JPH09190913A - 超電導磁石装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
超電導磁石装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置Info
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- JPH09190913A JPH09190913A JP8019503A JP1950396A JPH09190913A JP H09190913 A JPH09190913 A JP H09190913A JP 8019503 A JP8019503 A JP 8019503A JP 1950396 A JP1950396 A JP 1950396A JP H09190913 A JPH09190913 A JP H09190913A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】広い開口を備え、磁場漏洩が少なく、かつ、高
い磁場強度において広い均一磁場領域を得ることがで
き、さらに製造原価の低廉な超電導磁石装置を提供す
る。 【解決手段】均一磁場領域（２１）を挟んで等距離に対
向して配置された２組の超電導コイル（４０Ａ〜４２
Ａ，４０Ｂ〜４２Ｂ）を備えた超電導磁石装置におい
て、その超電導コイル(４０Ａ〜４２Ａ，４０Ｂ〜４２
Ｂ)の周囲に円板状強磁性体(４３)及び円筒状強磁性体
（４４）を配置すると共に、対向する円筒状強磁性体
(４４)間に複数本の柱状強磁性体（４５）を配置して、
超電導コイルにより発生された外部磁束の帰路を構成す
る。
い磁場強度において広い均一磁場領域を得ることがで
き、さらに製造原価の低廉な超電導磁石装置を提供す
る。 【解決手段】均一磁場領域（２１）を挟んで等距離に対
向して配置された２組の超電導コイル（４０Ａ〜４２
Ａ，４０Ｂ〜４２Ｂ）を備えた超電導磁石装置におい
て、その超電導コイル(４０Ａ〜４２Ａ，４０Ｂ〜４２
Ｂ)の周囲に円板状強磁性体(４３)及び円筒状強磁性体
（４４）を配置すると共に、対向する円筒状強磁性体
(４４)間に複数本の柱状強磁性体（４５）を配置して、
超電導コイルにより発生された外部磁束の帰路を構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴イメージ
ング装置（以下、ＭＲＩ装置という。）に適した超電導
磁石装置に係り、特に、広い開口を有することで被検者
に解放感を与え、また、術者には被検者へのアクセスを
容易にすると共に、磁場漏洩を少なくし、かつ、製造コ
ストを抑制した超電導磁石装置に関する。
ング装置（以下、ＭＲＩ装置という。）に適した超電導
磁石装置に係り、特に、広い開口を有することで被検者
に解放感を与え、また、術者には被検者へのアクセスを
容易にすると共に、磁場漏洩を少なくし、かつ、製造コ
ストを抑制した超電導磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０に従来のＭＲＩ装置用超電導磁石
装置の第１の例を示す。図１０に示したものは、水平磁
場方式の超電導磁石装置である。この超電導磁石は直径
の小さな主コイル１３，１４，１５，１６，１７，１８
と直径の大きなシールドコイル１９，２０とで構成され
ており、水平方向（Ｚ軸方向）の磁場を発生させる。こ
の例では、主コイル１３〜１８が磁石の中心軸２２に沿
って磁場を作り、シールドコイル１９，２０は周囲への
磁場漏洩をシールドするために配置されている。このよ
うに磁石を構成することにより、磁場空間内に約１０pp
m 以下の磁場均一度を有する均一磁場領域２１が形成さ
れる。磁気共鳴イメージング撮影はこの均一磁場領域２
１にて行われる。
装置の第１の例を示す。図１０に示したものは、水平磁
場方式の超電導磁石装置である。この超電導磁石は直径
の小さな主コイル１３，１４，１５，１６，１７，１８
と直径の大きなシールドコイル１９，２０とで構成され
ており、水平方向（Ｚ軸方向）の磁場を発生させる。こ
の例では、主コイル１３〜１８が磁石の中心軸２２に沿
って磁場を作り、シールドコイル１９，２０は周囲への
磁場漏洩をシールドするために配置されている。このよ
うに磁石を構成することにより、磁場空間内に約１０pp
m 以下の磁場均一度を有する均一磁場領域２１が形成さ
れる。磁気共鳴イメージング撮影はこの均一磁場領域２
１にて行われる。
【０００３】これらのコイルは通常超電導線材を用いて
作られるので、所定の温度（例えば、合金系超電導体の
場合には液体ヘリウム温度(４.２Ｋ）、酸化物超電導体
の場合には液体窒素温度（７７Ｋ））にまで冷却する必
要がある。そのため、コイルは、真空容器や熱シールド
（図示せず）および冷媒容器（液体ヘリウムなどを収
容）などから構成される冷却容器の中に保持される。図
１０の例では、コイル１３〜２０は液体ヘリウムなどの
超電導用冷媒１２を収容した冷媒容器１１の中に支持体
（図示なし）に支持されて配設されており、さらに冷媒
容器１１は真空容器１０に保持されている。
作られるので、所定の温度（例えば、合金系超電導体の
場合には液体ヘリウム温度(４.２Ｋ）、酸化物超電導体
の場合には液体窒素温度（７７Ｋ））にまで冷却する必
要がある。そのため、コイルは、真空容器や熱シールド
（図示せず）および冷媒容器（液体ヘリウムなどを収
容）などから構成される冷却容器の中に保持される。図
１０の例では、コイル１３〜２０は液体ヘリウムなどの
超電導用冷媒１２を収容した冷媒容器１１の中に支持体
（図示なし）に支持されて配設されており、さらに冷媒
容器１１は真空容器１０に保持されている。
【０００４】また、コイルの温度を低く保つために冷凍
機（図示せず）を用いて、熱シールドの温度を一定に保
ったり、超電導用冷媒１２の蒸発量を低減させたりして
いる。最近では、冷凍機の性能が向上してきており、超
電導体コイルを直接冷凍機で冷やすことによって、超電
導用冷媒１２を使用しない場合もある。
機（図示せず）を用いて、熱シールドの温度を一定に保
ったり、超電導用冷媒１２の蒸発量を低減させたりして
いる。最近では、冷凍機の性能が向上してきており、超
電導体コイルを直接冷凍機で冷やすことによって、超電
導用冷媒１２を使用しない場合もある。
【０００５】図１０に示す超電導磁石装置の場合、撮影
のために被検者が入る測定空間が狭く、周囲も囲まれて
いるために被検者に閉塞感を与える。このため、ときど
き、装置内に入ることを被検者に拒否される場合もあっ
た。また、装置の外部から、術者が被検者へアクセスす
ることも困難であった。
のために被検者が入る測定空間が狭く、周囲も囲まれて
いるために被検者に閉塞感を与える。このため、ときど
き、装置内に入ることを被検者に拒否される場合もあっ
た。また、装置の外部から、術者が被検者へアクセスす
ることも困難であった。
【０００６】図１１に従来のＭＲＩ装置用超電導磁石装
置の第２の例（垂直磁場方式）を示す。図１１（ａ）は
装置の概略を示す外観図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）
のＡ視断面図である。この従来例は米国特許第5,194,81
0 号に開示されている。この磁石は、上下方向に対向し
て配置した２組の超電導コイル２３により磁場を発生さ
せ、超電導コイル２３の内側に良好な磁場均一度を得る
ための鉄によるシミング手段２４を設けて、均一磁場領
域２１の磁場均一度を向上させている。さらに、上下の
超電導コイル２３が発生する磁場の帰路としての役割を
兼ねた鉄板２５と鉄ヨーク２６とが配置され、鉄板２５
は超電導コイル２３とシミング手段２４を支持し、その
鉄板２５の間を鉄ヨーク２６が機械的に支持する構造を
とっている。
置の第２の例（垂直磁場方式）を示す。図１１（ａ）は
装置の概略を示す外観図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）
のＡ視断面図である。この従来例は米国特許第5,194,81
0 号に開示されている。この磁石は、上下方向に対向し
て配置した２組の超電導コイル２３により磁場を発生さ
せ、超電導コイル２３の内側に良好な磁場均一度を得る
ための鉄によるシミング手段２４を設けて、均一磁場領
域２１の磁場均一度を向上させている。さらに、上下の
超電導コイル２３が発生する磁場の帰路としての役割を
兼ねた鉄板２５と鉄ヨーク２６とが配置され、鉄板２５
は超電導コイル２３とシミング手段２４を支持し、その
鉄板２５の間を鉄ヨーク２６が機械的に支持する構造を
とっている。
【０００７】この従来例では、四方に開放されているの
で、被検者は閉塞感を受けずに済み、術者も容易に被検
者にアクセスできる。また、鉄板２５と鉄ヨーク２６に
よって磁束の帰路を構成しているために、磁場漏洩を少
なくすることができる。しかし、鉄板２５や鉄ヨーク２
６を用いているために、磁束重量が重くなり、装置を設
置する際に床の強化が必要になるという問題が生じる。
また、鉄の飽和磁束密度はぼぼ２テスラ程度であるの
で、あまり磁束強度を高くすることができないという制
限もある。さらに、鉄は磁場に対してヒステリシス特性
を持つために、傾斜磁場コイルが発生する磁場によって
磁場分布に影響を与え、高精度の信号計測の妨げになる
可能性があった。
で、被検者は閉塞感を受けずに済み、術者も容易に被検
者にアクセスできる。また、鉄板２５と鉄ヨーク２６に
よって磁束の帰路を構成しているために、磁場漏洩を少
なくすることができる。しかし、鉄板２５や鉄ヨーク２
６を用いているために、磁束重量が重くなり、装置を設
置する際に床の強化が必要になるという問題が生じる。
また、鉄の飽和磁束密度はぼぼ２テスラ程度であるの
で、あまり磁束強度を高くすることができないという制
限もある。さらに、鉄は磁場に対してヒステリシス特性
を持つために、傾斜磁場コイルが発生する磁場によって
磁場分布に影響を与え、高精度の信号計測の妨げになる
可能性があった。
【０００８】本発明の発明者達は上記の２つの従来例の
問題点を解決した発明として平成７年１１月３０日に別
の特許出願（発明の名称：超電導磁石装置、特許出願
人：日立メディコ、日立製作所）をしている（以下、第
３の従来例という。）。この発明の構成はオープン型垂
直磁場方式で、その概略構成を図１２に示す。図１２
（ａ）は断面図、図１２（ｂ）は外観図である。図１２
（ａ）において、真空容器１０Ａ，１０Ｂ及び冷媒容器
１１Ａ，１１Ｂ内に収納された２組の超電導コイルが均
一磁場領域２１を挟んで対向して中心軸２２に同軸に配
置されている。超電導コイルは、均一磁場領域２１に主
磁場を発生するコイル３１Ａ，３１Ｂ（以下、主コイル
という。）と、主コイルによる磁場と逆方向の磁場を発
生して外部磁場を打ち消すためのコイル３２Ａ，３２Ｂ
（以下、打ち消しコイルという。）と、均一磁場領域２
１の磁場均一度を補正するためのコイル３３Ａ，３４
Ａ,３５Ａ,３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ（以下、調整コイル
という。）とからなる。真空容器１０Ａと１０Ｂの間は
支柱２６により支持されている。この発明の特徴は、主
コイルによって作られる外部磁場を打ち消しコイルによ
って打ち消して、磁場漏洩を少なくすることにある。こ
の場合、漏洩磁場を低減するために鉄を用いていないの
で、第２の従来例のような問題点は生じない。
問題点を解決した発明として平成７年１１月３０日に別
の特許出願（発明の名称：超電導磁石装置、特許出願
人：日立メディコ、日立製作所）をしている（以下、第
３の従来例という。）。この発明の構成はオープン型垂
直磁場方式で、その概略構成を図１２に示す。図１２
（ａ）は断面図、図１２（ｂ）は外観図である。図１２
（ａ）において、真空容器１０Ａ，１０Ｂ及び冷媒容器
１１Ａ，１１Ｂ内に収納された２組の超電導コイルが均
一磁場領域２１を挟んで対向して中心軸２２に同軸に配
置されている。超電導コイルは、均一磁場領域２１に主
磁場を発生するコイル３１Ａ，３１Ｂ（以下、主コイル
という。）と、主コイルによる磁場と逆方向の磁場を発
生して外部磁場を打ち消すためのコイル３２Ａ，３２Ｂ
（以下、打ち消しコイルという。）と、均一磁場領域２
１の磁場均一度を補正するためのコイル３３Ａ，３４
Ａ,３５Ａ,３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂ（以下、調整コイル
という。）とからなる。真空容器１０Ａと１０Ｂの間は
支柱２６により支持されている。この発明の特徴は、主
コイルによって作られる外部磁場を打ち消しコイルによ
って打ち消して、磁場漏洩を少なくすることにある。こ
の場合、漏洩磁場を低減するために鉄を用いていないの
で、第２の従来例のような問題点は生じない。
【０００９】しかし、打ち消しコイルを使用しているた
めに、均一磁場領域２１に発生する磁場強度も弱くなっ
てしまう。この結果、均一磁場領域２１の磁場強度を大
きくしようとすると、主コイル及び打ち消しコイルに要
求される起磁力は膨大なものとなり、原価の上昇につな
がる。また、各超電導コイルに加わる電磁力も起磁力に
応じて大きくなるので、構造的に厳しい条件が要求され
る。
めに、均一磁場領域２１に発生する磁場強度も弱くなっ
てしまう。この結果、均一磁場領域２１の磁場強度を大
きくしようとすると、主コイル及び打ち消しコイルに要
求される起磁力は膨大なものとなり、原価の上昇につな
がる。また、各超電導コイルに加わる電磁力も起磁力に
応じて大きくなるので、構造的に厳しい条件が要求され
る。
【００１０】一般に、打ち消しコイルと主コイルとの距
離が近いほど、両者の発生する磁場が打ち消し合うため
に、上記の問題はより厳しくなる。一方、両コイルの間
の距離を大きくすると、それを収納するための冷却容器
が大型化し、やはり原価アップの原因になる。また、被
検者を挿入する均一磁場領域の床面からの位置も高くな
り、被検者の安全性の面からも問題であった。
離が近いほど、両者の発生する磁場が打ち消し合うため
に、上記の問題はより厳しくなる。一方、両コイルの間
の距離を大きくすると、それを収納するための冷却容器
が大型化し、やはり原価アップの原因になる。また、被
検者を挿入する均一磁場領域の床面からの位置も高くな
り、被検者の安全性の面からも問題であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術で述べ
た如く、これまでは被検者に解放感を与える広い開口を
有する超電導磁石装置において、磁場漏洩を少なくし、
かつ、高い磁場強度においても広い均一磁場領域を得る
ことは困難であった。さらに、製造原価についても、こ
れを低廉にするのは難しかった。従って、本発明では、
上記課題を解決し、広い開口を備え、磁場漏洩が少な
く、かつ、高い磁場強度において広い均一磁場領域を得
ることができ、さらに製造原価の低廉な超電導磁石装置
を提供することを目的とする。
た如く、これまでは被検者に解放感を与える広い開口を
有する超電導磁石装置において、磁場漏洩を少なくし、
かつ、高い磁場強度においても広い均一磁場領域を得る
ことは困難であった。さらに、製造原価についても、こ
れを低廉にするのは難しかった。従って、本発明では、
上記課題を解決し、広い開口を備え、磁場漏洩が少な
く、かつ、高い磁場強度において広い均一磁場領域を得
ることができ、さらに製造原価の低廉な超電導磁石装置
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、次の解
決手段によって達成される。本発明の超電導磁石装置
は、超電導特性を有する物質から構成され、有限の領域
に第１の方向に向かう均一磁場を発生させるための電流
を流す磁場発生源と、該磁場発生源を超電導特性を示す
温度にまで冷却し、維持するための冷却手段と、前記磁
場発生源を支持するための支持手段とを具備する超電導
磁石装置において、前記磁場発生源は前記均一磁場領域
を挟んで前記第１の方向に沿ってほぼ等距離に対向して
配置され、前記第１の方向を中心軸とする円に沿う第２
の方向に電流を流す２組の磁場発生素子群から構成さ
れ、各磁場発生素子群は前記均一磁場の主成分を発生す
るために前記第２の方向に向かう電流を流す１個以上の
第１の磁場発生素子と、前記均一磁場の均一度を改善す
るために前記第２の方向と同じ、又は逆向きの電流を流
す１個以上の第２の磁場発生素子とから構成され、前記
第２の磁場発生素子の直径は前記第１の磁場発生素子の
外径よりも小さく、前記第２の磁場発生素子に流す電流
量は前記第１の磁場発生素子に流す電流量よりも小さく
し、前記冷却手段は前記磁場発生素子群を収納するほぼ
円筒形の２組の冷却容器と該冷却容器間に配設された支
持構造とからなり、前記磁場発生素子群の各々の周囲を
包囲するように第１の強磁性体を配置し、該第１の強磁
性体の各々が対向する空間内に１個以上の第２の強磁性
体を配置する（請求項１）。
決手段によって達成される。本発明の超電導磁石装置
は、超電導特性を有する物質から構成され、有限の領域
に第１の方向に向かう均一磁場を発生させるための電流
を流す磁場発生源と、該磁場発生源を超電導特性を示す
温度にまで冷却し、維持するための冷却手段と、前記磁
場発生源を支持するための支持手段とを具備する超電導
磁石装置において、前記磁場発生源は前記均一磁場領域
を挟んで前記第１の方向に沿ってほぼ等距離に対向して
配置され、前記第１の方向を中心軸とする円に沿う第２
の方向に電流を流す２組の磁場発生素子群から構成さ
れ、各磁場発生素子群は前記均一磁場の主成分を発生す
るために前記第２の方向に向かう電流を流す１個以上の
第１の磁場発生素子と、前記均一磁場の均一度を改善す
るために前記第２の方向と同じ、又は逆向きの電流を流
す１個以上の第２の磁場発生素子とから構成され、前記
第２の磁場発生素子の直径は前記第１の磁場発生素子の
外径よりも小さく、前記第２の磁場発生素子に流す電流
量は前記第１の磁場発生素子に流す電流量よりも小さく
し、前記冷却手段は前記磁場発生素子群を収納するほぼ
円筒形の２組の冷却容器と該冷却容器間に配設された支
持構造とからなり、前記磁場発生素子群の各々の周囲を
包囲するように第１の強磁性体を配置し、該第１の強磁
性体の各々が対向する空間内に１個以上の第２の強磁性
体を配置する（請求項１）。
【００１３】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記第
１の強磁性体は、前記均一磁場領域を基準としたとき前
記磁場発生源より離れた位置に配置された円板状の強磁
性体素子と、前記磁場発生源の外周に配置された円筒状
の強磁性体素子とから構成され、前記第２の強磁性体
は、１個以上の柱状の強磁性体素子から構成され、該柱
状の強磁性体素子の両端部が前記円筒状の強磁性体素子
の一端と近接して配置されている（請求項２）。
１の強磁性体は、前記均一磁場領域を基準としたとき前
記磁場発生源より離れた位置に配置された円板状の強磁
性体素子と、前記磁場発生源の外周に配置された円筒状
の強磁性体素子とから構成され、前記第２の強磁性体
は、１個以上の柱状の強磁性体素子から構成され、該柱
状の強磁性体素子の両端部が前記円筒状の強磁性体素子
の一端と近接して配置されている（請求項２）。
【００１４】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記冷
却手段は前記磁場発生源をその内部に収納する冷却容器
を含み、前記第１の強磁性体の少なくとも一部分が前記
冷却容器内に収納されている（請求項３）。
却手段は前記磁場発生源をその内部に収納する冷却容器
を含み、前記第１の強磁性体の少なくとも一部分が前記
冷却容器内に収納されている（請求項３）。
【００１５】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記第
１の強磁性体の一部分を前記冷却容器の外部に配置して
いる（請求項４）。
１の強磁性体の一部分を前記冷却容器の外部に配置して
いる（請求項４）。
【００１６】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記冷
却容器の外部に配置した第１の強磁性体が前記円筒状の
強磁性体素子である（請求項５）。
却容器の外部に配置した第１の強磁性体が前記円筒状の
強磁性体素子である（請求項５）。
【００１７】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記第
１の強磁性体が前記冷却容器の少なくとも一部の構成要
素を兼ねている（請求項６）。
１の強磁性体が前記冷却容器の少なくとも一部の構成要
素を兼ねている（請求項６）。
【００１８】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記第
２の強磁性体が前記支持構造の少なくとも一部の構成要
素を兼ねている（請求項７）。
２の強磁性体が前記支持構造の少なくとも一部の構成要
素を兼ねている（請求項７）。
【００１９】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記第
２の強磁性体が複数個配置され、前記第１の強磁性体の
うちの円筒状の強磁性体素子の円筒部の長さが、一様で
なく、前記第２の強磁性体が存在する方向における長さ
が前記第２の強磁性体が存在しない方向における長さよ
りも長い（請求項８）。
２の強磁性体が複数個配置され、前記第１の強磁性体の
うちの円筒状の強磁性体素子の円筒部の長さが、一様で
なく、前記第２の強磁性体が存在する方向における長さ
が前記第２の強磁性体が存在しない方向における長さよ
りも長い（請求項８）。
【００２０】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記第
２の強磁性体が前記第１の方向に直交する第３の方向
に、前記均一磁場領域からほぼ等距離の位置に２組配置
され、前記第１の強磁性体の前記第３の方向における長
さが、前記第１の方向及び前記第３の方向の両者に直交
する方向における長さよりも長い（請求項９）。
２の強磁性体が前記第１の方向に直交する第３の方向
に、前記均一磁場領域からほぼ等距離の位置に２組配置
され、前記第１の強磁性体の前記第３の方向における長
さが、前記第１の方向及び前記第３の方向の両者に直交
する方向における長さよりも長い（請求項９）。
【００２１】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記磁
場発生源は、前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性
体と組合せて前記均一磁場領域に発生する磁場を補正
し、前記均一磁場領域に所望の磁場強度と磁場均一度が
得られるように配置されている（請求項１０）。
場発生源は、前記第１の強磁性体及び前記第２の強磁性
体と組合せて前記均一磁場領域に発生する磁場を補正
し、前記均一磁場領域に所望の磁場強度と磁場均一度が
得られるように配置されている（請求項１０）。
【００２２】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記磁
場発生素子群がさらに前記第１の強磁性体の内部におけ
る磁束密度を低減する方向の電流を流す第３の磁場発生
素子を具備する（請求項１１）。
場発生素子群がさらに前記第１の強磁性体の内部におけ
る磁束密度を低減する方向の電流を流す第３の磁場発生
素子を具備する（請求項１１）。
【００２３】本発明の超電導磁石装置はさらに、前記第
３の磁場発生素子の起磁力は前記第１の強磁性体の重量
がほぼ最小になるように選択されている（請求項１
２）。
３の磁場発生素子の起磁力は前記第１の強磁性体の重量
がほぼ最小になるように選択されている（請求項１
２）。
【００２４】本発明の磁気共鳴イメージング装置は上記
の本発明の超電導磁石装置を用いたものである（請求項
１３）。
の本発明の超電導磁石装置を用いたものである（請求項
１３）。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に従って説明する。本発明の超電導磁石装置の第１の実
施例を図１に示す。図１（ａ）は外観図、図１（ｂ）は
縦断面図、図１（ｃ）は部分外観図である。この超電導
磁石装置の基本的な構成要素としては、まず、磁場を発
生するための超電導コイルがある。また、超電導コイル
を所定の超電導特性が得られる温度に冷却保持するため
の冷却容器がある。さらに、本発明に係わる強磁性体を
超電導コイルの周囲に配置している。また、図１では簡
単のために省略したが、超電導コイルを支持する構造体
がある。
に従って説明する。本発明の超電導磁石装置の第１の実
施例を図１に示す。図１（ａ）は外観図、図１（ｂ）は
縦断面図、図１（ｃ）は部分外観図である。この超電導
磁石装置の基本的な構成要素としては、まず、磁場を発
生するための超電導コイルがある。また、超電導コイル
を所定の超電導特性が得られる温度に冷却保持するため
の冷却容器がある。さらに、本発明に係わる強磁性体を
超電導コイルの周囲に配置している。また、図１では簡
単のために省略したが、超電導コイルを支持する構造体
がある。
【００２６】超電導コイルの材料としては、ＮｂＴｉな
どの合金系超電導体の線材や酸化物超電導体の線材が使
用されるが、ここでは通常よく使用されているＮｂＴｉ
線材を使用した場合について説明する。ＮｂＴｉ線材を
使用した超電導コイルを冷却するため超電導用冷媒１２
として液体ヘリウムが用いられ、これを収納する冷媒容
器１１Ａ，１１Ｂは真空容器１０Ａ，１０Ｂ内に保持さ
れている。真空容器１０Ａ，１０Ｂ内にはこの他に熱の
輻射を防ぐための熱シールド（図示せず）などが含まれ
る。超電導コイルはこの真空容器１０Ａ，１０Ｂの中に
収納された状態で用いられる。超電導コイル線材として
高温で使用可能な超電導体（Ｎｂ3Ｓｎ ，酸化物超電導
体など）を使用した場合には、第１の従来例で述べた如
く、冷凍機による直接冷却や液体窒素での冷却などが可
能となる。
どの合金系超電導体の線材や酸化物超電導体の線材が使
用されるが、ここでは通常よく使用されているＮｂＴｉ
線材を使用した場合について説明する。ＮｂＴｉ線材を
使用した超電導コイルを冷却するため超電導用冷媒１２
として液体ヘリウムが用いられ、これを収納する冷媒容
器１１Ａ，１１Ｂは真空容器１０Ａ，１０Ｂ内に保持さ
れている。真空容器１０Ａ，１０Ｂ内にはこの他に熱の
輻射を防ぐための熱シールド（図示せず）などが含まれ
る。超電導コイルはこの真空容器１０Ａ，１０Ｂの中に
収納された状態で用いられる。超電導コイル線材として
高温で使用可能な超電導体（Ｎｂ3Ｓｎ ，酸化物超電導
体など）を使用した場合には、第１の従来例で述べた如
く、冷凍機による直接冷却や液体窒素での冷却などが可
能となる。
【００２７】超電導コイルは装置のほぼ中央部に位置す
る均一磁場領域２１を挟んで上下に中心軸２２と同軸に
対称に配置されている。それに応じて、超電導コイルを
真空容器１０Ａ，１０Ｂも円筒状のものが上下対称に配
置され、両真空容器はその間に配置された支柱３６によ
って所定の間隔をとって支持される。この支柱３６は、
機械的に上下の真空容器１０Ａ，１０Ｂを支える働きの
他に、場合によっては、上下の冷媒容器１１Ａ，１１Ｂ
を熱的に接続させる働きを持たせてもよい。そのような
構成にすると、冷凍機等を上下に１台ずつ設ける必要が
なくなり、システムに１台の冷凍機で間に合わせること
ができる。また、支柱３６の本数も図示の２本に限定す
る必要はなく、３本又は４本と増やすこともできるし、
開放感を得るためには、片持ちの１本の支柱としてもよ
い。
る均一磁場領域２１を挟んで上下に中心軸２２と同軸に
対称に配置されている。それに応じて、超電導コイルを
真空容器１０Ａ，１０Ｂも円筒状のものが上下対称に配
置され、両真空容器はその間に配置された支柱３６によ
って所定の間隔をとって支持される。この支柱３６は、
機械的に上下の真空容器１０Ａ，１０Ｂを支える働きの
他に、場合によっては、上下の冷媒容器１１Ａ，１１Ｂ
を熱的に接続させる働きを持たせてもよい。そのような
構成にすると、冷凍機等を上下に１台ずつ設ける必要が
なくなり、システムに１台の冷凍機で間に合わせること
ができる。また、支柱３６の本数も図示の２本に限定す
る必要はなく、３本又は４本と増やすこともできるし、
開放感を得るためには、片持ちの１本の支柱としてもよ
い。
【００２８】図１（ｂ）において、超電導コイルは上下
３個ずつのコイルの組で示してあるが、その働きは均一
磁場領域２１に強力でかつ均一度の良い静磁場を発生さ
せることである。直径の最も大きな超電導コイル４０
Ａ，４０Ｂ（以下、主コイルという。）は、均一磁場領
域２１に磁場強度が高くかつ所定レベル以上の磁場均一
度の磁場を発生させるためのものである。直径の小さな
超電導コイル４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ（以下、
調整コイルという。）は、主コイル４０Ａ，４０Ｂによ
って均一磁場領域２１に発生させた静磁場の磁場均一度
を調整するためのもので、各コイルの配置や起磁力を調
整して磁場均一度を向上させる。また、調整コイルの電
流の向きは、主コイルによって発生する磁場の不均一成
分に応じて各コイル毎に決定すればよく、一定方向に限
定する必要はなく、主コイルと同方向又は逆方向に適宜
選択される。さらに、超電導コイルの個数は図示の３個
に限定されることはなく、２個以下でも４個以上でもよ
く、磁場の不均一成分と製造原価との兼ね合いに応じて
最適の個数を決定できる。一般に、主コイルの直径が大
きいほど磁場不均一成分は少なくなるので、調整コイル
の個数、あるいは起磁力を少なくできる。
３個ずつのコイルの組で示してあるが、その働きは均一
磁場領域２１に強力でかつ均一度の良い静磁場を発生さ
せることである。直径の最も大きな超電導コイル４０
Ａ，４０Ｂ（以下、主コイルという。）は、均一磁場領
域２１に磁場強度が高くかつ所定レベル以上の磁場均一
度の磁場を発生させるためのものである。直径の小さな
超電導コイル４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ（以下、
調整コイルという。）は、主コイル４０Ａ，４０Ｂによ
って均一磁場領域２１に発生させた静磁場の磁場均一度
を調整するためのもので、各コイルの配置や起磁力を調
整して磁場均一度を向上させる。また、調整コイルの電
流の向きは、主コイルによって発生する磁場の不均一成
分に応じて各コイル毎に決定すればよく、一定方向に限
定する必要はなく、主コイルと同方向又は逆方向に適宜
選択される。さらに、超電導コイルの個数は図示の３個
に限定されることはなく、２個以下でも４個以上でもよ
く、磁場の不均一成分と製造原価との兼ね合いに応じて
最適の個数を決定できる。一般に、主コイルの直径が大
きいほど磁場不均一成分は少なくなるので、調整コイル
の個数、あるいは起磁力を少なくできる。
【００２９】本実施例では、超電導コイルによって装置
外部に発生する磁場漏洩を、強磁性体４３，４４，４５
によって効果的に低減させる構造をとっている。図１
（ｂ）に示すように、上下の真空容器１０Ａ，１０Ｂの
周囲を強磁性体４３，４４で包囲し、さらに、上下の強
磁性体４３，４４を柱状の強磁性体４５によって磁気的
につなぐ構造になっている。強磁性体４３は円板状のも
ので、真空容器１０Ａの上側及び真空容器１０Ｂの下側
に配置され、強磁性体４４は円筒状のもので、真空容器
１０Ａ，１０Ｂの周囲を取り囲むように配置され、両強
磁性体４３と４４は磁気的につながっている。ここで用
いられる強磁性体材料としては、磁気的に強磁性を示す
ものであればよく、磁気的特性，コスト，機械的強度を
考慮すれば、一般的には鉄が望ましい。図１（ｃ）は、
参考のために強磁性体の部分のみを取り出して示した外
観図（下側部分のみ）である。
外部に発生する磁場漏洩を、強磁性体４３，４４，４５
によって効果的に低減させる構造をとっている。図１
（ｂ）に示すように、上下の真空容器１０Ａ，１０Ｂの
周囲を強磁性体４３，４４で包囲し、さらに、上下の強
磁性体４３，４４を柱状の強磁性体４５によって磁気的
につなぐ構造になっている。強磁性体４３は円板状のも
ので、真空容器１０Ａの上側及び真空容器１０Ｂの下側
に配置され、強磁性体４４は円筒状のもので、真空容器
１０Ａ，１０Ｂの周囲を取り囲むように配置され、両強
磁性体４３と４４は磁気的につながっている。ここで用
いられる強磁性体材料としては、磁気的に強磁性を示す
ものであればよく、磁気的特性，コスト，機械的強度を
考慮すれば、一般的には鉄が望ましい。図１（ｃ）は、
参考のために強磁性体の部分のみを取り出して示した外
観図（下側部分のみ）である。
【００３０】上記の如く超電導コイルの周囲を強磁性体
で囲むことにより、装置外部に発生する磁束については
強磁性体の中に磁路が形成されるため、漏洩磁場が装置
の遠方にまで広がることを抑制することができる。さら
に、この構造では、前述の第２の従来例（図１１参照）
の如く磁場均一化手段を用いることなく、超電導コイル
の起磁力，配置を最適化することで所望の磁場均一度を
達成している。この結果、傾斜磁場コイルが発生するパ
ルス磁場が磁場均一化手段内部の磁場分布に影響を与え
るという問題が生じないという利点がある。従って、安
定な磁場分布が得られるので、高精度な信号計測が可能
となる。また、磁場均一化手段のように超電導コイルに
接近した位置に強磁性体を配置していないので、強磁性
体の磁気飽和が起こりにくく高い磁場強度を得ることが
容易になった。
で囲むことにより、装置外部に発生する磁束については
強磁性体の中に磁路が形成されるため、漏洩磁場が装置
の遠方にまで広がることを抑制することができる。さら
に、この構造では、前述の第２の従来例（図１１参照）
の如く磁場均一化手段を用いることなく、超電導コイル
の起磁力，配置を最適化することで所望の磁場均一度を
達成している。この結果、傾斜磁場コイルが発生するパ
ルス磁場が磁場均一化手段内部の磁場分布に影響を与え
るという問題が生じないという利点がある。従って、安
定な磁場分布が得られるので、高精度な信号計測が可能
となる。また、磁場均一化手段のように超電導コイルに
接近した位置に強磁性体を配置していないので、強磁性
体の磁気飽和が起こりにくく高い磁場強度を得ることが
容易になった。
【００３１】また、本実施例では第３の従来例の如き打
ち消しコイルを使用していないので、所望の磁場強度を
得るのに必要な超電導コイルの起磁力は第３の従来例に
比べ１／２〜１／３程度に小さくなる。従って、超電導
コイルに使用する超電導線材の長さが短くなるので、素
材費，加工費，組立費などのコスト面で多大なメリット
がある。
ち消しコイルを使用していないので、所望の磁場強度を
得るのに必要な超電導コイルの起磁力は第３の従来例に
比べ１／２〜１／３程度に小さくなる。従って、超電導
コイルに使用する超電導線材の長さが短くなるので、素
材費，加工費，組立費などのコスト面で多大なメリット
がある。
【００３２】強磁性体４５の本数は必要に応じて何本で
もよいが、一般には支柱３６の本数と同数にすることに
よって、被検者の入る空間が外観上広く感じられる利点
が得られる。
もよいが、一般には支柱３６の本数と同数にすることに
よって、被検者の入る空間が外観上広く感じられる利点
が得られる。
【００３３】さらに、図１（ｂ）では強磁性体４３を上
下に配置しているが、装置を設置した部屋の下部に漏洩
磁場が発生しても支障がない場合には、下側の強磁性体
４３を省略することも可能である。この場合には装置重
量の軽量化が図れる。ただし、強磁性体の配置が上下で
非対称となるので、超電導コイルの配置もそれに応じた
形状とすることが必要である。
下に配置しているが、装置を設置した部屋の下部に漏洩
磁場が発生しても支障がない場合には、下側の強磁性体
４３を省略することも可能である。この場合には装置重
量の軽量化が図れる。ただし、強磁性体の配置が上下で
非対称となるので、超電導コイルの配置もそれに応じた
形状とすることが必要である。
【００３４】また、図１（ｂ）には円筒状強磁性体４４
の長さが一様になっているものを図示したが、この長さ
は円周に沿って必ずしも一様である必要はなく、支柱３
６及び柱状強磁性体４５が存在する方向については長く
し、それ以外の方向については短くしてもよい。その結
果、支柱３６及び柱状強磁性体の存在しない方向、すな
わち被検者が挿入される方向の、円筒状強磁性体４４の
間隔が大きくなるので、被検者にとっての開放感は向上
する。
の長さが一様になっているものを図示したが、この長さ
は円周に沿って必ずしも一様である必要はなく、支柱３
６及び柱状強磁性体４５が存在する方向については長く
し、それ以外の方向については短くしてもよい。その結
果、支柱３６及び柱状強磁性体の存在しない方向、すな
わち被検者が挿入される方向の、円筒状強磁性体４４の
間隔が大きくなるので、被検者にとっての開放感は向上
する。
【００３５】本発明の超電導磁石装置の第２の実施例を
図２に示す。図２（ａ）は外観図、図２（ｂ）は縦断面
図である。本実施例では、強磁性体を全て真空容器の内
部に収納することにより、装置の小型化を図っている。
図２（ｂ）において、超電導コイル４０Ａ，４１Ａ，４
２Ａと４０Ｂ，４１Ｂ，４２Ｂは第１の実施例と同様に
真空容器１０Ａ，１０Ｂに収納されて、均一磁場領域２
１を挟んで対向配置されているが、さらに円板状強磁性
体４３と円筒状強磁性体４４も超電導コイルを包囲する
配置で真空容器１０Ａ，１０Ｂに収納されている。柱状
強磁性体４５も真空容器を兼ねた支柱３６の内部に収納
されている。
図２に示す。図２（ａ）は外観図、図２（ｂ）は縦断面
図である。本実施例では、強磁性体を全て真空容器の内
部に収納することにより、装置の小型化を図っている。
図２（ｂ）において、超電導コイル４０Ａ，４１Ａ，４
２Ａと４０Ｂ，４１Ｂ，４２Ｂは第１の実施例と同様に
真空容器１０Ａ，１０Ｂに収納されて、均一磁場領域２
１を挟んで対向配置されているが、さらに円板状強磁性
体４３と円筒状強磁性体４４も超電導コイルを包囲する
配置で真空容器１０Ａ，１０Ｂに収納されている。柱状
強磁性体４５も真空容器を兼ねた支柱３６の内部に収納
されている。
【００３６】上記の如く構成することにより、強磁性体
４３，４４はその直径を小さくできるために、装置の小
型化の他に重量の低減にも効果がある。また、一般に強
磁性体の透磁率は温度によって変化するので、この温度
変化が大きい場合には均一磁場領域内の磁場強度分布に
影響する。本実施例のように、真空容器の内部に強磁性
体を収納することで室温の変化の影響を受けにくくなる
ので、磁場安定度の向上に効果がある。
４３，４４はその直径を小さくできるために、装置の小
型化の他に重量の低減にも効果がある。また、一般に強
磁性体の透磁率は温度によって変化するので、この温度
変化が大きい場合には均一磁場領域内の磁場強度分布に
影響する。本実施例のように、真空容器の内部に強磁性
体を収納することで室温の変化の影響を受けにくくなる
ので、磁場安定度の向上に効果がある。
【００３７】本発明の超電導磁石装置の第３の実施例を
図３に示す。図３（ａ）は外観図、図３（ｂ）は縦断面
図である。本実施例では、第２の実施例に対し強磁性体
の一部を真空容器の外部にも配置したものである。図３
(ｂ)において、円筒状強磁性体は外径の小さい強磁性体
Ａ４６Ａ，４６Ｂと外径の大きい強磁性体Ｂ４７Ａ，４
７Ｂとに分割され、強磁性体Ａは真空容器１０Ａ，１０
Ｂの内部に収納され、強磁性体Ｂは真空容器１０Ａ，１
０Ｂの周囲に配置されている。
図３に示す。図３（ａ）は外観図、図３（ｂ）は縦断面
図である。本実施例では、第２の実施例に対し強磁性体
の一部を真空容器の外部にも配置したものである。図３
(ｂ)において、円筒状強磁性体は外径の小さい強磁性体
Ａ４６Ａ，４６Ｂと外径の大きい強磁性体Ｂ４７Ａ，４
７Ｂとに分割され、強磁性体Ａは真空容器１０Ａ，１０
Ｂの内部に収納され、強磁性体Ｂは真空容器１０Ａ，１
０Ｂの周囲に配置されている。
【００３８】通常の場合、最も起磁力の大きな主コイル
４０Ａ，４０Ｂの近傍に配置した円筒状強磁性体での磁
束密度が最も高くなるので、この付近で磁束飽和が最も
起こり易いため、この部分の強磁性体の厚さを厚くする
必要がある。しかし、強磁性体を厚くすると真空容器も
大型化する必要があり、コスト上昇につながる。本実施
例のように、円筒状強磁性体を分割して一部(強磁性体
Ｂ)を真空容器１０Ａ，１０Ｂの外部に配置することに
より、真空容器１０Ａ，１０Ｂの大型化を伴わずに実質
的な磁束飽和を防止することができる。また、この場合
に真空容器１０Ａ，１０Ｂ内の外径の小さい強磁性体Ａ
４６Ａ，４６Ｂを省き、外部にある外径の大きい強磁性
体Ｂ４７Ａ，４７Ｂだけで済ませることも可能である。
４０Ａ，４０Ｂの近傍に配置した円筒状強磁性体での磁
束密度が最も高くなるので、この付近で磁束飽和が最も
起こり易いため、この部分の強磁性体の厚さを厚くする
必要がある。しかし、強磁性体を厚くすると真空容器も
大型化する必要があり、コスト上昇につながる。本実施
例のように、円筒状強磁性体を分割して一部(強磁性体
Ｂ)を真空容器１０Ａ，１０Ｂの外部に配置することに
より、真空容器１０Ａ，１０Ｂの大型化を伴わずに実質
的な磁束飽和を防止することができる。また、この場合
に真空容器１０Ａ，１０Ｂ内の外径の小さい強磁性体Ａ
４６Ａ，４６Ｂを省き、外部にある外径の大きい強磁性
体Ｂ４７Ａ，４７Ｂだけで済ませることも可能である。
【００３９】本発明の超電導磁石装置の第４の実施例を
図４に示す。図４は、第４の実施例の超電導磁石装置の
下側の強磁性体部分の外観図を示したものである。本実
施例では、柱状の強磁性体４５を均一磁場領域２１から
遠ざけた配置としている。そのために、円板状強磁性体
４３及び円筒状強磁性体４４の外周に三日月状の強磁性
体４８を磁気的に接続するように配置し、その上に柱状
の強磁性体４５を配設したものである。三日月状強磁性
体４８の個数は柱状強磁性体４５の本数に応じて決めら
れる。
図４に示す。図４は、第４の実施例の超電導磁石装置の
下側の強磁性体部分の外観図を示したものである。本実
施例では、柱状の強磁性体４５を均一磁場領域２１から
遠ざけた配置としている。そのために、円板状強磁性体
４３及び円筒状強磁性体４４の外周に三日月状の強磁性
体４８を磁気的に接続するように配置し、その上に柱状
の強磁性体４５を配設したものである。三日月状強磁性
体４８の個数は柱状強磁性体４５の本数に応じて決めら
れる。
【００４０】上記の如く、柱状強磁性体４５を均一磁場
領域２１から距離を離すことにより、柱状強磁性体４５
が均一磁場領域２１の磁場強度分布に及ぼす影響を低減
させている。また、各々の柱状強磁性体４５の間の間隔
が拡がるので、被検者にとっての開放感は向上する。
領域２１から距離を離すことにより、柱状強磁性体４５
が均一磁場領域２１の磁場強度分布に及ぼす影響を低減
させている。また、各々の柱状強磁性体４５の間の間隔
が拡がるので、被検者にとっての開放感は向上する。
【００４１】本発明の超電導磁石装置の第５の実施例を
図５に示す。図５は維断面図を示したものである。本実
施例では、真空容器、又は冷媒容器の一部を強磁性をも
つ材料で製作することにより、強磁性体に容器の一部を
兼ねさせたものである。図５において、円板状強磁性体
４３と円筒状強磁性４４は超電導コイルの冷媒容器１１
Ａ，１１Ｂの一部を構成し、その外側に配置された底付
円筒状の強磁性体４９は真空容器１０Ａ，１０Ｂの一部
を構成している。図５に示したものは、円板状強磁性体
と円筒状強磁性体を分割して、真空容器と冷媒容器の一
部を構成させているが、この実施例ではこれに限定され
ず、分割せずに真空容器又は冷媒容器のみの一部を構成
させても良い。
図５に示す。図５は維断面図を示したものである。本実
施例では、真空容器、又は冷媒容器の一部を強磁性をも
つ材料で製作することにより、強磁性体に容器の一部を
兼ねさせたものである。図５において、円板状強磁性体
４３と円筒状強磁性４４は超電導コイルの冷媒容器１１
Ａ，１１Ｂの一部を構成し、その外側に配置された底付
円筒状の強磁性体４９は真空容器１０Ａ，１０Ｂの一部
を構成している。図５に示したものは、円板状強磁性体
と円筒状強磁性体を分割して、真空容器と冷媒容器の一
部を構成させているが、この実施例ではこれに限定され
ず、分割せずに真空容器又は冷媒容器のみの一部を構成
させても良い。
【００４２】上記のような構成にすることにより、真空
容器又は冷媒容器を強磁性体以外の別の材料で製作する
場合に比べて、装置をさらに小型にすることができる。
容器又は冷媒容器を強磁性体以外の別の材料で製作する
場合に比べて、装置をさらに小型にすることができる。
【００４３】本発明の超電導磁石装置の第６の実施例を
図６に示す。図６は縦断面図を示したものである。本実
施例では、超電導コイルの周囲に配置する強磁性体の重
量を低減するために、超電導コイルに打ち消しコイル５
０Ａ，５０Ｂを追加したものである。打ち消しコイル５
０Ａ，５０Ｂを追加することで、主コイル４０Ａ，４０
Ｂと逆向きの磁場を発生することで、打ち消しコイルを
配置した位置の近傍の強磁性体内の磁束密度を低減させ
ている。図７（ａ），図７（ｂ）に、打ち消しコイルが
ない場合とある場合の強磁性体内の磁束密度の分布例を
示す。図７（ａ），図７（ｂ）は超電導磁石装置の上側
部分の磁束密度分布（半分）を示したものであるが、打
ち消しコイル５０Ａを追加することによって、打ち消し
コイルの周辺の強磁性体の磁束密度が低減されることが
はっきり示されている。しかし、主コイル４０Ａの周囲
の強磁性体内の磁束密度はわずか大きくなっているが、
目立った増加がないことが確認された。この結果、打ち
消しコイルの周囲の強磁性体の厚さを薄くすることがで
きるので、強磁性体の重量低減の効果が得られる。
図６に示す。図６は縦断面図を示したものである。本実
施例では、超電導コイルの周囲に配置する強磁性体の重
量を低減するために、超電導コイルに打ち消しコイル５
０Ａ，５０Ｂを追加したものである。打ち消しコイル５
０Ａ，５０Ｂを追加することで、主コイル４０Ａ，４０
Ｂと逆向きの磁場を発生することで、打ち消しコイルを
配置した位置の近傍の強磁性体内の磁束密度を低減させ
ている。図７（ａ），図７（ｂ）に、打ち消しコイルが
ない場合とある場合の強磁性体内の磁束密度の分布例を
示す。図７（ａ），図７（ｂ）は超電導磁石装置の上側
部分の磁束密度分布（半分）を示したものであるが、打
ち消しコイル５０Ａを追加することによって、打ち消し
コイルの周辺の強磁性体の磁束密度が低減されることが
はっきり示されている。しかし、主コイル４０Ａの周囲
の強磁性体内の磁束密度はわずか大きくなっているが、
目立った増加がないことが確認された。この結果、打ち
消しコイルの周囲の強磁性体の厚さを薄くすることがで
きるので、強磁性体の重量低減の効果が得られる。
【００４４】ただし、打ち消しコイルの起磁力を大きく
し過できると、主コイルに近い部分の強磁性体内部に磁
束飽和が発生するので、主コイルの近くの強磁性体の厚
さを厚くしなければならない。これに関連して、打ち消
しコイルの起磁力と強磁性体の重量との関係について検
討した結果の一例を図８にグラフで示す。この図は、打
ち消しコイルの起磁力を増加した時に所望のシールドを
するのに必要な強磁性体の重量がどのように変化するか
を計算機シミュレーションにより計算した結果である。
この例では、打ち消しコイルの起磁力を０.２〜０.３
（相対値）程度に取った場合に強磁性体の重量が最小に
なることがわかる。この最適な起磁力は、均一磁場領域
に発生させる磁場強度や漏洩磁場の仕様によって変わる
ので、計算機シミュレーション等による最適化が必要で
ある。
し過できると、主コイルに近い部分の強磁性体内部に磁
束飽和が発生するので、主コイルの近くの強磁性体の厚
さを厚くしなければならない。これに関連して、打ち消
しコイルの起磁力と強磁性体の重量との関係について検
討した結果の一例を図８にグラフで示す。この図は、打
ち消しコイルの起磁力を増加した時に所望のシールドを
するのに必要な強磁性体の重量がどのように変化するか
を計算機シミュレーションにより計算した結果である。
この例では、打ち消しコイルの起磁力を０.２〜０.３
（相対値）程度に取った場合に強磁性体の重量が最小に
なることがわかる。この最適な起磁力は、均一磁場領域
に発生させる磁場強度や漏洩磁場の仕様によって変わる
ので、計算機シミュレーション等による最適化が必要で
ある。
【００４５】また、強磁性体内部に磁束飽和を発生させ
ないためには、打ち消しコイルを複数個に分割して、磁
束密度分布の分散を図ることも有効である。また、上述
したような打ち消しコイルの起磁力を最適化することで
強磁性体重量を低減する方法は、図１０の従来技術で示
したような水平磁場方式の磁石にも適用することが可能
である。
ないためには、打ち消しコイルを複数個に分割して、磁
束密度分布の分散を図ることも有効である。また、上述
したような打ち消しコイルの起磁力を最適化することで
強磁性体重量を低減する方法は、図１０の従来技術で示
したような水平磁場方式の磁石にも適用することが可能
である。
【００４６】本発明の超電導磁石装置の第７の実施例を
図９に示す。図９は縦断面図を示したものである。本実
施例では、下側の円板状強磁性体４３を、装置を設置す
る部屋の床面に埋める構造をとっている。図９におい
て、下側の円板状強磁性体４３は床面５１より下に埋設
されるので、床面５１から均一磁場領域２１の中心まで
の撮影中心高さ５２が低くなり、この結果、被検者が高
さに対する恐怖感を抱かずにすむ。また、被検者のテー
ブルへの昇降も楽に行うことができる。
図９に示す。図９は縦断面図を示したものである。本実
施例では、下側の円板状強磁性体４３を、装置を設置す
る部屋の床面に埋める構造をとっている。図９におい
て、下側の円板状強磁性体４３は床面５１より下に埋設
されるので、床面５１から均一磁場領域２１の中心まで
の撮影中心高さ５２が低くなり、この結果、被検者が高
さに対する恐怖感を抱かずにすむ。また、被検者のテー
ブルへの昇降も楽に行うことができる。
【００４７】さらに、超電導磁石装置を病院等に設置す
る際には、装置重量に対する補強のために床面を鉄板等
で補強をすることが一般的に行われている。従って、こ
の補強用の鉄板を下側の円板状強磁性体として兼用する
ことも可能である。
る際には、装置重量に対する補強のために床面を鉄板等
で補強をすることが一般的に行われている。従って、こ
の補強用の鉄板を下側の円板状強磁性体として兼用する
ことも可能である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、超
電導磁石装置において、広い開口を備え、磁場漏洩が少
なく、高い磁場強度において広い均一磁場領域を得るこ
とができ、さらに、製造原価の低廉な超電導磁石装置を
提供することができる。
電導磁石装置において、広い開口を備え、磁場漏洩が少
なく、高い磁場強度において広い均一磁場領域を得るこ
とができ、さらに、製造原価の低廉な超電導磁石装置を
提供することができる。
【図１】本発明の超電導磁石装置の第１の実施例を示す
図。
図。
【図２】本発明の超電導磁石装置の第２の実施例を示す
図。
図。
【図３】本発明の超電導磁石装置の第３の実施例を示す
図。
図。
【図４】本発明の超電導磁石装置の第４の実施例を示す
図。
図。
【図５】本発明の超電導磁石装置の第５の実施例を示す
図。
図。
【図６】本発明の超電導磁石装置の第６の実施例を示す
図。
図。
【図７】打ち消しコイルがない場合とある場合の強磁性
体内の磁束密度の分布例を示す図。
体内の磁束密度の分布例を示す図。
【図８】打ち消しコイルの起磁力と強磁性体の重量との
関係を示す図。
関係を示す図。
【図９】本発明の超電導磁石装置の第７の実施例を示す
図。
図。
【図１０】従来のＭＲＩ装置用超電導磁石装置の第１の
例を示す図。
例を示す図。
【図１１】従来のＭＲＩ装置用超電導磁石装置の第２の
例を示す図。
例を示す図。
【図１２】従来のＭＲＩ装置用超電導磁石装置の第３の
例を示す図。
例を示す図。
１０，１０Ａ，１０Ｂ 真空容器 １１，１１Ａ，１１Ｂ 冷媒容器又は冷却容器 １２ 超電導用冷媒 ２１ 均一磁場領域 ２２ 中心軸 ３６ 支柱 ４０Ａ，４０Ｂ 主コイル ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ，４
７Ａ，４７Ｂ 調整コイル ４３ 円板状強磁性体 ４４ 円筒状強磁性体 ４５ 柱状強磁性体 ４８ 三日月状強磁性体 ４９ 底付円筒状強磁性体 ５０Ａ，５０Ｂ 打ち消しコイル ５１ 床面 ５２ 撮影中心高さ
７Ａ，４７Ｂ 調整コイル ４３ 円板状強磁性体 ４４ 円筒状強磁性体 ４５ 柱状強磁性体 ４８ 三日月状強磁性体 ４９ 底付円筒状強磁性体 ５０Ａ，５０Ｂ 打ち消しコイル ５１ 床面 ５２ 撮影中心高さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角川 滋 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (13)
- 【請求項１】超電導特性を有する物質から構成され、有
限の領域に第１の方向に向かう均一磁場を発生させるた
めの電流を流す磁場発生源と、該磁場発生源を超電導特
性を示す温度にまで冷却し、維持するための冷却手段
と、前記磁場発生源を支持するための支持手段とを具備
する超電導磁石装置において、前記磁場発生源は前記均
一磁場領域を挟んで前記第１の方向に沿ってほぼ等距離
に対向して配置され、前記第１の方向を中心軸とする円
に沿う第２の方向に電流を流す２組の磁場発生素子群か
ら構成され、各磁場発生素子群は前記均一磁場の主成分
を発生するために前記第２の方向に向かう電流を流す１
個以上の第１の磁場発生素子と、前記均一磁場の均一度
を改善するために前記第２の方向と同じ、又は逆向きの
電流を流す１個以上の第２の磁場発生素子とから構成さ
れ、前記第２の磁場発生素子の直径は前記第１の磁場発
生素子の外径よりも小さく、前記第２の磁場発生素子に
流す電流量は前記第１の磁場発生素子に流す電流量より
も小さくし、前記冷却手段は前記磁場発生素子群を収納
するほぼ円筒形の２組の冷却容器と該冷却容器間に配設
された支持構造とからなり、前記磁場発生素子群の各々
の周囲を包囲するように第１の強磁性体を配置し、該第
１の強磁性体の各々が対向する空間内に１個以上の第２
の強磁性体を配置したことを特徴とする超電導磁石装
置。 - 【請求項２】請求項１記載の超電導磁石装置において、
前記第１の強磁性体は、前記均一磁場領域を基準とした
とき前記磁場発生源より離れた位置に配置された円板状
の強磁性体素子と、前記磁場発生源の外周に配置された
円筒状の強磁性体素子とから構成され、前記第２の強磁
性体は、１個以上の柱状の強磁性体素子から構成され、
該柱状の強磁性体素子の両端部が前記円筒状の強磁性体
素子の一端と近接して配置されていることを特徴とする
超電導磁石装置。 - 【請求項３】請求項１乃至２記載の超電導磁石装置にお
いて、前記冷却手段は前記磁場発生源をその内部に収納
する冷却容器を含み、前記第１の強磁性体の少なくとも
一部分が前記冷却容器内に収納されていることを特徴と
する超電導磁石装置。 - 【請求項４】請求項１乃至３記載の超電導磁石装置にお
いて、前記第１の強磁性体の一部分を前記冷却容器の外
部に配置したことを特徴とする超電導磁石装置。 - 【請求項５】請求項４記載の超電導磁石装置において、
前記冷却容器の外部に配置した第１の強磁性体が前記円
筒状の強磁性体素子であることを特徴とする超電導磁石
装置。 - 【請求項６】請求項１乃至５記載の超電導磁石装置にお
いて、前記第１の強磁性体が前記冷却容器の少なくとも
一部の構成要素を兼ねていることを特徴とする超電導磁
石装置。 - 【請求項７】請求項１乃至６記載の超電導磁石装置にお
いて、前記第２の強磁性体が前記支持構造の少なくとも
一部の構成要素を兼ねていることを特徴とする超電導磁
石装置。 - 【請求項８】請求項１乃至７記載の超電導磁石装置にお
いて、前記第２の強磁性体が複数個配置され、前記第１
の強磁性体のうちの円筒状の強磁性体素子の円筒部の長
さが、一様でなく、前記第２の強磁性体が存在する方向
における長さが前記第２の強磁性体が存在しない方向に
おける長さよりも長いことを特徴とする超電導磁石装
置。 - 【請求項９】請求項８記載の超電導磁石装置において、
前記第２の強磁性体が前記第１の方向に直交する第３の
方向に、前記均一磁場領域からほぼ等距離の位置に２組
配置され、前記第１の強磁性体の前記第３の方向におけ
る長さが、前記第１の方向及び前記第３の方向の両者に
直交する方向における長さよりも長いことを特徴とする
超電導磁石装置。 - 【請求項１０】請求項１乃至９記載の超電導磁石装置に
おいて、前記磁場発生源は、前記第１の強磁性体及び前
記第２の強磁性体と組合せて前記均一磁場領域に発生す
る磁場を補正し、前記均一磁場領域に所望の磁場強度と
磁場均一度が得られるように配置されたことを特徴とす
る超電導磁石装置。 - 【請求項１１】請求項１乃至１０記載の超電導磁石装置
において、前記磁場発生素子群がさらに前記第１の強磁
性体の内部における磁束密度を低減する方向の電流を流
す第３の磁場発生素子を具備することを特徴とする超電
導磁石装置。 - 【請求項１２】請求項１１記載の超電導磁石装置におい
て、前記第３の磁場発生素子の起磁力は前記第１の強磁
性体の重量がほぼ最小になるように選択されていること
を特徴とする超電導磁石装置。 - 【請求項１３】請求項１乃至１２記載の超電導磁石装置
を用いた磁気共鳴イメージング装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8019503A JPH09190913A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 超電導磁石装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置 |
| US08/913,062 US5936498A (en) | 1996-01-10 | 1997-01-10 | Superconducting magnet apparatus and magnetic resonance imaging system using the same |
| PCT/JP1997/000039 WO1997025726A1 (fr) | 1996-01-10 | 1997-01-10 | Dispositif magnetique supraconducteur et dispositif d'imagerie rmn l'utilisant |
| EP97900120A EP0817211B1 (en) | 1996-01-10 | 1997-01-10 | Superconducting magnet device and magnetic resonance imaging device using the same |
| DE69716825T DE69716825T2 (de) | 1996-01-10 | 1997-01-10 | Supraleitende magnetvorrichtung und bilderzeugungsvorrichtung durch magnetische resonanz unter verwendung derselben |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8019503A JPH09190913A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 超電導磁石装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09190913A true JPH09190913A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=12001186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8019503A Pending JPH09190913A (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 超電導磁石装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5936498A (ja) |
| EP (1) | EP0817211B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09190913A (ja) |
| DE (1) | DE69716825T2 (ja) |
| WO (1) | WO1997025726A1 (ja) |
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