JP5222735B2 - 磁気共鳴イメージング装置および傾斜磁場コイル - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）及びこのＭＲＩ装置に用いる傾斜磁場コイルに関する。

ＭＲＩ装置は、傾斜磁場コイル（Ｘ、Ｙ、Ｚコイル）を備え、撮像時に被検体に対して直交する３軸方向についての傾斜磁場を所定のタイミングで印加する。この傾斜磁場の印加により、被検体の撮像スライスを選択的に励起したり、被検体からの磁気共鳴信号への位置情報を付与することが可能になる。

近年の撮像方法では、大きな傾斜磁場を短い立ち上がり時間で印加することが望まれ、しかも、傾斜磁場コイルの外形は、小型で薄型にすることが望まれている。このため、傾斜磁場コイルは、コイル導体の間隔が密になる傾向にあり、かつ、大電流が流される傾向にある。このような傾斜磁場コイルに通電すると、導体のジュール熱により温度が上昇する。

特許文献１では、傾斜磁場コイルの導線内に中空領域を設け、中空領域に冷媒を流して導体に発生した熱を冷却する方法を開示している。特許文献２では、傾斜磁場コイルに、無誘導巻きの冷却配管を備えた構成が開示されている。また、ＸＹＺコイルのいずれか一つが中空導体で構成され、冷却配管を兼ねている構成も開示されている。

特開２００５−２３０５４３号公報 特開２００５−２７９１６８号公報

垂直磁場方式のオープン型ＭＲＩ装置の場合、Ｚコイルは同心円状のコイルパターンをなし、水平磁場方式の円筒型ＭＲＩ装置の場合、Ｚコイルは螺旋状である。Ｘ及びＹコイルは、垂直磁場方式であっても水平磁場方式であっても複雑なコイルパターンとなる。

このため、特許文献２に記載のようにＸＹＺコイルのうちの一つを中空導体で構成する際には、いずれの方式の場合も、Ｚコイルを中空導体で構成し、冷却配管を兼用させるのが比較的容易である。一方、Ｘ、Ｙ傾斜磁場コイルは、コイルパターンが複雑なので冷却配管を兼用させることが難しく、板状部材をスリット加工することにより形成すると考えられるが、Ｘ、Ｙ傾斜磁場コイルは導体幅が小さく、特に電流密度が高い部分があるため、その部分が高温なヒートエリアあるいはヒートスポットになりやすい。これにより、傾斜磁場コイルには温度分布が生じる。

Ｚコイルを冷却配管と兼用させる場合、Ｚコイルのパターンは、形成すべきＺ方向傾斜磁場に応じて電磁気設計により定められているため、Ｘ及びＹコイルに温度分布が生じるとしても、その温度分布に合わせてＺコイルのパターンや位置を変更することはできない。

また、傾斜磁場コイルの支持体には、ＭＲＩ装置の静磁場発生装置に固定するための穴が設けられるため、Ｚコイルのパターンはこの穴部を避けて配置する必要がある。このため、傾斜磁場コイルは、固定穴の部分が、他の部分よりも高温なヒートエリアあるいはヒートスポットとなる。

ヒートエリアあるいはヒートスポット部分には、熱応力が生じるため、支持体等の樹脂の割れ、クラックが発生しやすい。これにより、絶縁不良等が発生する。また、高温となるのを防ぐには、Ｘ及びＹコイルの通電電流値を制限することが考えられるが、電流値を制限すると電磁気設計で得られた性能を発揮することができない。

本発明の目的は、ヒートエリアあるいはヒートスポットを効率よく冷却する構造を備え、信頼性の高い傾斜磁場コイルを備えたＭＲＩ装置及び傾斜磁場コイルを提供することができる。

上記目的を達成するために、本発明は、次のように構成される。

本発明の傾斜磁場コイル装置は、複数の傾斜磁場コイルを有し、これら複数の傾斜磁場コイルのうちの一つが、内部に冷却用媒体が流され、上記傾斜磁場発生源を冷却する冷却管を備える。上記熱伝導部材は、上記冷却管を備えた傾斜磁場コイルを除く傾斜磁場コイルにおける電流密度あるいは配置密度が、その傾斜磁場コイル全体に対して大きい領域のうちの少なくとも一つの領域に配置される。また、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、上記傾斜磁場コイルを備える。

本発明によれば、ヒートエリアあるいはヒートスポットを効率よく冷却する構造を備え、信頼性の高い傾斜磁場コイルを備えたＭＲＩ装置及び傾斜磁場コイルを実現することができる。

本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態のＭＲＩ装置の概略断面図である。 図２のＡ−Ａ‘線に沿った概略断面図である。 本発明の第１の実施形態における傾斜磁場コイルのＸ及びＹコイルのコイルパターン説明図である。 図４のＹコイルのコイルパターンを拡大して示す説明図である。 本発明の第１の実施形態における傾斜磁場コイルのＺコイルと熱伝導板の上面図である。 第１の実施形態におけるＺコイルと熱伝導板の構造説明図である。 本発明の第２の実施形態における傾斜磁場コイルのＺコイルと熱伝導板の上面図である。 本発明の第３の実施形態における冷却配管と熱伝導板の上面図である。 本発明の第４の実施形態における冷却配管と熱伝導板の上面図である。 本発明の第５の実施形態におけるＸ及びＹコイルの斜視図である。 本発明の第５の実施形態におけるＺコイルと熱伝導板の斜視図である。 本発明の第６の実の形態のＺコイルと熱伝導板の斜視図である。 本発明の第７の実施形態の冷却用配管と熱伝導板の斜視図である。 本発明の第８の実施形態の冷却用配管と熱伝導板の斜視図である。 本発明において、冷却配管を兼ねたＺコイルの他に、専用冷却管を形成する例の説明図である。 本発明の実施形態において、冷却配管に冷却水を供給する冷却水循環器の説明図である。

符号の説明

１・・・静磁場発生装置、２・・・傾斜磁場コイル、３ａ・・・高周波送信コイル、３ｂ・・・高周波受信コイル、４・・・ベッド、５・・・均一磁場領域、６・・・メインコイル、７・・・シールドコイル、１０１、１１１、１１０１・・・Ｘコイル、１０２、１１２、１１０２・・・Ｙコイル、１０３、１１３・・・Ｚコイル、１２０・・・樹脂層、１３０・・・冷却水循環器、２０１、２０２、７０１、８０２、８０３、９０１、１１０４、１２０４、１８０２、１９０１・・・熱伝導板、３０１・・・固定用穴、４０１、４０２、４０３、４０４、１４０１、１４０２、１４０３、１４０４・・・高密度領域（高発熱領域）、５０１、８０４、１１０５・・・スリット、８０１、１８０１・・・冷却用配管

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の全体概略構成図である。

図１において、ＭＲＩ装置は、静磁場発生系（静磁場発生源）１と、傾斜磁場発生系（傾斜磁場発生源）１０と、送信系１５と、受信系１６と、信号処理系２１と、シーケンサ２２と、中央処理装置（ＣＰＵ）２３と、操作部８とを備える。

傾斜磁場発生系１０は、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル２と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源１１とを備える。また、傾斜磁場発生系１０は、シーケンサ２２から命令に従って、それぞれのコイルの傾斜磁場電源１１を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇｓ、Ｇｐ、Ｇｆを被検体９に印加する。

送信系１５は、シーケンサ２２から送出される高周波磁場パルスにより被検体９の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射するもので、高周波発振器１２と、変調器１３と、高周波増幅器１４と、送信側の高周波コイル（高周波送信手段）３ａとを備える。

受信系１６は、被検体９の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出する。この受信系１６は、受信側の高周波コイル（高周波受信手段）３ｂと、増幅器１７と、直交位相検波器１８と、Ａ／Ｄ変換器１９とを備える。

信号処理系２１は、上記受信系１６で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行うと共に画像表示をする。この信号処理系２１は、ＣＰＵ２３、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）３０と、ＲＡＭ（随時書き込み読み出しメモリ）３１と、光磁気ディスク３２及び磁気ディスク３４と、ディスプレイ３３とを備える。

ＣＰＵ２３は、上記エコー信号についてフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理及びシーケンサ２２の制御を行う。また、ＲＯＭ３０は、経時的な画像解析処理及び計測を行うプログラムやその実行において用いる不変のパラメータなどを記憶する。

シーケンサ２２は、ＣＰＵ２３の制御で動作し、被検体９の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系１５及び傾斜磁場発生系１０並びに受信系１６に送る。また、操作部８は、信号処理系２１で行う処理の制御情報を入力するものであり、トラックボール又はマウス３５と、キーボード３６とを備える。

図２は、図１に示したＭＲＩ装置の部分断面図であり、垂直磁場方式のＭＲＩ装置の場合である。図２において、被検体が配置される空間を挟んでそれぞれ配置された、一対の静磁場発生系１と、一対の傾斜磁場コイル２と、一対の高周波磁場コイル３と、被検体を搭載するベッド４とを備えている。一対の静磁場発生装置１は、被検体が配置される空間に均一磁場領域５を形成する。被検体は、ベッド４に搭載されて、均一磁場領域５に配置される。一対の傾斜磁場コイル２は、静磁場発生系１の均一磁場領域５側の面に固定され、均一磁場領域５を挟んで対向している。一対の高周波磁場コイル３は、均一磁場領域５を挟んで対向配置され、均一磁場領域５と前記傾斜磁場コイル２の間に固定される。

傾斜磁場コイル２の構造を図３〜図７を用いてさらに説明する。傾斜磁場コイル２は、円板状のコイルであり、近接した導電体に渦電流が発生するのを抑制するために、アクティブシールド方式を採用している。そのため、図２のＡ−Ａ‘線に沿った部分断面図である図３に示すように、傾斜磁場コイル２は、傾斜磁場を発生させるメインコイル６と、シールドコイル７とを備えている。

シールドコイル７は、メインコイル６の外側（静磁場発生系１側）に配置され、メインコイル６の外側に発生する磁場をキャンセルする。メインコイル６は、互いに直交した３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に傾斜した磁場を発生するために、３つのコイル（Ｘコイル１０１、Ｙコイル１０２、Ｚコイル１０３）を含む。また、シールドコイル７は、３つの方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）にキャンセル用の傾斜磁場を発生するために、Ｘコイル１１１、Ｙコイル１１２、Ｚコイル１１３を含む。これらの６つのコイル１０１〜１０３、１１１〜１１３の間には、樹脂層１２０が配置され、６つのコイルを一体に支持するとともに絶縁している。

傾斜磁場コイル２には、図３、図４および図６に示すように、厚さ方向に全体を貫通するように複数の固定用穴３０１が設けられている。複数の固定用穴３０１は、所定の半径の円周上に配置されている。傾斜磁場コイル２は、固定用穴３０１に挿入したネジ等により静磁場発生装置１に固定される。

図４に、Ｘコイル１０１およびＹコイル１０２のコイルパターンを、両コイルが重ねられた状態で示す。また、図５にＹコイルの一部を拡大して示す。Ｘコイル１０１およびＹコイル１０２は、それぞれＸおよびＹ方向の傾斜磁場を所定の精度で発生させることができるように電磁気設計により定められた図４及び図５のようなコイルパターンを有する。高傾斜磁場性能及びコンパクト化の要求に対応するため、パターン数が多く、導体幅が全体的に狭く設計されている。しかも、コイルの導体幅は一様ではなく、軸方向と外周とが交わる部分の近傍（図４及び図５の領域４０１、４０２、４０３、４０４）で導体幅が相対的に狭く、密に配置されている（コイル配置密度が大きい領域（高密度領域））。

第１の実施形態におけるＸコイル１０１及びＹコイル１０２は、このような複雑なコイルパターンを実現するために、いずれも導体の板をスリット加工することにより製作されたものである。

一方、Ｚコイル１０３は、Ｚ方向の傾斜磁場を所定の精度で発生することができるように電磁気設計により定められたコイルパターンを有する。具体的には、図６に示すように、同心円状にコイルを巻回したコイルパターンである。Ｚコイル１０３は固定用穴３０１を避けて配置されている。このため、複数の固定用穴３０１が配置されている円周の外側領域および内側領域ではコイルパターンの密度が大きくなっている。

また、Ｚコイル１０３は、図７に示すように、中空領域を有する管状の導体によって構成されている。導体の素材としては、熱伝導率の高い材料であることが望ましく、例えば銅を用いることができる。これにより、Ｚコイル１０３の中空領域に冷却用媒体１３３を流すことができるため、Ｚコイル１０３をＸおよびＹコイル１０１、１０２の発生するジュール熱を冷却する冷却管を兼用させることができる。

上述したようにＸおよびＹコイル１０１、１０２のコイルパターンは、傾斜磁場コイル２がＹ軸およびＹ軸と外周とが交わる部分の領域４０１、４０２、４０３、４０４で密に配置されているため、これらの領域は、それ以外の領域と比較してジュール熱による高発熱領域となる。ここで、高発熱領域とは、例えば、その部分に配置されたコイルの電流密度あるいは配置密度が、コイル全体の電流密度あるいは配置密度に対して１．５〜２．０倍となる領域であると定義する。

一方、ＸおよびＹコイル１０１、１０２を冷却するための冷却管を兼用するＺコイル１０３のパターンは、上述のように電磁気的設計の観点から定められているため、Ｚコイルが高密度に配置される部分は、ＸおよびＹコイル１０１、１０２の高発熱領域４０１〜４０４に必ずしも一致しない。

そこで、本実施の第１の形態では、ＸおよびＹコイル１０１、１０２の高発熱領域４０１〜４０４に近いＺコイル１０３のコイル導体に環状の熱伝導板２０１を、ろう付け又ははんだ付けにより固定し、熱伝導板２０１と高発熱領域４０１〜４０４とが重なるように配置している。熱伝導板２０１は、熱伝導性の高い板状材料（例えば銅又はＳＵＳ）からなる。その厚さは、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度であることが好ましい。

熱伝導板２０１は、ＸおよびＹコイル１０１、１０２の高発熱領域４０１〜４０４の熱をＺコイル１０３のコイル導体まで伝導する。これにより、高発熱領域４０１〜４０４を、Ｚコイル１０３の内部を流れる冷却用媒体により効率よく冷却することができる。

環状の熱伝導板２０１には、図６に示したように、Ｚコイル１０３の径方向に沿って熱伝導板を切り欠くスリット５０１が、複数設けられている。スリット５０１は、電磁誘導による電流が環状の熱伝導板２０１内を周方向に流れ、渦電流となるのを防止している。

また、Ｚコイル１０３の固定用穴３０１に隣接するコイル導体には、図６に示すように、隣り合う固定用穴３０１の間の領域に張り出すように、複数の熱伝導板２０２が固定されている。これにより、固定用穴３０１の周囲の領域の一部と重なる位置に熱伝導板２０２を配置している。熱伝導板２０２の形状は、環状部材を分割した扇形状である。固定方法としては、ろう付けやはんだ付けが用いられている。複数の固定用穴３０１の周囲の領域は、冷却管を兼用するＺコイル１０３を配置することができないため高温になりやすいが、熱伝導板２０２を配置したことにより、固定用穴３０１の間の領域の熱を熱伝導板２０２によりＺコイル１０３の導体まで伝導し、冷却用媒体で冷却することができる。図６では、複数の熱伝導板２０２に渦電流防止のためのスリットを設けていないが、スリットを入れることも可能である。

なお、熱伝導板２０１、２０２は、固定されているコイル導体とは別のコイル導体には接触しないように取り付けられている。Ｚコイル１０３の電磁気特性に影響を与えないためである。

上述してきたように、本発明の第１の実施形態では、傾斜磁場コイル２の高温領域の熱を、熱伝導板２０１、２０２によってＺコイル１０３に伝導し、効率よく冷却することができるため、傾斜磁場コイル２に過大な熱応力が加わることがなく、樹脂層１２０の割れやクラックを防止でき、信頼性の高い傾斜磁場コイルを提供することができる。また、ＸＹＺコイル１０１、１０２、１０３の通電電流値を大きく設定することができるため、大きな傾斜磁場を精度良く発生させることができる。これにより、信頼性が高く、高画像解像度の撮像を行うことができるＭＲＩ装置を提供できる。

なお、第１の実施形態では、図３に示したようにメインコイル６のＺコイル１０３に熱伝導板２０１、２０２を配置した例を示したが、シールドコイル７のＺコイル１１３をＺコイル１０３と同様の構成にし、熱伝導板を配置することが可能である。これにより、シールドコイル７のＸ、Ｙコイル１１１、１１２を冷却することができるため、さらに冷却効率を向上させることができる。

また、熱伝導板２０１は、高発熱領域４０１〜４０４を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板２０１が高発熱領域４０１〜４０４の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。

また、熱伝導板２０１、２０２の形状は、図６の形状に限定されるものではなく、高発熱領域４０１〜４０４等の形状に合わせて他の形状にすることができる。また、熱伝導板２０２は、固定用穴３０１の周囲を取り囲むように配置することも可能である。

本発明の第１の実施形態では、Ｚコイル１０３に冷却用配管を兼用させたが、ＸコイルまたはＹコイルを中空領域を有する導体で形成し、冷却用配管を兼用させることが可能である。この場合も、他のコイルの高発熱領域に対応させて、熱伝導部材を固定することにより、冷却効率を高めることができる。

また、Ｘコイル及びＺコイルが板状部材をスリット加工することによりコイルパターンが形成されるコイルであり、Ｙコイルが冷却管を兼ね、熱伝導板２０１、２０２を有する配管状コイルとすることができる。同様に、Ｙコイル及びＺコイルが板状部材をスリット加工することによりコイルパターンが形成されるコイルであり、Ｘコイルが冷却管を兼ね、熱伝導板２０１、２０２を有する配管状コイルとすることができる。

また、図１６に示すように、Ｚコイル１０３とは別個にコイルではなく、専用の冷却配管１３１を設けることも可能である。このように構成すれば、Ｚコイル１０３では冷却できない部分がある場合には、その部分を専用冷却配管１３１により冷却することができる。

ここで、傾斜磁場コイルに配置される冷却配管内を流れる冷却水は、図１７に示すように、傾斜磁場コイルの外部に配置される冷却水循環機（チラー）１３０により冷却水配管１３２を介して循環される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施の形態は、熱伝導板の配置が第１の実施形態と異なっている。

図８に示すように、第２の実施形態では、第１の実施形態の環状の熱伝導板２０１に代えて、４枚の熱伝導板７０１を配置している。４枚の熱伝導板７０１は、環状部材を分割した扇形状であり、Ｚコイル１０３の外周部と、Ｘ軸およびＹ軸とが交差する部分にそれぞれ配置されている。熱伝導板７０１は、Ｚコイル１０３の導体と、ろう付けやはんだ付けにより固定されている。

よって、熱伝導板７０１は、図４に示したＸおよびＹコイル１０１、１０２の高発熱領域４０１〜４０４を覆うように配置されている。このため、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、高発熱領域４０１〜４０４の熱をＺコイル１０３の冷却用媒体で効率よく冷却することができる。

なお、熱伝導板７０１は、第１の実施形態と同様に配置されている。また、ＭＲＩ装置の他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、熱伝導板７０１は４枚でなくても良く、少なくとも１枚以上であれば良い。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。この第３の実施形態は、Ｚコイル１０３とは別に冷却用配管を傾斜磁場コイル２に備えている。

本発明の第３の実施形態における冷却用配管８０１は、図９に示すように渦巻き状の往路８０１ａが中央近傍で折り返され、往路に平行した渦巻き状の復路８０１ｂとなっている。このような冷却用配管８０１は、無誘導巻きと呼ばれ、同一平面内に往路と復路があるため、薄型の冷却用配管８０１が得られる。また、往路の巻き方向と復路の巻き方向とが逆方向になるので、銅管やアルミ管のような導電性の導体で形成した場合であっても電磁誘導による磁場の発生がなく実質的に電磁気な作用を有しない。よって、第３の実施形態では、メインコイル６の均一磁場領域５側の面に冷却用配管を配置するが、均一磁場領域５に電磁気的な作用を与えることなく、メインコイル６を冷却することができる。なお、冷却用配管は、シールドコイル７の静磁場発生装置１側に配置されても良いし、ＸＹＺコイル１０１、１０２、１０３の間に配置されても良い。

冷却用配管８０１は、傾斜磁場用コイル２の固定用穴３０１を避けて配置される。また、往路８０１ａと復路８０１ｂとの間で熱交換が生じるのを防止するため、往路８０１ａと復路８０１ｂとは所定の間隔をもって形成されている。

冷却用配管８０１の外周部の配管には、Ｘ及びＹコイル１０１、１０２の高発熱領域４０１〜４０４と重なる位置に、環状の熱伝導板８０２が固定されている。環状の熱伝導板８０２には、渦電流防止のために複数のスリット８０４が設けられている。また、固定穴３０１近傍の配管には、複数の固定用穴３０１の間の領域にそれぞれ位置するように複数の熱伝導板８０３が固定されている。熱伝導板８０２、８０３の材質及び固定方法は、第１の実施形態の熱伝導板２０１、２０２と同様である。また、冷却用配管８０１以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

このように、第３の実施形態では、冷却用配管８０１に熱伝導板８０２、８０３を固定したことにより、高発熱領域４０１〜４０４と固定穴３０１の近傍の発熱を熱伝導板８０２、８０３により伝導して冷却用配管８０１を流れる冷却用媒体で効率よく冷却することができ、冷却効率を高めることができる。

Ｚコイル１０３は、第１又は第２の実施の形態と同様の構成にし、熱伝導板２０１、２０２または熱伝導板７０１、２０２を固定することが可能である。また、Ｚコイル１０３には熱伝導板を固定しない構成にすることも可能である。また、Ｚコイル１０３は冷却用配管を兼用せず、冷却用配管８０１のみで冷却する構成にすることも可能である。Ｚコイル１０３が冷却用配管を兼用しない構成にする場合には、Ｚコイル１０３として管状導体を用いず、通常のコイルにすることができる。

以上のように、第３の実施形態では、無誘導巻きの冷却用配管８０１に熱伝導板８０２、８０３を固定した構成することにより、冷却効率を高めることができ、傾斜磁場コイル２の信頼性及び傾斜磁場特性を向上させることができる。また、熱伝導板８０２は、高発熱領域４０１〜４０４を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板８０２が高発熱領域４０１〜４０４の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。熱伝導板８０３は、図９において７枚記されているが、少なくとも１枚以上であれば良いことは言うまでもない。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図１０を参照して説明する。

第４の実施形態は、第３の実施形態と同様に冷却用配管８０１を配置する構成であるが、第３の実施形態における熱伝導板８０２に代えて、４枚の熱伝導板９０１を備えている。４枚の熱伝導板９０１は、Ｘ軸及びＹ軸と交差するように固定されている。これにより、ＸおよびＹコイル１０１、１０２の高発熱領域４０１〜４０４を４枚の熱伝導板９０１により効率よく冷却することができる。

４枚の熱伝導板９０１には、熱伝導板８０２と同様にスリット８０４を設けることができる。また、他の構成は、第３の実施形態であるので説明を省略する。また、熱伝導板９０１は４枚記されているが、１枚以上であれば良いことは言うまでもない。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。この第５の実施形態は、本発明を水平磁場方式のＭＲＩ装置に適用した場合の例である。第５の実施形態における水平磁場方式のＭＲＩ装置は、円筒型の静磁場発生装置と、その内側に配置された円筒型の傾斜磁場コイルと、高周波磁場コイルとを有している。円筒型の静磁場発生装置及び傾斜磁場コイルの内側には、静磁場発生装置により均一磁場領域（撮像領域）が形成され、この領域に被検体が配置される。傾斜磁場コイルは、被検体にＸＹＺ方向の傾斜磁場を印加するＸＹＺの３つのコイルを含む。

円筒型の傾斜磁場コイルは、図１１に示すような形状のＸコイル１１０１及びＹコイル１１０２と、図１２に示す形状のＺコイル１１０３とを有している。これらのコイルは、樹脂層等により固定されている。Ｘコイル１１０１及びＹコイル１１０２は、複雑なコイルパターンであるため、導体板をスリット加工することにより製作されている。

Ｚコイル１１０３は、管状の導体を巻回することにより製作されている。Ｚコイル１１０３は、内部の中空領域に冷却用媒体が流され、冷却用配管を兼用している。

図１１に示すＸ及びＹコイル１１０１、１１０２は、円筒の両端部のＸ軸及びＹ軸と交差する領域１４０１〜１４０４が高発熱領域となる。よって、第５の実施形態では、図１２に示すように、Ｚコイル１１０３の両端部の導体にそれぞれ環状の熱伝導板１１０４を固定している。熱伝導板１１０４の材質及び固定方法は、第１の実施形態の熱伝導板２０１と同様である。また、他の構成は、垂直磁場方式の第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

このように、本発明の第５の実施形態では、環状の熱伝導板１１０４を配置することにより、Ｘ及びＹコイル１１０１、１１０２の高発熱領域（高密度領域）１４０１〜１４０２の熱を熱伝導板１１０４でＺコイル１１０３まで伝導させ、Ｚコイル１１０３の内部を流れる冷却用媒体で冷却することができる。よって、Ｚコイル１１０３による冷却効率を高めることができる。

なお、環状の熱伝導板１１０４には、Ｚ軸方向に沿って切り欠いたスリット１１０５が所定の間隔で設けられている。これにより、熱伝導板１１０４に電磁誘導による渦電流が流れるのを防止することができる。

このように、第５の実施形態によれば、水平磁場方式のＭＲＩ装置においても、熱伝導板１１０４をＺコイル１１０３に固定することにより、Ｘ及びＹコイル１１０１、１１０２を効率よく冷却できるため、傾斜磁場コイルの樹脂層の割れやクラックを防止でき、信頼性の高い傾斜磁場コイルを提供することができる。また、ＸＹＺコイル１１０１、１１０２、１１０３の通電電流値を大きく設定することができるため、大きな傾斜磁場を精度良く発生させることができる。これにより、信頼性が高く、高画像解像度の撮像を行うことができる水平磁場方式のＭＲＩ装置を提供できる。

なお、傾斜磁場コイルは、シールドコイルをさらに備えるアクティブシールドコイルにすることが可能である。また、環状の熱伝導板１１０４は、高発熱領域１４０１〜１４０４を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板１１０４が、高発熱領域１４０１〜１４０４の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。この第６の実施形態は、本発明を水平磁場方式のＭＲＩ装置に適用した例であり、第５の実施形態とは熱伝導板の配置が異なっている。

図１３に示すように、第６の実施形態では、第５の実施形態の環状の熱伝導板１１０４に代えて、Ｘ及びＹコイル１１０１、１１０２の両端にそれぞれ４枚ずつの熱伝導板１２０４を配置している。４枚ずつの熱伝導板１２０４は、環状部材を分割した扇形状であり、Ｚコイル１０３と、Ｘ軸及びＹ軸とが交差する部分にそれぞれ固定されている。

よって、熱伝導板１２０４は、図１１に示したＸ及びＹコイル１１０１、１１０２の高発熱領域１４０１〜１４０４の位置と一致するように配置されている。これにより、高発熱領域１４０１〜１４０４の熱をＺコイル１１０３に流れる冷却用媒体によって効率よく冷却することができる。

また、熱伝導板１２０４には、図１２の熱伝導板１１０４と同様にスリット１１０５を設けることも可能である。ＭＲＩ装置の他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、熱伝導板１２０４は４枚ずつでなくとも良く、少なくとも１枚であれば良いことは言うまでもない。

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。この第７の実施形態は、本発明を水平磁場方式のＭＲＩ装置に適用した例であり、Ｚコイル１１０３とは別に冷却用配管を傾斜磁場コイル２に備える例である。

第７の実施形態における冷却用配管１８０１は、図１４に示すような螺旋状である。冷却用配管１８０１は、ＸＹＺコイル１１０１〜１１０３よりも内側（均一磁場空間側）又は外側（静磁場発生装置側）、若しくはＸＹＺコイル１０１、１０２、１０３の間に配置されている。冷却用配管１８０１を２つ用意し、ＸＹＺコイル１１０１〜１１０３の内側（均一磁場空間側）および外側（静磁場発生装置側）の両方に配置することも可能である。

冷却用配管１８０１には、両端部のＸおよびＹコイル１０１、１０２の高発熱領域１４０１〜１４０４（図１１）と重なる位置に、環状の熱伝導板１８０２が固定されている。

環状の熱伝導板１８０２には、渦電流防止のために複数のスリット１８０５が設けられている。熱伝導板１８０２、１８０３の材質及び固定方法は、第１の実施形態の熱伝導板２０１、２０２と同様である。ＭＲＩ装置の他の構成については、第５の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

このように、第７の実施形態では、冷却用配管１８０１の両端に熱伝導板１８０２を固定したことにより、高発熱領域１４０１〜１４０４の熱を冷却用配管１８０１まで伝導して冷却用配管１８０１を流れる冷却用媒体で効率よく冷却することができ、冷却効率を高めることができる。

なお、Ｚコイル１１０３を第５又は第６の実施形態と同様の構成にし、熱伝導板１１０４又は１２０４を固定することも可能である。また、Ｚコイル１１０３には熱伝導板を固定しない構成にすることも可能である。また、Ｚコイル１１０３が冷却用配管を兼用せず、冷却用配管８０１のみで冷却する構成にすることも可能である。Ｚコイル１１０３が冷却用配管を兼用しない構成にする場合には、Ｚコイル１０３として管状導体を用いず、通常のコイルにすることができる。

このように、第７の実施形態では、冷却用配管１８０１に熱伝導板１８０２を固定したことになり、冷却効率を高めることができ、傾斜磁場コイルの信頼性および傾斜磁場特性を向上させることができる。また、環状の熱伝導板１８０２は、高発熱領域１４０１〜１４０４を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板１８０２が、高発熱領域１４０１〜１４０４の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。

（第８の実施形態〉
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。この第８の実施形態は、本発明を水平磁場方式のＭＲＩ装置に適用した例である。第８の実施形態においては、冷却用配管１８０１は第７の実施形態と同様の構成であるが、図１５に示すように、熱伝導板１８０２に代えて、冷却用配管１８０１の両端にそれぞれ４枚ずつの熱伝導板１９０１を備えている。４枚の熱伝導板１９０１は、Ｘ軸及びＹ軸と交差するように固定されている。これにより、Ｘ及びＹコイル１１０１、１１０２の高発熱領域１４０１〜１４０４を４枚の熱伝導板１９０１により効率よく冷却することができる。

４枚の熱伝導板１９０１には、図１４に示した熱伝導板と同様にスリット１８０４を設けることができる。他の構成は、第７の実施形態と同様であるので説明を省略する。図１４では、熱伝導板１９０１が４枚の場合を示したが少なくとも１枚以上であれば良いことは言うまでもない。

本発明によれば、垂直磁場方式及び水平磁場方式のＭＲＩ装置において、傾斜磁場コイルを効率よく冷却することができるため、高傾斜磁場強度で、かつ信頼性の高い傾斜磁場コイルを備え、高画質のＭＲＩ装置を提供できる。

Claims (9)

1. 磁気共鳴イメージング装置に用いられ、
   複数の傾斜磁場コイルと、
   内部に冷却用媒体が流される冷却管と、
   上記冷却管に接続され、上記複数の傾斜磁場コイルから発生された熱を上記冷却管に伝導する熱伝導部材と、を備え、
   上記複数の傾斜磁場コイルのうちの一つが、上記冷却管を兼ね、
   上記熱伝導部材は、上記冷却管を兼ねる傾斜磁場コイルを除く傾斜磁場コイルにおける電流密度あるいは配置密度が、その傾斜磁場コイル全体の中で大きい領域(401,402,403,404)のうちの少なくとも一つの領域に配置されることを特徴とする傾斜磁場コイル装置において、
   貫通孔(301)が形成され、上記熱伝導部材は互いに分離した複数の部材であり、これら複数の熱伝導部材のうちの一部は、上記貫通孔に近接して配置されることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
2. 磁気共鳴イメージング装置に用いられ、
   複数の傾斜磁場コイルと、
   内部に冷却用媒体が流される冷却管と、
   上記冷却管に接続され、上記複数の傾斜磁場コイルから発生された熱を上記冷却管に伝導する熱伝導部材と、を備え、
   上記複数の傾斜磁場コイルのうちの一つが、上記冷却管を兼ね、
   上記熱伝導部材は、上記冷却管を兼ねる傾斜磁場コイルを除く傾斜磁場コイルにおける電流密度あるいは配置密度が、その傾斜磁場コイル全体の中で大きい領域(401,402,403,404)のうちの少なくとも一つの領域に配置されることを特徴とする傾斜磁場コイル装置において、上記冷却管は、管状導体を巻回した形状であり、上記熱伝導部材の形状は、上記冷却管の巻回形状に沿った環状もしくは扇形であることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
3. 請求項1記載の傾斜磁場コイル装置において、
   上記熱伝導部材には、周方向に、複数のスリット(501,804)が形成されていることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
4. 請求項1記載の傾斜磁場コイル装置において、
   上記複数の傾斜磁場コイルのうち、上記冷却管であるコイルを除き、板状部材にスリットが形成されて、コイルパターンが形成されたコイルであることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
5. 請求項1記載の傾斜磁場コイル装置において、
   上記コイル兼用冷却管とは別個に、内部に冷却用媒体が流され、冷却専用冷却管(131)を備えることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
6. 請求項1記載の傾斜磁場コイル装置において、
   上記電流密度あるいは配置密度が高い領域は、傾斜磁場コイルがX軸およびY軸と外周とが交わる部分の領域であることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
7. 請求項1記載の傾斜磁場コイル装置において、
   上記電流密度あるいは配置密度が高い領域は、その部分に配置されたコイルの電流密度あるいは配置密度が、コイル全体の電流密度あるいは配置密度に対して1.5倍以上となる領域であることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
8. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の傾斜磁場コイル装置を備えた磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項8記載の磁気共鳴イメージング装置において、上記冷却管に冷却媒体を供給する冷却水循環手段(130)を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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