Built-in type super-stable power supply for helium-free MRI magnet

• Project/Area Number: 17K20106
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Fukuyama Hidenao 京都大学, 充実した健康長寿社会を築く総合医療開発リーダー育成リーディング大学院, 特任教授 (90181297)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦山 慎一 京都大学, 充実した健康長寿社会を築く総合医療開発リーダー育成リーディング大学院, 特定助教 (10270729) ; 上野 智弘 京都大学, 医学研究科, 助教 (10379034) ; 鈴木 崇士 京都大学, 充実した健康長寿社会を築く総合医療開発リーダー育成リーディング大学院, 特定助教 (10572224) ; 松原 明 京都大学, 理学研究科, 准教授 (00229519)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2017: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
• Keywords: MRI / 高温超伝導 / ヘリウムフリーMRI / 安定化電源 / 高温超伝導マグネット / ヘリウムフリーマグネット / 超安定化電源

Outline of Final Research Achievements

Helium, one of the natural resources and 100% import in Japan, recently has a crisis of deficit and rapid price hike due to large unbalance of its demand and supply. Helium-free (HF) MRI, which does not use liquid Helium as a cryogen, is a vital target to realize in the near future, especially in Japan. Although a super-stable DC power supply is necessary for an HF-magnet, its cost is high; the efficiency is low; also, it increases risks of magnet troubles. Therefore, in this study, we investigated the possibility of an alternative power supply which is fixed in the HF-magnet under the severe environment such as low temperature, high vacuum, and high field. The results of our basic experiments showed that there is a enough number of elements and devices which work well in liquid nitrogen, so the possibility is sufficiently high although there are still problems to solve.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

天然ガスの副産物として20世紀初頭から生産・貯蓄されてきたヘリウムは、シェールガスの台頭と共に生産量は低下する一方で需要は大きく伸び、近年、世界的な急激な価格上昇と供給不足の問題が起きており、100%を輸入に頼る日本では特に大きな問題となっている。今や臨床上必須であるMRI装置が大量の液体ヘリウムを必要とすることを考えると、日本がその技術を誇る高温超伝導線材などを用いたヘリウムフリーMRIの開発、また、本研究で目指すマグネット内電源開発の意義は、学術的にも社会的にも非常に大きい。