JPH0669027A

JPH0669027A - 磁場発生装置

Info

Publication number: JPH0669027A
Application number: JP3277454A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Miyajima; 剛宮島; 孝夫 ▲高▼橋; Takao Takahashi; Takehiko Konno; 武彦今野
Original assignee: Hitachi Instruments Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Instruments Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1994-03-11
Also published as: US5309106A

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の自己シールド形超電導磁石は、鉄自己シ
ールド形超電導コイルによるアクティブシールド形、そ
れらの併用形であるハイブリッド形の３機種共に欠点が
あり、本発明はそれらの欠点を除いた新形磁石を実現す
ることを目的とする。【構成】図１に於いて１７と軽量化された１９とから成
る鉄自己シールド形超電導磁石システムに２３，２４，
２５を付加して漏洩磁場打消用常電導コイル群＋鉄自己
シールド併用形超電導コイルを実現している。【効果】鉄自己シールド形超電導磁石の多くの長所を損
なわず、唯一の欠点である重量過大の問題を解決して軽
量化し低価格で可搬性のよい磁気シールド性がすぐれ且
つ高均一磁場が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁場発生装置、特に核磁
気共鳴映像装置と共に用いられるのに適した磁場発生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁場発生装置としては超電導磁石（ＳＣ
Ｍ），常電導磁石（ＲＭ），永久磁石（ＰＭ）及びそれ
らの複合磁石システムがある。これらの磁石システム
は、それぞれ目的に応じた磁場発生空間に磁場を発生す
るが、発生した磁場の強度，磁石システムの形状や大き
さによって必要とする空間以外の空間に磁束が洩れ、そ
の漏洩磁場により、他の機器（例えばカラーテレビのよ
うな電子ビーム応用機器，Ｘ−ＣＴ，磁気テープ応用機
器等）やペースメーカを保持する人間や磁気カード等に
有害な影響を及ぼす。この悪影響の最も典型的な例は核
磁気共鳴映像(MRI)装置に用いられる磁石にみることが
できる。近年、ＭＲＩ装置は感度向上のために磁場強度
が上がり、０.５〜２.０Ｔ(テスラ)の高磁場を採用する
ようになった。特に、１.５Ｔ採用のＭＲＩ装置が増加
している。ＭＲＩ用磁石は図８に示すごとく磁場発生空
間１６に人体１４，ＮＭＲ信号検出コイル１３，傾斜磁
場コイルシステム７および磁場均一度向上用システム９
が収容されるので、常温磁場発生空間１６は、直径８０
０〜１０００mmと大口径となる。高磁場発生のためには
磁石は必然的に超電導磁石システムとなる。図８では円
筒状超電導磁石(ＳＣＭ)をたて割りにして内部構造も示
している。超電導コイル群１に永久電流Ｉｐを流すこと
により内部の円筒状の磁場空間１６にＺ方向の磁場Ｈｏ
を発生させる。核磁気共鳴（ＮＭＲ）信号を感度よく検
出するためには磁場Ｈｏは広い範囲で均一であることが
必須であり、例えば±５ppm／４０cmdsv（球空間）程度
になるように超電導コイル群１が設計され且つシステム
９で微調整される。超電導コイル群１は、液体Ｈｅで満
たされた槽２に収容され且つこの槽２は液体Ｈｅの蒸発
を低減するためにそれぞれ８０Ｋ，２０Ｋの温度に保た
れたアルミニウム製円筒３，４に囲まれている。直結す
る冷凍機１０により円筒３，４は低温を保つことができ
る。そして、液体Ｈｅ蒸発を低減するため磁石内部は１
０^-6Tollオーダの真空に保たれている。

【０００３】なお、図８において、５は磁石外筒、６は
ボア内筒、１１は８０Ｋコンタクト、１２は２０Ｋコン
タクト、１５は寝台である。

【０００４】図９には図８で説明した円筒状超電導磁石
１７の円筒状磁場空間１６の磁力線１８が空間１６の一
方の開口部から出て外部空間を図示の如きループを経て
１６の他方の開口部に戻る閉ループを示している。

【０００５】図９より磁気シールドがない場合、広い範
囲が磁気汚染されることが理解できる。例えば、磁石１
７の開口径約１.０ｍ，空間１６での磁場強度１.５Ｔ
（テスラ）の場合、ペースメーカ保持者の安全ラインと
云われる磁場５ｍＴ(５ガウス)の等高線は図１０に示す
如くである。

【０００６】すなわち、磁石１７の磁場発生方向のＺ方
向で±１２〜１３ｍ，Ｙ（上，下）及びＸ（水平）方向
で±９〜１０ｍのＺ軸回転だ円体の表面が５ｍＴの等高
線２０となる。磁気シールドしないで使用すると非常に
広範囲にわたり立入禁止および上述の磁気感応機器が使
用不可となるので、何らかの磁気シールドが必要であ
る。

【０００７】従来は、下記のような磁気シールドが実施
されてきた。

【０００８】（従来例１）図８に代表される自己シール
ドされないＭＲＩ装置用超電導磁石は近隣への磁場漏洩
を防ぐため、設置される部屋の床，天井，側壁の全面を
数cm厚さの鉄板で覆い磁気シールドする。自己シールド
形超電導磁石が出現するまでは殆どこのシールド方式で
あった。多大の費用と工事日数が必要であり、更に騒音
等の問題がある。

【０００９】（従来例２）図１１に磁性材である鉄の磁
気シールド材１９を具備する自己シールド形ＭＲイメー
ジング用超電導磁石の例を示す。磁石１７は図８に示す
磁石と同一構造で、円筒状であり、ここでは説明に必要
な部分のみを示している。鉄自己シールド形は、図８の
磁石とほぼ同量の超電導コイル１で製作が可能であり、
液体Ｈｅ槽２も小形となるので液体Ｈｅの蒸発も少ない
ことや、磁石１７は小形化できるので設置室の両開きド
アからの搬入可能（鉄シールド１９は搬入後組込み）や
低価格といった特長の他に、（従来例１）の問題点の殆
どを解決できるが、他方、鉄シールド材１９の重量の問
題が発生する。

【００１０】すなわち、磁場強度０.５Ｔでは鉄シール
ド材１９を含めて全体が６〜７トンであるが、１.５Ｔ
になると前述のガウスラインをＺ方向で±４.５ｍ，磁
石の径（Ｒ）方向で±２.５ｍとするのに鉄シールド材
１９だけで３０トン必要になることから、集中的に床に
荷重されるため床の補強が必要となる欠点がある。

【００１１】（従来例３）図１２に静磁場打消用超電導
コイル（ＡＳ−ＳＣ）２１を具備したＭＲイメージング
装置用アクティブシールド形超電導磁石（ＡＳ−ＳＣ
Ｍ）２２の例を示す。図８の超電導磁石にＡＳ−ＳＣ２
１が追加された構造である。

【００１２】鉄シールド材を用いないので軽量であって
上述の５ガウスラインは（従来例２）の範囲より小さく
なる可能性がある。１.５Ｔの磁石では、磁場空間１６
の開口径が約１ｍの場合、重さが１１トンである。他
方、多くの欠点がある。高価な超電導線が、図８，図１
１の超電導磁石の約３倍量必要で、きわめて高価な磁石
である。液体Ｈｅ槽２が大きくなるので、液体Ｈｅの単
位時間当りの蒸発量が上記磁石の２倍以上になる。磁石
２２の直径が大きくなり設置室搬入時両開きドアからの
搬入は不可能で入口を拡げる工事が必要になる。見かけ
上磁場がゼロに近い場所でも自動車やエレベータ等重量
物移動体からの磁場妨害を受けやすい。超電導コイル１
及び２１が接近しているため非常に大きな吸引及び反発
の力が相互のコイルに動くため構造的に不安定である。
ＡＳ−ＳＣＭ２２は、衝撃に弱いので、輸送はコスト高
となる。

【００１３】（従来例４）図１３に図１２のＡＳ−ＳＣ
Ｍ構造体２２を鉄シールド材１９で円筒状に覆った通称
「ハイブリッド」形超電導磁石の例を示す。

【００１４】（従来例２）の鉄シールド形と（従来例
３）のアクティブシールド形の折衷形であることはそれ
ぞれの図示より容易にわかる。

【００１５】ＡＳ−ＳＣ２１で磁気シールドをある程度
補うことで、鉄自己シールド形超電導磁石の欠点である
大量のシールド用鉄材を小量化することができる。

【００１６】一方、ＡＳ−ＳＣＭ側からみれば、上述の
諸欠点を緩和していることになるが、図１３よりわかる
ように主コイル１と打消コイル２１の直径比はＡＳ−Ｓ
ＣＭのときと変らないから、液体Ｈｅ槽は変らず、従っ
て磁石の大きさ（鉄シールド１９は除く）は殆ど小さく
ならないので、搬入時の問題はＡＳ−ＳＣＭと変らな
い。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】以上から明らかなよう
に（従来例）１〜４はそれぞれ次のような欠点をもって
いる。

【００１８】（従来例１）工事のために多大の費用と日
数が必要であり、更に騒音が発生する。

【００１９】（従来例２）磁石が高重量となり、床の補
強が必要である。

【００２０】（従来例３）多量の超電導線が必要であ
り、かつ液体Ｈｅの蒸発量が多いのに加えて、搬入のた
めのドア拡張工事が必要である。更に、構造的に不安定
で、輸送コストも高くなる。

【００２１】（従来例４）液体Ｈｅの蒸発量が多く、か
つ（従来例３）と同様のドア拡張工事が必要である。

【００２２】本発明の一つの目的は重量の軽減が可能な
磁場発生装置を提供することにある。

【００２３】本発明のもう一つの目的は設置室への搬入
を容易ならしめるのに適した磁場発生装置を提供するこ
とにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、予め定
められた空間に予め定められた方向の静磁場を発生する
手段と、この静磁場発生手段からの漏洩磁場を打消す磁
場を発生する手段と、それらの両手段間に配置された磁
性材でつくられた磁気シールドとを備え、打消し磁場発
生手段はクライオスタットレス形である点にある。

【００２５】

【作用】静磁場発生手段は予め定められた空間に予め定
められた方向の静磁場を発生し、打消し磁場発生手段は
静磁場発生手段からの漏洩磁場を打消す磁場を発生す
る。磁性材でつくられた磁気シールドは静磁場発生手段
からの漏洩磁場をシールドするように働く。したがっ
て、本発明によれば、次のような利点がもたらされる。

【００２６】(１) 静磁場発生手段からの漏洩磁束の殆
どは磁気シールドを通るようになり、したがって磁気シ
ールドの外部への磁束の漏洩量は少なくなることから、
打消し磁場発生手段の打消し磁場発生に必要な起磁力は
弱くてすむ。たとえば、開口径が１ｍ，磁場強度が１.
５Ｔの超電導磁石の場合、５ガウスラインをその磁場
方向で±４.５ｍ、それと直角な方向で±２.５ｍとす
るのに、磁気シールドとして鉄を用いた場合のその量を
自己シールド形の半分程度（１５トン程度）にしても、
打消し磁場発生手段の起磁力はアクティブシールド形の
数十分の１程度ですむ。このことは、逆に言えば、打消
し磁場発生手段の起磁力をアクティブシールド形の数十
分の１程度にしても、磁気シールドの重量は自己シール
ド形に比べて半分程度ですむことを意味する。このこと
から、本発明は磁石の軽量化に適していることが理解さ
れる。

【００２７】(２) 打消し磁場発生手段はクライオスタ
ットレス形であって、かつ磁気シールドの、静磁場発生
手段の反対側にあるから、静磁場発生手段が液体Ｈｅで
冷却される超電導磁石であっても、その液体Ｈｅ用の槽
は小形化され、したがって、その設置室への搬入はドア
拡張工事を特に行うことなしに可能となる。というの
も、その搬入は磁気シールドおよび打消し磁場発生手段
から分離してなされ得るからである。もちろん、打消し
磁場発生手段の存在故に磁気シールドの小形，軽量化が
図られ、また磁気シールドが存在すると共に打消し磁場
発生手段がクライオスタットレス形であるが故にその打
消し磁場発生手段の小形，軽量化が図られることから、
その設置室への搬入もドア拡張工事の必要なしに可能と
なる。すなわち、本発明の磁場発生装置はその設置室へ
の搬入を容易ならしめるのに適していることが理解され
る。

【００２８】この場合、液体Ｈｅ槽は小さくてすむの
で、その蒸発量が少ないことは当然である。

【００２９】(３) (１)で述べたように、打消し磁場発
生手段の打消し磁場発生手段の打消し磁場発生に必要な
起磁力は弱くてよい。また、打消し磁場発生手段は静磁
場発生手段から磁気シールドよりも離れている。したが
って、打消し磁場発生手段からの予め定められた空間へ
の漏洩は微々たるものであり、したがって静磁場発生手
段の起磁力増大は特に必要ない。

【００３０】(４) 自己シールドなしの場合は部屋の
床，天井，側壁の大がかりな磁気シールド工事が必要で
あるが、本発明ではその必要がない。

【００３１】(５) 打消し磁場発生手段の働きで磁場強
度が見かけ上ほぼゼロになっている場所では、互いに反
対極性の磁場強度は従来のアクティブシールド形におけ
るよりも弱いから、その場所で車やエレベータのような
重量物が移動してもそれによる予め定められた空間での
磁場妨害は少ない。

【００３２】(６) 予め定められた空間における磁場の
均一度は極めて重要な問題である。本発明の場合は、打
消し磁場発生手段は磁気シールドを基準にして静磁場発
生手段とは反対側にそれと独立して配置されるので、磁
場均一度調整のためにその位置を調整可能にすることが
容易である。

【００３３】(７) 打消し磁場発生手段がクライオスタ
ット形である場合は、クライオスタットに加えて冷凍機
も実際には必要となり、したがって、コストがあがると
同時に大形，高重量化がもたらされ、その結果として、
設置部屋への搬入および組立が困難となり、また患者の
検査位置が高くなって患者の恐怖感が増大するといった
問題が生じる。これに対して、本発明では、打消し磁場
発生手段はクライオスタットレス形であるから、そのよ
うな問題は解決される。

【００３４】

【実施例】図１に本発明の好適な実施例の一つを示す。
超電導磁石１７は図１１に示したものと同様円筒形であ
り、内部構造も同様である。

【００３５】本実施例では鉄で代表される強磁性材の自
己シールドは、（従来例１）の鉄自己シールド形では、
磁場空間１６の開口径が約１ｍ，磁場強度１.５Ｔのと
き３０トンであったが、これを半分又はそれ以下とす
る。また、後で詳述する常電導コイル群２３，２４，２
５の全部又は一部の付設により発生する磁場も含めて磁
場空間１６での高い均一度（±５ppm／４０cmdsv（球空
間））を達成するよう磁気回路設計（コンピュータによ
るシュミレーション設計）を行うので、超電導コイル１
については異なるのは主としてコイル形状及び配置であ
り、高価な超電導コイル材の増量は殆どない。これは
（従来例３，４）のＡＳ−ＳＣＭ及びハイブリッド形と
大きく異なる利点である。磁石１７は５〜７トンである
から、本発明による磁石システムでは全体で１５〜２０
トンが可能になり、（従来例４）のハイブリッド形と同
程度が可能になる。鉄からなる磁気シールド１９に接近
して付設される常電導コイル群について説明する。磁石
のＹ軸それぞれ左右対称の位置に配置される常電導コイ
ル群２３，２４，２５はすべてリング状であり、一対を
形成するコイルはそれぞれ同一である。コイル材は銅線
であるがアルミニウム線であってもよい。また、これら
は、帯状であってもよい。主コイル１で発生する磁力線
が図９で示す＋Ｚ方向に流れるときコイル群２３，２
４，２５が−Ｚ方向に磁力線を発生させるようそれぞれ
に可変直流電源３０から電流を給電する。ここで留意す
べきは、（従来例２，３）のＡＳ−ＳＣＭ，ハイブリッ
ド形では、打消コイル２１が主コイル１にごく接近して
いるため、必要磁場空間１６では著しい磁場低下であ
り、これを補うためさらに主コイル１は増量することに
なる。一方、本実施例では、主コイル１で発生する磁力
線の殆どは磁気シールド１９の磁気回路を通るので外部
に洩れる磁力線は少ない。

【００３６】したがって、少ない漏洩分のみを打ち消せ
ばよいから、コイル群２３，２４，２５に必要とされる
起磁力（電流×巻線数）の合計は、ＡＳ−ＳＣＭの打消
コイルの数十分の１と小さくできる。よって、ＭＲＩ用
磁石では上記起磁力は数万ＡＴ（アンペアターン）でよ
い。なお、磁気シールド１９の量を上述の如く減量する
と強磁性材の磁束密度が増大し、その透磁率は減少し磁
石外部への漏洩分が増大するので、常電導コイルによる
打消の負担が増大する。従って磁気シールド１９の量と
常電導打消コイル群２３，２４，２５の起磁力とのバラ
ンスを考慮しなければならい。ＡＳ−ＳＣＭ，ハイブリ
ッド形と異なり打消コイルによる必要磁場空間１６での
磁場強度の低下は１.５Ｔに対し、０.０１Ｔのオーダで
あり、主コイル１の増量の必要はない。一方、必要空間
１６での磁場均一度は、ＭＲＩ用磁石では±５ppm／４
０cmdsv(球空間)程度必要であるから、常電導打消コイ
ル群２３，２４，２５をも含む磁気回路設計が必要であ
る。すなわち、コンピュータによるシュミレーションに
際しては、ｉ）漏洩磁場分布を正しく打消し、ii）且つ
空間１６での磁場均一度分布を高度に保持する様配慮し
なければならない。設計と製品とは若干異なることがあ
るので、最適状態を実現するため、打消コイル群それぞ
れの電流調整を可能にし、且つＸ，Ｙ，Ｚ方向に位置調
整可能にする。ここでは、常電導打消コイルを２３，２
４，２５の３種を用いたが１〜２種にすることも可能で
あり、又３種以上とする事も可能である。個々のコイル
を流れるそれぞれの電流調整については可変電源３０に
より行うことができる。また、各コイルの位置調整は公
知のやり方で行うことができる（たとえば特開昭61−25
8151号，同62−221340号および同60−108044号参照）。

【００３７】打消コイル群全体の巻線数を６０００ター
ンとし、給電される直流値を１０Ａ（アンペア)（各コ
イルにほぼ均一に給電する場合）とすると合計６×１０
⁴ＡＴとなる。実施例では６個のコイル群を例示してい
るが、各コイルがそれぞれ約１０Ω（オーム）の抵抗値
になるようコイルの銅線径を選ぶことができる。この時
の消費電力をＰとすると、Ｐ＝(１０Ａ)²×１０Ω×６ケ＝６ＫＷ(キロワット）となる。コイル線径を大きくして抵抗値を小さくすれば
抵抗値は半分程度になる。このとき、Ｐは３ＫＷとな
る。更に、コイル数を４個にすることは可能であり、こ
のときには、Ｐは２ＫＷでよい。

【００３８】一見、上記は他の磁石システムにない欠点
のように思われるが、ＡＳ−ＳＣＭやハイブリッド形の
液体Ｈｅの蒸発量多大と比較すれば、液体Ｈｅの消費量
が半分以下にできる本発明方式の方が、運転経費が少な
い。

【００３９】ＭＲＩ用磁石は図８よりわかるように人体
を収容するので大形となる。一方、ルーチン用ＭＲＩ装
置は、既存の部屋に設置することが多い。したがって既
存のドアを通過して搬入する。ドアは両開きである場合
が多く幅１.８ｍ，高さ１.８ｍが多い。近隣は病人を収
容する病室であり、鉄筋コンクリートの建屋をこわして
ドア部を拡張することは極力回避すべきであり、ＭＲＩ
用磁石に対する重要な要求項目である。ＡＳ−ＳＣＭや
ハイブリッド形は上述の如く小形化は不可能であり、こ
の要求に適合しない。

【００４０】本発明の実施例の磁石システムは図１の１
７部分のみを搬入する。これは上記要求に適合できる。
搬入後磁気シールド１９及び打消コイル群を装着する。

【００４１】磁気シールド１９はできるかぎり軽量にす
べきである。通常は強磁性材として炭素量が多いＳＳ−
４１鉄材を用いることが多いが、軽量化には、電磁軟鉄
１種または０種またはＣｏ（コバルト）を含む鉄合金を
磁束密度が増大する場所に適切に使用し、磁石システム
の磁気回路の外部への磁束漏洩分を増大させないで、磁
気シールド１９を１０〜２０％の重量低減ができる。

【００４２】磁気シールド１９の形状については、従来
の鉄自己シールド形では余り考慮していなった。磁気シ
ールド１９の全域にわたる磁束密度をコンピュータシュ
ミレーションにより算出しあらゆる点で一定値になるい
わゆる「コンスタントＢ（磁束密度）磁気回路」となる
よう１９のあるゆる場所の形状を最適化する。または磁
束密度の増大する場所に上記の電磁軟鉄やＣｏを含む鉄
合金を用いることで１９のあらゆる場所で透磁率が一定
値となるよう設計する。これらの考慮により１９を一定
重量に限定しても、磁石外部への磁束漏洩分は低減でき
る。また、磁気シールド１９を２層にする等、多層化し
ても一定重量で磁束漏洩分は低減できる。

【００４３】上述の如く、磁気シールド１９の最適化に
より打消コイル群２３，２４，２５の負担は減少しコイ
ルの小形化や励磁電源の小形化が可能となる。

【００４４】打消コイル群の一部をフェライト材やＮｄ
−Ｆｅ−Ｂ系材の永久磁石材で代行することは可能であ
る。

【００４５】図１の超電導磁石部分１７を常電導磁石又
は永久磁石としても応用できる。またコイル群２３，２
４および２５は直列に接続されてもよいし、並列に接続
されてもよい。

【００４６】図２は図１の常電導コイル２５を永久磁石
７１で置換えた例である。これらは両者共に常電導コイ
ル群２３，２４の補助的な役割を果している。これら全
体のコイル群及び永久磁石で超電導磁石（ＳＣＭ）１７
からの漏洩磁場を打消している。コイル２５又は磁石７
１が無くても漏洩磁場の打消は可能であるが、これらが
あれば、たとえばコイル２５においては励磁電流の可
変，磁石７１においては永久磁石材の増減（つまり、磁
石片の集合体にし、その磁石片を増減すること）によ
り、漏洩磁場打消し効果の調整および／または磁場発生
空間１６での磁場均一度調整および／または磁場強度調
整の効果を得ることができる。磁石７１は磁気シールド
１９に直接接してもよくまたは非磁性材を介して設置さ
れてもよい。図３は図１の常電導コイル２４を永久磁石
７０に置換した例である。永久磁石は、完全一体である
必要はなく適切な大きさのブロックを必要とする一定方
向に磁化して、集積して使用することができる。図３の
超電導磁石システムを現地にて設置する場合、部屋の入
口扉がせまく搬入できない場合が多い。この場合磁石１
７と磁気シールド１９他は別々に搬入し現地で組立てる
ことになるが図１のコイル２４は組み難い。一方図３の
磁石７０は上述の如くブロックを集積するので組立てや
すい利点がある。磁石７０はＹ軸に対称に１集積体で形
成されているがＹ軸対称であれば分割された複数集積体
でもよい。磁気シールド１９に直接接してもよくまたは
非磁性材を介して設置してもよい。

【００４７】図２で説明した如くコイル２５は永久磁石
材７１で置換してもよく、またそれらは無くてもよい。
これを図４に図示する。

【００４８】図５は図１の常電導コイル群２３，２４，
２５をすべて、それぞれ永久磁石７１，７２，７３で置
換した例である。図６は永久磁石７１を除いた例であ
る。磁石１７からの漏洩磁場を永久磁石のみで打消すの
で常電導コイルに必要な励磁電源は不要である利点があ
る。

【００４９】永久磁石７２は７１と同様に磁気シールド
１９に直接接してもよくまたは非磁性体を介して設置し
てもよい。永久磁石７３は図４の永久磁石７０を分割し
た例を示している。また、永久磁石７１を大形化または
永久磁石７１の外径部に大きな環状の永久磁石７４を設
け永久磁石７２，７３を除くことも可能である。組立作
業はさらに容易になる（図７）。

【００５０】図１〜６における常電導コイル群は図１と
同じく位置調整，電流調整を行なうことができる。同様
に永久磁石群においても上述と同一効果を得るために位
置調整及び永久磁石材の増減を行なう。常電導コイル２
５は磁石１７の発生磁場方向と反対方向に磁場発生する
とは限らない。全体調整のため磁石１７磁場と同一の方
向に磁場を発生させることもあり得る。永久磁石材７１
も同様である。

【００５１】図１〜７はすべて、Ｚ軸に回転対称であ
り、その断面を図示している。常電導コイル群２３，２
４，２５、永久磁石群７０，７１，７２，７３，７４は
すべて環状である。但し、永久磁石においては連続であ
る必要はなく、断続状でもよい（たとえば８分割とか４
分割）。

【００５２】図１４は鉄自己シールド形超電導磁石にお
ける超電導コイル１により発生した磁力線分布の様子を
示すコンピュータシュミレーションの１例である。発生
磁束の殆どが鉄自己シールド１９のなかを流れているの
がわかる。中央部１６では１.５(Ｔ)(テスラ）の磁場強
度である。

【００５３】シールド１９のＡ部の拡大図を図１５に示
す。シュミレーションのために図の如く分割し番地付け
をした。表１に見る如く鉄中（ＳＳ−４１材）の磁束密
度Ｂは場所により異なり、磁束を鉄中に集束する目やす
となる比透磁率μｒは大差があることがわかる。これは
表１から明らかである。

【００５４】

【表１】

【００５５】特に注意すべきはシールド１９の内側（Ｉ
側）である。磁束が直接侵入する面であるので高磁束密
度になりやすい。この部分に高磁束密度でも高μｒの純
鉄材やＦｅ−Ｃｏ材を用いると磁気シールド性が向上す
る。また、外面（Ｏ側）は高磁束密度になった場合、厚
さを増して磁束密度を低下させて高μｒ化するのが経済
的である。但し、重量は若干増大する。

【００５６】表１の各番地における数値は各領域におけ
る平均値を示しており、実際には各領域内及び相隣る領
域間でなめらかに変化している。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が奏せ
られる。

【００５８】(１) 磁石の軽量化が図られるのに適した
磁場発生装置が提供される。

【００５９】(２) 設置室への搬入の容易化が図られる
のに適した磁場発生装置が提供される。

【００６０】(３) 打消磁場の予め定められた空間内磁
場への影響が少なく、したがって静磁場発生手段の起磁
力増大は特に必要ない。

【００６１】(４) 設置室の床，天井，側壁の大がかり
な磁気シールド工事が不必要である。 (５) 打消し磁場が作用して磁場強度が見かけ上ほぼゼ
ロになっている場所でエレベータのような重量物が移動
しても、それによって必要空間内磁場はほとんど妨害さ
れることがない。

【００６２】(６) 磁場均一度調整のために打消し磁場
発生手段を位置調整可能にすることが容易である。

【００６３】(７) 打消し磁場発生手段の小形，軽量化
が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく一実施例を示す磁場発生装置
の概略縦断面図である。

【図２】本発明にもとづく他の実施例を示す磁場発生装
置の概略縦断面図である。

【図３】本発明にもとづく他の実施例を示す磁場発生装
置の概略縦断面図である。

【図４】本発明にもとづく他の実施例を示す磁場発生装
置の概略縦断面図である。

【図５】本発明にもとづく他の実施例を示す磁場発生装
置の概略縦断面図である。

【図６】本発明にもとづく他の実施例を示す磁場発生装
置の概略縦断面図である。

【図７】本発明にもとづく他の実施例を示す磁場発生装
置の概略縦断面図である。

【図８】通常の磁場発生装置の１つの例の縦断面図であ
る。

【図９】磁石から発生する磁力線の分布を示す図であ
る。

【図１０】漏洩磁場等線図である。

【図１１】通常の磁場発生装置の他の例の概略縦断面図
である。

【図１２】通常の磁場発生装置の他の例の概略縦断面図
である。

【図１３】通常の磁場発生装置の他の例の概略縦断面図
である。

【図１４】磁気シールド内の磁束の流れを示す図であ
る。

【図１５】図１４のＡ部の拡大図である。

【符号の説明】

１…超電導コイル、２…液体Ｈｅ槽、３…２０Ｋ熱反射
アルミ筒、４…８０Ｋ熱反射アルミ筒、５…磁石外筒、
６…ボア内筒、７…傾斜磁場コイル群、８…欠番、９…
シム（通常コイル群and／or パッシプシム群）、１０…
冷凍機、１１…８０Ｋコンタクト、１２…２０Ｋコンタ
クト、１３…ＮＭＲ用ＲＦコイル、１４…被検体、１５
…寝台、１６…必要磁場空間、１７…超電導磁石（ＳＣ
Ｍ）、１８…磁力線、１９…強磁性磁気シールド材、２
０…磁場等高線、２１…漏洩磁場打消用超電導コイル
（ＡＳ−ＳＣ）、２２…アクティブシールド形超電導磁
石（ＡＳ−ＳＣＭ）、２３，２４，２５…漏洩磁場打消
用電導コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今野武彦茨城県勝田市堀口字長久保832番地２日立計測エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め定められた空間に予め定められた方向
の静磁場を発生する手段と、この静磁場発生手段からの
漏洩磁場を打消す磁場を発生する手段と、前記静磁場発
生手段および打消し磁場発生手段間に配置された磁性材
でつくられた磁気シールドとを備え、前記打消し磁場発
生手段はクライオスタットレス形であることを特徴とす
る磁場発生装置。
【請求項２】前記静磁場発生手段は超電導コイル形であ
る請求項１にもとづく磁場発生装置。
【請求項３】前記静磁場発生手段は超電導コイルアセン
ブリとこれを冷媒中に浸漬して収容する容器とを備えて
いる請求項１にもとづく磁場発生装置。
【請求項４】前記打消し磁場発生手段は前記予め定めら
れた空間の前記予め定められた方向における実質的な中
心を基準にしてその予め定められた方向において実質的
に対称となるように配置されている請求項２または３に
もとづく磁場発生装置。
【請求項５】前記打消し磁場発生手段は複数個の打消し
磁場発生体を含んでいる請求項４にもとづく磁場発生装
置。
【請求項６】前記複数個の打消し磁場発生体は常電導コ
イルを含む請求項５にもとづく磁場発生装置。
【請求項７】前記複数個の打消し磁場発生体は永久磁石
である請求項５にもとづく磁場発生装置。
【請求項８】前記常電導コイルを流れる電流を調整する
手段を備えている請求項６にもとづく磁場発生装置。
【請求項９】前記永久磁石は磁石片の集合体からなる請
求項７にもとづく磁場発生装置。
【請求項１０】前記打消し磁場発生手段は常電導コイル
と永久磁石とを含み、後者は前者よりも前記中心に近く
なるように配置されている請求項１０にもとづく磁場発
生装置。
【請求項１１】前記常電導コイルを流れる電流を調整す
る手段を備えている請求項１０にもとづく磁場発生装
置。
【請求項１２】前記永久磁石は磁石片の集合体からなる
請求項１１にもとづく磁場発生装置。
【請求項１３】前記磁場発生体を前記予め定められた方
向、その方向に対して直角な方向およびそれらの方向に
対して直角な方向にそれぞれ移動調整する手段を備えて
いる請求項５にもとづく磁場発生装置。
【請求項１４】前記磁気シールドはその中を通る磁束密
度が場所的に実質的に一定となるような形状にされてい
る請求項１ないし１３のいずれかにもとづく磁場発生装
置。
【請求項１５】前記磁気シールドは場所的に実質的に一
定の透磁率をもっている請求項１ないし１３のいずれか
にもとづく磁場発生装置。