JPH1099298A - 放射熱シールド - Google Patents
放射熱シールドInfo
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- JPH1099298A JPH1099298A JP9261840A JP26184097A JPH1099298A JP H1099298 A JPH1099298 A JP H1099298A JP 9261840 A JP9261840 A JP 9261840A JP 26184097 A JP26184097 A JP 26184097A JP H1099298 A JPH1099298 A JP H1099298A
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- G01R33/34015—Temperature-controlled RF coils
- G01R33/3403—Means for cooling of the RF coils, e.g. a refrigerator or a cooling vessel specially adapted for housing an RF coil
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＨｚ領域の高周波な電磁信号に対する透過
性も同時に備えた、放射熱に対する効果的な断熱部を達
成すること。 【解決手段】 電気絶縁性の支持体を有し、該支持体上
の少なくとも片側に導電性の基礎層からなるモザイク構
造体が配設されるように構成する。
性も同時に備えた、放射熱に対する効果的な断熱部を達
成すること。 【解決手段】 電気絶縁性の支持体を有し、該支持体上
の少なくとも片側に導電性の基礎層からなるモザイク構
造体が配設されるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射熱シールド及
び該放射熱シールドの適用方法に関する。
び該放射熱シールドの適用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】比較的低い周波数に相応した磁気共鳴信
号を伴う診断用磁気共鳴−低周波磁界システムでは、磁
気共鳴信号の励起と受信のための送受信アンテナがほん
の僅かだけ患者の身体によって減衰される。しかしなが
ら別の面では比較的高い主磁界強度のもとで高周波アン
テナから患者までの距離をこれまでよりも広げる必要性
の生じる適用ケースもますます増加する傾向にある。こ
のことはとりわけ干渉技術や磁気共鳴制御下でのアクセ
スに対して当てはまる。この場合操作者は可及的に広い
自由アクセス領域を患者に対して必要とする。この場合
は比較的大きな間隔のために患者を介したアンテナの減
衰は僅かであり、そのためアンテナ固有の損失がますま
す問題となる。
号を伴う診断用磁気共鳴−低周波磁界システムでは、磁
気共鳴信号の励起と受信のための送受信アンテナがほん
の僅かだけ患者の身体によって減衰される。しかしなが
ら別の面では比較的高い主磁界強度のもとで高周波アン
テナから患者までの距離をこれまでよりも広げる必要性
の生じる適用ケースもますます増加する傾向にある。こ
のことはとりわけ干渉技術や磁気共鳴制御下でのアクセ
スに対して当てはまる。この場合操作者は可及的に広い
自由アクセス領域を患者に対して必要とする。この場合
は比較的大きな間隔のために患者を介したアンテナの減
衰は僅かであり、そのためアンテナ固有の損失がますま
す問題となる。
【０００３】超伝導コイル又は超伝導アンテナを用いれ
ば、１０００００以上のオーダーでの非常に高い品質値
が達成できる。すなわちアンテナ損失は実質的に無視で
きる。この種の無損失アンテナの適用は推奨に値する
が、しかしながら作動中も高品質が維持されるように注
意を払う必要がある。これには、患者からの熱放射に対
する効果的な相応の熱絶縁が必要となる。クリオ技術に
おいては放射シールドととしていわゆる超絶縁シートが
使用される。これは、アルミニウムからなる蒸着金属層
を有する薄いポリエステルフィルムからなっている。し
かしながらこの種の超絶縁シートは超伝導アンテナのも
とではどんな場合でも適用不可能である。なぜなら金属
層の中で誘起された高周波渦電流がコイル又はアンテナ
の高い品質を劇的に低減するからである。
ば、１０００００以上のオーダーでの非常に高い品質値
が達成できる。すなわちアンテナ損失は実質的に無視で
きる。この種の無損失アンテナの適用は推奨に値する
が、しかしながら作動中も高品質が維持されるように注
意を払う必要がある。これには、患者からの熱放射に対
する効果的な相応の熱絶縁が必要となる。クリオ技術に
おいては放射シールドととしていわゆる超絶縁シートが
使用される。これは、アルミニウムからなる蒸着金属層
を有する薄いポリエステルフィルムからなっている。し
かしながらこの種の超絶縁シートは超伝導アンテナのも
とではどんな場合でも適用不可能である。なぜなら金属
層の中で誘起された高周波渦電流がコイル又はアンテナ
の高い品質を劇的に低減するからである。
【０００４】例えば米国特許第４６３６７３０号明細書
からは、アンテナによって生起された電界を患者から離
して維持するために遮蔽部（ファラデーシールド）を備
えた磁気共鳴装置用アンテナが公知である。しかしなが
らこの遮蔽部は高周波磁界の磁気成分に対してだけは透
過性をもたせる必要がある。そのため米国特許第４６３
６７３０号明細書に記載された実施形態によれば相互に
重ねられて電気的に接続された帯状導体が設けられてい
る。しかしながら放射熱シールドとして見ればこの種の
電気的遮蔽部は役には立たない。
からは、アンテナによって生起された電界を患者から離
して維持するために遮蔽部（ファラデーシールド）を備
えた磁気共鳴装置用アンテナが公知である。しかしなが
らこの遮蔽部は高周波磁界の磁気成分に対してだけは透
過性をもたせる必要がある。そのため米国特許第４６３
６７３０号明細書に記載された実施形態によれば相互に
重ねられて電気的に接続された帯状導体が設けられてい
る。しかしながら放射熱シールドとして見ればこの種の
電気的遮蔽部は役には立たない。
【０００５】ＪＰ−ＯＳ６４３７８１３号公報からは、
断熱性ケーシング内に配設された磁気共鳴装置用の超伝
導アンテナが公知である。
断熱性ケーシング内に配設された磁気共鳴装置用の超伝
導アンテナが公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ＭＨ
ｚ領域の高周波電磁信号に対する透過性も同時に備え
た、放射熱に対する効果的な断熱部を提供することであ
る。
ｚ領域の高周波電磁信号に対する透過性も同時に備え
た、放射熱に対する効果的な断熱部を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、電気絶縁性の支持体を有し、該支持体上の少なくと
も片側に導電性の基礎層からなるモザイク構造体が配設
されるように構成されて解決される。
り、電気絶縁性の支持体を有し、該支持体上の少なくと
も片側に導電性の基礎層からなるモザイク構造体が配設
されるように構成されて解決される。
【０００８】非常に緻密に相並んで配設される基礎層に
おける金属層の分布によって、問題とされる高周波の損
失出力が劇的に低減され、それと同時に熱反射も著しく
損なわれることはない。許容高周波損失は導電性基礎層
の大きさによって定まる。
おける金属層の分布によって、問題とされる高周波の損
失出力が劇的に低減され、それと同時に熱反射も著しく
損なわれることはない。許容高周波損失は導電性基礎層
の大きさによって定まる。
【０００９】本発明の有利な実施例によれば、基礎層
は、最大放射熱のもとでの皮膚層とほぼ同じ厚さを有し
ている。これにより僅かな高周波損失のもとで良好な断
熱作用が達成される。一方では、導電性基礎層における
損失出力は、層厚さが薄くなればなるほど少なくなり、
他方では、熱絶縁作用も層の薄型化に伴って低減する。
は、最大放射熱のもとでの皮膚層とほぼ同じ厚さを有し
ている。これにより僅かな高周波損失のもとで良好な断
熱作用が達成される。一方では、導電性基礎層における
損失出力は、層厚さが薄くなればなるほど少なくなり、
他方では、熱絶縁作用も層の薄型化に伴って低減する。
【００１０】特に有利な構成例では支持体がシート又は
フィルムとして構成される。これにより表面横断方向で
の熱伝導性が低減される。
フィルムとして構成される。これにより表面横断方向で
の熱伝導性が低減される。
【００１１】さらに別の有利な構成例によれば、絶縁性
の支持体シートはポリエステルフィルムである。この種
のシートは、有利には絶縁体であり、誘電損失もごく僅
かである。さらに特別な処置なしでの良好な金属化も可
能である。
の支持体シートはポリエステルフィルムである。この種
のシートは、有利には絶縁体であり、誘電損失もごく僅
かである。さらに特別な処置なしでの良好な金属化も可
能である。
【００１２】本発明による放射熱シールドの有利な適用
方法によれば、デュワー内に配設された耐熱性の超伝導
アンテナのもとで、放射熱シールドがデュワー内部にお
いてデュワー壁部とアンテナの間に配設される。この断
熱構成によれば、患者から放射された体熱が耐熱性超伝
導磁気共鳴アンテナによって遮蔽される。この場合磁気
共鳴アンテナにおいて損なわれる品質はごく僅かだけで
ある。その際１０5のオーダーでの磁気共鳴アンテナ品
質のもとでシールド損失に係わる部分品質がワンオーダ
ーだけ高められる（すなわち約１０6）べきならば、す
なわち放射熱シールドにおける損失は、最大でもアンテ
ナ損失全体の約１０％にされる。
方法によれば、デュワー内に配設された耐熱性の超伝導
アンテナのもとで、放射熱シールドがデュワー内部にお
いてデュワー壁部とアンテナの間に配設される。この断
熱構成によれば、患者から放射された体熱が耐熱性超伝
導磁気共鳴アンテナによって遮蔽される。この場合磁気
共鳴アンテナにおいて損なわれる品質はごく僅かだけで
ある。その際１０5のオーダーでの磁気共鳴アンテナ品
質のもとでシールド損失に係わる部分品質がワンオーダ
ーだけ高められる（すなわち約１０6）べきならば、す
なわち放射熱シールドにおける損失は、最大でもアンテ
ナ損失全体の約１０％にされる。
【００１３】断熱作用を高めるために別の有利な断熱部
の適用方法において、アンテナとデュワー内部の壁部と
の間に多数のシートが上下に重ねられて配設される。個
々の層は、片側が金属化されて電気的に相互に絶縁され
ている。
の適用方法において、アンテナとデュワー内部の壁部と
の間に多数のシートが上下に重ねられて配設される。個
々の層は、片側が金属化されて電気的に相互に絶縁され
ている。
【００１４】断熱部のさらに別の有利な適用方法によれ
ば、１つ又は複数の放射熱シールドが点固定によって支
持される。
ば、１つ又は複数の放射熱シールドが点固定によって支
持される。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に基づき詳細に
説明する。
説明する。
【００１６】図１には断熱部又は放射熱シールド１が示
されている。ポリエステルシート又はポリエステルフィ
ルム形状の電気絶縁性支持体２の上では片側に導電性基
礎層４からなるモザイク構造体が配設されている。この
ポリエステルシートは、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴＰ）から形成され、例えばデュポン社から“マ
イラー”の製品名で市販されている。同じ大きさで規則
的な六角形で構成されているこの基礎層４は、規則的な
パターンで配設されている。この基礎層４はアルミニウ
ムか金で形成される。これはシート表面上に蒸着されて
いるか又はスパッタリングされている。この場合の基礎
層４は、約１０ｎｍの一様の厚さを有している。この基
礎層の縁部の長さは約５０μｍであり、個々の基礎層の
間の空隙幅ｂは約１０μｍである。
されている。ポリエステルシート又はポリエステルフィ
ルム形状の電気絶縁性支持体２の上では片側に導電性基
礎層４からなるモザイク構造体が配設されている。この
ポリエステルシートは、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴＰ）から形成され、例えばデュポン社から“マ
イラー”の製品名で市販されている。同じ大きさで規則
的な六角形で構成されているこの基礎層４は、規則的な
パターンで配設されている。この基礎層４はアルミニウ
ムか金で形成される。これはシート表面上に蒸着されて
いるか又はスパッタリングされている。この場合の基礎
層４は、約１０ｎｍの一様の厚さを有している。この基
礎層の縁部の長さは約５０μｍであり、個々の基礎層の
間の空隙幅ｂは約１０μｍである。
【００１７】それにより電気絶縁性支持体２上のモザイ
ク構造体のカバー範囲は、約８０％となる。
ク構造体のカバー範囲は、約８０％となる。
【００１８】基礎層４として蒸着されたアルミニウム層
の厚さは約１０ｎｍで、赤外線領域の最大放射熱のもと
での皮膚層に相応する。断熱部として、信号周波数が８
ＭＨｚでアンテナインダクタンスが４０ｎＨの０.２Ｔ
−磁気共鳴システム用耐熱性超伝導アンテナを適用した
場合、部分品質は約３×１０6となる。アンテナ固有品
質が約１０5のもとでは、アンテナ品質を著しく損なう
ことなく多数のそのような金属化シート１を上下に重ね
て配置可能である。
の厚さは約１０ｎｍで、赤外線領域の最大放射熱のもと
での皮膚層に相応する。断熱部として、信号周波数が８
ＭＨｚでアンテナインダクタンスが４０ｎＨの０.２Ｔ
−磁気共鳴システム用耐熱性超伝導アンテナを適用した
場合、部分品質は約３×１０6となる。アンテナ固有品
質が約１０5のもとでは、アンテナ品質を著しく損なう
ことなく多数のそのような金属化シート１を上下に重ね
て配置可能である。
【００１９】次に図２に基づいて、個々の基礎層４の構
成を簡単なモデルで説明する。図２ではわかりやすくす
るために六角形の基礎層の代わりに半径Ｒの円形の導電
性基礎層４ａが示されている。このモザイク構造体は、
総数Ｎ×Ｎ個のこのような基礎層４ａからなっている。
品質に対しては一般的に以下の式が当てはまる（ω角周
波数）。
成を簡単なモデルで説明する。図２ではわかりやすくす
るために六角形の基礎層の代わりに半径Ｒの円形の導電
性基礎層４ａが示されている。このモザイク構造体は、
総数Ｎ×Ｎ個のこのような基礎層４ａからなっている。
品質に対しては一般的に以下の式が当てはまる（ω角周
波数）。
【００２０】 Ｑ＝ω（蓄積エネルギー）／（損失出力） この場合前記蓄積された磁気エネルギーは、アンテナイ
ンダクタンスＬとアンテナ電流Ｉによって以下の式のよ
うに定められる。
ンダクタンスＬとアンテナ電流Ｉによって以下の式のよ
うに定められる。
【００２１】１/２・ＬＩ2 （前記Ｌはアンテナインダクタンス、Ｉはアンテナ電
流） 損失出力の計算は基礎層４ａに基づいて行われる。この
場合平均半径ｒの環状リングに沿って誘起される電圧Ｕ
iが磁界Ｂの変化から以下のように求められる。
流） 損失出力の計算は基礎層４ａに基づいて行われる。この
場合平均半径ｒの環状リングに沿って誘起される電圧Ｕ
iが磁界Ｂの変化から以下のように求められる。
【００２２】Ｕi＝ωπｒ2Ｂ リング内のオーム抵抗は以下の通りである。
【００２３】ρ＝２πｒ／drｄ この場合前記ρは固有抵抗、前記drは環状リングの幅、
前記ｄは金属化層の厚さを表している。
前記ｄは金属化層の厚さを表している。
【００２４】これにより、基礎層４ａ毎の損失出力に対
して以下の式が成り立つ。
して以下の式が成り立つ。
【００２５】Ｐ＝１/８・πＢ2ω2・ｄ/ρ・Ｒ4 前記Ｂに対しては近似的に以下の通りである。
【００２６】Ｂ＝μo・Ｉ/２Ｒantenne 前記Ｒantenneは、環状の巻線を備えたアンテナの半径
に対するものである。
に対するものである。
【００２７】損失出力と蓄積された磁気エネルギーから
は断熱品質が得られる（Ｒantenne≒Ｎ．Ｒ）。
は断熱品質が得られる（Ｒantenne≒Ｎ．Ｒ）。
【００２８】 ＱI＝(１６/π)・｛(ρ・Ｌ)／(ωμo 2ｄＲ2)｝ 前記μoは空き空間の浸透性である。
【００２９】基礎層４ａの半径は以下の式のように定め
られる。
られる。
【００３０】
【数１】
【００３１】ｎ個の層を備えた断熱部の品質はアンテナ
品質Ｑantenneと同じように約１０倍大きくなるはずな
ので、基礎層４ａの半径に対しては以下の通りとなる。
品質Ｑantenneと同じように約１０倍大きくなるはずな
ので、基礎層４ａの半径に対しては以下の通りとなる。
【００３２】
【数２】
【００３３】図３には、診断用磁気共鳴装置のための耐
熱性超伝導アンテナ装置の基本的な構造が断面図で示さ
れている。円筒状の容器又はデュワー１０は電気絶縁性
の非磁気材料からなり、冷却器１２を含んでいる。熱伝
導性の支持プレート１４には耐熱性超伝導アンテナ構造
部１５が設けられている。このアンテナ構造部は、１つ
の平面内に螺旋状に配設された３つの巻線１６からなっ
ている。アンテナ構造部１５を備えた支持部レート１４
は、可及的に密にそして真空容器１０の端面側壁部１７
に対して平行に配設されている。アンテナの作動中には
患者の被検部位が、端面側壁部１７の軸線方向で間隔を
おいて置かれる。支持プレート１４は、電気絶縁性の熱
橋絡部１８を介して冷却器１２の冷却体２０と結合され
る。真空容器１０の端面側壁部１７とアンテナ構造部１
５の間には既に図１に基づいて説明したシート状の断熱
部１が配設される。このシート１は側方で上方に案内さ
れ、真空容器１０の内壁の縁部におけるいくつかの固定
点２１で点固定（例えば接着）されている。さらに軸線
方向で上方に向けて案内されているいわゆる超絶縁シー
ト２２は、連続的に蒸着されている金属層と共に真空容
器１０の内部空間を放射熱から遮蔽している。アンテナ
構造部１５に対する離れた間隔からこの超絶縁シート２
２はアンテナ品質をもはや損なうことはない。
熱性超伝導アンテナ装置の基本的な構造が断面図で示さ
れている。円筒状の容器又はデュワー１０は電気絶縁性
の非磁気材料からなり、冷却器１２を含んでいる。熱伝
導性の支持プレート１４には耐熱性超伝導アンテナ構造
部１５が設けられている。このアンテナ構造部は、１つ
の平面内に螺旋状に配設された３つの巻線１６からなっ
ている。アンテナ構造部１５を備えた支持部レート１４
は、可及的に密にそして真空容器１０の端面側壁部１７
に対して平行に配設されている。アンテナの作動中には
患者の被検部位が、端面側壁部１７の軸線方向で間隔を
おいて置かれる。支持プレート１４は、電気絶縁性の熱
橋絡部１８を介して冷却器１２の冷却体２０と結合され
る。真空容器１０の端面側壁部１７とアンテナ構造部１
５の間には既に図１に基づいて説明したシート状の断熱
部１が配設される。このシート１は側方で上方に案内さ
れ、真空容器１０の内壁の縁部におけるいくつかの固定
点２１で点固定（例えば接着）されている。さらに軸線
方向で上方に向けて案内されているいわゆる超絶縁シー
ト２２は、連続的に蒸着されている金属層と共に真空容
器１０の内部空間を放射熱から遮蔽している。アンテナ
構造部１５に対する離れた間隔からこの超絶縁シート２
２はアンテナ品質をもはや損なうことはない。
【００３４】絶縁部１の配置によって達成可能な断熱作
用が不十分な場合には、アンテナ構造部１５と結像容積
の間に絶縁部１を多層に配設してもよい。
用が不十分な場合には、アンテナ構造部１５と結像容積
の間に絶縁部１を多層に配設してもよい。
【図１】導電性の基礎層からなるモザイク構造体の平面
図である。
図である。
【図２】１つの基礎層モデルの平面図である。
【図３】断熱部を備えた磁気共鳴装置用の耐熱性超伝導
アンテナ装置の断面図である。
アンテナ装置の断面図である。
１ 断熱部 ２ 支持体 ４，４ａ 基礎層 ６ 環状リング １０ 真空容器 １４ 支持プレート １５ アンテナ構造部 ２２ 超絶縁シート
Claims (12)
- 【請求項１】 放射熱シールド（１）において、 電気絶縁性の支持体（２）を有し、該支持体（２）上の
少なくとも片側に導電性の基礎層（４，４ａ）からなる
モザイク構造体が配設されていることを特徴とする、放
射熱シールド。 - 【請求項２】 前記基礎層（４，４ａ）は、前記支持体
（２）上で規則的なパターンで配設されている、請求項
１記載の放射熱シールド。 - 【請求項３】 前記基礎層（４，４ａ）は、同じ大きさ
である、請求項１又は２記載の放射熱シールド。 - 【請求項４】 前記基礎層（４，４ａ）は、最大放射熱
のもとでの皮膚層とほぼ同じ厚さを有している、請求項
１〜３いずれか１項記載の放射熱シールド。 - 【請求項５】 前記基礎層（４，４ａ）は、金属を含ん
でいる、請求項１〜４いずれか１項記載の放射熱シール
ド。 - 【請求項６】 前記基礎層（４，４ａ）は、アルミニウ
ムか又は金を含んでいる、請求項１〜５いずれか１項記
載の放射熱シールド。 - 【請求項７】 前記支持体（２）は、シート又はフィル
ムとして構成されている、請求項１〜６いずれか１項記
載の放射熱シールド。 - 【請求項８】 前記支持体（２）は、プラスチックシー
トとして構成されている、請求項１〜７いずれか１項記
載の放射熱シールド。 - 【請求項９】 絶縁性の前記支持体シート（２）はポリ
エステルフィルムである、請求項７又は８記載の放射熱
シールド。 - 【請求項１０】 デュワー（１０）内に配設された耐熱
性の超伝導アンテナ（１５）のもとで、放射熱シールド
（１）をデュワー（１０）内部においてデュワー壁部
（１７）とアンテナ（１５）の間に配設することを特徴
とする、請求項１〜９に記載の放射熱シールドの適用方
法。 - 【請求項１１】 前記アンテナ（１５）と前記デュワー
（１０）内部の壁部（１７）との間に多数の放射熱シー
ルド（１）を相互に重ねて配設する、請求項１０記載の
適用方法。 - 【請求項１２】 １つ又は複数の放射熱シールド（１）
を点固定によって支持する、請求項１０記載の適用方
法。
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