JPH0427856B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は冷凍機を搭載した医療用核磁気共鳴診
断装置に係り、冷凍機の振動に起因する騒音の低
減を可能にした医療用核磁気共鳴診断装置に関す
る。

（従来の技術） 医療用核磁気共鳴診断装置（通称MRI装置）
において医学的測定を行うには、均一でしかも高
磁界が必要とされる。このため、近年のMRI装
置には超電導磁石が使用される。

超電導磁石は、超電導性線材をコイル状に巻い
たもので、この超電導電磁コイルを約４〓の温度
に保持する必要がある。

このようなことから従来のMRI装置は第４図、
第５図に示すような構造となつている。

第４図はMRI装置の全体断面図であり、３０
はMRI装置の試料を挿入する軸心である。

超電導電磁コイル３１は液体ヘリウム３２を充
填する液体ヘリウム容器３３の中に約４〓の温度
状態で納められる。液体ヘリウム容器３３は、円
筒形状の中間シールド筒３４で囲まれている。中
間シールド筒３４は約80〓の温度の液体窒素３５
を充填した液体窒素容器３６に囲まれ、さらに液
体窒素容器３６は真空容器３７で囲まれている。
おのおの中間室３８は排気され真空気密となり、
熱シールドする。液体窒素容器３６は真空容器３
７に、また液体ヘリウム容器３３と中間シールド
筒３４は液体窒素容器３６に、それぞれ熱伝導性
の低いチタン製の吊り棒３０１，３０２，３０３
により吊り下げられ、しかも、フレキシブルに支
持される構造となつている。

超電導電磁コイル３１は超電導性が保持される
限り超電導電磁コイル３１中で電流が無限に長時
間流れることができる。

したがつて、MRI装置に必要な均一でしかも
高磁界が得られる。しかし、超電導性を保持する
ために液体ヘリウム３２が必要となり、また、液
体ヘリウム３２の保持が特に問題となり、前記し
たような構造にて複雑な熱シールドを必要とす
る。

さて、この種の超電導磁石を保持する経費は前
記液体窒素３５及び液体ヘリウム３２の使用量に
よつて決定的に定められる。この場合、この液体
窒素３５及び液体ヘリウム３２の蒸発速度を低く
維持することができると、この種の経費は低く維
持することができる。

液体窒素や液体ヘリウムの蒸発速度を低く維持
するために冷凍機４１が真空容器３７の一部のフ
ランジ３９に取付けられる。

この冷凍機４１は真空容器３７、液体窒素容器
３６、中間シールド筒３４を貫通して延び、１段
網板熱伝導体４７を介して液体窒素容器３６を冷
却し、２段網板熱伝導体４８を介して中間シール
ド筒３４を積極的に冷却する。

次に冷凍機の構成およびMRI装置への取付手
段について第５図を用いて説明する。

冷凍機４１は冷却器頭部４２、１段冷却部４
５、２段冷却部４６から成り、ガス配管３０４を
介して圧縮機４０からガスヘリウムの供給を受け
る。

冷却部４５，４６は例えばギフオード・マクマ
ホン冷凍機（GM冷凍機）の場合１段冷却部４
５、２段冷却部４６ともに内部にデイスプレツサ
ーがある。このデイスプレツサーはピストン運動
をして、低温膨張室を圧縮・膨張サイクルさせて
いる。

一方、冷却器頭部４２は1RPM程度で回転する
ステツピングモータおよび回転運動から往復運動
に変換する例えばカム機構から構成されている。
この往復運動に連結してデイスプレツサーを往復
運動させる。

次に冷凍機４１の従来の搭載手段は、冷凍機側
の取付けフランジ４３を真空容器の取付フランジ
３９にＯリング４４を介入させてボルトで完全に
締め付けている。

一方、内部の結合は前述したように１段網板熱
伝導体４７および２段網板伝導体４８で結合し、
液体窒素容器３６および中間シールド筒３４を冷
却する。ところが、この熱伝導体４７，４８は銅
材の平網板を使用し、真空容器３７と液体窒素容
器３６、中間シールド筒３４の相対変位を吸収で
きるようフレキシブルに結合している。

このような構成で真空容器３７に冷凍機を搭載
すると真空容器３７から、MRI装置の許容値以
上の騒音が発生する問題点が生じた。原因を調査
すると、次のことが判つた。

冷凍機の構成の一部であるステツピングモータ
の振動（2，4，6，……：ステツピングモー
タ駆動周波数）およびデイスプレツサーの往復動
に伴う機械的振動が外筒を形成する真空容器３７
に直接伝達されていた。つまり第５図の振動伝達
経路４９のような形態である。冷凍機の振動が真
空容器３７に伝達すると、真空容器３７は振動
し、表面から音の放射が発生する形態であつた。

また、真空容器３７は金属性材料であるため、
振動の減衰が少なく、しかも単純な円筒形状であ
り、非常に振動しやすい構造になつている。真空
容器３７が振動し、音を発生すると、MRI装置
を使用するとき、直接，身体への影響があり医療
環境上大きな問題となつていた。

医療環境騒音は、特にきびしく規制され、その
騒音値は非常に低い。また従来の騒音は恐怖心を
感じ特に低騒音化が望まれる。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように従来の冷凍機搭載構造のMRI装
置においては冷凍機の振動に起因する騒音が身体
へ影響し、医療環境上大きな問題であつた。

そこで本発明は上記問題点を解決するために、
簡単な構造変更を施すことにより、低騒音の医療
用核磁気共鳴診断装置（MRI装置）を提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために冷凍機４１
と真空容器３７の結合を従来の完全締結方法か
ら、例えばベロースのような弱弾性結合にし、冷
凍機の自重および真空圧力荷重は液体窒素容器３
６または中間シールド筒３４のような内筒の一部
で完全結合して支持する構造にすることにより、
冷凍機４１から外筒となる真空容器３７への振動
伝達力を大幅に低減し、これによつて真空容器３
７の振動による放射音を小さくする。

（作 用） 本発明は冷凍機と真空容器の結合をベローズで
弱弾性結合とし、真空を保ち、しかも、大幅に振
動伝達を低減できる。

そして、冷凍機の自重および真空圧力荷重は液
体窒素容器または中間シールド筒のような内筒で
支持する。こうすることにより冷凍機の振動は内
筒（例えば液体窒素容器、または中間シールド
筒）に伝達し、内筒は振動する。しかし、内筒が
振動しても、その表面は真空の中にあるので、そ
の板面からの音は真空容器へは放射されない。す
なわち、内筒の面からの音の放射がああつても真
空容器の中にあるので完全に近い程遮音され、
MRI装置の騒音を低下する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について第１図および
第２図を参照して説明する。尚、第４図、第５図
の従来構造に説明した同一部分には、同一符号を
用い、説明は一部省略する。

第１図および第２図において、冷凍機４１は、
冷凍機のフランジ４３とベローズ１１のフランジ
１２でＯリング４４を介してボルトで結合する。
さらに、真空容器３７との結合も、真空容器側の
フランジ３９とベローズ１１のフランジ１３がＯ
リング４４を介してボルト結合する。このベロー
ズ１１のばね定数は１〜10Kgｆ／mmとし、この実
施例では３Kg／mmとした。

一方、１段，２段冷却部４５，４６と液体窒素
容器３６および中間シールド筒３４との結合は次
のような構造である。

まず、２段冷却部４６と中間シールド筒３４の
結合は従来と同じように網板形状の熱伝導体４８
で結合し、熱移動させる。

次に、１段冷却部４５と液体窒素容器３６との
結合は平板形状の熱伝導体１４で結合し、熱移動
させ、しかも、冷凍機４１の荷重を全面的に受け
る構造である。

そして真空容器３７より外側に出ている冷凍機
部分を非磁性金属板製の遮音カバー２１で全体的
に囲む。遮音カバー２１の内面には鉛板などの比
重の大きい遮音材２０２を貼り、さらにその内面
にはセラミツクフアイバーなどの吸音材２０３を
貼る。尚、遮音材２０２は遮音カバー２１の内面
でなく、外面でも良い。

さらにガス配管３０４も上記のような図示しな
い遮音カバーで囲う。

次に上記実施例の作用について説明する。

冷凍機４１の自重および真空圧力荷重は１段冷
却部４５と液体窒素容器３６とを結合する平板熱
伝導体１４で剛に支持するので、各円筒状部材即
ち、真空容器３７、液体窒素容器３６、中間シー
ルド筒３４の相対変位はベローズ１１およびフレ
キシブルな網板熱導体４８で吸収される。従つ
て、冷凍機４１の振動は外筒であるところの真空
容器３７に対してベローズ１１により伝達しにく
くなり、ほとんど全部が液体窒素容器３６に伝達
して、液体窒素容器３６を振動させる。この液体
窒素３６は真空容器３７の内部に位置し、しかも
周囲が真空であるので、この液体窒素容器が振動
しても、真空容器３７への音圧の伝播は生じな
い。

液体窒素容器３６の振動の真空容器３７への伝
達はそれらを結ぶ吊り棒３０１のみである。しか
しこの吊り棒３０１はフレキシブルに結合し、吊
り棒３０１の軸方向の力のみが作用する。また、
この吊り棒３０１は振動感度の低い（振動しにく
い所）部所、つまり真空容器の端板３７ａ近くに
設けられているので真空容器３７を振動させる力
は微弱である。

つまり、液体窒素容器３６は、冷凍機４１の振
動を受けて振動し、自分自身の弾性エネルギー
や、液体の運動エネルギーに変つて消費され、外
部の真空容器３７はほとんど振動しない。

また、ベローズ１１は、ばね定数が３Kgｆ／mm
程度にしたが、ベローズのばね定数を柔らかくす
るとそれに比例して振動伝達率が小さくなるの
で、結果的にMRI装置の騒音を一段と低減でき
る。ベローズのばね定数を柔らかにするために
は、ベローズの段数を多くするか、あるいは、板
厚を薄くしなればならず、結果的に振動に対する
疲労強度不足となる。したがつて、両者を考慮し
て、１〜10Kgｆ／mm程度のばね定数を有するベロ
ーズが最も実用的である。

しかも、冷凍機頭部４２を遮音材２０２や吸音
材２０３を貼りつけた遮音カバー２１で全体的に
囲んでおりガス配管３０４も上記と同様な図示し
ない遮音カバーで囲んでいるので、冷凍機４１
や、ガス配管３０４から発生する騒音も外部へ伝
播するのを防止している。

このことによりMRI装置の冷凍機振動に起因
する騒音を大幅に低減できる。

他の実施例として、第３図に示すように遮音板
およびその付属装置を除去した構造にしてもよ
い。

このようにしても第１図、第２図の実施例に準
じた作用効果が得られる。

また、他の実施例として、１段冷却部４５を液
体窒素容器３６に弱結合にし、２段冷却部４６を
中間シールド筒３４に剛結合にすることも可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば冷凍機と真空容器の結合をベロ
ーズで弱弾性に結合し、冷凍機自重および真空圧
力荷重を内筒であるところの液体窒素容器または
中間シールド筒で支持するように剛結合したの
で、冷凍機の振動はベローズで振動絶縁され、外
筒であるところの真空容器には振動伝達されず、
内筒に大部分が振動伝達され、内筒のみが振動
し、弾性エネルギーや液体の運動エネルギーに変
わつて消費される。

このように真空容器の振動を大幅に低減する冷
凍機支持構造となつているので、低騒音の医療用
核磁気共鳴診装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の上半部を示す縦断
面図、第２図は第１図の要部を示す拡大図、第３
図は他の実施例の要部を示す第２図相当図、第４
図は従来例の上半部を示す縦断面図、第５図は第
４図の要部を示す拡大図である。 １１…ベローズ、１４…平板熱伝導体、２１…
遮音カバー、３１…超電導電磁コイル、３４…中
間シールド筒、３６…液体窒素容器、３７…真空
容器、４１…冷凍機、２０２…遮音材、２０３…
吸音材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超電導電磁コイルで磁界を発生させ、その磁
   界を使つて医学的測定を行なう医療用核磁気共鳴
   診断装置において、超電導電磁コイルを超電導状
   態に長時間維持するために用いられる冷凍機の搭
   載手段を、外側筒状の真空容器に対してはベロー
   ズで弱弾性結合し、冷凍機の荷重は内側筒状の液
   体窒素容器又は中間シールド筒に剛結合支持した
   ことを特徴とする医療用核磁気共鳴診断装置。 ２ 真空容器より外側に出している冷凍機部分を
   囲う遮音カバーを設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の医療用核磁気共鳴診断装
   置。 ３ ベローズのばね定数を１〜10Kgｆ／mmとした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の医療用核磁気共鳴診断装置。 ４ 遮音カバーは非磁性金属板製とし、その内面
   に鉛などの比重の大きな遮音材を貼り、さらにそ
   の内面にセラミツクフアイバーなどの吸音材を貼
   りつけたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の医療用核磁気共鳴診断装置。