特開 2023-141209 磁性体検知システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141209

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】磁性体検知システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20230928BHJP

   G01V 3/10 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 390

G01V3/10 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047412

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横井 基尚

【テーマコード（参考）】

2G105

4C096

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB05

2G105DD02

2G105EE01

2G105GG01

2G105HH05

2G105JJ05

4C096AB46

4C096EA07

4C096FB03

4C096FC04

(57)【要約】

【課題】簡素な構成でかつ低コストで実現できる磁性体検知システムを提供することにより、当該磁性体検知システムの普及率を高め、病院内の重大事故の発生を防止できるようにする。
【解決手段】一実施形態の磁性体検知システムは、撮影室のドアの周囲に配置されるコイルと、検知部と、切換部と、を備える。検知部は、前記コイルから得られる信号に基づいて磁性体を検知する。切換部は、前記ドアが開いているときに前記コイルに電流を印加すると共に前記検知部に電力を供給し、前記ドアが閉じているときに前記コイルへの電流を遮断すると共に前記検知部への電力供給を停止する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮影室のドアの周囲に配置されるコイルと、
前記コイルから得られる信号に基づいて磁性体を検知する検知部と、
前記ドアが開いているときに前記コイルに電流を印加すると共に前記検知部に電力を供給し、前記ドアが閉じているときに前記コイルへの電流を遮断すると共に前記検知部への電力供給を停止する切換部と、
を備える磁性体検知システム。

【請求項2】

前記ドアの開閉を検出するドアスイッチ又はドアセンサ、
をさらに備える、
請求項１に記載の磁性体検知システム。

【請求項3】

前記コイルに前記電流を供給する定電圧電源、
をさらに備える、
請求項１又は２に記載の磁性体検知システム。

【請求項4】

前記コイルに前記電流を供給する定電流電源、
をさらに備える、
請求項１又は２に記載の磁性体検知システム。

【請求項5】

前記コイルは、着脱可能な複数の部材が互いに接続されて構成されている、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁性体検知システム。

【請求項6】

前記コイルは、両端にコネクタを有する複数の多芯ケーブルが、前記コネクタを介して互いに接続されて構成されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁性体検知システム。

【請求項7】

前記検知部は、前記コイルに流れる電流の変化、前記コイルに印加される電圧の変化、および、前記電流と前記電圧の関係の変化、の少なくとも一つを検出する変動検出部、
を備える、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁性体検知システム。

【請求項8】

前記検知部は、前記コイルに流れる電流の変化、前記コイルに印加される電圧の変化、および、前記電流と前記電圧の関係の変化、の少なくとも一つが所定の閾値を超えたとき、前記コイル内に前記磁性体が侵入したと判定する判定部、
をさらに備える、
請求項７に記載の磁性体検知システム。

【請求項9】

前記検知部が前記磁性体を検出したときに、アラームを出力する警報部、
をさらに備える、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁性体検知システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁性体検知システムに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

【0003】

磁気共鳴イメージング装置では、１．５Ｔ（テスラ）や３Ｔといった非常に大きな静磁場を発生させるための静磁場磁石が用いられている。静磁場磁石は超電導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超電導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石は、励磁モードにおいて静磁場用電源から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石は長時間、例えば１年以上に亘って、大きな静磁場を発生し続ける。

【0004】

磁気共鳴イメージング装置のうち、静磁場磁石や傾斜磁場コイル等を含む撮像部はガントリとも呼ばれ、ガントリは、患者などの被検者が載置される寝台装置と共に、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）撮影室に配置される。

【0005】

上述したように、ＭＲＩ撮影室では、静磁場磁石による強力な磁場が常に発生している。このため、ＭＲＩ撮影室に不用意に鉄製の工具や鉄製の酸素ボンベ等の磁性体が持ち込まれると、これらの工具や酸素ボンベ等の磁性体が静磁場磁石に吸引されて空間を飛翔し、非常に速い速度で静磁場磁石に衝突することになる。そして、万一、これらの磁性体が静磁場磁石に衝突する前に被検者や検査技師に接触、或いは、衝突すると、重大な人身事故や死亡事故を引き起こすことになりかねない。

【0006】

このような事態を回避するため、ＭＲＩ撮影室の入り口で磁性体を検知する磁性体検知装置が従来から知られている。しかしながら、従来の磁性体検知装置は、装置が複雑で高価であるため、導入率が上がらず、あまり普及していないというのが実態である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５－３１５６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、簡素な構成でかつ低コストで実現できる磁性体検知システムを提供することにより、当該磁性体検知システムの普及率を高め、病院内の重大事故の発生を防止できるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一実施形態の磁性体検知システムは、撮影室のドアの周囲に配置されるコイルと、検知部と、切換部と、を備える。検知部は、前記コイルから得られる信号に基づいて磁性体を検知する。切換部は、前記ドアが開いているときに前記コイルに電流を印加すると共に前記検知部に電力を供給し、前記ドアが閉じているときに前記コイルへの電流を遮断すると共に前記検知部への電力供給を停止する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】（ａ）は、ＭＲＩ撮影室と、ＭＲＩ撮影室に設置される磁気共鳴イメージング装置の主要な構成品を模式的に示す平面図、（ｂ）は、実施形態に係る磁性体検知システムの設置例を、ＭＲＩ撮影室の入口ドアの正面方向から見た図。

【図2】磁性体検知システムの全体構成例を示すブロック図。

【図3】検知部の変動検出部と判定部の動作概念を説明する図。

【図4】コイルの実施形態の例を示す第１の図。

【図5】コイルの実施形態の例を示す第２の図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、ＭＲＩ撮影室２００と、ＭＲＩ撮影室２００に設置される磁気共鳴イメージング装置の主要な構成品を模式的に示す平面図である。ＭＲＩ撮影室２００に設置される構成品には、静磁場磁石３１０を含むガントリ３００や寝台３２０がある。

【0012】

ＭＲＩ撮影室２００は、電波シールドと磁気シールドが施された側壁２１０や床、天井で囲まれている。また、側壁２１０の一部には、被検者や撮影技師等が出入りするための入口ドア２２０が設けられている。

【0013】

図１（ｂ）は、本実施形態に係る磁性体検知システム１の設置例を、入口ドア２２０が設けられている側壁２１０の正面方向（図１（ａ）に示す矢印方向）から見た図である。磁性体検知システム１は、コイル１０と、システム本体２０とを少なくとも備え、さらに必要に応じてドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）を備えてもよい。

【0014】

ＭＲＩ撮影室２００の設備として、ドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）が既に設置済みの場合には、これらを流用することで磁性体検知システム１の構成品からドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）を除くこともできる。ただし、以下では、ドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）が磁性体検知システム１の構成品に含まれるものとして、説明を続ける。

【0015】

コイル１０は、導線が巻数Ｎ（Ｎは１以上の整数）で巻かれたＮターンのコイル部材である。コイル１０は、入口ドア２２０を正面から見たときの外周を囲むように設置される。言い換えると、コイル１０は、入口ドア２２０が開かれたときの開口（以下、ドア開口を呼ぶ）の外周に沿って配置される。

【0016】

システム本体２０は筐体を有しており、この筐体内に電源（図２における電源（１）２１）を内蔵している。この電源から供給される定められた電流（以下、コイル電流と呼ぶ）をコイル１０に印加することにより、ドア開口部に磁場を発生させることができる。

【0017】

磁性体、或いは、磁性体の一部が、ＭＲＩ撮影室２００の外からドア開口に侵入すると、コイル１０によって生じている磁場及び磁束密度が変動し、この磁場及び磁束密度の変動に伴って、コイル１０に印加されている電圧（以下、コイル電圧と呼ぶ）が変動する。

【0018】

システム本体２０は、検知部２５（図２参照）も内蔵しており、コイル電圧の変動を検知部２５で検知することにより、ドア開口への磁性体の侵入を検出することができる。

【0019】

システム本体２０の設置場所は特に限定するものではなく、図１に例示したように、入口ドア２２０の近傍（即ち、コイル１０の近傍）でもよし、入口ドア２２０から離れた位置に設置してもよい。

【0020】

図２は、磁性体検知システム１の全体構成例を示すブロック図である。前述したように、磁性体検知システム１は、コイル１０とシステム本体２０を少なくとも有し、この他、必要に応じて、ドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）を有する。また、磁性体検知システム１は、警報部４０をさらに備えてもよい。

【0021】

システム本体２０は、前述したように、検知部２５を有している。検知部２５は、その内部構成として、変動検出部２６と判定部２７を有している。変動検出部２６と判定部２７は、例えば、プリント基板に実装される電子回路として構成することができる。
また、システム本体２０は、電源（１）２１、電源（２）２２、第１のスイッチ２３、及び、第２のスイッチ２４を有している。

【0022】

電源（１）２１は、コイル１０にコイル電流を印加するための電源である。電源（１）２１は、外部の商用電源５００から第１のスイッチ２３を経由して交流電力の供給を受け、この交流電力をあらかじめ定められたコイル電流に変換する。電源（１）２１は、定電流電源として構成されてもよいし、定電圧電源として構成されてもよい。

【0023】

一方、電源（２）２２は、検知部２５の各電子回路を動作させるための電源である。電源（２）２２は、外部の商用電源５００から第２のスイッチ２４を経由して交流電力の供給を受け、この交流電力を所定の電圧の直流電力に変換する。

【0024】

第１のスイッチ２３及び第２のスイッチ２４は、ドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）の状態に連動してオン、オフする。具体的には、ドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）が、入口ドア２２０が開いていることを検出した時、第１のスイッチ２３及び第２のスイッチ２４はオンとなり、コイル１０にコイル電流を流すと共に、検知部２５の各電子回路を動作させる。逆に、ドアスイッチ３０（又はドアセンサ３０）が、入口ドア２２０が閉じていることを検出した時、第１のスイッチ２３及び第２のスイッチ２４はオフとなり、コイル１０に対するコイル電流の印加を遮断すると共に、検知部２５の各電子回路への電力供給を停止して、各電子回路の動作を停止させる。

【0025】

言い換えると、第１のスイッチ２３及び第２のスイッチ２４は、入口ドア２２０が開いているときにコイル１０に電流を印加すると共に、検知部２５に電力を供給し、入口ドア２２０が閉じているときにコイル１０への電流を遮断すると共に検知部２５への電力供給を停止する切換部として機能している。

【0026】

ＭＲＩ撮影室２００内での被検者の撮影は、入口ドア２２０が閉じた状態で行われる。実施形態の磁性体検知システム１では、入口ドア２２０が閉じているときにコイル１０への電流を遮断することにより、コイル１０によって発生する磁場が、ＭＲＩ装置の磁場特性に影響を与えることを防いでいる。また、入口ドア２２０が閉じているときに検知部２５への電力供給を停止することにより、検知部２５によるデジタルノイズ等の不要信号が、被検者から発生する微弱なＭＲ信号に影響を与えることを防いでいる。

【0027】

なお、図２では、電源（１）２１、電源（２）２２、第１のスイッチ２３、及び、第２のスイッチ２４を、それぞれ個別の構成品として例示しているが、このような構成に限定されない。例えば、第１のスイッチ２３と第２のスイッチ２４を１つのスイッチとして構成し、このスイッチによって、電源（１）２１と電源（２）２２の両方をオン、オフしてもよい。また、電源（１）２１と電源（２）２２を１つの電源として構成してもよい。

【0028】

あらかじめ定められたコイル電流として直流定電流を用いたときの概念を図３に示す。
図３は、検知部２５の変動検出部２６と判定部２７の動作概念を説明する図である。図３（ａ）に示すように、コイル１０に一定のコイル電流Ｉ_０が流れており、このコイル電流Ｉ_０によって、コイル１０の内側、即ち、ドア開口には一定の磁場が形成される。この状態のときに、ＭＲＩ撮影室２００の外部から、鉄製の酸素ボンベやストレッチャ等の磁性体を含む部材がドア開口に近づき、ドア開口に侵入すると、磁性体の影響によってドア開口に形成されていた磁場及び磁束密度が変動する（図３（ｂ））。そして、この磁場の変動に起因して、コイル電圧（或いは、コイル１０への印加電圧）も変動する。

【0029】

変動検出部２６は、例えば微分処理によって、コイル１０への印加電圧の変動を検出するように構成されている。図３（ｃ）は、変動検出部２６によって検出される、コイル１０への印加電圧の変動成分（例えば、微分信号）を模式的に示した図である。コイル１０への印加電圧を微分処理することにより、これらの変動を強調することができ、ドア開口への磁性体の侵入の検出の感度を高めることができる。

【0030】

判定部２７は、変動検出部２６によって検出されたコイル電流や印加電圧の変動成分に、所定の閾値を適用することによって、ドア開口への磁性体の侵入の有無を判定する。図３（ｄ）に例示するように、コイル電流や印加電圧の変動成分が閾値を超えた場合は、そのことを示す信号はラッチ回路等で保持され、アラーム信号として、警報部４０に出力される。閾値は正極（＋）と負極（－）の両方を持ったウインドウ型が望ましい。図３（ｄ）では負極側の閾値は感知しても既に正極側の閾値によりアラーム信号が保持されている状態を示す。
警報部４０は、アラーム信号を受けると、適宜のアラームを発生する。例えば、所定の警報音をスピーカから発生させてもよいし、警報灯を点灯させてもよい。
本実施例ではコイル電流として直流定電流を用いたが、目的としては磁場・磁束密度の変位信号を検出することであり、コイル電流を交流信号とし、コイルに印加される電圧との振幅や位相のずれ（電流と電圧の関係）から求めることも可能である。また、直流または交流電圧電源からコイルに電流を流し、その電流と電圧の振幅や位相の変位信号を変動検出部２６にて検出ことも可能である。

【0031】

次に、実施形態のコイル１０について説明する。図４及び図５は、コイル１０の実施形態のいくつかの例を示す図である。図４に示すように、実施形態のコイル１０は、着脱可能な複数の部材が互いに接続されて構成されている。例えば、コイル１０は、両端に着脱用のコネクタを有する複数の多芯ケーブルが、互いに接続されて構成されている。

【0032】

ＭＲＩ撮影室２００の入口ドア２２０の大きさは、ある程度規格化されているものの、全ての入口ドア２２０が同じ大きさというわけではない。例えは、幅１メートル、高さ２メートルの比較的小型の片開きの入口ドア２２０もあれば、幅４メートル、高さ２メートルの大型の両開きの入口ドア２２０もある。

【0033】

個々の入口ドア２２０の大きさに応じて、コイル１０の長さを個別にカスタマイズすることも考えられるが、この方法はコイル１０の加工に時間がかかり、コスト増となる。そこで、実施形態のコイル１０は、入口ドア２２０の大きさに関わらず固定の長さを有する固定長のケーブルと、入口ドア２２０の大きさに応じて長さが異なる調整用のケーブルとを組みわせてコイル１０を構成するようにしている。

【0034】

例えば、図４（ａ）は、想定されるドアのうち、最も間口の小さい入口ドア２２０に対応するコイル１０の構成例である。この場合、固定長のケーブル１１（ケーブルＡ）と、同じく固定長のケーブル１２（ケーブルＢ）とで構成される。ケーブル１１のコネクタ１１ａとケーブル１２のコネクタ１２ｂとが着脱可能に篏合し、ケーブル１１のコネクタ１１ｂとケーブル１２のコネクタ１２ａとが着脱可能に篏合することで、１つのループ状のコイル１０を構成している。

【0035】

一方、図４（ｂ）は、間口の大きな入口ドア２２０に対応するコイル１０の構成例をしめす。この場合、固定長のケーブル１１（ケーブルＡ）と、固定長のケーブル１２（ケーブルＢ）に加えて、長さ調整用のケーブル１３（ケーブルＣ）によってコイル１０を構成している。長さ調整用のケーブル１３（ケーブルＣ）は、例えば、ケーブル１１のコネクタ１１ｂと、ケーブル１２のコネクタ１２ａとの間に挿入される。

【0036】

長さの異なるケーブル１３（ケーブルＣ）を製造元で複数用意しておき、入口ドア２２０の大きさに適合した長さのケーブル１３（ケーブルＣ）をオプションで選択できるようにすることにより、低コストで、かつ、柔軟性の高いコイル１０を提供することができる。

【0037】

図５は、多芯ケーブルを複数接続することによって、複数の巻き数の（即ち、Ｎターンの）コイル１０を構成することができることを示す図である。例えば、（Ｎ＋１）芯の導線と、両端に（Ｎ＋１）の端子を有するコネクタとで構成される、複数の（Ｎ＋１）芯ケーブルをループ状に接続することにより、Ｎターンのコイル１０を簡単に実現することができる。

【0038】

図５に示すコイル１０は、図４（ｂ）に対応するコイル１０であり、２つの固定長のケーブルＡ、ケーブルＢと、１つの長さ調整用ケーブルＣとで構成されている。これら３つのケーブルを夫々５芯のケーブルとし（但し、各ケーブル内の５本の導線のうち、１本は不使用）、５端子の各コネクタを図５に示すように互いに接続することにより、４ターンのコイル１０を実現することができる。

【0039】

上述したように、少なくとも１つの実施形態に係る磁性体検知システムによれば、簡素な構成でかつ低コストで実現できる磁性体検知システムを提供することができ、当該磁性体検知システムの普及率を高め、病院内の重大事故の発生を防止できる。

【0040】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0041】

１ 磁性体検知システム
１０ コイル
２０ システム本体
２１ 電源（１）
２２ 電源（２）
２３ 第１のスイッチ
２４ 第２のスイッチ
２５ 検知部
３０ ドアスイッチ（ドアセンサ）
４０ 警報部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】