JP4856430B2 - 電磁石装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁石装置、および、この電磁石装置を用いた磁気共鳴イメージング装置(以下、ＭＲＩ装置という)に関する。

ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance、以下ＮＭＲという）現象により水素原子核スピンが放出する電磁波を計測し、その電磁波を信号として演算処理することで、被検者体内を水素原子核密度によって断層像化するものである。水素原子核スピンが放出する電磁波の計測には、計測領域として、高強度（０．２Ｔ以上）で、高い静磁場均一度を有する均一磁場領域を生成する必要がある。

水素原子核スピンが放出する電磁波による電磁場の強度は、均一磁場領域の静磁場の強度に比例するため、断層像の分解能を向上させるには静磁場の強度を上げる必要がある。また、断層像を高画質・高解像度で歪みを無くすには、均一磁場領域の磁場均一度を高める必要もある。そして、均一磁場領域の静磁場の強度を上げ、磁場均一度を高める方法として強磁性体を利用する例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００３−５１３４３６号公報（段落００１８〜００１９、図３）

電磁石装置の超電導コイルが生成する静磁場の磁場強度は超電導コイルからの距離が長くなるほど小さくなり、不均一であるが、強磁性体を静磁場に配置し、磁場均一度を高めることができる。

しかし、磁気回路を考えると強磁性体は磁気抵抗を下げるため、設置前から磁路が短く磁束線が集まりやすい超電導コイルの近傍に設置された強磁性体には磁束線がさらに集まり易くなり磁気飽和するが、超電導コイルから離れて設置された強磁性体には磁束線が集まりにくくなり磁気未飽和となることが考えられる。

そこで、本発明では、超電導コイルから離れて設置された強磁性体をも磁気飽和させることが可能であり、磁気未飽和による強磁性体の磁化のばらつきを小さくし、均一磁場調整の作業時間を短縮できる電磁石装置等を提供することを目的とする。

本発明では、均一磁場領域を挟んで対向し、かつ、主中心軸を共通にする円環状の１対の超電導主コイルと、均一磁場領域を挟んで対向し前記超電導主コイルと逆向きの電流を流す１対の超電導シールドコイルと、均一磁場領域を挟んで対向し、外周が円形である１対の第１強磁性体とにより、均一磁場領域に均一磁場を生成する電磁石装置において、均一磁場領域を挟んで対向し、第１強磁性体の均一磁場領域側の反対側に接しまたは近接するように配置され、外周が第１強磁性体の円形の直径より大きい円形である１対の第２強磁性体をさらに有し、前記第１強磁性体は、前記主中心軸を中心軸とする第１円環と、前記第１円環の内側に配置され前記主中心軸を中心軸とする第２円環とを有し、前記第２強磁性体は、前記第１円環に接しまたは近接し前記主中心軸を中心軸とする第３円環と、前記第３円環の内側に配置され前記第２円環に接しまたは近接し前記主中心軸を中心軸とする円環または円盤である第４円環とを有し、前記第４円環の外周面は、前記第３円環の内周面の中の前記均一磁場領域の反対寄りの面に近接して対向し、前記第２円環の外周面は、前記第３円環の内周面の中の前記均一磁場領域寄りの面と、前記第１円環の内周面とに対向すること特徴とする。

このような電磁石装置によれば、超電導コイルから離れて設置された第１強磁性体をも磁気飽和させることが可能であり、磁気未飽和による磁化のばらつきを小さくして、均一磁場調整の作業時間を短縮できる電磁石装置等を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
（第1の実施形態）
図1に示すように、第1の実施形態に係るＭＲＩ装置は、電磁石装置１と、電磁石装置１の間を支える柱１５と、電磁石装置１の間に配置されたベッド２を有している。電磁石装置１は、中心軸１０に対して概ね軸回転対称の形状をしている。電磁石装置１の間には、静磁場の強度が０．２Ｔ以上の高強度であり、高い静磁場均一度を有し、磁束線の方向が中心軸１０と平行である均一磁場領域４を生成することができる。被検者体内を水素原子核密度によって断層像化する際においては、被検者が、ベッド２上を搬送され、均一磁場領域４まで検査部位を移動させることにより、被検者の体内から水素原子核スピンが放出する電磁波を計測し、その電磁波を信号として演算処理することで、被検者体内を水素原子核密度によって断層像化する。

図２と図３に示すように、ＭＲＩ装置では、電磁石装置１と１対の傾斜磁場コイル１１と１対の高周波照射コイル１２を用いている。１対の傾斜磁場コイル１１は、真空容器３の均一磁場領域４側に、均一磁場領域４を挟んで対向するように設置されている。また、１対の高周波照射コイル１２も、真空容器３の均一磁場領域４側に、均一磁場領域４を挟んで対向するように設置されている。

被検者体内を水素原子核密度によって断層像化する際においては、電磁石装置１により均一磁場領域４が生成され、生成された均一磁場領域４の位置情報を得る目的で、傾斜磁場コイル１１を用いて、磁場を空間的に変化させた傾斜磁場を均一磁場領域４に印加する。さらに、高周波照射コイル１２を用いて、ＮＭＲ現象を引起すための共鳴周波数の電磁波を均一磁場領域４に印加する。これらにより、均一磁場領域４内の微小領域ごとに水素原子核スピンが放出する電磁波を計測し、その電磁波を信号として演算処理することで、被検者体内を水素原子核密度によって断層像化する。

電磁石装置１は、中心軸１０に対して概ね軸回転対称に、かつ均一磁場領域４を挟んで線１６を含む対称面に対して概ね面対称に配置されている。電磁石装置１は、１対の超電導主コイル６と、１対の超電導シールドコイル７と、複数の第１強磁性体２３と、複数の第２強磁性体３４と、１対の第３強磁性体１８と、１対の第４強磁性体１９と、冷却容器８と、真空容器３とを有している。電磁石装置１は、均一磁場領域４を挟んで対向する１対の超電導主コイル６と、均一磁場領域４を挟んで対向し超電導主コイル６と逆向きの電流を流す１対の超電導シールドコイル７と、均一磁場領域４を挟んで対向し外周が円形である１対の第１強磁性体２３とにより、均一磁場領域４に均一磁場を生成しているが、さらに、均一性を向上させるために、均一磁場領域４を挟んで対向し、第１強磁性体２３の均一磁場領域４側の反対側に接しまたは近接するように配置され、外周が第１強磁性体２３の円形の直径より大きい円形である１対の第２強磁性体３４をさらに有している。この第２強磁性体３４によれば、第１強磁性体２３から漏洩する磁束線を捕らえて径方向に導くことができるので、径方向のどこにおかれた第１強磁性体２３においても、その第１強磁性体２３を経由する磁気回路の磁気抵抗を低減して一定にすることができ、磁束密度を均一にすることができる。

均一磁場領域４を挟んで対称に1対の真空容器３が配置される。１対の真空容器３間は図１の柱１５内に収められた連結構造で支持され連結されている。１対の真空容器３は、１対の冷却容器８を１つずつ内包し外界から断熱している。１対の冷却容器８は、１対の超電導主コイル６と１対の超電導シールドコイル７とを１つずつ内包し、冷媒として例えば液体ヘリウムが貯留されている。このことにより、超電導主コイル６と超電導シールドコイル７とは、超電導状態を維持するために必要な極低温まで冷却できる。冷却容器８は、真空容器３との間に設けられた熱抵抗の大きい断熱支持材９を介して真空容器３に対して支持されている。

１対の超電導主コイル６は、静磁場発生源であり、均一磁場領域４に磁束線が矢印５の方向の静磁場を発生させる。１対の超電導主コイル６は、均一磁場領域４を挟んで対向している。

１対の超電導シールドコイル７も、均一磁場領域４を挟んで対向している。１対の超電導シールドコイル７には、漏洩磁場を抑制する目的で超電導主コイル６とは逆向きの電流が流される。１対の超電導主コイル６それぞれと１対の超電導シールドコイル７それぞれとは中心軸１０を共通にする円環である。

真空容器３と冷却容器８とは、第１強磁性体２３と第２強磁性体３４と、第３強磁性体１８と、第４強磁性体１９とを内包する。複数の第２強磁性体３４の間は冷媒で満たされるが、非磁性体で満たしてもよい。

複数の第１強磁性体２３は、均一磁場領域４を挟んで対向し対となっている。複数の第２強磁性体３４も、均一磁場領域４を挟んで対向し対となっている。

複数の第２強磁性体３４は、複数の第１強磁性体２３のそれぞれの均一磁場領域４側の反対側に接しまたは近接するように配置される。第２強磁性体３４は、中心軸１０を法線とする１対の平面７１のどちらか一方をそれぞれが含むように配置されている。第２強磁性体３４は、超電導主コイル６と超電導シールドコイル７との間の高さに配置されている。

１対の第３強磁性体１８は、第１強磁性体２３の外側で、超電導主コイル６の内側に配置されている。１対の第３強磁性体１８は、均一磁場領域４を挟んで対向する円環である。

１対の第４強磁性体１９は、超電導主コイル６と超電導シールドコイル７との近傍に設置されている。第４強磁性体１９は超電導シールドコイル７の作る磁束線を捕捉することで、超電導主コイル６が均一磁場領域４に生成する磁場を超電導シールドコイル７の生成する磁場で減じることを避けることができる。１対の第４強磁性体１９は、第２強磁性体３４の外側で、超電導主コイル６と超電導シールドコイル７との間の高さに配置されている。１対の第４強磁性体１９は、均一磁場領域４を挟んで対向する円環である。１対の第４強磁性体１９は、平面７１のどちらか一方を含むように配置されている。

図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、複数の第１強磁性体２３では、中央に円環２０が配置され、周辺に円環２１、２２が配置されている。円環２２の内側には、円環２１が配置され、円環２１の内側には円環２０が配置されている。中心軸１０が、第１強磁性体２３の円環２０、２１、２２の共通の中心軸である。

複数の第２強磁性体３４は、中央に配置される円環３２と、周辺に配置される円環３３とを有する。中心軸１０が、第２強磁性体３４の円環３２、３３との共通の中心軸である。円環３３は、第１強磁性体２３の円環２２に接しまたは近接する。円環３２は、円環２１と円環２０とに接しまたは近接する。円環３３の外径ｄ１は接しまたは近接している第１強磁性体２３の円環２２の外径ｄ２より大きい。円環３２の外径ｄ３は接しまたは近接している第１強磁性体２３の円環２１の外径ｄ４より大きい。第２強磁性体３４の円環３３の外径ｄ１は、超電導主コイル６の円環の外径ｄ０より小さい。円環３３の内径は接しまたは近接している第１強磁性体２３の円環２２の内径と等しい。円環３２の内径は接しまたは近接している第１強磁性体２３の円環２０の内径と等しい。

円環３２は、円環３３の内側に近接して配置され、円環３３の内周面と、円環３２の外周面とは近接している。円環３３の内周面と、円環３２の外周面との間を非磁性体で満たしてもよい。第１強磁性体２３と第２強磁性体３４とが、接している場合は、接合されて一体化されていてもよい。近接している場合は、間を非磁性体で満たしてもよい。また、円環３２の内周面と中心軸１０との間を非磁性体で満たしてもよい。なお、近接については、磁気的に結合可能な程度に離れていてもよい。

図３の第１強磁性体２３の円環２０、２１、２２と、第２強磁性体３４の円環３２、３３と、第３強磁性体１８と、第４強磁性体１９とは、超電導主コイル６および超電導シールドコイル７が生成する静磁場により磁化される。このことにより、第１強磁性体２３の円環２０、２１、２２と、第２強磁性体３４の円環３２、３３と、第３強磁性体１８と、第４強磁性体１９との表面には、表面磁化電流が流れる。特に、図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように、均一磁場領域４近傍に設けた第１強磁性体２３の円環２０、２１、２２は、概ね中心軸１０と平行するような矢印５１、５２、５４の曲がる前の方向に磁化され、表面磁化電流が流れる。円環２０、２１、２２の外周面には隣接する超電導主コイル６に流れる電流方向４０と同方向４７、４５、４２の表面磁化電流が流れる。円環２０、２１、２２の内周面には外周面に流れる表面磁化電流の方向４７、４５、４２とは反対方向４８、４６、４３の表面磁化電流が流れる。これらのことは円環２０、２１、２２の外周面と内周面にコイルを新たに配置したことと等価となる。一方、第２強磁性体３４の円環３２、３３は、概ね中心軸１０と直行するような矢印５１、５２、５４の曲がった後の方向に磁化されるので、方向４１、４４に電流は流れない。

第２強磁性体３４の円環３２、３３の厚さｔ５、ｔ６に対する、第２強磁性体３４の円環３２、３３の径方向長さｌ１、ｌ２の比（ｌ１／ｔ５、ｌ２／ｔ６）が1以上であることが好ましい。円環３２、３３の厚さ方向を短軸とし、径方向を長軸とした場合、短軸に対する長軸の長さの比を１０倍以上すると、反磁界係数は約0.01〜0.02倍と小さくなる傾向がある。この傾向は、比を１倍以上にすれば得られる。この傾向が得られれば、径方向の磁化を打ち消すように作用する反磁界が弱くなり、径方向に磁化しやすく、磁束線を反磁界で大幅に減ずることなく透過させることができる。すなわち、矢印５１、５２、５４から入った磁束線を漏洩させること無く、矢印５５まで導くことができる。そして、円環３２、３３を磁気飽和させることができる。

図４（ｂ）に示すように、第１強磁性体２３と第２強磁性体３４とは、接し、または近接しているので、磁気的に結合された状態にあり、第１強磁性体２３と第２強磁性体３４との間に矢印５１、５２、５４で示す磁路が形成される。また、第２強磁性体３４の円環３２と円環３３との間隔は、第１強磁性体２３の円環２２と円環２１との間隔より狭く近接しているので、円環３２と円環３３との間にも矢印５３で示す磁路が形成される。したがって、円環２０に入った矢印５１の磁束線は、漏れることなく、円環３２を介して円環３３に入り、矢印５５の方向に抜ける。同様に、円環２１に入った矢印５２の磁束線も、漏れることなく、円環３２を介して円環３３に入り、矢印５５の方向に抜ける。円環２２に入った矢印５４の磁束線も、漏れることなく円環３３に入り、矢印５５の方向に抜ける。このように、第２強磁性体３４の円環３２と３３が配置されることで、磁束線の漏洩を減少させ、漏洩磁場を抑制することができる。

一般に超電導主コイル６が生成する磁場強度は超電導主コイル６からの距離が長くなるほど小さくなる。したがって、超電導主コイル６のみにより生成する静磁場によれば、中心軸１０の近くの円環２０では、磁場強度が弱くなり、超電導主コイル６に近くの円環２２では、磁場強度は強くなっている。これは、超電導主コイル６からの距離により、磁気抵抗に差が生じているからである。第２強磁性体３４の円環３２と３３が配置されることで、中心軸１０の近くの円環２０を通る磁気回路の磁気抵抗も、超電導主コイル６に近くの円環２２を通る磁気回路の磁気抵抗も同程度まで低下し、約等しくなっていると考えられる。すなわち、第１強磁性体の円環２０を経由する磁路（矢印５１から、矢印５３を介して、矢印５５にいたる磁路）の磁気抵抗が低減され、第１強磁性体の円環２２を経由する磁路（矢印５４から、矢印５５にいたる磁路）の磁気抵抗と同程度になっていると考えられる。同様に、第１強磁性体の円環２１を経由する磁路（矢印５２から、矢印５３を介して、矢印５５にいたる磁路）の磁気抵抗が低減され、第１強磁性体の円環２２を経由する磁路の磁気抵抗と同程度になっていると考えられる。このことにより、第１強磁性体の円環２０を経由する磁路と、円環２１を経由する磁路と、円環２２を経由する磁路とでは、磁気抵抗が同程度になり、磁束線も同程度の磁束密度で分配されると考えられる。そして、磁場強度を超電導主コイル６からの距離によらず均一にすることができる。超電導主コイル６の電流４０を増加させることにより、磁場強度を均一に上昇できるので、円環２０、２１、２２をすべて磁気飽和させることができ、第１強磁性体の磁化のばらつきを小さくすることができる。

図５に本発明による磁束線の様子を示す。図５は図２における超伝導主コイル６と超電導シールドコイル７と第１強磁性体２３と第２強磁性体３４と第３強磁性体１８と第４強磁性体１９のみを示してある。矢印５から、分岐された矢印５１、５２、５４を経て、収束された矢印５５と、矢印５６と、矢印５７とを経て、最後に、分岐された矢印５８、５９、６０を経て、矢印５に戻る磁気回路が電磁石装置に構成されていると考えられる。上部の円環３３から放射される矢印５５の磁束線は、第４強磁性体１９の方向に向かい、矢印５６方向の磁束線は１対の第４強磁性体１９の間に生成され、矢印５７方向の磁束線は下部の円環３２へ入射するように下部の第４強磁性体１９の方向から進入する。下部の円環３２に入射した矢印５７の磁束線は、円環３２と３３により磁気抵抗が同程度に低下していることから、同程度の磁束密度で、矢印５８、５９、６０の磁束線に分配されると考えられる。

このように、第２強磁性体３４を用いることにより、電磁石装置に構成された磁気回路において、径方向への磁気抵抗を下げることが可能となり、磁束線は第２強磁性体３４に透過させて電磁石装置の中心軸１０方向へ導かれている。このためには、軽量な強磁性体を第２強磁性体３４として増やすだけでよい。

また、一般に、電磁石装置１で磁場強度を上げるには超電導主コイル６と超電導シールドコイル７の電流値を増加させる必要があるが、電流値を増加させると漏洩磁場もその電流値に比例して増加してしまう。第１の実施形態では、漏洩磁場を低減しているので、磁束密度が漏洩磁場の基準値とされる５ガウス以下を維持したまま、電流値を増加させることができ、均一磁場領域４の磁場強度を大きくすることができる。

（第２の実施形態）
図６と図７（ａ）と図７（ｂ）に示すように、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置は、図３と図４（ａ）と図４（ｂ）の第１の実施形態のＭＲＩ装置と比較して、第２強磁性体３４が円盤になっている点が異なっている。これに伴い、第１強磁性体２３の円環２０が円盤になっている点が異なっている。

このことによれば、第１の実施形態で得られた効果が得られるだけでなく、第２強磁性体３４が一体になっているので、第２強磁性体３４の円盤の径方向長さｌ１を大きくできるので、円盤の厚さｔ５に対する、円盤の径方向長さｌ１の比（ｌ１／ｔ５）を大きくすることができる。すなわち、矢印５１、５２、５４から入った磁束線をより漏洩させること無く、矢印５５まで導くことができる。そして、円環３２、３３を磁気飽和させることができる。また、第２強磁性体３４が一体になっているので、磁気的な結合をさらに強めることができ、磁束線の漏洩を減少させ、漏洩磁場を抑制することができる。また、第１強磁性体の円盤２０を経由する磁路（矢印５１から、矢印５５にいたる磁路）の磁気抵抗がさらに低減され、第１強磁性体の円環２２を経由する磁路（矢印５４から、矢印５５にいたる磁路）の磁気抵抗と同程度になっていると考えられる。同様に、第１強磁性体の円環２１を経由する磁路（矢印５２から、矢印５５にいたる磁路）の磁気抵抗が低減され、第１強磁性体の円環２２を経由する磁路の磁気抵抗と同程度になっていると考えられる。このことにより、第１強磁性体の円環２０を経由する磁路と、円環２１を経由する磁路と、円環２２を経由する磁路とでは、磁気抵抗が同程度になり、磁束線も同程度の磁束密度で分配されると考えられる。そして、磁場強度を超電導主コイル６からの距離によらず均一にすることができる。超電導主コイル６の電流４０を増加させることにより、磁場強度を均一に上昇できるので、円環２０、２１、２２をすべて磁気飽和させることができ、磁気未飽和による強磁性体の磁化のばらつきを小さくして均一磁場調整の作業時間を短縮できる。

このように、第２強磁性体３４を用いることにより、電磁石装置に構成された磁気回路において、径方向への磁気抵抗をさらに下げることが可能となり、磁束線は第２強磁性体３４に透過させて電磁石装置の中心軸１０方向へ導かれている。

（第３の実施形態）
図８と図９（ａ）と図９（ｂ）に示すように、第３の実施形態に係るＭＲＩ装置は、図３と図４（ａ）と図４（ｂ）の第１の実施形態のＭＲＩ装置と比較して、第１強磁性体２３と第２強磁性体３４との少なくとも一方の表面に凹部６２、６４と凸部６５とテーパー６３、６６、６７、６８が施されている点が異なっている。また、第２強磁性体３４の円環３２が円盤になっている点が異なっている。このことによっても、第１の実施形態で得られた効果が得られるだけでなく、磁場の局所的な不均一を修正して、さらに磁場均一度を向上させることが可能となる。

（第４の実施形態）
図１０に示すように、第４の実施形態に係るＭＲＩ装置は、図３の第１の実施形態のＭＲＩ装置と比較して、第１強磁性体２３と第２強磁性体３４と第３強磁性体１８とが冷却容器８の外に配置されている点が異なっている。このことにより、冷却容器８が、超電導主コイル６と超電導シールドコイル７と第４強磁性体１９だけを収納できればよいので、冷却容器８の容積が小さくなっている。そして、冷媒の量が減らせるので冷却機の冷却能力を小さくすることができ、ＭＲＩ装置を軽量化することができる。なお、第４の実施形態によっても、第１の実施形態で得られた効果が得ることができる。

第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の鳥瞰図である。 第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の図１のＩＩ−ＩＩ方向の切断図である。 第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分で、図１のＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。 （ａ）は第１の実施形態に係る上半分の電磁石装置の第１強磁性体と第２強磁性体の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ方向の断面図である。 電磁石装置に生じる磁束線の方向を示す図である。 第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分で、図１のＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。 （ａ）は第２の実施形態に係る上半分の電磁石装置の第１強磁性体と第２強磁性体の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ方向の断面図である。 第３の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分で、図１のＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。 （ａ）は第３の実施形態に係る上半分の電磁石装置の第１強磁性体と第２強磁性体の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＸ−ＩＸ方向の断面図である。 第４の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分で、図１のＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。

符号の説明

１ 電磁石装置
２ ベッド
３ 真空容器
４ 均一磁場領域
５ 均一磁場領域での磁束線の方向を示す矢印
６ 超電導主コイル
７ 超電導シールドコイル
８ 冷却容器
９ 断熱支持部
１０ 中心軸
１１ 傾斜磁場コイル
１２ 高周波照射コイル
１５ 柱
１６ 対称面
１８ 第３強磁性体
１９ 第４強磁性体
２０、２１、２２ 円環
２３ 第１強磁性体
３２、３３ 円環
３４ 第２強磁性体
４０ 超電導主コイルの電流の方向を示す矢印
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８ 表面磁化電流の方向を示す矢印
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０ 磁束線の方向を示す矢印
６２、６４ 凹部
６５ 凸部
６３、６６、６７、６８ テーパー部

Claims (16)

1. 均一磁場領域を挟んで対向し、かつ、主中心軸を共通にする円環状の１対の超電導主コイルと、
   前記均一磁場領域を挟んで対向し前記超電導主コイルと逆向きの電流を流す１対の超電導シールドコイルと、
   前記均一磁場領域を挟んで対向し、外周が円形である１対の第１強磁性体とにより、前記均一磁場領域に均一磁場を生成する電磁石装置において、
   前記均一磁場領域を挟んで対向し、前記第１強磁性体の前記均一磁場領域側の反対側に接しまたは近接するように配置され、外周が前記第１強磁性体の円形の直径より大きい円形である１対の第２強磁性体をさらに有し、
   前記第１強磁性体は、前記主中心軸を中心軸とする第１円環と、前記第１円環の内側に配置され前記主中心軸を中心軸とする第２円環とを有し、
   前記第２強磁性体は、前記第１円環に接しまたは近接し前記主中心軸を中心軸とする第３円環と、前記第３円環の内側に配置され前記第２円環に接しまたは近接し前記主中心軸を中心軸とする円環または円盤である第４円環とを有し、
   前記第４円環の外周面は、前記第３円環の内周面の中の前記均一磁場領域の反対寄りの面に近接して対向し、
   前記第２円環の外周面は、前記第３円環の内周面の中の前記均一磁場領域寄りの面と、前記第１円環の内周面とに対向することを特徴とする電磁石装置。
2. １対の前記超電導主コイルそれぞれと１対の前記超電導シールドコイルそれぞれとが前記主中心軸を共通にする円環であり、
   前記第２強磁性体は、前記主中心軸を法線とする１対の平面のどちらか一方をそれぞれが含むように、中央に円環または円盤が配置され、周辺に円環が配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁石装置。
3. 前記第２強磁性体の円環または円盤の厚さに対する、前記第２強磁性体の円環または円盤の径方向長さの比が１以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁石装置。
4. 前記第１強磁性体と前記第２強磁性体とが接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電磁石装置。
5. 前記超電導主コイルと前記超電導シールドコイルとを内包し冷却する冷却容器と、
   前記冷却容器を内包し外界から断熱する真空容器とをさらに有し、
   前記真空容器が前記第１強磁性体と前記第２強磁性体とを内包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１項に記載の電磁石装置。
6. 前記第１強磁性体と前記第２強磁性体との少なくとも一方の表面に凹凸とテーパーが施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電磁石装置。
7. 複数の前記第２強磁性体の間が、真空であるか、または、非磁性体で満たされていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の電磁石装置。
8. 前記主中心軸が、前記第２強磁性体の円環および円盤との共通の中心軸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１項に記載の電磁石装置。
9. 前記第２強磁性体は、前記超電導主コイルと前記超電導シールドコイルとの間の高さに配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の電磁石装置。
10. 前記第２強磁性体の円環の外径または円盤の直径は、前記超電導主コイルの円環の外径より小さいことを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれか１項に記載の電磁石装置。
11. 前記第１強磁性体の外側で、前記超電導主コイルの内側に配置され、前記均一磁場領域を挟んで対向する１対で円環の第３強磁性体をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の電磁石装置。
12. 前記第２強磁性体の外側で、前記超電導主コイルと前記超電導シールドコイルとの間の高さに配置され、前記均一磁場領域を挟んで対向する１対で円環の第４強磁性体をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電磁石装置。
13. 前記第１強磁性体は、第１円環と、前記第１円環の内側に配置され中心軸方向の長さが前記第１円環より長い第２円環と、前記第２円環の内側に配置され中心軸方向の長さが前記第１円環より長い第５円環または第１円盤を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の電磁石装置。
14. 前記第３円環の前記均一磁場領域側の反対側の面と、
    前記第４円環の前記均一磁場領域側の反対側の面とは、
    前記主中心軸を垂線とする同一平面上に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の電磁石装置。
15. 前記第２強磁性体が有する円環または円盤は、
    前記第１円環に接しまたは近接する第４強磁性体と、
    前記第４強磁性体の内側に近接して配置され、前記第２円環に接しまたは近接し、前記第５円環または前記第１円盤に接しまたは近接する円環または円盤とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の電磁石装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電磁石装置を用いた磁気共鳴イメージング装置。

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