特許 6998302 流体冷却装置を有する磁気共鳴検査システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-22

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】流体冷却装置を有する磁気共鳴検査システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20220111BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 360

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018521656

(86)(22)【出願日】2016-10-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-01-31

(86)【国際出願番号】 EP2016076037

(87)【国際公開番号】W WO2017080845

(87)【国際公開日】2017-05-18

【審査請求日】2019-10-23

(31)【優先権主張番号】15193700.0

(32)【優先日】2015-11-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＮＩＮＫＬＩＪＫＥ ＰＨＩＬＩＰＳ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】100122769

【弁理士】

【氏名又は名称】笛田 秀仙

(74)【代理人】

【識別番号】100163809

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】ハム コルネリス レオナルドゥス ヘラルドゥス

【審査官】門 良成

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６１－００３４５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－１５６１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２７１０２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｒ ３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気共鳴検査システムであって、
冷却クライアントと、
前記冷却クライアントと熱連絡し、熱ドレインと熱連絡するシステム冷却回路であって、
前記システム冷却回路内に流体フローを引き起こすために前記システム冷却回路に配置される主ポンプと、
前記システム冷却回路と熱連絡する熱源と、
前記システム冷却回路内の、前記冷却クライアントの上流又は下流に配される遮蔽弁と、
を有するシステム冷却回路と、
を有し、前記システム冷却回路は、前記遮蔽弁に並列な短絡回路を有し、前記熱源は、前記短絡回路と熱連絡するように配され、前記磁気共鳴検査システムは、
前記システム冷却回路内に流体フローをもたらすように前記システム冷却回路内の前記主ポンプに並列に接続されるシステムバックアップポンプと、
前記熱ドレインと熱連絡するフロントエンド流体冷却回路を有するチラーと、
前記チラーと前記システム冷却回路との間に配され、前記チラーと前記システム冷却回路との間で熱連絡を確立する熱交換器と、
を有し、
前記磁気共鳴検査システムはイメージングモード及びスタンバイモードを有し、
前記イメージングモードでは、前記主ポンプがスイッチオンされ、前記バックアップポンプがスイッチオフされ、
前記スタンバイモードでは、前記主ポンプがスイッチオフされ、前記システムバックアップポンプがスイッチオンされる、
磁気共鳴検査システム。

【請求項2】

前記システム冷却回路は、低い粘度の、高い熱容量を有する冷却流体を収容する、請求項１に記載の磁気共鳴検査システム。

【請求項3】

前記システム冷却回路と熱連絡するバックアップヒータを有する、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の磁気共鳴検査システム。

【請求項4】

請求項１、及び請求項１を直接的又は間接的に引用する請求項２乃至３、のいずれか１項に記載の磁気共鳴検査システムにおいて冷却クライアントを冷却する方法であって、前記磁気共鳴検査システムはイメージングモード及びスタンバイモードを有し、
前記イメージングモードでは、前記主ポンプがスイッチオンされ、前記バックアップポンプがスイッチオフされ、
前記スタンバイモードでは、前記主ポンプがスイッチオフされ、前記システムバックアップポンプがスイッチオンされる、方法。

【請求項5】

前記熱源が故障する前記磁気共鳴検査システムの熱障害モードが生じた場合、前記主ポンプ及び前記バックアップポンプが前記スタンバイモードで作動され、任意に前記冷却クライアントの１つがスイッチオンされる、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記システムバックアップポンプが故障するバックアップ障害モードが生じた場合、前記磁気共鳴検査システムは、前記スタンバイモードから、前記主ポンプがスイッチオンされる前記イメージングモードに切り替えられ、任意に、前記システム冷却回路の凍結を避けるに十分な熱を生成するために１又は複数の前記冷却クライアントがアクティベートされる、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記主ポンプが故障する主ポンプ障害モードが生じた場合、前記磁気共鳴検査システムは、前記バックアップポンプがスイッチオンされる前記スタンバイモードに切り替えられる、請求項４に記載の方法。

【請求項8】

請求項３に記載の磁気共鳴検査システムにおいて冷却クライアントを冷却する方法であって、前記磁気共鳴検査システムはイメージングモード及びスタンバイモードを有し、
前記イメージングモードにおいては、前記主ポンプがスイッチオンされ、前記熱源が故障する前記磁気共鳴検査システムの熱障害モードが生じると前記バックアップヒータがスイッチオンされる、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、動作中の磁気共鳴検査システムのコンポーネントから熱を取り除くための冷却装置を有する磁気共鳴検査システムに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）方法は、２次元又は３次元画像を形成するために磁界と核スピンとの間の相互作用を利用するものであり、特に医療診断の分野において今日広く使われており、なぜなら、ＭＲＩイメージング方法は、軟組織のイメージングの場合に多くの点において他のイメージング方法より優れており、イオン化放射線を必要とせず、通常は侵襲性でない。

【0003】

一般にＭＲＩ方法によれば、検査される患者の身体は、強い均一な磁場Ｂ０内に配置され、同時に磁場Ｂ０の方向は、測定が関連付けられる座標系の軸（通常はｚ軸）を規定する。磁界Ｂ０は、規定された周波数（いわゆるラーモア周波数又はＭＲ周波数）の交番電磁界（ＲＦ場）の印加によって励起（スピン共鳴）されることができる磁界強度に依存して、個々の核スピンについて異なるエネルギーレベルをもたらす。巨視的観点から、個々の核スピンの分布は、該当する周波数（ＲＦパルス）の電磁パルスの印加によって平衡状態から逸らされ得る全体の磁化を生成し、このＲＦパルスの対応する磁界Ｂ１が、ｚ軸に対し垂直に延び、そのため、磁化は、ｚ軸を中心に歳差運動を行う。歳差運動は、開き角がフリップ角と呼ばれる円錐の表面表す。フリップ角の大きさは、印加される電磁パルスの強度及び持続時間に依存する。いわゆる９０°パルスの例では、磁化は、ｚ軸から横断面（フリップ角９０°）に逸らされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＲＦパルスの終了後、磁化は、緩和して元の平衡状態に戻り、この場合、ｚ方向の磁化は、第１の時定数Ｔ１（スピン格子又は縦緩和時間）で再び構築され、ｚ方向に垂直な方向の磁化は、第２のより短い時定数Ｔ２（スピン－スピン又は横緩和時間）で緩和する。横方向磁化とそのバリエーションは、受信ＲＦアンテナ（コイルアレイ）によって検出されることができ、受信ＲＦアンテナは、磁気共鳴検査システムの検査ボリューム内に配置され、磁化のバリエーションがｚ軸に対し垂直な方向において測定されるように指向される。横方向磁化の崩壊は、局所的磁界不均一性によってもたらされるＲＦ励起の後に起こるディフェージングを伴い、これは、同じ信号位相を有する秩序ある状態からすべての位相角が一様に分散される状態への遷移を容易にする。ディフェージングは、リフォーカシングＲＦパルス（例えば１８０°パルス）によって補償されることができる。これにより、受信コイルにエコー信号（スピンエコー）を生成する。

【0005】

検査される患者のようなイメージングされる被検体の空間解像度を得るために、３つの主軸に沿って延びる一定の磁界勾配が、一様な磁界Ｂ０に重ね合わせられ、それにより、スピン共振周波数の線形空間依存を与える。受信アンテナ（コイルアレイ）においてピックアップされる信号は、身体の異なるロケーションに関連付けられることができる個別の周波数成分を有する。受信コイルを通じて得られる信号データは、磁気共鳴信号の波数ベクトルの空間周波数ドメインに対応し、ｋ空間データと呼ばれる。ｋ空間データは、通常、個々の異なる位相符号化で得られる複数ラインを含む。各ラインは、複数のサンプルを収集することによってデジタル化される。１組のｋ空間データが、フーリエ変換によってＭＲ画像に変換される。

【0006】

横方向磁化は、一定の磁界勾配の存在下でディフェーズする。このプロセスは、ＲＦ誘導されるエコー（スピン）の形成と同様に、いわゆる勾配エコーを形成する該当する勾配反転によって、反転されることができる。しかしながら、勾配エコーの場合には、ＲＦリフォーカスされるエコー（スピン）と異なり、主磁界の不均一性の影響、化学シフト及び他のオフ共鳴の影響は、リフォーカスされない。

【0007】

このような磁気共鳴検査システムは、米国特許出願第2002/0148604号公報から知られている。

【0008】

知られている磁気共鳴検査システムは、最大動作限界以下に内部温度を維持するためにＭＲイメージング装置から熱を取り除くシステムを具備する。冷媒の温度を調節して勾配コイルから熱を放散させるために、熱交換器、冷媒ポンプ及びコントローラが設けられる。

【0009】

本発明の目的は、勾配コイルのような冷却クライアントから熱を除去するためのより簡単なシステム冷却回路を有する磁気共鳴検査システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、冷却クライアントと、冷却クライエントと熱連絡し、熱ドレインと熱連絡するシステム冷却回路であって、システム冷却回路内に配置され、システム冷却回路内に流体フローを引き起こす主ポンプを有し、熱源が、システム冷却回路と熱連絡するように配される、システム冷却回路と、を有する、磁気共鳴検査システムにおいて達成される。

【0011】

磁気共鳴検査システムは、例えばその最適動作温度にコンポーネントを維持するために冷却される必要があるいくつかのコンポーネントを有し、動作中にこれらのコンポーネントによって生成される熱は、除去される必要がある。これらのコンポーネントは、本発明のフレームワークにおいて冷却クライアントと呼ばれる。冷却される必要があるこれらのコンポーネントの例は、磁気共鳴検査システムの勾配コイル、勾配増幅器又は無線周波数（ＲＦ）増幅器である。これらのコンポーネントによって生成される熱は、熱ドレインに放出される。冷却クライアントからの熱が外部空気へ放出されるので、周囲（外部の又は屋外の）空気は、多くの場合は十分な熱ドレインである。

【0012】

冷却クライアントから熱を除去するために、バックエンド冷却流体を含むシステム冷却回路を有する冷却装置が、冷却クライアントと熱連絡するように提供される。冷却装置は、例えば冷却クライアントから熱を受け取り熱ドレインに熱を放散する冷却液のような循環冷媒に基づいて動作する。こうして、バックエンド冷却流体は、冷却クライアントから過剰な熱を受け取る。システム冷却回路の冷却流体は、通常動作時、主ポンプによって動いている状態に保たれる。主ポンプは、通常、約１００ｌ／ｍｉｎの高フロー、２－３バールの高い圧力で作動し、２－３ｋＷの出力を有する。本発明によれば、システム冷却回路と熱連絡する熱源が設けられる。バックエンド冷却流体の温度が、バックエンド冷却流体の凝固点より好適にはわずかに高い予め設定された限界を下回る場合、冷却装置は、熱源がバックエンド冷却流体に熱を伝達するように、セットされる。これは、例えば熱源がシステム冷却回路と固定的に熱連絡する場合に、熱源をスイッチオンすることによって、達成されることができる。代替として、熱源が、連続的に動作することができ、バックエンド冷却流体の温度が予め設定された限界より低く降下する場合、バックエンド冷却流体への熱の伝達が十分であるように、システム冷却回路への熱源の熱結合が、調整され又はスイッチオンされる。実際の例において、更に、その熱が除去される必要がある冷却クライアントである極低温冷却装置が、熱源として機能する。極低温冷却装置の特定の特性は、それが常にオンであり（主磁石コイルがそれらの超電導状態に維持される限り）、バックエンド冷却流体の凝固を防ぐために用いられることができる熱を常に生成することである。特に極低温冷却装置のような冷却クライアント、及び勾配コイル、勾配増幅器及びラジオ周波数増幅器などの他の冷却クライアントは、同じシステム冷却回路によって扱われる。後で詳細に説明するように、水は、システム冷却システム内に冷媒として使用することができる。こうして、冷却クライアントから受け取られる熱（もしある場合）に加えて、熱源によって供給される熱が、バックエンド冷却流体の凝固を回避し、それにより、冷却クライアントの冷却は、バックエンド冷却流体の凝固点近傍の低い温度においても可能である。このようにして、システム冷却回路は、部分的に建物の外側にあってもよく、又は例えば外部空気によって形成される熱ドレインと少なくとも熱連絡することができ、その場合、除去された熱は外部空気に放散される。好適には、磁気共鳴検査システムの別の機能のために磁気共鳴検査システムにおいて利用可能である機器であって、熱を生成する機器が、熱源として用いられることができる。熱源の機能は、磁気共鳴検査システムの極低温冷却装置のヘリウムコンプレッサによって達成されることができる。極低温冷却装置機能は、ヘリウムを冷却し液化することであり、液化されたヘリウムは、超電導特性のためのそれらの臨界温度以下に磁気共鳴検査システムの主磁石巻線を冷却するために用いられる。Ｈｅコンプレッサは、ほとんどすべての動作モードにおいてアクティブであり、磁気共鳴検査システムが画像データを取得しないスタンバイモードにおいてもアクティブであるので、Ｈｅコンプレッサは、ほとんどすべての動作モードにおいて、ある量の熱を生成する。本発明によれば、この熱は、バックエンド冷却流体の凝固を防ぎ及び不凍剤の必要を回避するために、バックエンド冷却流体に適用される。

【0013】

磁気共鳴検査システムの冷却装置は、システム冷却回路に不凍剤を必要としないので、相対的に低い粘性の冷却流体が用いられることができ、その結果、相対的に低い圧力の主ポンプが用いられることができる。本発明は、バックエンド冷却流体が、動いている状態に維持され、熱源から熱を受け取ることができることを確実にするので、例えばバックエンド冷却流体の凝固点付近の非常に低い外部温度での凝固のリスクが大きく低減され、又は排除される。それゆえ、不凍剤の使用のような付加の技術的な方策は必要とされない。このようにして、相対的に簡単な冷却装置が提供される。更に、相対的に高い熱容量を有する冷却流体（例えば水）が用いられることができ、かかる冷却流体は、冷却クライアントから離れたところへ熱を運搬する際により効率的である。本発明の洞察は、磁気共鳴検査システム内には、一般に、特に極低温冷却装置のＨｅコンプレッサによる何らかの形の熱発生があり、これは熱源を形成することができ、かかる熱源が、磁気共鳴検査システムが、ＭＲ画像データの取得が行われないスタンバイモードにある場合にも利用可能であることである。バックエンド冷却流体のフローとの組み合わせにおいてバックエンド冷却流体の凝固を防止するために、バックエンド冷却流体と熱源との間の熱連絡を確立することで十分である。すなわち、外気のような熱ドレインにおける周囲温度が、バックエンド冷却流体の凝固点に近いか又はそれより低い場合であっても、凝固が回避され、システム冷却システムが機能し続ける。本発明の更なる洞察は、不凍剤が一般に（エチレン又はプロピレン）グリコールの水溶液に基づくことである。このような不凍剤は、より粘性が高く、水より低い熱容量を有し、その結果、熱輸送の効率がより低い。こうして、不凍剤が回避されることができ、本発明は、低いポンピング圧力で効率的な冷却を可能にする。更に、磁気共鳴検査システム内の比較的小さい空間を占める比較的狭い冷却チャネルが用いられることができる。実際に、直径４－１０ｍｍの冷却チャネルが適している。狭い冷却チャネルが用いられることができるので、冷却チャネルは、勾配コイルの導電性巻線、例えば銅の巻線のための十分な空間を残す。

【0014】

要するに、本発明の磁気共鳴検査システムは、システム冷却回路を介して熱が除去される冷却クライアントを含む。極低温冷却装置のような冷却クライアントの１つによって形成される熱源は、システム冷却回路と熱的に接触している。主ポンプは、システム冷却回路の冷媒のフローを引き起こす。冷媒は、動いている状態に保たれ、熱源によって加熱されることができる。こうして、冷媒の凝固が、不凍剤を必要とせずに回避される。主ポンプが故障する場合であっても、より低い性能要求のバックアップポンプが、冷媒のフローを維持することができる。例えば水のような低い粘性の冷媒が使用されることができる。

【0015】

本発明のこれらの及び他の見地は、従属請求項に規定される実施形態に関して更に詳しく説明される。

【0016】

本発明の一実施形態において、システムバックアップポンプは、主ポンプが故障した場合でも、システム冷却回路内で冷却流体が動いている状態に保つことを確実にするように提供される。システムバックアップポンプは、主ポンプと並列に接続される。バックアップポンプは、０．３バールで１０ｌ／ｍｉｎのよう比較的低圧力かつ低流量で作動する点で、比較的低い性能を有することができる。バックアップポンプが故障した場合、主ポンプは、バックエンド冷却流体が流れ続け、熱源から熱を受け取ることができ、それにより凝固が回避される。バックアップポンプは、冷却装置の一層ロバストな動作を達成する。更に、主ポンプが動作する必要がないので、消費電力は、磁気共鳴検査システムのスタンバイモードにおいて一層低減される。これは、主ポンプの動作寿命を更に延ばす。主ポンプが故障した場合、バックアップポンプの性能に依存して、磁気共鳴検査システムはスタンバイモードのままであるが、バックアップポンプが、バックエンド冷却流体の流れを維持することができる。代替として、バックアップポンプは、主ポンプのフル機能バックアップを形成するように、主ポンプと同一でありえ又は同様の性能を有することができる。

【0017】

好適には、バックアップポンプは、例えば極低温冷却装置のＨｅコンプレッサのような熱源へのバックエンド冷却流体のフローを維持するために十分な制限された性能を有する。これは、約１００ｌ／ｍｉｎの主ポンプによって生成されるフローより非常に低い１０ｌ／ｍｉｎの低いフローによって達成される。好適には、バックエンド冷却流体がバックアップポンプのみによって動いている状態に保たれるとき、磁気共鳴検査システムはそのスタンバイモードのままであり、バックエンド冷却流体は冷却クライアントを通過しない。スタンバイモードの長い持続時間の間でさえ、これは、バックエンド冷却流体の凝固に対する、ロバストネスを改善する。

【0018】

好適には、バックアップポンプは、システム冷却回路の主ポンプと並列に構成される。逆止め弁は、それが閉じられる場合、主ポンプを介して戻り流体経路からのバックエンド冷却流体を遮断する。逆止め弁の機能は、不所望の流体経路に沿ったバックエンド冷却流体フローを防ぐことである。逆止め弁を閉じることは、バックエンド冷却流体が冷却クライアントに流れ続けることを確実にする。各々がその逆止め弁に関連する任意の他のバックアップポンプは、バックエンド冷却流体が冷却クライアントへ流れ続けることを確実にする。したがって、主ポンプが、動作不能であっても、それがスイッチオフによるか又は故障によるかにかかわらず、一方向の流体の流れが、システム冷却回路内に維持される。主ポンプが動作しない場合であっても、逆止め弁は、主ポンプを通じてバックエンド冷却流体が反対方向に流れることを防ぐ。同様に、主ポンプが動作している際にバックアップポンプを介した逆流を防ぐために、バックアップポンプには逆止め弁がある。

【0019】

他の実施形態において、システム冷却回路用の別のバックアップヒータが設けられることができる。これにより、システム冷却回路と熱連絡する他の熱源が、それらのスイッチオフ又は誤動作のいずれかにより動作しなくても、凝固点直上の低温でバックエンド冷却流体の凝固を回避することができる。

【0020】

本発明の他の実施形態において、チラーが含まれる。チラーは、チラーの冷却回路を有し、チラーの冷却回路においては、フロントエンド冷却流体は、フロントエンド冷却流体を冷却するために膨張され、フロントエンド流体が膨張し又は蒸発するとき熱を受け取り、更に、フロントエンド冷却液を圧縮し、それが圧縮され又は凝縮するとき、例えば外部空気のような熱ドレインに熱を逃がす。すなわち、通常、フロントエンド冷却流体は、ガス又は蒸気として膨張し、その後、液体へと凝縮される。熱交換器は、システム冷却回路からチラーの冷却回路へ熱を伝達するために、システム冷却回路とチラーの冷却回路との間に配置され、熱は、最後に、チラーの冷却回路から、外部空気のような熱ドレインに（磁気共鳴検査システムが据え付けられる建物の外側に）放出される。フロントエンド冷却液は、好適には、特定の高い熱容量を有するフレオンタイプ又はＨＦＫタイプである。本発明は、バックエンド冷却流体の凝固のリスクを低減し、それゆえ、中間装置、例えばチラーとシステム冷却回路との間の付加の液体冷却キャビネット、を必要としない。

【0021】

本発明の別の実施形態において、システム冷却回路は、冷却クライアントの上流又は下流に配置されることができる１又は複数の遮蔽弁を有し、それにより、遮蔽弁が閉じられると、極低温冷却装置以外の冷却クライアントへのバックエンド冷却液のフローが止められる。遮蔽弁は、熱源、極低温冷却装置のＨｅコンプレッサへの最小限のフローを保証する。磁気共鳴検査システムがそのスタンバイモードに切替えられると、その冷却クライアントへの遮蔽弁が閉じられる。次に、より少ない流体が循環されればよく、より低い性能のポンプ、特にシステムバックアップポンプが、システム冷却回路の循環を維持するために十分である。これは、その温度がその凝固点に低下する場合に、バックエンド冷却流体の凝固を防ぐ。

【0022】

本発明の他の実施形態において、システム冷却システムは、遮蔽弁に並列の短絡回路を有し、短絡回路は、熱源と熱連絡する。短絡回路は、遮蔽弁の状態がどうであれ、バックエンド冷却流体が熱源に供給されることを確実にする。

【0023】

本発明の他の実施形態において、バックエンド冷却流体は、例えば水のような低い粘性の流体である。これは、システム冷却回路において流体をポンピングし流体フローを維持するために低い圧力のみを必要とする。更に、バックエンド冷却流体は、水のように高い熱容量を有し、従って、穏やかなフローであっても高い効率で冷却クライアントから熱を除去することを達成する。

【0024】

システムバックアップポンプは、主ポンプと比較してかなり低い電力を有するので、スタンバイモードにおいて磁気共鳴検査システムは、冷却機能のためにより低い電力消費を有する。

【0025】

本発明は、更に、磁気共鳴検査システム内の冷却クライアントの冷却を行う方法に関する。本発明のフレームワークにおいて、磁気共鳴検査システムは、ＭＲ画像データが取得されないスタンバイモードを有する。磁気共鳴検査システムは更に、磁気共鳴信号が生成され取得されるイメージングモードを有する。イメージングモードにおいて、例えば勾配増幅器、勾配コイル及びＲＦ増幅器のような冷却クライアントは、電力を受け取り、その動作によって生成される。イメージングモードは、「スキャン準備完了」モードを含むこともでき、スキャン準備完了モードにおいては、実際の磁気共鳴信号は、まだ生成されない又は取得されないが、磁気共鳴検査システムは、磁気共鳴信号の生成及び取得のための準備をする。

【0026】

イメージングモードにおいて、主ポンプは、一般にイメージングモードで動作中である冷却クライアントから熱を除去するためにシステム冷却回路の流体フローを維持するようにスイッチオンされる。スタンバイモードにおいて、冷却クライアントは一般に作動中ではなく、主ポンプは、スイッチオフされることができ、バックアップポンプが、システム冷却回路内の流体フローを維持するようにスイッチオンされる。スタンバイモードにおいて、例えばヘリウムコンプレッサのような熱源は、一般に作動状態であり、熱を生成する。システム冷却回路の流体フローが熱源から熱を受け取り、システム冷却回路の凝固が回避される。スタンバイモードにおいては、冷却クライアントは冷却される必要がなく、遮蔽弁は閉じることができるので、バックエンド冷却流体が、熱源に沿ってのみ通過される。すなわち、遮蔽弁は、イメージングモードでは開いており、スタンバイモードでは閉じている。

【0027】

本発明の方法の例において、ヘリウムコンプレッサのような熱源が故障しうる熱障害モードが生じることがある。このような熱障害モードでは、磁気共鳴検査システムがそのスタンバイモードにあっても、主ポンプはスイッチオンされる。次に主ポンプの動作が、システム冷却回路の凝固を回避するのに十分な熱及び流体フローを生成する。任意には、更に、冷却クライアント（例えば勾配増幅器）の１つが、システム冷却回路の凝固を回避するために熱を提供するために、スイッチオンされる。

【0028】

本発明の方法の他の例において、システムバックアップポンプ（すなわちバックアップ障害モード）の故障の場合には、磁気共鳴検査システムは、そのスタンバイモードから、主ポンプがスイッチオンされるそのイメージングモードに切り替えられ、任意には、１又は複数の冷却クライアントが、システム冷却回路の凝固を回避するために十分な熱を生成するようにアクティブにされる。これは、バックアップポンプが故障する場合に、冷却システムがイメージングモードで動作させられることにより、実現されることができる。別の実現例において、別々のバックアップヒータは、システム冷却回路の凝固を回避するためにある量の熱を生成するように、熱障害モードに切り替えられる。

【0029】

本発明の方法の他の例において、主ポンプの故障が生じた場合、磁気共鳴検査システムは、そのイメージングモードから、バックアップポンプがスイッチオンされるそのスタンバイモードに、切り替えられる。任意に、バックアップポンプはスイッチオンされることができ、遮蔽弁は開いたままにされ、ある冷却容量が、冷却クライアントに提供され、あるイメージング機能が、イメージングモードよりも低い性能であるが、残ることができる。この状況において、Ｈｅコンプレッサは動作したままであり、その結果、バックエンド冷却流体が動き、熱がＨｅコンプレッサによって供給されるため、バックエンド冷却流体の凝固が妨げられる。

【0030】

本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記述される実施形態に関して及び添付の図面を参照して、説明される。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】磁気共鳴検査システムの冷却装置の例を概略的に示す図。

【図2】磁気共鳴検査システムの冷却装置のより高度な例を概略的に示す図。

【図3】磁気共鳴検査システムの冷却装置のより洗練された例を概略的に示す図。

【図4】本発明が用いられる磁気共鳴検査システムの概略図。

【発明を実施するための形態】

【0032】

図１は、磁気共鳴検査システムの冷却装置の例を概略的に示す。システム冷却回路１０１は、主ポンプ１０７によって駆動されるチャネル１０２を有し、バックエンド冷却流体がチャネル１０２内を流れる。システム冷却回路は、冷却クライアント１１３、１１５、１１５から熱を受け取り、熱ドレイン１０５に熱を放出する。冷却クライアントは、例えば磁気共鳴検査システムの勾配コイル１２、勾配増幅器２１又は無線周波数（ＲＦ）増幅器１５である。動作中に熱を生成し及び冷却されることができる磁気共鳴検査システムの任意の機器は、本発明のフレームワークにおいて冷却クライアントとして機能することができる。ファン１５１は、システム冷却回路の冷却流体から熱ドレイン１０５（例えば周囲空気又は外部空気）への熱伝達を高めるために提供される。１５－２０℃のレンジを下回る温度では、システム冷却回路は、通常約２５℃のそれらの動作温度に冷却クライアントを冷却する。更に、システム冷却回路は、熱源１０９と熱連絡する。熱ドレイン、周囲空気又は外部空気又は外気１０５は、冷却流体の凝固点より低い温度であることがある。これは、システム冷却回路が、部分的に、磁気共鳴検査システムが設置された建物の外に位置する場合である。バックエンド冷却流体は、熱源１０９によって加熱されるので、磁気共鳴検査システムがスタンバイ状態であり、例えば勾配コイル、勾配増幅器及びＲＦ増幅器のような冷却クライアントがアクティブでなく、及び、バックエンド冷却流体が、主ポンプ１０７によって駆動されて循環される場合でさえ、システム冷却回路が凝固することが回避される。従って、例えばグリコールベースの不凍剤を適用する必要がなく、これは、システム冷却回路内の冷却流体の熱容量を低下させ、粘性を改善する。こうして、本発明は、主ポンプのより低い性能、ポンピングパワー及びフローを可能にする。例えば、温度に依存して、水－グリコール混合物の粘性は、水の粘性より約２－３倍高い。

【0033】

従って、本発明は、システム冷却回路内の冷却クライエントにおける圧力低下が不凍剤が使用される場合より約３倍小さいことを可能にする。

【0034】

図２は、磁気共鳴検査システムのもの冷却装置のより高度な例を概略的に示す。図２の例において、フロントエンド冷却流体が循環するチャネルを有する、チラー冷却回路１０３を有するチラー１１７が提供される。チラーは、例えば周囲空気又は外部空気のような熱ドレインと熱連絡する。ファン１５１は、フロントエンド冷却流体から周囲空気又は外部空気への熱伝達を改善するために、チラーに配置される。チラー冷却回路及びシステム冷却回路は、熱交換器１１９と熱連絡する。この例において、バックアップポンプ１２１は、システム冷却回路１０２内のバックエンド冷却流体をポンピングするために、主ポンプと並列に提供される。バックアップポンプ１２１は、磁気共鳴検査システムがイメージングモードでなく且つ冷却クライアント１１３、１１５、１１７から熱が放出されない場合に、冷却液を動いている状態に保つために十分な容量を必要とするだけである。こうして、磁気共鳴検査システムは、主ポンプ１０７に依存せずに、バックエンド冷却流体を動いている状態に保ち、熱源１０９から熱を受け取り、非常に低い外部温度のときでさえシステム冷却液の凝固を回避する。こうして、本発明のこの例は、システム冷却回路が部分的に建物の外にあり又は他の場合には冷却流体の凝固点を下回る低い温度にあるような状況で、磁気共鳴検査システムが設置されることを可能にする。更に、主ポンプ１０７は、逆止め弁１２５を具備し、バックアップポンプ１２１は、逆止め弁１２３を具備する。それらの逆止め弁は、一方又は両方のポンプがオフであっても、流体フローが一方向のままであるように配置される。

【0035】

熱源１０９は、作動中に熱を生成する、磁気共鳴検査システムの機器の一部でありうる。例えば、熱源１０９は、磁気共鳴検査システムがそのイメージングモードでない場合に作動状態にあるＨｅコンプレッサによって形成されることができ、すなわち、スタンバイ状態の磁気共鳴検査システムにおいて、Ｈｅコンプレッサは、それらの超電導特性臨界温度以下に主コイル巻線を保つために作動状態のままである。極低温冷却装置のＨｅコンプレッサによって形成される熱源は、実際、冷却クライアントである。代替として、熱源の機能は、冷却クライアント１１３、１１５、１１７のいずれかによって、それらをオンにしたままにすることによって、イメージングが行われない場合でさえ達成されることができる。更に、熱源１０９をバックアップすることができる別のバックアップ熱が、提供されることができる。

【0036】

図１及び図２において、建物の外側の壁１６０の任意のロケーションが概略的に示されている。ファン１５１は屋外にあり、主ポンプは屋内又は屋外にありうる。チラー１１７の一部は、主ポンプ及びシステムバックアップポンプの並列構成と同様に屋外にありうる。

【0037】

図３は、磁気共鳴検査システムの冷却装置のより洗練された例を概略的に示す。冷却装置の実施形態は、短絡回路１４１及び遮蔽弁１２７を具備する。磁気共鳴検査システムがスタンバイモードである場合、冷却クライアントの冷却は必要とされず、遮蔽弁は閉じられ、冷却液は、Ｈｅコンプレッサのような熱源を通じて短絡回路１４１を通じてのみ流れる。このようにして、流体のより少ない量が、磁気共鳴検査システムのスタンドバイモードにおいてポンピングされればよい。この実施形態において、バックアップポンプ１２１は、短絡回路１４１に逆止め弁１２３を具備する。

【0038】

逆止め弁１２３及び１２５は、寄生フロー経路が生じることを回避する。

【0039】

図４は、本発明が用いられる磁気共鳴検査システムの概略図を示す。磁気共鳴イメージングシステムは、主コイル１０の組を有する主磁石を有し、それにより、一様で均一な磁界が生成される。主コイルは、例えばトンネル形状の検査空間を囲むボアを形成するような態様で構成される。検査される患者は、このトンネル形状の検査空間内へスライドされる患者担体上に配置される。磁気共鳴イメージングシステムは更に、複数の勾配コイル１１、１２を有し、それによって、空間的なバリエーションを呈する磁界が、特に個別の方向において一時的な勾配をもつ形で、一様な磁界に重ね合わせられるように生成される。勾配コイル１１、１２は、１又は複数の勾配増幅器及び制御可能な電源ユニットを有する勾配制御部２１に接続される。勾配コイル１１、１２は、電源ユニット２１による電流の印加によってエネルギーを供給される；このために、電源ユニットは、適当な一時的な形状の勾配パルス（「勾配波形」とも呼ばれる）を生成するように勾配コイルに電流を適用するために、電子勾配増幅回路を装備する。勾配の強度、方向及び持続時間は、電源ユニットを制御することによって制御される。磁気共鳴イメージングシステムは、更に、ＲＦ励起パルスを生成するための及び磁気共鳴信号を受信するための送信及び受信アンテナ（コイル又はコイルアレイ）１３、１６を有する。送信コイル１３は、好適には身体コイル１３として構成され、身体コイル１３により、検査される対象が囲まれることができる。身体コイル１３は、検査される患者３０が磁気共鳴イメージングシステムに配置されると患者３０が身体コイル１３によって囲まれるように、磁気共鳴イメージングシステムに配置される。身体コイル１３は、ＲＦ励起パルス及びＲＦリフォーカスパルスの送信のための送信アンテナとして働く。好適には、身体コイル１３は、送信されるＲＦパルス（ＲＦ）の空間的に一様な強度分布を含む。同じコイル又はアンテナが、一般に、送信コイル及び受信コイルとして交互に使用される。一般に、受信コイルは、複数の構成素子を有し、各々お構成素子が、単一ループを形成する。ループの形状のさまざまなジオメトリ及びさまざまな構成要素の取り合わせが可能である。

【0040】

送信及び受信コイル１３は、電子送信及び受信回路１５に接続される。

【0041】

送信及び受信アンテナとして働くことができる１つの（又は幾つかの）ＲＦアンテナ素子があることに留意すべきである；更に、一般に、ユーザは、受信－素子のアレイとして一般に形成される特定用途の受信アンテナを用いることを選択することができる。例えば、表面コイルアレイ１６は、受信及び／又は送信コイルとして使用されることができる。このような表面コイルアレイは、非常に小さいボリュームにおいて高い感度を有する。受信コイルは、プリアンプ２３に接続される。プリアンプ２３は、受信コイル１６によって受けられたＲＦ共鳴信号（ＭＳ）を増幅し、増幅されたＲＦ共鳴信号が、復調器２４に印加される。例えば表面コイルアレイのような受信アンテナは、復調器２４に接続され、事前増幅された受信磁気共鳴信号（ＭＳ）は、復調器２４によって復調される。プリアンプ２３及び復調器２４は、デジタルで実現され、表面コイルアレイに組み込まれることができる。復調された磁気共鳴信号（ＤＭ）は、再構成ユニットに適用される。復調器２４は、増幅されたＲＦ共鳴信号を復調する。復調された共鳴信号は、イメージングされる対象の一部における局所スピン密度に関する実際の情報を有する。更に、送受信回路１５が、変調器２２に接続される。変調器２２及び送受信回路１５は、ＲＦ励起及びリフォーカシングパルスを送信するように、送信コイル１３をアクティブにする。特に、表面受信コイルアレイ１６は、ワイヤレスリンクを通して送受信回路に結合される。表面コイルアレイ１６によって受けられる磁気共鳴信号データは、送受信回路１５に送信され、例えば表面コイルに同調し及び離調する制御信号が、ワイヤレスリンクを通じて表面コイルに送信される。

【0042】

再構成ユニットは、復調された磁気共鳴信号（ＤＭ）から１又は複数の画像信号を導出し、その画像信号は、検査される対象のイメージングされた部分の画像情報を表現する。実際に、再構成ユニット２５は、好適にはデジタル画像処理ユニット２５として構成され、デジタル画像処理ユニット２５は、復調された磁気共鳴信号から、イメージングされる対象の部分の画像情報を表現する画像信号を導出すようにプログラムされる。再構成の出力部の信号は、モニタ２６に印加され、その結果、再構成された磁気共鳴画像が、モニタに表示されることができる。代替として、更なる処理又は表示を待つ間、再構成ユニット２５からの信号をバッファユニット２７に記憶することが可能である。

【0043】

発明の磁気共鳴イメージングシステムは更に、例えば（マイクロ）プロセッサを有するコンピュータの形で、制御ユニット２０を具備する。制御ユニット２０は、ＲＦ励起の実行及び一時的な勾配磁場の印加を制御する。この目的で、本発明によるコンピュータプログラムは、例えば、制御ユニット２０及び再構成ユニット２５にロードされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】