JP2001224571A - Open type superconductive magnetic and magnetic resonance imaging instrument using it - Google Patents
Open type superconductive magnetic and magnetic resonance imaging instrument using itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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）に用いられる開放型
超電導磁石に係り、特に軽量で、高い磁場強度と安定な
磁場均一度の得られる開放型超電導磁石に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an open superconducting magnet used in a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter, referred to as an MRI apparatus), and more particularly to an open superconducting magnet which is lightweight, has a high magnetic field strength and a stable magnetic field uniformity. It relates to a superconducting magnet.
【０００２】[0002]
【従来の技術】開放性や被検体へのアクセス性の優れた
開放型MRI装置用の磁石としては、特開平9-271469号公
報に開示されたものがある。この磁石（以下、開放型磁
石という）では、磁場均一度を向上させるために、超電
導コイルを収容する冷却容器内に強磁性体を配置すると
ともに、漏洩磁場を抑制するために、冷却容器の外側に
強磁性体から成る磁気シールドを配置している。しか
し、この磁気シールドが大型になるため、磁石重量が重
くなるという問題があった。2. Description of the Related Art A magnet disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-271469 is known as a magnet for an open type MRI apparatus which is excellent in openness and access to a subject. In this magnet (hereinafter referred to as an open-type magnet), a ferromagnetic material is arranged in a cooling vessel containing a superconducting coil in order to improve the uniformity of the magnetic field, and outside the cooling vessel in order to suppress a leakage magnetic field. , A magnetic shield made of a ferromagnetic material is arranged. However, there is a problem that the weight of the magnet increases due to the large size of the magnetic shield.
【０００３】一方、磁石の重量を軽減した構造の開放型
MRI装置用磁石として、主コイルの他に、ポールピース
（強磁性体）とシールドコイルを用いた構造のものが、
USPNo.5, 874, 880公報、USP No.5, 874, 882公報、USP
No.5, 883, 558公報などに開示されている。この一例
を図８に示す。図８は、この開放型磁石の右側上部の1/
4部分の縦断面図を示している。この従来例の開放型磁
石では、漏洩磁場の抑制に関しては主としてシールドコ
イルで行い、磁石の外周部を強磁性体から成る磁気シー
ルドで囲わないで済ませているために、磁石の重量が軽
減されている。On the other hand, an open type having a structure in which the weight of a magnet is reduced
As a magnet for an MRI device, a structure using a pole piece (ferromagnetic material) and a shield coil in addition to the main coil,
USP No. 5, 874, 880, USP No. 5, 874, 882, USP
No. 5, 883, 558 and the like. An example of this is shown in FIG. FIG. 8 shows 1 /
4 shows a longitudinal sectional view of four parts. In this conventional open type magnet, the suppression of the leakage magnetic field is mainly performed by a shield coil, and the outer periphery of the magnet does not have to be surrounded by a magnetic shield made of a ferromagnetic material, so that the weight of the magnet is reduced. I have.
【０００４】図８に示した磁石100においては、均一磁
場領域101には主コイル102によって上下方向の静磁場が
形成され、均一磁場領域101側に凹凸面を設けたポール
ピース107によって磁場均一度の調整が図られている。
漏洩磁場の抑制は、シールドコイル103が主として行
い、ポールピース107が補助的役割を担っている。主コ
イル102とシールドコイル103は、真空槽105と冷媒槽106
から成る冷却容器104に収納されている。ポールピース1
07は冷却容器104の外部に配置されている。[0006] In the magnet 100 shown in FIG. 8, a vertical static magnetic field is formed in the uniform magnetic field region 101 by the main coil 102, and the magnetic field uniformity is formed by a pole piece 107 having an uneven surface on the uniform magnetic field region 101 side. Has been adjusted.
The suppression of the leakage magnetic field is mainly performed by the shield coil 103, and the pole piece 107 plays an auxiliary role. The main coil 102 and the shield coil 103 are connected to a vacuum tank 105 and a refrigerant tank 106.
In a cooling container 104 composed of Pole piece 1
07 is arranged outside the cooling container 104.
【０００５】図８に示した従来例の磁石構造では、ポー
ルピース107のほぼ全部が冷却容器104の外部に配置され
ているため、上記の利点にもかかわらず、下記の問題点
が生じる。 (1)、冷却容器の構造が複雑になるため、製造工数が増
加するとともに、信頼性の確保が困難である（特に、US
P No.5, 874, 880、USP No.5, 874, 882の場合）。 (2)、常温空間に強磁性体を配置するために、周囲温度
の変化の影響を受けやすい。このため、強磁性体の磁化
特性が変化したり、超電導コイルとの相対的な位置関係
が変動したりすることにより、静磁場の磁場均一度の安
定性を得にくい（経時変化、温度安定性不足など）。 (3)、超電導コイルと強磁性体（ポールピース）との位
置関係が、冷却容器を介して設定する必要があるため、
組立て時に位置精度を出しにくい。このため、組立て後
の磁場均一度が悪くなり易く、磁場均一度の調整に多く
の時間を要するとともに、調整のためのシムを配置する
空間も多く必要とする。[0005] In the conventional magnet structure shown in FIG. 8, almost all of the pole pieces 107 are arranged outside the cooling vessel 104, but the following problems occur despite the above advantages. (1) Since the structure of the cooling vessel is complicated, the number of manufacturing steps is increased, and it is difficult to secure reliability (especially in US
P No. 5, 874, 880, USP No. 5, 874, 882). (2) Since the ferromagnetic material is arranged in the room temperature space, it is easily affected by a change in the ambient temperature. For this reason, it is difficult to obtain a stable magnetic field uniformity of the static magnetic field due to a change in the magnetization characteristics of the ferromagnetic material or a change in the relative positional relationship with the superconducting coil (change over time, temperature stability). Shortage, etc.). (3) Since the positional relationship between the superconducting coil and the ferromagnetic material (pole piece) needs to be set via a cooling vessel,
It is difficult to achieve positional accuracy during assembly. For this reason, the uniformity of the magnetic field after assembling tends to deteriorate, and it takes a lot of time to adjust the uniformity of the magnetic field, and also requires a lot of space for arranging shims for adjustment.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来技術の
問題点を考慮し、本発明では、軽量で、かつ高磁場強度
で、安定な磁場均一度が得られる開放型MRI装置用磁石
を提供することを目的とする。In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a magnet for an open type MRI apparatus which is lightweight, has a high magnetic field strength, and can obtain a stable magnetic field uniformity. The purpose is to do.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の開放型磁石は、均一磁場領域を挟んで、磁
場方向に対向して配置され、前記均一磁場領域に磁場強
度のほぼ均一な静磁場を発生する超電導主コイルと、前
記磁場方向に沿って該超電導主コイルの外側に互いに対
向して配置され、漏洩磁場を抑制する超電導シールドコ
イルと、前記超電導主コイル対と前記超電導シールドコ
イル対の各々を内包して対向して配置され、超電導特性
を示す温度にまで冷却する冷却容器とを具備する開放型
超電導磁石において、前記冷却容器内で、かつ前記超電
導主コイルと前記超電導シールドコイルとの間に強磁性
体が配置されている（請求項１）。In order to achieve the above-mentioned object, an open magnet according to the present invention is disposed so as to face a magnetic field direction with a uniform magnetic field region interposed therebetween. A superconducting main coil that generates a uniform static magnetic field, a superconducting shield coil that is arranged opposite to the outside of the superconducting main coil along the magnetic field direction and suppresses a leakage magnetic field, the superconducting main coil pair, and the superconducting coil. An open-type superconducting magnet comprising: a cooling container that includes each of the shielded coil pairs and is disposed to face each other and cools to a temperature exhibiting superconducting characteristics, wherein the superconducting main coil and the superconducting coil are provided in the cooling container. A ferromagnetic material is disposed between the shield coil and the shield coil.
【０００８】この構成では、超電導コイルを用いた開放
型超電導磁石で、超電導主コイルと超電導シールドコイ
ルとの間に強磁性体を配置しているので、この強磁性体
に磁束を集中することができ、均一磁場領域の磁場均一
度の改善と漏洩磁場の低減が可能になると共に、超電導
主コイル及び超電導シールドコイルの電流を低減するこ
とができ、磁場発生効率を向上することができる。この
結果、磁石の小型、軽量化が図られる。また、強磁性体
を冷却容器内に配置しているので、外部温度変化の影響
を受けずに済み、安定した磁場均一度が得られる。更
に、超電導コイルと強磁性体間で電磁吸引力が発生する
ため、対向する超電導主コイル間で働く電磁力が低減さ
れる。In this configuration, since the ferromagnetic material is disposed between the superconducting main coil and the superconducting shield coil in the open superconducting magnet using the superconducting coil, the magnetic flux can be concentrated on the ferromagnetic material. As a result, the uniformity of the magnetic field in the uniform magnetic field region can be improved and the leakage magnetic field can be reduced, and the current of the superconducting main coil and the superconducting shield coil can be reduced, so that the magnetic field generation efficiency can be improved. As a result, the size and weight of the magnet can be reduced. Further, since the ferromagnetic material is arranged in the cooling container, the ferromagnetic material is not affected by a change in external temperature, and a stable magnetic field uniformity can be obtained. Further, since an electromagnetic attraction force is generated between the superconducting coil and the ferromagnetic material, the electromagnetic force acting between the opposing superconducting main coils is reduced.
【０００９】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
超電導シールドコイルの外径は前記超電導主コイルの外
径より大きく、前記強磁性体の最大外径は前記超電導主
コイルの外径より大きく、前記超電導シールドコイルの
外径以下である（請求項２）。この構成では、超電導シ
ールドコイルの外径を超電導主コイルの外径より大きく
したことにより、磁石外部における漏洩磁場の抑制効果
を向上させることができ、更に、強磁性体の最大外径を
超電導主コイルの外径よりも大きくしたことにより、強
磁性体における磁束の集中により、漏洩磁場が低減され
るため、磁場発生効率が向上し、超電導主コイル及び超
電導シールドコイルに流す電流を小さくすることがで
き、磁石の小型、軽量化を図ることができる。In the open superconducting magnet of the present invention, the outer diameter of the superconducting shield coil is larger than the outer diameter of the main superconducting coil, the maximum outer diameter of the ferromagnetic material is larger than the outer diameter of the main superconducting coil, It is equal to or less than the outer diameter of the superconducting shield coil (claim 2). In this configuration, the outer diameter of the superconducting shield coil is made larger than the outer diameter of the superconducting main coil, so that the effect of suppressing the leakage magnetic field outside the magnet can be improved. By making it larger than the outer diameter of the coil, the concentration of magnetic flux in the ferromagnetic material reduces the leakage magnetic field, improving the magnetic field generation efficiency and reducing the current flowing in the superconducting main coil and superconducting shield coil. As a result, the size and weight of the magnet can be reduced.
【００１０】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
強磁性体は低温脆性を示さない材質から成る第１の強磁
性体と、飽和磁束密度の高い材質から成る第２の強磁性
体とから構成される（請求項３）。この構成では、低温
脆性を示さない材質の第１の強磁性体を第２の強磁性体
や超電導コイルを支持する機械的強度を必要とする部分
に配置し、飽和磁束密度の高い材質の第２の強磁性体を
磁束密度の高い部分に配置することにより、極低温の冷
却容器内において、磁束の集中による漏洩磁場の抑制及
び機械的強度の確保を達成することができる。[0010] In the open superconducting magnet of the present invention, the ferromagnetic material further includes a first ferromagnetic material made of a material that does not exhibit low-temperature brittleness and a second ferromagnetic material made of a material having a high saturation magnetic flux density. (Claim 3). In this configuration, the first ferromagnetic material, which does not exhibit low-temperature brittleness, is disposed in a portion that requires mechanical strength to support the second ferromagnetic material or the superconducting coil, and the first ferromagnetic material, which has a high saturation magnetic flux density, is disposed. By arranging the two ferromagnetic materials in a portion where the magnetic flux density is high, it is possible to suppress the leakage magnetic field due to the concentration of the magnetic flux and secure the mechanical strength in the cryogenic cooling vessel.
【００１１】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
強磁性体のうちの少なくとも一部が前記中心軸に対して
垂直な平面を持つ平板形状をしている（請求項４）。こ
の構成では、強磁性体が平面を持つ平板形状をしている
ので、強磁性体の加工が容易となる。また、第１の強磁
性体と第２の強磁性体の境界を平面とすることにより、
第１の強磁性体の上に第２の強磁性体を積み重ねること
ができるので、第２の強磁性体の固定が容易となる。更
に、強磁性体の平面が中心軸（Z軸）に対して垂直にな
っているので、この平面に磁場均一度補正用磁性体片な
どを取り付けることにより、磁場均一度を改善すること
ができる。In the open superconducting magnet of the present invention, at least a part of the ferromagnetic material has a flat plate shape having a plane perpendicular to the central axis. In this configuration, since the ferromagnetic material has a flat plate shape having a flat surface, processing of the ferromagnetic material becomes easy. Further, by making the boundary between the first ferromagnetic material and the second ferromagnetic material a plane,
Since the second ferromagnetic material can be stacked on the first ferromagnetic material, it is easy to fix the second ferromagnetic material. Furthermore, since the plane of the ferromagnetic material is perpendicular to the central axis (Z axis), the magnetic field uniformity can be improved by attaching a magnetic piece for correcting the magnetic field uniformity to this plane. .
【００１２】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
強磁性体には、前記均一磁場領域の中心を通り磁場方向
に平行な磁石の中心軸にほぼ沿った穴が設けられている
（請求項５）。この構成では、強磁性体に、磁石の中心
軸にほぼ沿った穴を設けることにより、これを収納する
冷却容器の中心軸部分に穴を設けることができるので、
冷却容器の耐気圧を向上させることができ、冷却容器の
外形の変形を防止することができる。[0012] In the open superconducting magnet of the present invention, the ferromagnetic body is provided with a hole substantially along the center axis of the magnet passing through the center of the uniform magnetic field region and parallel to the direction of the magnetic field. 5). In this configuration, by providing a hole in the ferromagnetic material substantially along the central axis of the magnet, a hole can be provided in the central axis portion of the cooling container that stores the magnet.
The pressure resistance of the cooling container can be improved, and deformation of the outer shape of the cooling container can be prevented.
【００１３】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
第１の強磁性体に前記超電導主コイルと前記第２の強磁
性体とが固定されている（請求項６）。この構成では、
機械的強度の確保された第１の強磁性体に、超電導主コ
イル及び第２の強磁性体が強固に固定されているので、
両者の位置は磁石外部の温度の影響を受けることなく一
定に保持されるので、超電導主コイルによって生成され
る静磁場の磁場均一度も安定に維持される。[0013] In the open superconducting magnet of the present invention, the main superconducting coil and the second ferromagnetic material are fixed to the first ferromagnetic material. In this configuration,
Since the superconducting main coil and the second ferromagnetic material are firmly fixed to the first ferromagnetic material having secured mechanical strength,
Since both positions are kept constant without being affected by the temperature outside the magnet, the uniformity of the static magnetic field generated by the superconducting main coil is also stably maintained.
【００１４】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
第１の強磁性体の前記均一磁場領域に対向する側の面
上、又はその面より前記均一磁場領域に近接する領域
に、前記均一磁場領域側に凹凸を設けた強磁性体板を配
置したものである（請求項７）。この構成では、機械的
強度の確保された第１の強磁性体の均一磁場領域に対向
する面上などに静磁場の磁場均一度補正用の凹凸を設け
た強磁性体板を配置しているので、静磁場の磁場均一度
が向上すると共に、強磁性体板の位置は磁石外部の温度
の影響を受けることなく一定に保持されるので、静磁場
の磁場均一度が安定に維持される。[0014] In the open superconducting magnet of the present invention, the uniform magnetic field may be further provided on a surface of the first ferromagnetic material facing the uniform magnetic field region or in a region closer to the uniform magnetic field region than the surface. A ferromagnetic plate provided with irregularities on the side of the region is arranged. In this configuration, a ferromagnetic plate provided with irregularities for correcting the magnetic field uniformity of the static magnetic field is disposed on a surface of the first ferromagnetic material having a secured mechanical strength, for example, on a surface facing the uniform magnetic field region. Therefore, the uniformity of the static magnetic field is improved, and the position of the ferromagnetic plate is kept constant without being affected by the temperature outside the magnet, so that the uniformity of the static magnetic field is stably maintained.
【００１５】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
第１の強磁性体の前記均一磁場領域に対向する側の面
上、又はその面より前記均一磁場領域に近接する領域
に、１個以上の磁性体片を配置したものである（請求項
８）。この構成では、機械的強度の確保された第１の強
磁性体の均一磁場領域に対向する面上などに静磁場の磁
場均一度補正用の磁性体片を配置しているので、静磁場
の磁場均一度が向上すると共に、磁性体片の位置は磁石
外部の温度の影響を受けることなく一定に保持されるの
で、静磁場の磁場均一度が安定に維持される。[0015] In the open superconducting magnet of the present invention, one or more of the first ferromagnetic material may be provided on a surface of the first ferromagnetic material facing the uniform magnetic field region or in a region closer to the uniform magnetic field region than that surface. (Claim 8). In this configuration, since the magnetic body piece for correcting the magnetic field uniformity of the static magnetic field is arranged on a surface of the first ferromagnetic body having a secured mechanical strength opposite to the uniform magnetic field region, the magnetic field of the static magnetic field is reduced. Since the magnetic field uniformity is improved and the position of the magnetic piece is kept constant without being affected by the temperature outside the magnet, the magnetic field uniformity of the static magnetic field is stably maintained.
【００１６】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
第１の強磁性体の前記均一磁場領域に対向する側の面
上、又はその面より前記均一磁場領域に近接する領域
に、１個以上の均一度補正用コイルを配置したものであ
る（請求項９）。この構成では、機械的強度の確保され
た第１の強磁性体の均一磁場領域に対向する面上などに
静磁場の磁場均一度補正用のコイルを配置しているの
で、静磁場の磁場均一度が向上し、その補正がやり易く
なると共に、補正用コイルの位置は磁石外部の温度の影
響を受けることなく一定に保持されるので、静磁場の磁
場均一度が安定に維持される。In the open superconducting magnet according to the present invention, one or more of the first ferromagnetic material may be provided on a surface of the first ferromagnetic material facing the uniform magnetic field region or in a region closer to the uniform magnetic field region than that surface. (Claim 9). In this configuration, since the coil for correcting the magnetic field uniformity of the static magnetic field is arranged on a surface of the first ferromagnetic material having a secured mechanical strength, for example, on a surface facing the uniform magnetic field region, the magnetic field uniformity of the static magnetic field is improved. Once, the correction is facilitated, and the position of the correction coil is kept constant without being affected by the temperature outside the magnet, so that the magnetic field uniformity of the static magnetic field is stably maintained.
【００１７】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
冷却容器は前記超電導主コイルと前記超電導シールドコ
イルと前記強磁性体とを収納する冷媒槽と、該冷媒槽を
内包する真空槽とから構成され、前記真空槽の前記均一
磁場領域に対向する側の面が一様な平面であり、前記冷
媒槽の内面と前記強磁性体との間が少なくとも前記中心
軸付近において熱的不良導体から成る第１の支持材によ
り結合されているか、又は／及び前記冷媒槽の外面と前
記真空槽の内面との間が少なくとも前記中心軸付近にお
いて熱的不良導体からなる第２の支持材により結合され
ている（請求項１０）。Further, in the open superconducting magnet of the present invention, the cooling container comprises a refrigerant tank containing the main superconducting coil, the superconducting shield coil and the ferromagnetic material, and a vacuum tank containing the refrigerant tank. The surface of the vacuum chamber on the side facing the uniform magnetic field region is a uniform plane, and the space between the inner surface of the refrigerant chamber and the ferromagnetic material is formed of a thermally defective conductor at least near the central axis. And / or the outer surface of the refrigerant chamber and the inner surface of the vacuum chamber are connected by a second support made of a thermally defective conductor at least near the central axis. (Claim 10).
【００１８】この構成では、冷却容器及び強磁性体に中
心軸にほぼ沿った穴を設けていないが、冷媒槽の内面を
強磁性との間、冷媒槽の外面と真空槽の内面との間で、
少なくとも中心軸付近において、熱的不良導体の第１の
支持材及び第２の支持材により結合、支持されているの
で、冷却容器の耐気圧を向上させることができ、冷却容
器の外形の変形を防止することができる。その結果とし
て、均一磁場領域と強磁性体との相対位置が磁石外部の
温度の影響を受けることもなく一定に保持されるので、
静磁場の磁場均一度が安定に維持される。In this configuration, although the cooling vessel and the ferromagnetic material are not provided with a hole substantially along the central axis, the inner surface of the refrigerant tank is interposed between the ferromagnetic material and the outer surface of the refrigerant tank and the inner surface of the vacuum tank. so,
At least in the vicinity of the central axis, the first member and the second member of the thermally defective conductor are joined and supported by each other, so that the pressure resistance of the cooling container can be improved, and the deformation of the outer shape of the cooling container can be reduced. Can be prevented. As a result, the relative position between the uniform magnetic field region and the ferromagnetic material is kept constant without being affected by the temperature outside the magnet,
The magnetic field uniformity of the static magnetic field is stably maintained.
【００１９】本発明の開放型超電導磁石では更に、前記
冷却容器の外径に関し、前記超電導シールドコイルの配
置されている部分の外径が、前記超電導主コイルの配置
されている部分の外径より大きい（請求項１１）。In the open superconducting magnet of the present invention, further, regarding the outer diameter of the cooling vessel, the outer diameter of the portion where the superconducting shield coil is disposed is larger than the outer diameter of the portion where the main superconducting coil is disposed. It is large (claim 11).
【００２０】この構成では、冷却容器の超電導シールド
コイルの配置されている部分の外径が超電導主コイルの
配置されている部分の外径より大きくなっているので、
超電導シールドコイルの外径を超電導主コイルの外径よ
り大きくすることが可能となり、漏洩磁場の抑制が容易
となる。また、両者の外径を変えることにより、術者が
超電導コイルの配置されている部分の外径まで接近する
ことが可能となるので、術者のアクセス性が向上する。In this configuration, the outer diameter of the portion of the cooling vessel where the superconducting shield coil is disposed is larger than the outer diameter of the portion where the superconducting main coil is disposed.
It is possible to make the outer diameter of the superconducting shield coil larger than the outer diameter of the superconducting main coil, and it becomes easy to suppress the leakage magnetic field. In addition, by changing the outer diameters of both, the surgeon can approach the outer diameter of the portion where the superconducting coil is disposed, so that the accessibility of the surgeon is improved.
【００２１】本発明のＭＲＩ装置は、静磁場発生装置と
して前記開放型超電導磁石を使用するものである（請求
項１２）。この構成のＭＲＩ装置では、被検体にとって
大きな開放感が得られ、術者にとって被検体へのアクセ
スが容易になるとともに、安定した静磁場の磁場均一度
が得られるので、安定したＭＲ画像を診断に供すること
ができる。An MRI apparatus according to the present invention uses the open superconducting magnet as a static magnetic field generator. With the MRI apparatus having this configuration, a large feeling of openness is obtained for the subject, and the operator can easily access the subject, and a stable static magnetic field uniformity can be obtained, so that a stable MR image can be diagnosed. Can be provided.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
を用いて説明する。図１に、本発明の開放型磁石の第１
の実施例の構造を示す。図１は、本発明の開放型磁石の
第１の実施例の縦断面図である。図１において、上下方
向をＺ軸方向、半径方向をＲ方向とすると、開放型磁石
10の主要部はＺ軸に対して軸対称である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the first type of the open magnet of the present invention.
2 shows the structure of the embodiment. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the open magnet according to the present invention. In FIG. 1, if the vertical direction is the Z-axis direction and the radial direction is the R direction, an open magnet
The main part of 10 is axisymmetric about the Z axis.
【００２３】図１の中央部にはＭＲ撮影を行うための均
一磁場領域（撮影空間）11がある。この均一磁場領域11
には、上下方向の対称位置に配置された主コイル12によ
って、上下方向の均一な静磁場Ｂ0が形成される。上下
の主コイル12には、同一方向の電流が通電されている。
さらに、磁石10の外部への漏洩磁場を抑制するために、
均一磁場領域11に対してＺ軸方向に主コイル12よりも遠
い位置にシールドコイル13が配置されている。シールド
コイル13には、主コイル12と逆方向の電流が通電されて
いる。一般に、シールドコイル13の直径を主コイル12の
直径よりも大きくすることにより、漏洩磁場を抑制する
効果を大きくすることができる。In the center of FIG. 1, there is a uniform magnetic field region (imaging space) 11 for performing MR imaging. This uniform magnetic field region 11
The, by the main coils 12 arranged in the vertical direction of the symmetrical position, homogeneous static magnetic field B 0 in the vertical direction is formed. Currents in the same direction are supplied to the upper and lower main coils 12.
Further, in order to suppress the leakage magnetic field to the outside of the magnet 10,
The shield coil 13 is arranged at a position farther than the main coil 12 in the Z-axis direction with respect to the uniform magnetic field region 11. A current in a direction opposite to that of the main coil 12 is applied to the shield coil 13. Generally, by making the diameter of the shield coil 13 larger than the diameter of the main coil 12, the effect of suppressing the leakage magnetic field can be increased.
【００２４】上記の主コイル12及びシールドコイル13に
は超電導線材が用いられている。このため、両コイル1
2、13を超電導特性を示す所定の温度にまで冷却するた
めに、両コイル12、13は冷却容器14内に配置されてい
る。通常、冷却容器14としては、最外部を真空槽15で囲
み、その内部に冷媒槽（通常は液体ヘリウム槽）16が配
置されている。また、図示していないが、真空槽15と冷
媒槽16との間には熱シールドが配置され、熱輻射による
熱の流入を防止することで、冷媒槽16（最終的には、超
電導コイル12、13）への熱侵入を抑制している。A superconducting wire is used for the main coil 12 and the shield coil 13. For this reason, both coils 1
In order to cool the coils 2 and 13 to a predetermined temperature exhibiting superconducting characteristics, the coils 12 and 13 are arranged in a cooling container 14. Normally, the outermost cooling container 14 is surrounded by a vacuum tank 15 and a refrigerant tank (usually a liquid helium tank) 16 is disposed inside the vacuum tank 15. Although not shown, a heat shield is arranged between the vacuum tank 15 and the refrigerant tank 16 to prevent heat from flowing in by the heat radiation, so that the refrigerant tank 16 (finally, the superconducting coil 12 , 13).
【００２５】本実施例では、冷却容器14の内部に複数の
強磁性体が配置されている。第1の強磁性体18は円板形
状で、中央部に穴を設けた構造になっている。この第1
の強磁性体18の材料としては、強磁性の性質を持つステ
ンレス鋼材が用いられている。第1の強磁性体18に強磁
性を示すステンレス鋼材を使用した理由は、永久磁石方
式の場合などでポールピースとして一般に使用されてい
る鉄（電磁軟鉄）は、低温になると脆性を示し、構造材
として採用できないためである。このような理由から、
低温脆性のないステンレス鋼材を用いた第1の強磁性体1
8は、電磁力や荷重の加わる構造材を形成するととも
に、強磁性の性質を有することで磁束を制御することが
できる。即ち、第1の強磁性体18は構造材と磁束を制御
する部材の２つの役割を兼用できるので、各々を別個に
設ける場合に比べて全体としての重量を軽減することが
できる。第1の強磁性体18の材料としてはステンレス鋼
材以外にインコネルなどの強磁性を示す合金も使用でき
る。In the present embodiment, a plurality of ferromagnetic substances are arranged inside the cooling container 14. The first ferromagnetic body 18 has a disk shape and has a structure in which a hole is provided in the center. This first
As a material of the ferromagnetic material 18, a stainless steel material having ferromagnetic properties is used. The reason for using a ferromagnetic stainless steel material for the first ferromagnetic material 18 is that iron (electromagnetic soft iron) generally used as a pole piece in the case of a permanent magnet method shows brittleness at low temperatures, This is because it cannot be adopted as a material. For these reasons,
First ferromagnet using stainless steel material without low temperature brittleness 1
8 forms a structural material to which an electromagnetic force or a load is applied, and has a ferromagnetic property so that the magnetic flux can be controlled. That is, since the first ferromagnetic body 18 can also serve as both a structural material and a member for controlling magnetic flux, the overall weight can be reduced as compared with a case where each is provided separately. As the material of the first ferromagnetic material 18, an alloy exhibiting ferromagnetism such as Inconel can be used in addition to stainless steel.
【００２６】また、第1の強磁性体18には、主コイル12
を構成する巻枠（図示せず）が固定される。巻枠を第1
の強磁性体18に固定することにより、主コイル12に働く
電磁力と第1の強磁性体18に働く電磁力をつり合わせる
ことが可能となる。一般に、上下の主コイル12間には電
磁力としての吸引力が働くが、主コイル12と、第1の強
磁性体18との間にも吸引力が働くので、これらをキャン
セルさせ、全体としての電磁力を低減することが可能と
なる。主コイル12には数十〜数百トンもの巨大な電磁力
が加わるので、これをキャンセルして数〜数十トンに低
減できることは磁石の支持構造の簡素化につながり、磁
石の製作を容易にし、磁石の構造的な信頼性を高めるこ
とができる。The first ferromagnetic material 18 has a main coil 12
Is fixed. Reel first
It is possible to balance the electromagnetic force acting on the main coil 12 with the electromagnetic force acting on the first ferromagnetic body 18 by fixing the ferromagnetic body 18 to the first ferromagnetic body 18. Generally, an attractive force acts as an electromagnetic force between the upper and lower main coils 12, but the attractive force also acts between the main coil 12 and the first ferromagnetic body 18, so that these are canceled, and as a whole, Can be reduced. Since a huge electromagnetic force of several tens to several hundreds of tons is applied to the main coil 12, canceling this and reducing it to several to several tens of tons leads to simplification of the magnet support structure, which facilitates the manufacture of the magnet. , Can increase the structural reliability of the magnet.
【００２７】シールドコイル13についても、主コイル12
と同様に第1の強磁性体18に非磁性の材質の固定具を用
いて固定することが可能であり、この場合には、シール
ドコイル13に作用する電磁力まで含めて、全体の電磁力
をキャンセルすればよい。As for the shield coil 13, the main coil 12
Similarly to the first embodiment, it is possible to fix the first ferromagnetic material 18 using a fixing member made of a non-magnetic material. In this case, the entire electromagnetic force including the electromagnetic force acting on the shield coil 13 is included. Can be canceled.
【００２８】冷却容器14内には、更に、ドーナツ形状の
第2の強磁性体22が、第1の強磁性体18に近接して配置さ
れ、第1の強磁性体18に支持されている。第2の強磁性体
22の材料としては、鉄材が用いられている。鉄材は、ス
テンレス材に比較して高い飽和磁束密度を有するため、
この第2の強磁性体22は、特に磁束密度の高い外周部に
配置すると有効である。即ち、同重量を配置した場合、
鉄の方がより多くの磁束を通過させることが可能となる
からである。In the cooling container 14, a second donut-shaped second ferromagnetic body 22 is further disposed close to the first ferromagnetic body 18 and supported by the first ferromagnetic body 18. . Second ferromagnet
Iron material is used as the material for 22. Since iron has a higher saturation magnetic flux density than stainless steel,
It is effective to arrange the second ferromagnetic body 22 particularly on the outer peripheral portion where the magnetic flux density is high. That is, when the same weight is placed,
This is because iron allows more magnetic flux to pass.
【００２９】この第2の強磁性体22は、簡素なドーナツ
形状とすることで、局部的な応力の発生を防止すること
ができるので、鉄などの低温脆性を有する材料でも使用
可能になっている。即ち、凹凸のない、ドーナツ形状の
板状体を積み重ねることにより、応力の発生を抑制し、
低温脆性を有する強磁性材の使用を可能にしている。By forming the second ferromagnetic body 22 into a simple donut shape, it is possible to prevent local stress from being generated. Therefore, a material having low-temperature brittleness such as iron can be used. I have. That is, by stacking donut-shaped plate-like bodies without irregularities, the occurrence of stress is suppressed,
This enables the use of ferromagnetic materials having low-temperature brittleness.
【００３０】第1の強磁性体18の均一磁場領域11側で、
かつ主コイル12の内径側に、第3の強磁性体24が配置さ
れている。この第3の強磁性体24は第2の強磁性体22と同
様にドーナツ形状で、その材料は鉄である。第3の強磁
性体24を上記の位置に配置することによって、比較的緩
やかな磁場分布を制御することができるので、均一磁場
領域11の磁場均一度の制御を行うことができる。この第
3の強磁性体24と主コイル12との位置関係を適切に選ぶ
ことで、均一磁場領域11の磁場均一度を高めることがで
きる。On the side of the uniform magnetic field region 11 of the first ferromagnetic material 18,
Further, a third ferromagnetic body 24 is arranged on the inner diameter side of the main coil 12. The third ferromagnetic body 24 has a donut shape like the second ferromagnetic body 22, and is made of iron. By arranging the third ferromagnetic body 24 at the above position, a relatively gentle magnetic field distribution can be controlled, and thus the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11 can be controlled. This second
By appropriately selecting the positional relationship between the ferromagnetic body 24 and the main coil 12, the uniformity of the magnetic field in the uniform magnetic field region 11 can be increased.
【００３１】上記の如く強磁性体を冷却容器14内に配置
することにより下記の利点が生じる。 （1）、極低温にすることにより、強磁性体では一般に
飽和磁化が増加する。また、強磁性体を冷却容器14の外
部に配置した場合よりも、強磁性体とコイル12、13との
間の距離が近くなるため、強磁性体を配置した位置で
は、磁気飽和が十分に起こり得る（飽和磁化を得やす
い）。このため、より少ない重量の強磁性体によって、
より大きな磁気的効果を得ることができる。By arranging the ferromagnetic material in the cooling container 14 as described above, the following advantages are obtained. (1) At a very low temperature, the saturation magnetization of a ferromagnetic material generally increases. In addition, since the distance between the ferromagnetic material and the coils 12 and 13 is closer than when the ferromagnetic material is arranged outside the cooling container 14, magnetic saturation is sufficiently low at the position where the ferromagnetic material is arranged. Possible (easy to obtain saturation magnetization). Because of this, with a lower weight ferromagnetic,
A larger magnetic effect can be obtained.
【００３２】（2）、強磁性体が外気にさらされずに常
に一定温度に保持されるので、磁気特性に対する温度の
影響をなくすことができる。また、温度が一定であるこ
とにより、熱的変化による膨張・収縮がないので、コイ
ル12、13と強磁性体との位置関係が変動せず、均一磁場
領域11の磁場均一度に対する外気温度及びその変動の影
響がない。このため、外気温度の変動に対しても磁場均
一度が安定に保持される。(2) Since the ferromagnetic material is always kept at a constant temperature without being exposed to the outside air, the influence of the temperature on the magnetic characteristics can be eliminated. In addition, since the temperature is constant, there is no expansion or contraction due to a thermal change, so that the positional relationship between the coils 12, 13 and the ferromagnetic material does not change, and the outside air temperature and the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11 vary. There is no influence of the fluctuation. For this reason, the magnetic field uniformity is stably maintained even when the outside air temperature fluctuates.
【００３３】（3）、従来装置では、ポールピース（強
磁性体）の近くで、傾斜磁場コイルを駆動するため、ポ
ールピースに残留磁場が発生し、この残留磁場がMR画像
に多大な悪影響を与えるために、種々の防止方法が検討
されている。これに対し、強磁性体を冷却容器14内に収
納することで、傾斜磁場コイルと強磁性体との距離を大
きく取ることができ、更に、両者の間に導電性を有する
冷却容器14が介在するので、傾斜磁場コイルによる動磁
場が減衰するため、強磁性体に残留磁場が発生するのを
防止できる。(3) In the conventional apparatus, since the gradient magnetic field coil is driven near the pole piece (ferromagnetic material), a residual magnetic field is generated in the pole piece, and this residual magnetic field has a great adverse effect on the MR image. In order to provide, various prevention methods are being studied. On the other hand, by storing the ferromagnetic material in the cooling container 14, the distance between the gradient coil and the ferromagnetic material can be increased, and the conductive cooling container 14 is interposed between the two. Therefore, the dynamic magnetic field generated by the gradient coil is attenuated, so that the generation of a residual magnetic field in the ferromagnetic material can be prevented.
【００３４】上記で説明した如く、上下のコイル12、13
の間で動く電磁力に関しては、コイル12、13と強磁性体
とを一体化することで、コイル12、13と強磁性体の間で
電磁力がキャンセルされ、磁石全体として働く電磁力も
キャンセルすることができる。As described above, the upper and lower coils 12, 13
As for the electromagnetic force that moves between the coils, the coils 12, 13 and the ferromagnetic material are integrated to cancel the electromagnetic force between the coils 12, 13 and the ferromagnetic material, and also cancel the electromagnetic force acting as the whole magnet be able to.
【００３５】また、本実施例では、冷却容器14の中央部
に穴26を設けることで、冷却容器14の構造強度を向上さ
せている。冷却容器14の構造に対応して、第1の強磁性
体18も中央部に穴27を設けてある。上記の如く冷却容器
14に穴26を設けることにより、耐気圧が向上し、冷却容
器14の上下平面の変形が防止される。In this embodiment, the structural strength of the cooling container 14 is improved by providing the hole 26 at the center of the cooling container 14. In correspondence with the structure of the cooling container 14, the first ferromagnetic body 18 also has a hole 27 at the center. Cooling vessel as above
By providing the holes 26 in the 14, the pressure resistance is improved, and deformation of the upper and lower planes of the cooling container 14 is prevented.
【００３６】しかし、一般的には、均一磁場領域11に近
い位置にある強磁性体の形状を穴を開ける等をして大き
く変化させると、均一磁場領域11の磁場均一度の悪化を
招く。これを回避するためには図2の実施例に示すよう
に強磁性体を配置するのが有効である。図2は、第1の実
施例に対して強磁性体の構造と配置を変えたもので、特
に第1の実施例との相違点である主コイル12とシールド
コイル13と強磁性体の相対位置が明確になるように記載
されている。図2において、第1の強磁性体18も、第2の
強磁性体22も、第3の強磁性体24も、共に内径（穴）を
大きくし、主コイル12に近接して配置して、中央部には
強磁性体を置かないようにしている。このように強磁性
体を配置することで、均一磁場領域11の磁場均一度に対
し、強磁性体の形状の変化が悪影響しないようにしてい
る。However, in general, when the shape of the ferromagnetic material located near the uniform magnetic field region 11 is largely changed by making a hole or the like, the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11 is deteriorated. To avoid this, it is effective to arrange a ferromagnetic material as shown in the embodiment of FIG. FIG. 2 is a diagram in which the structure and arrangement of the ferromagnetic material are changed with respect to the first embodiment. In particular, the main coil 12, the shield coil 13 and the relative The position is described so as to be clear. In FIG. 2, both the first ferromagnetic body 18, the second ferromagnetic body 22, and the third ferromagnetic body 24 have larger inner diameters (holes) and are arranged close to the main coil 12. Also, no ferromagnetic material is placed in the center. By arranging the ferromagnetic material in this way, a change in the shape of the ferromagnetic material does not adversely affect the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11.
【００３７】また、図1の第1の実施例では、強磁性体の
中央部に穴を設けたことによる磁場均一度の悪化を補償
するために、冷却容器14内の第1の強磁性体18の均一磁
場領域11側の面に複数個の小さな磁性体片28を適切に配
置している。この磁性体片28としては、通常第1の強磁
性体18と同様なステンレス材が使用される。In the first embodiment shown in FIG. 1, the first ferromagnetic material in the cooling vessel 14 is used to compensate for the deterioration of the magnetic field uniformity due to the provision of the hole in the center of the ferromagnetic material. A plurality of small magnetic pieces 28 are appropriately arranged on the surface of the 18 uniform magnetic field region 11 side. As the magnetic piece 28, a stainless steel material similar to the first ferromagnetic material 18 is usually used.
【００３８】更に、本実施例では、上下の冷却容器14を
電気的、熱的、構造的に接続するための連結管30が設け
られている。この連結管30は、上下の冷却容器14と同様
に、真空槽31と冷媒槽32等から構成され、冷媒槽32によ
って上下の冷却容器14の冷媒槽16を結合することで、冷
媒を連通させる役割を持っている。Further, in this embodiment, a connecting pipe 30 for electrically, thermally and structurally connecting the upper and lower cooling vessels 14 is provided. The connection pipe 30 is configured of a vacuum tank 31 and a refrigerant tank 32, etc., like the upper and lower cooling containers 14, and the refrigerant tank 32 connects the refrigerant tanks 16 of the upper and lower cooling containers 14 to communicate the refrigerant. Have a role.
【００３９】また、上下のコイル12、13及び強磁性体1
8、22、24を所定の距離で保持するために、連結管30の
冷媒槽32内に上下支持材34が配置されている。上下支持
材34の材質に関しては、強磁性の有無により、磁石10の
構成に影響を与える。例えば、強磁性を持たないステン
レス鋼材やアルミ二ウム材が用いられる場合、磁場均一
度に影響を与えないので、磁石10の磁場分布が軸対称と
なり、均一磁場領域11の磁場均一度の制御がしやすくな
る。一方、強磁性材が用いられる場合には、この上下支
持材34により上下の強磁性体18、22、24を磁気的に接続
することができるので、磁石10の外部への漏洩磁場を抑
制することができる。この結果、シールドコイル13によ
る磁気シールド効果を低減することが可能となり、シー
ルドコイル13の直径を小さくしたり、シールドコイル13
の電流値を低くしたりすることができる。また、シール
ドコイル13による磁気シールド効果と合わせて、漏洩磁
場の広がりをより狭い範囲に閉じ込め、漏洩磁場の抑制
効果を格段に向上することも可能である。The upper and lower coils 12, 13 and the ferromagnetic material 1
In order to hold 8, 22, and 24 at a predetermined distance, upper and lower support members 34 are arranged in the refrigerant tank 32 of the connection pipe 30. Regarding the material of the upper and lower support members 34, the presence or absence of ferromagnetism affects the configuration of the magnet 10. For example, when a stainless steel material or an aluminum material having no ferromagnetism is used, since the magnetic field uniformity is not affected, the magnetic field distribution of the magnet 10 becomes axially symmetric, and the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11 is controlled. Easier to do. On the other hand, when a ferromagnetic material is used, the upper and lower ferromagnetic bodies 18, 22, and 24 can be magnetically connected by the upper and lower support members 34, thereby suppressing a leakage magnetic field to the outside of the magnet 10. be able to. As a result, the magnetic shielding effect of the shield coil 13 can be reduced, and the diameter of the shield coil 13 can be reduced,
Current value can be reduced. In addition to the magnetic shielding effect of the shield coil 13, the spread of the leakage magnetic field can be confined in a narrower range, and the effect of suppressing the leakage magnetic field can be significantly improved.
【００４０】また、図1においては、2本の連結管30を配
置したものを示しているが、連結管30の本数はこれに限
定されず、1本でも、又は、3本以上でもよい。また、連
結管30及び上下支持材34の周方向における配置場所は、
上下の冷却容器14の間に働く電磁力及び荷重に耐えられ
れば、任意の位置に配置できる。Although FIG. 1 shows an arrangement in which two connecting pipes 30 are arranged, the number of connecting pipes 30 is not limited to this, and may be one or three or more. The location of the connecting pipe 30 and the upper and lower support members 34 in the circumferential direction is as follows:
If it can withstand the electromagnetic force and load acting between the upper and lower cooling containers 14, it can be arranged at any position.
【００４１】また、本実施例では、冷却容器14の外径
を、主コイル12及びシールドコイル13の外径に合わせて
部分的に変更している。即ち、主コイル12の近傍では冷
却容器14の外径を小さくし、シールドコイル13の近傍で
は冷却容器14の外径を大きくしている。このように、冷
却容器14の外径を均一磁場領域11に近い側で小さくする
ことにより、均一磁場領域11に挿入された被検体にとっ
て大きな開放感が得られることになる。また、術者にと
っても、均一磁場領域11に近い側の冷却容器14の外径が
小さいことにより、被検体にアクセスし易くなる（冷却
容器14のシールドコイル13が配設されている部分に乗っ
て被検体に近接することができる）。In the present embodiment, the outer diameter of the cooling vessel 14 is partially changed in accordance with the outer diameters of the main coil 12 and the shield coil 13. That is, the outer diameter of the cooling container 14 is reduced near the main coil 12, and the outer diameter of the cooling container 14 is increased near the shield coil 13. As described above, by reducing the outer diameter of the cooling container 14 on the side close to the uniform magnetic field region 11, a large open feeling can be obtained for the subject inserted into the uniform magnetic field region 11. In addition, for the operator, since the outer diameter of the cooling vessel 14 on the side close to the uniform magnetic field region 11 is small, it is easy to access the subject (the surgeon rides on the portion of the cooling vessel 14 where the shield coil 13 is provided). To approach the subject).
【００４２】図3に、本発明の開放型磁石の第2の実施例
の構造を示す。図3には、本実施例の右上部の1/4の部分
を示す。本実施例では、冷却容器14の中央部に穴を設け
ていない。このため、第1の強磁性体18にも穴を設ける
必要がないので、均一磁場領域11に良好な磁場均一度を
持つ静磁場を比較的容易に得ることができる。FIG. 3 shows the structure of an open-type magnet according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a quarter of the upper right part of the present embodiment. In this embodiment, no hole is provided in the center of the cooling container 14. For this reason, since it is not necessary to provide a hole in the first ferromagnetic material 18, a static magnetic field having a good magnetic field uniformity in the uniform magnetic field region 11 can be obtained relatively easily.
【００４３】本実施例では、冷却容器14の中央部に穴を
設けていないために、冷却容器14の上下の平面が構造的
に弱く、変形しやすくなっているため、補強して堅固に
しておく必要がある。図4は、冷却容器14に補強を行っ
た実施例である。この実施例では、磁石の中心軸である
Ｚ軸の近傍において、冷却容器14内に支持材を配置する
ことにより補強している。図4において、冷却容器14の
冷媒槽16と第1の強磁性体18との間に第1の支持材Ａ36と
第1の支持材Ｂ37が複数箇所に配置され、更に、冷却容
器14の真空槽15と冷媒槽16との間に第2の支持材38が複
数箇所に配置され、冷媒槽16と第1の強磁性体18との
間、及び真空槽15と冷媒槽16との間を固着することによ
り、冷却容器14の強度を増加させている。これらの支持
材は冷却容器14の強度に応じて配置することになるの
で、いずれか一方にのみ配置すればよい場合もある。ま
た、支持材による補強はＺ軸の近傍以外の場所について
行ってもよいことは言うまでもない。In this embodiment, since no hole is provided in the center of the cooling vessel 14, the upper and lower planes of the cooling vessel 14 are structurally weak and easily deformed. Need to be kept. FIG. 4 shows an embodiment in which the cooling container 14 is reinforced. In this embodiment, the magnet is reinforced by disposing a support member in the cooling container 14 in the vicinity of the Z axis which is the center axis of the magnet. In FIG. 4, a first support member A36 and a first support member B37 are arranged at a plurality of positions between the refrigerant tank 16 of the cooling container 14 and the first ferromagnetic material 18, and the vacuum of the cooling container 14 The second support members 38 are arranged at a plurality of locations between the tank 15 and the refrigerant tank 16, and between the refrigerant tank 16 and the first ferromagnetic body 18 and between the vacuum tank 15 and the refrigerant tank 16. The fixation increases the strength of the cooling container 14. Since these support members are arranged according to the strength of the cooling container 14, there is a case where it is sufficient to arrange only one of them. Needless to say, the reinforcement by the support material may be performed at a place other than the vicinity of the Z axis.
【００４４】このとき、支持材36、37、38の材料として
は、冷却容器14の外部からの熱侵入を防ぐために、熱伝
導の悪い材質のもの、例えばガラス繊維入りエポキシ樹
脂材などを用いる必要がある。また、強度が確保される
限度内で、支持材36、37、38の長さ方向の中央部の断面
を細くすることも、熱の流入を抑制するために有効であ
る。At this time, as the material of the support members 36, 37, and 38, a material having poor heat conductivity, such as an epoxy resin material containing glass fiber, must be used in order to prevent heat from entering from outside the cooling vessel 14. There is. Also, making the cross section of the central part in the length direction of the support members 36, 37, 38 thin within the limit of ensuring the strength is also effective for suppressing the inflow of heat.
【００４５】図5に、本発明の開放型磁石の第3の実施例
の構造を示す。本実施例では、円板状の第1の強磁性体1
8の対向面側に複数の同心円状の溝40を設け、この溝40
に複数個の強磁性体リング42を埋め込むものである。こ
のように、強磁性体リング42を配置することによって、
均一磁場領域11の磁場均一度を制御することができる。
第1の強磁性体18に溝40を設けることによって、強磁性
体リング42を所望の位置に正確に配置することができる
ので、磁場均一度を正確に制御することが可能になる。FIG. 5 shows the structure of an open-type magnet according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the disc-shaped first ferromagnetic body 1
8, a plurality of concentric grooves 40 are provided on the opposite surface side.
A plurality of ferromagnetic rings 42 are buried therein. Thus, by arranging the ferromagnetic ring 42,
The magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11 can be controlled.
By providing the groove 40 in the first ferromagnetic body 18, the ferromagnetic ring 42 can be accurately arranged at a desired position, so that the magnetic field uniformity can be accurately controlled.
【００４６】また、強磁性体リング42の形状が簡素にな
るため、低温脆性を示す材質（例えば鉄材）でも使用可
能となる。強磁性体リング42は、その外側部分を非磁性
の固定具44などを用いて第1の強磁性体18に固定され
る。また、主コイル12の近傍に取り付けた第3の強磁性
体24の場合には、主コイル12と第3の強磁性体24を一緒
に固定具45を用いて第1の強磁性体18に固定することも
可能である。Further, since the shape of the ferromagnetic ring 42 is simplified, a material exhibiting low-temperature brittleness (for example, an iron material) can be used. The outer portion of the ferromagnetic ring 42 is fixed to the first ferromagnetic body 18 using a non-magnetic fixing tool 44 or the like. Further, in the case of the third ferromagnetic body 24 attached near the main coil 12, the main coil 12 and the third ferromagnetic body 24 are joined together to the first ferromagnetic body 18 using the fixture 45. It is also possible to fix.
【００４７】強磁性体リング42の配置に関しては、一般
に内径側に寄るほど同重量の強磁性体の磁場均一度に対
する影響度は大きくなるので、強磁性体リング42の体積
は小さくなる傾向にある。しかし、強磁性体リング42の
厚さが余り薄くなると取付けなどの作業性が悪くなるの
で、周方向に数分割して、実質的な体積を減少させるこ
とも可能である。With respect to the arrangement of the ferromagnetic ring 42, the volume of the ferromagnetic ring 42 tends to decrease because the influence on the magnetic field uniformity of the ferromagnetic material having the same weight increases as it goes closer to the inner diameter side. . However, if the thickness of the ferromagnetic ring 42 is too thin, workability such as mounting is deteriorated. Therefore, it is possible to divide the ferromagnetic ring 42 into several parts in the circumferential direction to reduce the substantial volume.
【００４８】本実施例では、強磁性体リング42によって
磁場均一度を制御するのが目的であるから、強磁性体リ
ング42の形状や配置は必要に応じて適当に選択すればよ
い。従って、第1の強磁性体18に設ける溝40の形状は円
環状でなくともよく、また、配置する強磁性体の形状も
リング形状に限定されるものではない。In this embodiment, the purpose is to control the magnetic field uniformity by the ferromagnetic ring 42. Therefore, the shape and arrangement of the ferromagnetic ring 42 may be appropriately selected as needed. Therefore, the shape of the groove 40 provided in the first ferromagnetic body 18 does not have to be annular, and the shape of the ferromagnetic body to be arranged is not limited to a ring shape.
【００４９】図6に、本発明の開放型磁石の第4の実施例
の構造を示す。本実施例では、均一磁場領域11の磁場均
一度を制御するために、第1の強磁性体18の対向面側
で、第3の強磁性体24の内側に、凹凸面49を持つ板状体
の第4の強磁性体48を配置している。この第4の強磁性体
48は、凹凸面49に複数個の凸部を有するので、小さな複
数個の強磁性体片を一つずつ配置する場合に比べて、一
体になった板状体を配置するだけで済み、組立ての作業
性が改善される。FIG. 6 shows the structure of a fourth embodiment of the open magnet according to the present invention. In the present embodiment, in order to control the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11, a plate-like shape having an uneven surface 49 inside the third ferromagnetic material 24 on the side facing the first ferromagnetic material 18 is shown. A fourth ferromagnetic body 48 of the body is arranged. This fourth ferromagnet
48 has a plurality of convex portions on the uneven surface 49, so that it is only necessary to arrange an integrated plate-like body as compared to a case where a plurality of small ferromagnetic pieces are arranged one by one, and assembling Workability is improved.
【００５０】また、第4の強磁性体48の凹凸面49はプレ
ス加工などにより一体成形加工が可能であるので、第4
の強磁性体48の製造も容易に行うことができる。また、
第4の強磁性体48の材料としては、通常低温脆性の性質
を示さないステンレス鋼材が使用される。The uneven surface 49 of the fourth ferromagnetic body 48 can be integrally formed by press working or the like.
Can be easily manufactured. Also,
As the material of the fourth ferromagnetic material 48, a stainless steel material that does not normally exhibit low-temperature brittleness is used.
【００５１】図7に、本発明の開放型磁石の第5の実施例
の構造を示す。本実施例では、均一磁場領域11の磁場均
一度を制御するために、第1の強磁性体18の対向面側
で、第3の強磁性体24の内側に、1乃至複数個の第3のコ
イル52を配置している。この場合、第3のコイル52に流
す電流の向きにより正負の極性を自由に選択できるの
で、磁性体片を使用する場合に比べて制御の自由度が増
し、磁場均一度の制御がより容易に行うことができる。
また、第3のコイル52と磁性体片とを合わせて使用する
ことも可能である。FIG. 7 shows the structure of a fifth embodiment of the open magnet according to the present invention. In the present embodiment, in order to control the magnetic field uniformity of the uniform magnetic field region 11, one or more third ferromagnetic bodies 24 are provided on the opposing surface of the first ferromagnetic body 18 and inside the third ferromagnetic body 24. Are arranged. In this case, positive and negative polarities can be freely selected depending on the direction of the current flowing through the third coil 52, so that the degree of freedom of control is increased as compared with the case where a magnetic piece is used, and the control of the magnetic field uniformity is easier. It can be carried out.
It is also possible to use the third coil 52 and the magnetic piece together.
【００５２】第3のコイル52は第1の強磁性体18の表面に
固定することができる。表面に固定する場合でも、コイ
ルの巻枠の高さを変えることにより、第3のコイル52の
導体自体の中心位置を容易に変化させることができるの
で、第3のコイル52の位置は実質的にＺ軸方向及び径方
向に移動することができる。The third coil 52 can be fixed to the surface of the first ferromagnetic material 18. Even when fixing to the surface, the center position of the conductor itself of the third coil 52 can be easily changed by changing the height of the coil bobbin, so that the position of the third coil 52 is substantially In the Z-axis direction and the radial direction.
【００５３】以上の説明においては、冷媒槽16を冷却容
器14の構成要素としたが、冷凍機で直接超電導コイルを
冷却する伝導冷却方式を採用する場合には、冷媒槽16は
不要となる。この場合、冷却容器14の構造が簡素になる
と共に、冷媒槽16のスペースが不要となるので、磁石全
体の外径を小さくすることができ、小型化を図ることが
できる。In the above description, the refrigerant tank 16 is used as a component of the cooling container 14. However, when a conduction cooling system in which a superconducting coil is directly cooled by a refrigerator is adopted, the refrigerant tank 16 is not required. In this case, the structure of the cooling container 14 is simplified, and the space for the refrigerant tank 16 is not required. Therefore, the outer diameter of the entire magnet can be reduced, and the size can be reduced.
【００５４】また、上記実施例の開放型超電導磁石をＭ
ＲＩ装置に適用することにより、被検体にとって大きな
開放感が得られ、術者にとって被検体へのアクセス性が
容易になると共に、装置の小型、軽量化と安定した静磁
場の磁場均一度が達成される。The open superconducting magnet of the above embodiment is
By applying to the RI system, a large open feeling can be obtained for the subject, the operator can easily access the subject, and the device is small, light, and has stable magnetic field uniformity of the static magnetic field. Is done.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によれば、開
放型磁石の冷却容器内の主コイルとシールドコイルの間
に低温脆性のない強磁性体と飽和磁束密度の高い強磁性
体を配置することにより、強磁性体が外気温度の変動の
影響を受けにくくなるため、安定な磁場均一度を有する
開放型の超電導磁石を提供することができる。As described above, according to the present invention, a ferromagnetic material having no low-temperature embrittlement and a ferromagnetic material having a high saturation magnetic flux density are arranged between a main coil and a shield coil in an open magnet cooling container. By doing so, the ferromagnetic material is less likely to be affected by fluctuations in the outside air temperature, so that an open superconducting magnet having stable magnetic field uniformity can be provided.
【００５６】また、強磁性体として、低温脆性のない強
磁性体と飽和磁束密度の高い強磁性体を組合せて使用す
ることにより、前者を強度の必要な構造材として使用
し、後者を磁束密度の高い場所となる主コイルの近傍
で、かつ外周部に配置することにより、小型軽量で、か
つ高磁場強度の開放型の超電導磁石を提供することがで
きる。Further, by using a combination of a ferromagnetic material having no low-temperature brittleness and a ferromagnetic material having a high saturation magnetic flux density as a ferromagnetic material, the former is used as a structural material requiring strength, and the latter is used as a magnetic flux density. By disposing the superconducting magnet near the main coil, which is a high place, and at the outer peripheral portion, it is possible to provide an open superconducting magnet that is small, lightweight, and has high magnetic field strength.
【図１】本発明の開放型磁石の第1の実施例の構造。FIG. 1 shows the structure of a first embodiment of the open magnet according to the present invention.
【図2】第1の実施例に対して強磁性体の構造と配置を変
えたもの。FIG. 2 is a diagram in which the structure and arrangement of a ferromagnetic material are changed with respect to the first embodiment.
【図3】本発明の開放型磁石の第２の実施例の構造。FIG. 3 shows the structure of an open magnet according to a second embodiment of the present invention.
【図4】冷却容器に補強を行った実施例。FIG. 4 is an example in which a cooling container is reinforced.
【図5】本発明の開放型磁石の第３の実施例の構造。FIG. 5 shows the structure of a third embodiment of the open magnet according to the present invention.
【図6】本発明の開放型磁石の第４の実施例の構造。FIG. 6 shows the structure of an open magnet according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の開放型磁石の第５の実施例の構造。FIG. 7 shows the structure of a fifth embodiment of the open magnet according to the present invention.
【図8】従来の開放型ＭＲＩ装置用磁石の一例の縦断面
図。FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an example of a conventional magnet for an open type MRI apparatus.
10…開放型磁石（磁石） 11…均一磁場領域（撮影空間） 12…主コイル 13…シールドコイル 14…冷却容器 15、31…真空槽 16、32…冷媒槽 18…第1の強磁性体 20…巻枠 22…第2の強磁性体 24…第3の強磁性体 26、27…穴 28…磁性体片 30…連結管 34…上下支持材 36…第1の支持材Ａ 37…第1の支持材Ｂ 38…第2の支持材 40…溝 42…強磁性体リング 44、45…固定具 48…第4の強磁性体 49…凹凸面 52…第3のコイル 10 Open magnet (magnet) 11 Uniform magnetic field area (photographing space) 12 Main coil 13 Shield coil 14 Cooling vessel 15, 31 Vacuum tank 16, 32 Refrigerant tank 18 First ferromagnetic material 20 ... winding frame 22 ... second ferromagnetic material 24 ... third ferromagnetic material 26, 27 ... hole 28 ... magnetic piece 30 ... connecting pipe 34 ... upper and lower support materials 36 ... first support material A 37 ... first Support member B 38 ... Second support member 40 ... Groove 42 ... Ferromagnetic ring 44, 45 ... Fixer 48 ... Fourth ferromagnetic material 49 ... Uneven surface 52 ... Third coil
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 24/06 ５２０Ｅ ５２０Ｙ (72)発明者 和田山 芳英 茨城県日立市大みか町７−１−１ 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 角川 滋 茨城県日立市大みか町７−１−１ 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 東 克典 茨城県日立市大みか町７−１−１ 株式会 社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 4C096 AB32 AB42 CA02 CA16 CA22 CA40 CA52 CA70 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 24/06 520E 520Y (72) Inventor Yoshihide Wadayama 7-1-1 Omikamachi, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Shigeru Kadokawa 7-1-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratories (72) Katsunori Higashi 7-1-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (reference) 4C096 AB32 AB42 CA02 CA16 CA22 CA40 CA52 CA70
Claims (12)
して配置され、前記均一磁場領域に磁場強度のほぼ均一
な静磁場を発生する超電導主コイルと、前記磁場方向に
沿って該超電導主コイルの外側に、互いに対向して配置
され、漏洩磁場を抑制する超電導シールドコイルと、前
記超電導主コイル対と前記超電導シールドコイル対の各
々を内包して対向して配置され、超電導特性を示す温度
にまで冷却する冷却容器とを具備する開放型超電導磁石
において、前記冷却容器内で、かつ前記超電導主コイル
と前記超電導シールドコイルとの間に強磁性体が配置さ
れていることを特徴とする開放型超電導磁石。1. A superconducting main coil which is arranged opposite to a direction of a magnetic field across a uniform magnetic field region and generates a static magnetic field having a substantially uniform magnetic field strength in the uniform magnetic field region; On the outer side of the main coil, a superconducting shield coil arranged to oppose each other and suppressing a leakage magnetic field, and arranged so as to oppose each other including the superconducting main coil pair and the superconducting shield coil pair, exhibiting superconducting characteristics. An open superconducting magnet having a cooling vessel for cooling to a temperature, wherein a ferromagnetic material is disposed in the cooling vessel and between the superconducting main coil and the superconducting shield coil. Open superconducting magnet.
て、前記超電導シールドコイルの外径は前記超電導主コ
イルの外径より大きく、前記強磁性体の最大外径は前記
超電導主コイルの外径より大きく、前記超電導シールド
コイルの外径以下であることを特徴とする開放型超電導
磁石。2. An open superconducting magnet according to claim 1, wherein an outer diameter of said superconducting shield coil is larger than an outer diameter of said superconducting main coil, and a maximum outer diameter of said ferromagnetic material is an outer diameter of said superconducting main coil. An open superconducting magnet, which is larger than the outer diameter of the superconducting shield coil.
において、前記強磁性体は低温脆性を示さない材質から
成る第１の強磁性体と、飽和磁束密度の高い材質から成
る第２の強磁性体とから構成されることを特徴とする開
放型超電導磁石。3. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein said ferromagnetic material is a first ferromagnetic material made of a material exhibiting no low-temperature brittleness, and a second ferromagnetic material made of a material having a high saturation magnetic flux density. An open superconducting magnet, comprising a ferromagnetic material.
において、前記強磁性体のうちの少なくとも一部が前記
中心軸に対して垂直な平面を持つ平板形状をしているこ
とを特徴とする開放型超電導磁石。4. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein at least a part of said ferromagnetic material has a flat plate shape having a plane perpendicular to said central axis. Open superconducting magnet.
において、前記強磁性体には、前記均一磁場領域の中心
を通り磁場方向に平行な磁石の中心軸にほぼ沿った穴が
設けられていることを特徴とする開放型超電導磁石。5. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein said ferromagnetic material is provided with a hole substantially along a central axis of said magnet passing through a center of said uniform magnetic field region and parallel to a magnetic field direction. An open superconducting magnet characterized in that:
において、前記第１の強磁性体に前記超電導主コイルと
前記第２の強磁性体とが固定されていることを特徴とす
る開放型超電導磁石。6. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein the main superconducting coil and the second ferromagnetic material are fixed to the first ferromagnetic material. Type superconducting magnet.
において、前記第１の強磁性体の前記均一磁場領域に対
向する側の面上、又はその面より前記均一磁場領域に近
接する領域に、前記均一磁場領域側に凹凸を設けた強磁
性体板を配置したことを特徴とする開放型超電導磁石。7. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein a region of said first ferromagnetic material facing said uniform magnetic field region or a region closer to said uniform magnetic field region than said surface. An open superconducting magnet, further comprising a ferromagnetic plate provided with irregularities on the side of the uniform magnetic field region.
において、前記第１の強磁性体の前記均一磁場領域に対
向する側の面上、又はその面より前記均一磁場領域に近
接する領域に、１個以上の磁性体片を配置したことを特
徴とする開放型超電導磁石。8. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein a region of the first ferromagnetic material on a side facing the uniform magnetic field region or a region closer to the uniform magnetic field region than the surface. An open superconducting magnet, wherein one or more magnetic pieces are arranged.
において、前記第１の強磁性体の前記均一磁場領域に対
向する側の面上、又はその面より前記均一磁場領域に近
接する領域に、１個以上の均一度補正用コイルを配置し
たことを特徴とする開放型超電導磁石。9. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein a region of the first ferromagnetic body on a side facing the uniform magnetic field region or a region closer to the uniform magnetic field region than the surface. An open superconducting magnet characterized in that one or more coils for uniformity correction are arranged in the superconducting magnet.
石において、前記冷却容器は前記超電導主コイルと前記
超電導シールドコイルと前記強磁性体とを収納する冷媒
槽と、該冷媒槽を内包する真空槽とから構成され、前記
真空槽の前記均一磁場領域に対向する側の面が一様な平
面であり、前記冷媒槽の内面と前記強磁性体との間が少
なくとも前記中心軸付近において熱的不良導体から成る
第１の支持材により結合されているか、又は／及び前記
冷媒槽の外面と前記真空槽の内面との間が少なくとも前
記中心軸付近において熱的不良導体からなる第２の支持
材により結合されていることを特徴とする開放型超電導
磁石。10. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein the cooling container includes a refrigerant tank containing the superconducting main coil, the superconducting shield coil, and the ferromagnetic material, and includes the refrigerant tank. A surface facing the uniform magnetic field region of the vacuum tank is a uniform plane, and heat is applied between the inner surface of the refrigerant tank and the ferromagnetic material at least near the central axis. And / or a second support comprising a thermally defective conductor at least near the central axis between the outer surface of the coolant vessel and the inner surface of the vacuum vessel. An open superconducting magnet characterized by being joined by a material.
磁石において、前記冷却容器の外径に関し、前記超電導
シールドコイルの配置されている部分の外径が、前記超
電導主コイルの配置されている部分の外径より大きいこ
とを特徴とする開放型超電導磁石。11. The open superconducting magnet according to claim 1, wherein, with respect to an outer diameter of the cooling vessel, an outer diameter of a portion where the superconducting shield coil is arranged is arranged with the superconducting main coil. An open superconducting magnet characterized by being larger than the outer diameter of the portion.
記載の開放型超電導磁石であることを特徴とする磁気共
鳴イメージング装置。12. The static magnetic field generator according to claim 1, wherein:
A magnetic resonance imaging apparatus comprising the open superconducting magnet according to any one of the preceding claims.
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