JP2006095259A - 超電導磁石装置及びその超電導磁石装置を備えたｍｒｉ装置，ｎｍｒ分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
開放感を確保した、設置性及び操作性に優れた超電導磁石装置及びその超電導磁石装置を備えたＭＲＩ装置，ＮＭＲ分析装置を提供する。
【解決手段】
定格運転時の電流の向きが同じで互いに引き合う電磁力が働いている少なくとも２個の超電導コイル２５Ａ，２６Ａ含み、超電導磁石装置の静磁場発生源を構成する複数の超電導コイル及び複数の超電導コイルを支持する支持部材１１を収納する冷媒容器２Ａと、冷媒容器２Ａを覆う非磁性良導体（例えばアルミ）で構成された輻射シールド３Ａを備え、円環状の非磁性良導体１３（例えばアルミ）を輻射シールド３Ａより超電導コイル２５Ａ，２６Ａに近い位置で、超電導コイル２５Ａ，２６Ａの間に配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は超電導磁石装置、及び超電導磁石装置を備えた磁気共鳴イメージング(ＭＲＩ)装置，核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、生体の大部分を構成する水素原子核の核磁気共鳴(NMR)現象が組織によって異なることを利用して、生体組織を画像化するもので、共鳴の強さや、共鳴の時間的変化の速さが画像のコントラストとして現われる。生体組織の画像を撮像するためには、０.３Ｔ以上の強い磁場強度と１０ppm程度の高い静磁場均一度，高い磁場安定性が必要であるので超電導磁石が使用されている。

〔特許文献１〕には、超電導磁石装置の静磁場発生源を均一磁場の発生領域を挟んで対向配置された２組の超電導コイルで構成し、各組のコイル群は、一定の方向の電流を流す主コイルと、主コイルとは逆方向の電流を流す打ち消しコイルと、磁場均一度を補正する補正用コイルで構成した超電導磁石装置が記載されている。

〔特許文献２〕には、円筒状の超電導コイルと、この超電導コイルを包囲するように配置され軸方向に複数本のスリットを適宜の間隔で設けた円筒体からなる輻射シールドと、超電導コイル及び輻射シールドを同軸的に収納し、中央部に常温ボアを有する真空容器を備えたＭＲＩ装置用超電導マグネットが記載されている。

〔特許文献３〕には、最大経験磁場と中心磁場との比が１.３ 以下でコイルの中心軸が水平方向になるように横置きされたスプリット型多層円筒超電導コイル系の中心軸に第１の室温空間をクライオスタットを貫通して形成し、第１の温室空間には磁場均一度を良くするための室温シムコイル系を配置し、鉛直方向にスプリットギャップの中心を通る第２の室温空間をクライオスタットを貫通して形成させ、第２の室温空間に被測定試料およびソレノイド型プローブコイルを有するＮＭＲプローブを挿入したＮＭＲ分析装置が記載されている。

特開平９−１５３４０８号公報 特開平７−２２２３１号公報 特開２００３−３２９７５５号公報

ＭＲＩ装置においては、被験者に圧迫感を与えない開放感と、被験者へ容易にアクセスできる構造が望まれており、真空容器間を可能な限り広げて配置する必要がある。一方、強力で均一な磁場を撮像空間に形成するためには、対向して配置されている超電導コイルを互いに近づける必要がある。そのため、被験者に圧迫感を与えない程度に測定空間を確保し、超電導コイルはできるだけ撮像空間に近い位置に配置する構造になるように設計される。

しかし、〔特許文献１〕に記載のＭＲＩ装置においては、一般的には、図１３に示すように電流の向きが同じ２つの超電導コイル２５Ａ，２６Ａが同軸で対向する位置に配置される。この場合、励消磁時及び励磁後の運転時（以下、定格運転時という）には、超電導コイル２５Ａ，２６Ａに同じ方向の電流が流れているので、矢印７，８で示すＺ方向に電磁力が働く。

一方、超電導コイル２６Ａがクエンチした時には、コイルの周囲で電気伝導度が一番高い輻射シールド３Ａの撮像空間側に渦電流が流れ磁場との相互作用によって、矢印９で示すように定格運転時と逆向きの電磁力が働く。このため、超電導コイル２６Ａの撮像空間側にも支持部材１１Ａを設ける必要があり、この支持部材１１Ａがあるため超電導コイルを撮像空間に近い位置に配置することができないという問題がある。

又、超電導コイル２５Ａ，２６Ａには矢印７，８で示す方向に互いに引き合う電磁力が働くため、超電導コイル２５Ａ，２６Ａの間に設けられる口出し線１０は支持部材１１Ａ側に出ている。よって、クエンチ時に逆向きの電磁力によって超電導コイル２６Ａが矢印９の方向に動くと、超電導コイル２６Ａの口出し線１０が切れるという問題も発生する。又、クエンチ時の渦電流によって、輻射シールド３が破損或いは変形するという問題も発生する。ＭＲＩ装置の場合、輻射シールドの破損，変形によって断熱性能が低下するだけでなく、傾斜磁場の印加により輻射シールド３に渦電流が流れると、電磁力による僅かな振動によって実用に堪える撮像ができないという問題が発生する。

そこで、〔特許文献２〕に記載のように、輻射シールドにスリットを入れ、かつスリットに電気絶縁物等を嵌め込むことによって剛性強度が強化されるので、渦電流による電磁力が発生しても変形及び振動が起きず、実用に堪え得る撮像が可能となる。しかし、輻射シールドの伝熱性能が低下して高温になるという問題があった。

一方、ＮＭＲ分析装置にも、ＭＲＩ装置と同様に測定空間に均一な静磁場を発生させるための超電導磁石が用いられる。ＮＭＲ分析装置は、測定する試料に電磁波を照射した時に発生する水素原子核の核磁気共鳴現象を利用して、試料の物理的，化学的性質を解析する装置である。現在、タンパク質などの複雑な分子構造を持つ有機化合物を感度良く分析するニーズが高まっている。

しかし、感度を向上させるためには、１０Ｔ以上の高磁場、０.１ppm以下の測定空間の高均一磁場化が必要であり、装置が大型化するという問題があった。そこで、〔特許文献３〕に記載のような設置性，操作性に優れたコンパクトな高分解能ＮＭＲ分析装置の開発が進められている。

ＮＭＲ装置においても、一般的には、図１４に示すように電流の向きが同じで径が異なる２つの超電導コイル系３６ａ，３６ｂが同心で配置される。この場合、定格運転時には、超電導コイル系３６ａ，３６ｂに同じ方向の電流が流れているので、矢印４４，４５で示すように半径方向に電磁力が働く。

超電導コイル系３６ａがクエンチした際には、コイルの周囲で電気伝導度が一番高い輻射シールド３３の径方向の外側に渦電流が流れ、磁場との相互作用によって矢印４６で示すように定格運転時と逆向きの電磁力が働く。このため、超電導コイル系３６ａの径方向外側を支持する必要が生じ、装置のコンパクト化が図れないという問題があった。

本発明の第１の目的は、輻射シールドの伝熱性能を良好に保ち、超電導コイルがクエンチした場合の電磁力の向きを、定格運転時と同方向にすることによって、無駄な支持部材を省いたＭＲＩ装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、十分な測定空間を確保して高磁場化，測定空間の高均一磁場化をしたＭＲＩ装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、超電導コイルがクエンチした場合の電磁力の向きを、定格運転時と同方向にすることによって、無駄な支持部材を省いたコンパクトなＮＭＲ分析装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、定格運転時の電流の向きが同じで互いに引き合う電磁力が働いている少なくとも２個の超電導コイルを含み、撮像空間に均一磁場を発生するための複数の超電導コイル及び超電導コイルを支持する支持部材を収納する一対の冷媒容器と、該各冷媒容器を覆う一対の輻射シールドを備え、前記輻射シールドより前記超電導コイルに近い位置で前記２個の超電導コイルの間に非磁性良導体を配置するものである。

超電導コイルのクエンチ時に発生する渦電流の大部分が非磁性良導体に流れるので、渦電流が輻射シールドのみに流れた場合に起こる輻射シールドの破損や変形による断熱性能の低下を防ぐことができる。

その結果、装置の安定性を確保でき、輻射シールドに強度を持たせるためのコスト及びコイルの支持部材に要するコストを低減できる。

又、超電導コイルがクエンチした場合においても、超電導コイルに働く電磁力の向きは定格運転時と変わらないので、超電導コイルと撮像空間の間の支持部材が不要となる。これによって、感度を向上させるための高磁場化，測定空間の高均一磁場化を図る上で、測定空間が狭くなるのを防ぐことができる。また、コイルの口出し線が切れるのを防止できる。

本発明の第１の実施例を図１から図６により説明する。図１はＭＲＩ装置の縦断面図で、図２はその外観を示す斜視図である。但し、図２では主コイル２１Ａ，２１Ｂを図示しており、その他の超電導コイルは省略して図示している。

図１，図２に示すように、磁場中心軸１２方向にＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な水平方向にＸ軸，Ｙ軸をとっている。被験者は、自身の検査領域が撮像領域１の中に納まるようにベッドに横たわる。矢印６で示すＺ方向に形成される均一磁場の発生源は、撮像領域１を挟んで対向位置に配置された３組の超電導コイルで構成される。３組の超電導コイルは、一定方向の電流を流す主コイル２１Ａ，２１Ｂ、主コイル２１Ａ，２１Ｂとは逆方向の電流を流す打ち消しコイル２２Ａ，２２Ｂ、磁場均一度を補正する補正コイル２３Ａ，２３Ｂである。３組の超電導コイルは、Ｚ軸の周りに超電導線材を巻回してコイルが形成されている。

主コイル２１Ａ，打ち消しコイル２２Ａ，補正コイル２３Ａは冷却用の冷媒とともに冷媒容器２Ａに収納され、冷媒容器２Ａの周囲には輻射シールド３Ａが設けられ、輻射シールド３Ａは真空容器４Ａに収納されている。多くの場合、低温で熱伝導が高い材料は電気伝導度も高くなることが知られており、輻射シールド３Ａ，３Ｂには、熱伝導性が良い材料、例えばアルミニウムが使用される。主コイル２１Ｂ，打ち消しコイル２２Ｂ，補正コイル２３Ｂも同様に冷却用の冷媒とともに冷媒容器２Ｂに収納され、冷媒容器２Ｂの周囲には輻射シールド３Ｂが設けられ、輻射シールド３Ｂは真空容器４Ｂに収納されている。真空容器４Ａと真空容器４Ｂとは対向された状態で支柱５により連結されている。

真空容器４Ａ，４Ｂの撮像領域１側には、位置情報を得るために、均一磁場に重畳する形で磁場を空間的に変化させる傾斜磁場コイル２４Ａ，２４Ｂが配置されている。傾斜磁場コイル２４Ａ，２４Ｂは、Ｚ軸の周りに超電導線材を巻回して形成したコイルと、図示していないＸ方向，Ｙ方向に傾斜磁場を発生するコイルが設置されている。

図３は、真空容器４Ａの縦断面図で、図１のＸ＞０，Ｚ＞０の領域の一部を示している。真空容器４Ａの内部には輻射シールド３Ａが支持部材１７を介して設置されており、輻射シールド３Ａの内部には支持部材１７を介して冷媒容器２Ａが設置されている。これらの支持部材１７は、外部から熱が侵入しないように低熱伝導の材料、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が用いられ、十分な強度が確保できる範囲で各容器との接触面積が小さくなるように設定している。

冷媒容器２Ａの内部には複数の超電導コイルが設置されるが、図３では複数ある超電導コイルのうち、定格運転時の電流の向きが同じで、互いに引き合う電磁力が働いている超電導コイル２５Ａ，２６Ａを図示している。超電導コイル２５Ａ，２６Ａは、支持部材
１１内に同軸で互いに対向して配置されている。

図３に示すように、超電導コイル２５Ａと超電導コイル２６Ａとの間で、超電導コイル２５Ａ又は超電導コイル２６Ａのいずれかと支持部材１１との間には、例えばアルミ，アルミ合金，銅，低温でアルミ相当の電気伝導度を有する材料で形成された円環状の非磁性良導体１３が配置されている。又、超電導コイル２６Ａと非磁性良導体１３との距離が、超電導コイル２６Ａと輻射シールド３Ａとの距離よりも短くなるように設定されている。すなわち、超電導コイル２５Ａ又は２６Ａと非磁性良導体１３との距離が、超電導コイル２５Ａ又は２６Ａと輻射シールド３Ａとの距離よりも短くなるように設定されている。

非磁性良導体１３は円環形状である。図４に示すように、支持部材１１に非磁性良導体１３を重ね、外周部分を複数個のボルト１６で固定している。ネジ穴１５は、クエンチ時の発熱によって非磁性良導体１３が熱膨張することを考慮した大きさ分ボルト１６の径より大きな径とし、コイルと非磁性良導体１３が接する面、支持部材１１と非磁性良導体
１３が接する面には剥離処理及び絶縁処理を施している。

このように、非磁性良導体１３と超電導コイル２６Ａとの距離が、輻射シールド３Ａと超電導コイル２６Ａとの距離より短いため、超電導コイルのクエンチ時に発生する渦電流は非磁性良導体１３を流れる。このため、超電導コイル２６Ａに働く電磁力は、定格運転時と同じ方向のＺ方向の上向きとなり、超電導コイル２６Ａの下側部分に支持部材１１Ａを設ける必要がない。この結果、超電導コイル２６Ａと、撮像領域１の下方に配置されている超電導コイルとの距離を小さくできるので、撮像領域１に高い磁場均一度と強い磁場強度の磁場を形成でき、高い開放度を確保することができる。又、コイルの口出し線が切れるという問題も解決できる。又、非磁性良導体１３が絶縁層を介して超電導コイルの周囲に配置されているため、超電導コイルのクエンチ発生時にクエンチバックの効果が期待できる。

次に、図５に示すように、超電導コイル２５Ａ，２６Ａが撮像領域１から離れた位置に、同軸で互いに対向して配置されている場合についても同様に、例えばアルミ，アルミ合金，銅，低温でアルミ相当の電気伝導度を持つ材料である非磁性良導体１３を配置することにより、超電導コイル２５Ａに働く電磁力の向きが定格運転時と同じＺ方向の下向きになるので、支持部材が不要となりコイルの口出し線が切れるという問題も解決できる。又、非磁性良導体１３が絶縁層を介して超電導コイルの周囲に配置されているため、超電導コイルのクエンチ時にクエンチバックの効果が期待できる。

又、図６に示すように、径の異なる超電導コイル２５Ａ，２６Ａを同心で配置した場合、超電導コイル２５Ａ又は超電導コイル２６Ａのいずれかと支持部材１１との間に非磁性良導体１３を配置することによって、超電導コイル２５Ａに働く電磁力の向きを定格運転時と同方向になるので、支持部材が不要となり、コイルの口出し線が切れるという問題が解決でき、非磁性良導体１３が絶縁層を介して超電導コイルの周囲に配置されているため、超電導コイルのクエンチ時にクエンチバックの効果が期待できる。

本発明の第２の実施例を図７により説明する。図７は、真空容器４Ａの縦断面図で、図１のＸ＞０，Ｚ＞０の領域の一部を示している。図３と同様に、冷媒容器２Ａの内部には複数の超電導コイルが設置されるが、図７では複数ある超電導コイルのうち、定格運転時の電流の向きが同じで、互いに引き合う電磁力が働いている超電導コイル２５Ａ，２６Ａを図示している。超電導コイル２５Ａ，２６Ａは、支持部材１１内に同軸で互いに対向して配置されている。

図７に示すように、本実施例の円環状の非磁性良導体１３は、超電導コイル２５Ａ，
２６Ａで挟まれた部分の支持部材１１内に配置している。超電導コイル２６Ａと非磁性良導体１３との距離は、超電導コイル２６Ａと輻射シールド３Ａとの距離よりも短くなるように配置されている。

又、図８は、図７で示す例の変形例である。図８で示す例は、図７で示す例と同様に構成されているが、この例では、非磁性良導体１３は、超電導コイル２５Ａ，２６Ａで挟まれた部分の支持部材１１の外周側に配置し、外周側から複数個のボルト１６で固定されている。内周側にスペースがある場合は支持部材１１の内周側に固定してもよい。超電導コイル２６Ａと非磁性良導体１３との距離は、超電導コイル２６Ａと輻射シールド３Ａとの距離よりも短くなるように配置されている。

図３に示す例と同様に、非磁性良導体１３は円環形状である。図４に示すように、支持部材１１に非磁性良導体１３を重ね、外周部分を複数個のボルト１６で固定している。ネジ穴１５は、クエンチ時の発熱によって非磁性良導体１３が熱膨張することを考慮した大きさ分ボルト１６の径より大きな径とし、支持部材１１と非磁性良導体１３が接する面には剥離処理及び絶縁処理を施している。その他の部分は、図３に示す例と同様に構成されている。

本実施例においても非磁性良導体１３と超電導コイル２６Ａとの距離が、輻射シールド３Ａと超電導コイル２６Ａとの距離より短いため、超電導コイルのクエンチ時に発生する渦電流は非磁性良導体１３を流れる。よって、超電導コイル２６Ａに働く電磁力は定格運転時と同じのＺ方向の上向きとなるので、超電導コイル２６Ａの下側部分の支持部材は必要でない。

この結果、超電導コイル２６Ａと、撮像領域１の下方に配置されている超電導コイルとの距離を小さくできるので、撮像領域１に高い磁場均一度と強い磁場強度の磁場を形成でき、高い開放度を確保することができる。又、コイルの口出し線が切れるという問題も解決できる。

又、本実施例においても、図５に示すように超電導コイル２５Ａ，２６Ａを撮像領域１から離れた位置に同軸で対向して配置した場合、図５で説明した作用，効果を奏する。又、図６に示すように、径の異なる超電導コイル２５Ａ，２６Ａを同心で配置した場合も、図６で説明した作用，効果を奏する。

本発明の第３の実施例について、図９により説明する。図９の例は、図３に示す例と同様に構成されているが、図９に示す例では、支持部材１１の一部、すなわち超電導コイル２５Ａと２６Ａとの間の領域、を円環状の非磁性良導体１３で形成し、非磁性良導体１３は周方向に内周側から複数個のボルト１６で支持部材１１に固定されている点が異なる。

本実施例においても非磁性良導体１３と超電導コイル２６Ａとの距離が、輻射シールド３Ａと超電導コイル２６Ａとの距離より短いため、超電導コイルのクエンチ時に発生する渦電流は非磁性良導体１３を流れ、超電導コイル２６Ａに働く電磁力は定格運転時と同じＺ方向の上向きとなるので、超電導コイル２６Ａの下側部分の支持部材は必要でない。

この結果、超電導コイル２６Ａと、撮像領域１の下方に配置されている超電導コイルとの距離を小さくできるので、撮像領域１に高い磁場均一度と強い磁場強度の磁場を形成でき、高い開放度を確保することができる。又、コイルの口出し線が切れるという問題も解決できる。又、非磁性良導体１３が絶縁層を介して超電導コイルの周囲に配置されているため、超電導コイルのクエンチ時にクエンチバックの効果が期待できる。

又、本実施例においても、図５に示すように超電導コイル２５Ａ，２６Ａを撮像領域１から離れた位置に同軸で対向して配置した場合、図５で説明した作用，効果を奏する。又、図６に示すように、径の異なる超電導コイル２５Ａ，２６Ａを同心で配置した場合も、図６で説明した作用，効果を奏する。

本発明の第４の実施例について、図１５を用いて説明する。図１５はスリットを設けた上側輻射シールドの撮像領域側の面を示した図である。第１，第２，第３の実施例で示した非磁性良導体１３の配置構造に加えて、輻射シールド３Ａの撮像領域側の面に、複数本のスリット４７を周方向に適宜の間隔で設ける。これにより、輻射シールド３Ａに発生する渦電流をさらに低減する効果が期待できる。

又、本実施例においても、図５に示すように超電導コイル２５Ａ，２６Ａを撮像領域１から離れた位置に同軸で対向して配置した場合、図５で説明した作用，効果を奏する。又、図６に示すように、径の異なる超電導コイル２５Ａ，２６Ａを同心で配置した場合も、図６で説明した作用，効果を奏する。

次に、ＮＭＲ分析装置に適用した例について、図１０から図１２を用いて説明する。図１０はＮＭＲ分析装置の一例を示す縦断面図で、図１１はその外観を示す斜視図である。但し、図１１では超電導コイル系３６を左右に１つずつ図示しその他は省略している。

図１０に示すように、磁場中心軸方向にＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な方向にＸ軸，Ｙ軸をとっている。矢印３５で示すＺ方向に形成される均一磁場の発生源は超電導コイル系３６である。各超電導コイル系３６は、図１２に示すように、Ｚ軸周りに超電導線材を巻回して形成される。ＮＭＲ分析装置は、超電導コイル系３６を図示しない冷媒とともに収容した冷媒容器３２と、冷媒容器３２を覆う輻射シールド３３と、輻射シールド３３を覆うクライオスタット３４で構成される。クライオスタット３４には、Ｚ軸に沿ってクライオスタット３４を貫く第１の室温空間３７と、Ｘ軸に沿ってクライオスタット３４を貫く第２の室温空間３８と、Ｙ軸に沿ってクライオスタット３４を貫く図示しない第３の室温空間が形成されている。第１，第２，第３の温室空間の交点部分には、被測定試料３１が設置される。輻射シールド３３には、主に熱伝導性が良い材料、例えばアルミニウムが使用されている。多くの場合、低温で熱伝導が高い材料は電気伝導度も高くなることが知られている。ＮＭＲ分析装置においては、図示はしていないが、ＮＭＲプローブ，超電導シムコイル系，電磁波照射系，電磁波検出系などが設けられる。

図１２は、輻射シールド３３の縦断面図で、図１０のＸ＞０，Ｚ＞０の領域の一部を示している。輻射シールド３３の内部には支持部材４３を介して冷媒容器３２が設置されている。これらの支持部材１７は、外部から熱が侵入しないように低熱伝導の材料、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）が用いられ、十分な強度が確保できる範囲で各容器との接触面積が小さくなるように設定している。

冷媒容器３２の内部には複数の超電導コイルが設置されるが、図１２では複数ある超電導コイルのうち、定格運転時の電流の向きが同じで、互いに引き合う電磁力が働いている超電導コイル系３６ａ，３６ｂを含む超電導コイル系３６を図示している。径の異なる超電導コイル系３６ａ，３６ｂは、支持部材３９内に同心で配置されている。

図１２に示すように、超電導コイル系３６ａと超電導コイル系３６ｂとの間で、超電導コイル系３６ａ又は超電導コイル系３６ｂのいずれかと支持部材３９との間には、例えばアルミ，アルミ合金，銅，低温でアルミ相当の電気伝導度を有する材料で形成された円環状の非磁性良導体４０が配置されている。又、超電導コイル系３６ａと非磁性良導体４０との距離が、超電導コイル系３６ａと輻射シールド３３との距離よりも短くなるように設定されている。

非磁性良導体４０は円環形状である。図１２に示すように、非磁性良導体４０は外周部分を複数個のボルト４１で支持部材３９に固定されている。ネジ穴４２は、クエンチ時の発熱によって非磁性良導体４０が熱膨張することを考慮した大きさ分ボルト４１の径より大きな径とし、コイルと非磁性良導体４０が接する面、支持部材３９と非磁性良導体４０が接する面には剥離処理及び絶縁処理を施している。

冷媒容器３２と輻射シールド３３との間の支持部材４３は、外部から熱が侵入しないように、低い熱伝導性の材料、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を使用し、強度が保てる範囲内で各容器との接触面積を小さくしている。非磁性良導体４０と超電導コイル系
３６ａとの距離は、輻射シールド３３と超電導コイル系３６ａとの距離より短いため、クエンチ時に発生する渦電流は非磁性良導体４０を流れ、超電導コイル系３６ａに働く電磁力は定格運転時と同じＺ方向下向きとなる。この結果、超電導コイル系３６ａの上部の領域は支持部材を設ける必要がなくなる。又、非磁性良導体４０が絶縁層を介して超電導コイルの周囲に配置されているため、超電導コイルのクエンチ時にクエンチバックの効果が期待できる。

なお、超電導コイル，非磁性良導体は、同軸，円環状で説明したが、厳密に同軸でなく非円形でもよい。又、第２の実施例，第３の実施例，第４の実施例はＮＭＲ装置にも適用できる。

以上説明したように、各実施例によれば、超電導コイルのクエンチ時に発生する渦電流が非磁性良導体に流れるので、渦電流が輻射シールドに流れた場合に起こる輻射シールドの破損や変形による断熱性能の低下を防ぐことができる。

その結果、装置の安定性を確保でき、輻射シールドに強度を持たせるためのコスト及びコイルの支持部材に要するコストを低減できる。

又、超電導コイルがクエンチした場合においても、超電導コイルに働く電磁力の向きは定格運転時と変わらないので、撮像空間側の超電導コイルを支持する支持部材が不要となり、超電導コイルと撮像空間の下方に配置されている超電導コイルとの距離を小さくできるので、撮像空間に高い磁場均一度と強い磁場強度の磁場を形成でき、高い開放度を確保することができる。この結果、被験者の開放感と被験者へのアクセス性を向上させることができる。

又、コイルの口出し線が切れるという問題も解決できる。又、非磁性良導体が絶縁層を介して超電導コイルと接している場合は、超電導コイルのクエンチ時にクエンチバックの効果が期待できる。

このように、高画質の画像が得られ、被験者へのアクセス性と測定空間の解放性が高いＭＲＩ装置を安価に作ることができる。又、ＮＭＲ装置においても、上述した効果と同様の効果を奏し、超電導コイルがクエンチした場合においても、超電導コイルに働く電磁力の向きは定格運転時と変わらないので、支持部材の量が低減される。これによって、感度を向上させるための高磁場化及び測定空間の高均一磁場化を図る上で、装置の大型化を抑えることができる。このように、高感度でコンパクトなＮＭＲ分析装置を安価に作ることができる。

本発明の第１の実施例であるＭＲＩ装置の縦断面図である。 ＭＲＩ装置の一部の構成を示す斜視図である。 図１に示すＭＲＩ装置の一部を示す縦断面図である。 非磁性良導体のネジ止めの一例を示す斜視図である。 超電導コイルが撮像領域から離れた位置に同軸で互いに対向して配置されている例を示す縦断面図である。 径の異なる超電導コイルを同心で配置した例を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施例を示す縦断面図である。 図７の変形例を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施例を示す縦断面図である。 ＮＭＲ分析装置の縦断面図である。 ＮＭＲ分析装置の外観を示す斜視図である。 図１０の一部の構成を示す縦断面図である。 従来のＭＲＩ装置の定格運転時とクエンチ時の超電導コイルに働く電磁力の向きを示した図である。 従来のＮＭＲ分析装置の定格運転時とクエンチ時の超電導コイルに働く電磁力の向きを示した図である。 輻射シールドの撮像領域側の面を示した図である。

符号の説明

１…撮像領域、２Ａ，２Ｂ，３２…冷媒容器、３，３Ａ，３Ｂ，３３…輻射シールド、４Ａ，４Ｂ…真空容器、５…支柱、１０…口出し線、１１，１７，３９，４３…支持部材、１３，４０…非磁性良導体、１４…測定空間、１５，４２…ネジ穴、１６，４１…ボルト、２１Ａ，２１Ｂ…主コイル、２２Ａ，２２Ｂ…打ち消しコイル、２３Ａ，２３Ｂ…補正コイル、２４Ａ，２４Ｂ…傾斜磁場コイル、２５Ａ，２６Ａ…超電導コイル、３１…被測定試料、３４…クライオスタット、３６，３６ａ，３６ｂ…超電導コイル系、３７…第１の室温空間、３８…第２の室温空間、４４，４５，４６…電磁力、４７…スリット。

Claims (9)

1. 被検者の検査領域である撮像空間を挟んで対向するように配置された輻射シールド内に設置される冷媒容器内に収納された複数の超電導コイルのうち、支持部材内に定格運転時の電流の向きが同じで互いに引き合う電磁力が作用するように配置された第１，第２の超電導コイルの間に非磁性良導体を設け、前記第１又は第２の超電導コイルと前記非磁性良導体との距離を、前記輻射シールドと前記第１又は第２の超電導コイルとの距離より短くしたＭＲＩ装置。
2. 定格運転時の電流の向きが同じで互いに引き合う電磁力が作用し、支持部材内に同軸状に配置された径の異なる第１，第２の超電導コイルを含む冷媒容器を覆う輻射シールドと、該輻射シールドを覆うクライオスタットとを備え、前記第１，第２の超電導コイルの間に非磁性良導体を設け、前記第１又は第２の超電導コイルと前記非磁性良導体との距離を、前記輻射シールドと前記第１又は第２の超電導コイルとの距離より短くしたＮＭＲ分析装置。
3. 撮像空間を挟んで対向するように配置された輻射シールド内に設置される冷媒容器内に収納された複数の超電導コイルのうち、支持部材内に定格運転時の電流の向きが同じで互いに引き合う電磁力が作用するように配置された第１，第２の超電導コイルの間に非磁性良導体を設け、前記第１又は第２の超電導コイルと前記非磁性良導体との距離を、前記輻射シールドと前記第１又は第２の超電導コイルとの距離より短くした超電導磁石装置。
4. 撮像空間を挟んで対向するように配置された輻射シールド内に設置される冷媒容器内に収納された複数の超電導コイルのうち、支持部材内に定格運転時の電流の向きが同じで互いに引き合う電磁力が作用するように配置された第１，第２の超電導コイルであって、該超電導コイルのクエンチ時に発生する渦電流が前記第１，第２の超電導コイルの間に設けた非磁性良導体を流れるように、前記第１，第２の超電導コイル、前記非磁性良導体、前記輻射シールドを配置した超電導磁石装置。
5. 定格運転時の電流の向きが同じで互いに引き合う電磁力が働く少なくとも２個の超電導コイルを含む複数の超電導コイルと前記超電導コイルを支持する支持部材を収納する一対の冷媒容器と、該各冷媒容器を覆う一対の輻射シールドを備え、前記輻射シールドより前記超電導コイルに近い位置であって前記２個の超電導コイルの間に非磁性良導体を配置した超電導磁石装置。
6. 前記非磁性良導体が前記第１，第２の超電導コイルのいずれかと前記支持部材との間、前記第１，第２の超電導コイルの間に設けられた支持部材の中、前記第１，第２の超電導コイルの間に設けられた支持部材の内周側あるいは外周側のいずれかの位置に設置されている、又は前記第１，第２の超電導コイルの間に絶縁層を介して設置されている請求項１に記載のＭＲＩ装置。
7. 前記非磁性良導体が前記第１，第２の超電導コイルのいずれかと前記支持部材との間、前記第１，第２の超電導コイルの間に設けられた支持部材の中、前記第１，第２の超電導コイルの間に設けられた支持部材の内周側あるいは外周側のいずれかの位置に設置されている、又は前記第１，第２の超電導コイルの間に絶縁層を介して設置されている請求項２に記載のＮＭＲ分析装置。
8. 請求項３乃至５のいずれかに記載の超電導磁石装置であって、一定方向の電流を流す主コイルと、主コイルとは逆方向の電流を流す打ち消しコイルと、撮像空間の磁場均一度を補正する補正コイルと、撮像空間の位置情報を得るために磁場を空間的に変化させる傾斜磁場コイルとを有する前記超伝導磁石装置を備えたＭＲＩ装置。
9. 請求項３乃至５のいずれかに記載の超電導磁石装置であって、前記輻射シールドを覆うクライオスタットと、該クライオスタットを貫く複数の温室空間とを有する前記超伝導磁石装置を備えたＮＭＲ分析装置。
   

Images