特許ウォッチ

公開番号2025060998
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2025000121,2023154004
出願日2025-01-06,2019-09-26
発明の名称MRI装置
出願人株式会社東芝,東芝マテリアル株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類A61B 5/055 20060101AFI20250403BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】極低温領域において比熱が大きくかつ磁化が小さくさらに製造性が良好である蓄冷材を充填して高効率で冷却性能に優れる冷凍機を搭載したMRI装置を提供する。
【解決手段】実施形態のMRI装置は、ThCr₂Si₂型構造が80体積%以上占める金属間化合物からなる粒体であり結晶子サイズが70nm以下である粒体を含む蓄冷材を収容した冷凍機を搭載したMRI装置であって、前記蓄冷材は、前記ThCr₂Si₂型構造において、ThサイトはLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc及びYからなる群から選択される少なくとも1種の元素で、CrサイトはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群から選択される少なくとも1種の元素で、SiサイトはSi及びGeから選択される少なくとも1種の元素である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ＴｈＣｒ
2
Ｓｉ
2
型構造が８０体積％以上占める金属間化合物からなる粒体であり、結晶子サイズが７０ｎｍ以下である粒体を含む蓄冷材を収容した冷凍機を搭載したＭＲＩ装置であって、
前記蓄冷材は、前記ＴｈＣｒ
2
Ｓｉ
2
型構造において、ＴｈサイトはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｓｃ及びＹからなる群から選択される少なくとも１種の元素で、ＣｒサイトはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕからなる群から選択される少なくとも１種の元素で、ＳｉサイトはＳｉ及びＧｅから選択される少なくとも１種の元素であることを特徴とするＭＲＩ装置。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
請求項１に記載のＭＲＩ装置であって、
低温超電導線材を巻いたソレノイドコイルを用いた超電導コイルを具備することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＭＲＩ装置であって、低温超電導線材が、ＮｂＴｉ、またはＮｂ
３
Ｓｎであることを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項４】
請求項１に記載にＭＲＩ装置であって、
高温超電導線材を用いた超電導コイルを具備することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＭＲＩ装置であって、高温超電導線材が、Ｙ系、Ｂｉ系、またはＭｇＢ
2
であることを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のＭＲＩ装置であって、
前記冷凍機が、ＧＭ冷凍機、パルスチューブ冷凍機、クロード冷凍機、またはスターリング冷凍機であることを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のＭＲＩ装置であって、
前記冷凍機が、ＧＭ冷凍機とＪＴ冷凍機を組み合わせて用いていることを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項８】
請求項１に記載のＭＲＩ装置であって、
液体Ｈｅを使用することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のＭＲＩ装置であって、
超電導コイルを冷凍機が電導冷却する直冷式の超電導コイルを組み込むことを特徴とするＭＲＩ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施形態は、極低温で使用される蓄冷材を適用した冷凍機を搭載したＭＲＩ装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴画像装置（Magnetic Resonance Imaging system：ＭＲＩ）や重粒子線加速器等に利用されている超電導電磁石は、数十Ｋ以下の極低温環境において動作する。通常、この極低温環境はギフォードマクマホン(Gifford-McMahon：ＧＭ)冷凍機に代表される蓄冷式の冷凍機により実現される。
【０００３】
冷凍機には、使用温度域ごとに比熱の大きい、数種の蓄冷材が利用されている。現在幅広く使われているＧＭ冷凍機では、一段目蓄冷器にＣｕメッシュを、二段目蓄冷器の高温側にＰｂ、Ｂｉ合金の球状粒子を、二段目蓄冷器の低温側にＧｄ
2
Ｏ
2
Ｓ（ＧＯＳ），ＨｏＣｕ
2
、Ｅｒ
3
Ｎｉ等の希土類系化合物の粒子を、蓄冷材として用いている。このような蓄冷材の中でＧＯＳは、５Ｋ近傍の温度領域で高い比熱特性を有している。
【０００４】
ところで、ＧＯＳ等の酸化物蓄冷材を合成するには、原料物質の合成、造粒、高温での焼結、研磨による真球仕上げ等といった、多段階のプロセスが必要である。
【０００５】
また、極低温を実現する冷凍機の多くは、超電導コイルを冷却するために使用される。このため蓄冷材の磁化が大きい場合、超電導コイルで発生する磁場により蓄冷材が大きな力を受け、蓄冷材の入っているシャフトが壊れる等、冷凍機の信頼性が低下する場合もある。さらに、上述の通り、超電導コイルはＭＲＩなどに使用されるが、蓄冷材の磁化が大きいと、蓄冷材由来の磁気ノイズなどにより画像にノイズが入ることもある。このため、蓄冷材の磁化は小さいことが要求される。
【０００６】
またＧＭ冷凍機、パルスチューブ冷凍機、スターリング冷凍機などの冷凍機では、蓄冷器内に充填された蓄冷材の間隙を、高圧の作動ガスが往復流動する。さらに、ＧＭ冷凍機やスターリング冷凍機では、蓄冷材を充填した蓄冷器が振動運動する。従って、蓄冷材には機械的強度が要求される。
【０００７】
原料物質の合成、造粒、高温での焼結、研磨による真球仕上げ等の多段の製造プロセスを必要とする酸化物に対して、溶融して凝固する単純なプロセスで製造が可能な金属間化合物が、蓄冷材の製造の観点から好ましい。金属間化合物の蓄冷材候補として、ＲＣｕ
２
Ｘ
２
（Ｒ＝Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ、Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｘ＝Ｓｉ，Ｇｅ）は、極低温において大きな比熱を有することが知られている。
【０００８】
しかしながら、ＲＣｕ
２
Ｘ
２
系の金属間化合物は、例えば原料をアーク溶解法により溶融した後、得られたインゴットを真空中で高温かつ長時間の均一化熱処理（例えば８００度で１週間など）を施すことで作製されている。このように、溶融凝固の後に高温長時間の熱処理プロセスを要すると、工業的な量産へ適用する場合にコスト上昇を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開平０９－０１４７７４号公報
特開平０６－１０１９１５号公報
【非特許文献】
【００１０】
L. Gonedek, et. al., Acta Phys Pol A 122, 391 (2012).
Y. Takeda, et. al., J. Phys. Soc. Jpn. 77, 104710 (2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許