JP2007208232A - 超伝導磁石装置および磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接に際し生じる変形と熱による超伝導コイルの通電性能劣化を抑制することができ、上下方向の高さおよび重量を抑制することが可能なＭＲＩ装置を提供する。
【解決手段】超伝導磁石装置１１０は、計測用の磁場を生成する主コイル１とその計測用磁場の外部への漏洩を抑制するための磁場を生成するシールドコイル３とを液体ヘリウムとともに収容する円環状のヘリウム容器７を２つ上下に互いに離間させて略対称的に配置して構成し、その対称面の中央部分に一様な計測用磁場を生成する。そして、円環状のヘリウム容器７の前記対称面に対向する面と反対側の面を構造支持部材としての厚板５によって形成し、シールドコイル３を収容したシールドコイルボビン４は厚板５に支持され、主コイル１を収容した主コイルボビン２は厚板５およびシールドコイルボビン４に支持されるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、超伝導磁石装置およびその超伝導磁石装置を用いた磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置と略称する）に関する。

近年、被検体となる患者などに閉塞感を与えない開放型のＭＲＩ装置が普及してきている。開放型のＭＲＩ装置では、被検体を配置する空間の上部および下部に対称的に、液体ヘリウムが充填された円環状のヘリウムの容器が設けられ、その中に超伝導コイルを巻いたボビン（コイルボビン）が収納される。

このようなＭＲＩ装置においては、通常、支持構造体にコイルボビンを支持させ、支持構造体およびコイルボビン全体をヘリウム容器で覆う構造が採られている。このような構造の場合、どうしても空間的寸法が大きくならざるを得ない。このとき、コイルボビンと支持構造体とは上下に重ねる構造となるので、上下方向の寸法が特に大きくなりやすい。ＭＲＩ装置の上下の寸法が大きくなると、ＭＲＩ装置の設置に際しては、設置するシールドルームの天井を高くするなどの特別の配慮が必要になるケースが多くなる。また、搬入や輸送に際しても同様の配慮が必要になる。すなわち、大きなＭＲＩ装置の輸送、搬入、設置などに際しては、余分なコストが掛かることになる。

また、コイルボビンを支持構造体に取り付ける場合、通常、コイルボビンを支持構造体に溶接する。この場合、（１）その溶接に際し生じる溶接変形によって、超伝導コイルに歪みが生じ、その通電性能が劣化する、（２）溶接に際し生じる熱によって、超伝導コイルの含浸樹脂や超伝導線が変質し、超伝導コイルの通電性能が劣化するなどの問題が発生する。

特開平９−２２３６２０号公報には、開放型のＭＲＩ装置におけるヘリウム容器およびコイルボビンの構造の一例が開示されている。その例によれば、薄肉のヘリウム容器内にコイルボビンが収納され、そのヘリウム容器およびコイルボビンが支持部材を介して支持構造体に支持されている。この場合、コイルボビンが支持構造体に直接溶接される構造ではないので、前記した溶接に係る超伝導コイルの通電性能劣化の問題は生じない。
特開平９−２２３６２０号公報（図１、図２）

しかしながら、特許文献１に示されたヘリウム容器およびコイルボビンの構造の場合、ヘリウム容器と、ヘリウム容器およびコイルボビンを支持する支持構造体とが、別体の構造物として構成されるので、その空間的寸法はどうしても大きくなってしまう。

また、コイルボビンは、薄肉のヘリウム容器を挟み、支持部材を介して支持構造体に支持されるので、コイルボビンに加わる電磁力を効率よく支えることができない。そのため、コイルボビン自身に大きな剛性をもたせることが必要となり、逆に、コイルボビンが大きくなったり、余分の剛性部材などのために部品点数が増加したりして、その重量が増加することになる。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決しようとするもので、その目的は、コイルボビンに加わる電磁力を効率よく支持構造体の剛性に負担させることができ、また、溶接に際し生じる変形と熱による超伝導コイルの通電性能劣化を抑制することが可能な構
造のコイルボビンおよびヘリウム容器を備えた超伝導磁石装置を実現するとともに、その超伝導磁石装置を用いることによって、上下方向の空間的な大きさおよび重量を抑制することが可能なＭＲＩ装置を提供することにある。

本発明は、計測用の磁場を生成する主コイルとその計測用磁場の外部への漏洩を抑制するための磁場を生成するシールドコイルとを冷媒（液体ヘリウム）とともに収容する円環状の冷媒容器（ヘリウム容器）を２つ上下に互いに離間させて略対称的に配置し、その対称面の中央部分に一様な計測用磁場を生成する超伝導磁石装置であり、また、その超伝導磁石装置を用いたＭＲＩ装置である。そして、その超伝導磁石装置において、前記円環状の冷媒容器の前記対称面に対向する面と反対側の面を厚板構造支持部材によって形成し、前記シールドコイルを収容したシールドコイルボビンが前記厚板構造支持部材に支持され、前記主コイルを収容した主コイルボビンが前記厚板構造支持部材および前記シールドコイルボビンに支持されるようにした。

本発明によれば、冷媒容器の一部が厚板構造支持部材によって形成される、つまり、厚板構造支持部材が冷媒容器の一部を兼ねた構造であるので、冷媒容器を支持するための構造支持体を他に必要としない。そのため、超伝導磁石装置の総重量を抑制することができ、さらには、この超伝導磁石装置を用いたＭＲＩ装置の上下方向の寸法を抑制することができる。また、主コイルボビンを厚板構造支持部材だけでなく、シールドコイルボビンにも支持させる構造としたため、コイルの変形を抑制することができ、安定した計測用磁場を形成できるようになる。

さらに、本発明では、主コイルボビンとシールドコイルボビンとを連結する押さえ金など主コイルボビンとシールドコイルボビンとを溶接しないで連結する手段を提供している。そのため、溶接に際し生じる変形と熱による超伝導コイルの通電性能劣化を抑制することができる。

本発明によれば、安定した高精度の計測用磁場が形成可能で、かつ、その重量および上下の寸法を抑制することが可能な超伝導磁石装置およびＭＲＩ装置を提供することができるようになる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置を用いたＭＲＩ装置の概略構成の例を示した図である。また、図２は、図１のＭＲＩ装置の支柱部分を含む超伝導磁石装置の垂直断面の概略を示した図である。

図１に示すように、ＭＲＩ装置１００において、２つの円筒状の真空容器１０１，１０２が互いに上下に離間して略対称的に配置され、その２つの真空容器１０１，１０２が互いに支柱１０４，１０５によって支持されて連結されている。また、２つの円筒状の真空容器１０１，１０２に挟まれた部分は、ＭＲＩ装置１００による計測空間であり、被検体となる患者などを乗せたベッド１３０の先端部分は、その計測空間に出し入れ可能なように構成されている。

真空容器１０１，１０２の内部は、伝導および対流による熱の侵入を防止するため真空に保たれている。そして、その内部には、図２に示すように、冷媒である液体ヘリウム１
５が入れられた冷媒容器（以下、ヘリウム容器という）７が収納され、さらに、ヘリウム容器７の内部には、主コイル１を収容した主コイルボビン２と、シールドコイル３を収容したシールドコイルボビン４とが収納されている。ここで、主コイル１は、ＭＲＩ装置１００の計測空間に計測用の磁場を生成する超伝導コイルであり、シールドコイル３は、計測空間の外に漏れる計測用の磁場を打ち消すための磁場を生成する超伝導コイルである。また、真空容器１０１，１０２とヘリウム容器７との間には、真空容器１０１，１０２の熱輻射を遮蔽するための熱シールド８が設けられている。

以上のような真空容器１０１，１０２は、その中に収納されている熱シールド８、ヘリウム容器７、主コイル１、主コイルボビン２、シールドコイル３、シールドコイルボビン４などとともに、超伝導磁石装置１１０を構成する。このとき、ヘリウム容器７の外形は、円環状（トーラス状）、すなわち、その断面が略円ないし略四角形状をした環状のチューブ形状をしている。このようなヘリウム容器７は、上部の真空容器１０１および下部の真空容器１０２それぞれの内部に、上下に略対称的に配置され、支柱１０４，１０５の部分では互いに連通した構造となっている。また、このヘリウム容器７は、その一部が構造支持部材を兼ねる厚板５によって構成されるなど、本発明に独特の構造を有しているが、その詳細については、別途、図３以降の図を用いて説明する。

なお、構造支持部材である厚板５を始め、主コイルボビン２、シールドコイルボビン４、ヘリウム容器７、真空容器１０１，１０２など超伝導磁石装置１１０を構成する構造物は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼など非磁性の材料によって形成されている。

また、図２において、Ｚ方向で示した座標軸は、垂直方向の座標軸であり、ここでは、２つの真空容器１０１，１０２（または、その中に配置される円環状のヘリウム容器７）が上下に略対称的に配置されたときの対称面の位置を原点とする。なお、その対称面は、しばしば、赤道面と呼ばれることがある。また、Ｒ方向で示した座標軸は、円筒状の真空容器１０１，１０２の中心（または、円環状のヘリウム容器７の中心）を原点とする極座標表示の半径方向であることを示している。

再度、図１に戻って説明を続ける。上下２つの真空容器１０１，１０２に挟まれた計測空間の中央部には、超伝導磁石装置１１０によってほぼ一様な垂直方向の磁場が生成される。ＭＲＩ装置１００においては、その一様な垂直方向の磁場の中に被検体を配置し、その被検体の磁気共鳴による断層イメージなどを取得する。そのために、真空容器１０１，１０２には、その計測空間側の中央部に、窪み部１０３が設けられ、その窪み部１０３には、被検体の磁気共鳴信号を生成し、取得するための傾斜磁場コイルおよびＲＦ（Radio Frequency）コイル（いずれも図示せず）などが設けられる。さらに、コンピュータなど
からなる制御装置１２０が設けられ、その制御装置１２０は、取得された磁気共鳴信号を解析し、被検体の断層イメージなどを生成し、その生成した被検体の断層イメージなどを表示装置などに表示する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図であり、（ａ）はシールドコイルボビンおよび主コイルボビンを一体成型し、構造支持部材の厚板に溶接した構造の例、（ｂ）は構造支持部材の厚板、シールドコイルボビンおよび主コイルボビンをまとめて一体成型した構造の例である。

図３（ａ）に示すように、ヘリウム容器７の一部、すなわち、ヘリウム容器７の赤道面（対称面）に対向する面の反対側の面は、厚板５によって形成されている。この場合、シールドコイルボビン４と主コイルボビン２とは、鋳造などによって一体的に成型される。そして、そのシールドコイルボビン４は、厚板５に溶接などによって取り付けられる。ま
た、主コイルボビン２は、その一端がシールドコイルボビン４に支持され、他端が支持部材６を介して厚板５に取り付けられ、その厚板５によって支持される。このとき、支持部材６は、鋳造などによって厚板５と一体的に成型されてもよく、また、シールドコイルボビン４および主コイルボビン２と一体的に成型されてもよい。なお、図３（ａ）は、支持部材６がシールドコイルボビン４および主コイルボビン２と一体的に成型された例となっている。また、シールドコイルボビン４には、シールドコイル３の外周側への飛び出しを防ぐために、シールドコイル押え部材３ａが設けられている。シールドコイル押え部材３ａは、例えば、焼き嵌めによってシールドコイルボビン４に取り付けられる。

以上、本実施形態において、厚板５は、主コイル１およびシールドコイル３の構造支持部材として機能する。すなわち、主コイル１およびシールドコイル３それぞれに作用する電磁力に対する剛性確保の役割を果たしている。また、厚板５はヘリウム容器７の一部を構成している。つまり、厚板５がヘリウム容器７の一部を兼用していることになるので、ヘリウム容器７が厚板５と別体の容器として厚板５の全体を覆う構造よりも、部材を低減する上でも、高さ寸法を低減する上でも大きな効果があり、さらには、製造コストを低減する上でも効果がある。

また、主コイル１は、シールドコイル３から反発力を受け、また、赤道面の反対側に位置するもう１つの主コイル１から引力を受けるため、赤道面側へ向かう力が作用する。そのため、主コイル１に対しては、上下方向の力を支持する必要があるが、本実施形態では、その力を厚板５とシールドコイルボビン４によって支持するので、厚板５全体の剛性を利用して効果的に主コイル１の変位を抑制することができる。

また、主コイルボビン２やシールドコイルボビン４を溶接によって厚板５などに取り付ける際の主コイル１やシールドコイル３への熱の影響は、それらのコイルを溶接後に巻線することによって回避することができる。また、ヘリウム容器７は、主コイル１やシールドコイル３のコイルの巻線後に厚板５に溶接することになるが、厚板５の熱容量は大きく、その剛性も大きいので、ヘリウム容器７の溶接の熱が主コイル１やシールドコイル３に伝わって、その熱によって主コイル１やシールドコイル３が変質したり変形したりすることはない。少なくとも、主コイル１やシールドコイル３における温度上昇は、その影響が問題を生じないレベルまで抑制することできる。

図３（ｂ）は、主コイルボビン２およびシールドコイルボビン４を厚板５とともに鋳造によって一体成型した例である。このとき、支持部材６も一体成型してもよいが、また、溶接やボルト締結によって主コイルボビン２および厚板５に取り付けてもよい。

なお、図２および図３においては、主コイル１およびそれを支持する主コイルボビン２は、それぞれ１つだけしか記載されていないが、超伝導磁石装置１１０によっては、それらが複数設けられる場合もある。また、シールドコイル３およびシールドコイルボビン４についても同様である。本明細書においては、説明を簡単にするために、以下の実施形態においても、主コイル１やシールドコイル３はそれぞれ１つであるとして説明する。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図である。なお、第２の実施形態においても超伝導磁石装置１１０およびＭＲＩ装置１００の基本的な構成は、第１の実施形態の場合と同じである。そこで、以下の説明で第１の実施形態の場合と同じ構成要素については同じ符号を付し、その説明を省略する（この「なお書き」は、以降の実施形態でも同じ）。

図４に示すように、本実施形態では、シールドコイルボビン４は、鋳造などによって厚
板５と一体的に成型されるが、主コイルボビン２は別体として成型される。そして、主コイルボビン２は、ボルト締結する固定金具１０などを用いてシールドコイルボビン４に連結され、さらに、支持部材６を介して厚板５に取り付けられる。ここで、支持部材６は、主コイルボビン２と一体的に成型し、支持部材６と厚板５との連結部を溶接してもよく、ボルト締結などによって連結してもよい。

以上のように、主コイルボビン２を別体として成型し、その後にシールドコイルボビン４や厚板５に取り付ける形態を採ると、主コイルボビン２とシールドコイルボビン４の相対位置の配置に自由度が増加したり、作業手順の融通性や作業性が向上したりするなどのメリットが生じることがある。例えば、主コイルボビン２のコイルの巻線を終えた後、主コイルボビン２をシールドコイルボビン４に連結するようにすれば、主コイルボビン２を外周側から見てシールドコイルボビン４の陰に隠れるような位置に配置することも可能になる。

一般に、巻線後に主コイルボビン２をシールドコイルボビン４に溶接するのは、コイルに対する歪や熱影響の観点から好ましくない。これは、主コイル１やシールドコイル３に歪を発生させたり熱影響を与えたりすると、その通電限界電流が低下する可能性があるからである。本実施形態では、主コイルボビン２をシールドコイルボビン４にボルト締結の固定金具１０によって連結するので、そのような問題は生じない。

以上、本実施形態によれば、主コイル１やシールドコイル３に熱による歪や劣化を発生させずに巻線済みの主コイルボビン２とシールドコイルボビン４とを連結することができ、さらには、主コイルボビン２とシールドコイルボビン４との配置の自由度を増加させ、製造工程における作業性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る円環状のヘリウム容器の内部構造の例を示した図であり、（ａ）は、円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例、（ｂ）は、シールドコイルボビンと主コイルボビンとをそれぞれ分解したときの斜視図およびそれらを連結した後の斜視図である。なお、図５（ｂ）において、その最上段の図は、シールドコイルボビン４を示した図、中段の図は、主コイルボビン２を示した図である。また、最下段の図は、連結後の主コイルボビン２とシールドコイルボビン４を示した図になっている。

本実施形態においては、図５（ａ），（ｂ）に示すように、主コイルボビン２の外周面には円周方向に沿って所定の間隔ごとに複数の（例えば、６つの）突起部２ａが形成されている。また、シールドコイルボビン４の赤道面側の面（図５（ｂ）の場合は底面に相当する）には、主コイルボビン２の突起部２ａを嵌め合わせるための鉤部４ａが、円周方向に沿って主コイルボビン２の突起部２ａと同じ間隔で同じ個数だけ形成されている。

このとき、主コイルボビン２の突起部２ａの長さとシールドコイルボビン４の鉤部４ａの長さとの和は、主コイルボビン２の突起部２ａ（または、シールドコイルボビン４の鉤部４ａ）が形成される間隔よりも小であることが必要である。例えば、主コイルボビン２の突起部２ａおよびシールドコイルボビン４の鉤部４ａをそれぞれ６個形成した場合には、その形成間隔は、６０度（ここでは、長さを角度で表現）となるので、突起部２ａおよび鉤部４ａの長さを、それぞれ、２９度にすればよい（ただし、両者が同じ値である必要はない）。

なお、以上のような主コイルボビン２の突起部２ａは、鋳造などにより主コイルボビン２と一体的に成型することができる。同様に、シールドコイルボビン４の鉤部４ａは、鋳
造などによりシールドコイルボビン４と一体的に成型することができる。また、支持部材６も主コイルボビン２と一体的に成型することができ、その場合には、支持部材６と厚板５との連結部を溶接によって連結することができる。

次に、主コイルボビン２を、その突起部２ａがシールドコイルボビン４の鉤部４ａに対して互い違いの位置になるように配置し、主コイルボビン２を上下方向に移動させることによって、主コイルボビン２をシールドコイルボビン４の赤道面側の面に当接させる。そして、主コイルボビン２を円周方向に回転させることによって主コイルボビン２の突起部２ａをシールドコイルボビン４の鉤部４ａに嵌め合わせる。このようにして、主コイルボビン２とシールドコイルボビン４とが連結される。

以上の本実施形態においては、第２の実施形態のように主コイルボビン２とシールドコイルボビン４とを連結する固定金具１０などを必要としない。従って、部品点数やその組立工数を低減することが可能となるので、製造上のコストを効果的に低減することができる。しかも、この場合にも、主コイルボビン２とシールドコイルボビン４とを連結するのに溶接を必要としないので、主コイル１やシールドコイル３に熱による歪や劣化を発生させることなく、巻線済みの主コイルボビン２とシールドコイルボビン４とを連結することができる。

（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図である。なお、本実施形態は、第３の実施形態の変形例と言うこともできる。

図６に示すように、主コイルボビン２の外周部の赤道面に対向する面と反対側の面に、その内周側が開いた鉤部２ｂを形成する。また、シールドコイルボビン４の赤道面に対向する面に、その外周側が開いた鉤部４ｂを形成する。これらの鉤部２ｂ，４ｂは、互いに嵌め合うことが可能な構造となっている。また、本実施形態の場合には、これらの鉤部２ｂ，４ｂは、主コイルボビン２およびシールドコイルボビン４それぞれの円周方向の全周にわたって形成されていても構わない。

本実施形態は、主コイルボビン２をシールドコイルボビン４に焼き嵌めするのが特徴である。すなわち、主コイルボビン２を加温し、膨張させ、その環の半径を大きくした状態で、鉤部２ｂ，４ｂをゆるく嵌め合わせる。そして、その後、主コイルボビン２を冷却させ、収縮させることによって、鉤部２ｂ，４ｂを固く嵌め合わせる。このようにして、主コイルボビン２とシールドコイルボビン４とを連結することができる。

この焼き嵌めは、摂氏４００〜５００度の温度の中で行われるので、主コイルボビン２へのコイルの巻線は、通常、焼き嵌めの後に行われる。従って、本実施形態の場合には、巻線済みの主コイルボビン２をシールドコイルボビン４に連結することはできないが、この点を除けば、本実施形態においても前記の第３の実施形態の場合と同様の効果を期待することができる。

（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図であり、（ａ）はシールドコイルボビンの内周側に張り出し部を設けた構造の例、（ｂ）はシールドコイルボビンの内周側に厚板と接続するリブを設けた構造の例、（ｃ）は前記リブの縁端をさらに主コイルボビンの外周側にも接続するように設けた構造の例である。

図７（ａ）に示すように、本実施形態においては、シールドコイルボビン４の内周側に
張り出し部４ｃを設ける。この張り出し部４ｃは、厚板５の張り出し部といってもよく、構造支持部材としての厚板５の剛性を大きくするためのものである。ただし、このような張り出し部４ｃは、円環状のヘリウム容器７の全周域にわたって設ける必要はない。張り出し部４ｃは、一部の領域にだけ設けてもよく、また、円周方向の位置に依存してその厚さを変えるようにしてもよい。

一般に、図１および図２に示した開放型のＭＲＩ装置１００における超伝導磁石装置１１０においては、上下のコイル群の間で互いに引き合う電磁力が働く。上下のそれぞれのコイルは、厚板５などの構造支持部材に支持され、厚板５は、２つの支柱１０４，１０５に支持されている。この場合、厚板５などの構造支持部材は、コイル群に働く電磁力のために、２つの支柱１０４，１０５から遠ざかるに伴い次第に大きくなるたわみを生じる。そのため、主コイルボビン２、シールドコイルボビン４が変形し、その結果、主コイル１、シールドコイル３に歪みが生じる。その場合には、ＭＲＩ装置１００の計測空間の中央部に一様な磁場を生成することができなくなる。

本実施形態においては、例えば、２つの支柱１０４，１０５の近傍でその厚さが厚い張り出し部４ｃを設け、その張り出し部４ｃの厚さは、２つの支柱１０４，１０５から遠ざかるに伴い次第に小さくなるようにした。そのような張り出し部４ｃは、例えば、鋳造などによって、厚板５やシールドコイルボビン４などとともに容易に一体的に成型することができる。

このように成型された張り出し部４ｃは、厚板５などの構造支持部材の厚さを増すことによって剛性が増大するだけでなく、アーチ橋やつり橋と同様の効果によってより効果的に剛性が増大する。そのため、支柱１０４，１０５から遠ざかった位置においても、そのたわみの量を低減することができる。その結果、ＭＲＩ装置１００の計測空間の中央部により精度よく一様な磁場を生成することができるようになる。

図８は、本発明の第５の実施形態に係る円環状のヘリウム容器における主コイルボビンのたわみの量をシミュレーションによって計算した結果の例を示したグラフである。図８において、グラフの縦軸は、主コイルボビン２のたわみの量、つまり、鉛直方向変形量を表したものであり、横軸は、支柱１０４，１０５の位置を原点としてその支柱に対する円周方向の位置を角度で表したものである。また、図８において、実線は、張り出し部４ｃを設けない場合のたわみの量を示し、破線は、張り出し部４ｃを設けた場合のたわみの量を示している。この図８からは、張り出し部４ｃを設けることにより、主コイルボビン２のたわみの量が大きく低減されていることが分る。

図７（ｂ）は、図７（ａ）の変形例であり、図７（ｂ）においては、図７（ａ）の張り出し部４ｃに代えて、シールドコイルボビン４の内周側に厚板５と接続するリブ１１を設けている。この場合、リブ１１は、溶接やボルト締結などにより厚板５およびシールドコイルボビン４に取り付けることができる。リブ１１が担う役割は、張り出し部４ｃと同じである。従って、リブ１１は、円環状のヘリウム容器７の全周域にわたって設ける必要はなく、一部の領域にだけ設けたりシールドコイルボビン４の内周側に周方向へ離散的に配置されてもよく、また、円周方向の位置によりその断面の形状や大きさを変えるようにしてもよい。そして、その結果得られる効果は、図７（ａ）の張り出し部４ｃを設けたものとほぼ同じである。

図７（ｃ）は、図７（ｂ）の変形例である。図７（ｃ）においては、図７（ｂ）の支持部材６及びリブ１１に代えて、厚板５と主コイルボビン２の外周側とに接続するリブ１３が設けられている。この場合、リブ１３は、溶接やボルト締結などにより厚板５、シールドコイルボビン４及び主コイルボビン２に取り付けることができる。このリブ１３は、シールドコイルボビン４の内周側に周方向へ離散的に配置されてもよく、また、円周方向の位置によりその断面の形状や大きさを変えるようにしてもよい。リブ１３（図７（ｃ））を設ける効果は、図７（ｂ）の支持部材６及びリブ１１を設けた場合とほぼ同じである。

なお、第５の実施形態は、ほかにも同様の効果を有する変形例が存在する。例えば、支持部材６の大きさを支柱１０４，１０５の位置からの相対位置によって変えるようにしてもよく、また、ヘリウム容器７の容器の厚みを支柱１０４，１０５の位置からの相対位置によって変えるようにしてもよい。すなわち、ヘリウム容器７に含まれる構造部材全体によって合成される剛性が、例えば、支柱１０４，１０５近傍で大きく、その支柱１０４，
１０５から遠ざかるに従って小さくなるような構造が実現されるものであればよい。さらには、ヘリウム容器７に含まれる構造部材全体によって合成される剛性が、その円環状のヘリウム容器７の円周方向における支柱１０４，１０５位置との相対位置に依存して適宜変化するようにヘリウム容器７に含まれる構造部材を配置したものであってもよい。

（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図である。本実施形態においては、図９に示すように、主コイルボビン２の赤道面に対向する面と反対側の面に磁性部材１２を設ける。この磁性部材は、主コイル１の経験磁場を低下させたり、計測空間の中央部における磁場を補正したりするために設置されるものである。

この磁性部材１２に対しては、通常、赤道面側に向かう電磁力が支配的となるので、図９に示すように、主コイルボビン２とシールドコイルボビン４とで挟みこむような構造とすることにより支持することができる。このような構造にした場合、図５に示したような嵌め合わせが可能となるので、その組立も容易となる。また、主コイル１のコイル数や主コイル１とシールドコイル３の相対位置関係によっては、この磁性部材１２を厚板５から支持金具などを介して支持するようにしてもよい。

なお、磁性部材１２の断面構造は、円環状のヘリウム容器７の全周にわたって同じ形状である必要はなく、第５の実施形態と同様に、円周方向に沿った位置に依存して変化する形状であってもよい。例えば、磁性部材１２の断面は、支柱１０４，１０５近傍では大きく、その支柱１０４，１０５から遠ざかるに従って小さくなるようなものであっても、または、その逆であってもよい。あるいは、ある部分には磁性部材１２が設けられ、その他の部分には磁性部材１２が設けられないような構造であってもよい。

以上、本実施形態によれは、ＭＲＩ装置１００の計測空間の中央部により精度よく一様な磁場を生成することができるようになる。

本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置を用いたＭＲＩ装置の概略構成の例を示した図である。 図１のＭＲＩ装置の支柱部分を含む超伝導磁石装置の垂直断面の概略を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る円環状のヘリウム容器の内部構造の例を示した図であり、（ａ）は、円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例、（ｂ）は、シールドコイルボビンと主コイルボビンとをそれぞれ分解したときの斜視図およびそれらを連結した後の斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図である。 本発明の第５の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図であり、（ａ）はシールドコイルボビンの内周側に張り出し部を設けた構造の例、（ｂ）はシールドコイルボビンの内周側に厚板と接続するリブを設けた構造の例、（ｃ）は前記リブの縁端をさらに主コイルボビンの外周側にも接続するように設けた構造の例である。 本発明の第５の実施形態に係る円環状のヘリウム容器における主コイルボビンのたわみの量をシミュレーションによって計算した結果の例を示したグラフである。 本発明の第６の実施形態に係る円環状のヘリウム容器を円周方向に垂直な面で切断したときの断面構造の例を示した図である。

符号の説明

１ 主コイル
２ 主コイルボビン
２ａ 突起部
２ｂ 鉤部
３ シールドコイル
３ａ シールドコイル押え部材
４ シールドコイルボビン
４ａ 鉤部
４ｂ 鉤部
４ｃ 張り出し部
５ 厚板（厚板構造支持部材）
６ 支持部材
７ ヘリウム容器（冷媒容器）
８ 熱シールド
１０ 固定金具
１１，１３ リブ
１２ 磁性部材
１５ 液体ヘリウム
１００ ＭＲＩ装置
１０１，１０２ 真空容器
１０３ 窪み部
１０４，１０５ 支柱
１１０ 超伝導磁石装置
１２０ 制御装置
１３０ ベッド

Claims (9)

1. 計測用の磁場を生成する主コイルとその計測用磁場の外部への漏洩を抑制するための磁場を生成するシールドコイルとを冷媒とともに収容する円環状の冷媒容器を２つ上下に互いに離間させて略対称的に配置し、その対称面の中央部分に一様な計測用磁場を生成する超伝導磁石装置において、
   前記円環状の冷媒容器の前記対称面に対向する面と反対側の面を厚板構造支持部材によって形成し、
   前記シールドコイルを収容したシールドコイルボビンが前記厚板構造支持部材に支持され、前記主コイルを収容した主コイルボビンが前記厚板構造支持部材および前記シールドコイルボビンに支持されるようにしたこと
   を特徴とする超伝導磁石装置。
2. 前記主コイルボビンは、固定金具によって前記シールドコイルボビンに連結されて支持されること
   を特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置。
3. 前記主コイルボビンに、その外周面に円周方向に沿って所定の間隔で所定の長さの複数の突起部を形成し、
   前記シールドコイルボビンに、前記主コイルボビンの突起部を嵌め合わせるための鉤部を、前記対称面に対向する面側の内周面に円周方向に沿って、前記主コイルボビンに形成した突起部と同じ間隔で同じ個数だけ形成し、
   前記主コイルボビンを前記主コイルボビンの突起部と前記シールドコイルボビンの鉤部とが互い違いになる位置に配置し、その主コイルボビンを上下方向に移動させることによって、前記シールドコイルボビンに当接させ、さらに、その主コイルボビンを円周方向に回転させることによって、その主コイルボビンの突起部を前記シールドコイルボビンの鉤部に嵌め合わせ、前記主コイルボビンと前記シールドコイルボビンとを連結したこと
   を特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置。
4. 前記主コイルボビンの外周部の前記対称面に対向する面と反対側の面に、その内周側が開いた鉤部を形成し、
   前記シールドコイルボビンの前記対称面に対向する面に、その外周側が開いた鉤部を形成し、
   前記主コイルボビンを焼き嵌めすることによって、前記主ボビンの鉤部と前記シールドボビンの鉤部とを嵌め合わせ、前記主コイルボビンと前記シールドコイルボビンとを連結したこと
   を特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置。
5. 前記厚板構造支持部材、前記主コイルボビン、前記シールドコイルボビン、および、前記主コイルボビンを前記厚板構造支持部材に支持させるための主コイルボビン支持部材のうち少なくとも１つは、その半径方向に沿った面での断面形状がその円周方向に沿って変化する形状であること
   を特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置。
6. 前記厚板構造支持部材、前記主コイルボビン、前記シールドコイルボビン、および、前記主コイルボビンを前記厚板構造支持部材に支持させるための主コイルボビン支持部材にて構成される構造体において、
   前記主コイルボビン支持部材は、前記シールドコイルボビンの内周側に周方向へ離散的に配置したリブであること
   を特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置。
7. 前記厚板構造支持部材、前記主コイルボビン、前記シールドコイルボビン、および、前記主コイルボビンを前記厚板構造支持部材に支持させるための主コイルボビン支持部材を含む前記円環状の冷媒容器を構成する全ての構造部材によって合成される剛性が、前記円環状の冷媒容器の円周方向に沿って変化するように前記構造部材を配置したことを
   を特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置。
8. 前記主コイルボビンの前記対称面に対向する面と反対側の面側に磁性を有する部材を配置したこと
   を特徴とする請求項１に記載の超伝導磁石装置。
9. 計測用の磁場を生成する主コイルとその計測用磁場の外部への漏洩を抑制するための磁場を生成するシールドコイルとを冷媒とともに収容する円環状の冷媒容器を２つ上下に互いに離間させて略対称的に配置し、その対称面の中央部分に一様な計測用磁場を生成する超伝導磁石装置を用いた磁気共鳴イメージング装置において、
   前記円環状の冷媒容器の前記対称面に対向する面と反対側の面を厚板構造支持部材によって形成し、
   前記シールドコイルを収容したシールドコイルボビンが前記厚板構造支持部材に支持され、前記主コイルを収容した主コイルボビンが前記厚板構造支持部材および前記シールドコイルボビンに支持されるようにしたこと
   を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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