様々な実施形態では冷却チューブ４０は、そのサイズ、形状及び構成がコールドヘッドスリーブ３０との接触またさらに詳細には外側表面４２との接触が最大となるように設けられている。冷却チューブ４０は様々な実施形態では、コールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２との熱接触の量及び／または接触面積に基づいた構成により外側表面４２に結合されるまたはこの上に支持されている。例えば様々な実施形態ではその外側表面４２のうちの冷却チューブ４０によって取り囲まれない部分を最小限にするあるいは低減させている。

冷却チューブ４０は、適当な任意の確保手段または留め具を用いてコールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２に結合させることがあることに留意すべきである。例えば冷却チューブ４０は、（ｉ）クランプ、リング、その他などの機械式の留め具、または（ｉｉ）はんだ、エポキシ、熱ペースト、その他などの非機械式の留め具を用いてコールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２に結合させることがある。さらに、冷却チューブ４０がコールドヘッドスリーブ３０の周りにらせん状に巻き付けられるように図示しているが、別の構成や機構も使用し得ることに留意すべきである。例えば冷却チューブ４０は、単一のチューブ、相互接続した複数のチューブ、あるいは相互接続した複数のチューブセクションを含むことがあるような蛇行型、ジグザグ型または別の構成でコールドヘッドスリーブ３０に結合させることがある。さらに、様々な実施形態の冷却機構は冷却チューブ４０に限定されるものではなく、ヘリウムガスを循環することが可能な任意の手段を使用して提供し得ることに留意すべきである。

図４は、様々な実施形態に従って形成した冷却チューブ４０を含んだコールドヘッドスリーブ冷却機構３１を有するコールドヘッドスリーブ３０の簡略断面図である。図４は、ＭＲＩマグネットシステム２０の一部分を表しており、ヘリウム容器２２の壁５０の一部分と真空容器２４の壁５２の一部分を示している。さらに、本明細書でより詳細に記載しているようなヘリウム容器２２からボイルオフしたヘリウムガスを再凝縮させるように再凝縮器５４を示している。再凝縮器５４は、１つまたは複数の通路５６を介してヘリウム容器２２に結合させている。例えば、ボイルオフしたヘリウムガスを転送するためにヘリウム容器２２から再凝縮器５４までの１つの通路が設けられることがあり、かつ再凝縮させたヘリウム液体を転送して戻すために再凝縮器５４からヘリウム容器２２までの別の通路が設けられることがある。

コールドヘッドスリーブ３０と熱シールド２６の間の熱リンク５８をコールドヘッドスリーブ３０と熱シールド２６を接続する一対の線によって表現していることに留意すべきである。この熱リンク５８は単に、熱シールド２６とコールドヘッドスリーブ３０の間に熱伝導が存在することを示しているに過ぎない。さらに、熱シールド２６と組み合わせて（例えば、熱シールド２６を囲繞するように）冷却チューブ（図示せず）が設けられることがあることに留意すべきである。

コールドヘッドスリーブ３０の冷却チューブ４０は概して円形の断面を有するように表している。しかし、冷却チューブ４０に関しては別の形状の断面も企図されると共に、これが用いられることがある。例えば冷却チューブ４０は、円を押しつぶした形（２つの側面が平らである）、実質的に正方形（または、正方形）、実質的に長方形（または、長方形）、実質的に長円形（または、長円形）、あるいは別の断面形状を有することがある。冷却チューブ４０の形状及び構成は、コールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２との熱接触が最大となるように設けられている（これを、例えば外側表面４２に沿った点６０の位置で表している）。

図示した実施形態では冷却チューブ４０は、コールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２の長さ方向にコールドヘッドスリーブ３０の底側端部から真空容器２４の壁５２の近傍またはこれに接する点まで延びている。したがって冷却チューブ４０はこの実施形態では、真空容器２４の外部で大気中まで延びていない。

様々な実施形態ではその冷却チューブ４０は、様々な材料及び／または配管から形成させることがある。例えば幾つかの実施形態ではその冷却チューブ４０は、銅やアルミニウムなどの金属材料から形成されている。一般に、冷却チューブ４０は熱伝導率が高い材料から形成されている。

冷却チューブ４０はさらに、任意の断面サイズ（すなわち、冷却チューブ４０の直径全体）を有することがある。幾つかの実施形態ではその冷却チューブ４０は直径が約７ミリメートル（ｍｍ）と１０ｍｍの間にある。しかし、直径サイズをこれより小さくしたまたは大きくした別の冷却チューブ４０が使用されることもある。冷却チューブ４０の直径は、冷却チューブ４０とコールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２との間の熱接触を最大にするように選択されることがある。例えば、コールドヘッドスリーブ３０の取り囲まれる部分の長さ並びに外側表面４２の周りの周回数に基づいて、コールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２の実質的にすべてが冷却チューブ４０によって取り囲まれてこれと熱的に接触するように冷却チューブ４０の直径を選択することがある。

本明細書において熱接触について言及するとき、これが一般に２つの構成要素が熱処理を通じてエネルギーの交換が可能であることを意味することに留意すべきである。例えば冷却チューブ４０は、熱伝導を可能にするようにコールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２と熱的に接触状態にある。

幾つかの実施形態では、コールドヘッドスリーブ３０の直径が変化するような領域６４内において、冷却チューブ４０の一部を形成することやこれに接続されることがある移行チューブ６２を任意選択で設けることがある。移行チューブ６２は、冷却チューブ４０と比べて一般に伝導性が低い配管を含む。例えば移行チューブ６２は、ステンレス鋼から形成されることがある。移行チューブ６２は、コールドヘッドスリーブ３０の第１段と第２段と呼ぶこともある直径の異なる２つのセクション間の熱的短絡（ｔｈｅｒｍａｌ ｓｈｏｒｔ）の可能性を低減するまたは熱的短絡を防止するように構成かつ形成されている。さらにこの領域６４内においてこの移行チューブ６２は、コールドヘッドスリーブ３０の外側表面４２の実質的にすべてと熱接触を提供するように異なった構成または配列とする（例えば、異なる方向でらせん状に巻き付けられる）ことがあることに留意すべきである。

したがって様々な実施形態では、ヘリウム容器からのボイルオフしたヘリウムすなわち排出ヘリウム（特に、コールドヘッドのパワーオフ状態に起因するヘリウムガス）を用いて、コールドヘッドスリーブを冷却するかつ／またはこれからの熱を除去しており、これにより熱シールド及びヘリウム容器への熱が低下する。コールドヘッドスリーブを囲繞する配管を含むことがある冷却機構を通るようにヘリウムガスを循環させることによって、コールドヘッドスリーブからの熱が低減されるあるいは除去される。次いでこの排出ヘリウムガスは圧力逃がし弁を通して放出されることがある。したがって、ヘリウム容器の内部から真空容器の外部に転送される排出ヘリウムガスを用いて熱が除去される、あるいはコールドヘッドスリーブが冷却される。幾つかの実施形態では、冷却チューブ内部を循環させるヘリウムガスを再凝縮させることがある。

パワーオフ時またはコールドヘッドの障害時などにコールドヘッドスリーブを冷却するための方法７０をさらに提供しており、これを図５に示している。方法７０は、排出ヘリウムガス（ボイルオフからのものなど）をヘリウム容器からコールドヘッドスリーブに転送するステップ（７２）を含む。例えば、コールドヘッドのパワーオフ状態時などにヘリウムガスを転送するために１つまたは複数の気体通路を使用することがある。この気体通路は、コールドヘッドスリーブの外部表面の周りにヘリウムガスを循環（７４）させるようにコールドヘッドスリーブを囲繞する冷却チューブにヘリウム容器を接続することがある。次いで、例えば真空容器の外部にヘリウムガスを転送することによってコールドヘッドスリーブから熱が除去（７６）される。さらに熱の除去によってＭＲＩマグネットシステムの熱シールド及びヘリウム容器への熱を低減することができる。

幾つかの実施形態についてＭＲＩシステム向けの超伝導マグネットと連携させて説明することがあるが、これらの様々な実施形態は超伝導マグネットを有する任意のタイプのシステムと連携して実現し得ることに留意すべきである。この超伝導マグネットは、別のタイプの医用撮像デバイス、並びに非医用の撮像デバイスの形で実現させることもある。

したがってこの様々な実施形態は、ＭＲＩシステム向けの超伝導コイルなど様々なタイプの超伝導コイルと連携して実現させることがある。例えばこの様々な実施形態を、図６に示したＭＲＩシステム１００で使用するための超伝導コイルによって実現させることがある。システム１００を単一モダリティの撮像システムとして図示しているが、マルチモダリティ撮像システムの形であるいはマルチモダリティ撮像システムを用いてこの様々な実施形態を実現し得ることを理解されたい。システム１００はＭＲＩ撮像システムとして図示しており、またシステム１００は、コンピュータ断層（ＣＴ）、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、単一光子放出コンピュータ断層（ＳＰＥＣＴ）、並びに超音波システム、あるいは画像（特に、人の画像）の作成が可能な別の任意のシステムなど様々なタイプの医用撮像システムと組み合わせることができる。さらにこれらの様々な実施形態は人を対象とした撮像のための医用撮像システムに限定されるものではなく、人以外の対象、手荷物、その他を撮像するための獣医学や非医用のシステムを含むことができる。

図６を参照するとＭＲＩシステム１００は一般に、撮像部分１０２と、プロセッサやその他のコンピュータ処理デバイスや制御器デバイスを含み得る処理部分１０４と、を含む。ＭＲＩシステム１００はガントリ１０６の内部に、マグネットコイル支持構造上に支持されることがあるコイルから形成された超伝導マグネット３４を含む。ヘリウム容器２２（クライオスタットとも呼ぶ）は超伝導マグネット３４を囲繞すると共に、液体ヘリウムで満たされている。この液体ヘリウムは、本明細書でより詳細に記載しているようなコールドヘッドスリーブ及び／または熱シールドの冷却のために使用されることがある。

ヘリウム容器２２の外側表面と超伝導マグネット３４の内側表面を囲繞して熱遮断１１２が設けられている。超伝導マグネット３４の内部には複数の傾斜磁場コイル１１４が設けられており、またこの複数の傾斜磁場コイル１１４の内部にはＲＦ送信コイル１１６が設けられている。幾つかの実施形態ではそのＲＦ送信コイル１１６が送信／受信コイルに置き換えられることがある。ガントリ１０６内部の構成要素により撮像部分１０２が形成されるのが一般的である。超伝導マグネット３４は円筒形状としているが、別の形状のマグネットを使用することが可能であることに留意すべきである。

処理部分１０４は一般に、制御器１１８、主磁場制御１２０、傾斜磁場制御１２２、メモリ１２４、表示デバイス１２６、送信−受信（Ｔ−Ｒ）スイッチ１２８、ＲＦ送信器１３０及び受信器１３２を含む。

動作時において、撮像しようとする患者やファントームなどの対象物は、ボア１３４内で適当な支持体（例えば、患者テーブル）上に配置される。超伝導マグネット３４はボア１３４全体にわたって均一で静的な主磁場Ｂ₀を生成する。ボア１３４内及び対応する患者内の電磁場の強度は、主磁場制御１２０を介して制御器１１８により制御されており、制御器１１８はさらに超伝導マグネット３４に対する励起電流の提供を制御している。

傾斜磁場コイル１１４（１つまたは複数の傾斜コイル素子を含む）は、超伝導マグネット３４内部のボア１３４内において直交する３つの方向ｘ、ｙ及びｚのうちの１つまたは幾つかの方向で磁場Ｂ₀に対して傾斜磁場を付与できるように設けられている。傾斜磁場コイル１１４は傾斜磁場制御１２２によって励起され、さらに制御器１１８によって制御を受ける。

複数のコイルを含むことがあるＲＦ送信コイル１１６は、磁気パルスの送信及び／または任意選択（ＲＦ受信コイルとして構成した表面コイルなどの受信コイル素子も設けられる場合）では患者からのＭＲ信号の検出を同時に行うように配列させている。ＲＦ受信コイルは、任意のタイプまたは構成（例えば、単独の受信表面コイル）とすることができる。受信表面コイルは、ＲＦ送信コイル１１６の内部に設けられたＲＦコイルからなるアレイとすることがある。

ＲＦ送信コイル１１６と受信表面コイルはそれぞれ、ＲＦ送信器１３０と受信器１３２のうちの一方に対してＴ−Ｒスイッチ１２８によって選択的に相互接続させている。ＲＦ送信器１３０及びＴ−Ｒスイッチ１２８は、ＲＦ磁場パルスまたは信号がＲＦ送信器１３０により生成され、患者内に磁気共鳴を励起するためにこれが患者に選択的に印加されるように制御器１１８によって制御される。患者に対してＲＦ励起パルスを印加している間は、受信表面コイルを受信器１３２から切断するようにさらにＴ−Ｒスイッチ１２８を作動させている。

ＲＦパルスの印加に続いて、ＲＦ送信コイル１１６をＲＦ送信器１３０から切断しかつ受信表面コイルを受信器１３２に接続するようにＴ−Ｒスイッチ１２８を再度作動させている。受信表面コイルは、患者内の励起した原子核に起因するＭＲ信号を検出または検知するように動作すると共に、このＭＲ信号を受信器１３２に伝送する。検出したこれらのＭＲ信号は次いで制御器１１８に伝送される。制御器１１８は例えば、患者の画像を表す信号を生成するようにＭＲ信号の処理を制御するプロセッサ（例えば、画像再構成プロセッサ）を含む。

さらに画像を表す処理済み信号は、画像の視覚表示を提供するために表示デバイス１２６に送られる。具体的にはこのＭＲ信号によって、観察可能な画像が得られるようにフーリエ変換を受けるｋ空間が満たされる、またはｋ空間が形成される。次いで、画像を表す処理済み信号は表示デバイス１２６に送られる。

上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、具体的な状況や材料を様々な実施形態の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。本明細書に記載した材料の寸法及びタイプが様々な実施形態のパラメータを規定するように意図していても、これらは決して限定ではなく単なる例示である。上の記述を検討することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。様々な実施形態の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、その対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いる場合を除く）。

この記載では、様々な実施形態（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む様々な実施形態の実施を可能にするために例を使用している。様々な実施形態の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、その例が本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、その例が本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。

２０ ＭＲＩマグネットシステム
２２ ヘリウム容器
２４ 真空容器
２６ 熱シールド
２８ コールドヘッド
３０ コールドヘッドスリーブ
３１ コールドヘッドスリーブ冷却機構
３２ モータ
３４ 超伝導マグネット
３６ 気体通路
３８ 気体通路
４０ 冷却チューブ
４２ 外側表面
４４ 気体通路
４６ 気体通路
４８ 逃がし弁
５０ 壁
５２ 壁
５４ 再凝縮器
５６ 通路
５８ 熱リンク
６０ 点
６２ 移行チューブ
６４ 領域
７０ 方法
７２ ヘリウム容器からコールドヘッドスリーブに排出ヘリウムガスを転送する
７４ コールドヘッドスリーブの周りにヘリウムガスを循環させる
７６ コールドヘッドスリーブから熱を除去する
１００ ＭＲＩシステム
１０２ 撮像部分
１０４ 処理部分
１０６ ガントリ
１１２ 熱遮断
１１４ 傾斜磁場コイル
１１６ ＲＦ送信コイル
１１８ 制御器
１２０ 磁場制御
１２２ 傾斜磁場制御
１２４ メモリ
１２６ 表示デバイス
１２８ Ｔ−Ｒスイッチ
１３０ ＲＦ送信器
１３２ 受信器
１３４ ボア

Claims (10)

1. 磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのコールドヘッド（２８）のためのコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）であって、
   その内部にＭＲＩシステムのコールドヘッド（２８）を受け入れるように構成されたコールドヘッドスリーブ（３０）であって、該コールドヘッドスリーブ（３０）の第１段及び第２段が、真空容器（２４）内に配置される、前記コールドヘッドスリーブ（３０）と、
   ヘリウム容器（２２）の外側で前記真空容器（２４）の内側に配置され、第２の通路（５６）を介してヘリウム容器（２２）に接続した再凝縮器（５４）と、
   前記コールドヘッドスリーブの前記第１段及び第２段の外側表面を囲繞し、ヘリウムガスを用いてコールドヘッドスリーブから熱を除去する冷却システム（３８、４０、４６）と、
   を備え、
   前前記冷却システム（４０）は冷却チューブ（４０）を備え、
   前記冷却チューブ（４０）は、前記ヘリウム容器（２２）の外側で前記真空容器（２４）の内側で前記コールドヘッドスリーブ（３０）の前記第１段及び第２段の外側表面（４２）の周りにらせん状に巻き付けられ、
   前記冷却チューブ（４０）の複数のらせん巻きは、互いに隣接するように配置され、
   前記冷却チューブ（４０）は、第１の通路（４６）により、前記ヘリウム容器（２２）に接続され、第２の通路（５６）により、前記再凝縮器（５４）に接続され、
   前記ヘリウム容器（２２）からのヘリウムガスは、前記ヘリウム容器（２２）と前記再凝縮器（５４）とを接続する、前記第２の通路（５６）により、再凝縮のために前記再凝縮器（５４）に導かれる、
   コールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
2. 前記冷却チューブ（４０）は円形、正方形、長方形または、長円形の断面形状を有している、請求項１に記載のコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
3. 前記冷却チューブ（４０）は、その熱伝導率が冷却チューブの熱伝導率未満である移行チューブ（６２）を含む、請求項１または２に記載のコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
4. 前記冷却チューブ（４０）は、ＭＲＩシステムのヘリウム容器（２２）に接続されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
5. 前記ヘリウム容器（２２）と真空容器（２４）の間に熱シールド（２６）をさらに備える、請求項４に記載のコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
6. 気体通路（３６）によって前記ヘリウム容器を前記熱シールドに接続させている、請求項５に記載のコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
7. 前記冷却システムに接続された圧力逃がし弁（４８）をさらに備える請求項１乃至６のいずれかに記載のコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
8. 前記ＭＲＩシステムは超伝導マグネットＭＲＩシステムである、請求項１乃至７のいずれかに記載のコールドヘッドスリーブ冷却機構（３１）。
9. その内部に液体ヘリウムを有するヘリウム容器（２２）と、
   前記ヘリウム容器（２２）内部にある超伝導マグネット（３４）と、
   前記超伝導マグネットを冷却するためのコールドヘッド（２８）を受け容れるように構成されたコールドヘッドスリーブ（３０）であって、該コールドヘッドスリーブ（３０）の第１段及び第２段が、真空容器（２４）内に配置される、前記コールドヘッドスリーブ（３０）と、
   ヘリウム容器（２２）の外側で前記真空容器（２４）の内側に配置され、第２の通路（５６）を介して前記ヘリウム容器（２２）に接続した再凝縮器（５４）と、
   前記コールドヘッドスリーブの前記第１段及び第２段を囲繞すると共に第１の通路（４６）によって前記ヘリウム容器（２２）に接続され、第２の通路（５６）により、前記再凝縮器（５４）に接続されている冷却チューブ（４０）と、
   を備え、
   前記ヘリウム容器（２２）からのヘリウムガスは、前記ヘリウム容器（２２）と前記再凝縮器（５４）とを接続する、前記第２の通路（５６）により、再凝縮のために前記再凝縮器（５４）に導かれる、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステム（２０）。
10. 磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステムのコールドヘッドスリーブを冷却するための方法（７０）であって、
    ＭＲＩマグネットシステムのヘリウム容器からコールドヘッドスリーブに排出ヘリウムガスを転送するステップ（７２）であって、該コールドヘッドスリーブの第１段及び第２段が、ヘリウム容器（２２）の外側で真空容器（２４）の内側に配置される、前記ステップと、
    コールドヘッドスリーブの前記第１段及び第２段の外部表面の周りにヘリウムガスを冷却チューブを通して循環させるステップ（７４）と、
    循環させたヘリウムガスを用いてコールドヘッドスリーブから熱を除去するステップ（７６）と、
    を含み、
    前記ヘリウムガスの少なくとも一部は、第２の通路（５６）を介して前記ヘリウムガスを再凝縮するように構成され、前記ヘリウム容器（２２）の外側に配置された再凝縮器（５４）に再循環される、
    方法（７０）。