磁気共鳴撮像システム向けの端部フランジ並びに製造方法
【課題】磁気共鳴撮像ＭＲＩシステム向けの端部フランジ並びに端部フランジを製造するための方法を提供する。
【解決手段】磁気共鳴撮像ＭＲＩシステム向けの端部フランジ並びに端部フランジを製造するための方法を提供する。端部フランジの１つは、ＭＲＩシステム２０の真空容器２４向けのものである。この真空容器は、マグネットアセンブリをその内部に受け容れるように構成されたハウジング２４と、ハウジングの端部を形成する端部フランジ３２と、を含む。このフランジは、外表面と、内表面と、外表面と内表面の間に結合されたコアと、を含んでおり、コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する。
【解決手段】磁気共鳴撮像ＭＲＩシステム向けの端部フランジ並びに端部フランジを製造するための方法を提供する。端部フランジの１つは、ＭＲＩシステム２０の真空容器２４向けのものである。この真空容器は、マグネットアセンブリをその内部に受け容れるように構成されたハウジング２４と、ハウジングの端部を形成する端部フランジ３２と、を含む。このフランジは、外表面と、内表面と、外表面と内表面の間に結合されたコアと、を含んでおり、コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は全般的には冷媒冷却式の磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムに関し、またさらに詳細にはＭＲＩシステム用の真空容器向けの端部フランジに関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導コイルＭＲＩシステムでは、超伝導マグネットを形成するコイルをヘリウム容器を用いて冷媒冷却している。こうしたＭＲＩシステムのうちの幾つかに関する冷媒冷却システムは、システムの動作時に超伝導マグネットコイルを連続して冷却することができる。さらに、典型的には真空容器内部で真空容器とヘリウム容器の間に位置決めした熱シールドを設けることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＲＩシステムの真空容器向けの従来のフランジは、その内部の構成要素を支持するために厚い金属構造として形成しなければならない。この厚い金属フランジによってＭＲＩシステム全体に対するコスト及び重量が増大する。さらに、この端部フランジを覆うようにその間にギャップを備えたカバーを設けるのが一般的である。したがってＭＲＩシステムに対して与えられた占有領域では、ギャップがつくる空間のために超伝導マグネットアセンブリに対するコイル長が短くなる結果となる。コイル長がこのように短くなると電磁気（ＥＭ）エンベロープが低下することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
様々な実施形態では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの真空容器を提供する。本真空容器は、マグネットアセンブリをその内部に受け容れるように構成されたハウジングと、該ハウジングの端部を形成する端部フランジと、を含む。このフランジは、外表面と、内表面と、該外表面と内表面の間に結合されたコアと、を含んでおり、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する。
【０００５】
別の実施形態では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）デバイス向けのマグネットシステムを提供する。本マグネットシステムは、平面壁を形成する外表面及び内表面を有する非中実のコアから形成された少なくとも１つの端部フランジを有する真空容器を含む。この非中実のコアは、外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する。本マグネットシステムはさらに、真空容器の内部にあってその内部に液体ヘリウムを有する冷媒容器を含む。本マグネットシステムはさらに、冷媒容器の内部にある超伝導マグネットを含む。
【０００６】
さらに別の実施形態では、マグネット共鳴撮像（ＭＲＩ）システム用の真空容器向けのフランジを製造する方法を提供する。本方法は、真空容器フランジのコア、外表面及び内表面を形成するステップであって、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する形成ステップを含む。本方法はさらに、コアを外表面及び内表面と一体に結合させるステップであって、該コアは外表面と内表面の間にあると共に一体となって概して平面状の真空容器フランジを画定している結合ステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に従って形成した磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステムの簡略ブロック図である。
【図２】様々な実施形態に従って形成した端部フランジを表しているＭＲＩマグネットシステムの断面図である。
【図３】様々な実施形態に従って形成したフランジを備えた真空容器を表した簡略図である。
【図４】様々な実施形態に従って形成したフランジを備えた真空容器を表した簡略ブロック図である。
【図５】一実施形態に従って形成した真空容器フランジの一部分の断面図である。
【図６】別の実施形態に従って形成した真空容器フランジの一部分の断面図である。
【図７】図６の真空容器フランジのコアの一部分の平面図である。
【図８】図６の真空容器フランジのコアの一部分の斜視図である。
【図９】様々な実施形態によるＭＲＩシステム用の真空容器向けのフランジを製造するための方法の流れ図である。
【図１０】様々な実施形態に従って形成した真空容器フランジをその内部に実現し得るＭＲＩシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上述した要約、並びにある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。これらの図面が様々な実施形態の機能ブロックからなる図を表している場合も、必ずしもこれらの機能ブロックがハードウェア間で分割されることを意味するものではない。したがって例えば、１つまたは複数の機能ブロックを単一のハードウェアの形で実現させることも、複数のハードウェアの形で実現させることもあり得る。こうした様々な実施形態は図面に示した配置や手段に限定されるものではないことを理解すべきである。
【０００９】
本明細書で使用する場合、単数形で「ａ」や「ａｎ」の語を前に付けて記載した要素やステップは、これに関する複数の要素やステップも排除していない（こうした排除を明示的に記載している場合を除く）と理解すべきである。さらに、「一実施形態」に対する言及は、記載した特徴を同様に組み込んでいる追加的な実施形態の存在を排除すると理解されるように意図したものではない。さらに特に明示的に否定する記述をしない限り、ある具体的な性状を有する１つまたは複数の構成要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、こうした構成要素で当該性状を有しない追加的な構成要素も含むことがある。
【００１０】
様々な実施形態によって、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムの真空容器向けの１つまたは複数の端部フランジを提供する。幾つかの実施形態ではその端部フランジは、端部フランジの外表面及び内表面と異なる材料から形成されたコアを有するマルチ材料構造として形成されている。別の実施形態ではそのコアは、外表面及び内表面と異なる構造を有する。少なくとも１つの実施形態の実施によって、ＭＲＩマグネットの全長が短縮されることがあり、あるいはマグネット長さを同じままとした場合に電磁気（ＥＭ）エンベロープが増大されることがある。さらに少なくとも１つの実施形態の実施によって、マグネットアセンブリ用のカバーが不要となることや、ＭＲＩシステムの音響ノイズが低減されることがある。
【００１１】
図１は、様々な実施形態に従って形成したＭＲＩマグネットシステム２０の簡略ブロック図である。ＭＲＩマグネットシステム２０は、液体ヘリウムなどの液体冷媒を保持している容器２２を含む。したがってこの実施形態では容器２２は、ヘリウム圧力容器と呼ぶこともあるヘリウム容器である。容器２２は、真空容器２４によって囲繞されていると共に、これの内部及び／またはこれらの間に熱シールド２６を含む。熱シールド２６は例えば、断熱用の放射シールドとすることがある。真空容器２４は、１つまたは複数の端部フランジ３２をその１つまたは複数の端部（ヘリウム容器２２を含むマグネットアセンブリの端部とし得る）に配置させて含む。様々な実施形態において端部フランジ３２は、コアと、本明細書の以下でより詳細に説明するような異なる材料または構造から形成された外表面及び内表面と、を含む。
【００１２】
様々な実施形態ではクライオクーラとしているコールドヘッド２８は、コールドヘッドスリーブ３０（例えば、ハウジング）内部で真空容器２４を通過して延びている。したがって真空容器２４内部の真空に影響を及ぼさないようにして、コールドヘッド２８の低温端部をコールドヘッドスリーブ３０内部に位置決めすることができる。コールドヘッド２８は、コールドヘッドスリーブ３０内部に挿入されると共に、１つまたは複数のフランジ及びボルトなどの適当な任意の手段あるいは当技術分野で周知の別の手段を用いて確保されている。さらに、真空容器２４の外部にコールドヘッド２８のモータ４２（図２参照）を設けている。
【００１３】
様々な実施形態では超伝導マグネットを形成する１つまたは複数のマグネットコイル３４が、ヘリウム容器２２の内部に設けられると共に、本明細書でより詳細に記載しているようなＭＲＩシステムの動作時にＭＲＩ画像データを収集するように制御を受けている。さらに、ＭＲＩシステムの動作時において、ＭＲＩマグネットシステム２０のヘリウム容器２２内部にある液体ヘリウムが超伝導マグネット３４を冷却している。超伝導マグネットコイル３４は、超伝導温度（例えば、４．２ケルビン（Ｋ））まで冷却されることがある。この冷却過程は、ボイルオフしたヘリウムガスをヘリウム再凝縮システム（図１では図示せず）によって液体になるように再凝縮させると共にこれをヘリウム容器２２に戻すことを含むことがある。ボイルオフしたヘリウムは、ヘリウム容器２２を熱シールド２６に接続している気体通路３６を通って渡すことがあることに留意すべきである。気体通路３６から熱シールド２６までのヘリウムガスの通過は熱シールド２６を冷却する役割をする。この冷却システムはさらに、冷媒を冷却するようにヘリウム容器２２をコールドヘッド２８に接続するための気体通路３８及び４０（例えば、チューブ）を含む。
【００１４】
例えば図１及び２に示したような様々な実施形態では、ボイルオフしたヘリウムガスをコールドヘッド２８に出入りするように循環させるために気体通路３８と気体通路４０のそれぞれが、ヘリウム容器２２からのヘリウムガスの転送または伝達を行うように動作する。さらに通路３６は、例えば通常動作時やコールドヘッド２８のパワーオフ状態中にヘリウム容器２２からのヘリウムガス（例えば、ボイルオフしたヘリウムガス）を熱シールド２６内でまたはその位置で循環させるために、ヘリウム容器２２からのヘリウムガスを転送または伝達するように動作する。ヘリウム容器２２に出入りするようにヘリウムを転送するためには任意の結合配列や結合手段を用い得ることに留意すべきである。
【００１５】
したがって様々な実施形態ではクライオクーラであるようなコールドヘッド２８は、コールドヘッド２８のモータ４２が真空容器２４の外部に設けられた状態で、コールドヘッドスリーブ３０（例えば、ハウジング）内部の真空容器２４を通過して延びている。この冷却過程は、ヘリウム再凝縮システム５０によりボイルオフしたヘリウムガスを液体に再凝縮させてヘリウム容器２２に戻すことを含むことがある。ボイルオフしたヘリウムは、ヘリウム容器２２を再凝縮システム５０に接続する気体通路３８を通過することがあること、並びに再凝縮させたヘリウムは通路４０を通ってヘリウム容器まで戻されることがあることに留意すべきである。
【００１６】
図２は、様々な実施形態に従って形成した端部フランジ３２を備えた真空容器２４を表しているＭＲＩマグネットシステム２０の一部分の断面図である。図面全体を通じて同じ参照番号が同じまたは同様の部分を示していることに留意すべきである。図のようにヘリウム容器２２は、真空容器２４に囲繞されると共にその内部及び／またはその間に熱シールド２６を含んでおり、この熱シールドは例えば、断熱性の放射シールドとすることができる。
【００１７】
真空容器２４の端部フランジ３２は、真空容器２４の外側壁と内側壁のそれぞれの一部を概して画定している外表面４４と内表面４６を含む。外表面４４は一般に、環境または外気に対して曝露された表面（例えば、オペレータに見えている表面）であり、また内表面４６は、真空容器２４のうち端部フランジ３２に沿った内部表面を画定している。端部フランジ３２は、外表面４４と内表面４６の間にコア４８を含む。したがって、様々な実施形態によるコア４８は、外表面４４と内表面４６の間に挟み合されている。一実施形態ではそのコア４８は、外表面４４及び内表面４６と異なる材料または構造（例えば、中実な外表面４４と内表面４６を備えた非中実のコア）から形成されている。さらに、外表面４４と内表面４６は、同じ材料から形成されることも、異なる材料から形成されることもある。
【００１８】
様々なハウジング、超伝導マグネットコイル３４及びコールドヘッド２８を表した簡略図面である図３には、ＭＲＩマグネットシステム２０の一構成を表している。この実施形態ではＭＲＩマグネットシステム２０は、例えば熱伝導率が高い円筒状シェル（例えば、１つまたは複数のコイル支持シェル）の内部に支持されると共に、極低温冷凍システムとして動作するコールドヘッド２８によって冷却されている同心性の超伝導主コイル３４とバッキングコイル６２から形成された超伝導ＭＲＩマグネット６０を含む。
【００１９】
様々な実施形態による超伝導コイル３４及び／または６２はエポキシ樹脂によって成形されている。例えば成形されるコイルは、ウェット状態のエポキシを巻き付けかつ硬化させて自己支持構造を形成させることがある。次いで超伝導コイル３４及び／または６２をコイル支持シェルに結合させることがある。形成させる超伝導コイル３４及び／または６２は、その中を通過するように対象（例えば、患者）の撮像に使用されるボア６４が画定されるようなサイズ設定としている。例えば、本明細書の以下でより詳細に説明するような対象の特定の部分を撮像するように視野域（ＦＯＶ）を画定させることがある。
【００２０】
図から分かるように真空容器２４は、概して平面状の外側壁６６を含んでおり、この外側壁６６は同様に概して平面状または平坦な端部フランジ３２を含む。図４には、ヘリウム容器２２がマグネット６０を形成する１つまたは複数のコイルをその内部に含むような一実施形態を表している。例えば、複数のコイル３４は巻き型７０（例えば、主マグネット巻き型）上に支持かつ維持されることがあり、また複数のコイル６２は巻き型７２（例えば、副次巻き型）上に支持かつ維持されることがある。巻き型７０及び７２は、超伝導マグネットのコイルを支持かつ維持することが可能な適当な任意の巻き型とすることができる。一実施形態では、コイル３４が主マグネットコイルであり、またコイル６２がバッキングコイルまたはシールドコイルである。コイル３４及び６２の数及び位置決めは所望によりまたは必要に応じて様々とすることができる。
【００２１】
コイル３４及び６２は、ヘリウム容器２２で包含された液体ヘリウム内に浸漬されている。この実施形態では、真空容器フランジ３２はより薄い構造から形成されている（これについては以下でより詳細に説明することにする）。例えば一実施形態では、真空容器フランジ３２は複数の材料及び／または全体厚が約１０ミリメートル（ｍｍ）の複数の構造または構成から形成されており、外表面４４と内表面４６はそれぞれ厚さが約２ｍｍである。
【００２２】
図５に示したように様々な実施形態では、外表面４４及び内表面４６はコア４８と比べて曲げ弾性係数（または、弾性率）がより大きい材料から形成されており、またコア４８は外表面４４及び内表面４６と比べてせん断係数（または、剛性率）がより大きい材料または構造から形成されている。幾つかの実施形態では、コア４８と外表面４４及び内表面４６とを同じ材料から形成しているが、それぞれの特性に影響を与えるように厚さや構造は異なることに留意すべきである。したがって様々な実施形態では、フランジ３２の剛性は主に、外表面４４及び内表面４６によって剛性コアのカバーまたはハウジングを画定させたコア４８の構造によって規定される。
【００２３】
一実施形態ではその外表面４４及び内表面４６は、例えばステンレス鋼や適当な別の金属からなる２ｍｍ厚の層などの金属シートまたは金属層から形成されている。しかし、外表面４４と内表面４６のうちの少なくとも一方を形成するために非金属材料を用いることもあり得る。例えば一実施形態では、外表面４６（見えている表面）をガラス繊維材料や別の強化ポリマーから形成させている。幾つかの実施形態では、炭素繊維ベースの材料を用いることもある。外表面４６を仕上げ外観を備えたガラス繊維や同様の材料から形成させる場合は、（ＭＲＩマグネットシステム２０の美観のための）追加のカバーは設けていない。したがって、外表面４６がＭＲＩマグネットシステム２０の最外側表面を形成しており、これがＭＲＩマグネットシステム２０の見えているハウジングとなる。
【００２４】
幾つかの実施形態ではそのコア４８を複合材料から形成させている。この複合材料は一般に、サブストレート及び樹脂から形成されている。この複合材料はさらに繊維強化させることがある。例えば、コア４８を炭素繊維強化プラスチックまたはガラス強化プラスチックから形成させることがある。この複合材料はさらに、金属基複合材料の形など別の金属を強化する金属繊維を含むことがある。例えば、セラミック基複合材料や熱可塑性の複合材料を含む別の非金属複合材料を用いることもある。したがって様々な実施形態では、コア４８は高密度複合材料から形成させることがある。
【００２５】
幾つかの実施形態ではそのコア４８を中実構造でない金属材料から形成させている。これらの実施形態では、外表面４４及び内表面４６は金属材料から形成させることも、非金属材料から形成させることもある。コア４８は、一実施形態では図６〜８に示したような複数の６角形セル８２を有する蜂の巣様構成８０を含むような構造によって画定されている。蜂の巣様構成８０の構造の幾何学構成は様々とすることが可能であり、例えば薄い垂直な壁（例えば、厚さが約１〜５ｍｍの壁）とし得る壁８４によって分離された中空の６角形セル８２（図８参照）からなるアレイとして図示している。この実施形態ではその６角形セル８２は柱状である。しかし、例えばダイヤモンド形状や８角形状（ただし、これらに限らない）など６角形以外の様々な形状でセル８２を形成し得ることに留意すべきである。これらの実施形態におけるコア８４は一般に、本明細書に記載したように密度を低下または最小限にしかつ面外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ）圧縮特性及び面外せん断特性を比較的高くした材料を提供する構造から形成されている。例えば蜂の巣様構成８０を用いる場合に幾つかの実施形態では、（中実のコアと比較して）約４分の１の材料を用いて約４倍のせん断係数の上昇が得られる。
【００２６】
フランジ３２の構成要素または層を形成する様々な材料は、希望されるまたは要求されることがある追加の特性を有するように選択し得ることに留意すべきである。例えば外表面４４を、ＭＲＩ用途に対する保険業者試験所（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ：ＵＬ）可燃性要件機能を提供する材料から形成させることがある。別法としてその外表面４４は、例えばＵＬ耐燃焼性材料層でコーティングすることがある。
【００２７】
外表面４４、内表面４６及びコア４８を含むフランジ３２の様々な構成要素は、適当な任意の締結手段を用いて一体に結合させることがある。例えば様々な構成要素を、ねじやボルトを用いるなどにより機械的に留めることがある。別の例では、エポキシなどの接着材や糊を用いることがある。さらに別の例には、例えば様々な構成要素を一体に溶接することを含む。
【００２８】
したがって様々な実施形態では、フランジ３２がサンドイッチ状または層状の構造（例えば、多層構造）から形成されており、サンドイッチタイプの複合材料構造によればフランジ３２をより薄くできると共に、中実フランジと同じまたは同様の特徴または特性（例えば、同じまたは同様の支持）を提供することが可能である。様々な実施形態ではそのコア４８の材料は、外表面４４及び内表面４６を剛性がより小さくかつ／または厚さがより薄い材料から形成できるようにより高い剛性または剛度を備えている。
【００２９】
様々な実施形態はさらに、ＭＲＩシステム用の真空容器向けのフランジを製造するための図９に示したような方法９０を提供する。本方法は９２において、より高い剛性または剛度を提供する材料によりまたはこうした構成を有するようにフランジ用のコアを形成するステップを含む。本明細書に記載したように、このコアはより高い剛性または剛度を提供するように選択した材料から形成させること、あるいはより高い剛性または剛度を有する構成（例えば、蜂の巣形状）で設けられることがある。例えばこのコアは、例えば７５ＧＰａを超える高いせん断係数を有するように形成させることがある。幾つかの実施形態ではそのコアは、約７９．３ＧＰａのせん断係数を有するような鋼とほぼ同じまたは少なくとも同じ高さのせん断係数を有するように形成されることがある。
【００３０】
本方法はさらに９４において、厚さがより薄いまたは剛度がより低い材料から外表面と内表面を形成するステップを含む。例えば一実施形態では、外表面と内表面を薄い金属層から（例えば、厚さが約２ｍｍのステンレス鋼材料から）形成している。
【００３１】
真空容器向けの端部フランジを形成するように、９６においてコアと外表面及び内表面とを一体に結合させている。これらの構成要素は、本明細書に記載したような適当な任意の手段を用いて一体に結合させることがある。外表面と内表面は一般に、その間にあるコアが端部フランジの体部を画定するようにして端部フランジの外側壁と内側壁を画定している。
【００３２】
次いで９８において、ＭＲＩシステム用の真空容器に対して端部フランジを結合させている。例えば端部フランジは、適当な任意の結合手段を用いて真空容器側面に結合させることがある。
【００３３】
幾つかの実施形態について超伝導マグネットを有するＭＲＩシステム用の真空容器の端部フランジと連携させて説明することがあるが、これらの様々な実施形態は超伝導マグネットを有する任意のタイプのシステムと連携して実現し得ることに留意すべきである。この超伝導マグネットは、別のタイプの医用撮像デバイス形で、また非医用の撮像デバイスの形で実現させることもある。さらに様々な実施形態は、別のタイプのＭＲＩシステムと連携させて実現させることもある。
【００３４】
したがってこの様々な実施形態は、様々なタイプのＭＲＩシステム向けの真空容器と連携して実現させることがある。例えばこの様々な実施形態は、図１０に示したＭＲＩシステム１００で実現させることがある。システム１００を単一モダリティの撮像システムとして図示しているが、マルチモダリティ撮像システムの形であるいはマルチモダリティ撮像システムを用いてこの様々な実施形態を実現し得ることを理解されたい。システム１００はＭＲＩ撮像システムとして図示しており、またシステム１００は、コンピュータ断層（ＣＴ）、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、単一光子放出コンピュータ断層（ＳＰＥＣＴ）、並びに超音波システム、あるいは人の画像などの画像作成が可能な別の任意のシステムなど様々なタイプの医用撮像システムと組み合わせることができる。さらにこれらの様々な実施形態は人を対象とした撮像のための医用撮像システムに限定されるものではなく、人以外の対象、手荷物、その他を撮像するための獣医学や非医用のシステムを含むことができる。
【００３５】
図１０を参照するとＭＲＩシステム１００は一般に、撮像部分１０２と、プロセッサやその他のコンピュータ処理デバイスや制御器デバイスを含み得る処理部分１０４と、を含む。ＭＲＩシステム１００はガントリ１０６の内部に、マグネットコイル支持構造上に支持されることがある超伝導マグネットコイル３４を含む。ヘリウム容器２２（クライオスタットとも呼ぶ）は超伝導マグネットコイル３４を囲繞すると共に、液体ヘリウムで満たされている。この液体ヘリウムは、本明細書でより詳細に記載しているようなコールドヘッドスリーブ及び／または熱シールドの冷却のために使用されることがある。真空容器２４は、ヘリウム容器３４を囲繞すると共に、本明細書に記載すると共に図１〜８に示したような端部フランジ３２を含む。
【００３６】
ヘリウム容器２２の外表面と超伝導マグネットコイル３４の内表面を囲繞して断熱体１１２が設けられている。超伝導マグネットコイル３４の内部には複数の傾斜磁場コイル１１４が設けられており、またこの複数の傾斜磁場コイル１１４の内部にはＲＦ送信コイル１１６が設けられている。幾つかの実施形態ではそのＲＦ送信コイル１１６が送信／受信コイルに置き換えられることがある。ガントリ１０６内部の構成要素により撮像部分１０２が形成されるのが一般的である。超伝導マグネットコイル３４を円筒形状としているが、別の形状のマグネットを使用することが可能であることに留意すべきである。
【００３７】
処理部分１０４は一般に、制御器１１８、主磁場制御１２０、傾斜磁場制御１２２、メモリ１２４、表示デバイス１２６、送信−受信（Ｔ−Ｒ）スイッチ１２８、ＲＦ送信器１３０及び受信器１３２を含む。
【００３８】
動作時において、撮像しようとする患者やファントームなどの対象物は、ボア１３４内で適当な支持体（例えば、患者テーブル）上に配置される。超伝導マグネットコイル３４はボア１３４全体にわたって均一で静的な主磁場Ｂ0を生成する。ボア１３４内及び対応する患者内の電磁場の強度は、主磁場制御１２０を介して制御器１１８により制御されており、制御器１１８はさらに超伝導マグネットコイル３４に対する励起電流の提供も制御している。
【００３９】
傾斜磁場コイル１１４（１つまたは複数の傾斜コイル素子を含む）は、超伝導マグネットコイル３４内部のボア１３４内において直交する３つの方向ｘ、ｙ及びｚのうちの１つまたは幾つかの方向で磁場Ｂ0に対して磁場傾斜を付与できるように設けられている。傾斜磁場コイル１１４は傾斜磁場制御１２２によって励起され、さらに制御器１１８によって制御を受ける。
【００４０】
複数のコイルを含むことがあるＲＦ送信コイル１１６は、磁気パルスの送信及び／または任意選択で（ＲＦ受信コイルとして構成した表面コイルなどの受信コイル素子も設けられる場合に）患者からのＭＲ信号の同時検出を行うように配列させている。ＲＦ受信コイルは、任意のタイプまたは構成（例えば、単独の受信表面コイル）とすることができる。受信表面コイルは、ＲＦ送信コイル１１６の内部に設けられたＲＦコイルからなるアレイとすることがある。
【００４１】
ＲＦ送信コイル１１６と受信表面コイルはそれぞれ、ＲＦ送信器１３０と受信器１３２のうちの一方に対してＴ−Ｒスイッチ１２８によって選択的に相互接続させている。ＲＦ送信器１３０及びＴ−Ｒスイッチ１２８は、ＲＦ送信器１３０によりＲＦ磁場パルスまたは信号を発生させ、これを患者内に磁気共鳴を励起するために患者に選択的に印加するように制御器１１８によって制御されている。患者に対してＲＦ励起パルスを印加している間に受信表面コイルを受信器１３２から切断するためにもＴ−Ｒスイッチ１２８を作動させている。
【００４２】
ＲＦパルスの印加に続いて、ＲＦ送信コイル１１６をＲＦ送信器１３０から切断しかつ受信表面コイルを受信器１３２に接続するようにＴ−Ｒスイッチ１２８を再度作動させている。受信表面コイルは、患者内の励起した原子核に起因するＭＲ信号を検出または検知するように動作すると共に、このＭＲ信号を受信器１３２に伝送する。検出したこれらのＭＲ信号は次いで制御器１１８に伝送される。制御器１１８は例えば、患者の画像を表す信号を生成するようにＭＲ信号の処理を制御するプロセッサ（例えば、画像再構成プロセッサ）を含む。
【００４３】
さらに画像を表す処理済み信号は、画像の視覚表示を提供するために表示デバイス１２６に送られる。具体的にはこのＭＲ信号によって、観察可能な画像が得られるようにフーリエ変換を受けるｋ空間が満たされる、またはｋ空間が形成される。次いで、画像を表す処理済み信号は表示デバイス１２６に送られる。
【００４４】
上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、具体的な状況や材料を様々な実施形態の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。本明細書に記載した材料の寸法及びタイプが様々な実施形態のパラメータを規定するように意図していても、これらは決して限定ではなく単なる例示である。上の記述を検討することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。様々な実施形態の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、その対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いた場合を除く）。
【００４５】
この記載では、様々な実施形態（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む様々な実施形態の実施を可能にするために例を使用している。様々な実施形態の特許性のある範囲は本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、その例が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、その例が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。
【符号の説明】
【００４６】
２０ ＭＲＩマグネットシステム
２２ ヘリウム容器
２４ 真空容器
２６ 熱シールド
２８ コールドヘッド
３０ コールドヘッドスリーブ
３２ 真空容器フランジ
３４ 超伝導コイル
３６ 通路
３８ 通路
４０ 通路
４２ モータ
４４ 外表面
４６ 内表面
４８ コア
５０ 再凝縮システム
６０ 超伝導ＭＲＩマグネット
６２ コイル
６４ ボア
６６ 外側壁
７０ 巻き型
７２ 巻き型
８０ 蜂の巣様構成
８２ ６角形セル
８４ 壁
９０ 方法
９２ 剛度を増大させた材料または構成によってフランジ向けのコアを形成する
９４ 厚さを低下または剛度を低下させた材料から外表面及び内表面を形成する
９６ フランジを形成するように外表面及び内表面をコアに結合させる
９８ ＭＲＩシステム用の真空容器にフランジを結合させる
１００ ＭＲＩシステム
１０２ 撮像部分
１０４ 処理部分
１０６ ガントリ
１１２ 断熱体
１１４ 傾斜磁場コイル
１１６ ＲＦ送信コイル
１１８ 制御器
１２０ 主磁場制御
１２２ 傾斜磁場制御
１２４ メモリ
１２６ 表示デバイス
１２８ Ｔ−Ｒスイッチ
１３０ ＲＦ送信器
１３２ 受信器
１３４ ボア
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は全般的には冷媒冷却式の磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムに関し、またさらに詳細にはＭＲＩシステム用の真空容器向けの端部フランジに関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導コイルＭＲＩシステムでは、超伝導マグネットを形成するコイルをヘリウム容器を用いて冷媒冷却している。こうしたＭＲＩシステムのうちの幾つかに関する冷媒冷却システムは、システムの動作時に超伝導マグネットコイルを連続して冷却することができる。さらに、典型的には真空容器内部で真空容器とヘリウム容器の間に位置決めした熱シールドを設けることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＲＩシステムの真空容器向けの従来のフランジは、その内部の構成要素を支持するために厚い金属構造として形成しなければならない。この厚い金属フランジによってＭＲＩシステム全体に対するコスト及び重量が増大する。さらに、この端部フランジを覆うようにその間にギャップを備えたカバーを設けるのが一般的である。したがってＭＲＩシステムに対して与えられた占有領域では、ギャップがつくる空間のために超伝導マグネットアセンブリに対するコイル長が短くなる結果となる。コイル長がこのように短くなると電磁気（ＥＭ）エンベロープが低下することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
様々な実施形態では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの真空容器を提供する。本真空容器は、マグネットアセンブリをその内部に受け容れるように構成されたハウジングと、該ハウジングの端部を形成する端部フランジと、を含む。このフランジは、外表面と、内表面と、該外表面と内表面の間に結合されたコアと、を含んでおり、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する。
【０００５】
別の実施形態では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）デバイス向けのマグネットシステムを提供する。本マグネットシステムは、平面壁を形成する外表面及び内表面を有する非中実のコアから形成された少なくとも１つの端部フランジを有する真空容器を含む。この非中実のコアは、外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する。本マグネットシステムはさらに、真空容器の内部にあってその内部に液体ヘリウムを有する冷媒容器を含む。本マグネットシステムはさらに、冷媒容器の内部にある超伝導マグネットを含む。
【０００６】
さらに別の実施形態では、マグネット共鳴撮像（ＭＲＩ）システム用の真空容器向けのフランジを製造する方法を提供する。本方法は、真空容器フランジのコア、外表面及び内表面を形成するステップであって、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する形成ステップを含む。本方法はさらに、コアを外表面及び内表面と一体に結合させるステップであって、該コアは外表面と内表面の間にあると共に一体となって概して平面状の真空容器フランジを画定している結合ステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に従って形成した磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）マグネットシステムの簡略ブロック図である。
【図２】様々な実施形態に従って形成した端部フランジを表しているＭＲＩマグネットシステムの断面図である。
【図３】様々な実施形態に従って形成したフランジを備えた真空容器を表した簡略図である。
【図４】様々な実施形態に従って形成したフランジを備えた真空容器を表した簡略ブロック図である。
【図５】一実施形態に従って形成した真空容器フランジの一部分の断面図である。
【図６】別の実施形態に従って形成した真空容器フランジの一部分の断面図である。
【図７】図６の真空容器フランジのコアの一部分の平面図である。
【図８】図６の真空容器フランジのコアの一部分の斜視図である。
【図９】様々な実施形態によるＭＲＩシステム用の真空容器向けのフランジを製造するための方法の流れ図である。
【図１０】様々な実施形態に従って形成した真空容器フランジをその内部に実現し得るＭＲＩシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上述した要約、並びにある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。これらの図面が様々な実施形態の機能ブロックからなる図を表している場合も、必ずしもこれらの機能ブロックがハードウェア間で分割されることを意味するものではない。したがって例えば、１つまたは複数の機能ブロックを単一のハードウェアの形で実現させることも、複数のハードウェアの形で実現させることもあり得る。こうした様々な実施形態は図面に示した配置や手段に限定されるものではないことを理解すべきである。
【０００９】
本明細書で使用する場合、単数形で「ａ」や「ａｎ」の語を前に付けて記載した要素やステップは、これに関する複数の要素やステップも排除していない（こうした排除を明示的に記載している場合を除く）と理解すべきである。さらに、「一実施形態」に対する言及は、記載した特徴を同様に組み込んでいる追加的な実施形態の存在を排除すると理解されるように意図したものではない。さらに特に明示的に否定する記述をしない限り、ある具体的な性状を有する１つまたは複数の構成要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、こうした構成要素で当該性状を有しない追加的な構成要素も含むことがある。
【００１０】
様々な実施形態によって、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムの真空容器向けの１つまたは複数の端部フランジを提供する。幾つかの実施形態ではその端部フランジは、端部フランジの外表面及び内表面と異なる材料から形成されたコアを有するマルチ材料構造として形成されている。別の実施形態ではそのコアは、外表面及び内表面と異なる構造を有する。少なくとも１つの実施形態の実施によって、ＭＲＩマグネットの全長が短縮されることがあり、あるいはマグネット長さを同じままとした場合に電磁気（ＥＭ）エンベロープが増大されることがある。さらに少なくとも１つの実施形態の実施によって、マグネットアセンブリ用のカバーが不要となることや、ＭＲＩシステムの音響ノイズが低減されることがある。
【００１１】
図１は、様々な実施形態に従って形成したＭＲＩマグネットシステム２０の簡略ブロック図である。ＭＲＩマグネットシステム２０は、液体ヘリウムなどの液体冷媒を保持している容器２２を含む。したがってこの実施形態では容器２２は、ヘリウム圧力容器と呼ぶこともあるヘリウム容器である。容器２２は、真空容器２４によって囲繞されていると共に、これの内部及び／またはこれらの間に熱シールド２６を含む。熱シールド２６は例えば、断熱用の放射シールドとすることがある。真空容器２４は、１つまたは複数の端部フランジ３２をその１つまたは複数の端部（ヘリウム容器２２を含むマグネットアセンブリの端部とし得る）に配置させて含む。様々な実施形態において端部フランジ３２は、コアと、本明細書の以下でより詳細に説明するような異なる材料または構造から形成された外表面及び内表面と、を含む。
【００１２】
様々な実施形態ではクライオクーラとしているコールドヘッド２８は、コールドヘッドスリーブ３０（例えば、ハウジング）内部で真空容器２４を通過して延びている。したがって真空容器２４内部の真空に影響を及ぼさないようにして、コールドヘッド２８の低温端部をコールドヘッドスリーブ３０内部に位置決めすることができる。コールドヘッド２８は、コールドヘッドスリーブ３０内部に挿入されると共に、１つまたは複数のフランジ及びボルトなどの適当な任意の手段あるいは当技術分野で周知の別の手段を用いて確保されている。さらに、真空容器２４の外部にコールドヘッド２８のモータ４２（図２参照）を設けている。
【００１３】
様々な実施形態では超伝導マグネットを形成する１つまたは複数のマグネットコイル３４が、ヘリウム容器２２の内部に設けられると共に、本明細書でより詳細に記載しているようなＭＲＩシステムの動作時にＭＲＩ画像データを収集するように制御を受けている。さらに、ＭＲＩシステムの動作時において、ＭＲＩマグネットシステム２０のヘリウム容器２２内部にある液体ヘリウムが超伝導マグネット３４を冷却している。超伝導マグネットコイル３４は、超伝導温度（例えば、４．２ケルビン（Ｋ））まで冷却されることがある。この冷却過程は、ボイルオフしたヘリウムガスをヘリウム再凝縮システム（図１では図示せず）によって液体になるように再凝縮させると共にこれをヘリウム容器２２に戻すことを含むことがある。ボイルオフしたヘリウムは、ヘリウム容器２２を熱シールド２６に接続している気体通路３６を通って渡すことがあることに留意すべきである。気体通路３６から熱シールド２６までのヘリウムガスの通過は熱シールド２６を冷却する役割をする。この冷却システムはさらに、冷媒を冷却するようにヘリウム容器２２をコールドヘッド２８に接続するための気体通路３８及び４０（例えば、チューブ）を含む。
【００１４】
例えば図１及び２に示したような様々な実施形態では、ボイルオフしたヘリウムガスをコールドヘッド２８に出入りするように循環させるために気体通路３８と気体通路４０のそれぞれが、ヘリウム容器２２からのヘリウムガスの転送または伝達を行うように動作する。さらに通路３６は、例えば通常動作時やコールドヘッド２８のパワーオフ状態中にヘリウム容器２２からのヘリウムガス（例えば、ボイルオフしたヘリウムガス）を熱シールド２６内でまたはその位置で循環させるために、ヘリウム容器２２からのヘリウムガスを転送または伝達するように動作する。ヘリウム容器２２に出入りするようにヘリウムを転送するためには任意の結合配列や結合手段を用い得ることに留意すべきである。
【００１５】
したがって様々な実施形態ではクライオクーラであるようなコールドヘッド２８は、コールドヘッド２８のモータ４２が真空容器２４の外部に設けられた状態で、コールドヘッドスリーブ３０（例えば、ハウジング）内部の真空容器２４を通過して延びている。この冷却過程は、ヘリウム再凝縮システム５０によりボイルオフしたヘリウムガスを液体に再凝縮させてヘリウム容器２２に戻すことを含むことがある。ボイルオフしたヘリウムは、ヘリウム容器２２を再凝縮システム５０に接続する気体通路３８を通過することがあること、並びに再凝縮させたヘリウムは通路４０を通ってヘリウム容器まで戻されることがあることに留意すべきである。
【００１６】
図２は、様々な実施形態に従って形成した端部フランジ３２を備えた真空容器２４を表しているＭＲＩマグネットシステム２０の一部分の断面図である。図面全体を通じて同じ参照番号が同じまたは同様の部分を示していることに留意すべきである。図のようにヘリウム容器２２は、真空容器２４に囲繞されると共にその内部及び／またはその間に熱シールド２６を含んでおり、この熱シールドは例えば、断熱性の放射シールドとすることができる。
【００１７】
真空容器２４の端部フランジ３２は、真空容器２４の外側壁と内側壁のそれぞれの一部を概して画定している外表面４４と内表面４６を含む。外表面４４は一般に、環境または外気に対して曝露された表面（例えば、オペレータに見えている表面）であり、また内表面４６は、真空容器２４のうち端部フランジ３２に沿った内部表面を画定している。端部フランジ３２は、外表面４４と内表面４６の間にコア４８を含む。したがって、様々な実施形態によるコア４８は、外表面４４と内表面４６の間に挟み合されている。一実施形態ではそのコア４８は、外表面４４及び内表面４６と異なる材料または構造（例えば、中実な外表面４４と内表面４６を備えた非中実のコア）から形成されている。さらに、外表面４４と内表面４６は、同じ材料から形成されることも、異なる材料から形成されることもある。
【００１８】
様々なハウジング、超伝導マグネットコイル３４及びコールドヘッド２８を表した簡略図面である図３には、ＭＲＩマグネットシステム２０の一構成を表している。この実施形態ではＭＲＩマグネットシステム２０は、例えば熱伝導率が高い円筒状シェル（例えば、１つまたは複数のコイル支持シェル）の内部に支持されると共に、極低温冷凍システムとして動作するコールドヘッド２８によって冷却されている同心性の超伝導主コイル３４とバッキングコイル６２から形成された超伝導ＭＲＩマグネット６０を含む。
【００１９】
様々な実施形態による超伝導コイル３４及び／または６２はエポキシ樹脂によって成形されている。例えば成形されるコイルは、ウェット状態のエポキシを巻き付けかつ硬化させて自己支持構造を形成させることがある。次いで超伝導コイル３４及び／または６２をコイル支持シェルに結合させることがある。形成させる超伝導コイル３４及び／または６２は、その中を通過するように対象（例えば、患者）の撮像に使用されるボア６４が画定されるようなサイズ設定としている。例えば、本明細書の以下でより詳細に説明するような対象の特定の部分を撮像するように視野域（ＦＯＶ）を画定させることがある。
【００２０】
図から分かるように真空容器２４は、概して平面状の外側壁６６を含んでおり、この外側壁６６は同様に概して平面状または平坦な端部フランジ３２を含む。図４には、ヘリウム容器２２がマグネット６０を形成する１つまたは複数のコイルをその内部に含むような一実施形態を表している。例えば、複数のコイル３４は巻き型７０（例えば、主マグネット巻き型）上に支持かつ維持されることがあり、また複数のコイル６２は巻き型７２（例えば、副次巻き型）上に支持かつ維持されることがある。巻き型７０及び７２は、超伝導マグネットのコイルを支持かつ維持することが可能な適当な任意の巻き型とすることができる。一実施形態では、コイル３４が主マグネットコイルであり、またコイル６２がバッキングコイルまたはシールドコイルである。コイル３４及び６２の数及び位置決めは所望によりまたは必要に応じて様々とすることができる。
【００２１】
コイル３４及び６２は、ヘリウム容器２２で包含された液体ヘリウム内に浸漬されている。この実施形態では、真空容器フランジ３２はより薄い構造から形成されている（これについては以下でより詳細に説明することにする）。例えば一実施形態では、真空容器フランジ３２は複数の材料及び／または全体厚が約１０ミリメートル（ｍｍ）の複数の構造または構成から形成されており、外表面４４と内表面４６はそれぞれ厚さが約２ｍｍである。
【００２２】
図５に示したように様々な実施形態では、外表面４４及び内表面４６はコア４８と比べて曲げ弾性係数（または、弾性率）がより大きい材料から形成されており、またコア４８は外表面４４及び内表面４６と比べてせん断係数（または、剛性率）がより大きい材料または構造から形成されている。幾つかの実施形態では、コア４８と外表面４４及び内表面４６とを同じ材料から形成しているが、それぞれの特性に影響を与えるように厚さや構造は異なることに留意すべきである。したがって様々な実施形態では、フランジ３２の剛性は主に、外表面４４及び内表面４６によって剛性コアのカバーまたはハウジングを画定させたコア４８の構造によって規定される。
【００２３】
一実施形態ではその外表面４４及び内表面４６は、例えばステンレス鋼や適当な別の金属からなる２ｍｍ厚の層などの金属シートまたは金属層から形成されている。しかし、外表面４４と内表面４６のうちの少なくとも一方を形成するために非金属材料を用いることもあり得る。例えば一実施形態では、外表面４６（見えている表面）をガラス繊維材料や別の強化ポリマーから形成させている。幾つかの実施形態では、炭素繊維ベースの材料を用いることもある。外表面４６を仕上げ外観を備えたガラス繊維や同様の材料から形成させる場合は、（ＭＲＩマグネットシステム２０の美観のための）追加のカバーは設けていない。したがって、外表面４６がＭＲＩマグネットシステム２０の最外側表面を形成しており、これがＭＲＩマグネットシステム２０の見えているハウジングとなる。
【００２４】
幾つかの実施形態ではそのコア４８を複合材料から形成させている。この複合材料は一般に、サブストレート及び樹脂から形成されている。この複合材料はさらに繊維強化させることがある。例えば、コア４８を炭素繊維強化プラスチックまたはガラス強化プラスチックから形成させることがある。この複合材料はさらに、金属基複合材料の形など別の金属を強化する金属繊維を含むことがある。例えば、セラミック基複合材料や熱可塑性の複合材料を含む別の非金属複合材料を用いることもある。したがって様々な実施形態では、コア４８は高密度複合材料から形成させることがある。
【００２５】
幾つかの実施形態ではそのコア４８を中実構造でない金属材料から形成させている。これらの実施形態では、外表面４４及び内表面４６は金属材料から形成させることも、非金属材料から形成させることもある。コア４８は、一実施形態では図６〜８に示したような複数の６角形セル８２を有する蜂の巣様構成８０を含むような構造によって画定されている。蜂の巣様構成８０の構造の幾何学構成は様々とすることが可能であり、例えば薄い垂直な壁（例えば、厚さが約１〜５ｍｍの壁）とし得る壁８４によって分離された中空の６角形セル８２（図８参照）からなるアレイとして図示している。この実施形態ではその６角形セル８２は柱状である。しかし、例えばダイヤモンド形状や８角形状（ただし、これらに限らない）など６角形以外の様々な形状でセル８２を形成し得ることに留意すべきである。これらの実施形態におけるコア８４は一般に、本明細書に記載したように密度を低下または最小限にしかつ面外（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ）圧縮特性及び面外せん断特性を比較的高くした材料を提供する構造から形成されている。例えば蜂の巣様構成８０を用いる場合に幾つかの実施形態では、（中実のコアと比較して）約４分の１の材料を用いて約４倍のせん断係数の上昇が得られる。
【００２６】
フランジ３２の構成要素または層を形成する様々な材料は、希望されるまたは要求されることがある追加の特性を有するように選択し得ることに留意すべきである。例えば外表面４４を、ＭＲＩ用途に対する保険業者試験所（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ：ＵＬ）可燃性要件機能を提供する材料から形成させることがある。別法としてその外表面４４は、例えばＵＬ耐燃焼性材料層でコーティングすることがある。
【００２７】
外表面４４、内表面４６及びコア４８を含むフランジ３２の様々な構成要素は、適当な任意の締結手段を用いて一体に結合させることがある。例えば様々な構成要素を、ねじやボルトを用いるなどにより機械的に留めることがある。別の例では、エポキシなどの接着材や糊を用いることがある。さらに別の例には、例えば様々な構成要素を一体に溶接することを含む。
【００２８】
したがって様々な実施形態では、フランジ３２がサンドイッチ状または層状の構造（例えば、多層構造）から形成されており、サンドイッチタイプの複合材料構造によればフランジ３２をより薄くできると共に、中実フランジと同じまたは同様の特徴または特性（例えば、同じまたは同様の支持）を提供することが可能である。様々な実施形態ではそのコア４８の材料は、外表面４４及び内表面４６を剛性がより小さくかつ／または厚さがより薄い材料から形成できるようにより高い剛性または剛度を備えている。
【００２９】
様々な実施形態はさらに、ＭＲＩシステム用の真空容器向けのフランジを製造するための図９に示したような方法９０を提供する。本方法は９２において、より高い剛性または剛度を提供する材料によりまたはこうした構成を有するようにフランジ用のコアを形成するステップを含む。本明細書に記載したように、このコアはより高い剛性または剛度を提供するように選択した材料から形成させること、あるいはより高い剛性または剛度を有する構成（例えば、蜂の巣形状）で設けられることがある。例えばこのコアは、例えば７５ＧＰａを超える高いせん断係数を有するように形成させることがある。幾つかの実施形態ではそのコアは、約７９．３ＧＰａのせん断係数を有するような鋼とほぼ同じまたは少なくとも同じ高さのせん断係数を有するように形成されることがある。
【００３０】
本方法はさらに９４において、厚さがより薄いまたは剛度がより低い材料から外表面と内表面を形成するステップを含む。例えば一実施形態では、外表面と内表面を薄い金属層から（例えば、厚さが約２ｍｍのステンレス鋼材料から）形成している。
【００３１】
真空容器向けの端部フランジを形成するように、９６においてコアと外表面及び内表面とを一体に結合させている。これらの構成要素は、本明細書に記載したような適当な任意の手段を用いて一体に結合させることがある。外表面と内表面は一般に、その間にあるコアが端部フランジの体部を画定するようにして端部フランジの外側壁と内側壁を画定している。
【００３２】
次いで９８において、ＭＲＩシステム用の真空容器に対して端部フランジを結合させている。例えば端部フランジは、適当な任意の結合手段を用いて真空容器側面に結合させることがある。
【００３３】
幾つかの実施形態について超伝導マグネットを有するＭＲＩシステム用の真空容器の端部フランジと連携させて説明することがあるが、これらの様々な実施形態は超伝導マグネットを有する任意のタイプのシステムと連携して実現し得ることに留意すべきである。この超伝導マグネットは、別のタイプの医用撮像デバイス形で、また非医用の撮像デバイスの形で実現させることもある。さらに様々な実施形態は、別のタイプのＭＲＩシステムと連携させて実現させることもある。
【００３４】
したがってこの様々な実施形態は、様々なタイプのＭＲＩシステム向けの真空容器と連携して実現させることがある。例えばこの様々な実施形態は、図１０に示したＭＲＩシステム１００で実現させることがある。システム１００を単一モダリティの撮像システムとして図示しているが、マルチモダリティ撮像システムの形であるいはマルチモダリティ撮像システムを用いてこの様々な実施形態を実現し得ることを理解されたい。システム１００はＭＲＩ撮像システムとして図示しており、またシステム１００は、コンピュータ断層（ＣＴ）、陽電子放出断層（ＰＥＴ）、単一光子放出コンピュータ断層（ＳＰＥＣＴ）、並びに超音波システム、あるいは人の画像などの画像作成が可能な別の任意のシステムなど様々なタイプの医用撮像システムと組み合わせることができる。さらにこれらの様々な実施形態は人を対象とした撮像のための医用撮像システムに限定されるものではなく、人以外の対象、手荷物、その他を撮像するための獣医学や非医用のシステムを含むことができる。
【００３５】
図１０を参照するとＭＲＩシステム１００は一般に、撮像部分１０２と、プロセッサやその他のコンピュータ処理デバイスや制御器デバイスを含み得る処理部分１０４と、を含む。ＭＲＩシステム１００はガントリ１０６の内部に、マグネットコイル支持構造上に支持されることがある超伝導マグネットコイル３４を含む。ヘリウム容器２２（クライオスタットとも呼ぶ）は超伝導マグネットコイル３４を囲繞すると共に、液体ヘリウムで満たされている。この液体ヘリウムは、本明細書でより詳細に記載しているようなコールドヘッドスリーブ及び／または熱シールドの冷却のために使用されることがある。真空容器２４は、ヘリウム容器３４を囲繞すると共に、本明細書に記載すると共に図１〜８に示したような端部フランジ３２を含む。
【００３６】
ヘリウム容器２２の外表面と超伝導マグネットコイル３４の内表面を囲繞して断熱体１１２が設けられている。超伝導マグネットコイル３４の内部には複数の傾斜磁場コイル１１４が設けられており、またこの複数の傾斜磁場コイル１１４の内部にはＲＦ送信コイル１１６が設けられている。幾つかの実施形態ではそのＲＦ送信コイル１１６が送信／受信コイルに置き換えられることがある。ガントリ１０６内部の構成要素により撮像部分１０２が形成されるのが一般的である。超伝導マグネットコイル３４を円筒形状としているが、別の形状のマグネットを使用することが可能であることに留意すべきである。
【００３７】
処理部分１０４は一般に、制御器１１８、主磁場制御１２０、傾斜磁場制御１２２、メモリ１２４、表示デバイス１２６、送信−受信（Ｔ−Ｒ）スイッチ１２８、ＲＦ送信器１３０及び受信器１３２を含む。
【００３８】
動作時において、撮像しようとする患者やファントームなどの対象物は、ボア１３４内で適当な支持体（例えば、患者テーブル）上に配置される。超伝導マグネットコイル３４はボア１３４全体にわたって均一で静的な主磁場Ｂ0を生成する。ボア１３４内及び対応する患者内の電磁場の強度は、主磁場制御１２０を介して制御器１１８により制御されており、制御器１１８はさらに超伝導マグネットコイル３４に対する励起電流の提供も制御している。
【００３９】
傾斜磁場コイル１１４（１つまたは複数の傾斜コイル素子を含む）は、超伝導マグネットコイル３４内部のボア１３４内において直交する３つの方向ｘ、ｙ及びｚのうちの１つまたは幾つかの方向で磁場Ｂ0に対して磁場傾斜を付与できるように設けられている。傾斜磁場コイル１１４は傾斜磁場制御１２２によって励起され、さらに制御器１１８によって制御を受ける。
【００４０】
複数のコイルを含むことがあるＲＦ送信コイル１１６は、磁気パルスの送信及び／または任意選択で（ＲＦ受信コイルとして構成した表面コイルなどの受信コイル素子も設けられる場合に）患者からのＭＲ信号の同時検出を行うように配列させている。ＲＦ受信コイルは、任意のタイプまたは構成（例えば、単独の受信表面コイル）とすることができる。受信表面コイルは、ＲＦ送信コイル１１６の内部に設けられたＲＦコイルからなるアレイとすることがある。
【００４１】
ＲＦ送信コイル１１６と受信表面コイルはそれぞれ、ＲＦ送信器１３０と受信器１３２のうちの一方に対してＴ−Ｒスイッチ１２８によって選択的に相互接続させている。ＲＦ送信器１３０及びＴ−Ｒスイッチ１２８は、ＲＦ送信器１３０によりＲＦ磁場パルスまたは信号を発生させ、これを患者内に磁気共鳴を励起するために患者に選択的に印加するように制御器１１８によって制御されている。患者に対してＲＦ励起パルスを印加している間に受信表面コイルを受信器１３２から切断するためにもＴ−Ｒスイッチ１２８を作動させている。
【００４２】
ＲＦパルスの印加に続いて、ＲＦ送信コイル１１６をＲＦ送信器１３０から切断しかつ受信表面コイルを受信器１３２に接続するようにＴ−Ｒスイッチ１２８を再度作動させている。受信表面コイルは、患者内の励起した原子核に起因するＭＲ信号を検出または検知するように動作すると共に、このＭＲ信号を受信器１３２に伝送する。検出したこれらのＭＲ信号は次いで制御器１１８に伝送される。制御器１１８は例えば、患者の画像を表す信号を生成するようにＭＲ信号の処理を制御するプロセッサ（例えば、画像再構成プロセッサ）を含む。
【００４３】
さらに画像を表す処理済み信号は、画像の視覚表示を提供するために表示デバイス１２６に送られる。具体的にはこのＭＲ信号によって、観察可能な画像が得られるようにフーリエ変換を受けるｋ空間が満たされる、またはｋ空間が形成される。次いで、画像を表す処理済み信号は表示デバイス１２６に送られる。
【００４４】
上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、具体的な状況や材料を様々な実施形態の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。本明細書に記載した材料の寸法及びタイプが様々な実施形態のパラメータを規定するように意図していても、これらは決して限定ではなく単なる例示である。上の記述を検討することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。様々な実施形態の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、その対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いた場合を除く）。
【００４５】
この記載では、様々な実施形態（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む様々な実施形態の実施を可能にするために例を使用している。様々な実施形態の特許性のある範囲は本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、その例が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、その例が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。
【符号の説明】
【００４６】
２０ ＭＲＩマグネットシステム
２２ ヘリウム容器
２４ 真空容器
２６ 熱シールド
２８ コールドヘッド
３０ コールドヘッドスリーブ
３２ 真空容器フランジ
３４ 超伝導コイル
３６ 通路
３８ 通路
４０ 通路
４２ モータ
４４ 外表面
４６ 内表面
４８ コア
５０ 再凝縮システム
６０ 超伝導ＭＲＩマグネット
６２ コイル
６４ ボア
６６ 外側壁
７０ 巻き型
７２ 巻き型
８０ 蜂の巣様構成
８２ ６角形セル
８４ 壁
９０ 方法
９２ 剛度を増大させた材料または構成によってフランジ向けのコアを形成する
９４ 厚さを低下または剛度を低下させた材料から外表面及び内表面を形成する
９６ フランジを形成するように外表面及び内表面をコアに結合させる
９８ ＭＲＩシステム用の真空容器にフランジを結合させる
１００ ＭＲＩシステム
１０２ 撮像部分
１０４ 処理部分
１０６ ガントリ
１１２ 断熱体
１１４ 傾斜磁場コイル
１１６ ＲＦ送信コイル
１１８ 制御器
１２０ 主磁場制御
１２２ 傾斜磁場制御
１２４ メモリ
１２６ 表示デバイス
１２８ Ｔ−Ｒスイッチ
１３０ ＲＦ送信器
１３２ 受信器
１３４ ボア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（２０）向けの真空容器（２４）であって、
マグネットアセンブリをその内部に受け容れるように構成されたハウジング（３０）と、
ハウジングの端部を形成する端部フランジ（３２）であって、外表面（４４）、内表面（４６）、及び該外表面と内表面の間に結合されたコア（４８）を含み、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する端部フランジ（３２）と、
を備える真空容器（２４）。
【請求項２】
前記端部フランジ（３２）は概して平面状である、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項３】
前記外表面と内表面（４４、４６）は金属材料から形成されており、かつ前記コア（４８）は複合材料から形成されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項４】
前記金属材料はステンレス鋼であると共に約２ミリメートルの厚さを有する、請求項３に記載の真空容器（２４）。
【請求項５】
前記外表面と内表面（４４、４６）はガラス繊維から形成されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項６】
前記コア（４８）は蜂の巣様構成（８０）で金属から形成されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項７】
前記外表面（４４）は耐燃焼性材料を含む、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項８】
前記外表面（４４）は真空容器の外側ハウジングを画定すると共にカバーを含まない、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項９】
前記外表面（４４）、内表面（４６）及びコア（４８）は、サンドイッチ配列で約１０ミリメートルの全体厚を有するように一体に結合されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項１０】
マグネット共鳴撮像（ＭＲＩ）システム用の真空容器向けのフランジを製造する方法（９０）であって、
真空容器フランジのコア、外表面及び内表面を形成するステップ（９２、９４）であって、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する形成ステップ（９２、９４）と、
コアを外表面及び内表面と一体に結合させるステップ（９６）であって、該コアは外表面と内表面の間にあると共に一体となって概して平面状の真空容器フランジを画定している結合ステップ（９６）と、
を含む方法（９０）。
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（２０）向けの真空容器（２４）であって、
マグネットアセンブリをその内部に受け容れるように構成されたハウジング（３０）と、
ハウジングの端部を形成する端部フランジ（３２）であって、外表面（４４）、内表面（４６）、及び該外表面と内表面の間に結合されたコア（４８）を含み、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する端部フランジ（３２）と、
を備える真空容器（２４）。
【請求項２】
前記端部フランジ（３２）は概して平面状である、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項３】
前記外表面と内表面（４４、４６）は金属材料から形成されており、かつ前記コア（４８）は複合材料から形成されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項４】
前記金属材料はステンレス鋼であると共に約２ミリメートルの厚さを有する、請求項３に記載の真空容器（２４）。
【請求項５】
前記外表面と内表面（４４、４６）はガラス繊維から形成されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項６】
前記コア（４８）は蜂の巣様構成（８０）で金属から形成されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項７】
前記外表面（４４）は耐燃焼性材料を含む、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項８】
前記外表面（４４）は真空容器の外側ハウジングを画定すると共にカバーを含まない、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項９】
前記外表面（４４）、内表面（４６）及びコア（４８）は、サンドイッチ配列で約１０ミリメートルの全体厚を有するように一体に結合されている、請求項１に記載の真空容器（２４）。
【請求項１０】
マグネット共鳴撮像（ＭＲＩ）システム用の真空容器向けのフランジを製造する方法（９０）であって、
真空容器フランジのコア、外表面及び内表面を形成するステップ（９２、９４）であって、該コアは外表面及び内表面と比べてより大きな剛度を有する形成ステップ（９２、９４）と、
コアを外表面及び内表面と一体に結合させるステップ（９６）であって、該コアは外表面と内表面の間にあると共に一体となって概して平面状の真空容器フランジを画定している結合ステップ（９６）と、
を含む方法（９０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２７７００（Ｐ２０１３−２７７００Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１６３１９４（Ｐ２０１２−１６３１９４）
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６３１９４（Ｐ２０１２−１６３１９４）
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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