JP2005204683A - 磁場発生装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は開放型の磁力発生装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング装置において、磁束が通る磁路を軸対称形状に出来ない場合にも、高度に均一な磁場を計測空間に形成することを目的とする。
【解決手段】
本発明の装置では、第一，第二の環状の磁場発生コイルと、該磁場発生コイルをそれぞれ収納する第一，第二のコイル容器と、該コイル容器を相互に離間して相対向するように配置すると共に、配置したコイル容器間に計測磁場空間を形成する磁力発生装置において、前記第一，第二の環状の磁場発生コイルと磁気回路を形成する第一，第二の磁極を配置し、該第一，第二の磁極の中心点を結ぶ中心線に対して、前記第一，第二のコイル容器の中心点を結んだ中心線の位置を偏らせ、又は第一又は第二のコイル容器を傾けたことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は磁場発生装置及びそれを用いた磁気共鳴イメージング（以下、ＭＲＩと称す）装置に係り、特に被検体に閉塞感を与えないように計測空間を広くした開放型のＭＲＩ分析に適する磁力発生装置及びそれを用いたＭＲＩ装置に関する。

開放型のＭＲＩ装置に使用される磁場発生装置の従来例においては、特開２００３−
１５９２３０号公報に示されているように磁場発生用の超伝導コイルと冷媒の液体ヘリウムとをコイル容器に納め、このコイル容器を磁気回路を構成する支持部材を介して上下に配置することで計測空間を十分に広く確保する技術が示されている。

特開２００３−１５９２３０号公報

しかしながら、従来のＭＲＩ装置用の磁場発生装置では装置の磁気回路の特性により、又は、外的な要因により計測空間の磁場均一度が乱れてしまう場合に、均一な磁場を計測空間に形成する構成は示されていなかった。

即ち、磁場を発生するコイルは円形に作られることが多く、従ってコイルの近傍では軸対称形状に製作される。しかし、磁束を帰還させるための磁路全てを軸対称形状には出来ないので、高度に均一な磁場であることが要求される計測空間内に非軸対称な磁場成分が発生する原因となっていた。従来のＭＲＩ装置用の磁場発生装置ではこれらの問題を解決するには至っていなかった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、その目的は、磁束が通る磁気回路全てを軸対称形状に出来ない場合でも、均一な磁場を有する計測空間を作ることを可能にした磁場発生装置及びそれを用いたＭＲＩ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は第一，第二の環状の磁場発生コイルと、該磁場発生コイルをそれぞれ収納する第一，第二のコイル容器と、該コイル容器を相互に離間して相対向するように配置すると共に、配置したコイル容器間に計測磁場空間を形成する磁場発生装置において、前記第一，第二の環状の磁場発生コイルと磁気回路を形成する第一，第二の磁極を配置し、該第一，第二の磁極の中心点を結ぶ中心線の位置に対して、前記第一，第二のコイル容器の中心点を結んだ中心線の位置を偏らせたことを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するために、本発明は第一，第二の環状の磁場発生コイルと、該磁場発生コイルをそれぞれ収納する第一，第二のコイル容器と、該コイル容器を相互に離間して相対向するように配置すると共に、配置したコイル容器間に計測磁場空間を形成する磁場発生装置において、前記第一，第二の環状の磁場発生コイルと磁気回路を形成する第一，第二の磁極を配置し、該第一，第二の磁極の中心点を結ぶ中心線に対して、前記第一又は第二のコイル容器を傾けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、磁気的な要因で計測空間に均一に磁場空間が形成されない問題が発生したとしても、計測空間の磁場を均一化することを実現できるので、安定した高精度の測定を行うことが実現できる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

本発明の磁場発生装置を用いたＭＲＩ装置の一実施例の概要を説明する。ＭＲＩ装置は図７に示すように、超伝導コイル（図示せず）、該超伝導コイルを冷媒のヘリウム液と共に収納するコイル容器（図示せず）、該コイル容器を包囲し、且つ内部が真空に保持された真空容器１，２とこれらの真空容器１，２にそれぞれ対応するＲＦコイル及び傾斜磁場コイルからなる超伝導磁石装置８０と、被検体を乗せるベッド９０と、被検体からの核磁気共鳴信号を解析する制御装置１００とから構成され、また、冷媒のヘリウム液はリザーブタンク４３に収められ、かつ、冷凍機４４により冷却される。そして前記真空容器１，２をそれぞれ鉄等の強磁性体で構成された支持プレート２１，２２を介して、同様に強磁性体で構成された支持部材４１，４２で支えて相互に離間して相対向するように配置すると共に、両真空容器１，２間に形成される計測空間に垂直に磁場を形成し、ベッド９０に乗った被検体の断層撮影を行うものである。

本発明の第１の実施例を図１，図２を用いて説明する。

図７の実施例で示された部材と対比して、特に言及しない限りは同一符号の部材は図７の実施例と同様の構成，効果を備えたものである。

本実施例では鉄等の強磁性体で作られた対向する磁極２３，２４と超伝導コイルを有する真空容器１，２の配置が同軸ではなく、図２の断面図に示すように磁極２３，２４の中心点を結ぶ中心軸Ａ−Ａ′に対して、超伝導コイルを有する真空容器１，２の中心点を結ぶ中心軸Ｂ−Ｂ′が偏心した位置になるように構成した例である。本実施例では磁極を支える支持部材３４の構造物白身に関しては、特に材質を規定しておらず、強磁性体で構成されているかどうかは問わない。

本発明によれば、例えば、周囲にある磁性体，環境に存在する地磁気などに起因する非軸対称成分の磁場を相殺するために磁極の中心軸に対してコイル容器の中心軸をあえて偏心した位置にしたものであり、真空容器１，２の中心軸Ｂ−Ｂ′と磁極２３，２４の中心軸Ａ−Ａ′とが合うようにそれぞれの部材の位置を合わせた際に、磁極２３，２４間に形成される磁束の中心が磁極２３，２４の中心軸Ａ−Ａ′に対して支持部材３４の反対側に形成されてしまうような場合に対して、本発明の実施例では真空容器１，２の中心軸Ｂ−Ｂ′を支持部材３４側に形成するように構成することで磁束の中心が均一に安定して磁極２３，２４の中心軸Ａ−Ａ′上に形成することを実現している。

このように、本発明の実施例の構成によれば、例えば、周囲にある磁性体，環境に存在する地磁気などに起因する非軸対称成分を発生させる原因が生じていたとしても、計測空間の磁場を均一化することを実現できる。

また、この実施例ではコイルとして超伝導コイルを示したが常伝導コイルも用いることが可能である。

図３に電磁石の第２の実施例、図４にその断面図を示す。

前述の実施例で示された部材と対比して、特に言及しない限りは同一符号の部材は前述の実施例と同様の構成，効果を備えたものである。

本実施例の装置は、強磁性体からなる支持部材３６である支柱を備えたものであり、図４の断面図に示すように磁極２３，２４の中心点を結ぶ中心軸Ｃ−Ｃ′に対して、真空容器１，２の中心点を結ぶ中心軸Ｄ−Ｄ′が偏心した位置になるように構成した例である。

本発明は、強磁性体である支持部材３６の支柱が磁極の中心軸に対して片側に位置し非軸対称的であるため、それによって生じる磁場の非対称成分を補正するために磁極の中心軸に対してコイルの中心軸をあえて偏心した位置にしたものであり、真空容器１，２の中心軸Ｃ−Ｃ′と磁極２３，２４の中心軸Ｄ−Ｄ′とが合うようにそれぞれの部材の位置を合わせた際に、磁極２３，２４間に形成される磁束の中心が磁極２３，２４の中心軸Ｃ−Ｃ′に対して支持部材３６の反対側に形成されてしまうような場合に対して、本発明の実施例では真空容器１，２の中心軸Ｄ−Ｄ′を支持部材３６側に形成するように構成することで磁束の中心が均一に安定して磁極２３，２４の中心軸Ｃ−Ｃ′上に形成することを実現している。

このように、本発明の実施例の構成によれば、例えば、磁気回路の特性に起因した非軸対称成分を発生させる原因が存在していたとしても、計測空間の磁場を均一化することを実現できる。

また、この実施例ではコイルとして超伝導コイルを示したが常伝導コイルも用いることが可能である。

図５に更に他の実施例を示す。

前述の実施例で示された部材と対比して、特に言及しない限りは同一符号の部材は前述の実施例と同様の構成，効果を備えたものである。

本実施例の装置は、超伝導コイルを有する真空容器１，２の中心点を通る中心線Ｆ−
Ｆ′，Ｇ−Ｇ′が磁極２３，２４の中心点を結ぶ中心軸Ｅ−Ｅ′に対してそれぞれ角度
θ₁ ，θ₂ 傾けるように、それぞれの真空容器１，２を配置して構成したものである。

本発明は、強磁性体である支持部材３８の支柱が磁極の中心軸に対して片側に位置し非軸対称的であるため、それによって生じる磁場の非対称成分を補正するために磁極の中心軸に対して真空容器をあえて傾けた位置に設定したものであり、真空容器１，２の中心軸Ｆ−Ｆ′，Ｇ−Ｇ′と磁極２３，２４の中心軸Ｅ−Ｅ′とが合うようにそれぞれの部材の位置を合わせた際に、磁極２３，２４間に形成される磁束の中心が磁極２３，２４の中心軸Ｅ−Ｅ′に対して支持部材３８の反対側に形成されてしまうような場合に対して、本発明の実施例では真空容器１，２の中心軸Ｆ−Ｆ′，Ｇ−Ｇ′の向きを支持部材３８側に形成するように構成することで磁束の中心が均一に安定して磁極２３，２４の中心軸Ｅ−
Ｅ′上に形成することを実現している。

また、この実施例ではコイルとして超伝導コイルを示したが常伝導コイルも用いることが可能である。

更に、前述した各実施例では第一，第二の環状の真空容器が固定された構成を示しているが、第一，第二の環状の真空容器の位置を変える位置調整機構を設けることで、一旦調整した磁気回路の状況が変化して磁束の中心が磁極の中心軸上に形成されない状況になっても、この位置調整機構を用いることで第一，第二の環状の真空容器の位置を微調整して、磁束の中心が均一に安定して磁極の中心軸上に形成することが実現できる。

本発明の実施の形態１による超伝導磁石の斜視図である。 本発明の実施の形態１による超伝導磁石の断面図である。 本発明の実施の形態２による超伝導磁石の斜視図である。 本発明の実施の形態２による超伝導磁石の断面図である。 本発明の実施の形態３による超伝導磁石の斜視図である。 本発明の実施の形態３による超伝導磁石の断面図である。 本発明を適用したＭＲＩの実施例である。

符号の説明

１，２…真空容器、２１，２２…支持プレート、２３，２４…磁極、３４，３６，３８，４１，４２…支持部材。

Claims (9)

1. 第一，第二の環状の磁場発生コイルと、
   該磁場発生コイルをそれぞれ収納する第一，第二のコイル容器と、
   該コイル容器を相互に離間して相対向するように配置すると共に、配置したコイル容器間に計測磁場空間を形成する磁場発生装置において、
   前記第一，第二の環状の磁場発生コイルと磁気回路を形成する第一，第二の磁極を配置し、
   該第一，第二の磁極の径方向の中心点を結ぶ中心線の位置に対して、前記第一，第二のコイル容器の径方向の中心点を結んだ中心線の位置を偏らせたことを特徴とする磁場発生装置。
2. 請求項１の磁場発生装置において、
   前記磁場発生コイルとして、超伝導コイルを用いたことを特徴とする磁場発生装置。
3. 請求項１の磁場発生装置において、
   前記第一，第二の磁極が強磁性体で構成され、かつ、該第一，第二の磁極が強磁性体の部材で連結されていることを特徴とする磁場発生装置。
4. 請求項１の磁場発生装置において、
   前記第一又は第二の環状の磁場発生コイルの位置を変える位置調整機構を備えたことを特徴とする磁場発生装置。
5. 第一，第二の環状の磁場発生コイルと、
   該磁場発生コイルをそれぞれ収納する第一，第二のコイル容器と、
   該コイル容器を相互に離間して相対向するように配置すると共に、配置したコイル容器間に計測磁場空間を形成する磁場発生装置において、
   前記第一，第二の環状の磁場発生コイルと磁気回路を形成する第一，第二の磁極を配置し、
   該第一，第二の磁極の径方向の中心点を結ぶ中心線に対して、
   前記第一又は第二のコイル容器の外周部が形成する面の法線が０度より大きい角度となることを特徴とする磁場発生装置。
6. 請求項５の磁場発生装置において、
   前記磁場発生コイルとして、超伝導コイルを用いたことを特徴とする磁場発生装置。
7. 請求項５の磁場発生装置において、
   前記第一，第二の磁極が強磁性体で構成され、かつ、該第一，第二の磁極が強磁性体の部材で連結されていることを特徴とする磁場発生装置。
8. 請求項５の磁場発生装置において、
   前記第一又は第二の環状の磁場発生コイルの位置を変える位置調整機構を備えたことを特徴とする磁場発生装置。
9. 請求項１から８のうちの一つの請求項において、
   前記磁場発生装置を用いたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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