磁気共鳴撮像システム向けのマグネットアセンブリ
【課題】低うず電流超伝導マグネットアセンブリを提供する。
【解決手段】マグネットアセンブリ（５２）は、複合材料から製作された内側円筒（９０）、外側円筒（８８）及び該内側と外側の円筒（９０、８８）を接続するための１対のテーパ付きフランジ（９２、９４）を含んだ真空容器（７２）を含む。外側円筒（８８）及びフランジ（９２、９４）は、磁束帰還経路に低うず電流を提供する幾つかの磁気セグメント（８８ａ、９２ａ）から構成される。セグメント（８８ａ、９２ａ）は互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させている。真空容器（７２）の内部には、非導電性円筒構造（１０２）及び超伝導コイル（１０６）を含む超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）を配置させている。熱伝導性のエンベロープを形成するように円筒構造（１０２）及びコイル（１０６）の周りに熱伝導性のケーブル（１０８）が巻き付けられている。
【解決手段】マグネットアセンブリ（５２）は、複合材料から製作された内側円筒（９０）、外側円筒（８８）及び該内側と外側の円筒（９０、８８）を接続するための１対のテーパ付きフランジ（９２、９４）を含んだ真空容器（７２）を含む。外側円筒（８８）及びフランジ（９２、９４）は、磁束帰還経路に低うず電流を提供する幾つかの磁気セグメント（８８ａ、９２ａ）から構成される。セグメント（８８ａ、９２ａ）は互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させている。真空容器（７２）の内部には、非導電性円筒構造（１０２）及び超伝導コイル（１０６）を含む超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）を配置させている。熱伝導性のエンベロープを形成するように円筒構造（１０２）及びコイル（１０６）の周りに熱伝導性のケーブル（１０８）が巻き付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には超伝導マグネットに関し、さらに詳細には磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの低うず電流超伝導マグネットアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導マグネットには多くの用途が存在する。例えば磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムでは、超伝導マグネットを利用して強力で均一な磁場を発生させ、この内部に患者その他の対象を配置させている。次いで、磁場傾斜コイル並びに無線周波数送信／受信コイルによって対象内の磁気回転物質に影響を与え、有用な画像の形成に使用できる信号を引き出している。こうしたコイルを使用する別のシステムには、スペクトロスコピーシステム、磁気エネルギー蓄積システム、及び超伝導発電機が含まれる。
【０００３】
多くの超伝導マグネットアセンブリでは、超伝導マグネットは、動作中に環境からマグネットを隔絶させるための真空容器内に配置される。ＭＲＩシステムや同様のマグネットの真空容器は一般に、圧力境界を形成するようにマグネットの組み上げの間に構成要素を一体に溶着させて製作される。ＭＲＩマグネットの真空容器の機能は、適正な真空動作を維持するために高信頼性の圧力境界を提供することにある。当技術分野で周知の真空容器は通常、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウムなどの金属から製作される。金属製の真空容器は真空力に耐えるだけの十分な強さをもつが、これらはうず電流を発生させると共に、ＡＣ磁場に曝されると撮像ボリューム内に望ましくない磁場歪みを発生させる。
【０００４】
従来の超伝導マグネットのコールドマスは、１つまたは幾つかの超伝導コイル、１つのコイル支持構造及び１つのヘリウム容器からなる。ヘリウム容器は、熱的隔絶のために真空容器内に配置させる圧力容器である。典型的には、ヘリウム容器内にある液体ヘリウムによって、コイルに対する冷却が提供され、コールドマスの温度が超伝導動作のために概ね４．２ケルビンに維持される。コイル自体はコイル支持構造の周りに巻きつけられる。
【０００５】
ヘリウム容器の製作には、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属が使用されるのが通常である。マグネットがＡＣ磁場環境で動作している場合、これらの金属構成要素内にうず電流が誘導されＡＣ損失が発生することになる。うず電流は、除去に大きなコストがかかる極低温で熱を発生させるため、ＡＣ損失は冷凍機システムに対する総熱負荷を増大させる。ある種の超伝導マグネット用途では、こうしたＡＣ損失は重要となる可能性があり、最小化するか可能であれば排除することが必要である。
【特許文献１】米国特許第７０５３７４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、所望の超伝導マグネット冷却を提供する一方、うず電流による磁場効果損失を低減させることに対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けのマグネットアセンブリは、内側円筒、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジを備えた真空容器を備える。該外側円筒と該１対のフランジは、互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメントを備える。真空容器の内部に超伝導マグネットアセンブリが配置され、また真空容器の内部に熱シールドが配置される。
【０００８】
本発明の別の態様では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けのマグネットアセンブリは、内側円筒、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジを備えた真空容器を備える。真空容器の内部に熱シールドが配置され、また真空容器の内部に超伝導マグネットアセンブリが配置される。この超伝導マグネットアセンブリは、軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサによって支持された多数の超伝導コイルと、熱伝導性のエンベロープを形成するように、円筒構造及び超伝導コイルの周りに巻き付けられた熱伝導性のケーブルと、を備える。
【０００９】
本発明の別の態様では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けのマグネットアセンブリは、内側円筒、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジを備えた真空容器を備える。真空容器の内部に熱シールドが配置される。真空容器の内部に超伝導マグネットアセンブリが配置される。超伝導マグネットアセンブリは多数の超伝導コイルを備える。真空容器の内部にはそれに接続した少なくとも１つの冷却用チューブを有する容器を配置させており、この少なくとも１つの冷却用チューブは超伝導コイルに冷却を提供するために超伝導マグネットアセンブリのごく近傍に位置させている。
【００１０】
本発明に関する様々な別の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
添付の図面は、本発明を実施するために目下のところ企図される好ましい実施形態を図示したものである。
【００１２】
図１を参照すると、超伝導マグネットシステム１０は一例として、交番電流（ＡＣ）環境で動作する超伝導マグネットシステムを備えている。例示的な超伝導マグネットシステムは、変圧器、発電機、モータ、超伝導マグネットエネルギー蓄積器（ＳＭＥＳ）、及び／または磁気共鳴（ＭＲ）システムを含む。従来のＭＲマグネットはＤＣモードで動作するが、幾つかのＭＲマグネットはマグネットに対する傾斜漏れ磁場が高い場合に傾斜コイルからのＡＣ磁場下で動作することがある。こうしたＡＣ磁場はマグネット内のＡＣ損失、うず電流、及び撮像ボリューム内の不用な磁場歪みを生成する。説明を目的として、磁気共鳴及び／または磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置及び／またはシステムの例示的な詳細に関する例証検討を提示することにする。
【００１３】
このＭＲシステムの動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及び表示画面１６を含むオペレータコンソール１２から制御を受けている。コンソール１２は、オペレータが画像の作成及び表示画面１６上への画像表示を制御できるようにする単独のコンピュータシステム２０と、リンク１８を介して連絡している。コンピュータシステム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに当技術分野でフレームバッファとして知られている画像データアレイを記憶するためのメモリモジュール２６が含まれる。コンピュータシステム２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置２８及びテープ駆動装置３０とリンクしており、さらに高速シリアルリンク３４を介して単独のシステム制御部３２と連絡している。入力デバイス１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。
【００１４】
システム制御部３２は、バックプレーン３２ａにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール３６や、シリアルリンク４０を介してオペレータコンソール１２に接続させたパルス発生器モジュール３８が含まれる。システム制御部３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、各システムコンポーネントを動作させて所望のスキャンシーケンスを実行させ、発生させる無線周波数（ＲＦ）パルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール３８は、スキャン中に発生させる傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために１組の傾斜増幅器４２と接続させている。パルス発生器モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８はスキャンのために患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取っている。パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器及びＧｚ増幅器を有する傾斜増幅器システム４２に加えられる。
【００１５】
マグネットアセンブリ５０は、傾斜磁場コイルアセンブリ５２、偏向マグネット５４及び全身用ＲＦコイル５６を含む。各傾斜増幅器は、収集する信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜を生成させるように傾斜コイルアセンブリ５２内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。システム制御部３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起した原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をＲＦコイル５６と電気的に接続させ、受信モードでは前置増幅器６４をコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても独立したＲＦコイル（例えば、表面コイル）を使用することが可能となる。
【００１６】
ＲＦコイル５６により取り込まれたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御部３２内のメモリモジュール６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイをメモリモジュール６６内に収集し終わると１回のスキャンが完了となる。この未処理のｋ空間データは、各画像を再構成させるように別々のｋ空間データアレイの形に配置し直しており、これらの各々は、データをフーリエ変換して画像データのアレイにするように動作するアレイプロセッサ６８に入力される。この画像データはシリアルリンク３４を介してコンピュータシステム２０に送られ、コンピュータシステム２０において画像データはディスク記憶装置２８内などの記憶装置内に格納される。この画像データは、オペレータコンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、テープ駆動装置３０上などの長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータコンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。
【００１７】
ここで図２及び３を参照すると、マグネットアセンブリ５０はさらに、ボア７４を画定している真空容器７２を含む。撮像用途では、対象が撮像のためにボア７４内に配置される（図１）ことは当業者であれば理解されよう。したがってボア７４は対象に関する撮像ボリュームへのアクセスを提供する。液体ヘリウムその他などの冷媒を包含した容器１１２は、真空容器７２の内部に配置させている。一実施形態では容器１１２は、ステンレス鋼その他などの適当な材料から製作された円筒状または楕円形のタンクを含む。クライオクーラ１１０は、容器１１２内の冷媒に冷却を提供するために容器１１２と接続させている。容器１１２には超伝導コイルアセンブリ８６に対して冷却を提供するために少なくとも１つの冷却用チューブ１１８が接続されている。
【００１８】
熱シールド１１４は真空容器７２の内部に配置させている。熱シールド１１４は、液体ヘリウム温度で動作している超伝導コイルアセンブリ８６への室温から輻射熱を阻止する。熱シールド１１４は、ガラス繊維ストランドと共通巻き付け、撚り合わせし、例えばエポキシにより補強して複合材料を形成し得る銅などの熱伝導性のストランドから製作されることがある。
【００１９】
マグネットアセンブリ５０はさらに、機械的支持構造により真空容器７２の真空ボリューム８４内に配置させた超伝導マグネットコイルアセンブリ８６を含む。明瞭にするためこの支持構造は図示していない。超伝導マグネットコイルアセンブリ８６の一実施形態は、図３に示すように複数の窪み１０４を備えたボビン様の円筒状構造１０２を含む。円筒状構造１０２は、プラスチックその他など電気的に非伝導性の材料から製作されることがある。超伝導コイル１０６は、Ｎｂ−Ｔｉ、Ｎｂ３−Ｓｎワイヤからなるものなど超伝導ワイヤのコイルから製作されることがあり、窪み１０４のうちの少なくとも１つの内部に配置させている。
【００２０】
代替的な一実施形態では、マグネットコイルアセンブリ８６は、図９に示すように長手方向の軸１０９に沿って超伝導コイル１０６と非導電性スペーサ１０５を軸方向に積み重ねることによって形成することができる。スペーサ１０５とコイル１０６は円筒状構造１０２を形成させるように、互いに接着さもなければ結合させている。スペーサ１０５は、ＭＲＩマグネット内の磁場均一性による要求に応じた正確さで超伝導コイル１０６を位置決めすると共に、コイル間の電磁気力を支持する。図示した実施形態では、全部で４つの超伝導コイル１０６をスペーサ１０５の間に配置させている。超伝導コイル１０６は、スペーサ１０５間に配置させる前に、巻き付けまたは成形することができる。コイル１０６は円筒状構造１０２が形成されたときにスペーサ１０５によって支持される。コイル１０６のリードは、磁気回路（図示せず）を形成されるようにルート設定して電気的に接続させている。
【００２１】
マグネットコイルアセンブリ８６のいずれの実施形態においても、熱伝導性のケーブル１０８は円筒状構造１０２及び超伝導コイル１０６にうずまき状に巻き付け、さもなければこれを覆うように配置させ、これによってケーブル１０８が実質的にマグネットアセンブリ５０の長手方向の軸１０９に沿って延びる（図９では簡略にするためにうずまき状巻き付けの一部分のみを示している）ようにしている。熱伝導性のケーブル１０８は、銅、アルミニウムその他から編み組みして（ｂｒａｉｄｅｄ）製作されることがある。一実施形態では、そのケーブル１０８はＬｉｔｚケーブルとして一般に知られるものである。ケーブル１０８を構造１０２上に巻き付け終えた後にケーブル１０８は熱伝導性のエンベロープを形成する。容器１１２からの少なくとも１つの冷媒冷却用チューブ１１８は熱伝導性のケーブル１０８の外径のごく近傍に配置させて冷媒冷却用チューブ１１８を熱伝導性のエンベロープの近傍に位置させ、これにより従来の冷却システムと比較した冷媒冷却システムの簡略化、製造の容易さ、並びに必要な冷媒量の低減を可能にしている。一実施形態では、熱伝導性のケーブル１０８は構造１０２の外径とコイル１０６とに直接巻き付けて結合させることが可能である。
【００２２】
図３に示すように真空容器７２は、複合内側円筒９０を覆うように金属製外側円筒８８を同心円状に配置させることによって製作されている。金属製外側円筒８８及び複合内側円筒９０は、１つの閉じた構造が形成されるように２つの磁気環状フランジ９２及び９４によって閉鎖されている。複合内側円筒９０は、ガラス繊維材料、セラミック材料、合成プラスチック材料（ただし、これらに限らない）などプラスチックや繊維材料から製作されることがある。したがって、ＡＣ磁場に曝露させたときにこの複合内側円筒９０はうず電流を発生させない。
【００２３】
真空容器７２は、外側ライニング７６、内側ライニング７８、並びに２つの環状端部ライニングフランジ８０及び８２を含む。外側ライニング７６、内側ライニング７８、並びに２つの環状端部ライニングフランジ８０及び８２によって、真空キャビティ８４を画定する１つの閉じた構造が形成される。外側ライニング７６、内側ライニング７８、並びに２つの環状端部ライニング８０及び８２は、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウムなどの金属から製作されることがある。これらの構成要素７６、７８、８０及び８２は、その全体を参照番号９８で表すような防漏洩圧力境界を形成するためにエッジの位置で互いに溶接さもなければ取り付けられることがある。したがって真空キャビティ８４を画定する真空容器７２は、その全体を矢印１００で示した真空力に耐えることができる。金属製ライニング７６、７８は比較的肉薄であるため、傾斜パルス磁場によりうず電流ライニング７６、７８内に発生する傾斜パルス磁場が制限される。外側ライニング７６から見て傾斜磁場はかなり小さくかつ内側ライニング７８と比べて撮像ボリュームからより遠い位置にあるため、外側金属製ライニング７６は内側金属製ライニング７８と比べてより肉厚とすることがある。
【００２４】
ここで図４を参照すると、本発明の一実施形態による真空容器７２の磁気外側円筒８８を表している。外側円筒８８は、ＭＲＩシステム１０で使用するのに適した望ましい任意の材料から製作することができる。一実施形態ではその外側円筒８８は、鉄その他などの磁性材料から製作されている。外側円筒８８は、断面形状が等脚台形であるような複数の鉄製セグメント８８ａから構成されている。鉄製セグメント８８ａの利用による外側円筒８８の形成によって、ＡＣ磁場に曝露させたときに真空容器７２内に発生するうず電流が抑制され、結果としてＭＲＩシステム１０の画質が向上する。
【００２５】
図５に示すように、各セグメント８８ａはマグネットアセンブリ５０の長手方向の軸１０９に沿って延びる長さＬを有する。各セグメント８８ａは、真空容器７２に対して十分な剛性を提供するために、外径幅ＷＯＤより小さい内径幅ＷＩＤと、内側幅ＷＩＤ及び外側幅ＷＯＤより大きい高さＨと、を有する。換言すると、各セグメント８８ａの幅は半径方向で連続的や段階的に増大する。比較的肉厚の外側円筒８８は、マグネットアセンブリ８６と傾斜コイル５４の間の磁気相互作用に由来する振動を低減するような剛性の真空容器構造を提供しており、これによってＭＲＩシステム１０の磁場安定性及びシステム画質が向上する。セグメント８８ａは、外側円筒８８を形成するようにエポキシなどの適当な材料を用いて互いに結合させ、セグメント８８ａを互いに電気的に絶縁している。
【００２６】
ここで図６を参照すると、本発明の一実施形態による外側と内側の円筒８８、９０を互いに接続させるフランジ９２を表している。フランジ９４はフランジ９２と実質的に同一であり、簡潔とするため本明細書では別に記載しないことにする。フランジ９２は、ＭＲＩシステム１０での使用に適した望ましい任意の材料から製作することができる。一実施形態では、フランジ９２は鉄材料から製作される。外側円筒８８と同様に、フランジ９２も断面形状が等脚台形である複数の鉄製セグメント９２ａから構成されている。鉄製セグメント９２ａを用いてフランジ９２を形成することによって、ＡＣ磁場に曝露させたときに真空容器７２内に発生するうず電流が抑制され、結果としてＭＲＩシステム１０の画質が向上する。さらに、外側円筒８８とフランジ９２、９４の配置によって、マグネットのフリンジ磁場を低減させるような有効な磁束帰還経路、並びにＭＲＩシステム１０の望ましい特徴であるより開放型の構成が提供される。
【００２７】
図７に示すように各セグメント９２ａは、真空容器７２に対して十分な剛性を提供するように、外径幅ＷＯＤより小さい内径幅ＷＩＤと、内側と外側の両幅より大きい高さＨと、を有する。換言すると、各セグメント９２ａの幅は内径と外径の間で半径方向で連続的や段階的に増大する。外側円筒８８と同様に、比較的肉厚のフランジ９２、９４は、マグネットアセンブリ８６と傾斜コイル５４の間の磁気相互作用に由来する振動を低減するような剛性の真空容器構造を提供しており、これによってＭＲＩシステム１０の磁場安定性及びシステム画質が向上する。セグメント９２ａは、フランジ９２を形成するようにエポキシなどの適当な材料を用いて互いに結合させ、セグメント９２ａを互いに電気的に絶縁している。
【００２８】
図８は、フランジ９２、９４の側面像を表している。図８に示すようにフランジ９２、９４は断面が台形であり、外径厚さＯＤＴより小さい内径厚さＩＤＴを有している。さらに、外側及び内側円筒８８、９０と接した内側表面１１６は、内径表面１２０及び外径表面１２２と実質的に直交している。しかし外側表面１２４はこれ以外の表面１２０、１２２及び１２４のいずれとも実質的に直交していない。換言すると、フランジ９２、９４の厚さは半径方向で連続的や段階的に増大する。したがってフランジ９２、９４によって、図３に示すようなＭＲＩシステム１０のテーパ型断面が提供される。フランジ９２、９４がテーパ型断面であるため内径位置におけるマグネットの長さが短縮されると共に、より開放型のＭＲＩシステムが得られる。
【００２９】
この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による本発明の製作及び使用を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は添付の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、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、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。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態による真空容器を備えた磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのブロック概要図である。
【図２】図１のＭＲＩシステムで使用するための例示的なマグネットアセンブリの側面斜視図である。
【図３】図２の線３−３で切って見たマグネットアセンブリの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による図１のＭＲＩシステムで使用するための真空容器の外側円筒の斜視図である。
【図５】図４に示した外側円筒のセグメントの前面像である。
【図６】本発明の一実施形態による図１のＭＲＩシステムで使用するための真空容器のフランジの側面斜視図である。
【図７】図６に示したフランジのセグメントの前面像である。
【図８】図７に示したフランジのセグメントの側面像である。
【図９】本発明の一実施形態による超伝導コイルアセンブリの側面斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０ ＭＲＩ装置
１２ オペレータコンソール
１３ 入力デバイス
１４ 制御パネル
１６ 表示画面
１８ リンク
２０ コンピュータシステム
２０ａ バックプレーン
２２ プロセッサモジュール
２４ ＣＰＵモジュール
２６ メモリモジュール
２８ ディスク記憶装置
３０ テープ駆動装置
３２ システム制御部
３２ａ バックプレーン
３４ シリアルリンク
３６ ＣＰＵモジュール
３８ パルス発生器モジュール
４０ シリアルリンク
４２ 傾斜増幅器
４４ 収集制御器
４６ インタフェース回路
４８ 患者位置決めシステム
５０ 傾斜コイルアセンブリ
５２ マグネットアセンブリ
５４ 偏向マグネット
５６ ＲＦコイル
５８ 送受信器モジュール
６０ ＲＦ増幅器
６２ スイッチ
６４ 前置増幅器
６６ メモリモジュール
６８ アレイプロセッサ
７２ 真空容器
７４ ボア
７６ 外側ライニング
７８ 内側ライニング
８０ 端部ライニングフランジ
８２ 端部ライニングフランジ
８４ 真空キャビティ
８６ コイルアセンブリ
８８ 金属製外側円筒
８８ａ 鉄製セグメント
９０ 複合内側円筒
９２ 環状フランジ
９２ａ 鉄製セグメント
９４ 環状フランジ
１００ 矢印
１０２ 円筒状構造
１０４ 窪み
１０５ 非導電性スペーサ
１０６ 超伝導コイル
１０８ ケーブル
１０９ 長手方向の軸
１１０ クライオクーラ
１１２ 容器
１１４ 熱シールド
１１６ 内側表面
１１８ 冷媒冷却用チューブ
１２０ 内径表面
１２２ 外径表面
１２４ 外側表面
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には超伝導マグネットに関し、さらに詳細には磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの低うず電流超伝導マグネットアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導マグネットには多くの用途が存在する。例えば磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムでは、超伝導マグネットを利用して強力で均一な磁場を発生させ、この内部に患者その他の対象を配置させている。次いで、磁場傾斜コイル並びに無線周波数送信／受信コイルによって対象内の磁気回転物質に影響を与え、有用な画像の形成に使用できる信号を引き出している。こうしたコイルを使用する別のシステムには、スペクトロスコピーシステム、磁気エネルギー蓄積システム、及び超伝導発電機が含まれる。
【０００３】
多くの超伝導マグネットアセンブリでは、超伝導マグネットは、動作中に環境からマグネットを隔絶させるための真空容器内に配置される。ＭＲＩシステムや同様のマグネットの真空容器は一般に、圧力境界を形成するようにマグネットの組み上げの間に構成要素を一体に溶着させて製作される。ＭＲＩマグネットの真空容器の機能は、適正な真空動作を維持するために高信頼性の圧力境界を提供することにある。当技術分野で周知の真空容器は通常、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウムなどの金属から製作される。金属製の真空容器は真空力に耐えるだけの十分な強さをもつが、これらはうず電流を発生させると共に、ＡＣ磁場に曝されると撮像ボリューム内に望ましくない磁場歪みを発生させる。
【０００４】
従来の超伝導マグネットのコールドマスは、１つまたは幾つかの超伝導コイル、１つのコイル支持構造及び１つのヘリウム容器からなる。ヘリウム容器は、熱的隔絶のために真空容器内に配置させる圧力容器である。典型的には、ヘリウム容器内にある液体ヘリウムによって、コイルに対する冷却が提供され、コールドマスの温度が超伝導動作のために概ね４．２ケルビンに維持される。コイル自体はコイル支持構造の周りに巻きつけられる。
【０００５】
ヘリウム容器の製作には、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属が使用されるのが通常である。マグネットがＡＣ磁場環境で動作している場合、これらの金属構成要素内にうず電流が誘導されＡＣ損失が発生することになる。うず電流は、除去に大きなコストがかかる極低温で熱を発生させるため、ＡＣ損失は冷凍機システムに対する総熱負荷を増大させる。ある種の超伝導マグネット用途では、こうしたＡＣ損失は重要となる可能性があり、最小化するか可能であれば排除することが必要である。
【特許文献１】米国特許第７０５３７４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、所望の超伝導マグネット冷却を提供する一方、うず電流による磁場効果損失を低減させることに対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けのマグネットアセンブリは、内側円筒、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジを備えた真空容器を備える。該外側円筒と該１対のフランジは、互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメントを備える。真空容器の内部に超伝導マグネットアセンブリが配置され、また真空容器の内部に熱シールドが配置される。
【０００８】
本発明の別の態様では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けのマグネットアセンブリは、内側円筒、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジを備えた真空容器を備える。真空容器の内部に熱シールドが配置され、また真空容器の内部に超伝導マグネットアセンブリが配置される。この超伝導マグネットアセンブリは、軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサによって支持された多数の超伝導コイルと、熱伝導性のエンベロープを形成するように、円筒構造及び超伝導コイルの周りに巻き付けられた熱伝導性のケーブルと、を備える。
【０００９】
本発明の別の態様では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けのマグネットアセンブリは、内側円筒、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジを備えた真空容器を備える。真空容器の内部に熱シールドが配置される。真空容器の内部に超伝導マグネットアセンブリが配置される。超伝導マグネットアセンブリは多数の超伝導コイルを備える。真空容器の内部にはそれに接続した少なくとも１つの冷却用チューブを有する容器を配置させており、この少なくとも１つの冷却用チューブは超伝導コイルに冷却を提供するために超伝導マグネットアセンブリのごく近傍に位置させている。
【００１０】
本発明に関する様々な別の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
添付の図面は、本発明を実施するために目下のところ企図される好ましい実施形態を図示したものである。
【００１２】
図１を参照すると、超伝導マグネットシステム１０は一例として、交番電流（ＡＣ）環境で動作する超伝導マグネットシステムを備えている。例示的な超伝導マグネットシステムは、変圧器、発電機、モータ、超伝導マグネットエネルギー蓄積器（ＳＭＥＳ）、及び／または磁気共鳴（ＭＲ）システムを含む。従来のＭＲマグネットはＤＣモードで動作するが、幾つかのＭＲマグネットはマグネットに対する傾斜漏れ磁場が高い場合に傾斜コイルからのＡＣ磁場下で動作することがある。こうしたＡＣ磁場はマグネット内のＡＣ損失、うず電流、及び撮像ボリューム内の不用な磁場歪みを生成する。説明を目的として、磁気共鳴及び／または磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置及び／またはシステムの例示的な詳細に関する例証検討を提示することにする。
【００１３】
このＭＲシステムの動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及び表示画面１６を含むオペレータコンソール１２から制御を受けている。コンソール１２は、オペレータが画像の作成及び表示画面１６上への画像表示を制御できるようにする単独のコンピュータシステム２０と、リンク１８を介して連絡している。コンピュータシステム２０は、バックプレーン２０ａを介して互いに連絡している多くのモジュールを含んでいる。これらのモジュールには、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに当技術分野でフレームバッファとして知られている画像データアレイを記憶するためのメモリモジュール２６が含まれる。コンピュータシステム２０は、画像データ及びプログラムを記憶するためにディスク記憶装置２８及びテープ駆動装置３０とリンクしており、さらに高速シリアルリンク３４を介して単独のシステム制御部３２と連絡している。入力デバイス１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。
【００１４】
システム制御部３２は、バックプレーン３２ａにより互いに接続させたモジュールの組を含んでいる。これらのモジュールには、ＣＰＵモジュール３６や、シリアルリンク４０を介してオペレータコンソール１２に接続させたパルス発生器モジュール３８が含まれる。システム制御部３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、各システムコンポーネントを動作させて所望のスキャンシーケンスを実行させ、発生させる無線周波数（ＲＦ）パルスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを発生させている。パルス発生器モジュール３８は、スキャン中に発生させる傾斜パルスのタイミング及び形状を指示するために１組の傾斜増幅器４２と接続させている。パルス発生器モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。また最終的には、パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８はスキャンのために患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取っている。パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇｘ増幅器、Ｇｙ増幅器及びＧｚ増幅器を有する傾斜増幅器システム４２に加えられる。
【００１５】
マグネットアセンブリ５０は、傾斜磁場コイルアセンブリ５２、偏向マグネット５４及び全身用ＲＦコイル５６を含む。各傾斜増幅器は、収集する信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜を生成させるように傾斜コイルアセンブリ５２内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。システム制御部３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起した原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をＲＦコイル５６と電気的に接続させ、受信モードでは前置増幅器６４をコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても独立したＲＦコイル（例えば、表面コイル）を使用することが可能となる。
【００１６】
ＲＦコイル５６により取り込まれたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御部３２内のメモリモジュール６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイをメモリモジュール６６内に収集し終わると１回のスキャンが完了となる。この未処理のｋ空間データは、各画像を再構成させるように別々のｋ空間データアレイの形に配置し直しており、これらの各々は、データをフーリエ変換して画像データのアレイにするように動作するアレイプロセッサ６８に入力される。この画像データはシリアルリンク３４を介してコンピュータシステム２０に送られ、コンピュータシステム２０において画像データはディスク記憶装置２８内などの記憶装置内に格納される。この画像データは、オペレータコンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、テープ駆動装置３０上などの長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータコンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。
【００１７】
ここで図２及び３を参照すると、マグネットアセンブリ５０はさらに、ボア７４を画定している真空容器７２を含む。撮像用途では、対象が撮像のためにボア７４内に配置される（図１）ことは当業者であれば理解されよう。したがってボア７４は対象に関する撮像ボリュームへのアクセスを提供する。液体ヘリウムその他などの冷媒を包含した容器１１２は、真空容器７２の内部に配置させている。一実施形態では容器１１２は、ステンレス鋼その他などの適当な材料から製作された円筒状または楕円形のタンクを含む。クライオクーラ１１０は、容器１１２内の冷媒に冷却を提供するために容器１１２と接続させている。容器１１２には超伝導コイルアセンブリ８６に対して冷却を提供するために少なくとも１つの冷却用チューブ１１８が接続されている。
【００１８】
熱シールド１１４は真空容器７２の内部に配置させている。熱シールド１１４は、液体ヘリウム温度で動作している超伝導コイルアセンブリ８６への室温から輻射熱を阻止する。熱シールド１１４は、ガラス繊維ストランドと共通巻き付け、撚り合わせし、例えばエポキシにより補強して複合材料を形成し得る銅などの熱伝導性のストランドから製作されることがある。
【００１９】
マグネットアセンブリ５０はさらに、機械的支持構造により真空容器７２の真空ボリューム８４内に配置させた超伝導マグネットコイルアセンブリ８６を含む。明瞭にするためこの支持構造は図示していない。超伝導マグネットコイルアセンブリ８６の一実施形態は、図３に示すように複数の窪み１０４を備えたボビン様の円筒状構造１０２を含む。円筒状構造１０２は、プラスチックその他など電気的に非伝導性の材料から製作されることがある。超伝導コイル１０６は、Ｎｂ−Ｔｉ、Ｎｂ３−Ｓｎワイヤからなるものなど超伝導ワイヤのコイルから製作されることがあり、窪み１０４のうちの少なくとも１つの内部に配置させている。
【００２０】
代替的な一実施形態では、マグネットコイルアセンブリ８６は、図９に示すように長手方向の軸１０９に沿って超伝導コイル１０６と非導電性スペーサ１０５を軸方向に積み重ねることによって形成することができる。スペーサ１０５とコイル１０６は円筒状構造１０２を形成させるように、互いに接着さもなければ結合させている。スペーサ１０５は、ＭＲＩマグネット内の磁場均一性による要求に応じた正確さで超伝導コイル１０６を位置決めすると共に、コイル間の電磁気力を支持する。図示した実施形態では、全部で４つの超伝導コイル１０６をスペーサ１０５の間に配置させている。超伝導コイル１０６は、スペーサ１０５間に配置させる前に、巻き付けまたは成形することができる。コイル１０６は円筒状構造１０２が形成されたときにスペーサ１０５によって支持される。コイル１０６のリードは、磁気回路（図示せず）を形成されるようにルート設定して電気的に接続させている。
【００２１】
マグネットコイルアセンブリ８６のいずれの実施形態においても、熱伝導性のケーブル１０８は円筒状構造１０２及び超伝導コイル１０６にうずまき状に巻き付け、さもなければこれを覆うように配置させ、これによってケーブル１０８が実質的にマグネットアセンブリ５０の長手方向の軸１０９に沿って延びる（図９では簡略にするためにうずまき状巻き付けの一部分のみを示している）ようにしている。熱伝導性のケーブル１０８は、銅、アルミニウムその他から編み組みして（ｂｒａｉｄｅｄ）製作されることがある。一実施形態では、そのケーブル１０８はＬｉｔｚケーブルとして一般に知られるものである。ケーブル１０８を構造１０２上に巻き付け終えた後にケーブル１０８は熱伝導性のエンベロープを形成する。容器１１２からの少なくとも１つの冷媒冷却用チューブ１１８は熱伝導性のケーブル１０８の外径のごく近傍に配置させて冷媒冷却用チューブ１１８を熱伝導性のエンベロープの近傍に位置させ、これにより従来の冷却システムと比較した冷媒冷却システムの簡略化、製造の容易さ、並びに必要な冷媒量の低減を可能にしている。一実施形態では、熱伝導性のケーブル１０８は構造１０２の外径とコイル１０６とに直接巻き付けて結合させることが可能である。
【００２２】
図３に示すように真空容器７２は、複合内側円筒９０を覆うように金属製外側円筒８８を同心円状に配置させることによって製作されている。金属製外側円筒８８及び複合内側円筒９０は、１つの閉じた構造が形成されるように２つの磁気環状フランジ９２及び９４によって閉鎖されている。複合内側円筒９０は、ガラス繊維材料、セラミック材料、合成プラスチック材料（ただし、これらに限らない）などプラスチックや繊維材料から製作されることがある。したがって、ＡＣ磁場に曝露させたときにこの複合内側円筒９０はうず電流を発生させない。
【００２３】
真空容器７２は、外側ライニング７６、内側ライニング７８、並びに２つの環状端部ライニングフランジ８０及び８２を含む。外側ライニング７６、内側ライニング７８、並びに２つの環状端部ライニングフランジ８０及び８２によって、真空キャビティ８４を画定する１つの閉じた構造が形成される。外側ライニング７６、内側ライニング７８、並びに２つの環状端部ライニング８０及び８２は、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウムなどの金属から製作されることがある。これらの構成要素７６、７８、８０及び８２は、その全体を参照番号９８で表すような防漏洩圧力境界を形成するためにエッジの位置で互いに溶接さもなければ取り付けられることがある。したがって真空キャビティ８４を画定する真空容器７２は、その全体を矢印１００で示した真空力に耐えることができる。金属製ライニング７６、７８は比較的肉薄であるため、傾斜パルス磁場によりうず電流ライニング７６、７８内に発生する傾斜パルス磁場が制限される。外側ライニング７６から見て傾斜磁場はかなり小さくかつ内側ライニング７８と比べて撮像ボリュームからより遠い位置にあるため、外側金属製ライニング７６は内側金属製ライニング７８と比べてより肉厚とすることがある。
【００２４】
ここで図４を参照すると、本発明の一実施形態による真空容器７２の磁気外側円筒８８を表している。外側円筒８８は、ＭＲＩシステム１０で使用するのに適した望ましい任意の材料から製作することができる。一実施形態ではその外側円筒８８は、鉄その他などの磁性材料から製作されている。外側円筒８８は、断面形状が等脚台形であるような複数の鉄製セグメント８８ａから構成されている。鉄製セグメント８８ａの利用による外側円筒８８の形成によって、ＡＣ磁場に曝露させたときに真空容器７２内に発生するうず電流が抑制され、結果としてＭＲＩシステム１０の画質が向上する。
【００２５】
図５に示すように、各セグメント８８ａはマグネットアセンブリ５０の長手方向の軸１０９に沿って延びる長さＬを有する。各セグメント８８ａは、真空容器７２に対して十分な剛性を提供するために、外径幅ＷＯＤより小さい内径幅ＷＩＤと、内側幅ＷＩＤ及び外側幅ＷＯＤより大きい高さＨと、を有する。換言すると、各セグメント８８ａの幅は半径方向で連続的や段階的に増大する。比較的肉厚の外側円筒８８は、マグネットアセンブリ８６と傾斜コイル５４の間の磁気相互作用に由来する振動を低減するような剛性の真空容器構造を提供しており、これによってＭＲＩシステム１０の磁場安定性及びシステム画質が向上する。セグメント８８ａは、外側円筒８８を形成するようにエポキシなどの適当な材料を用いて互いに結合させ、セグメント８８ａを互いに電気的に絶縁している。
【００２６】
ここで図６を参照すると、本発明の一実施形態による外側と内側の円筒８８、９０を互いに接続させるフランジ９２を表している。フランジ９４はフランジ９２と実質的に同一であり、簡潔とするため本明細書では別に記載しないことにする。フランジ９２は、ＭＲＩシステム１０での使用に適した望ましい任意の材料から製作することができる。一実施形態では、フランジ９２は鉄材料から製作される。外側円筒８８と同様に、フランジ９２も断面形状が等脚台形である複数の鉄製セグメント９２ａから構成されている。鉄製セグメント９２ａを用いてフランジ９２を形成することによって、ＡＣ磁場に曝露させたときに真空容器７２内に発生するうず電流が抑制され、結果としてＭＲＩシステム１０の画質が向上する。さらに、外側円筒８８とフランジ９２、９４の配置によって、マグネットのフリンジ磁場を低減させるような有効な磁束帰還経路、並びにＭＲＩシステム１０の望ましい特徴であるより開放型の構成が提供される。
【００２７】
図７に示すように各セグメント９２ａは、真空容器７２に対して十分な剛性を提供するように、外径幅ＷＯＤより小さい内径幅ＷＩＤと、内側と外側の両幅より大きい高さＨと、を有する。換言すると、各セグメント９２ａの幅は内径と外径の間で半径方向で連続的や段階的に増大する。外側円筒８８と同様に、比較的肉厚のフランジ９２、９４は、マグネットアセンブリ８６と傾斜コイル５４の間の磁気相互作用に由来する振動を低減するような剛性の真空容器構造を提供しており、これによってＭＲＩシステム１０の磁場安定性及びシステム画質が向上する。セグメント９２ａは、フランジ９２を形成するようにエポキシなどの適当な材料を用いて互いに結合させ、セグメント９２ａを互いに電気的に絶縁している。
【００２８】
図８は、フランジ９２、９４の側面像を表している。図８に示すようにフランジ９２、９４は断面が台形であり、外径厚さＯＤＴより小さい内径厚さＩＤＴを有している。さらに、外側及び内側円筒８８、９０と接した内側表面１１６は、内径表面１２０及び外径表面１２２と実質的に直交している。しかし外側表面１２４はこれ以外の表面１２０、１２２及び１２４のいずれとも実質的に直交していない。換言すると、フランジ９２、９４の厚さは半径方向で連続的や段階的に増大する。したがってフランジ９２、９４によって、図３に示すようなＭＲＩシステム１０のテーパ型断面が提供される。フランジ９２、９４がテーパ型断面であるため内径位置におけるマグネットの長さが短縮されると共に、より開放型のＭＲＩシステムが得られる。
【００２９】
この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による本発明の製作及び使用を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は添付の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、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、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。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態による真空容器を備えた磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのブロック概要図である。
【図２】図１のＭＲＩシステムで使用するための例示的なマグネットアセンブリの側面斜視図である。
【図３】図２の線３−３で切って見たマグネットアセンブリの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による図１のＭＲＩシステムで使用するための真空容器の外側円筒の斜視図である。
【図５】図４に示した外側円筒のセグメントの前面像である。
【図６】本発明の一実施形態による図１のＭＲＩシステムで使用するための真空容器のフランジの側面斜視図である。
【図７】図６に示したフランジのセグメントの前面像である。
【図８】図７に示したフランジのセグメントの側面像である。
【図９】本発明の一実施形態による超伝導コイルアセンブリの側面斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０ ＭＲＩ装置
１２ オペレータコンソール
１３ 入力デバイス
１４ 制御パネル
１６ 表示画面
１８ リンク
２０ コンピュータシステム
２０ａ バックプレーン
２２ プロセッサモジュール
２４ ＣＰＵモジュール
２６ メモリモジュール
２８ ディスク記憶装置
３０ テープ駆動装置
３２ システム制御部
３２ａ バックプレーン
３４ シリアルリンク
３６ ＣＰＵモジュール
３８ パルス発生器モジュール
４０ シリアルリンク
４２ 傾斜増幅器
４４ 収集制御器
４６ インタフェース回路
４８ 患者位置決めシステム
５０ 傾斜コイルアセンブリ
５２ マグネットアセンブリ
５４ 偏向マグネット
５６ ＲＦコイル
５８ 送受信器モジュール
６０ ＲＦ増幅器
６２ スイッチ
６４ 前置増幅器
６６ メモリモジュール
６８ アレイプロセッサ
７２ 真空容器
７４ ボア
７６ 外側ライニング
７８ 内側ライニング
８０ 端部ライニングフランジ
８２ 端部ライニングフランジ
８４ 真空キャビティ
８６ コイルアセンブリ
８８ 金属製外側円筒
８８ａ 鉄製セグメント
９０ 複合内側円筒
９２ 環状フランジ
９２ａ 鉄製セグメント
９４ 環状フランジ
１００ 矢印
１０２ 円筒状構造
１０４ 窪み
１０５ 非導電性スペーサ
１０６ 超伝導コイル
１０８ ケーブル
１０９ 長手方向の軸
１１０ クライオクーラ
１１２ 容器
１１４ 熱シールド
１１６ 内側表面
１１８ 冷媒冷却用チューブ
１２０ 内径表面
１２２ 外径表面
１２４ 外側表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）向けのマグネットアセンブリ（５２）であって、
内側円筒（９０）、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒（８８）、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジ（９２、９４）を備える真空容器（７２）であって、該外側円筒（８８）と該１対のフランジ（９２、９４）は互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメント（８８ａ、９２ａ）を備えている真空容器（７２）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた熱シールド（１１４）と、
を備えるマグネットアセンブリ（５２）。
【請求項２】
超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）に対して冷却を提供するために前記真空容器（７２）の内部に配置させた容器（１１２）をさらに備える請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記容器（１１２）に対して冷媒を提供するために該容器（１１２）と接続させたクライオクーラ（１１０）をさらに備える請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
傾斜コイルアセンブリ（５０）、偏向マグネット（５４）及び全身用ＲＦコイル（５６）をさらに備える請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記熱シールド（１１４）は複合材料から製作されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記真空容器（７２）の内側円筒（９０）は複合材料から製作されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記真空容器（７２）はさらに、閉じた防漏洩構造を形成するように、外側ライニング（７６）、内側ライニング（７８）、及び２つの環状端部ライニングフランジ（８０、８２）を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）はさらに、熱伝導性のエンベロープを形成するように、少なくとも１つの窪み（１０４）を有する非導電性円筒構造（１０２）、該少なくとも１つの窪み（１０４）内に配置させた超伝導コイル（１０６）、並びに該円筒構造（１０２）及び超伝導コイル（１０６）の周りに巻き付けられた金属製ケーブル（１０８）を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）は、熱伝導性のエンベロープを形成するように、軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサ（１０５）によって支持された多数の超伝導コイル（１０６）と、該円筒状スペーサ（１０５）及び超伝導コイル（１０６）の周りに巻き付けられた熱伝導性のケーブル（１０８）と、を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
各セグメント（８８ａ、９２ａ）は断面形状が等脚台形である、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
各フランジ（９２、９４）は、内側表面（１１６）、外側表面（１２４）、内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）を有すると共に、該内側表面（１１６）は内側及び外側の円筒（９０、８８）と接触しており、該内側表面（１１６）は該内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）と実質的に直交しており、かつ該外側表面（１２４）は該内側表面（１１６）及び該内径と外径の表面（１２０、１２２）と実質的に直交していない、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）向けのマグネットアセンブリ（５２）であって、
内側円筒（９０）、該内側円筒（９０）の周りで同心円状に配置させた外側円筒（８８）、及び該内側と外側の円筒（９０、８８）を接続するための１対のフランジ（９２、９４）を備えた真空容器（７２）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた熱シールド（１１４）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）であって、軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサ（１０５）によって支持された多数の超伝導コイル（１０６）と、熱伝導性のエンベロープを形成するように該円筒状スペーサ（１０５）及び超伝導コイル（１０６）の周りに巻き付けられた熱伝導性のケーブル（１０８）と、を備える超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）と、
を備えるマグネットアセンブリ（５２）。
【請求項１３】
前記真空容器（７２）の内部に配置させると共にそれに接続した少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）を有する冷媒を包含するように構成された容器（１１２）をさらに備えており、該少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）は超伝導コイル（１０６）に冷却を提供するために該超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）の周りに配置されている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記容器（１１２）に冷媒を提供するためのクライオクーラ（１１０）をさらに備える請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
傾斜コイルアセンブリ（５０）、偏向マグネット（５４）及び全身用ＲＦコイル（５６）をさらに備える請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記熱シールド（１１４）は複合材料から製作されている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記真空容器（７２）の内側円筒（９０）は複合材料から製作されている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記真空容器（７２）はさらに、閉じた構造を形成するような、外側ライニング（７６）、内側ライニング（７８）、及び２つの環状端部ライニングフランジ（８０、８２）を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記外側円筒（８８）と前記１対のフランジ（９２、９４）は、互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメント（８８ａ、９２ａ）を備えている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
各セグメント（８８ａ、９２ａ）は断面形状が等脚台形である、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
各フランジ（９２、９４）は、内側表面（１１６）、外側表面（１２４）、内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）を有すると共に、該内側表面（１１６）は内側及び外側の円筒（９０、８８）と接触しており、該内側表面（１１６）は該内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）と実質的に直交しており、かつ該外側表面（１２４）は該内側表面（１１６）及び該内径と外径の表面（１２０、１２２）と実質的に直交していない、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）向けのマグネットアセンブリ（５２）であって、
内側円筒（９０）、該内側円筒（９０）の周りで同心円状に配置させた外側円筒（８８）、及び該内側と外側の円筒（９０、８８）を接続するための１対のフランジ（９２、９４）を備えた真空容器（７２）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた熱シールド（１１４）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた多数の超伝導コイル（１０６）を備えた超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させると共にそれに接続した少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）を有する容器（１１２）であって、該少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）は超伝導コイル（１０６）に冷却を提供するために超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）のごく近傍に位置している容器（１１２）と、
を備えるマグネットアセンブリ（５２）。
【請求項２３】
前記多数の超伝導コイル（１０６）は軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサ（１０５）によって支持されており、熱伝導性のエンベロープを形成するように該円筒状スペーサ（１０５）及び該超伝導コイル（１０６）の周りに熱伝導性のケーブル（１０８）が巻き付けられている、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記外側円筒（８８）と前記１対のフランジ（９２、９４）は、互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメント（８８ａ、９２ａ）を備えている、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）向けのマグネットアセンブリ（５２）であって、
内側円筒（９０）、該内側円筒の周りで同心円状に配置させた外側円筒（８８）、及び該内側と外側の円筒を接続するための１対のフランジ（９２、９４）を備える真空容器（７２）であって、該外側円筒（８８）と該１対のフランジ（９２、９４）は互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメント（８８ａ、９２ａ）を備えている真空容器（７２）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた熱シールド（１１４）と、
を備えるマグネットアセンブリ（５２）。
【請求項２】
超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）に対して冷却を提供するために前記真空容器（７２）の内部に配置させた容器（１１２）をさらに備える請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記容器（１１２）に対して冷媒を提供するために該容器（１１２）と接続させたクライオクーラ（１１０）をさらに備える請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
傾斜コイルアセンブリ（５０）、偏向マグネット（５４）及び全身用ＲＦコイル（５６）をさらに備える請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記熱シールド（１１４）は複合材料から製作されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記真空容器（７２）の内側円筒（９０）は複合材料から製作されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記真空容器（７２）はさらに、閉じた防漏洩構造を形成するように、外側ライニング（７６）、内側ライニング（７８）、及び２つの環状端部ライニングフランジ（８０、８２）を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）はさらに、熱伝導性のエンベロープを形成するように、少なくとも１つの窪み（１０４）を有する非導電性円筒構造（１０２）、該少なくとも１つの窪み（１０４）内に配置させた超伝導コイル（１０６）、並びに該円筒構造（１０２）及び超伝導コイル（１０６）の周りに巻き付けられた金属製ケーブル（１０８）を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）は、熱伝導性のエンベロープを形成するように、軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサ（１０５）によって支持された多数の超伝導コイル（１０６）と、該円筒状スペーサ（１０５）及び超伝導コイル（１０６）の周りに巻き付けられた熱伝導性のケーブル（１０８）と、を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
各セグメント（８８ａ、９２ａ）は断面形状が等脚台形である、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
各フランジ（９２、９４）は、内側表面（１１６）、外側表面（１２４）、内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）を有すると共に、該内側表面（１１６）は内側及び外側の円筒（９０、８８）と接触しており、該内側表面（１１６）は該内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）と実質的に直交しており、かつ該外側表面（１２４）は該内側表面（１１６）及び該内径と外径の表面（１２０、１２２）と実質的に直交していない、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）向けのマグネットアセンブリ（５２）であって、
内側円筒（９０）、該内側円筒（９０）の周りで同心円状に配置させた外側円筒（８８）、及び該内側と外側の円筒（９０、８８）を接続するための１対のフランジ（９２、９４）を備えた真空容器（７２）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた熱シールド（１１４）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）であって、軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサ（１０５）によって支持された多数の超伝導コイル（１０６）と、熱伝導性のエンベロープを形成するように該円筒状スペーサ（１０５）及び超伝導コイル（１０６）の周りに巻き付けられた熱伝導性のケーブル（１０８）と、を備える超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）と、
を備えるマグネットアセンブリ（５２）。
【請求項１３】
前記真空容器（７２）の内部に配置させると共にそれに接続した少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）を有する冷媒を包含するように構成された容器（１１２）をさらに備えており、該少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）は超伝導コイル（１０６）に冷却を提供するために該超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）の周りに配置されている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記容器（１１２）に冷媒を提供するためのクライオクーラ（１１０）をさらに備える請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
傾斜コイルアセンブリ（５０）、偏向マグネット（５４）及び全身用ＲＦコイル（５６）をさらに備える請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記熱シールド（１１４）は複合材料から製作されている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記真空容器（７２）の内側円筒（９０）は複合材料から製作されている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記真空容器（７２）はさらに、閉じた構造を形成するような、外側ライニング（７６）、内側ライニング（７８）、及び２つの環状端部ライニングフランジ（８０、８２）を含む、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記外側円筒（８８）と前記１対のフランジ（９２、９４）は、互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメント（８８ａ、９２ａ）を備えている、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
各セグメント（８８ａ、９２ａ）は断面形状が等脚台形である、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
各フランジ（９２、９４）は、内側表面（１１６）、外側表面（１２４）、内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）を有すると共に、該内側表面（１１６）は内側及び外側の円筒（９０、８８）と接触しており、該内側表面（１１６）は該内径表面（１２０）及び外径表面（１２２）と実質的に直交しており、かつ該外側表面（１２４）は該内側表面（１１６）及び該内径と外径の表面（１２０、１２２）と実質的に直交していない、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）向けのマグネットアセンブリ（５２）であって、
内側円筒（９０）、該内側円筒（９０）の周りで同心円状に配置させた外側円筒（８８）、及び該内側と外側の円筒（９０、８８）を接続するための１対のフランジ（９２、９４）を備えた真空容器（７２）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた熱シールド（１１４）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させた多数の超伝導コイル（１０６）を備えた超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）と、
前記真空容器（７２）の内部に配置させると共にそれに接続した少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）を有する容器（１１２）であって、該少なくとも１つの冷却用チューブ（１１８）は超伝導コイル（１０６）に冷却を提供するために超伝導マグネットコイルアセンブリ（８６）のごく近傍に位置している容器（１１２）と、
を備えるマグネットアセンブリ（５２）。
【請求項２３】
前記多数の超伝導コイル（１０６）は軸方向に位置決めされかつ非導電性の円筒状スペーサ（１０５）によって支持されており、熱伝導性のエンベロープを形成するように該円筒状スペーサ（１０５）及び該超伝導コイル（１０６）の周りに熱伝導性のケーブル（１０８）が巻き付けられている、請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記外側円筒（８８）と前記１対のフランジ（９２、９４）は、互いに結合させかつ互いから電気的に絶縁させた磁性材料から製作した複数のセグメント（８８ａ、９２ａ）を備えている、請求項２２に記載のアセンブリ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１０６７４２（Ｐ２００９−１０６７４２Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６３３７（Ｐ２００８−２７６３３７）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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