JP3698099B2

JP3698099B2 - 磁気共鳴撮像装置用マグネット

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Publication number: JP3698099B2
Application number: JP2001380831A
Authority: JP
Inventors: 毅和久田; 道哉岡田; 滋角川; 洋之渡邊
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2021-12-14
Also published as: EP1319958A1; US20030122643A1; US6909347B2; JP2003180651A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマグネットに関し、例えば磁気共鳴撮像装置用に適した磁石集合体、特に広い開口部を有する開放型磁石の均一磁場発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮像装置（以下、ＭＲＩ装置）は均一な静磁場空間におかれた検査体に電磁波を照射した時に生じる核磁気共鳴現象を利用して検査体の物理的，化学的性質を表す画像を得るもので、特に医療用として用いられる。
【０００３】
ＭＲＩ装置は主に、撮像空間内に均一な静磁場を印加するための静磁場発生手段，電磁波を照射・受信するＲＦコイル系，共鳴現象の位置情報を与えるための勾配磁場を印加する傾斜磁場発生手段から構成される。
【０００４】
ＭＲＩ装置は主に磁場の印加方式から２種類に大別される。一つは、同軸多層に構成されたコイル群の内部空間に撮像空間が設置される水平磁場機と、もう一つは撮像空間を挟むようにして対抗するコイル群から構成される垂直磁場機（開放型）である。後者は、その開放性から被験者への精神的負担を低減し、また、検査者の被験者に対するアクセス性が大幅に向上する。
【０００５】
ＭＲＩ装置では静磁場強度の増加によって共鳴信号強度が上がり、撮像時間の短縮，高機能撮影が可能となることから高磁場化が進められている。高磁場化のため単純に磁場発生源の起磁力を増大させると当然漏洩磁場が増加する。開放型のＭＲＩ装置では磁場発生源から漏洩する磁場を閉じ込める、もしくは打ち消すような手法で漏洩磁場の低減を図っている。
【０００６】
漏洩磁場を低減する手法としては、パッシブシールド方式，アクティブシールド方式そしてトロイダルコイル方式（特開平１０−４０１０号）の主に３つの形態がある。例えば、トロイダルコイル方式については、特開平１０−４０１０号に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一つの目的は、高い静磁場強度のＭＲＩ装置用で漏れ磁場の広がりが小さくコンパクトなマグネットを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、開放型ＭＲＩ装置の撮像能力の高性能化への要求に応えるために静磁場強度として１テスラ以上を発生しながら、かつ、設置性の観点から漏洩磁場の５ガウスラインの広がりが半径３.５ｍ程度、一般的な手術室などに設置できる程度にコンパクトで、比較的軽量な開放型ＭＲＩ装置用マグネットを提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、撮像能力の高性能化への要求に応え、かつ、設置性の観点からコンパクトで、比較的軽量なＭＲＩ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴は、ＭＲＩ用マグネットに、強磁性体による磁束路と磁束回帰または磁束制御コイルによって形成される磁束路によって構成される磁気回路を備えることによって、静磁場強度が１テスラを超える場合でも漏れ磁場の５ガウスラインを半径３ｍの球面内部に抑え、かつ、比較的軽量なマグネットを提供することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、静磁場発生源から垂直方向に逃げようとする磁束を、強磁性体磁束路や静磁場とは逆向きの極性のコイルを設置することによって水平方向へコンパクトに導く構造とすることを特徴とし、マグネットの全高の増大が抑えられ全高３ｍ以内となるマグネットを提供することができる。
【００１２】
また、本発明は、撮像空間を挟んで対向配置された磁極およびコイルによって構成されるＭＲＩ用静磁場発生マグネットにおいて、発生した磁束を回帰させる磁気回路を備え、その磁気回路は強磁性体による磁束路とコイルなどの電流によって形成される磁束路の両者を備える構造であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明では、磁気回路が完全に鉄などの強磁性体で構成されたものがパッシブシールド方式であり、完全にコイルで形成されるものはトロイダルコイル方式である。パッシブシールド方式は重量が大きいという課題があるものの漏洩磁場低減のためには最も効果的である。一方、トロイダルコイル方式は重量を劇的に低減出来るものの、対象としている直径５−６ｍ程度の漏れ磁場の空間スケールに対して、磁束が漏れるコイルの隙間が十分に小さいようなコイル、実質的なトロイダルコイルを構成することが難しいため漏れ磁場は大きくなる傾向を考慮し、パッシブシールド方式の磁気回路の一部を、その部分を通過する磁束量を保存するようなコイルで置き換えていくことを特徴とする。これによって、パッシブシールド方式と同程度の漏れ磁場を保ったままでマグネットの重量の低減を実現した。
【００１４】
また、磁気回路を構成する強磁性体の磁束路の表面には磁化電流が流れ、結果的にはトロイダルコイル方式と同様にｃ型に配置した環状の電流によって磁場の漏洩を抑えていることになる。強磁性体を使うことはコイルと等価のように見えるがそうではなく、強磁性体を使うことの利点は、磁場を収束させる環状電流の形状を容易に制御できる点と空気よりも大きな透磁率を有しているという点である。コイルが作る環状電流に比べると強磁性体磁気路は任意形状を容易に作ることができるため、磁束の流れを制御するのに効果的な磁束経路を形成することが可能であり、また、磁束は透磁率の大きい方へ流れる傾向にあることから強磁性体によって周辺の磁束を絞り込む効果を持つ。以上の効果によって、本発明では、実質的トロイダルコイルとすることが困難なトロイダルコイル方式よりも漏れ磁場を低減することができるという特徴を有する。
【００１５】
さらにまた、本発明では、強磁性体磁束路にスリットを形成したり、磁気異方性を有する素材を使うことによって磁束の流れる方向をより積極的に制御することができ効果的に漏れ磁場を低減することができるという特徴を有する。
【００１６】
また、設置性の観点からマグネットの全高は高くとも２.５ｍ−３ｍ程度以内に制限される。開放型ＭＲＩマグネットでは、撮像空間に垂直に発生した磁束を水平方向へ導きそして回帰させる必要がある。コイル巻線に働く電磁力，巻き線の容易さなどの観点から一般に円形以外のコイルを作ることは難しく、そのため、トロイダルコイル方式では前記のスペックを満たすようなコンパクトなマグネットを形成することは極めて困難である。本発明では、磁束を水平に導く磁束路を強磁性体で形成させると、任意形状の磁束路を形成することができるのみならず、強磁性体の透磁率や、さらに磁気異方性を利用することによって磁束をマグネットの近傍で急激に絞ることができるため、全高を抑えたマグネットを形成することが可能となることができるという特徴を有する。
【００１７】
本発明の上記特徴及びその他の特徴は、以下で更に説明される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
ＭＲＩ装置は主に、撮像空間内に均一な静磁場を印加するための静磁場発生手段，電磁波を照射・受信するＲＦコイル系，共鳴現象の位置情報を与えるための勾配磁場を印加する傾斜磁場発生手段から構成される。
【００１９】
ＭＲＩ装置は主に磁場の印加方式から２種類に大別される。一つは、同軸多層に構成されたコイル群の内部空間に撮像空間が設置される水平磁場機と、もう一つは撮像空間を挟むようにして対抗するコイル群から構成される垂直磁場機（開放型）である。後者は、その開放性から被験者への精神的負担を低減し、また、検査者の被験者に対するアクセス性が大幅に向上することから現在ＭＲＩ装置の主流になりつつある。
【００２０】
図２に開放型ＭＲＩ装置の構成例を示す。装置の主要構成要素としては、撮像空間である撮像領域１０に均一磁場を印加するための磁極１ａ，１ｂ、起磁力源である超電導コイル５ａ，５ｂ、超電導コイルを低温に保つためのクライオスタット６ａ，６ｂ、共鳴現象の位置情報を与えるための勾配磁場を印加する傾斜磁場コイル（７ａ，７ｂ、電磁波を照射・受信するＲＦコイル系８ａ，８ｂ、撮像空間の磁場均一度を調整するための均一度調整部９ａ，９ｂ等があり、これらが計測空間を挟んで対向するように各々配置されている。
【００２１】
ＭＲＩ装置は主に医療用途として病院等に設置することから、本来の目的であるところの撮像に関する性能が重要であるばかりではなく、ＭＲＩ装置の設置性というものも重要となる。設置性を決める主な要素は、ＭＲＩ装置の大きさ，重量、そして、ＭＲＩ装置から漏洩する磁場の広がりである。装置の大きさ，重量に関しては、コンパクト，軽量であることが有利であることは言うまでもない。漏洩磁場に関しては、ペースメーカーや医療機器等に影響を与えない磁場強度の目安として５ガウスという値が用いられ、少なくともＭＲＩを設置した部屋の外では５ガウス以下であるようにという要請がある。
【００２２】
ＭＲＩ装置では静磁場強度の増加によって共鳴信号強度が上がり、撮像時間の短縮，高機能撮影が可能となることから高磁場化が進められている。高磁場化のため単純に磁場発生源の起磁力を増大させると当然漏洩磁場が増加する。開放型のＭＲＩ装置では磁場発生源から漏洩する磁場を閉じ込める、もしくは打ち消すような手法で漏洩磁場の低減を図っている。
【００２３】
漏洩磁場を低減する手法としてはパッシブシールド方式，アクティブシールド方式そしてトロイダルコイル方式（例えば、特開平１０−４０１０号）の主に３つの形態がある。パッシブシールド方式は、対向するように配置された磁場発生源の片方からもう一方へ鉄などをはじめとする強磁性体で繋いで磁束経路を生成させ、片側の磁場発生源から発生した磁束をこの磁束経路内部に収束させてもう一方の磁場発生源に回帰させて漏洩磁場の低減を図るものである。アクティブシールド方式は、対向する磁場発生源の外側に対向する逆向きの磁場を発生するシールドコイルを配置し外側の漏洩磁場を打ち消す形で漏洩磁場を低減するものである。トロイダルコイル方式は、完全なトロイダルコイルでは漏れ磁場が０となることから、トロイダルコイルのようにＣ型にコイルを配置することによって漏洩磁場の低減を図るものである。
【００２４】
パッシブシールド方式は漏れ磁場の広がりを小さくすることができ、また中心磁場強度を稼ぐことができることからマグネットの起磁力を小さくすることができる反面、磁気回路を鉄などの強磁性体で構成することからマグネット重量が非常に重くなるという特徴を持つ。アクティブシールド方式ではマグネット重量は軽くなるものの、撮像に必要な静磁場を打ち消す方向にシールド磁場を発生させるためマグネットの起磁力は大きくなる傾向にあり、また、漏洩磁場も比較的大きくなる。トロイダルコイル方式では、撮像空間の静磁場を打ち消すようには磁場を発生させない（むしろ、増加させる）ため起磁力の観点からは有利であり、重量も比較的軽くて済むが、実際に完全なトロイダルコイル状にコイルを配置することは難しいので、トロイダル状に配置されたコイル群の隙間から磁束が漏れるため漏洩磁場はあまり小さくならず、また、マグネット自体の構造が複雑となり大型化する傾向にある。
【００２５】
図１，図３に本発明の実施例であるＭＲＩ装置用マグネットの断面図および上面図を示す。本ＭＲＩ装置用マグネットでは、超電導コイル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと前記超電導コイルを格納するクライオスタット６ａ，６ｂ、および、前記超電導コイルを貫く磁束線を撮像空間である撮像領域１０に集中もしくは拡散させるように配置された磁性材料により構成される磁極１ａ，１ｂ、によって構成される静磁場発生手段が、撮像空間を挟むように対向して配置されている。また、静磁場発生手段が撮像空間である撮像領域１０に発生する磁場とは逆の極性の磁場を発生するように磁束回帰コイル１２ａ，１２ｂおよびそれを格納するクライオスタット１３ａ，１３ｂが静磁場発生手段の脇に配置され、静磁場発生手段の端面と磁束回帰コイル端面を繋ぐように継鉄１１ａ，１１ｂが配置されて磁気回路を形成している。
【００２６】
したがって、静磁場発生手段によって撮像空間である撮像領域１０に垂直方向上向きに発生された磁束は、上部の静磁場発生手段を通過し、上部の継鉄１１ａによって水平方向へ導出され、磁束回帰コイル１２ａ，１２ｂを下向きに通過し、下部の継鉄１１ｂによって水平方向に下部の静磁場発生手段まで収束させられ、下部静磁場発生手段を上向きに通過し、一周する。静磁場発生手段によって発生される磁束量を通過させることができるように強磁性体磁気路の断面積を設計し、かつ、磁束回帰コイル１２ａ，１２ｂが発生する磁束量、すなわち磁束回帰コイルの起磁力および断面積を設計することによって、静磁場発生手段により発生した磁束をこの磁気回路内部に閉じ込めることができることができ、したがって、漏洩磁場を小さくすることができる。
【００２７】
本実施例では内径８０cmの磁束回帰コイルを２つ配置して、静磁場強度が1.5テスラ、かつ、漏洩磁場の５ガウスラインが半径２.９ｍの球面内部となるようなマグネットを実現することができた。また、継鉄１１ａ，１１ｂを利用することによって漏洩する磁場を静磁場発生手段近傍に収束することができ、かつ、この形状を最適化することによって、上記のスペックを満たすマグネットの全高を２.４ｍ以内に収めることができた。磁気回路を継鉄と磁束回帰電流によって形成したため継鉄の総重量はおよそ４２トンと抑えることができ、市場に現存する静磁場強度０.７テスラかつ総重量４０トンの開放型ＭＲＩ装置を考えた場合、静磁場強度が２倍になったのにかかわらず重量を同程度に抑えることができ、実質的に軽量化が実現されている。
【００２８】
本実施例では、磁気回路における磁束を垂直に回帰させる部分、すなわち柱の部分、を強磁性体磁気路ではなくコイルで構成しているところに特徴がある。この柱を強磁性体で構成すると静磁場強度の増加に比例してこの柱の断面積を増加させる必要がありマグネット開口部における開放度が減少する。この柱を磁束回帰コイルで構成すると静磁場強度の増加に応じてコイル起磁力を増加すればよいためマグネット開放度に及ぼす影響を小さくすることができる。
【００２９】
本実施例では、低磁場領域でもっとも良く使われている超伝導材料であるNbTiを用いた内径８０cmの２つの磁束回帰コイル１２ａ，１２ｂを配置した。この場合磁束回帰コイルが経験する最大磁場は４テスラ以下である。マグネットの開放度を上げるためには磁束回帰コイル柱の径を小さくすることが効果的であるが、その場合でも磁束回帰コイル柱を通過する磁束量を確保しないといけないため磁束回帰コイル柱の経験する最大磁場が増加する。おおまかには磁束回帰コイルの径に対して経験磁場はその２乗に反比例する。例えば、磁場に対してより強い耐性を持つＮｂ₃Ｓｎを使って磁束回帰コイルを構成するとその径は６０cmとなりマグネットの開放度を更に向上させることができる。
【００３０】
超伝導体は経験する磁場によって通電可能な電流値が制限されるため、磁束回帰コイルの径を小さくするためには、より高い磁場中で通電可能な超伝導材料を選択する必要がある。そのような材料としては、Ｎｂ₃Ｓｎ,Ｎｂ₃Ａｌ,ＭｇＢ₂の金属系超伝導材やＢｉ系，Ｙ系，Ｈｇ系，Ｔｌ系をはじめとする酸化物超伝導材がある。また、臨界温度の高い材料を使って磁束回帰コイルを保持するクライオスタットの構造を簡略化して柱部を小径化することも考えられる。そのような材料としてはＢｉ系，Ｙ系，Ｈｇ系，Ｔｌ系をはじめとする酸化物超伝導材や金属系材料でも比較的高い臨界温度を有するＭｇＢ₂がある。
【００３１】
また、マグネットが超電導コイルで構成され、かつ、マグネットの運転に液体ヘリウム，液体窒素などの冷媒を必要とする場合、冷媒槽，熱交換器，冷凍機などの冷却関係機器が必要となるが、磁束回帰用コイル状電流の内部空間にこれらを配置することによって余分な空間を必要とせずコンパクトなマグネットとすることができる。
【００３２】
本実施例において磁束回帰コイルを２つ配置して、磁束回帰経路を２つ確保したが本形態に限定されるべきものではない。漏れ磁場の形状の設計やマグネット開口部における開放度の観点から、磁気回路が１つ、いわゆるｃ型、であってもよいし、さらに多くの磁束回帰コイルを配置しても良い。本実施例の磁気回路を有するマグネットにおける漏洩磁場の主な原因は、強磁性体磁束路と回帰コイルの間の隙間の存在である。漏洩磁場５ガウスラインを小さくするには複数の磁束回帰路を配置して分散させることが有効になる。また、磁束回帰コイル１２ａ，１２ｂと静磁場発生手段は上面から見ると一直線上に並んでいるが、図４に示すように磁束回帰コイルをずらすことにより、利用の多い側のマグネット開口部をより広く確保することが可能となる。
【００３３】
また、複数の磁束回帰路を構成する強磁性の磁束回帰路をバランス良く配置することによって、磁束回帰コイルが熱的不安定性によって常伝導転移し磁束回帰経路が遮断される際に、強磁性体内に残留する磁化による漏れ磁場の広がりおよび減衰時定数を制御することが可能となる。
【００３４】
ＭＲＩ用マグネットでは静磁場の均一度が重要となるが、本実施例では図中に示されるように２対のコイルと溝を形成した磁極によって磁場均一度を確保している。磁場均一度を確保する手段は本実施例の形態に限定されるものではなく任意の形態であってよい。例えば、図５に示されるように、溝が形成された磁極の代わりに複数のコイルによって均一磁場を発生させてもよい。
【００３５】
磁極を含む静磁場発生手段により撮像空間に均一な磁場を得ることができるため、磁束経路における磁束の流れを特に調整したり静磁場発生手段に導入される磁束の流れを均一化する必要はない。しかしながら、磁極部の構造を簡略化するために、磁束経路の形状の調整や空隙，磁気的異方性を有する材料を配置するなどして磁束の流れを制御してもよく、また補助的な磁場を発生する強磁性体，永久磁石などを磁束路に配置してもよい。
【００３６】
漏れ磁場５ガウスラインを小さくするには、マグネット近傍に磁束を絞り込んで回帰させることが重要であることから、本実施形態では静磁場発生手段の上下に強磁性体による継鉄１１ａ，１１ｂを配置した。この継鉄を、磁束の絞り込みのために、より有効に活用するために図６に示されるように継鉄中に水平方向のスリットを形成した。図中では上下それぞれ２つずつスリット１４ａ，１４ｂを図示しているが、実際には厚さ５mmのスリットを４つずつ配置した。スリットの位置は静磁場発生手段の中心上から磁束線の向きが平行に曲がる程度の位置までとした。
【００３７】
磁束は透磁率が大きいほうに曲がる性質があるので、静磁場発生手段から上向きに出る磁束は空気の層と平行になるように曲がって流れる。そのため上部に逃げようとする磁束を効率良く水平方向へ磁束を絞り込むことが可能となる。磁束のコンパクトに絞り込めると磁束を通過させるために必要な強磁性体磁束路の体積を低減することが可能となるために重量を低減することが可能となる。上記のスリットを利用することによって継鉄１１ａ，１１ｂの重量をおよそ３９トンに低減することができた。
【００３８】
以上のように透磁率の差を利用して磁束の流れを制御することは非常に有効である。同様のことを透磁率の異方性を有する積層鋼板などでも実現することが可能である。本実施例ではスリットを継鉄の一部分に配置したが、図７のように所望の磁束の流れを形成するように継鉄の全長にわたってスリットを形成することももちろん有効である。このようなスリットを有する継鉄はそれぞれを構成するパーツを組み合わせることによって形成することが可能である。
【００３９】
マグネットの全高を抑えてコンパクトなマグネットを提供するために、静磁場発生手段から垂直方向に漏れる磁場を水平方向へ導く強磁性体磁束路を静磁場発生源の上下に配置したが、その他の方法としては図８に示すように静磁場発生手段と逆向きの極性の磁場を発生させる磁束制御コイル１５ａ，１５ｂを静磁場発生源の上下に対向するように配置する方法がある。静磁場発生源がつくる磁束と磁束制御コイルがつくる磁束はぶつかり、水平方向へ湧き出すように磁束の流れが形成される。磁束制御コイルの形状は円形に限定されるものでなく、また、完全に水平であることに限定されるものではない。トロイダルコイル方式では回帰される磁束はすべてのコイルに鎖交するように流れるが、この方式では磁束制御コイルには回帰する磁束は鎖交していない点が特徴的である。磁束制御コイルがつくる逆向きの極性の磁場が撮像空間の静磁場強度を低下させる効果は継鉄の存在によって緩和され、また、磁極部は依然として静磁場強度を強める効果をもつ。磁束制御コイルと静磁場発生手段の間に継鉄が存在するとクライオスタットの個数が増え構造が複雑になる課題があるが、これを解消する方法としては図９のように継鉄部，磁極部を廃し磁束制御コイルと静磁場発生手段を構成するコイル群を同一のクライオスタット内に格納するという方法もある。この構造では、磁束制御コイルが大型化する傾向にあり、また、磁束制御コイルがつくる逆向きの磁場の影響が撮像空間に大きく及ぶので静磁場発生手段の起磁力が増大する。しかしこの方式はマグネット重量を低減するのに効果が大きい。
【００４０】
図１０に示すマグネットは、図９に示す形態から磁束回帰コイルを継鉄柱16ａ，１６ｂに置き換えたものである。ＭＲＩ装置ではマグネットの振動によって撮像空間の磁場が変動し撮影される画像の画質に大きな影響を与える。磁束回帰コイルを継鉄柱１６ａ，１６ｂに置き換えてマグネットの剛性を上げることによって共振周波数は高周波数側にシフトし振幅を小さくすることができる。マグネット重量は重くなるものの、振動による影響を低減しかつ漏れ磁場の大きさは他の形態のマグネットと同程度となる。
【００４１】
以上に述べたＭＲＩ用マグネットは、強磁性体による磁束路と磁束回帰または磁束制御コイルによって形成される磁束路によって構成される磁気回路を有することによって静磁場強度が１テスラを超える場合でもマグネットの重量増加を抑えながら漏れ磁場の５ガウスラインを半径３.５ｍの球面内部に制限することが可能となる。また、静磁場発生源から垂直方向に逃げようとする磁束を水平方向へコンパクトに導く構造を採用することによりマグネットの全高の増大が抑えられ全高３ｍ以内となるマグネットを提供することができる。
【００４２】
以上では、磁気共鳴撮像装置用マグネット装置は、例えば、概ね対向して配置された複数の静磁場発生手段と該磁場発生手段が対向することにより形成される撮像空間と該静磁場発生手段によって発生した磁束を回帰させる磁気回路を有し、該磁気回路は鉄などをはじめとする強磁性体によって構成される磁束経路とコイル状電流をはじめとする電流の配置によって形成される磁束経路の両者によって構成されている。本明細書では、電流の配置は、例えば、上記したような超電導材料で構成されるが、その形状は、コイル状の電流，シート状の電流，バルク超電導体又はこれらの組み合わせであってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、高い静磁場強度のＭＲＩ装置用で漏れ磁場の広がりが小さくコンパクトなマグネットを提供することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、撮像能力の高性能化への要求に応え、かつ、設置性の観点からコンパクトで、比較的軽量なＭＲＩ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のマグネット形状を示す断面図。
【図２】開放型ＭＲＩ装置の概念を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す上面図。
【図４】本発明の他の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す上面図。
【図５】本発明の他の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す断面図。
【図６】本発明の他の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す断面図。
【図７】本発明の他の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す断面図。
【図８】本発明の他の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す断面図。
【図９】本発明の他の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す断面図。
【図１０】本発明の他の実施形態のＭＲＩ装置用マグネット構成を示す断面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…磁極、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…超電導コイル、６ａ，６ｂ，１３ａ，１３ｂ…クライオスタット、７ａ，７ｂ…傾斜磁場コイル、８ａ，８ｂ…ＲＦコイル系、９ａ，９ｂ…均一度調整部、１０…撮像領域、１１ａ，１１ｂ…継鉄、１２ａ，１２ｂ…磁束回帰コイル、１４ａ,１４ｂ…スリット、１５ａ,１５ｂ…磁束制御コイル、１６ａ，１６ｂ…継鉄柱。

Claims

概ね対向して配置された複数の静磁場発生手段と、該磁場発生手段が対向することにより形成される撮像空間と、該静磁場発生手段によって発生した磁束を回帰させる磁気回路を有し、
該磁気回路は、鉄などをはじめとする強磁性体によって構成され、前記磁束を水平方向に導く磁束経路と、前記磁束を上下向きに通過させる磁束回帰コイルによって形成される磁束経路との両者によって構成されることを特徴とする磁気共鳴撮像装置用マグネット装置。
請求項１記載の磁気共鳴撮像装置用マグネット装置であって、
該静磁場発生手段は、該撮像空間に垂直方向の磁場を発生するように配置されており、該撮像空間から見て該静磁場発生手段の反対側に該静磁場発生手段が発生した垂直方向の磁束を水平方向へ導く鉄などをはじめとする強磁性体による強磁性体磁束経路が概ね対向するように設置され、かつ、該強磁性体磁束経路を繋ぐように前記磁束回帰コイルによって形成される磁束経路が設置されることを特徴とする磁気共鳴撮像装置用マグネット装置。
磁束経路を形成する電流の配置が、ＮｂＴｉ，Ｎｂ₃Ｓｎ，Ｎｂ₃Ａｌ，ＭｇＢ₂ などをはじめとする金属系超伝導材料、またはＢｉ系，Ｙ系，Ｔｌ系，Ｈｇ系などをはじめとする酸化物系超伝導材料などの超伝導材料によって構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気共鳴撮像装置用マグネット装置。
強磁性体からなる磁束経路中に、空隙，スリットなどをはじめとする透磁率の異なる領域を配置、もしくは積層鋼板などをはじめとする透磁率の異方性を有する素材を使用するなどして、マクロ的な透磁率の異方性を持つ磁束経路を備えることを特徴とした請求項１乃至請求項３のいずれか記載の磁気共鳴撮像装置用マグネット装置。
複数の磁気回帰からなる磁束経路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか記載の磁気共鳴撮像装置用マグネット装置。
磁束回帰コイルからなる磁束経路を形成する環状電流のうち、回帰する磁束の大部分とは鎖交しないような環状電流を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか記載の磁気共鳴撮像装置用マグネット装置。
磁束回帰コイルからなる磁束経路を形成する電流の内側の空間にコイルを冷却する冷媒，冷却装置を保持する容積を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか記載の磁気共鳴撮像装置用マグネット装置。
システムギャップ４３０mm以上、かつ、静磁場強度が１テスラを超え、かつ、漏洩磁場の５ガウスラインが半径３.５ｍの球の内側にある開放型であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか記載の磁気共鳴撮像装置用マグネット。
マグネットの全高が３.０ｍ以内である請求項８記載の開放型磁気共鳴撮像装置用マグネット。
請求項１乃至請求項９のいずれか記載の磁気共鳴撮像装置用マグネットを有する磁気共鳴撮像装置。