JP2002172101A - 磁気シールド装置およびそれを用いた磁気シールドルームおよび垂直磁場方式開放型磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄の使用量をできるだけ低減し、かつ漏洩磁
場の小さい垂直磁場方式開放型ＭＲＩ装置用磁気シール
ドルームを実現する。 【解決手段】 シールドルーム１２の壁面または天井面
を、強磁性体リング２０を含む強磁性体リング層２４と
平板状の強磁性体板１８の二層構造とする。このとき、
強磁性体リング層２４の構成は空気または非磁性材の隙
間を設けて強磁性体リング２０を傾けて配置する。壁面
または天井面に対して垂直に向かっている磁束１６は、
強磁性体リング層２４により、向きが強磁性体板１８に
対してほぼ平行になるようガイドされる。このため、強
磁性体板１８は容易に磁化され、少ない鉄の使用量で漏
洩磁場を効果的に遮蔽することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、磁気共鳴
イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置）用の磁気シール
ドルームに使用される磁気シールド装置に関し、特に垂
直方向に均一磁場を発生する磁石を利用するＭＲＩ装置
に適した磁気シールド装置、およびそれを用いた磁気シ
ールドルームおよびＭＲＩ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置はその磁場中心空間に強力な
磁場を形成する装置であり、この発生した強力な磁場が
周囲に漏洩すると、周囲の計測器類、心臓のペースメー
カーを使用している患者に悪影響を及ぼすおそれがあ
る。また、磁石に対して外部磁場の侵入があると均一な
磁場を安定に保持することが困難となる。そこで、外周
部への磁場の影響、外部磁場の磁石への影響を回避する
ために、ＭＲＩ装置を磁気遮蔽したシールドルーム内に
設置する必要がある。一般に、シールドルームは、箱型
形状をとり、平板状の強磁性体板（例えば、ケイ素鋼
板、鉄、バーマロイ等）を互いに組み合わせて構成す
る。

【０００３】理想的に磁石からの漏洩磁場を遮蔽してい
る場合、磁石から出た磁束はシールドルームを構成する
磁性体内を通り抜け、磁石に戻る。

【０００４】磁束が空気中から強磁性体中に侵入すると
き、次の関係式が成立する。 tanθ１／tanθ２＝μ１／μ２ 上記の式において、μ１、μ２はそれぞれ空気、強磁性
体の透磁率をあらわし、θ１は磁束の強磁性体に対する
法線方向から見た進入角度、θ２は強磁性体内へ入射後
の法線方向から見た角度を表す。一般に、強磁性体の透
磁率μ２は空気の透磁率μ１より大きいので、θ１より
θ２が大きくなる。このとき、磁束の進入角度θ１が０
°に近いと、θ２が小さくなり、強磁性体が薄いとき磁
束は透過しやすくなる。

【０００５】すなわち、磁束の進入角度θ１が磁性体材
料の面に対して平行に近いものほど磁性体内部を通過し
やすく、垂直に近いものほど磁性体外部に漏れやすくな
る。

【０００６】水平磁場方式の磁石を利用するＭＲＩ装置
の場合、ほとんどの磁束はシールドルームの床面または
天井面に対してθ１が大きくほぼ平行であり、磁石から
の床面および天井面からの漏洩磁場はほぼ十分に遮蔽で
きる。また、前後壁面に対して磁束は、ほぼ垂直である
が、磁石から壁面まで距離が長く、壁面近傍での磁場は
小さいので問題にならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】それに対し、垂直磁場
方式の磁石を利用するＭＲＩ装置の場合、ほとんどの磁
束が天井面および床面に対して垂直である。垂直磁場方
式の磁石を利用するＭＲＩ装置の場合でも従来の低磁場
（0.3Ｔ程度以下）の場合では、天井面および床面での
磁場強度が小さいので、水平磁場方式の磁石の場合と同
様のシールドルームでも漏洩磁場を十分に遮蔽できた。
しかし、磁石の中心磁場強度が増加すると、天井面およ
び床面付近での磁場強度も増加する。しかも、水平磁場
方式の磁石に比べ、磁石と天井面および床面との距離が
短く、シールドルーム外部へ磁束が漏れ易い。

【０００８】天井面および床面から磁束が漏れると、上
階および下階の計算機器やペースメーカーを使用する患
者へ悪影響を与える。シールドルームから漏れた磁束
を、２階床面に強磁性体を設けて遮蔽することも考えら
れるが、２階床面を再施工する手間を考慮すると、１階
のシールドルームで漏洩磁場を遮蔽しておくことが望ま
しい。

【０００９】さらに、従来のシールドルームで天井面か
らの漏洩磁場を防ぐには、天井面に使用する磁性体の厚
さを厚くする方法が考えられるが、重量が重くなり、構
造支持材の量が増えるため、現実的ではない。

【００１０】本発明の目的は、垂直磁場方式の磁石を利
用するＭＲＩ装置からの漏洩磁場を、少ない強磁性体材
料の使用量で効果的に遮蔽できる。従って軽量でかつ製
造原価を低減した磁気シールド装置およびそれを用いた
磁気シールドルームおよび垂直磁場方式開放型ＭＲＩ装
置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気シールド装
置は、磁気シールドルームの天井面、床面および壁面の
少なくとも１つの面に沿って設けられる強磁性体板；お
よびこの強磁性体板の露出面に沿ってその厚み方向に対
して所定の角度傾斜してかつ互いに所定の巾オーバーラ
ップして配設される複数個の磁性体磁束案内片から構成
される。

【００１２】さらに本発明による磁気シールド装置の上
記複数個の強磁性体磁束案内片間は非磁性構造材で埋め
られ相互に接着されて構成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１はＭＲＩ装置用の垂直磁場方
式の磁石１０を収容した磁気シールドルーム１２中の、
磁石１０からの漏洩磁場強度が最も強い部分の天井面と
床面にそれぞれ本発明の磁気シールド装置１４が配設さ
れている様子を示しており、この磁石１０からの漏洩磁
束１６は、本発明の磁気シールド装置１４を介してシー
ルドルーム１２内部に効果的に捕捉されている。

【００１４】以下本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。

【００１５】図２は本発明の磁気シールド装置１４の実
施例を示し、垂直磁石方式における磁気シールドルーム
１２の天井面の平面図と断面図である。

【００１６】図２において、平面内にｘ，ｙ軸、厚さ方
向にｚ軸をとる。強磁性体板１８の+ｚ方向にある面を
外部または外面、-ｚ方向にある面を内部または内面と
する。

【００１７】強磁性体板１８の内側表面に円筒状の強磁
性体リング２０をある一定の隙間を空けて同心円状に配
設する。この強磁性体リング２０はｘ，ｙ方向にある程
度厚さをもち、強磁性体板１８に対してある一定の角度
で強磁性体リング２０の同心円軸側に傾いている。この
傾いた強磁性体リング２０により、強磁性体板１８面に
垂直に向かう磁束は、強磁性体板１８に対してほぼ平行
に向かうようにガイドされる。このため、強磁性体板１
８の厚みが薄くても、磁束は透過せずに、強磁性体板１
８内を流れる。こうして、天井方向の漏洩磁場は効果的
に抑制できる。また、強磁性体板１８内に磁束を捕捉す
ることができ、強磁性体板、例えば鉄が効率良く磁化さ
れるので、使用する鉄の量も低減できる。

【００１８】以下、本発明磁気シールド装置１４の上記
第１の実施例の効果を確認するため、２Ｄ軸対称モデル
を用いて、即ち図３に示す上記第１の実施例に対応する
シミュレイション用磁気シールドルームモデルおよび図
４に示す本発明の磁気シールド装置を用いないシミュレ
イション用磁気シールドルームモデルについて比較実験
を行った。

【００１９】シミュレイションに用いた両モデルでは、
磁場発生源には半径：８００mm、高さ３５０mm、起磁力
４２kATの円形のコイルを用い、シールドルーム１２の
天井上限を１６００mm、外壁面までの半径を２５００m
m、壁面の厚さを２０mmとした。

【００２０】図３、４はそれぞれ２つのモデルの天井の
構造を示している。図３のモデルでは、厚さ２０mmの強
磁性体板１８にｚ軸方向に対する傾き約６３．５°をも
つ厚さ約２．２４mmの強磁性体リング２０を取りつけ
た。強磁性体リング２０はｚ方向から見て、重なりをも
ち、２０mm間隔で配置した。図４のモデルでは、単に厚
さ２２mmの強磁性体板１８のみを用いた。両モデルで使
用する強磁性体の体積は等しくした。

【００２１】シミュレイション実験の結果、図３のモデ
ルについてのｚ軸軸上での５Gline、２Gline、１Gline
は図４のモデルよりそれぞれ０．２m以上、〜０．３m、
〜０．４mだけその広がりが抑制され、漏洩磁場が小さ
くなったことを確認できた。

【００２２】同心円の強磁性体リング２０を付加すると
き、それぞれの強磁性体リング２０は隣接する強磁性体
リング２０とｚ方向から見て、重なりをもっている。重
なりを持たせる理由は、漏洩磁束をできるだけ強磁性体
リング２０で捕捉し、強磁性体板１８に対し垂直に進行
する磁束を減少するためである。なおこの強磁性体リン
グ２０のｚ軸からの傾きの角度は４５°以上であること
が望ましい。

【００２３】上記した形状の磁気シールド装置１４を図
１に示した垂直磁場方式の垂直磁石１０を設置したシー
ルドルーム１２の天井面および床面に使用する。このと
き、垂直磁石１０の磁場中心（天井および床に向かう磁
場強度が最も大きいところ）と強磁性体板１８に付加し
た強磁性体リング２０の中心軸が一致するように施工す
る。

【００２４】図５では、構造の安定性を高めるため、図
２の強磁性体リング２０と強磁性体リング２０の隙間
に、非磁性の構造部材２２、例えばエポキシ系の接着剤
等、を挿入したものである。強磁性体リング２０間に構
造部材を挿入することで、円形強磁性体リング２０を一
体化することができる。以下、一体化した強磁性体リン
グを強磁性体リング層２４、強磁性体板１８部分を強磁
性体板層とも称する。

【００２５】図６では、図２の強磁性体リング２０の替
わりに、ｚ方向から見た形状を円形でなく正方形とした
正方形強磁性体リング２６を使用した。図６においても
図２の場合と同様に軸を強磁性体板１８と垂直方向にｚ
軸、強磁性体板１８の平面（長方形）の長軸方向にｘ
軸、短軸方向にｙ軸をとり、原点を正方形強磁性体リン
グ２６の中心とする。このとき、正方形強磁性体リング
２６の中心は図２の円形強磁性体リング２０の中心と一
致する。また、正方形強磁性体リング２６の対角線の長
さは、円形強磁性体リング２０の直径とほぼ等しく、対
角線はｘ、ｙ軸上を通る。円形強磁性体リング２０の場
合と同様に、正方形強磁性体リング２６を中心軸側に傾
ける。さらに、図５と同様に、正方形強磁性体リング２
６間の隙間をエポキシ系の接着剤２２で埋める。

【００２６】一体化した強磁性体リング群、即ち強磁性
体リング層２４は、強磁性体板１８部分と分離可能とす
る。

【００２７】さらに、図７は、図６の正方形強磁性体リ
ング層２４をｘ、ｙ軸に沿って分割したものである。こ
の分割した一枚の正方形強磁性体リング２４（以下、強
磁性体リング板と称する）の縦横寸法は、従来のシール
ドルーム１２を構成するのに用いている強磁性体プレー
ト（鉄プレート）と同程度とする。こうすることで、設
置現場での作業工程は従来と変わることはない。

【００２８】一枚の強磁性体リング板２４の作製方法と
して、正方形強磁性体リング２６の断片（図７）の間に
非磁性の接着剤２２を流し込み、一体化する。

【００２９】図７では、強磁性体リング板２４をｘ、ｙ
平面方向に貼り合わせる場合、鉄部分を連結し、図６の
ように厳密なリング状にする必要はないことを示してい
る。これは、強磁性体リング２６の断片がそれぞれ、
（図６の）ｚ方向から見て重なりをもっているため、磁
束は強磁性体板１８に案内されていくからである。

【００３０】また、天井面内で漏洩磁場の特に大きい箇
所だけに、図７からさらに細かく分割した強磁性体リン
グ板２４を選択的に貼り付けても、同等の効果が得られ
る。選択的に貼り付ける場合、磁束が天井面に垂直に向
かっているところを選択すると、最も効果がある。必要
部分だけに鉄を配分することが可能となり、鉄の使用量
が低減できる。

【００３１】さらにこの強磁性体リング板２４は既設の
シールドルームに取り付けることが可能であり、シール
ドルームの天井面、壁面、床面に対し、磁束が垂直方向
に向かう部分を選択して取りつけることができる。

【００３２】以上の説明では、磁気シールド装置を主と
して天井面に取付ける例を説明したが、磁気シールドル
ームの床面および壁面に対しても同じことが適用でき
る。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明した如く本発明による磁気シ
ールド装置によれば、少ない鉄の使用量で、効果的に漏
洩磁場を抑制することが可能となり、従って低廉な製造
原価で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気シールド装置が天井面および床面
の一部に配設された、垂直磁場方式の磁石を使用したＭ
ＲＩ装置を収容している磁気シールドルームの概略図。

【図２】本発明の磁気シールド装置の第一の実施例の平
面図および断面図。

【図３】図２に示した本発明の磁気シールド装置の第一
の実施例の磁気シールド効果を確認するために用いたシ
ミュレイション用磁気シールドルームモデルの天井面の
構造を示す図。

【図４】図３のモデルとの磁気シールド効果を比較する
ためのシミュレイション用の従来の磁気シールドルーム
モデルの天井面の構造を示す図。

【図５】図２に示した本発明の磁気シールド装置の第一
の実施例の一変形例を示す断面図。

【図６】本発明の磁気シールド装置の第二の実施例の平
面図および断面図。

【図７】図６に示した本発明の磁気シールド装置の第二
の実施例の一変形例を示す断面図。

【図８】図７に示した本発明の磁気シールド装置の第二
の実施例の一変形例の使用例を示す断面図。

【符号の説明】

１０ 垂直磁場方式の磁石 １２ 磁気シールドルーム １４ 磁気シールド装置 １６ 漏洩磁束 １８ 強磁性体板 ２０ 円形強磁性体リング ２２ 非磁性構造部材 ２４ 強磁性体リング層（板） ２６ 正方形強磁性体リング

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気シールドルームの天井面、床面およ
   び壁面の少なくとも１つの面に沿って設けられる強磁性
   体板；およびこの強磁性体板の露出面に沿ってその厚み
   方向に対して所定の角度傾斜してかつ互いに所定の巾オ
   ーバーラップして配設される複数個の強磁性体磁束案内
   片から構成される磁気シールド装置。
2. 【請求項２】 上記複数個の強磁性体磁束案内片は非磁
   性構造材で埋められ相互に接着されている磁気シールド
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは２に記載の磁気シール
   ド装置を有する磁気シールドルーム。
4. 【請求項４】 被検体の置かれた空間に静磁場を発生す
   ると共に、前記被検体に対し高周波磁場、傾斜磁場を印
   加し、前記被検体から核磁気共鳴信号を検出して、前記
   核磁気共鳴信号を画像処理して所望の断層像を得る磁気
   共鳴イメージング装置において、 前記磁気共鳴イメージング装置の設置面及び所定の距離
   を置いた周囲の少なくとも１面に配置され、前記空間以
   外に漏洩する静磁場を遮蔽する磁気シールド板と、前記
   磁気シールド板上に配置され厚み方向に対して所定の角
   度で傾斜した複数個の強磁性体片とを備えたことを特徴
   とする磁気共鳴イメージング装置。