傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置
【課題】径方向の厚みの低減を実現する傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置を提供する
【解決手段】傾斜磁場コイルユニット１２は、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層３１と、メインコイル層３１の外側に取り付けられる、メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層３５と、メインコイル層３１とシールドコイル層３５との間に取り付けられる、メインコイル層３１の中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路５３と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部５５とを有するクーリング層３３と、を具備する。
【解決手段】傾斜磁場コイルユニット１２は、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層３１と、メインコイル層３１の外側に取り付けられる、メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層３５と、メインコイル層３１とシールドコイル層３５との間に取り付けられる、メインコイル層３１の中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路５３と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部５５とを有するクーリング層３３と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場の均一度を補正するためのパッシブシミング機構を有する傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴診断装置（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ装置）は、非常に強い静磁場を発生する略円筒状の静磁場磁石を有する。静磁場磁石によって発生される静磁場は、通常数キロガウスから１０キロガウス（１テスラ）程度の強度が要求される。静磁場は強度の他に、空間的な均一性が要求される。空間的均一性は、通常数１０ｐｐｍ以下の均一性が必要になる。均一な磁場が求められる空間的領域は、直径５０ｃｍ程度の球状領域である。
【０００３】
磁場は磁性体の影響を受けて歪む。この現象を応用した静磁場の不均一性を補正する方法として、鉄片（鉄シム）等の磁性体を傾斜磁場コイルユニットの適当な位置に配置する方法がある。この方法は、パッシブシムと呼ばれる。また、パッシブシム等のように磁場の均一性を高める操作は、シミングと呼ばれる。
【０００４】
静磁場磁石の内側には、傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場コイルユニットが取り付けられる。傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生するメインコイルを有するメインコイル層と、メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、を有する。メインコイルからの傾斜磁場とシールドコイルからの磁場とのカップリングは、撮影領域内の磁場強度を低下させる。そのため、メインコイルとシールドコイルとを可能な限り離した方がよい。そこで、メインコイル層とシールドコイル層との間に、静磁場の不均一度補正用の鉄シムを収容するシミング層が設けられている。
【０００５】
近年、ＭＲ画像の画質向上のために、傾斜磁場の強度を上昇させる要求が強まっている。傾斜磁場強度を上げるためには、傾斜磁場コイルユニットに高電流が供給される必要がある。高電流の供給の結果、メインコイルとシールドコイルとの発熱量が増加する。従って傾斜磁場コイル内部に設置された鉄シムの温度が上昇してしまう。鉄シムの温度上昇の結果、静磁場の均一性が変動してしまう。そこで、メインコイル層とシミング層との間にメインコイル冷却用の冷却管を有するメインコイル冷却層が、シールドコイル層とシミング層との間にシールドコイル冷却用の冷却チューブを有するシールドコイル冷却層が設けられる。これら冷却チューブは、傾斜磁場コイルユニットの略円筒形状に沿って螺旋状に取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、患者居住性改善のために、ボア径を広げる要求が強まっている。静磁場磁石の内径を変化させずにボア径を広げるためには、傾斜磁場コイルユニットの内径を広げる必要がある。そのため、メインコイル層とシールドコイル層との間にあるメインコイル冷却層、シミング層、及びシールドコイル冷却層に十分なスペースが確保できなくなってきている。
【特許文献１】特開２００６−３１１９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、径方向の厚みの低減を実現する傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の局面に係る傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部とを有するクーリング層と、を具備する。
【０００９】
本発明の第２の局面に係る傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生する、略円筒状に配置されるメインコイルと、前記メインコイルの外側に取り付けられる、静磁場磁石から発生される静磁場を均一化するための補正磁場を発生するシールドコイルと、前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に、前記メインコイルの中心軸を中心とした略円周形状を有する帯状領域に配列される磁性体のための複数のシムトレイと、前記帯状領域に配列される、冷媒のための複数の流路と、を具備する。
【００１０】
本発明の第３の局面に係る傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルの中心軸に沿って螺旋状に埋設される冷媒のための流路を有する第１クーリング層と、前記第１クーリング層の外側に取り付けられる、前記中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有する第２クーリング層と、前記第２クーリング層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、を具備する。
【００１１】
本発明の第４の局面に係るＭＲＩ装置用ガントリは、静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、を具備する。
【００１２】
本発明の第５の局面に係るＭＲＩ装置は、ガントリ内に載置された被検体に関する磁気共鳴画像を取得するＭＲＩ装置において、前記ガントリは、静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、径方向の厚みの低減を実現する傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１の構成を示す図である。図１に示すように、ＭＲＩ装置１は、ガントリ１０と計算機システム２０とを有する。ガントリ１０は、静磁場磁石１１、ＡＳＧＣ（Actively Shielded Gradient Coil）タイプの傾斜磁場コイルユニット１２、傾斜磁場電源１３、寝台１４、寝台制御部１５、送信ＲＦコイル１６、送信部１７、受信ＲＦコイル１８及び受信部１９を有する。以下、個々の構成要素について説明する。
【００１６】
静磁場磁石１１は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。この略円筒形状には、円筒形状はもちろん、楕円筒形状をも含むとする。発生された磁場の、均一度が良い空間領域が撮影領域である。撮影領域における磁場は、数１０ｐｐｍ以下の均一度を有する。静磁場磁石１１としては、例えば、永久磁石や超伝導磁石等が使用される。この静磁場磁石１１の略円筒の中心軸をＺ軸、鉛直方向をＸ軸、水平方向をＹ軸に規定する。
【００１７】
傾斜磁場コイルユニット１２は、静磁場磁石１１の内側に取り付けられる。傾斜磁場コイルユニット１２は、傾斜磁場電源１３から電流の供給を受けて、傾斜磁場を発生する。傾斜磁場は、スライス選択用傾斜磁場、位相エンコード用傾斜磁場及びリードアウト用傾斜磁場がある。スライス選択用傾斜磁場は、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場は、空間的位置に応じて磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と称する）の位相をエンコードするために利用される。リードアウト用傾斜磁場は、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数をエンコードするために利用される。
【００１８】
また、傾斜磁場コイルユニット１２は、傾斜磁場コイルユニット１２を冷却するための冷媒が通過する流路を備えている。以下、冷媒は冷却水とする。しかし、冷媒として水以外の他の物質を使用してもよい。流路は、傾斜磁場コイルユニット１２の筐体表面において樹脂性のホースと接続されている。
【００１９】
循環装置４３は、樹脂性のホースと接続されており、熱交換器と循環ポンプとを備える。循環ポンプは、冷却水を傾斜磁場コイルユニット１２と熱交換器との間で循環させる。熱交換器は、傾斜磁場コイルユニット１２を冷却することで暖まった冷却水を冷やす。
【００２０】
寝台１４の天板４１には被検体Ｐが載置される。通常、寝台１４の天板４１の長手方向が静磁場磁石１１の中心軸と平行になるように寝台１４が設置される。寝台１４の天板４１は傾斜磁場コイルユニット１２の空洞（ボア）内に挿入される。寝台１４の天板４１は寝台制御部１５により駆動され、その長手方向（Ｚ軸）および上下方向（Ｘ軸）に移動する。
【００２１】
送信ＲＦコイル１６は、傾斜磁場コイルユニット１２の内側に配置される。送信ＲＦコイル１６は、送信部１７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。
【００２２】
送信部１７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部などを内蔵する。発振部は、被検体Ｐ内に存在する対象原子核を励起させるために、対象原子核に固有の共鳴周波数で振動する高周波信号（ＲＦ信号）を発生する。位相選択部は、ＲＦ信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力されたＲＦ信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変換部から出力されたＲＦ信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力されたＲＦ信号を増幅する。そしてこれら各部の動作の結果として送信部１７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル１６に送信する。
【００２３】
受信ＲＦコイル１８は、傾斜磁場コイルユニット１２の内側に配置される。受信ＲＦコイル１８は、送信ＲＦコイル１７から発生された高周波磁場の影響により被検体Ｐから放射されるＭＲ信号を受信する。通常、受信ＲＦコイル１８は送信ＲＦコイル１６と兼用される。
【００２４】
受信部１９は、受信ＲＦコイル１８からの出力信号を受信する。受信部１９は、受信したＭＲ信号に増幅、検波、Ａ／Ｄ変換等の処理を行い、デジタル信号である磁気共鳴信号データ（ＭＲ信号データ）を生成する。
【００２５】
計算機システム２０は、インタフェース部２１、データ収集部２２、再構成部２３、記憶部２４、表示部２５、入力部２６及び制御部２７を有している。以下個々の構成要素について説明する。
【００２６】
インタフェース部２１には、傾斜磁場電源１３、寝台制御部１５、送信部１７、受信ＲＦコイル１８及び受信部１９等が接続される。インタフェース部２１は、これら接続された各部と計算機システム２０との間で送受信される信号の入出力を行う。
【００２７】
データ収集部２２は、受信部２９から出力されるデジタル信号をインタフェース部２１を介して収集する。
【００２８】
再構成部２３は、記憶部２４に記憶されたＭＲ信号データに基づいて、磁気共鳴画像データを再構成する。
【００２９】
記憶部２４は、ＭＲ信号データや磁気共鳴画像データを記憶する。
【００３０】
表示部２５は、磁気共鳴画像や各種の情報を制御部２７の制御の下に表示する。表示部２５としては、液晶表示器等の表示デバイスが利用可能である。
【００３１】
入力部２６は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部２６としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。
【００３２】
制御部２７は、ＭＲＩ装置１としての動作を実現するように各構成要素を制御することで、被検体に関する磁気共鳴画像を取得する。
【００３３】
図２は、図１の傾斜磁場コイルユニット１２を一部切欠いて示す斜視図であり、図３Ａは、傾斜磁場コイルユニット１２のＸＹ平面における断面図である。図２及び図３Ａに示すように、ガントリ１０は、略円筒形状の傾斜磁場コイルユニット１２を有している。傾斜磁場コイルユニット１２は、内側から順にメインコイル層３１、クーリング層３３及びシールドコイル層３５からなる３層構造を有する。
【００３４】
メインコイル層３１は、３つのメインコイル（Ｘ―メインコイル、Ｙ―メインコイル、Ｚ―メインコイル）を樹脂で略円筒状にモールドしてなる。各メインコイルは、傾斜磁場電源１３からの電流の供給を受けて、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸それぞれに沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。
【００３５】
シールドコイル層３５は、３つのシールドコイル（Ｘ―シールドコイル、Ｙ―シールドコイル、Ｚ―シールドコイル）を樹脂で略円筒状にモールドしてなる。各シールドコイルは、傾斜磁場電源１３からの電流の供給を受けて、メインコイル層３１からの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生する。
【００３６】
クーリング層３３は、メインコイル層３１とシールドコイル層３５との間に取り付けられる。クーリング層３３は、メインコイル層３１の中心軸を中心とした略円周形状を有する帯状領域である。クーリング層３３には、流路５３を構成する、例えば、直管としての複数の冷却チューブ５１がＺ軸を中心とする略円周状に離散的に配置される。各冷却チューブ５１は、例えば、Ｚ軸に平行に配列される。冷却チューブ５１は略角筒又は略円筒形状を有する。冷却チューブ５１の内部は、冷却水が流れる流路５３となる。冷却チューブ５１は、熱伝導率の大きい素材、例えば銅、で形成される。冷却水によって冷やされた冷却チューブ５１は、クーリング層３３の内側に配置される熱源としてのメインコイル及びクーリング層３３の外側に取り付けられる熱源としてのシールドコイルを冷却する。
【００３７】
略円周状に配列された複数の冷却チューブ５１の複数の間隔には、複数のシムトレイ保持部５５が設置される。複数のシムトレイ保持部５５と複数の冷却チューブ５１とは、例えば図３Ａに示すように、同一径の略円周Ｒ１に沿って配置される。複数のシムトレイ保持部５５は、典型的にはＺ軸に平行に配列され、クーリング層３３をＺ軸方向に貫通する横孔として構成される。シムトレイ保持部５５は、鉄片（以下、鉄シムと称する）を搭載するシムトレイを保持する。シムトレイは、適当な数の鉄シムを適当な位置に保持できる構造を有する。適当な数の鉄シムを適当な位置に配置させ、磁場の不均一度を補正することをパッシブシミングと称する。
【００３８】
なお、図３Ａに示すように、各流路５３とシムトレイ５９とは、同一径の円周状に配置されるとした。しかしながらこれに限定する必要はなく、例えば、図３Ｂに示すように、シムトレイ保持部５５が配列される略円周Ｒ２と、冷却チューブ５１が配列される略円周Ｒ３とが同一でなくともよい。また、図３Ｃに示すように、流路５３は、クーリング層３３内に略同心円状に複数列、例えば２列に配列されていてもよい。
【００３９】
以下、クーリング層３３に冷却チューブ５１とシムトレイ保持部５５とを実装するための具体的な手段を説明する。
【００４０】
クーリング層３３には、複数の貫通孔が形成される。この複数の貫通孔の各々には、２本の冷却チューブ５１と１つのシムトレイ保持部５５とを有するチューブモジュール５７が嵌めこまれる。クーリング層３３は、Ｚ軸を中心とする略円周状に配列された複数のチューブモジュール５７を略円筒状に樹脂でモールドしてなる。
【００４１】
図４は、チューブモジュール５７の横断面図であり、紙面に垂直な方向がＺ軸である。図４に示すように、チューブモジュール５７は、２つの冷却チューブ５１−１、５１−２と２つの固定板６１、６２とからなる。２本の冷却チューブ５１−１、５１−２は、間隔Ｌ１をおいてＺ軸に沿って平行に配列される。２本の冷却チューブ５１−１、５１−２の上部と下部とはそれぞれ細長い短冊形状を有する固定板６１、６２により固定されている。チューブモジュール５７は、例えば、中空の四角柱状の構造を有する。チューブモジュール５７の中空の部分はシムトレイ保持部５５として機能し、シムトレイ保持部５５はシムトレイ５９が挿入される。固定板６１と固定板６２とは、熱伝導性の良い素材、例えば、樹脂や樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材等で形成される。シムトレイ保持部５５は、シムトレイ５９をＺ方向にスライド可能に保持する。シムトレイ保持部５５のＹ方向の長さＬ１は、シムトレイ５９のＹ方向に関する幅Ｌ２よりも若干大きい。そのため、２つの冷却チューブ５１は、シムトレイ５９をＺ方向にスライド可能にガイドするガイドレールを兼ねる。
【００４２】
以下、図５を参照しながらチューブモジュール５７の冷却機能について説明する。図５は、図４のＡ―Ａ´断面である。図５に示す様に、２つの冷却チューブ５１（図５の斜線部分）各々のＺ方向に関する両端部Ｅには、略円筒形状を有する複数の連結チューブ６３が結合される。連結チューブ６３は、ロウ付け等により冷却チューブ５１の端部Ｅに結合される。複数の連結チューブ６３により、Ｚ軸を中心とする略円周状に配列された複数の冷却チューブ５１は、１本に連結される。図５に図示されていないが、１本に連結された冷却チューブ５１の両端部は、樹脂製等のホースを介して循環装置４３に接続されている。冷却チューブ５１、連結チューブ６３及び循環装置４３によって冷却水の循環系が完結する。循環装置４３によって、冷却水は、図５の太線の矢印に示すように、流路５３を循環する。冷却水が流路５３を循環することによって、冷却チューブ５１は冷却される。冷却された冷却チューブ５１は、電流の供給により熱せられたメインコイル及びシールドコイルを冷却する。また、冷却された冷却チューブ５１は、シムトレイ５９に収容される鉄シム６４を冷却する。
【００４３】
図６は、冷却効果を高めるための構造を有するチューブモジュール５７´の横断面図である。図６に示すように、チューブモジュール５７´は、冷却チューブ５１によるメインコイル等に対する冷却効果を高めるための２つの冷却ひれ（以下、フィンと称する）６５−１と６５−２とを有する。２つのフィン６５−１と６５−２とは、メインコイルに近接できるように略円弧形状を有する。フィン６５−１と６５−２とは、熱伝導性の良い素材、例えば、樹脂や樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材等で形成される。すなわち、フィンにより、メインコイル層と冷却用の冷却源との接触面積が増大する。フィン６５−１、６５−２は、例えば冷却チューブ５１−１，５１−２に接続された固定板６２´の下端部に取り付けられる。冷却チューブ５１−１，５１−２，固定板６２´及びフィン６５−１，６５−２を介して、メインコイル及びシールドコイルと冷却水との間で熱交換される。つまり、図５のチューブモジュール５７に比べ、図６のチューブモジュール５７´の方が、冷却効果が高い。
【００４４】
以下、チューブモジュール５７のパッシブシミング機能について説明する。
【００４５】
図７は、シムトレイ５９の斜視図である。図７に示すように、シムトレイ５９は、鉄シム６４を収容する為の窪み６７がＺ方向に沿って複数形成されている。
【００４６】
図８は、図４のＢ―Ｂ´断面である。図８に示す様に、シムトレイ５５の窪み６７には、段つきのスペーサ６９が取り付けられている。スペーサ６９にはボルト７１が固定されている。図９は鉄シム６４の斜視図である。図９に示すように、鉄シム６４の中央部には、スペーサ６９が通過できる程度の径を有する孔７４が形成されている。パッシブシミングのために鉄シム６４は、この孔７４にボルト７１及びスペーサ６９を通過させ、適当な位置の窪み６７に適当な数積み重ねられる。積み重ねられた鉄シム６４は、プレート７２によって上部から抑えられる。積み重ねられた鉄シム６４は、プレート７２を介してボルト７１に螺合するナット７３により固定される。この様な構造をとることで、ナット７３が鉄シム６４よりも高い位置に来ることはなくなる。つまり、鉄シム６４を収容するのに必要なスペースは、窪み６７の深さやボルト７１の高さに依る。従って窪み６７の深さやボルト７１の高さを調整することによりクーリング層３３の径方向の厚さをより小さくして、鉄シム６４を収容することが可能となる。なお、シムトレイ５９の窪み６７には、スペーサ６９を取り付けず、直接ボルト７１を取り付けても良い。
【００４７】
図１０は、図７のシムトレイ５９とは異なる構造のシムトレイ５９´の斜視図である。図１０に示すように、シムトレイ５９´は、窪みが形成されていない。この場合鉄シム６４は、シムトレイ５９´のトレイ面５９´ａの適当な場所に取り付けられたボルト７１とナット７３とによって固定される。
【００４８】
以下、図４及び図６とは異なるチューブモジュール８０の構造を説明する。図１１は、チューブモジュール８０の斜視図、図１２はチューブモジュール８０の横断面図である。チューブモジュール８０は、熱伝導性の良い素材、例えば、樹脂や樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材等で形成される。図１１及び図１２に示すように、チューブモジュール８０には、Ｚ軸方向に沿ってチューブモジュール８０を貫通する横孔である３つの貫通孔が形成されている。３つの貫通孔は、例えば、Ｚ軸方向に沿って平行に形成される。３つの貫通孔のうち両端の貫通孔は、冷却水が通過するための流路５３−１，５３−２である。３つの貫通孔のうち真ん中の貫通孔は、シムトレイ保持部５５である。シムトレイ保持部５５のＹ方向の長さ（Ｌ３）は、シムトレイ５３のＹ方向の長さ（Ｌ２）よりも若干長い程度である。そのため、シムトレイ保持部５５は、シムトレイ５９をＺ方向にスライド可能にガイドするガイドレールの役目も果たす。
【００４９】
図１２のＡ―Ａ´断面図は、図５に対応する。なお、この場合、図５の斜線部分は、チューブモジュール８０の一部分となる。従って、連結チューブ６３は、流路５３と連結チューブ６３と循環装置４３とが冷却水の循環系をなすように、チューブモジュール８０の一部分のＹ方向に関する端部Ｅに取り付けられる。
【００５０】
図１２のＢ―Ｂ´断面図は、そのまま図８に対応する。
【００５１】
かくして本実施形態によれば、径方向の厚みの低減を実現することができる。
【００５２】
（変形例）
図１３は、本実施形態の変形例に係る傾斜磁場コイルユニット９０の一部を切り欠いて示す斜視図である。図１３に示すように、傾斜磁場コイルユニット９０は、内側から順にメインコイル層３１、第１クーリング層９１、第２クーリング層９２、及びシールドコイル層３５からなる４層構造を有する。
【００５３】
第１クーリング層９１は、メインコイル層３１の外側に取り付けられる。第１クーリング層９１は、Ｚ軸に沿って螺旋状に埋設された第１冷却チューブ９３を有する。第１冷却チューブ９３の内部は、冷媒としての冷却水が流れる流路９４となる。冷却水によって冷やされた第１冷却チューブ９３は、傾斜磁場コイルユニット９０の主要な熱源であるメインコイル層３１のメインコイルを冷却する。螺旋形状を有する第１冷却チューブ９３は、図２に示すようなＺ軸に平行な直管構造を有する冷却チューブに比して、メインコイル層３１との接触面積が大きいため、効率良くメインコイルを冷却することが可能となる。
【００５４】
第２クーリング層９２には、第１クーリング層９１の外側に取り付けられる。第２クーリング層９２は、直管としての複数の第２冷却チューブ９５がＺ軸を中心とする略円周状に配置される。第２冷却チューブ９５の各々は、Ｚ軸に平行に配列される。複数の第２冷却チューブ９６の複数の間隔には、複数のシムトレイ保持部５５が設置される。
【００５５】
第２冷却チューブ９５の内部は、冷媒としての冷却水が流れる流路９６となる。冷却水によって冷やされた第２冷却チューブ９５は、熱源としてのシールドコイル層３５のシールドコイルを冷却する。メインコイルに比してシールドコイルは熱を発生しないので、直管構造を有する冷却チューブ９５で十分に冷却することが可能である。
【００５６】
具体的には、第２クーリング層９２には、第２冷却チューブ９５とシムトレイ保持部５５とを実装するために、チューブモジュール５７やチューブモジュール８０が嵌めこまれる。
【００５７】
なお、上記の実施形態では、各流路５３、９６（冷却チューブ５１、９５）各々はＺ軸に平行であるしたが、それに限定する必要はない。例えば、図１４に示すように、各流路５３は、上記の実施形態に比してメインコイルやシールドコイルに対する冷却能を高めるため、Ｚ軸に沿って波打つような形状を有していてもよい。また、各流路５３は、Ｚ軸に沿ってジグザグな形状や螺旋形状等を有していてもよい。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成図。
【図２】図１の傾斜磁場コイルユニットを一部切欠いて示した斜視図。
【図３Ａ】図２の傾斜磁場コイルユニットのＸＹ平面における断面図。
【図３Ｂ】図３Ａとは異なる、図２の傾斜磁場コイルユニットのＸＹ平面における断面図。
【図３Ｃ】図３Ａと図３Ｂとは異なる、図２の傾斜磁場コイルユニットのＸＹ平面における断面図。
【図４】本実施形態に係わるチューブモジュールの横断面図。
【図５】図４又は図１２のＡ―Ａ´断面図。
【図６】図４とは異なるチューブモジュールの横断面図。
【図７】図４及び図６のシムトレイの斜視図。
【図８】図４又は図１２のＢ―Ｂ´断面図。
【図９】図４及び図８の鉄シムの斜視図。
【図１０】図７のシムトレイとは異なる構造のシムトレイの斜視図。
【図１１】図４及び図６とは別のチューブモジュールの斜視図。
【図１２】図１１のチューブモジュールの横断面図である。
【図１３】本実施形態の変形例に係る傾斜磁場コイルユニットを一部切欠いて示した斜視図。
【図１４】本実施形態の変形例に係るＺ軸に沿って波打つような形状を有する流路を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＭＲＩ装置、１０…ガントリ、１１…静磁場磁石、１２…傾斜磁場コイルユニット、１３…傾斜磁場電源、１４…寝台、１５…寝台制御部、１６…送信ＲＦコイル、１７…送信部、１８…受信ＲＦコイル、１９…受信部、２０…計算機システム、２１…インタフェース部、２２…データ収集部、２３…再構成部、２４…記憶部、２５…表示部、２６…入力部、２７…制御部、３１…メインコイル層、３３…クーリング層、３５…シールドコイル層、４１…天板、４３…循環装置、５１…冷却チューブ、５３…流路、５５…シムトレイ保持部、５７…チューブモジュール、５９…シムトレイ、６１…固定板、６２…固定板、６３…連結チューブ、６４…鉄シム、６５…フィン、６７…窪み、６９…スペーサ、７１…ボルト、７２…プレート、７３…ナット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場の均一度を補正するためのパッシブシミング機構を有する傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴診断装置（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ装置）は、非常に強い静磁場を発生する略円筒状の静磁場磁石を有する。静磁場磁石によって発生される静磁場は、通常数キロガウスから１０キロガウス（１テスラ）程度の強度が要求される。静磁場は強度の他に、空間的な均一性が要求される。空間的均一性は、通常数１０ｐｐｍ以下の均一性が必要になる。均一な磁場が求められる空間的領域は、直径５０ｃｍ程度の球状領域である。
【０００３】
磁場は磁性体の影響を受けて歪む。この現象を応用した静磁場の不均一性を補正する方法として、鉄片（鉄シム）等の磁性体を傾斜磁場コイルユニットの適当な位置に配置する方法がある。この方法は、パッシブシムと呼ばれる。また、パッシブシム等のように磁場の均一性を高める操作は、シミングと呼ばれる。
【０００４】
静磁場磁石の内側には、傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場コイルユニットが取り付けられる。傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生するメインコイルを有するメインコイル層と、メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、を有する。メインコイルからの傾斜磁場とシールドコイルからの磁場とのカップリングは、撮影領域内の磁場強度を低下させる。そのため、メインコイルとシールドコイルとを可能な限り離した方がよい。そこで、メインコイル層とシールドコイル層との間に、静磁場の不均一度補正用の鉄シムを収容するシミング層が設けられている。
【０００５】
近年、ＭＲ画像の画質向上のために、傾斜磁場の強度を上昇させる要求が強まっている。傾斜磁場強度を上げるためには、傾斜磁場コイルユニットに高電流が供給される必要がある。高電流の供給の結果、メインコイルとシールドコイルとの発熱量が増加する。従って傾斜磁場コイル内部に設置された鉄シムの温度が上昇してしまう。鉄シムの温度上昇の結果、静磁場の均一性が変動してしまう。そこで、メインコイル層とシミング層との間にメインコイル冷却用の冷却管を有するメインコイル冷却層が、シールドコイル層とシミング層との間にシールドコイル冷却用の冷却チューブを有するシールドコイル冷却層が設けられる。これら冷却チューブは、傾斜磁場コイルユニットの略円筒形状に沿って螺旋状に取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、患者居住性改善のために、ボア径を広げる要求が強まっている。静磁場磁石の内径を変化させずにボア径を広げるためには、傾斜磁場コイルユニットの内径を広げる必要がある。そのため、メインコイル層とシールドコイル層との間にあるメインコイル冷却層、シミング層、及びシールドコイル冷却層に十分なスペースが確保できなくなってきている。
【特許文献１】特開２００６−３１１９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、径方向の厚みの低減を実現する傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の局面に係る傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部とを有するクーリング層と、を具備する。
【０００９】
本発明の第２の局面に係る傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生する、略円筒状に配置されるメインコイルと、前記メインコイルの外側に取り付けられる、静磁場磁石から発生される静磁場を均一化するための補正磁場を発生するシールドコイルと、前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に、前記メインコイルの中心軸を中心とした略円周形状を有する帯状領域に配列される磁性体のための複数のシムトレイと、前記帯状領域に配列される、冷媒のための複数の流路と、を具備する。
【００１０】
本発明の第３の局面に係る傾斜磁場コイルユニットは、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルの中心軸に沿って螺旋状に埋設される冷媒のための流路を有する第１クーリング層と、前記第１クーリング層の外側に取り付けられる、前記中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有する第２クーリング層と、前記第２クーリング層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、を具備する。
【００１１】
本発明の第４の局面に係るＭＲＩ装置用ガントリは、静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、を具備する。
【００１２】
本発明の第５の局面に係るＭＲＩ装置は、ガントリ内に載置された被検体に関する磁気共鳴画像を取得するＭＲＩ装置において、前記ガントリは、静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、径方向の厚みの低減を実現する傾斜磁場コイルユニット、ＭＲＩ装置用ガントリ、及びＭＲＩ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１の構成を示す図である。図１に示すように、ＭＲＩ装置１は、ガントリ１０と計算機システム２０とを有する。ガントリ１０は、静磁場磁石１１、ＡＳＧＣ（Actively Shielded Gradient Coil）タイプの傾斜磁場コイルユニット１２、傾斜磁場電源１３、寝台１４、寝台制御部１５、送信ＲＦコイル１６、送信部１７、受信ＲＦコイル１８及び受信部１９を有する。以下、個々の構成要素について説明する。
【００１６】
静磁場磁石１１は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。この略円筒形状には、円筒形状はもちろん、楕円筒形状をも含むとする。発生された磁場の、均一度が良い空間領域が撮影領域である。撮影領域における磁場は、数１０ｐｐｍ以下の均一度を有する。静磁場磁石１１としては、例えば、永久磁石や超伝導磁石等が使用される。この静磁場磁石１１の略円筒の中心軸をＺ軸、鉛直方向をＸ軸、水平方向をＹ軸に規定する。
【００１７】
傾斜磁場コイルユニット１２は、静磁場磁石１１の内側に取り付けられる。傾斜磁場コイルユニット１２は、傾斜磁場電源１３から電流の供給を受けて、傾斜磁場を発生する。傾斜磁場は、スライス選択用傾斜磁場、位相エンコード用傾斜磁場及びリードアウト用傾斜磁場がある。スライス選択用傾斜磁場は、任意に撮像断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場は、空間的位置に応じて磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号と称する）の位相をエンコードするために利用される。リードアウト用傾斜磁場は、空間的位置に応じてＭＲ信号の周波数をエンコードするために利用される。
【００１８】
また、傾斜磁場コイルユニット１２は、傾斜磁場コイルユニット１２を冷却するための冷媒が通過する流路を備えている。以下、冷媒は冷却水とする。しかし、冷媒として水以外の他の物質を使用してもよい。流路は、傾斜磁場コイルユニット１２の筐体表面において樹脂性のホースと接続されている。
【００１９】
循環装置４３は、樹脂性のホースと接続されており、熱交換器と循環ポンプとを備える。循環ポンプは、冷却水を傾斜磁場コイルユニット１２と熱交換器との間で循環させる。熱交換器は、傾斜磁場コイルユニット１２を冷却することで暖まった冷却水を冷やす。
【００２０】
寝台１４の天板４１には被検体Ｐが載置される。通常、寝台１４の天板４１の長手方向が静磁場磁石１１の中心軸と平行になるように寝台１４が設置される。寝台１４の天板４１は傾斜磁場コイルユニット１２の空洞（ボア）内に挿入される。寝台１４の天板４１は寝台制御部１５により駆動され、その長手方向（Ｚ軸）および上下方向（Ｘ軸）に移動する。
【００２１】
送信ＲＦコイル１６は、傾斜磁場コイルユニット１２の内側に配置される。送信ＲＦコイル１６は、送信部１７から高周波パルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。
【００２２】
送信部１７は、発振部、位相選択部、周波数変換部、振幅変調部、高周波電力増幅部などを内蔵する。発振部は、被検体Ｐ内に存在する対象原子核を励起させるために、対象原子核に固有の共鳴周波数で振動する高周波信号（ＲＦ信号）を発生する。位相選択部は、ＲＦ信号の位相を選択する。周波数変換部は、位相選択部から出力されたＲＦ信号の周波数を変換する。振幅変調部は、周波数変換部から出力されたＲＦ信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数に従って変調する。高周波電力増幅部は、振幅変調部から出力されたＲＦ信号を増幅する。そしてこれら各部の動作の結果として送信部１７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信ＲＦコイル１６に送信する。
【００２３】
受信ＲＦコイル１８は、傾斜磁場コイルユニット１２の内側に配置される。受信ＲＦコイル１８は、送信ＲＦコイル１７から発生された高周波磁場の影響により被検体Ｐから放射されるＭＲ信号を受信する。通常、受信ＲＦコイル１８は送信ＲＦコイル１６と兼用される。
【００２４】
受信部１９は、受信ＲＦコイル１８からの出力信号を受信する。受信部１９は、受信したＭＲ信号に増幅、検波、Ａ／Ｄ変換等の処理を行い、デジタル信号である磁気共鳴信号データ（ＭＲ信号データ）を生成する。
【００２５】
計算機システム２０は、インタフェース部２１、データ収集部２２、再構成部２３、記憶部２４、表示部２５、入力部２６及び制御部２７を有している。以下個々の構成要素について説明する。
【００２６】
インタフェース部２１には、傾斜磁場電源１３、寝台制御部１５、送信部１７、受信ＲＦコイル１８及び受信部１９等が接続される。インタフェース部２１は、これら接続された各部と計算機システム２０との間で送受信される信号の入出力を行う。
【００２７】
データ収集部２２は、受信部２９から出力されるデジタル信号をインタフェース部２１を介して収集する。
【００２８】
再構成部２３は、記憶部２４に記憶されたＭＲ信号データに基づいて、磁気共鳴画像データを再構成する。
【００２９】
記憶部２４は、ＭＲ信号データや磁気共鳴画像データを記憶する。
【００３０】
表示部２５は、磁気共鳴画像や各種の情報を制御部２７の制御の下に表示する。表示部２５としては、液晶表示器等の表示デバイスが利用可能である。
【００３１】
入力部２６は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部２６としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。
【００３２】
制御部２７は、ＭＲＩ装置１としての動作を実現するように各構成要素を制御することで、被検体に関する磁気共鳴画像を取得する。
【００３３】
図２は、図１の傾斜磁場コイルユニット１２を一部切欠いて示す斜視図であり、図３Ａは、傾斜磁場コイルユニット１２のＸＹ平面における断面図である。図２及び図３Ａに示すように、ガントリ１０は、略円筒形状の傾斜磁場コイルユニット１２を有している。傾斜磁場コイルユニット１２は、内側から順にメインコイル層３１、クーリング層３３及びシールドコイル層３５からなる３層構造を有する。
【００３４】
メインコイル層３１は、３つのメインコイル（Ｘ―メインコイル、Ｙ―メインコイル、Ｚ―メインコイル）を樹脂で略円筒状にモールドしてなる。各メインコイルは、傾斜磁場電源１３からの電流の供給を受けて、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸それぞれに沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。
【００３５】
シールドコイル層３５は、３つのシールドコイル（Ｘ―シールドコイル、Ｙ―シールドコイル、Ｚ―シールドコイル）を樹脂で略円筒状にモールドしてなる。各シールドコイルは、傾斜磁場電源１３からの電流の供給を受けて、メインコイル層３１からの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生する。
【００３６】
クーリング層３３は、メインコイル層３１とシールドコイル層３５との間に取り付けられる。クーリング層３３は、メインコイル層３１の中心軸を中心とした略円周形状を有する帯状領域である。クーリング層３３には、流路５３を構成する、例えば、直管としての複数の冷却チューブ５１がＺ軸を中心とする略円周状に離散的に配置される。各冷却チューブ５１は、例えば、Ｚ軸に平行に配列される。冷却チューブ５１は略角筒又は略円筒形状を有する。冷却チューブ５１の内部は、冷却水が流れる流路５３となる。冷却チューブ５１は、熱伝導率の大きい素材、例えば銅、で形成される。冷却水によって冷やされた冷却チューブ５１は、クーリング層３３の内側に配置される熱源としてのメインコイル及びクーリング層３３の外側に取り付けられる熱源としてのシールドコイルを冷却する。
【００３７】
略円周状に配列された複数の冷却チューブ５１の複数の間隔には、複数のシムトレイ保持部５５が設置される。複数のシムトレイ保持部５５と複数の冷却チューブ５１とは、例えば図３Ａに示すように、同一径の略円周Ｒ１に沿って配置される。複数のシムトレイ保持部５５は、典型的にはＺ軸に平行に配列され、クーリング層３３をＺ軸方向に貫通する横孔として構成される。シムトレイ保持部５５は、鉄片（以下、鉄シムと称する）を搭載するシムトレイを保持する。シムトレイは、適当な数の鉄シムを適当な位置に保持できる構造を有する。適当な数の鉄シムを適当な位置に配置させ、磁場の不均一度を補正することをパッシブシミングと称する。
【００３８】
なお、図３Ａに示すように、各流路５３とシムトレイ５９とは、同一径の円周状に配置されるとした。しかしながらこれに限定する必要はなく、例えば、図３Ｂに示すように、シムトレイ保持部５５が配列される略円周Ｒ２と、冷却チューブ５１が配列される略円周Ｒ３とが同一でなくともよい。また、図３Ｃに示すように、流路５３は、クーリング層３３内に略同心円状に複数列、例えば２列に配列されていてもよい。
【００３９】
以下、クーリング層３３に冷却チューブ５１とシムトレイ保持部５５とを実装するための具体的な手段を説明する。
【００４０】
クーリング層３３には、複数の貫通孔が形成される。この複数の貫通孔の各々には、２本の冷却チューブ５１と１つのシムトレイ保持部５５とを有するチューブモジュール５７が嵌めこまれる。クーリング層３３は、Ｚ軸を中心とする略円周状に配列された複数のチューブモジュール５７を略円筒状に樹脂でモールドしてなる。
【００４１】
図４は、チューブモジュール５７の横断面図であり、紙面に垂直な方向がＺ軸である。図４に示すように、チューブモジュール５７は、２つの冷却チューブ５１−１、５１−２と２つの固定板６１、６２とからなる。２本の冷却チューブ５１−１、５１−２は、間隔Ｌ１をおいてＺ軸に沿って平行に配列される。２本の冷却チューブ５１−１、５１−２の上部と下部とはそれぞれ細長い短冊形状を有する固定板６１、６２により固定されている。チューブモジュール５７は、例えば、中空の四角柱状の構造を有する。チューブモジュール５７の中空の部分はシムトレイ保持部５５として機能し、シムトレイ保持部５５はシムトレイ５９が挿入される。固定板６１と固定板６２とは、熱伝導性の良い素材、例えば、樹脂や樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材等で形成される。シムトレイ保持部５５は、シムトレイ５９をＺ方向にスライド可能に保持する。シムトレイ保持部５５のＹ方向の長さＬ１は、シムトレイ５９のＹ方向に関する幅Ｌ２よりも若干大きい。そのため、２つの冷却チューブ５１は、シムトレイ５９をＺ方向にスライド可能にガイドするガイドレールを兼ねる。
【００４２】
以下、図５を参照しながらチューブモジュール５７の冷却機能について説明する。図５は、図４のＡ―Ａ´断面である。図５に示す様に、２つの冷却チューブ５１（図５の斜線部分）各々のＺ方向に関する両端部Ｅには、略円筒形状を有する複数の連結チューブ６３が結合される。連結チューブ６３は、ロウ付け等により冷却チューブ５１の端部Ｅに結合される。複数の連結チューブ６３により、Ｚ軸を中心とする略円周状に配列された複数の冷却チューブ５１は、１本に連結される。図５に図示されていないが、１本に連結された冷却チューブ５１の両端部は、樹脂製等のホースを介して循環装置４３に接続されている。冷却チューブ５１、連結チューブ６３及び循環装置４３によって冷却水の循環系が完結する。循環装置４３によって、冷却水は、図５の太線の矢印に示すように、流路５３を循環する。冷却水が流路５３を循環することによって、冷却チューブ５１は冷却される。冷却された冷却チューブ５１は、電流の供給により熱せられたメインコイル及びシールドコイルを冷却する。また、冷却された冷却チューブ５１は、シムトレイ５９に収容される鉄シム６４を冷却する。
【００４３】
図６は、冷却効果を高めるための構造を有するチューブモジュール５７´の横断面図である。図６に示すように、チューブモジュール５７´は、冷却チューブ５１によるメインコイル等に対する冷却効果を高めるための２つの冷却ひれ（以下、フィンと称する）６５−１と６５−２とを有する。２つのフィン６５−１と６５−２とは、メインコイルに近接できるように略円弧形状を有する。フィン６５−１と６５−２とは、熱伝導性の良い素材、例えば、樹脂や樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材等で形成される。すなわち、フィンにより、メインコイル層と冷却用の冷却源との接触面積が増大する。フィン６５−１、６５−２は、例えば冷却チューブ５１−１，５１−２に接続された固定板６２´の下端部に取り付けられる。冷却チューブ５１−１，５１−２，固定板６２´及びフィン６５−１，６５−２を介して、メインコイル及びシールドコイルと冷却水との間で熱交換される。つまり、図５のチューブモジュール５７に比べ、図６のチューブモジュール５７´の方が、冷却効果が高い。
【００４４】
以下、チューブモジュール５７のパッシブシミング機能について説明する。
【００４５】
図７は、シムトレイ５９の斜視図である。図７に示すように、シムトレイ５９は、鉄シム６４を収容する為の窪み６７がＺ方向に沿って複数形成されている。
【００４６】
図８は、図４のＢ―Ｂ´断面である。図８に示す様に、シムトレイ５５の窪み６７には、段つきのスペーサ６９が取り付けられている。スペーサ６９にはボルト７１が固定されている。図９は鉄シム６４の斜視図である。図９に示すように、鉄シム６４の中央部には、スペーサ６９が通過できる程度の径を有する孔７４が形成されている。パッシブシミングのために鉄シム６４は、この孔７４にボルト７１及びスペーサ６９を通過させ、適当な位置の窪み６７に適当な数積み重ねられる。積み重ねられた鉄シム６４は、プレート７２によって上部から抑えられる。積み重ねられた鉄シム６４は、プレート７２を介してボルト７１に螺合するナット７３により固定される。この様な構造をとることで、ナット７３が鉄シム６４よりも高い位置に来ることはなくなる。つまり、鉄シム６４を収容するのに必要なスペースは、窪み６７の深さやボルト７１の高さに依る。従って窪み６７の深さやボルト７１の高さを調整することによりクーリング層３３の径方向の厚さをより小さくして、鉄シム６４を収容することが可能となる。なお、シムトレイ５９の窪み６７には、スペーサ６９を取り付けず、直接ボルト７１を取り付けても良い。
【００４７】
図１０は、図７のシムトレイ５９とは異なる構造のシムトレイ５９´の斜視図である。図１０に示すように、シムトレイ５９´は、窪みが形成されていない。この場合鉄シム６４は、シムトレイ５９´のトレイ面５９´ａの適当な場所に取り付けられたボルト７１とナット７３とによって固定される。
【００４８】
以下、図４及び図６とは異なるチューブモジュール８０の構造を説明する。図１１は、チューブモジュール８０の斜視図、図１２はチューブモジュール８０の横断面図である。チューブモジュール８０は、熱伝導性の良い素材、例えば、樹脂や樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材等で形成される。図１１及び図１２に示すように、チューブモジュール８０には、Ｚ軸方向に沿ってチューブモジュール８０を貫通する横孔である３つの貫通孔が形成されている。３つの貫通孔は、例えば、Ｚ軸方向に沿って平行に形成される。３つの貫通孔のうち両端の貫通孔は、冷却水が通過するための流路５３−１，５３−２である。３つの貫通孔のうち真ん中の貫通孔は、シムトレイ保持部５５である。シムトレイ保持部５５のＹ方向の長さ（Ｌ３）は、シムトレイ５３のＹ方向の長さ（Ｌ２）よりも若干長い程度である。そのため、シムトレイ保持部５５は、シムトレイ５９をＺ方向にスライド可能にガイドするガイドレールの役目も果たす。
【００４９】
図１２のＡ―Ａ´断面図は、図５に対応する。なお、この場合、図５の斜線部分は、チューブモジュール８０の一部分となる。従って、連結チューブ６３は、流路５３と連結チューブ６３と循環装置４３とが冷却水の循環系をなすように、チューブモジュール８０の一部分のＹ方向に関する端部Ｅに取り付けられる。
【００５０】
図１２のＢ―Ｂ´断面図は、そのまま図８に対応する。
【００５１】
かくして本実施形態によれば、径方向の厚みの低減を実現することができる。
【００５２】
（変形例）
図１３は、本実施形態の変形例に係る傾斜磁場コイルユニット９０の一部を切り欠いて示す斜視図である。図１３に示すように、傾斜磁場コイルユニット９０は、内側から順にメインコイル層３１、第１クーリング層９１、第２クーリング層９２、及びシールドコイル層３５からなる４層構造を有する。
【００５３】
第１クーリング層９１は、メインコイル層３１の外側に取り付けられる。第１クーリング層９１は、Ｚ軸に沿って螺旋状に埋設された第１冷却チューブ９３を有する。第１冷却チューブ９３の内部は、冷媒としての冷却水が流れる流路９４となる。冷却水によって冷やされた第１冷却チューブ９３は、傾斜磁場コイルユニット９０の主要な熱源であるメインコイル層３１のメインコイルを冷却する。螺旋形状を有する第１冷却チューブ９３は、図２に示すようなＺ軸に平行な直管構造を有する冷却チューブに比して、メインコイル層３１との接触面積が大きいため、効率良くメインコイルを冷却することが可能となる。
【００５４】
第２クーリング層９２には、第１クーリング層９１の外側に取り付けられる。第２クーリング層９２は、直管としての複数の第２冷却チューブ９５がＺ軸を中心とする略円周状に配置される。第２冷却チューブ９５の各々は、Ｚ軸に平行に配列される。複数の第２冷却チューブ９６の複数の間隔には、複数のシムトレイ保持部５５が設置される。
【００５５】
第２冷却チューブ９５の内部は、冷媒としての冷却水が流れる流路９６となる。冷却水によって冷やされた第２冷却チューブ９５は、熱源としてのシールドコイル層３５のシールドコイルを冷却する。メインコイルに比してシールドコイルは熱を発生しないので、直管構造を有する冷却チューブ９５で十分に冷却することが可能である。
【００５６】
具体的には、第２クーリング層９２には、第２冷却チューブ９５とシムトレイ保持部５５とを実装するために、チューブモジュール５７やチューブモジュール８０が嵌めこまれる。
【００５７】
なお、上記の実施形態では、各流路５３、９６（冷却チューブ５１、９５）各々はＺ軸に平行であるしたが、それに限定する必要はない。例えば、図１４に示すように、各流路５３は、上記の実施形態に比してメインコイルやシールドコイルに対する冷却能を高めるため、Ｚ軸に沿って波打つような形状を有していてもよい。また、各流路５３は、Ｚ軸に沿ってジグザグな形状や螺旋形状等を有していてもよい。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成図。
【図２】図１の傾斜磁場コイルユニットを一部切欠いて示した斜視図。
【図３Ａ】図２の傾斜磁場コイルユニットのＸＹ平面における断面図。
【図３Ｂ】図３Ａとは異なる、図２の傾斜磁場コイルユニットのＸＹ平面における断面図。
【図３Ｃ】図３Ａと図３Ｂとは異なる、図２の傾斜磁場コイルユニットのＸＹ平面における断面図。
【図４】本実施形態に係わるチューブモジュールの横断面図。
【図５】図４又は図１２のＡ―Ａ´断面図。
【図６】図４とは異なるチューブモジュールの横断面図。
【図７】図４及び図６のシムトレイの斜視図。
【図８】図４又は図１２のＢ―Ｂ´断面図。
【図９】図４及び図８の鉄シムの斜視図。
【図１０】図７のシムトレイとは異なる構造のシムトレイの斜視図。
【図１１】図４及び図６とは別のチューブモジュールの斜視図。
【図１２】図１１のチューブモジュールの横断面図である。
【図１３】本実施形態の変形例に係る傾斜磁場コイルユニットを一部切欠いて示した斜視図。
【図１４】本実施形態の変形例に係るＺ軸に沿って波打つような形状を有する流路を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＭＲＩ装置、１０…ガントリ、１１…静磁場磁石、１２…傾斜磁場コイルユニット、１３…傾斜磁場電源、１４…寝台、１５…寝台制御部、１６…送信ＲＦコイル、１７…送信部、１８…受信ＲＦコイル、１９…受信部、２０…計算機システム、２１…インタフェース部、２２…データ収集部、２３…再構成部、２４…記憶部、２５…表示部、２６…入力部、２７…制御部、３１…メインコイル層、３３…クーリング層、３５…シールドコイル層、４１…天板、４３…循環装置、５１…冷却チューブ、５３…流路、５５…シムトレイ保持部、５７…チューブモジュール、５９…シムトレイ、６１…固定板、６２…固定板、６３…連結チューブ、６４…鉄シム、６５…フィン、６７…窪み、６９…スペーサ、７１…ボルト、７２…プレート、７３…ナット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部とを有するクーリング層と、
を具備する傾斜磁場コイルユニット。
【請求項２】
前記流路と前記シムトレイ保持部とは、前記中心軸に平行に配列される、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項３】
前記流路と前記シムトレイ保持部とは、略同一径の前記略円周状に配列される、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項４】
前記クーリング層は、前記略円周状に嵌め込まれた複数のモジュールを有し、
前記モジュールのそれぞれは、
前記シムトレイ保持部と前記流路とを有する、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項５】
隣り合う前記流路の端部は、前記冷媒が前記クーリング層に含まれる全ての前記流路を循環するように、前記冷媒が流れる中空部分を有する接続部で接続される、
請求項４記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項６】
前記モジュールは、一列に形成された３つの貫通孔を有し、
前記流路は、前記３つの貫通孔のうち両端の貫通孔であり、
前記シムトレイ保持部は、前記３つの貫通孔のうち中央の貫通孔である、
請求項４記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項７】
前記モジュールは、樹脂材で形成される、
請求項６記載の傾斜磁場コイルユニット
【請求項８】
前記モジュールは、樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材で形成される、
請求項６記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項９】
前記モジュールは、
その中空部分が前記流路である２つの冷却チューブと、
前記２つの冷却管チューブの上端部を固定する第１固定板と、
前記２つの冷却管チューブの下端部を固定する第２固定板と、
を有し、
前記シムトレイ保持部は、前記２つの冷却管チューブと前記第１固定板と前記第２固定板とによって形成される、
請求項４記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１０】
前記シムトレイは、ボルトと前記ボルトに螺合するナットとを有し、
前記磁性体は、前記ボルトと前記ナットとによって固定される、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１１】
傾斜磁場を発生する、略円筒状に配置されるメインコイルと、
前記メインコイルの外側に取り付けられる、静磁場磁石から発生される静磁場を均一化するための補正磁場を発生するシールドコイルと、
前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に、前記メインコイルの中心軸を中心とした略円周形状を有する帯状領域に配列される磁性体のための複数のシムトレイと、
前記帯状領域に離散的に配列される、冷媒のための複数の流路と、
を具備する傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１２】
前記流路は、前記シムトレイを前記中心軸に平行にガイドする、
請求項１１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１３】
前記シムトレイは、隣り合う前記流路の間に形成された空間に配置される、
請求項１１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１４】
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルの中心軸に沿って螺旋状に埋設される冷媒のための流路を有する第１クーリング層と、
前記第１クーリング層の外側に取り付けられる、前記中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有する第２クーリング層と、
前記第２クーリング層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
を具備する傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１５】
静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、
を具備するＭＲＩ装置用ガントリ。
【請求項１６】
ガントリ内に載置された被検体に関する磁気共鳴画像を取得するＭＲＩ装置において、
前記ガントリは、
静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、
を具備するＭＲＩ装置。
【請求項１】
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部とを有するクーリング層と、
を具備する傾斜磁場コイルユニット。
【請求項２】
前記流路と前記シムトレイ保持部とは、前記中心軸に平行に配列される、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項３】
前記流路と前記シムトレイ保持部とは、略同一径の前記略円周状に配列される、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項４】
前記クーリング層は、前記略円周状に嵌め込まれた複数のモジュールを有し、
前記モジュールのそれぞれは、
前記シムトレイ保持部と前記流路とを有する、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項５】
隣り合う前記流路の端部は、前記冷媒が前記クーリング層に含まれる全ての前記流路を循環するように、前記冷媒が流れる中空部分を有する接続部で接続される、
請求項４記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項６】
前記モジュールは、一列に形成された３つの貫通孔を有し、
前記流路は、前記３つの貫通孔のうち両端の貫通孔であり、
前記シムトレイ保持部は、前記３つの貫通孔のうち中央の貫通孔である、
請求項４記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項７】
前記モジュールは、樹脂材で形成される、
請求項６記載の傾斜磁場コイルユニット
【請求項８】
前記モジュールは、樹脂材に熱伝導性のフィラーを混合した複合材で形成される、
請求項６記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項９】
前記モジュールは、
その中空部分が前記流路である２つの冷却チューブと、
前記２つの冷却管チューブの上端部を固定する第１固定板と、
前記２つの冷却管チューブの下端部を固定する第２固定板と、
を有し、
前記シムトレイ保持部は、前記２つの冷却管チューブと前記第１固定板と前記第２固定板とによって形成される、
請求項４記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１０】
前記シムトレイは、ボルトと前記ボルトに螺合するナットとを有し、
前記磁性体は、前記ボルトと前記ナットとによって固定される、
請求項１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１１】
傾斜磁場を発生する、略円筒状に配置されるメインコイルと、
前記メインコイルの外側に取り付けられる、静磁場磁石から発生される静磁場を均一化するための補正磁場を発生するシールドコイルと、
前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に、前記メインコイルの中心軸を中心とした略円周形状を有する帯状領域に配列される磁性体のための複数のシムトレイと、
前記帯状領域に離散的に配列される、冷媒のための複数の流路と、
を具備する傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１２】
前記流路は、前記シムトレイを前記中心軸に平行にガイドする、
請求項１１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１３】
前記シムトレイは、隣り合う前記流路の間に形成された空間に配置される、
請求項１１記載の傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１４】
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルの中心軸に沿って螺旋状に埋設される冷媒のための流路を有する第１クーリング層と、
前記第１クーリング層の外側に取り付けられる、前記中心軸を中心とする略円周状に配列される冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有する第２クーリング層と、
前記第２クーリング層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
を具備する傾斜磁場コイルユニット。
【請求項１５】
静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、
を具備するＭＲＩ装置用ガントリ。
【請求項１６】
ガントリ内に載置された被検体に関する磁気共鳴画像を取得するＭＲＩ装置において、
前記ガントリは、
静磁場を発生する、略円筒形状を有する静磁場磁石と、
傾斜磁場を発生するメインコイルを有する、略円筒形状を有するメインコイル層と、
前記メインコイル層の外側に取り付けられる、前記メインコイルからの漏洩磁場を遮蔽するための磁場を発生するシールドコイルを有するシールドコイル層と、
前記メインコイル層と前記シールドコイル層との間に取り付けられる、前記メインコイル層の中心軸を中心とする略円周状に配列される、冷媒のための複数の流路と磁性体のためのシムトレイを保持する複数のシムトレイ保持部と、を有するクーリング層と、
を具備するＭＲＩ装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１９４４４９（Ｐ２００８−１９４４４９Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６９６７（Ｐ２００７−２９６９６７）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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