JP2004350888A - 静磁場発生装置および磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できる静磁場発生装置を得る。
【解決手段】長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１を備えたものにおいて、前記定常の磁場を発生した状態で、磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１の少なくとも一部を取り囲んで漏洩磁場を縮減する磁性体磁気シールド３を設け、磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１と磁性体磁気シールド３とを着脱自在に構成した。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静磁場発生装置および磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩという）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＭＲＩ用磁場発生装置は、その磁場発生源の周囲に磁性体の磁気シ−ルドを配置した、重量の大きな、また、磁気シールドの分だけ外形が大きな、パッシブタイプと呼ばれる磁場発生装置（例えば、特許文献１および特許文献２参照）と、その磁場発生源の外周に磁場発生源の発生磁場と逆方向に磁場を発生するコイルを有し、外部への漏洩磁場を低減すると共に、中央部の撮像領域の磁場も低減してしまう、アクティブタイプと呼ばれる磁場発生装置（例えば、特許文献３参照）に大別されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１３１７４３号公報
【特許文献２】
特開平７−３０８３０５号公報
【特許文献３】
特開２０００−２３２９６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のパッシブタイプのＭＲＩ用磁場発生装置は、以上のように構成されているので、磁気シールドの部分を含めると、寸法・形状・重量がかさんで、搬入・据付に、また、撮像時には磁気シールドの寸法分が、撮像領域から遠くなるために、局所のみを撮像する場合例えば、腕などの部分撮像にも、その部分を撮像領域に配置するには、全身用の大型の磁場発生装置が必要であった。
一方、撮像のための開口部を大きくするには、大きな磁場発生装置が必要になり、磁場発生のための、例えば超電導線等も多量に必要となり、必然的に使用部材が多くまた、総発生磁場量も増大するので、磁場遮蔽装置も大きなものを必要とするなど、相乗的に装置が過大になるなどの問題点があった。
【０００５】
また、従来のアクティブタイプのＭＲＩ用磁場発生装置は、外部への漏洩磁場を低減すると共に、磁場が必要な中央部の撮像領域の磁場も低減するために、撮像領域に必要な磁場を発するために、コイル材料など、総体として必要以上に過大な材料を要するなどの問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できる静磁場発生装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る静磁場発生装置は、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源を備えたものにおいて、前記磁場発生源により定常の磁場を発生した状態で、前記磁場発生源による漏洩磁場を縮減する磁性体磁気シールドまたは遮蔽用コイルを設け、不使用時のみに前記磁性体磁気シールドまたは遮蔽用コイルによる漏洩磁場縮減作用を行えるように構成したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は実施の形態１における構成を示す縦断面図である。
【０００９】
図１において、磁場発生源となる磁場発生用コイル２は磁場発生装置１に内蔵されており、通常の撮像のための調整や撮像に使用する場合は、磁性体磁気シールド３が磁場発生装置１から離脱され、磁場発生装置１のみの状態で使用される。
一方、保管時等の不使用中は、磁場発生源となる磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１による磁場が発生した状態で、磁場発生装置１は図示のように磁性体磁気シールド３と組み合わされて、保管される。
【００１０】
ここで、磁場発生源となる磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１は、ＭＲＩ装置の撮像領域７において長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源を構成するものであるが、この磁場発生装置１は液体ヘリウム等の媒体を充填した低温容器としての円筒状容器を備えており、その円筒状容器の内部に液体ヘリウム等の媒体により冷却される超電導コイルからなる円筒状磁場発生用コイル２を収納し超電導電磁石を構成しているものであって、いわゆるソレノイドタイプと呼ばれる形式のものである。
磁性体磁気シールド３は、保管時等の不使用状態において、磁場発生源となる円筒状磁場発生用コイル２を有するソレノイドタイプの磁場発生装置１におけるその両端面の全部および周面の少なくとも一部を取り囲んで配置され、不使用状態における漏洩磁場を縮減するものである。
磁場発生装置１と磁性体磁気シールド３とは着脱自在に構成され、前述のように、撮像に使用される状態では、磁性体磁気シールド３が離脱されて、磁場発生装置１のみによって動作が行われる。
【００１１】
磁性体磁気シールド３を、円筒状磁場発生用コイル２を有するソレノイドタイプの磁場発生装置１における両端面および周面を取り囲み、磁場発生装置１の全側面および上面を覆う、上面を閉塞した筒状体として構成すれば、円筒状磁場発生用コイル２を有するソレノイドタイプの磁場発生装置１における設置床面を除く全外周を遮蔽することができ、不使用状態における漏洩磁場を有効に縮減することができる。
【００１２】
次に、動作について説明する。
図１において、磁場発生用コイル２は磁場発生装置１に内蔵され撮像のための磁場を発生し、撮像領域７が形成されている。
通常、この装置でよく使用される超電導電磁石を使用した場合で説明すると、磁場発生装置１は、撮像領域７の均一性の調整に手間がかかるため、常時磁場が発生し、且つ、撮像領域７の均一性を調整した状態を保たれている。
また、この装置は、身体の一部、たとえば手首等の撮像に限定した、小型化を目的としており、撮像領域７に至る磁場発生装置１の開口部を、２０ｃｍ程度確保することにより、必要部位を撮像領域７に配置して撮像することは、十分可能な寸法内で磁場発生装置を製作することができる。
一般的に磁場発生装置１の開口部が小さくなれば，磁場発生装置も端尺化することが可能である。
また、磁場発生装置１が小さくなれば、撮像領域７の必要な磁場強度に対する、総磁場発生量も小さくなり、これらが相乗的に磁場発生装置が小型化されることにつながる。
【００１３】
一方、不使用中は、磁場が発生した状態で、周囲への漏洩磁場による影響を低減するために、磁性体磁気シールド３と組み合わされて、保管されている。
この磁性体磁気シールド３についても、総発生磁場が低減されていることから、遮蔽性能も小さくて済むために、小型・軽量な装置で目的を達成できるので、必要な機能を有する小型で安価な装置を提供できる。
【００１４】
なお、この実施の形態では、磁場発生源となる円筒状磁場発生用コイル２を有するソレノイドタイプの磁場発生装置１について説明したが、それぞれ円盤状磁場発生用コイルを有する分割された１対の円盤状磁場発生装置により所定の磁場を生成する、いわゆるオープンタイプの静磁場発生装置に適用することもでき、この場合には、１対の円盤状磁場発生装置のそれぞれの円周面全面を取り囲み、かつ、上面を閉塞した有底円筒体からなる共通の磁性体磁気シールドによって、全体を取り囲んで、不使用状態における漏洩磁場を有効に縮減することができる。
この場合にも、磁場発生装置１と磁性体磁気シールド３とは着脱自在に構成され、前述のように、撮像に使用される状態では、磁性体磁気シールド３が離脱されて、磁場発生装置１のみによって動作が行われる。
【００１５】
この発明による実施の形態１によれば、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１を備えたものにおいて、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１により定常の磁場を発生した状態で、その磁場発生源の少なくとも一部を取り囲んで漏洩磁場を縮減する磁性体磁気シールド３を設け、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１と前記磁性体磁気シールド３とを着脱自在に構成したので、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できる静磁場発生装置を得ることができる。
【００１６】
また、この発明による実施の形態１によれば、前項に記載の静磁場発生装置における構成において、前記磁場発生源が超電導電磁石であることを特徴とするので、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な超電導電磁石で構成された磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できる静磁場発生装置を得ることができる。
【００１７】
さらに、この発明による実施の形態１によれば、前項または前々項に記載の構成を具備する静磁場発生装置を用いて磁気共鳴イメージング装置を構成したので、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できる静磁場発生装置を備えた磁気共鳴イメージング装置を得ることができる。
【００１８】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２に基づいて説明する。図２は実施の形態２における構成を示す縦断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成内容については、先に説明した実施の形態１と同様の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
【００１９】
前述した実施の形態１では、漏洩磁場縮減対策として、磁性体磁気シールド３を利用する手法を説明したが、図２に示すように着脱可能な遮蔽コイル４を用いた場合も同様に漏洩磁場を縮減できる。
図２において、磁場発生装置１は円筒状容器を備えており、その円筒状容器の内部に円筒状磁場発生用コイル２を収納している。この磁場発生装置１はＭＲＩ装置の撮像領域７において長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源を構成する。
また、円筒状磁場発生装置１の外周面を取り囲んだ超電導または常伝導コイルからなる円筒状遮蔽用コイル４が配置される。
そして、円筒状磁場発生装置１と円筒状遮蔽用コイル４とは着脱自在に構成されている。
【００２０】
動作について説明すると、常時磁場が発生し且つ、撮像領域７の均一性を調整した状態を保たれている、磁場発生装置１の漏洩磁場を低減して保管する場合、着脱可能で通電されていない状態の遮蔽用コイル４内に、磁場発生装置１を挿入し、その後、遮蔽用コイル４を漏洩磁場が低減される方向に通電・励磁することによって、挿入や搬出時の電磁吸引力による作業上の問題点も無くなり、且つ保管中の漏洩磁場縮減も図ることができる。
【００２１】
なお、この遮蔽用コイル４は、通電中は外部電源から連続通電しても、または、超電導の回路として、超電導のスイッチを設け、永久電流回路として使用できる回路としても、同様の効果が得られる。
【００２２】
この発明による実施の形態２によれば、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１を備えたものにおいて、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１により定常の磁場を発生した状態で、前記磁場発生源の周囲に配置されて漏洩磁場を縮減する常伝導コイルまたは超電導コイルからなる遮蔽用コイル４を設け、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１と前記常伝導コイル４または超電導コイルからなる遮蔽用コイルとを着脱自在に構成したので、磁場発生源の周囲に配置された遮蔽用コイルにより、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できるとともに、磁場発生装置と遮蔽用コイルとの着脱作業を容易にすることができる静磁場発生装置を得ることができる。
【００２３】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図３に基づいて説明する。図３は実施の形態３における構成を示す断面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成内容については、先に説明した実施の形態１と同様の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
【００２４】
前述した実施の形態１および実施の形態２では、漏洩磁場対策として、着脱可能な磁気シールドを使用する場合と、遮蔽コイルを使用する場合について述べたが、図３に示すように、磁性体磁気シールド３に、このシールド３を任意に磁化させることが可能な励磁用コイル５を設けることにより、磁場発生装置１から磁性体磁気シールド３を着脱するときに、外周にこの磁気シールド３を磁化させて、着脱時に生じる磁場発生装置１と磁性体磁気シールド３との間の磁気吸引力を低減する励磁用コイル５を設けることにより、着脱作業の容易な遮蔽構造をもった磁場発生装置を得ることができる。
【００２５】
この励磁用コイル５は、通電中は外部電源から連続通電しても、または、超電導の回路として、超電導のスイッチを設け、永久電流回路として使用できる回路としても、同様の効果が得られる。
【００２６】
この発明による実施の形態３によれば、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１を備えたものにおいて、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１により定常の磁場を発生した状態で、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１の少なくとも一部を取り囲んで漏洩磁場を縮減する磁性体磁気シールド３を設け、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１と前記磁性体磁気シールド３とを着脱自在に構成するとともに、前記磁性体磁気シールド３に励磁用コイル５を巻回し、前記励磁用コイル５は任意に通電励磁できる構成としたので、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できるとともに、磁場発生装置と磁性体磁気シールドとの着脱作業を容易にすることができる静磁場発生装置を得ることができる。
【００２７】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図４に基づいて説明する。図４は実施の形態４における構成を示す断面図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成内容については、先に説明した実施の形態１ないし実施の形態３と同様の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。
【００２８】
前述した実施の形態１から実施の形態３まででは、着脱可能な磁気シールドや、着脱可能な遮蔽コイルまたは、それらの組合せによって、漏洩磁場を低減することによって、小型のＭＲＩ用磁場発生装置を提供する手法を説明したが、図４に示すように、撮像領域７に均一磁場を発生する磁場発生用コイル２の外周側に、磁場発生用コイル２と逆方向に磁場を発生し、外部から通電制御可能な遮蔽用コイル６を設け通常の撮像時には、この遮蔽用コイル６は、無通電（磁場発生なし）状態として磁場発生用コイル２の出力を有効に使用し、保管状態の時には遮蔽用コイル６に通電して、漏洩磁場を低減するようにしたので、通常の使用時には、磁場発生コイルの出力を有効に使用でき、また、保管時などの不使用状態では周囲への漏洩磁場の少ない装置を得ることができる。
【００２９】
ここで、遮蔽用コイル６は、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源としての超電導コイルからなる磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１を構成する低温容器内部に磁場発生用コイル２とともに液体ヘリウム等の媒体により共通に冷却される円筒状に形成された複数個の超電導コイルで構成されている。
これらの超電導コイルからなる遮蔽用コイル６は、円筒状磁場発生用コイル２の軸方向両端部のそれぞれ対向して嵌合した状態で配置される。
【００３０】
なお、これらの遮蔽用コイル６は、個々にまたは連続して直列に接続してもよく、通電中は外部電源から連続通電しても、または、超電導のスイッチを設けて、永久電流回路として使用できる回路としても、同様の効果が得られる。
【００３１】
この発明による実施の形態４によれば、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１を備えたものにおいて、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１により定常の磁場を発生した状態で、前記磁場発生源としての磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１による磁場を打ち消すように通電励磁できる超電導コイルからなる遮蔽用コイル６を、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源としての超電導コイルからなる磁場発生用コイル２を有する磁場発生装置１を構成する低温容器内部に磁場発生用コイル２とともに設け、前記超電導コイルからなる遮蔽用コイル６は外部から回路内に通電できる構成としたので、外部から通電される超電導コイルからなる遮蔽用コイルにより、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できる静磁場発生装置を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源による不使用時の漏洩磁場を、使用時の動作状態に影響を与えることなく、的確に縮減できる静磁場発生装置を得ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１における全体構成を示す縦断面図である。
【図２】この発明による実施の形態２における全体構成を示す縦断面図である。
【図３】この発明による実施の形態３における全体構成を示す縦断面図である。
【図４】この発明による実施の形態４における全体構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ＭＲＩ用磁場発生装置、２ 磁場発生装置に内蔵された磁場発生用コイル、３ 磁気シールド、４ 超電導または常伝導の遮蔽用コイル、５ 磁気シールドに巻回された超電導または常伝導の励磁用コイル、６ 磁場発生用コイルの周囲に巻回された超電導の遮蔽用コイル、７ ＭＲＩ装置の撮像領域。

Claims (6)

1. 長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源を備えたものにおいて、前記磁場発生源により定常の磁場を発生した状態で、前記磁場発生源の少なくとも一部を取り囲んで漏洩磁場を縮減する磁性体磁気シールドを設け、前記磁場発生源と前記磁性体磁気シールドとを着脱自在に構成したことを特徴とする静磁場発生装置。
2. 長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源を備えたものにおいて、前記磁場発生源により定常の磁場を発生した状態で、前記磁場発生源の周囲に配置されて漏洩磁場を縮減する遮蔽用コイルを設け、前記磁場発生源と前記遮蔽用コイルとを着脱自在に構成したことを特徴とする静磁場発生装置。
3. 前記磁性体磁気シールドに励磁用コイルを巻回し、前記励磁用コイルは任意に通電励磁できる構成を有することを特徴とする請求項１に記載の静磁場発生装置。
4. 長時間にわたって安定した定常の磁場が発生可能な磁場発生源を備えたものにおいて、前記磁場発生源により定常の磁場を発生した状態で、前記磁場発生源の磁場を打ち消すように通電励磁できる超電導コイルからなる遮蔽用コイルを設け、前記超電導コイルからなる遮蔽用コイルは外部から回路内に通電できる構成を有することを特徴とする静磁場発生装置。
5. 請求項１ないし請求項４に記載の静磁場発生装置において、前記磁場発生源が超電導電磁石であることを特徴とする静磁場発生装置。
6. 請求項１ないし請求項５に記載の静磁場発生装置を用いた磁気共鳴イメージング装置。

Images