JP6383972B2 - 温度測定プローブ及び温度測定システム - Google Patents
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Description
請求項1の温度測定プローブでは、非磁性の熱電対を用いることにより、高磁場の影響を受けることなく測定対象の局所的な温度に応じた電圧を出力することができる。しかも、その熱電対から出力される出力電圧は連続的に出力されるとともに、測定対象の温度を応じて直接的に変化するため、蛍光体の発光スペクトルを分析して温度を間接的に測定する従来の蛍光ファイバー式温度計よりも高い精度及び高速サンプリング周期で温度を測定することができる。更に、導線は、絶縁性の磁気シールド材で被覆されているので、高磁場の環境下におけるケーブルでの誘導電流の発生を抑制しつつ、熱電対から出力される電圧を伝送することができる。よって、高周波の電磁波の照射を伴う高磁場の環境下における測定対象の局所的な温度を高速サンプリング周期で精度よく測定することができる。
なお、非磁性体の熱電対は銅−コンスタンタンであってもよい。
また、請求項2の発明は、請求項1の温度測定プローブにおいて、前記熱電対は、非浸潤処理された非磁性の絶縁体で被覆されていることを特徴とするものである。この温度測定プローブでは、測定対象に接触させる熱電対が非浸潤処理された非磁性の絶縁体で被覆されているため、測定対象が導電性を有する湿潤した媒質中にある場合や測定対象自体が湿潤した導電性を有する場合に、熱電対による温度測定の誤差の発生や熱電対の劣化を防止することができる。また、測定対象に複数の温度測定プローブを配置する場合に、温度測定プローブ同士の相互干渉を防止することができる。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の温度測定プローブにおいて、前記導線は前記熱電対の補償導線を兼ねることを特徴とするものである。この温度測定プローブでは、測定対象の局所的な温度をより高い精度で測定することができる。さらに、温度測定プローブを高い絶縁性を有する絶縁体で被覆することで、温度測定プローブを人体に接触する際における電気的な安全性(マクロショックの防止)を確保できる。
また、請求項4の発明は、温度測定システムであって、請求項1乃至3のいずれかの温度測定プローブと、前記温度測定プローブのケーブルから出力される電圧を測定し、その電圧の測定結果に基づいて測定温度を出力する温度測定処理装置と、を備えることを特徴とするものである。この温度測定システムでは、高周波の電磁波の照射を伴う高磁場の環境下における測定対象の局所的な温度を高速サンプリング周期で精度よく測定して出力することができる。また、ケーブルを介して温度測定プローブと温度測定処理装置とを離して接続できるため、高周波の電磁波の照射を伴う高磁場の環境下に温度測定プローブを配置し、高周波の電磁波の照射を伴う高磁場の環境から離れた場所に温度測定処理装置を配置することができる。従って、高周波の電磁波の照射を伴う高磁場の影響を受けることなく、熱電対の電圧の測定結果に基づいて測定温度を出力する処理を行うことができるので、高周波の電磁波や高磁場による温度の測定精度の劣化を抑制できる。
図1は、本実施形態の温度測定プローブ100を含む温度測定システム10の一構成例を示す概略構成図である。
図1において、本実施形態に係る温度測定システム10は温度測定プローブ100と温度測定処理装置200とを備える。温度測定プローブ100は、熱電対センサ部110とケーブル120とを有する。熱電対センサ部110は、所定の温度(例えば0[℃])を基準にして予め校正された非磁性の銅−コンスタンタン(銅とニッケルとの合金)の熱電対が組み込まれている。この熱電対の測定温度範囲は−73[℃]〜+260[℃]である。なお、非磁性体であれば、銅−コンスタンタン以外の熱電対を用いてもよい。例えば、銅−コンスタンタン以外の非磁性の熱電対としては、クロメル・コンスタンタンの熱電対を用いてもよい。
図2において、熱電対センサ部110に組み込まれた熱電対の素線である銅線111及びコンスタンタン線112は非磁性体であり、温度検知部100aで互いに接合されて測温接点を形成している。銅線111及びコンスタンタン線112の温度検知部(測温接点)100aと中継接続部100bとの間は、互いに接触しないように且つ外部に露出しないように、非浸潤処理された非磁性の絶縁体で被覆されている。
図3において、MRI検査室300に設置されたMRI検査システム310は、ドーム状の磁界発生装置311、その磁界発生装置311の中空のガントリー312に設置された寝台313と、を備える。更に、MRI検査システム310は、ガントリー312内に設置された図示しないRFパルス送受信装置と、画像化の為の傾斜磁場装置と、MRI信号処理装置とを備える。MRIの撮像対象である人体(又は、ファントム)400は、寝台313上に横たわることができる。磁界発生装置311はガントリー312内に最大3[T]の磁束密度からなる磁場を形成することができる。また、RFパルス送受信装置は、寝台313上に横たわる人体(又は、ファントム)400に数MHz〜数百MHzの共鳴周波数(例えば、4.26[MHz]〜127.8[MHz])のパルス状の電磁波(励起RFパルス)を照射し、人体(又は、ファントム)400内の共鳴した原子核が発した数MHz〜数百MHzの所定周波数(例えば、4.26[MHz]〜127.8[MHz])の電磁波を共鳴信号として受信する。傾斜磁場装置は、MR信号収集時に傾斜磁場を作り出し、MR信号に画像化するための重みづけをする。MRI信号処理装置は、RFパルス受信装置で受信した信号を処理してMRIの画像を出力する。
特に、本実施形態によれば、測定対象の人体(又は、ファントム)400に接触させる熱電対111、112が非浸潤処理された非磁性の絶縁体で被覆されているため、例えば人体(又は、ファントム)400のような測定対象が導電性を有する湿潤した媒質中にある場合や測定対象自体が湿潤した導電性を有する場合に、熱電対111、112による温度測定の誤差の発生や熱電対111、112の劣化を防止することができる。また、人体(又は、ファントム)400などの測定対象に複数の温度測定プローブ100(1)〜100(3)を配置する場合に、温度測定プローブ同士の相互干渉を防止することができる。
また、本実施形態によれば、ケーブル120の導線121、122が熱電対111、112の補償導線を兼ねる場合、中継接続部100bの温度を測定しなくても、その温度にかかわらず人体400などの測定対象の局所的な温度をより高い精度で測定することができる。
また、本実施形態によれば、ケーブル120を介して温度測定プローブ100と温度測定処理装置200とを離して接続できる。従って、パルス状の電磁波(RFパルス)の照射を伴う3[T]程度の高磁場の環境下に温度測定プローブ100を配置し、そのような高磁場の環境から離れた場所に温度測定処理装置200を配置することができる。従って、上記パルス状の電磁波(RFパルス)の照射を伴う高磁場の影響を受けることなく、熱電対111、112の電圧の測定結果に基づいて測定温度を出力する処理を行うことができるので、上記パルス状の電磁波(RFパルス)や高磁場による温度の測定精度の劣化を抑制できる。
100(1)〜100(3) 温度測定プローブ
100a 温度検知部(熱電対接合部)
100b 中継接続部
100c 電圧出力端
110 熱電対センサ部
111 銅
112 コンスタンタン
113 被覆部
120 ケーブル
123 磁気シールド被覆部
200 温度測定処理装置
210 入力部
220 信号処理部
230 表示部
300 MRI検査室
310 MRI検査システム
311 磁場発生装置
312 ガントリー
313 寝台
400 人体(又は、ファントム)
Claims (6)
- 高周波のRFパルスの照射を伴うMR(Magnetic Resonance)検査の高磁場環境下にある測定対象の局所温度のリアルタイム測定に使用され、前記測定対象の測定温度に応じて電気信号を出力する温度測定プローブであって、
非磁性の熱電対と、
前記熱電対の出力端に接続され絶縁性の磁気シールド材で被覆された導線と、を備え、
前記熱電対は、非浸潤処理された非磁性の絶縁体からなる被覆部で被覆され、
前記被覆部は、前記熱電対の素線を被覆する樹脂と、前記樹脂で被覆された前記熱電対を更に被覆するガラスと、前記ガラスの表面にコーティングされた防湿コーティング剤とを有することを特徴とする温度測定プローブ。 - 請求項1の温度測定プローブにおいて、
前記被覆部は、前記熱電対の素線側と前記被覆部の外周面との間の抵抗が10[P(ペタ)Ω]程度の絶縁性を有することを特徴とする温度測定プローブ。 - 請求項1又は2の温度測定プローブにおいて、
前記熱電対の先端の温度検知部は、前記樹脂が剥がされて素線が露出した状態でガラスに覆われていることを特徴とする温度測定プローブ。 - 請求項1乃至3のいずれかの温度測定プローブにおいて、
前記非磁性の熱電対は、銅−コンスタンタンの熱電対であることを特徴とする温度測定プローブ。 - 請求項1乃至4のいずれかの温度測定プローブにおいて、
前記導線は前記熱電対の補償導線を兼ねることを特徴とする温度測定プローブ。 - 請求項1乃至5のいずれかの温度測定プローブと、
前記温度測定プローブのケーブルから出力される電圧を測定し、その電圧の測定結果に基づいて測定温度を出力する測定温度出力装置と、を備えることを特徴とする温度測定システム。
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