JPH10135027A

JPH10135027A - 超電導磁石装置

Info

Publication number: JPH10135027A
Application number: JP8303965A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Takeshima; 弘隆竹島; Takao Honna; 孝男本名; Hajime Kawano; 川野　　源; Hiroshi Tazaki; 寛田崎; Takeshi Yao; 武八尾; Shigenori Kuroda; 成紀黒田; Hajime Tanabe; 肇田邊
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】装置の側方から被検者にアクセスすることが
でき、被検者に対する圧迫感を軽減し、さらに被検者に
垂直方向の高磁場を印加する超電導磁石装置を提供す
る。【解決手段】計測空間５を挾んで上下方向に対向して
配置した超電導コイル（２）を収納する冷却容器（８）
と、この冷却容器８を接続し、支持する連結管（２１）
とを具備する超電導磁石装置において、連結管（２１）
が、計測空間（５）の上下方向の中心軸（Ｚ軸）に対
し、奥側に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴イメ−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
開放感を与え、また、検査者に対しては被検者へのアク
セスを容易にした超電導磁石装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２には従来のＭＲＩ装置に使用され
ている超電導磁石装置の第１の従来例を示す。図１２は
縦断面図である。この超電導磁石装置は、筒形形状をし
た水平磁場方式のもので、従来のＭＲＩ装置で多く使用
されている。図１２において、超電導磁石装置１の超電
導コイル２は、直径の小さな主コイル３と直径の大きな
シ−ルドコイル４とから構成されており、円筒内部に水
平方向（Ｚ軸方向）の磁場を発生させ、円筒内の中央部
に均一磁場発生領域（計測空間）５が形成される。通
常、超電導コイル２は超電導線材を用いて作られるの
で、所定の温度（例えば、金属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）から１０Ｋ程度）にまで冷却
する必要がある。そのため、超電導コイル２は、真空容
器６や熱シ−ルド（図示せず）および冷媒容器（液体ヘ
リウムなど使用）７などから構成された冷却容器８の中
に保持される。また、温度を低く保つために冷凍機（図
示せず）を用いて、熱シ−ルドの温度を一定に保った
り、冷媒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、超電導コイル２を直
接冷凍機で冷すことによって、冷媒容器７を使用しない
場合もある。

【０００３】この構成の場合には、被検者が撮影のため
に入る計測空間５が狭く、周囲を囲まれているために、
被検者に閉塞感を与える。このため、時には、被検者に
装置内に入ることを拒否される場合もあった。また、装
置の外部から、検査者が被検者へアクセスすることも困
難であった。

【０００４】上記の問題を回避する技術として、図１３
および図１４に示す構成の超電導磁石装置１が公知であ
る。この第２の従来例の磁石は、米国特許第５，１９
４，８１０号公報に開示されているもので、上下に配置
された冷媒容器７（図では外側の真空容器６が描かれて
いる。）内に配置した超電導コイル２により上下方向の
磁場を発生させている。この超電導コイル２の内側に
は、良好な磁場均一度を得るために強磁性体からなる磁
場均一化手段９を設けている。さらに、上下の超電導コ
イル２が発生する磁束の帰路として、鉄板１０と鉄ヨ−
ク１１を設けている。また、鉄ヨ−ク１１は、磁束路の
役割とともに上下の構造体を支持する働きをしている。

【０００５】この例では、四方が開放されているので被
検者は閉塞感を受けずに済み、検査者も容易に被検者に
アクセスできる。また、鉄ヨ−ク１１によって磁束の帰
路があるために磁束が遠くにまで広がらず、磁場漏洩を
少なくできる。

【０００６】逆に、磁場均一化手段９として用いられる
鉄は磁場に対してヒステリシス特性を持つために、磁場
均一化手段９の近くに配置した傾斜磁場コイル（図示せ
ず）が発生するパルス磁場が磁場均一化手段９の磁場分
布に影響を与える。これが均一磁場発生領域５の内部の
磁場分布にまで影響するために、高精度な信号計測の妨
げになる可能性が存在した。これに対しては、磁場均一
化手段９に電気伝導度の低い材質を用いるなどの手段が
講じられてきているが、パルス磁場の強度が強い場合に
は十分な効果が得られていなかった。

【０００７】また、鉄の磁化特性（Ｂ−Ｈ特性）は温度
に対して依存性を持つため、鉄の温度が変化すると、Ｍ
ＲＩ装置にとって重要なファクタ−である磁場均一度が
変動する要因となる。図１４の構造では、傾斜磁場コイ
ルを磁場均一化手段９の近くに設置することが一般的で
あり、傾斜磁場コイルを駆動することにより発生する熱
で加熱されるために、温度が変動しやすい。

【０００８】上述の第２の従来例の問題点を解消した構
成例として、図１５と図１６に示す構造が提案されてい
る。この第３の従来例は特願平８−１９５０３号にて提
案されたもので、図１５は超電導磁石装置の全体斜視
図、図１６はその縦断面図である。この磁石では、超電
導コイル２の冷却のために、コイル線材としては通常よ
く使用されているＮｂＴｉ線材を想定して、液体ヘリウ
ムを収納する冷媒容器７が設けられている。装置中央の
均一磁場発生領域５を挾んで上下対称に円形の超電導コ
イル２が設置されている。それに応じて、冷媒容器７と
真空容器６を含む冷却容器８も円筒状のものが上下対称
に設置され、両者はその間にある連結管１２によって所
定の距離を維持して保持される。

【０００９】この第３の従来例では、上述の超電導コイ
ル２によって装置外部に発生する漏洩磁場を装置の外周
部に配置した強磁性体によって効果的に低減させる構造
を提供する。すなわち、図１６に示す如く、冷却容器８
の周囲を鉄円板１３と鉄円筒１４とからなる鉄容器１５
で囲み、上下の鉄容器１５を鉄柱１６で接続することに
よって、装置外部に発生する磁束について磁路が形成さ
れるので、漏洩磁場が遠方にまで広がることを抑制でき
る。

【００１０】一方、この構造においては、鉄柱１６およ
び連結管１２が計測空間である均一磁場発生領域５の横
方向に存在するために、装置の外部から被検者にアクセ
スしにくい問題があった。また、被検者にとっても磁石
の中に入った状態で、横方向の視野が得られないために
圧迫感を受けるという問題があった。

【００１１】また、検査者が磁石の側方から被検者にア
クセスすることを容易にするＭＲＩ装置の構成としては
特開平８−５０１７０号公報に開示されたものがある。
この磁石では、図１７に示す如く、均一磁場発生領域５
を挾んで、上下に永久磁石１７を配置し、この永久磁石
１７を支持し、この永久磁石１７により発生された磁束
の帰路を形成する磁気回路１８を構成するための板状の
第１継鉄１９と柱状の第２継鉄２０とを有し、柱状の第
２継鉄２０を均一磁場発生領域５より後方に配置するこ
とにより、前方に開放された計測空間（均一磁場発生領
域）５が形成されるようにしたものである。この構成で
は、計測空間５での被検者への圧迫感はなくなり、ま
た、装置外部からの検査者の被検者へのアクセスが容易
になる。

【００１２】しかし、この磁石では永久磁石１７を使用
しているため、均一磁場発生領域５における磁場強度を
高くすることは困難で、また、高磁場にした場合に装置
外部の磁場漏洩も小さくすることが困難であるという問
題があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の被
検者に垂直方向の磁場を印加し、磁気シ−ルドを施した
超電導磁石装置では、磁石の側方から被検者にアクセス
することは不可能であった。このため、被検者への処置
や、最近開発が盛んに行われているＩＶＭＲ（Ｉｎｔｅ
ｒｖｅｎｔｉｏｎａｌＭＲ）への対応も困難であっ
た。

【００１４】また、永久磁石を使用したＭＲＩ装置で
は、被検者へのアクセスの容易なものが提案されている
が、高磁場を達成することは困難で、高画質を実現する
にはもう一段の磁場強度の改善が必要である。そこで本
発明では、上記の課題を解決し、磁石の側方から被検者
にアクセスすることを可能にし、被検者に対する圧迫感
を軽減すると共に、被検者に垂直方向の高強度の磁場を
印加できる超電導磁石装置を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、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、有限の領域において上下方向に向かう
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
する冷却手段と、前記磁場発生源を支持する支持手段と
を具備し、前記磁場発生源が前記均一磁場発生領域を挾
んで上下方向に沿って前記均一磁場発生領域の中心から
ほぼ等距離の位置に配置されたほぼ相似形状をした２組
の磁場発生素子群から構成された超電導磁石装置におい
て、前記支持手段が前記均一磁場発生領域の中心を通る
上下方向の中心軸を基準にして後方側に存在するように
配置されたものである（請求項１）。

【００１６】この構成では、超電導磁場発性素子群を上
下方向に対向して配置し、この磁場発生源を支持する支
持手段を均一磁場発生領域の中心軸より後方に配置して
いるので、均一磁場発生領域に高磁場を発生することが
できると共に、計測空間である均一磁場領域の前方およ
び側方が開放されており、検査者が被検者に装置の側方
から容易にアクセスすることができる。

【００１７】また、本発明の超電導磁石装置では、前記
磁場発生素子群の各々の周囲を包囲する第１の強磁性体
と、両端が前記第１の強磁性体の各々とほぼ同じ位置に
あり前記第１の強磁性体を磁気的に接続する第２の強磁
性体とを具備し、前記第２の強磁性体が前記支持手段と
共に前記上下方向の中心軸を基準にして後方側に存在す
るように配置されている（請求項２）。

【００１８】この構成では、超電導磁場発生源の周囲に
第１の強磁性体を配置し、この第１の強磁性体を第２の
強磁性体で磁気的に接続することにより、超電導磁場発
生源が発生する磁束の外部磁気回路（帰路）を形成し
て、装置外部での漏洩磁場の低減を図っている。また、
第２の強磁性体を、前記磁場発生源の支持手段と同様
に、均一磁場発生領域の中心軸より後方に配置している
ので、検査者が被検者に装置の側方から容易にアクセス
することができる。

【００１９】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様において、前記支持手段は、ほぼ円形の断面形状を有
し、かつ、前記上下方向の中心軸を基準にして左右両側
に少なくとも１本ずつ存在するように配置されている
（請求項３）。更に、前記支持手段は、前記上下方向の
中心軸を基準にして左右両側に２本以上ずつ配置され、
該支持手段のうちの前記中心軸に対し奥側に配置された
支持手段同士の距離が、前記中心軸に対し手前側に配置
された支持手段同士の距離よりも小さくなっている（請
求項４）。

【００２０】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様では、前記支持手段は、ほぼ長方形もしくは長円の断
面形状を有し、かつ、前記上下方向の中心軸を基準にし
て左右両側に少なくとも１本ずつ存在するように配置さ
れている（請求項５）。

【００２１】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様では、前記上下方向の中心軸から前記支持手段を見込
む角度が、前記第２の強磁性体を見込む角度よりも小さ
くなっている（請求項６）。更に好適には、前記上下方
向の中心軸から前記支持手段のうちの左側のもの又は右
側のものも全体を見込む角度が６０度以下である（請求
項７）。

【００２２】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様では、前記上下方向の中心軸に対し左側と右側に配置
された前記支持手段の間の最短距離は６００ｍｍ以上で
ある（請求項８）。

【００２３】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様では、前記第２の強磁性体が前記上下方向の中心軸を
基準にして前記支持手段とほぼ同じ周方向の位置に配置
されている（請求項９）。更に、前記第２の強磁性体の
前記支持手段に対向する面がほぼ平坦に形成されている
（請求項１０）。更に、前記第２の強磁性体の平坦な面
が、前記上下方向の中心軸と前記第２の強磁性体の中心
軸とを結ぶ線とほぼ直交している（請求項１１）。更
に、前記第２の強磁性体に形成された平坦面に１個以上
の補助鉄材を付加している（請求項１２）。

【００２４】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様では、前記支持手段および前記第２の強磁性体は、前
記上下方向の中心軸に対し左側と右側に配置された前記
支持手段のうちの最も手前側のものの外周に接する線
が、同様に配置された前記第２の強磁性体のうちの最も
手前側のものの外周に接する線よりも奥側の位置に来る
ように、配置されている（請求項１３）。

【００２５】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様では、前記第２の強磁性体の外周面のうちの２面が、
前記上下方向の中心軸から該外周面に引いた２本の接線
とほぼ平行に形成されている（請求項１４）。

【００２６】また、本発明の超電導磁石装置の好適な態
様では、前記支持手段と前記第２の強磁性体とを内包す
るカバ−が設けられている（請求項１５）。

【００２７】また、本発明では、上記構成の超電導磁石
装置をＭＲＩ装置の静磁場発生装置として適用している
（請求項１６）。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ説明する。本発明に係る超電導磁石装置の第１
の実施例を図１〜図３に示す。図１は第１の実施例にお
ける全体斜視図、図２は図１の計測空間における横断面
図、図３は図１の正面図である。図１において、磁場発
生源である超電導コイル２を収納する冷却容器８が計測
空間（均一磁場発生領域）５を挾んで上下方向に対向し
て対称に配置されている。この磁場発生源である超電導
コイル２の構成は、基本的には図１６に示した第３の従
来例と同様のもので、計測空間５に上下方向に高強度の
均一磁場を発生させるものである。円形の超電導コイル
２を収納する冷却容器８も円筒形状をしており、上下方
向に対称に配置されている。この冷却容器８は真空容器
６と冷媒容器７を含み、超電導コイル２を超電導状態に
冷却、維持する。２つの冷却容器８はその間に配置され
た連結管２１によって所定の距離を保持して支持され
る。この連結管２１は、機械的に上下の冷却容器８を支
える働きをしているが、必要によっては、上下の冷媒容
器（冷媒は液体ヘリウムなど使用）７を熱的に接続させ
る働きを持たせても良い。この場合の連結管２１の構造
は、例えば中心部に冷媒槽、その周囲に熱シ−ルド、真
空槽が配されたものとなる。このようにすることで、冷
凍機を上下の冷却容器８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可能
となる。また、連結管２１の配置は、図示では計測空間
５の左右に２本ずつ配置しているが、この本数はこれに
限定されず、１本ずつでも、３本以上ずつでも良いし、
また、本数が左右非対称でもよい。しかし、冷却容器８
の支持の点から、力のバランスを考えて左右対称の方が
良い。

【００２９】一方、磁場発生源である超電導コイル２に
よって発生された磁束による装置外部における漏洩磁場
を低減するために、冷却容器８の外周部には鉄による磁
気シ−ルドが設けられている。具体的には、上下の冷却
容器８の上下を円形の鉄板２３で囲み、更に上下の鉄板
２３を円柱状の鉄柱２２によって磁気的に接続してい
る。更に、鉄板２３の部分と鉄柱２２の部分との磁気的
結合を高めて、漏洩磁場を抑制するために、両者の間に
補助鉄材２４を設けている。補助鉄材２４は図２に示す
如く鉄板２３と鉄柱２２の外周をなめらかな形状にして
接続することにより、両者の間で磁束がスム−ズに流れ
るので、磁気飽和が生じにくくなる。このように磁場発
生源の周囲を鉄などの強磁性体で囲むことで、装置外部
に発生する磁束に対し磁路（帰路）が形成されるので、
漏洩磁場が遠方にまで広がることを抑制できる。また、
本実施例で用いる強磁性体としては、磁気的に強磁性を
示すものであれば鉄以外の材質も選択可能ではあるが、
磁気的特性、コスト、機械的強度を考慮すると、一般に
は鉄の使用が望ましい。

【００３０】ここで、今後の説明のために、計測空間
（均一磁場発生領域）５の中心を原点とする３次元直交
座標系を定義しておく。この座標系では、上下方向にＺ
軸を持ち、図２の垂直方向にＹ軸、水平方向にＸ軸をそ
れぞれ持っている。

【００３１】図１の超電導磁石装置をＭＲＩ装置に適用
した場合、検査用テ−ブルに載せられた被検者は、一般
にＹ軸方向に沿って超電導磁石装置１の計測空間５の中
に挿入される。ところが、図１５に示すような従来の超
電導磁石装置においては、上下の冷却容器８を接続する
ための連結管１２および鉄柱１６はＸ軸上に配置されて
いるために、検査者が装置の横側から被検者にアクセス
するのは不可能であった。

【００３２】一方、本実施例においては、冷却容器８の
連結管２１および鉄柱２２は、Ｘ軸上には配置されてお
らず、計測空間５の上下方向の中心軸であるＺ軸より奥
側（後方）に配置されている。すなわち、冷却容器８は
Ｚ軸より奥側で連結管２１により支持され、鉄柱２２は
鉄板２３とＺ軸より奥側で磁気的に接続されているため
に、Ｘ軸上に連結管２１も鉄柱２２も存在しない。この
ため、装置外部から計測空間５に挿入された被検者に対
して、検査者は装置の横側から自由にアクセスすること
ができる。この結果、検査者はＩＶＭＲなどを含む種々
の処置をより容易に行うことができる。また、超電導磁
石装置の計測空間５の中に入った被検者から見た場合に
は、横方向の視野が広がったことにより、開放感が大き
くなるため、安心して検査が受けられるという効果が生
まれる。

【００３３】また、本実施例においては、超電導コイル
２には自重量の他に、磁場発生のための電流を流すこと
により上下の超電導コイル間に大きな電磁力が働く。こ
の大きな力を支えるためには、連結管２１を太くした
り、複数にしたり、超電導コイル間の距離を離したりす
ることが効果的である。先にも述べた如く、連結管２１
は冷却容器８の支持の働きの他に、連結管２１の中に上
下の冷却容器８間を熱的に結合するための機構を収納す
ることができるので、上下の冷却容器８毎に別個に冷凍
機を設ける必要がなく、コスト低減に効果がある。

【００３４】連結管２１の外形は、製造のしやすさを考
えた場合、円形とすることが一般的である。更に、図２
に示すように連結管２１を均一磁場発生領域５の上下方
向の中心軸（Ｚ軸）から等距離の位置に配置すること
で、冷却容器８と連結管２１の各接続部分の構造を同じ
にすることができるので、製造工程を容易にすることが
できる。また、図２では、連結管２１が片側に２本ず
つ、全部で４本配置されているが、強度その他の性能上
許されるならば片側１本ずつ配置にすることによって、
被検者の入る空間部分が広がり、被検者の開放感を高め
ることができる。更に、片側の連結管２１を２本にし、
他方の連結管２１を１本にするというように左右両側で
の連結管２１の本数を変えた構造にすることも可能であ
り、この場合には、本数を少なくした側の開放感を高め
ることができる。

【００３５】本発明の第２の実施例を図４に示す。図４
は第２の実施例の計測空間における横断面図である。本
実施例においては、連結管２１の外形をほぼ長方形にし
ている。連結管２１の外形の長辺の長さを第１の実施例
の場合の２本の連結管２１の間隔と同程度とすること
で、第１の実施例と同程度の機械的強度を得ることがで
きる。

【００３６】この構造を採用することにより、連結管２
１を構成する部品点数および上下の冷却容器８との接続
作業のための工数を減らすことができるので、製造原価
を低減できる。

【００３７】連結管２１の外形形状としては、長方形以
外にも長円形、楕円形などの形状も可能で、要は、冷却
容器８の円周方向に沿った長さを長くとることにより、
機械的強度を低下させずに、部品点数を削減するという
目的を達成できればよい。また、連結管２１の外周を冷
却容器８の外周に沿った形状にすることにより、連結管
２１と上下の冷却容器８との接合部分を一致させて、両
者の接合作業を容易にすることができる。

【００３８】次に、計測空間５の上下方向の中心軸（Ｚ
軸）から連結管２１および鉄柱２２を見込む角度をそれ
ぞれθ₁およびθ₂としたとき、連結管２１と鉄柱２２の
配置は、図４に示すごとく、θ₁＜θ₂で、かつ、角度θ
₁が角度θ₂の内側に来るように構成されるのがよい。こ
のように構成すると、計測空間５の中に入った被検者に
対し広い視野を確保することができるので、被検者が受
ける圧迫感を軽減することができる。

【００３９】連結管２１を見込む角度θ₁を大きくする
程、超電導コイル２が受ける電磁力などを支持するため
の機械的安定性は増加するが、被検者が受ける圧迫感は
増加する。両者を考慮すると、θ₁は６０度程度以下に
するのが望ましい。

【００４０】本発明の第３の実施例を図５に示す。図５
は第３の実施例の計測空間における横断面図である。超
電導コイル２に働く力に起因して上下の冷却容器８の間
に連結管２１（以下、手前側のものを２１ａ、奥側のも
のを２１ｂとする。）を支点としてモ−メント荷重が働
く。図５のような配置では、モ−メント荷重は手前側で
大きく、奥側で小さい。従って、奥側の連結管２１ｂを
できるだけ後方に配置することによって、構造的に強固
にすることができる。このような構造にすると、手前側
の連結管２１ａと奥側の連結管２１ｂとを見込む角度θ
₁は大きくなり、左右の奥側の連結管２１ｂ間の距離Ｌ
が縮まるので奥側の開放部分の見込み角度が狭くなり、
被検者の開放感が損われる。そこで、本実施例では、計
測空間５の中心軸（Ｚ軸）から奥側の連結管２１ｂまで
の距離ｒ₁を中心軸（Ｚ軸）から手前側の連結管２１ａ
までの距離ｒ₂より大きくし、中心軸から両連結管２１
ａ，２１ｂを見込む角度θ₁を実質的に増やすことな
く、奥側の連結管２１ｂをより後方に配置させること
で、被検者の開放感を損うことなく、構造的に強固にす
ることができる。

【００４１】また、本実施例では、鉄柱２２の冷却容器
８に対向する側を平坦な面２５とし、その平坦な面２５
に計測空間５の中心軸（Ｚ軸）から下ろした垂線がその
平坦な面２５のほぼ中央で交わるように構成されてい
る。このように構成すると、計測空間５と鉄柱２２との
距離が広がり、鉄柱２２が計測空間５の磁場均一度に与
える影響を低く抑えることができる。円形断面の鉄柱２
２の場合、計測空間５と鉄柱２２の距離を広げようとす
ると、装置全体の外形寸法が大きくなってしまうので、
本実施例の適用により装置の小型化を可能とする。

【００４２】本発明の第４の実施例を図６に示す。図６
は第４の実施例の計測空間における横断面図である。本
実施例では、第３の実施例で説明した鉄柱２２の平坦な
面２５の適当な位置に補助鉄板２６を付加して、その部
分における磁気抵抗を下げるものである。冷却容器８内
の超電導コイル２で発生された磁束は、鉄で構成される
外部磁路を通じて閉ル−プを形成するが、通過する磁束
の総量が同じとした場合には、鉄を連結管２１に近い部
分に配置した方が、より少量の鉄で済ませることが可能
である。従って、本実施例のように冷却容器８に近い位
置に補助鉄板２６を配置することで、超電導磁石装置全
体の重量を低減することが可能である。また、補助鉄板
２６は、図示の如く、平坦な面２５に突起状にして冷却
容器８に近接するように空いている場所に自由に取付け
ることが可能なので、鉄柱２２そのものに段差加工をす
るよりも製造工程が容易であり、製造原価を低減するこ
とが可能となる。

【００４３】本発明の第５の実施例を図７に示す。図７
は第５の実施例の計測空間における横断面図である。本
実施例では、鉄柱２２の外周の手前側の面に接するよう
にＸ軸に平行な直線Ａ−Ａ´を引いたときに、連結管２
１をこのＡ−Ａ´線より奥側に配置したものである。こ
のような構成にすることにより、計測空間５に入った被
検者に対し横方向により広い空間が得られるので、検査
者が横方向から被検者にアクセスするのが容易になると
共に、被検者の開放感も高めることができる。

【００４４】これまで説明した実施例では、上下の鉄板
２３を磁気的に接続する鉄柱２２の外形には、円形のも
の、または円形の一部を削除し平坦面にしたものを採用
していた。これは円形のものが製造し易いことが主な理
由である。

【００４５】一方、図８に示す本発明の第６の実施例で
は、鉄柱２２の冷却容器８に対向する平坦面２５に隣接
する面Ｓ₁，Ｓ₂を平坦にしている。図８において、平坦
面Ｓ₁，Ｓ₂は、鉄柱２２の計測空間５の上下方向の中心
軸（Ｚ軸）から鉄柱２２の外周に引いた接線の一部に一
致しており、平坦面Ｓ₁，Ｓ₂で作る角度は、中心軸（Ｚ
軸）から鉄柱２２を見込む角度θ₂に一致している。鉄
柱２２の外形をこのような形状にすることで、計測空間
５内に入った被検者から見た場合の視野の広さが円形の
鉄柱２２の場合と同じであっても、鉄柱２２の断面積を
広くすることができる。従って、鉄柱２２にて磁束が通
りやすくなるので、装置外部への磁場漏洩を少なくする
ことができる。逆に、本実施例の場合に磁場漏洩量を同
じ（すなわち、鉄柱２２の断面積を同じ）程度にすれ
ば、鉄柱２２の厚さ方向（装置の径方向）の長さを短く
することができ、装置の外形寸法を小さくすることがで
きる。

【００４６】また、鉄柱２２の平坦面Ｓ₁とＳ₂を見込む
角度θ₂と、連結管２１全体を見込む角度θ₁をほぼ一致
させることで、計測空間５内に入った被検者の視界を鉄
柱２２が妨げることはないので、鉄柱２２の外形も小さ
くすることが可能である。この観点に立てば、鉄柱２２
の断面形状としては図８の角柱に限定されることはな
く、図８以外にも、図９に示すように外側の周りを円弧
形状にするなど、製造の容易さや装置外形寸法の小型化
などの観点から、種々の形状が選択できる。

【００４７】本発明の第７の実施例を図１０および図１
１に示す。本実施例では、連結管２１および鉄柱２２を
含む領域を一つのカバ−２７で囲むことで、複数の柱を
外観上一纏めにしている。この結果、デザイン的に簡素
になるために、装置の開放感を増すことができる。ま
た、細部構造がカバ−２７に覆われて露出することがな
くなるので、薬品や血液などの飛散による汚れの清掃が
しやすくなる。

【００４８】以上の説明においては、漏洩磁場を低減す
るための手段として、磁場発生源である超電導コイルの
周囲を、強磁性体である鉄によって囲む構造を用いて説
明してきた。しかし、漏洩磁場に対する制限がないか、
もしくはあっても緩い場合には、鉄シ−ルドとして、鉄
柱や鉄板を配置する必要はない。このような場合には、
超電導磁石装置の要部の構成は、図１において計測空間
５の上下に対向して配置された超電導コイル２を収納す
る冷却容器８とこれらを接続し支持する連結管２１のみ
となる。これらの冷却容器８と連結管２１との組合せに
対しても、上述してきた実施例は同様に適用することが
できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した如く、超電導磁石装置を上
記のように構成することにより、計測空間に入った被検
者に対し装置の側方からアクセスすることが可能とな
り、被検者に対する圧迫感を軽減し、さらに被検者に垂
直方向の高磁場を印加する超電導磁石装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超電導磁石装置の第１の実施例の
全体斜視図。

【図２】図１の第１の実施例の計測空間における横断面
図。

【図３】図１の第１の実施例の正面図。

【図４】本発明の第２の実施例の計測空間における横断
面図。

【図５】本発明の第３の実施例の計測空間における横断
面図。

【図６】本発明の第４の実施例の計測空間における横断
面図。

【図７】本発明の第５の実施例の計測空間における横断
面図。

【図８】本発明の第６の実施例の計測空間における横断
面図。

【図９】本発明の第６の実施例の鉄柱の外形の他の例。

【図１０】本発明の第７の実施例の計測空間における横
断面図。

【図１１】本発明の第７の実施例の正面図。

【図１２】従来のＭＲＩ装置に使用されている超電導磁
石装置の第１の従来例の縦断面図。

【図１３】第２の従来例の全体斜視図。

【図１４】第２の従来例の縦断面図。

【図１５】第３の従来例の全体斜視図。

【図１６】第３の従来例の縦断面図。

【図１７】第４の従来例の全体斜視図。

【符号の説明】

１超電導磁石装置２超電導コイル３主コイル４シ−ルドコイル５均一磁場発生領域（計測空間）６真空容器７冷媒容器８冷却容器９磁場均一化手段１０鉄板１１鉄ヨ−ク１２連結管１３鉄円板１４鉄円筒１５鉄容器１６鉄柱１７永久磁石１８磁気回路１９第１継鉄２０第２継鉄２１，２１ａ，２１ｂ連結管２２鉄柱２３鉄板２４補助鉄材２５平坦な面２６補助鉄板２７カバ− θ₁連結管の見込み角度 θ₂鉄柱の見込み角度ｒ₁連結管２１ｂの中心軸からの距離ｒ₂連結管２１ａの中心軸からの距離Ｌ連結管２１ｂ間の距離Ｓ₁，Ｓ₂鉄柱の平坦面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川野源東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者田崎寛東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者八尾武東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者黒田成紀兵庫県赤穂市天和651番地三菱電機株式会社赤穂製作所内 (72)発明者田邊肇兵庫県赤穂市天和651番地三菱電機株式会社赤穂製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導特性を有する物質から構成され、
有限の領域において上下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冷却手段と、
前記磁場発生源を支持する支持手段とを具備し、前記磁
場発生源が前記均一磁場発生領域を挾んで上下方向に沿
って前記均一磁場発生領域の中心からほぼ等距離の位置
に配置されたほぼ相似形状をした２組の磁場発生素子群
から構成された超電導磁石装置において、前記支持手段
が前記均一磁場発生領域の中心を通る上下方向の中心軸
を基準にして後方側に存在す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２】請求項１記載の超電導磁石装置におい
て、前記磁場発生素子群の各々の周囲を包囲する第１の
強磁性体と、両端が前記第１の強磁性体の各々とほぼ同
じ位置にあり前記第１の強磁性体を磁気的に接続する第
２の強磁性体とを具備し、前記第２の強磁性体が前記支
持手段と共に前記上下方向の中心軸を基準にして後方側
に存在す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３】請求項１乃至２記載の超電導磁石装置に
おいて、前記支持手段は、ほぼ円形の断面形状を有し、
かつ、前記上下方向の中心軸を基準にして左右両側に少
なくとも１本ずつ存在す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４】請求項１乃至３記載の超電導磁石装置に
おいて、前記支持手段は前記上下方向の中心軸を基準に
して左右両側に２本以上ずつ配置され、該支持手段のう
ちの前記中心軸に対し奥側に配置された支持手段同士の
距離が、前記中心軸に対し手前側に配置された支持手段
同士の距離よりも小さいことを特徴とする超電導磁石装
置。
【請求項５】請求項１乃至２記載の超電導磁石装置に
おいて、前記支持手段は、ほぼ長方形もしくは長円の断
面形状を有し、かつ、前記上下方向の中心軸を基準にし
て左右両側に少なくとも１本ずつ存在するように配置さ
れたことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項６】請求項２乃至５記載の超電導磁石装置に
おいて、前記上下方向の中心軸から前記支持手段を見込
む角度が、前記第２の強磁性体を見込む角度よりも小さ
いことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項７】請求項６記載の超電導磁石装置におい
て、前記上下方向の中心軸から前記支持手段のうちの左
側のもの又は右側のものも全体を見込む角度が６０度以
下であ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、前記上下方向の中心軸に対し左側と右側に配置
された前記支持手段の間の最短距離が６００ｍｍ上であ
ることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項９】請求項２乃至８記載の超電導磁石装置に
おいて、前記第２の強磁性体が前記上下方向の中心軸を
基準にして前記支持手段とほぼ同じ周方向の位置に配置
されていることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項１０】請求項２乃至９記載の超電導磁石装置
において、前記第２の強磁性体の前記支持手段に対向す
る面がほぼ平坦に形成されていることを特徴とする超電
導磁石装置。
【請求項１１】請求項１０記載の超電導磁石装置にお
いて、前記第２の強磁性体の平坦な面が、前記上下方向
の中心軸と前記第２の強磁性体の中心軸とを結ぶ線とほ
ぼ直交することを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項１２】請求項１０および１１記載の超電導磁
石装置において、前記第２の強磁性体に形成された平坦
面に１個以上の補助鉄材を付加したことを特徴とする超
電導磁石装置。
【請求項１３】請求項２乃至１２記載の超電導磁石装
置において、前記支持手段および前記第２の強磁性体
が、前記上下方向の中心軸に対し左側と右側に配置され
た前記支持手段のうちの最も手前側のものの外周に接す
る線が、同様に配置された前記第２の強磁性体のうちの
最も手前側のものの外周に接する線よりも奥側の位置に
来るように、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１４】請求項２乃至１３記載の超電導磁石装
置において、前記第２の強磁性体の外周面のうちの２面
が、前記上下方向の中心軸から前記第２の強磁性体の該
外周面に引いた２本の接線とほぼ平行に形成されている
ことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項１５】請求項２乃至１４記載の超電導磁石装
置において、前記支持手段と前記第２の強磁性体とを内
包するカバ−を設けたことを特徴とする超電導磁石装
置。
【請求項１６】請求項１乃至１５記載の超電導磁石装
置を静磁場発生装置として用いた磁気共鳴イメ−ジング
装置。