JP4266232B2 - 超伝導磁石装置および磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
一般に、冷凍機は、蒸発ガスを再凝縮する必要から上側の真空容器の上部中央位置や、上下一対の真空容器を結合する側方支持部材の上方位置に設置されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
また、超伝導コイルに励磁電流を供給するパワーリード等を備えたサービスポートとして、着脱式とされたもの(例えば、特許文献4参照)や、液体ヘリウムを補給する補給口を備えたものが開示されている(例えば、特許文献5参照)。
また、冷凍機と、パワーリードが接続されるパワーリードポートとを近接配置すると、これらを合わせた全体の形状が大型化したり、冷凍機のポートを冷凍機の外形に合わせた円筒形として構成することができない等、形状が複雑になるおそれもある。
また、特許文献4のような着脱式のパワーリードを用いるパワーリードポートでは、通電中に、ガス冷却が必要であるため、この冷却ガスによる冷却効果でパワーリードポートに結露が生じることがある。この場合に、冷凍機とパワーリードポートとが近接配置されていると、冷凍機の真空閉止に使用している真空用パッキンが劣化する不具合や、結露から発生する水分が真空用パッキンを透過して真空リークが生じる等の不具合を起こし、超伝導磁石装置の真空断熱が低下するおそれがある。真空断熱が低下すると冷媒の減少を生じ、最終的には超伝導磁石のコイルクエンチに至るおそれもある。
本実施形態では、超伝導主コイル2に所定方向の電流が流れるようにしてあり、また、超伝導遮へいコイル3に、超伝導主コイル2とは逆方向の電流が流れるようにしてある。なお、真空容器1A,1B内には、図示しない補正コイル等が設けられている。また、超伝導用冷媒4としては、例えば、液体ヘリウムが用いられている。
第1シリンダ22には、第1蓄冷器22aが収納され、第2シリンダ23には第2蓄冷器23aが収納されている。第1蓄冷器22aと第2蓄冷器23aとの間には、不図示の第1膨張室が設けられ、その底部に第1冷却ステージS1が設けられている。また、第2蓄冷器23aと第2シリンダ23の先端壁との間には、不図示の第2膨張室が設けられ、その底部には第1冷却ステージS1より低温とされた第2冷却ステージS2が形成されている。
このような冷凍機20は、第1冷却ステージS1で熱シールド11を冷却し、第2冷却ステージS2でガス状となったヘリウム(蒸発ガスG)を液化する働きを行う。
なお、本実施形態では、熱シールド11が1層のものを例示したが、これに限られることはなく、2層、3層として構成してもよい。その場合には、冷凍機20にも、層数に応じた冷却ステージを設けて、各熱シールドの冷却を好適に行うようにする。
また、冷凍機20は、ポート1aに図示しない真空用パッキンを介して固定された状態で、その第2冷却ステージS2が、コイル容器10に連通する空間に位置する状態となる。
また、冷凍機20の上部は、図示しない磁気シールドで覆われている。
これに対して、本実施形態では、冷凍機20が、支柱7Cの上方に配置されているので、図4に示すように、支柱7Cの上方となる部分である、冷凍機20が配置される部分が上側の真空容器1Aの振動の節となる。これによって、支柱7Cを伝わる振動が抑制され、上側の真空容器1Aの振動が下側の真空容器1Bに伝わることが抑制されることとなる。したがって、冷凍機20の振動によって超伝導磁石装置1の全体に振動が及ぶことを好適に防止することができる。このことは、撮像された画像が乱れることを防止し、画像の品質向上に寄与する。
また、超伝導磁石装置1は、振動源として、傾斜磁場コイル8を備えており、従来では、特に、上側の真空容器1Aが下側の真空容器1Bに比べて振動し易い状況にある。
これに対して、本実施形態では、冷凍機20が支柱7Cの上方に配置され、パワーリードポート30が支柱7Dの上方に配置されているので、振動応答変位を好適に抑えることができ、撮像された画像が乱れることを防止して、画像の品質向上を図ることができる。
コンタクタ31と各超伝導主コイル2および各超伝導遮へいコイル3との間は、通電を行うための渡り線32で電気的に接続されている。この渡り線32は、支柱7D内のコイル容器10の連結部分を通じて下側の真空容器1Bにも渡されており、真空容器1Bの超伝導主コイル2,超伝導遮へいコイル3に対して電気的に接続されている。
このように、渡り線32が支柱7Dを通じて渡される構成では、支柱7Dの上方にパワーリードポート30が設けられることによって、渡り線32の全長を短くすることができる。
これに対して、本実施形態では、パワーリードポート30が支柱7Dの上方に配置されているので、図4に示すように、支柱7Dの上方、すなわち、パワーリードポート30が配置される部分が、上側の真空容器1Aの振動の節となり、支柱7Dを伝わる振動が抑制される。したがって、前記した支柱7C側における振動の抑制との相乗効果によって、超伝導磁石装置1の全体に振動が及ぶことをより一層好適に防止することができる。これによって、撮像された画像の乱れが防止され、画像の品質向上を図ることができる。
なお、図2に示すように、パワーリードポート30に接続される電力供給線Wは、一旦、超伝導磁石装置1の側方の床面へ向けて降ろされて、その後、外部等へ引き回される。本実施形態では、支柱7Dの外周壁に沿わせて電力供給線Wが保持されている。
(1)一対の真空容器1A,1Bを上下方向に相対向させた状態で互いに連結する一対の支柱7C,7Dの上方に、冷凍機20とパワーリードポート30とを別々に配置する構成としたので、冷凍機20に関連するメンテナンス作業時に、パワーリードポート30が邪魔にならず、また、パワーリードポート30の着脱作業時に、冷凍機20が邪魔になることがない。したがって、冷凍機20のメンテナンス作業とパワーリードポート30の着脱作業をそれぞれ同時に支障なく行うことができる。
また、冷凍機20のポート1aとパワーリードポート30とは、離されて構成されるので、これらを一体構造とした場合に比べて、それぞれ小さく形成することができ、外観上、スマートとなる。また、小さく形成することができるので、真空容器1Aの天板に形成されるポート1aとパワーリードポート30との孔径を小さくすることができ、形成が行い易く、形成に伴う変形等も生じ難い。
(2)パワーリードポート30と冷凍機20とが近接しないので、パワーリードポート30のガス冷却に起因する冷凍機20の真空用パッキンの割れや真空リークを生じることがなく、超伝導磁石装置1の性能を長期的に安定して維持することができる。
(3)冷凍機20が、支柱7Cの上方に配置されているので、支柱7Cの上方となる部分である、冷凍機20が配置される部分が上側の真空容器1Aの振動の節となり、支柱7Cを伝わる振動が抑制される。したがって、冷凍機20の振動によって超伝導磁石装置1の全体に振動が及ぶことを好適に防止することができる。このことは、撮像された画像が乱れることを防止し、画像の品質向上に寄与する。
(4)パワーリードポート30が支柱7Dの上方に配置されているので、支柱7Dの上方、すなわち、パワーリードポート30が配置される部分が、上側の真空容器1Aの振動の節となり、支柱7Dを伝わる振動が抑制される。したがって、支柱7C側における振動の抑制との相乗効果によって、超伝導磁石装置1の全体に振動が及ぶことをより一層好適に防止することができる。
(5)冷凍機20に接続される電力線や高圧ホース等の部材Eが、支柱7Cの外周壁に沿わせて設けられるので、電力線や高圧ホース等の部材Eをすっきりと纏まりのある状態に配索することができる。
また、パワーリードポート30に接続される電力供給線Wは、支柱7D側でその外周壁に沿わせて保持されるので、前記した支柱7C側に配索が偏らず、結果として、支柱7C,7Dの外観を細くスマートなものとすることができる。これによって、ガントリーギャップを広く見せる効果があり、被検体により開放感を与える。
(6)パワーリードポート30の補給口35に接続された補給管35aは、支柱7Dを通じて下側のコイル容器10へ最短距離で引き回すことができ、補給管35aの取扱いが行い易く、全長を短くすることができる。
(7)パワーリードポート30が支柱7Dの上方に配置されているので、支柱7D内のコイル容器10の連結部分を通じて、渡り線32を下側の真空容器1Bに渡すことができ、渡り線32の全長を短くすることができる。
(8)冷凍機20が支柱7Cの上方に配置され、パワーリードポート30が支柱7Dの上方に配置されているので、傾斜磁場コイル8によって振動の生じ易い上側の真空容器1Aにおいて、振動応答変位を好適に抑えることができ、撮像された画像が乱れることを防止して、画像の品質向上を図ることができる。
(9)超伝導磁石装置1を用いたMRI装置では、冷凍機20のメンテナンス作業とパワーリードポート30の着脱作業をそれぞれ同時に支障なく行うことができるので、メンテナンス作業の時間短縮を実現でき、経済効果が高く、コストの低減を図ることができる。
また、図3に一点鎖線で示すように、真空容器1Aの天板にリブ1bを設けて天板の強度を高めるように構成してもよい。この場合、リブ1bを、ポート1aとパワーリードポート30(図1参照)との間に設けることで、2つの節間を補強することができ、支柱7C,7Dを介して振動が伝わるのをより好適に抑制することができる。
1A,1B 真空容器
2 超伝導主コイル
3 超伝導遮へいコイル
4 冷媒
7C,7D 支柱
10 コイル容器
12 ベッド
13 搬送手段
14 解析手段
20 冷凍機
30 パワーリードポート
35 補給口
Claims (3)
- 環状に形成された複数の超伝導コイルを冷媒とともに収納する一対のコイル容器と、
前記各コイル容器をそれぞれ収納する一対の真空容器と、
前記真空容器間を均一磁場空間として、各真空容器を上下方向に相対向させた状態で互いに連結する一対の支柱と、
前記一対の真空容器のうち、上側に位置する前記真空容器の上部に設けられた冷凍機およびパワーリードポートと、を備え、
前記冷凍機は、前記一対の支柱のうち、一方の支柱の上方に配置され、
前記パワーリードポートは、前記一方の支柱とは異なる他方の支柱の上方に配置されており、
前記コイル容器は、超伝導主コイルと、この超伝導主コイルよりも径が大きく形成された超伝導遮へいコイルとを含み、
前記冷凍機は、前記コイル容器の径方向において、前記超伝導主コイルと前記超伝導遮へいコイルとの間に配置されていることを特徴とする超伝導磁石装置。 - 前記パワーリードポートには、冷媒を補給するための補給口が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の超伝導磁石装置。
- 請求項1または請求項2に記載の超伝導磁石装置を備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
被検体を乗せるベッドと、このベッドに乗せられた前記被検体を撮像領域へ搬送する搬送手段と、この搬送手段によって前記撮像領域に搬送された前記被検体からの核磁気共鳴信号を解析する解析手段とを備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
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