JPH10155765A - 閉構造磁気共鳴イメージング・マグネット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向長さを短縮しつつ高品質のＭＲＩイメ
ージングを行うことのできる閉構造磁気共鳴イメージン
グ・マグネットを提供する。 【解決手段】 閉構造磁気共鳴イメージング・マグネッ
ト１１０は、コイル・ハウジング１１４を含んでいる超
伝導コイル・アセンブリ１１２を有しており、コイル・
ハウジング１１４は、一対の超伝導主コイル１２８、１
３０と、一対の超伝導バッキング・コイル１３６、１３
８と、少なくとも１つの追加の超伝導主コイル１４６、
１４８とを収納している。超伝導バッキング・コイル１
３６、１３８は、主コイル１２８、１３０の電流の方向
と反対の方向に電流を流していると共に、主コイル１２
８、１３０と概算で同一の半径距離の所で主コイル１２
８、１３０の間に縦方向に配置されている。追加の超伝
導主コイル１４６、１４８は、主コイル１２８、１３０
と同一の方向に電流を流していると共に、バッキング・
コイル１３６、１３８の間に縦方向に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には磁気共鳴イ
メージング（ＭＲＩ）システムの一部として高磁場を発
生するために用いられる閉構造超伝導マグネット（限定
ではなく例として、ヘリウム冷却式超伝導マグネット及
び／又はクライオ（極低温）クーラ冷却式超伝導マグネ
ット）に関し、より具体的には、コンパクトな設計を有
していると共に、そのイメージング空間内に均一な（即
ち、一様な）磁場を有している上述のようなマグネット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】超伝導マグネット又はその他の形式のマ
グネットを採用しているＭＲＩシステムは、医療診断等
の様々な分野で用いられている。公知の超伝導マグネッ
トには、液体ヘリウム冷却式超伝導マグネット及びクラ
イオ（極低温）クーラ冷却式超伝導マグネットがある。
典型的には、ヘリウム冷却式マグネットでは、超伝導コ
イル・アセンブリは、ヘリウム・デュワー容器に収納さ
れている液体ヘリウムに少なくとも部分的に浸漬された
超伝導主コイルを含んでおり、ヘリウム・デュワー容器
は、真空のエンクロージャによって包囲されている二重
の熱シールドによって包囲されている。従来のクライオ
クーラ冷却式マグネットでは、超伝導主コイルは、真空
のエンクロージャによって包囲されている熱シルードに
よって包囲されている。真空のエンクロージャには、ク
ライオクーラのコールド・ヘッド（coldhead）が外部か
ら装着されており、低温ヘッドの第１段は熱シールドと
熱的に接触していると共に、低温ヘッドの第２段は超伝
導主コイルと熱的に接触している状態になっている。Ｎ
ｂ−Ｔｉ超伝導コイルは典型的には、大体４Ｋ（ケルビ
ン）の温度で動作し、Ｎｂ−Ｓｎ超伝導コイルは典型的
には、大体１０Ｋの温度で動作する。

【０００３】公知の超伝導マグネット設計には、閉構造
（クローズド）マグネットと、開構造（オープン）マグ
ネットとがある。閉構造マグネットは典型的には、ボア
（中孔）を備えた単一の管形状の超伝導コイル・アセン
ブリを有している。超伝導コイル・アセンブリは、半径
方向に整列していると共に縦方向に離隔しているいくつ
かの超伝導主コイルを含んでおり、各々の超伝導主コイ
ルは、同一の方向に同一の大電流を流している。このよ
うに、超伝導主コイルは、イメージングされるべき物体
が配置されるマグネットのボア内に中心を有している球
状のイメージング空間内で、高度の一様性を備えた磁場
を発生するように設計されている。

【０００４】マグネットは、イメージング空間内に高度
に一様な磁場を有するように設計されているが、マグネ
ットの製造許容差、及びマグネットの使用現場での環境
によって引き起こされる磁場障害のせいで、マグネット
は、このような磁場内の軽微な不規則性について使用現
場で補正されることが通常要求される。典型的には、マ
グネットは、鉄片を用いることにより、又は液体ヘリウ
ムによって冷却されるＮｂ−Ｔｉ超伝導マグネットの場
合には多数のＮｂ−Ｔｉ超伝導補正コイルを用いること
により、使用現場でシムされる。補正コイルは、主コイ
ルの半径方向について近くで、且つ半径方向内側で、超
伝導コイル・アセンブリ内に配置されている。各々の補
正コイルは、主コイル内を流れる電流の方向とは反対の
方向を含めた任意の所要の方向に、異なる電流であるが
低い電流を流す。又、多数の抵抗ＤＣシム・コイルを用
いることにより閉構造マグネットをシムすることも公知
であり、これらの抵抗ＤＣシム・コイルはすべて、ボア
内の真空エンクロージャ（即ち、コイル・ハウジング）
の外側に配置されている。抵抗ＤＣシム・コイルは、時
間的に一定の磁場をそれぞれ発生しており、又、縦軸と
同軸状に整列している単一のシム・コイルを含んでいて
もよい。この単一のシム・コイルは、超伝導主コイルの
電流の方向と反対の方向に電流を流して、製造許容差及
び／又は現場での障害によって引き起こされるイメージ
ング空間内の磁場の対称的な不均一性の高調波（harmon
ic）を補正するものである。特記しておくと、時間で変
化する磁場勾配コイルは典型的には、ＭＲＩイメージン
グ用のマグネットのボア内に配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】閉構造ＭＲＩマグネッ
トは、均一なイメージング空間を完成するのに必要な数
の超伝導主コイルを収容するために、比較的長い軸方向
（即ち、縦方向）の長さを有している傾向にあり、これ
により、全身型マグネットの場合に特に言えることであ
るが、患者に閉所恐怖症的な感覚を起こさせる傾向があ
る。

【０００６】開構造マグネットは典型的には、２つの離
隔した超伝導コイル・アセンブリを用いており、これら
のアセンブリの間に開放空間があるので、ＭＲＩイメー
ジング中に施療者が外科手術又は他の医療的処置のため
に接近することが可能になっている。患者は、その空間
内に配置されていてもよいし、又はトロイド形状のコイ
ル・アセンブリのボア内に配置されていてもよい。開放
空間があると、閉構造マグネット設計で経験されること
のある閉所恐怖症的なあらゆる感覚を患者が克服する助
けになる。超伝導主コイルよりも半径方向内側に設けら
れている超伝導バッキング・コイル（bucking coil）を
用いて、超伝導コイル・アセンブリの間に開放空間があ
ることにより発生されるイメージング空間内の磁場の総
合的な歪みを補正する開構造マグネットが公知である。
これらのようなバッキング・コイルは、主コイルが流し
ている電流と大体同一のアンペア数であるが反対方向で
ある電流を流す。特記しておくと、開構造マグネット
は、イメージング空間内の磁場の強度が同一である場合
には、閉構造マグネットよりも高価である。

【０００７】必要とされているのは、患者に閉所恐怖症
的な感覚を克服させると共に、患者に医師を少なくとも
幾分かは接近し易くさせるために、比較的短い軸方向
（即ち、縦方向）の長さを有するように設計されてお
り、且つ、鮮明な医用画像を提供するようにそのイメー
ジング空間内に高度に一様な磁場を有するように設計さ
れているような閉構造ＭＲＩマグネットである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、閉構造
超伝導ＭＲＩマグネットを提供することにある。本発明
の閉構造ＭＲＩマグネットは、全体的にトロイド（円
環）形状のコイル・ハウジングを含んでいる単一の超伝
導コイル・アセンブリを有しており、コイル・ハウジン
グは、ボアを包囲していると共に、全体的に縦方向に伸
びている軸線を有している。単一の超伝導コイル・アセ
ンブリは又、縦方向に離隔して全体的に同一であると共
に全体的に環形状を成している一対の超伝導主コイルを
含んでいる。一対の超伝導主コイルの各々は、上述の軸
線と全体的に同軸状に整列しており、大体同一の内部
（inner）半径と、大体同一の外部（outer）半径とを有
している。一対の超伝導主コイルの各々は、同一の第１
の電流方向に大体同一の第１の電流を流していると共
に、コイル・ハウジング内に配設されている。単一の超
伝導コイル・アセンブリは更に、縦方向に離隔して全体
的に同一であると共に全体的に環形状を成している一対
の超伝導バッキング・コイルを含んでいる。一対の超伝
導バッキング・コイルの各々は、上述の軸線と全体的に
同軸状に整列しており、大体同一の内側（inside）半径
と、大体同一の外側（outside）半径とを有している。
一対の超伝導バッキング・コイルの各々は、第１の電流
方向と反対の方向に大体同一の第２の電流を流している
と共に、コイル・ハウジング内で一対の超伝導主コイル
の間で縦方向に配置されている。一対の超伝導バッキン
グ・コイルの内側半径及び外側半径のうちの少なくとも
１つの半径は、一対の超伝導主コイルの一般的に内部半
径と、一対の超伝導主コイルの内部半径と外部半径の２
倍との間の一般的に差との間の値を有している。好まし
い実施例では、内側半径及び外側半径のうちの少なくと
も１つの半径が、一般的に内部半径と、一般的に外部半
径との間の値を有している。例示的な実施例では、内側
半径及び外側半径の各々が、一般的に内部半径と一般的
に外部半径との間の値を有している。単一の超伝導コイ
ル・アセンブリは加えて、全体的に環形状の少なくとも
１つの追加の超伝導主コイルを含んでおり、少なくとも
１つの追加の超伝導主コイルは、上述の軸線と全体的に
同軸状に整列しており、第１の電流方向に第３の電流を
流していると共に、コイル・ハウジング内で一対の超伝
導バッキング・コイルの間に縦方向に配置されている。

【０００９】本発明から、多くの長所及び利点が導き出
される。出願人の閉構造ＭＲＩマグネット設計によれ
ば、磁場分析を用いて、（縦方向外側の超伝導主コイル
が軸方向内側に移動させられて、閉構造マグネットの軸
方向の長さが短縮されるときに発生される）イメージン
グ空間内の総合的な磁場の歪みを克服して、イメージン
グ空間内に高度な一様性を有している磁場を発生するよ
うに超伝導バッキング・コイルを選択することにより、
例えば全身型マグネットの全体的な軸方向（即ち、縦方
向）の長さを短縮することができる。出願人の高度に一
様な磁場によって、高品質のＭＲＩイメージングを行う
ことができる。出願人のより短縮された閉構造マグネッ
ト設計によって、患者のあらゆる閉所恐怖症的な感覚が
解消されるか又は減少される。コイル・ハウジングの軸
線から概算で同一の半径方向距離の所に超伝導バッキン
グ・コイルと超伝導主コイルとを配置することにより、
よりコンパクトなマグネット設計が完成され、このマグ
ネット設計は、所与の磁場強度に対する主コイル内の超
伝導体について、バッキング・コイルが主コイルより半
径方向内側に配置されていたとすれば要求されたであろ
う超伝導体よりも少ない超伝導体しか要求しない。

【００１０】

【実施例】図面は、本発明のいくつかの好ましい実施例
を示している。ここで図面を参照すると、図１及び図２
は、本発明の第１の好ましい実施例である閉構造磁気共
鳴イメージング（ＭＲＩ）マグネット１１０を示してい
る。マグネット１１０は、単一の超伝導コイル・アセン
ブリ１１２を有している。単一の超伝導コイル・アセン
ブリ１１２は、全体的にトロイド（円環）形状のコイル
・ハウジング１１４を含んでおり、コイル・ハウジング
１１４は、ボア１１６を包囲していると共に、全体的に
縦方向に伸びている軸線１１８を有している。コイル・
ハウジング１１４は、軸線１１８に全体的に近付く方向
に面している第１の円周状外側表面１２０と、第１の円
周状外側表面１２０から半径方向に離隔していると共
に、軸線１１８から全体的に遠去かる方向に面している
第２の円周状外側表面１２２とを含んでいる。コイル・
ハウジング１１４は又、離隔して縦方向に最も外側に位
置している端面１２４及び１２６を含んでいる。縦方向
に最も外側に位置している端面１２４及び１２６の各々
は好ましくは、全体的に環状の外側表面である。典型的
には、コイル・ハウジング１１４は、真空エンクロージ
ャを画定している。

【００１１】単一の超伝導コイル・アセンブリ１１２は
又、縦方向に離隔して全体的に同一であると共に全体的
に環形状を成している一対の超伝導主コイル１２８及び
１３０を含んでいる。一対の超伝導主コイル１２８及び
１３０は、従来の方式で支持されている（このような支
持体は、明瞭にするために図面から省いてある。）。一
対の超伝導主コイル１２８及び１３０の各々は、大体時
間的に一定の動作電流を流しているＤＣ（直流）コイル
である。一対の超伝導主コイル１２８及び１３０の各々
は、軸線１１８と全体的に同軸状に整列しており、コイ
ル・ハウジング１１４内に配設されている。一対の超伝
導主コイル１２８及び１３０の各々は、大体同一の内部
半径Ｒ_i １３２と、大体同一の外部半径Ｒ_o １３４とを
有している（図３に示されている）と共に、同一の第１
の電流方向に大体同一の第１の電流を流している。第１
の電流方向は、軸線１１８の周りの時計回り又は反時計
回りのいずれかの円周方向であるものとして定義されて
いるが、電流の方向の縦方向の微小成分は一切無視され
ている。従って、一対の超伝導主コイル１２８及び１３
０の各々は、大体時間的に一定で且つ大体同一の磁場を
発生しており、この磁場は、軸線１１８と全体的に平行
なボア１１６内で全体的に同一の第１の磁場の方向を有
している。

【００１２】好ましくは、一対の超伝導主コイル１２８
及び１３０は、縦方向に最も外側に位置している端面１
２４及び１２６に縦方向に最も近付いていると共に、コ
イル・ハウジング１１４の第１の円周状外側表面１２０
に半径方向に最も近付いて配設されている縦方向に最も
外側に位置している（即ち、縦方向に最も遠くに離隔し
ている）一対の超伝導主コイルである。超伝導主コイル
１２８及び１３０の各々に用いられている超伝導体は典
型的には、超伝導線又は超伝導テープであり、これらの
超伝導線又は超伝導テープは、各々の超伝導主コイル１
２８及び１３０の縦方向の長さ（extension）と半径方
向の長さ（即ち、半径方向の厚み）とが、超伝導線又は
超伝導テープの対応する各寸法よりも遥かに大きくなる
ようにして巻き付けられている。

【００１３】単一の超伝導コイル・アセンブリ１１２は
加えて、縦方向に離隔して全体的に同一であると共に全
体的に環形状を成している一対の超伝導バッキング・コ
イル１３６及び１３８を含んでおり、一対の超伝導バッ
キング・コイル１３６及び１３８の各々は、大体時間的
に一定の動作電流を流しているＤＣ（直流）コイルであ
る。一対の超伝導バッキング・コイル１３６及び１３８
の各々は、軸線１１８と全体的に同軸状に整列してお
り、コイル・ハウジング１１４内で一対の超伝導主コイ
ル１２８及び１３０の間に縦方向に配設されており、大
体同一の内側半径ｒ_i １４０と、大体同一の外側半径ｒ
_o １４２とを有している（図４に示されている）と共
に、第１の電流方向と反対の方向に大体同一の第２の電
流を流している。

【００１４】一対の超伝導バッキング・コイル１３６及
び１３８の各々についての内側半径ｒ_i １４０及び外側
半径ｒ_o １４２のうちの少なくとも１つの半径は、一対
の超伝導主コイル１２８及び１３０の一般的に内部半径
Ｒ_i １３２と、一対の超伝導主コイルの内部半径Ｒ_i １
３２と外部半径Ｒ_o １３４の２倍との間の一般的に差と
の間の値を有している。数学的に記述すると、一対の超
伝導バッキング・コイル１３６及び１３８の各々につい
て、Ｒ_i ＜ｒ_i ＜（２Ｒ_o −Ｒ_i ）、且つ／又は Ｒ_i ＜ｒ_o ＜（２Ｒ_o −Ｒ_i ） が一般的に真である。

【００１５】「一般的に真である」とは、各々の「未
満」の符号「＜」を「未満又は等しい」と解釈すべきで
あることを意味している。好ましい実施例では、一対の
超伝導バッキング・コイル１３６及び１３８の各々につ
いての内側半径ｒ_i １４０及び外側半径ｒ_o １４２のう
ちの少なくとも１つの半径が、一対の超伝導主コイル１
２８及び１３０の一般的に内部半径Ｒ_i １３２と一般的
に外部半径Ｒ_o １３４との間の値を有している。数学的
に記述すると、このような好ましい実施例における一対
の超伝導バッキング・コイル１３６及び１３８の各々に
ついて、Ｒ_i ＜ｒ_i ＜Ｒ_o 、且つ／又は Ｒ_i ＜ｒ_o ＜Ｒ_o が一般的に真である。

【００１６】例示的な実施例では、一対の超伝導バッキ
ング・コイル１３６及び１３８の各々についての内側半
径ｒ_i １４０及び外側半径ｒ_o １４２の各々が、一対の
超伝導主コイル１２８及び１３０の一般的に内部半径Ｒ
_i １３２と一般的に外部半径Ｒ_o １３４との間の値を有
している。数学的に記述すると、このような例示的な実
施例における一対の超伝導バッキング・コイル１３６及
び１３８の各々について、Ｒ_i ＜ｒ_i ＜Ｒ_o 、且つ Ｒ_i ＜ｒ_o ＜Ｒ_o が一般的に真である。

【００１７】特記しておくと、一対の超伝導バッキング
・コイル１３６及び１３８は、大体時間的に一定で且つ
大体同一の磁場を発生しており、この磁場は、第１の磁
場の方向と全体的に反対の磁場の方向をボア１１６内で
有している。一対の超伝導バッキング・コイル１３６及
び１３８の各々についてのアンペア回数は典型的には、
一対の超伝導主コイル１２８及び１３０の各々について
のアンペア回数よりも少ない。望ましくは、一対の超伝
導バッキング・コイル１３６及び１３８の各々について
のアンペア回数は、コイル・ハウジング１１４内の超伝
導主コイルのすべてについてのアンペア回数の大体５％
に少なくとも等しい。好ましくは、一対の超伝導バッキ
ング・コイル１３６及び１３８の各々は、平面１４４か
ら大体同一の距離で縦方向に配設されている。平面１４
４は、軸線１１８に垂直に配向していると共に、一対の
超伝導主コイル１２８及び１３０の間の中間に縦方向に
配設されている。例示的な構成では、第１及び第２の電
流は、アンペア数が大体等しい。

【００１８】好ましくは、コイル・ハウジング１１４の
縦方向に最も外側に位置している端面１２４及び１２６
は、平面１４４から大体同一の距離で縦方向に配設され
ている。特記しておくと、このような縦方向に最も外側
に位置している端面１２４及び１２６は望ましくは、平
面１４４から全体的に遠去かる方向に面している（と共
に、好ましくは平面１４４と平行に整列している）全体
的に環状の外側表面である。第１の円周状外側表面１２
０は、コイル・ハウジング１１４のボア１１６の半径方
向の広がり（extent）を画定している。例示的な構成で
は、ボア１１６は、コイル・ハウジング１１４の縦方向
に最も外側に位置している端面１２４及び１２６の一方
から他方まで縦方向に位置が移っても一定のままにある
ような半径を有している。

【００１９】単一の超伝導コイル・アセンブリ１１２は
更に、全体的に環形状の少なくとも１つの追加の超伝導
主コイル１４６及び１４８を含んでいる（このうちの２
つのみを図１に示す。）。追加の超伝導主コイル１４６
及び１４８は、軸線１１８と全体的に同軸状に整列して
おり、第１の電流方向に第３の電流を流していると共
に、コイル・ハウジング１１４内で一対の超伝導バッキ
ング・コイル１３６及び１３８の間に縦方向に配設され
ている。追加の超伝導主コイル１４６及び１４８は、当
業者に公知のように、コイル内に用いられている超伝導
体の臨界電流密度を超えずに、マグネットのイメージン
グ空間内で高磁場強度を達成するために必要とされてい
る。特記しておくと、少なくとも１つの追加の超伝導主
コイル１４６及び１４８は、一対の超伝導バッキング・
コイル１３６及び１３８が一対の超伝導主コイル１２８
及び１３０に対して半径方向に配設されているのと同様
の方式で、一対の超伝導主コイル１２８及び１３０に対
して半径方向に配設されている。例示的な構成では、第
１及び第３の電流は、アンペア数が大体等しい。好まし
くは、一対の超伝導バッキング・コイル１３６及び１３
８は、平面１４４に対してよりも、コイル・ハウジング
１１４の縦方向に最も外側に位置している端面１２４及
び１２６に対して縦方向に一層近付いて配設されてい
る。

【００２０】一対の超伝導主コイル１２８及び１３０は
（少なくとも１つの追加の超伝導主コイル１４６及び１
４８と共に）典型的には、当業者による設計に応じて、
全体的に球状（図１に示されている）、全体的に楕円
状、全体的に円筒状又はその他の形状のイメージング空
間１５０（図１の点線図として示してある）を発生し、
イメージング空間１５０は典型的には、平面１４４と軸
線１１８との一般的に交点に中心を有している。患者の
閉所恐怖症的な感覚を克服するために比較的短い軸方向
（即ち、縦方向）の長さを有するように設計されている
閉構造ＭＲＩマグネットは、その短い長さを達成するた
めに、通常よりも平面１４４に対してより近付いた状態
に超伝導主コイルを縦方向に配置し直していなければな
らない。このようなコイルの再配置の影響は、イメージ
ング空間１５０の磁場の一様性を歪めることである。一
対のバッキング・コイル１３６及び１３８は、当業者の
技術の範囲内にあるように従来の磁場分析と共に、本明
細書にこれまで開示した本発明の原理を用いて、イメー
ジング空間１５０内に高度に均一な磁場を発生してＭＲ
Ｉイメージングを改善するように設計されると共に配置
されている。出願人にとって驚きであったが、超伝導バ
ッキング・コイル１３６及び１３８は、超伝導主コイル
１２８及び１３０の半径方向内側に配置されている必要
はなく、軸線１１８から超伝導主コイル１２８及び１３
０までの距離と概算で同一の軸線１１８からの距離で
（前述した３組の式によって表現されたように）、半径
方向に配設されればよいことが（コンピュータ・シミュ
レーションの結果から）判明した。コイル・ハウジング
１１４の軸線１１８から概算で同一の半径方向距離の所
に、超伝導バッキング・コイル１３６及び１３８と、超
伝導主コイル１２８及び１３０と（少なくとも１つの追
加の超伝導主コイル１４６及び１４８と）を配置するこ
とにより、よりコンパクトなマグネット設計が達成さ
れ、このマグネット設計は、所与の磁場強度に対する主
コイル１２８及び１３０（並びに追加の主コイル１４６
及び１４８）内の超伝導体について、バッキング・コイ
ル１３６及び１３８が主コイル１２８及び１３０（並び
に追加の主コイル１４６及び１４８）より半径方向内側
に配置されていたとすれば要求されたであろう超伝導体
よりも少ない超伝導体しか要求しない。特記しておく
と、バッキング・コイル１３６とバッキング・コイル１
３８との間で縦方向に配置されている追加の主コイル１
４６及び１４８が存在しなければ、又は一対の超伝導バ
ッキング・コイル１３６及び１３８が平面１４４に対し
てよりも、コイル・ハウジング１１４の縦方向に最も外
側に位置している端面１２４及び１２６に対して縦方向
に一層近付いて配設されているのでなければ、マグネッ
ト１１０は、ＭＲＩ医用イメージングに不適当な高い磁
場の不均一性を有することになる。

【００２１】いくつかの用途では、単一の超伝導コイル
・アセンブリ１１２は又、縦方向に離隔して全体的に同
一であると共に全体的に環形状を成している一対の超伝
導遮蔽コイル１５２及び１５４を含んでいる。一対の超
伝導遮蔽コイル１５２及び１５４の各々は、軸線１１８
と全体的に同軸状に整列しており、第１の電流と反対の
方向に大体同一の第２の電流を流していると共に、コイ
ル・ハウジング１１４内で一対の超伝導主コイル１２８
及び１３０より半径方向外側に配設されている。遮蔽コ
イル１５２及び１５４の効果は、付近にあるあらゆる電
子設備と干渉することのないようにあらゆる磁場漏洩を
最小化することにある。遮蔽コイル１５２及び１５４の
設計及び配置は、従来の磁場分析と共に本明細書にこれ
まで開示した本発明の原理を用いれば、当業者の技術の
範囲内にある。

【００２２】超伝導主コイル１２８及び１３０、超伝導
バッキング・コイル１３６及び１３８、少なくとも１つ
の追加の超伝導主コイル１４６及び１４８、並びに超伝
導遮蔽コイル１５２及び１５４の冷却は、任意の手段に
よって達成されることができ、本発明の一部を形成しな
い。従来の冷却の例には、極低温流体（例えば、液体ヘ
リウム）及び／又はクライオクーラによる冷却がある。
このような（これらに限定されないが、デュワー容器、
熱シールド、クライオクーラ冷却ヘッド等を含んでい
る）冷却の詳細は、明瞭にするために図面から省いてあ
る。

【００２３】図１及び図２に示されている第１の好まし
い実施例では、マグネット１１０は又、縦方向に離隔し
て全体的に同一であると共に一般的に非永久的に磁化さ
れた一対の強磁性リング１５６及び１５８を含んでい
る。一対の強磁性リング１５６及び１５８の各々は、軸
線１１８と全体的に同軸状に整列していると共に、一対
の超伝導主コイル１２８及び１３０並びに超伝導バッキ
ング・コイル１３６及び１３８の半径方向内側に配設さ
れている。一対の強磁性リング１５６及び１５８は、当
業者の技術の範囲内にあるように従来の磁場分析と共
に、本明細書にこれまでに開示した本発明の原理を用い
て、一対のバッキング・コイル１３６及び１３８を強化
し、イメージング空間１５０内に高度に均一な磁場を発
生してＭＲＩイメージングを改善するように設計されて
いる。強磁性リング１５６及び１５８は、コイル・ハウ
ジングの内側に配置されていてもよいし、又は図１に示
すように、コイル・ハウジング１１４の外側に配置され
ていてもよい。

【００２４】再び図面を参照すると、図５は、本発明の
第２の好ましい実施例である閉構造磁気共鳴イメージン
グ（ＭＲＩ）マグネット２１０を示している。マグネッ
ト２１０は、本発明の第１の好ましい実施例であるマグ
ネット１１０と類似しているが、相違点について以下に
述べる。マグネット２１０では、一対の強磁性リング１
５６及び１５８が、一対の永久磁石列２５６及び２５８
で置き換えられている。このように、マグネット２１０
は、縦方向に離隔して全体的に同一であると共に全体的
に環形状を成している一対の永久磁石列２５６及び２５
８を含んでいる。一対の永久磁石列２５６及び２５８の
各々は、軸線２１８と全体的に同軸状に整列していると
共に、一対の超伝導主コイル２２８及び２３０並びに一
対の超伝導バッキング・コイル２３６及び２３８の半径
方向内側に配設されている。一対の永久磁石列２５６及
び２５８は、当業者の技術の範囲内にあるように従来の
磁場分析と共に、本明細書にこれまでに開示した本発明
の原理を用いて、一対のバッキング・コイル２３６及び
２３８を強化し、イメージング空間２５０内に高度に均
一な磁場を発生してＭＲＩイメージングを改善するよう
に設計されている。永久磁石列２５６及び２５８は、コ
イル・ハウジングの内側に配置されていてもよいし、又
は図５に示すように、コイル・ハウジング２１４の外側
に配置されていてもよい。

【００２５】出願人は、コンピュータ分析を用いて、前
述した超伝導バッキング・コイルを用いることによるマ
グネットの短縮の効果を立証した。一例として、球状の
イメージング空間は、磁場強度１．５テスラ、直径４５
ｃｍ、ピーク間（peak-to-peak）磁場不均一性７．５ｐ
ｐｍを有しているものとして達成された。バッキング・
コイルを超伝導主コイルと大体同一の半径距離に配置し
た状態で、コイル・ハウジングの長さは、大体１４０ｃ
ｍであった。同様のイメージング空間性能に関して、上
に述べたイメージング空間は、バッキング・コイルを主
コイルの半径方向内側に配置した状態にあるマグネット
設計について、大体１５０ｃｍのコイル・ハウジングの
概算長さに匹敵しており、バッキング・コイルを一切用
いていないマグネット設計について、大体１７０ｃｍの
コイル・ハウジングの概算長さに匹敵している。

【００２６】以上の本発明の様々な好ましい実施例につ
いての記載は、説明の目的のために提示されている。こ
れは、開示された厳密な形態として発明を網羅したり限
定したりすることを意図しているのではなく、明らか
に、以上の教示に照らして、多くの改変及び変形を行う
ことが可能である。本発明の要旨は、特許請求の範囲に
よって画定されているものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイル・ハウジングの外側でボア内に配置され
ている一般的に非永久的に磁化された一対の強磁性リン
グを有している本発明の閉構造ＭＲＩマグネットの第１
の好ましい実施例の側断面の概略図である。

【図２】図１の線２−２に沿って見た図１のマグネット
の末端図である。

【図３】図１の一対の超伝導主コイルのうちの１つの超
伝導主コイルの末端図である。

【図４】図１の一対の超伝導バッキング・コイルのうち
の１つの超伝導バッキング・コイルの末端図である。

【図５】図１と同様の図であるが、コイル・ハウジング
の外側でボア内に配置されている全体的に環形状の一対
の永久磁石列を有している本発明の閉構造ＭＲＩマグネ
ットの第２の好ましい実施例の図である。

【符号の説明】

１１０、２１０ 閉構造ＭＲＩマグネット １１２ 超伝導コイル・アセンブリ １１４、２１４ コイル・ハウジング １１６ ボア １１８、２１８ 軸線 １２０ 第１の外側表面 １２２ 第２の外側表面 １２４、１２６ 端面 １２８、１３０、２２８、２３０ 超伝導主コイル １３２ 主コイルの内部半径（Ｒ_i ） １３４ 主コイルの外部半径（Ｒ_o ） １３６、１３８、２３６、２３８ 超伝導バッキング・
コイル １４０ バッキング・コイルの内側半径（ｒ_i ） １４２ バッキング・コイルの外側半径（ｒ_o ） １４４ 平面 １４６、１４８ 追加の超伝導主コイル １５０、２５０ イメージング空間 １５２、１５４ 超伝導遮蔽コイル １５６、１５８ 非永久的に磁化された強磁性リング ２５６、２５８ 永久磁石列

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エヴァンゲロス・トリフォン・ラスカリス アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、クリムソン・オーク・コート、 15番 (72)発明者 マイケル・ダラー・オーグル アメリカ合衆国、ニューヨーク州、バーン ト・ヒルズ、ジェンキンス・ロード、84番

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ） ボアを包囲していると共に、全
   体的に縦方向に伸びている軸線を有している全体的にト
   ロイド形状のコイル・ハウジングと、 （ｂ） 縦方向に離隔して全体的に同一であると共に、
   全体的に環形状を成している一対の超伝導主コイルであ
   って、それぞれが、前記軸線と全体的に同軸に整列して
   おり、大体同一の内部半径及び大体同一の外部半径を有
   しており、同一の第１の電流方向に大体同一の第１の電
   流を流していると共に、前記コイル・ハウジング内に設
   けられている一対の超伝導主コイルと、 （ｃ） 縦方向に離隔して全体的に同一であると共に、
   全体的に環形状を成している一対の超伝導バッキング・
   コイルであって、それぞれが、前記軸線と全体的に同軸
   に整列しており、大体同一の内側半径及び大体同一の外
   側半径を有しており、前記第１の電流方向と反対の方向
   に大体同一の第２の電流を流していると共に、前記コイ
   ル・ハウジング内で前記一対の超伝導主コイルの間に縦
   方向に設けられており、前記内側半径及び前記外側半径
   のうちの少なくとも１つの半径は、一般的に前記内部半
   径と、前記内部半径と前記外部半径の２倍との間の一般
   的に差との間の値を有している、一対の超伝導バッキン
   グ・コイルと、 （ｄ） 全体的に環形状の少なくとも１つの追加の超伝
   導主コイルであって、前記軸線と全体的に同軸に整列し
   ており、前記第１の電流方向に第３の電流を流している
   と共に、前記コイル・ハウジング内で前記一対の超伝導
   バッキング・コイルの間に縦方向に配設されている少な
   くとも１つの追加の超伝導主コイルとを含んでいる単一
   の超伝導コイル・アセンブリを備えた閉構造磁気共鳴イ
   メージング・マグネット。
2. 【請求項２】 前記一対の超伝導バッキング・コイルの
   各々は、前記軸線に垂直に配向していると共に前記一対
   の超伝導主コイルの間の中間に縦方向に設けられている
   平面から大体同一の距離で縦方向に設けられている請求
   項１に記載の閉構造磁気共鳴イメージング・マグネッ
   ト。
3. 【請求項３】 前記一対の超伝導バッキング・コイル
   は、前記平面に対してよりも、前記コイル・ハウジング
   の縦方向に最も外側に位置している端面に対して縦方向
   により近付いて設けられている請求項２に記載の閉構造
   磁気共鳴イメージング・マグネット。
4. 【請求項４】 前記第１、第２及び第３の電流は、アン
   ペア数が大体等しい請求項３に記載の閉構造磁気共鳴イ
   メージング・マグネット。
5. 【請求項５】 前記内側半径及び前記外側半径のうちの
   少なくとも１つの半径は、一般的に前記内部半径と一般
   的に前記外部半径との間の値を有している請求項４に記
   載の閉構造磁気共鳴イメージング・マグネット。
6. 【請求項６】 前記内側半径及び前記外側半径の各々
   は、一般的に前記内部半径と一般的に前記外部半径との
   間の値を有している請求項５に記載の閉構造磁気共鳴イ
   メージング・マグネット。
7. 【請求項７】 前記一対の超伝導主コイルは、縦方向に
   最も外側に位置している一対の超伝導主コイルである請
   求項６に記載の閉構造磁気共鳴イメージング・マグネッ
   ト。
8. 【請求項８】 縦方向に離隔して全体的に同一であると
   共に、一般的に非永久的に磁化された一対の強磁性リン
   グを更に含んでおり、該一対の強磁性リングの各々は、
   前記軸線と全体的に同軸に整列していると共に、前記一
   対の超伝導主コイル及び前記一対の超伝導バッキング・
   コイルの半径方向内側に設けられている請求項４に記載
   の閉構造磁気共鳴イメージング・マグネット。
9. 【請求項９】 縦方向に離隔して全体的に同一であると
   共に、全体的に環形状を成している一対の永久磁石列を
   更に含んでおり、該一対の永久磁石列の各々は、前記軸
   線と全体的に同軸に整列していると共に、前記一対の超
   伝導主コイル及び前記一対の超伝導バッキング・コイル
   の半径方向内側に設けられている請求項４に記載の閉構
   造磁気共鳴イメージング・マグネット。
10. 【請求項１０】 前記単一の超伝導コイル・アセンブリ
    は又、縦方向に離隔して全体的に同一であると共に全体
    的に環形状を成している一対の超伝導遮蔽コイルを含ん
    でおり、該一対の超伝導遮蔽コイルの各々は、前記軸線
    と全体的に同軸に整列しており、前記反対の方向に大体
    同一の第２の電流を流していると共に、前記コイル・ハ
    ウジング内で前記一対の超伝導主コイルより半径方向外
    側に設けられている請求項１に記載の閉構造磁気共鳴イ
    メージング・マグネット。