JP5160865B2 - 磁気シールド体及び磁気シールドルーム - Google Patents

Description

この発明は、磁界を遮蔽する磁気シールド体及び磁気シールドルームに関する。

従来、磁界を遮蔽するため、磁界発生源を覆うことによって、当該磁界発生源にて形成された磁界が外部に漏洩することを防止する磁気シールドルームが提案されている。この磁気シールドルームは、例えば、医療施設で用いられるＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置を設置するための部屋（以下「ＭＲＩ室」）として実用化されている。この磁気シールドルームは、概略的には、壁、天井、及び床の全部又は一部に磁性材料を埋設することで構成されており、これら壁、天井、及び床に到達した磁束を磁性材料を介して迂回させることで、磁界が外部に漏洩することを防止している。

このような磁気シールドルームは、磁界発生源を壁、天井、及び床によって囲繞しているので、この磁気シールドルームの内部空間が密閉され、入室者に圧迫感を与えることになる。この点を解消するため、開放型の磁気シールド体を用いて磁気シールドルームを構成することも提案されている（例えば特許文献１）。この開放型の磁気シールド体は、複数の筒体を枠体にて支持することで構成されている。この構造によれば、磁気シールドルームの内部と外部とが、筒体の内部空間を介して視覚的に開放されるので、入室者に対する圧迫感を低減することができる。

しかしながら、特許文献１の磁気シールド体は、複数の筒体を相互に線状に接触させていたので、この接触部分に対して応力集中を生じさせる等の問題があった。この点を解消するため、本願発明者等は、複数の筒体を相互に間隔を空けて非接触状に配置して構成された磁気シールド体を提案した（特許文献２。ただし本願出願時において未公開）。この構造によれば、筒体への応力負荷を低減することができると共に、磁気シールド体の組立てや解体が容易である。

特開平６−１３７８１号公報 特願２００６−３５００６４号明細書

しかしながら、特許文献２に記載の磁気シールド体は、筒体の配置位置によっては、磁界の遮蔽効果が低減する可能性があった。図３８は従来のＭＲＩ室１００の平面図である。このＭＲＩ室１００の壁１０１には磁気シールド体１０２が配置されており、この磁気シールド体１０２は複数の筒体ユニット１０３を相互に間隔を空けて配置することによって構成されている。図中の矢印は、ＭＲＩ装置１０４から発せられた磁界の磁力線の主方向を示す。

ここで、各筒体ユニット１０３の軸方向の磁気抵抗と、複数の筒体ユニット１０３の隣接方向（各筒体の軸方向に直交する方向）の磁気抵抗とを比較すると、筒体ユニット１０３が磁性材料によって軸方向に連続して形成されているために軸方向の磁気抵抗が小さいこと、及び、複数の筒体ユニット１０３の相互間には空気層が介在しているために隣接方向の磁気抵抗が大きいことから、磁界の磁束が壁１０１の壁面方向と直交する領域Ａ１においては、磁束が隣接方向ではなく筒体ユニット１０３の長軸方向（以下「軸方向」）に誘導される割合が多く、磁束が筒体ユニット１０３の外端部からＭＲＩ室１００の外部に放出されてしまうため、磁界の遮蔽効果が低減してしまう。

本発明は、筒体を用いて構成された開放型の磁気シールド体及び磁気シールドルームにおいて、磁界の遮蔽効果を一層向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、透磁性を有する複数の筒体であって、当該筒体の中心軸に直交する断面における断面形状が相互に同一である複数の筒体を、当該複数の筒体の各々の中心軸が相互に一致すると共に、当該複数の筒体の各々の側面が相互に同一面を形成するように、相互に間隔を空けて配置して構成された筒体ユニットと、複数の前記筒体ユニットを、当該複数の筒体ユニットの筒体の側面が相互に間隔を空けて対向するように支持する支持手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る本発明は、請求項１に係る本発明において、前記筒体ユニットを構成する前記複数の筒体の相互の間隙と、当該筒体ユニットに隣接配置された他の前記筒体ユニットを構成する前記複数の筒体の相互の間隙とを、相互に隣接する位置に配置したことを特徴とする。

請求項３に係る本発明は、請求項１又は２に係る本発明において、前記筒体ユニットは、３体以上の前記筒体を相互に間隔を空けて配置して構成されたことを特徴とする。

請求項４に係る本発明は、磁界発生源を外部から区画する壁の少なくとも一部に、前記請求項１から３のいずれか一項に記載の前記磁気シールド体を配置したことを特徴とする。

請求項５に係る本発明は、請求項４に係る本発明において、第１の磁気シールド体及び第２の磁気シールド体を備え、前記第１の磁気シールド体は、前記請求項１から３のいずれか一項に記載の前記磁気シールド体であり、前記第２の磁気シールド体は、透磁性を有する１体の筒体から構成された筒体ユニットと、複数の当該筒体ユニットを、当該複数の筒体ユニットの側面が相互に間隔を空けて対向するように支持する支持手段とを備え、前記壁の一部分であって、前記磁界発生源から発生された磁力線の主方向が当該壁の壁面方向に対して直交する部分には、前記第１の磁気シールド体を、前記壁面方向と当該第１の磁気シールド体の筒体ユニットの中心軸とが相互に直交するように配置し、前記壁の他の一部分であって、前記磁界発生源から発生された磁力線の主方向が当該壁の壁面方向に対して直交しない部分の少なくとも一部には、前記第２の磁気シールド体を、前記壁面方向と当該第２の磁気シールド体の筒体ユニットの中心軸とが相互に直交するように配置したことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、複数の筒体の軸方向に沿った磁気抵抗を高めることで、この軸方向に沿った主方向を持つ磁力線が、複数の筒体ユニットの隣接方向に迂回することを促進でき、軸方向への磁界漏洩を低減又は防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、相互に隣接する複数の筒体ユニットの相互間での磁束伝播を促進でき、筒体ユニットの軸方向に沿った磁束の誘導を低減できるので、筒体ユニットの軸方向の端面から外部に磁束が吐き出されることを低減又は防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、筒体ユニットを３分割以上に分割することで、筒体の相互間に介在する中間層の数を増やし、複数の筒体の軸方向に沿った磁気抵抗を一層高めることができるため、軸方向への磁界漏洩を一層低減又は防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気シールド体を用いて磁気シールドルームを構成することで、外部への磁界漏洩の少ない磁気シールドルームを構築することができる。

請求項５に係る本発明によれば、第１の磁気シールド体と第２の磁気シールド体とを、磁力線の主方向に応じた最適な位置に組み合わせて配置することで、磁気シールドルームから外部への磁界漏洩を一層低減することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕本実施の形態の基本的概念を説明した後、〔II〕本実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、本実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

〔I〕本実施の形態の基本的概念
まず本実施の形態の基本的概念について説明する。本実施の形態に係る磁気シールド体は、磁界発生源の周囲に配置されることで、この磁界発生源にて発生された磁界の全部又は一部が当該磁気シールド体を介して外部に漏洩することを防止するものである。磁界発生源は任意であり、ＭＲＩ装置、永久磁石、電磁コイルを含む。磁気シールドルームは、その壁、天井、又は床に磁気シールド体を配置することによって構成されるが、これら壁等の全面に磁気シールド体を配置する構造以外に、これら壁等の一部のみに磁気シールド体を配置する構造を含む。

このような構成において、本実施の形態の基本的特徴の一つは、磁気シールド体を構成する筒体ユニットを、透磁性を有する複数の筒体を相互に間隔を空けて配置して構成した点にある。換言すれば、上述した特許文献２の筒体を複数に分割したものが、本実施の形態の筒体ユニットに相当する。このように、１体の筒体ユニットを相互に間隔を空けた複数の筒体にて構成することで、これら筒体の相互間に空気層の如き透磁率の小さい層を介在させて、筒体ユニットの軸方向における磁気抵抗を高め、この軸方向への磁界漏洩を低減又は防止している。

〔II〕本実施の形態の具体的内容
次に、本実施の形態に係る磁気シールド体及び磁気シールドルームの具体的内容について説明する。

（構成）
図１は本実施の形態に係る磁気シールドルームの要部平面図である。この磁気シールドルーム１は、ＭＲＩ室であり、壁２、床３、及び天井（図１では不図示）を備えて構成されていて、床３の上面には磁界発生源であるＭＲＩ装置４が配置されている。磁気シールドルーム１の壁２は、ＭＲＩ装置４の四周を囲繞するように構成されており、その少なくとも一部には第１の磁気シールド体１０と第２の磁気シールド体２０とが配置されており、これら第１の磁気シールド体１０及び第２の磁気シールド体２０の内側及び外側には電磁シールドガラス３０が付設されている。第１の磁気シールド体１０は特許請求の範囲における磁気シールド体に対応し、第２の磁気シールド体２０は特許請求の範囲における第２の磁気シールド体に対応する。なお、以下では壁２に配置された第１の磁気シールド体１０及び第２の磁気シールド体２０について説明するが、以下説明するものと同様の構造を、床３や天井に適用することができる。

（構成−第１の磁気シールド体）
最初に、第１の磁気シールド体１０について説明する。この第１の磁気シールド体１０は、図２の要部斜視図に示すように、複数の筒体ユニット１１と、枠体１２とを備えて構成されている。

（構成−第１の磁気シールド体−筒体ユニット）
各筒体ユニット１１は、図３の斜視図に示すように、複数（ここでは３体）の筒体１３〜１５を備えて構成されている。各筒体１３〜１５の軸方向の各端部は開口とされており、これら各端部の開口が相互に内部空間にて連通されている。各筒体１３〜１５の縦断面形状（当該筒体１３〜１５の軸方向に直交する断面における断面形状。以下同じ）は相互に同一であり、ここでは同じ大きさの四角形とされており、各筒体１３〜１５は全体として角筒として構成されている。ただし、相互に同一である限りにおいて各筒体１３〜１５の断面形状は任意であり、例えば、断面形状を三角形、六角形、又は台形等としてもよく、あるいは、断面形状を丸形や楕円形とすることで筒体１３〜１５を円筒としてもよい。ただし、上述した特許文献２のように、相互に隣接する筒体の側面を平面とすることで、これら隣接する筒体の相互間の磁気抵抗の軽減を図る場合には、本実施の形態の各筒体１３〜１５についてもその側面を平面とすることが好ましい。

各筒体１３〜１５は、磁性材料にて構成されており、磁束を当該筒体１３〜１５の内部で迂回させることができる程度の透磁性を有する。この磁性材料の具体的種類は任意であるが、例えば珪素鋼板、パーマロイ、電磁鋼板、あるいは、アモルファス板を用いることができる。より具体的には、１枚の広幅の珪素鋼板を曲げ加工及び溶接したり、４枚の珪素鋼板を相互に溶接あるいは付き合わせにて接合することで、筒体１３〜１５を製造することができる。この場合、各筒体１３〜１５を個別的に製造してもよく、あるいは、筒体ユニット１１に対応する長さの長筒体を製造してから、当該長筒体を所定長さで切断することで各筒体１３〜１５を製造してもよい。なお、各筒体１３〜１５には錆び止め等のための塗装を行なってもよい。

このように構成された複数の筒体１３〜１５は、これら複数の筒体１３〜１５の各々の中心軸（縦断面形状における重心の通過軸）が相互に一致するように、かつ、当該複数の筒体の各々の側面が相互に同一面を形成するように配置されている。すなわち、一方の筒体１３の端部を当該筒体１３の軸方向に沿って延長した位置に、他の筒体１４、１５の端部が位置するように、これら複数の筒体１３〜１５が隣接配置されている。

また、これら複数の筒体１３〜１５は相互に間隔（以下「軸方向間隔」）を空けて配置されており、この筒体１３〜１５の相互間には中間層１６が形成されている。この中間層１６は磁気抵抗の高い材料で充填されることが好ましく、例えば中間層１６を単なる空気層として形成してもよいが、特定の非磁性材料から形成された磁気遮断層を中間層１６として筒体１３〜１５の相互間に配置してもよい。この磁気遮断層を配置する場合の具体的構成は、例えば非磁性材料からなる短尺状の筒体であって、筒体１３〜１５と同一の縦断面形状の筒体を形成し、この筒体を筒体１３〜１５の相互間に配置すればよい。このように筒体１３〜１５を相互に間隔を空けて配置することで、これら筒体１３〜１５の相互間の磁気抵抗（以下、軸方向磁気抵抗）を高めることができる。あるいは、筒体１３〜１５の相互間には、筒体１３〜１５の相互間隔を所定間隔に保持するためのスペーサを配置してもよい。

この中間層１６の形成角度、形状、あるいは長さは任意である。図３の例では、軸方向に対して直交する方向に沿った断面（特許請求の範囲における縦断面に対応する）にて筒体１３〜１５を分割することにより、中間層１６を形成しているが、図４に示すように、当該直交する方向に対して所定角度αを有する断面にて筒体１３〜１５を分割することで、中間層１６を形成してもよい。また、平面断面による分割以外に、非平面断面（例えば曲面や凹凸面）による分割を行うこともできる。

また、筒体１３〜１５の数（筒体ユニット１１の分割数）は任意である。図３の例では、筒体ユニット１１を３分割とすることで、３体の筒体１３〜１５を配置しているが、２分割でもよく、あるいは、４分割以上であってもよい。ただし、後述する実施例で示すように、２分割よりも３分割以上とすることで、軸方向磁気抵抗を高めることができ、軸方向の磁界遮蔽効果を高めることができる。また、分割数の異なる筒体ユニット１１を１つの第１の磁気シールド体１０の内部に混在させてもよい。

（構成−第１の磁気シールド体−枠体）
図２において、枠体１２は、筒体ユニット１１を支持するもので、特許請求の範囲における支持手段に対応する。この枠体１２は、図５の斜視図に示すように、複数の平板状の枠材１２ａを水平方向及び垂直方向に配置して相互に井桁状に組み合わせて構成されたもので、各枠材１２ａの相互間には、筒体ユニット１１の外形に略対応する筒状の空間部１２ｂが形成されている。そして、各空間部１２ｂに筒体ユニット１１を挿入することで、複数の筒体ユニット１１が、各々の軸方向が平行になる向きであって、各筒体ユニット１１の各筒体１３〜１５の側面が相互に平行になる向きで、かつ、相互に間隔（以下「隣接方向間隔」）を空けて非接触状に配置される。なお、このように隣接方向間隔を空けて配置されることで筒体ユニット１１の相互間に形成される磁気抵抗を「隣接方向磁気抵抗」と称する。

枠材１２ａの材料は、筒体１３〜１５よりも十分に磁気抵抗が大きく、かつ、筒体ユニット１１を支持するための所望の強度を有する限りにおいて任意であり、例えば、木材や樹脂を用いることができる。特に、枠材１２ａの材料として導電性材料を用いることで、電磁波遮断効果を得ることができる。

なお、第１の磁気シールド体１０の製造方法としては、図５に示す製造方法以外にも、図６に示す製造方法を採用することもできる。すなわち、図５の方法では、枠体１２を、第１の磁気シールド体１０の全体の奥行きに対応する奥行きを有する１体の枠体として形成し、この枠体１２に対して、筒体１３〜１５を一括して挿入している。これに対して、図６の方法では、枠体１２を、筒体１３〜１５の奥行きに対応する奥行きを有する分割された複数の枠体として形成し、各枠体１２に対して筒体１３〜１５をそれぞれ個別的に挿入している。この図６の方法においても、筒体１３〜１５を挿入した状態の複数の枠体１２を相互に間隔を隔てて配置することで、第１の磁気シールド体１０を構築することができ、図５の方法で製造した第１の磁気シールド体１０と同様の効果を得ることができる。

（構成−磁気抵抗に関連する構造の詳細）
ここで、本実施の形態においては、隣接方向磁気抵抗＜軸方向磁気抵抗となるように、これら磁気抵抗に関連する各部の構造の詳細が決定されている。この磁気抵抗に関連する各部の構造としては、例えば、軸方向間隔、隣接方向間隔、筒体１３〜１５の相互間に介在させる中間層１６を形成する物質、あるいは、枠材１２ａの厚みや材料を挙げることができる。例えば、軸方向磁気抵抗に関しては、軸方向間隔を大きくする程及び中間層１６を形成する物質の磁気抵抗を大きくする程、大きくすることができる。あるいは、隣接方向磁気抵抗に関しては、隣接方向間隔を小さくする程及び枠材１６ａを形成する物質の磁気抵抗を小さくする程、小さくすることができる。特に、中間層１６の物質や枠材１２ａの材料の影響を無視できる場合には、図７の要部斜視図（枠体１２を省略して示す）に示す軸方向間隔を隣接方向間隔より大きくすることで、隣接方向磁気抵抗＜軸方向磁気抵抗とすることができる。このように軸方向磁気抵抗を隣接方向磁気抵抗より大きくすることで、後述するように、軸方向に沿った主方向を持つ磁力線が隣接方向に迂回することを促進できる。

また、図７に示すように、筒体ユニット１１における複数の筒体１３〜１５と、当該筒体ユニット１１に隣接配置された他の筒体ユニット１１における複数の筒体１３〜１５とを、相互に隣接するように位置させることが好ましい。この配置構造は、複数の筒体ユニット１１の各々を相互に同一の形状及び寸法で構成し、各筒体ユニット１１の端面が同一平面に位置するように、これら複数の筒体ユニット１１を所定間隔で並設することで構成することができる。この配置構造によれば、各筒体ユニット１１における磁気抵抗の最小箇所（すなわち、筒体１３〜１５の側壁部分）が相互に隣接することになるので、相互に隣接する複数の筒体ユニット１１の相互間での磁束伝播を促進でき、筒体ユニット１１の軸方向に沿った磁束の誘導を低減できるので、筒体ユニット１１の軸方向の端面から外部に磁束が吐き出されることを低減又は防止することができる。

（構成−参考例−第２の磁気シールド体）
次に、参考例に係る第２の磁気シールド体２０について説明する。この第２の磁気シールド体２０は、図８の要部斜視図に示すように、複数の筒体ユニット２１を枠体２２にて支持して構成されている。この第２の磁気シールド体２０は、上述した特許文献２の発明に係る磁気シールド体と同様に構成することができ、筒体ユニット２１は、磁性材料を用いて第１の磁気シールド体１０の筒体ユニット１１と同様の外形状に形成されており、筒体ユニット１１を構成する複数の筒体１３〜１５を相互に分離することなく、１体の連続状の筒体から構成されている。枠体２２は、第１の磁気シールド体１０の枠体１２と同様に構成されており、この枠体２２によって支持されることにより、複数の筒体ユニット２１が、各々の軸方向が平行になる向きであって、各筒体ユニット２１の側面が相互に平行になる向きで、かつ、相互に間隔を空けて非接触状に配置されている。なお、第１の磁気シールド体１０と第２の磁気シールド体２０とは、相互に分離させてもよく、あるいは、壁２の一部や、透磁性や導電性を有する材料からなる中空体を介在させて連結してもよい。

（構成−電磁シールドガラス）
図１において、電磁シールドガラス３０は、電磁波を低減又は遮断するための電磁波遮断手段であり、第１の磁気シールド体１０及び第２の磁気シールド体２０に対する、屋内側の全面及び屋外の全面に設けられている。この電磁シールドガラス３０は、例えば、メッシュ状の金属板を単板ガラスで挟持することによって構成されている。このように電磁シールドガラス３０を設けることにより、磁気に加えて電磁波についても屋外への漏洩を低減又は防止できる。ただし、電磁シールドガラス３０は、第１の磁気シールド体１０及び第２の磁気シールド体２０の内側又は外側のいずれか一方にのみ設けてもよく、例えば、枠体１２である程度の電磁波を遮断できる場合には、第１の磁気シールド体１０及び第２の磁気シールド体２０の外側にのみ設けてもよい。また、電磁波遮断効果が不要な場合には、電磁シールドガラス３０を省略してもよい。

（実施例１）
次に、上記のように構成された磁気シールドルーム１の作用効果を、実施例を挙げて説明する。図９は磁気シールドルーム１の平面図であり、ＭＲＩ装置４から発生した磁界の磁力線の主方向を示す図である。この磁界は、ＭＲＩ装置４を中心として外側に向かい、最終的に壁２に到達する。この時、壁２に対するＭＲＩ装置４の位置及び方向により、磁力線の主方向と壁２の壁面方向との相互間に形成される角度は異なる。この角度に応じて、壁２は、当該壁２に対して、磁力線の主方向が直交する領域（以下、直交領域）Ａ１、磁力線の主方向が平行になる領域（以下、平行領域）Ａ２、及び、磁力線の主方向が直交や平行以外の角度になる領域（以下、非直交平行領域）Ａ３に大別される。このうち、直交領域Ａ１及び非直交平行領域Ａ３の壁２には第１の磁気シールド体１０が配置され、平行領域Ａ２の壁２には第２の磁気シールド体２０が配置されている。

平行領域Ａ２では、特許文献２と同様に、筒体ユニット２１の磁気抵抗は空気の磁気抵抗より小さいことから、筒体ユニット２１に到達した磁界の磁束が当該筒体ユニット２１に吸収され、この吸収された磁束は、当該筒体ユニット２１に隣接する他の筒体に伝播する。そして、この隣接方向への伝播を繰り返すことで、磁束を第２の磁気シールド体２０の内部で誘導させ、外部に対する磁界漏洩を防止することができる。

一方、直交領域Ａ１及び非直交平行領域Ａ３では、筒体ユニット１１に吸収された磁束は、平行領域Ａ２の場合と同様に、筒体ユニット１１の相互間での伝播を繰り返すことで、磁束を第１の磁気シールド体１０の内部で誘導させ、外部に対する磁界漏洩を防止することができる。直交領域Ａ１の第１の磁気シールド体１０における磁束の方向を図１０に示す。磁束は、軸方向に沿って筒体１３〜１５の内部を順次伝播するが、この軸方向における磁気抵抗が大きいために隣接方向への伝播が促進され、当該軸方向に沿った伝播が抑制されるので、外部に対する磁界漏洩を防止することができる。

さらに、本実施の形態に係る構造の解析結果について説明する。ここでは、図１１〜１４に示すモデルについて、１／４対称モデルを作成し、ＭＲＩ模型が発生する磁界の低減効果を有限要素法による三次元磁界解析により求めた。図１１は筒体ユニットを設けないモデル（以下「無筒体モデル」）、図１２は第２の磁気シールド体２０に用いたように各筒体ユニットを分割していないモデル（以下「非分割モデル」）、図１３は２分割の筒体ユニット４１を配置したモデル（以下「２分割モデル」）、図１４は３分割の筒体ユニット１１を配置したモデル（以下「３分割モデル」）である。

図１１〜１４のいずれのモデルも、縦１７００ｍｍ×横１６５０ｍｍ（以下の説明では、水平面に沿った方向のひとつを縦方向又はｘ方向、水平面に沿った方向であってｘ方向に直交する方向を横方向又はｙ方向、これらｘ方向及びｙ方向に直交する方向を高さ方向又はｚ方向と称する）の平面方形状の磁気シールドルーム１のモデルであり、開口又は筒体ユニット１１、２１、４１が配置された面以外の５面に珪素鋼板５を配置した。珪素鋼板５の厚みは、全てのモデルで１．５ｍｍである。この磁気シールドルーム１の平面中央位置に配置されたＭＲＩ模型６は、縦３５７ｍｍ×横２６ｍｍのコイル６ａを４個、相互に１４０ｍｍ又は１２８ｍｍだけ隔てて配置して構成されており、各コイル６ａの起磁力は３２（ＡＴ）である。このＭＲＩ模型６の平面中心位置から開口又は筒体ユニット１１、２１、４１の室内側端面までの距離は５２５ｍｍである。なお、開口の周面には、縦１００ｍｍ×横３００ｍｍの珪素鋼板製の周り縁を設けている。

筒体ユニット１１、２１、４１は、いずれのモデルにおいても、縦１４５ｍｍ×高さ１４７ｍｍの角筒状とし、１ｍｍの珪素鋼板にて形成し、隣接方向間隔を３ｍｍとした。図１３の２分割モデルの筒体ユニット４１は、ＭＲＩ模型６に近接する側の筒体の長さを１７５ｍｍ、ＭＲＩ模型６から離れた側の筒体の長さを９０ｍｍ、これら筒体の相互の間隔を１５ｍｍとしている。図１４の３分割モデルの筒体ユニット１１は、各筒体の長さを９０ｍｍ、筒体の相互の間隔を１５ｍｍとしている。

図１１〜１４の各々に対応する１／４対称モデルを図１５（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ示す。また、これら図１５（ａ）〜（ｄ）の各々に対応する解析結果を図１６〜１９にそれぞれ示す。これら図１６〜１９において、（ａ）は測定線の位置を示す図、（ｂ）は（ａ）の測定線上における磁界強度を示す図であり、横軸は磁束密度（単位はテスラ）、縦軸は測定線の原点からの高さ（ｍｍ）である。図１６〜１９の（ｂ）には、図１２の非分割モデルにおいてｙ方向の比透磁率を０としたモデル（以下「０比透磁率モデル」）の解析結果も併せて示す。

まず図１６〜１８を参照すると、非分割モデルに比べて外部への磁場漏洩を、２分割モデルでは約２／３以下、３分割モデルでは約１／２以下に低減できることが判る。また、図１８と図１９を参照すると、３分割モデルは、２分割モデルに比べて外部への磁場漏洩を低減でき、０比透磁率モデルではさらに磁場漏洩を低減できることが判る。

図１９を参照すると、開口端面の内側（筒体ユニット１１、２１、４１の内部）においては、磁場漏洩が、０比透磁率モデル＞３分割モデル＞２分割モデル＞非分割モデルと、順次小さくなる。このことから、非分割モデルでは、筒体ユニット２１を構成する磁性材料の内部に磁束が集められることによって、筒体ユニット２１の内部空間における磁場が小さくなるのに対して、２分割モデルや３分割モデルでは、磁性材料の内部に磁束が集められることはなく、磁束が隣接する筒体ユニット１１、４１に向けて移動していることが判る。

一方、図１９において、開口端面の外側（筒体ユニット１１、２１、４１の外部）においては、磁場漏洩が、非分割モデル＞２分割モデル＞３分割モデル＞０比透磁率モデルと、順次小さくなる。このことから、非分割モデルでは、筒体ユニット２１を構成する磁性材料の内部に磁束が集めれた後、軸方向（ｙ方向）に誘導されて開口端面から磁気シールドルーム１の外部に吐き出される磁束の量が大きいのに対して、他のモデルでは、磁性材料の内部に磁束が集められることはなく、磁束が隣接する筒体ユニット１１、４１に向けて誘導された結果、開口端面から磁気シールドルーム１の外部に吐き出される磁束の量が小さいことが判る。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。ただし、特記する場合を除いて、実施条件は上述の実施例１と同様である。ここでは、非分割モデル、２分割モデル、及び３分割モデルの３種類の１／８対称モデルを作成し、ＭＲＩ模型が発生する磁界の低減効果を有限要素法による三次元磁界解析により求めた。図２０は各モデルに共通の図であってＭＲＩ模型側からｘ方向に沿って筒体ユニットを見た正面図、図２１は非分割モデルの側面図、図２２は２分割モデルの側面図、図２３は３分割モデルの側面図である。ここでは、モデルの寸法を、縦７５０ｍｍ×横８６４ｍｍ×高さ４５０とした。ＭＲＩ模型６は、縦１８０ｍｍ×横２６ｍｍ×高さ１８０のコイル６ａを２体、１４０ｍｍの間隔を空けた状態で配置した。ＭＲＩ模型６から、筒体ユニット１１、２１、４１の室内側端面までの距離は、非分割モデル（筒体ユニット２１）で３４０ｍｍ、２分割モデル（筒体ユニット４１）で３２５ｍｍ、３分割モデル（筒体ユニット１１）で３１０ｍｍである。なお、図２０に示すように、開口の周面には、縦７５０ｍｍ×高さ５０ｍｍと縦１００ｍｍ×高さ４５０ｍｍの珪素鋼板製の周り縁を設けている。

筒体ユニット１１、２１、４１は、いずれのモデルにおいても、ｘｙ方向に平行な面の厚みを１ｍｍ、ｙｚ方向に平行な面の厚みを１ｍｍとした。図２１の非分割モデルでは、筒体ユニット２１の寸法を、縦１４２ｍｍ×横２７０ｍｍ×高さ１４２とした。図２２の２分割モデルでは、ＭＲＩ模型６に近接する側の筒体の寸法を、縦１４２ｍｍ×横１９５ｍｍ×高さ１４２、ＭＲＩ模型６から離れた側の筒体の寸法を、縦１４２ｍｍ×横９０ｍｍ×高さ１４２とし、これらを相互に１５ｍｍの間隔を隔てて配置した。図２３の３分割モデルでは、縦１４２ｍｍ×横９０ｍｍ×高さ１４２の３体の筒体を、相互に１５ｍｍの間隔を隔てて配置した。

図２４は図２１の非分割モデルの解析結果、図２５は図２２の２分割モデルの解析結果、図２６は図２３の３分割モデルの解析結果であり、いずれもｘｙ方向に平行な平面であって、底面（ｚ＝０）からの高さ３．２５ｍｍの平面における材料中及び空気中の三次元磁界解析結果を示す。これら図２４〜２６においては、磁束の大きさ及び方向を三角形にて示している。図２４と、図２５及び図２６とを対比すると、非分割モデルよりも、２分割モデルや３分割モデルの方が、筒体ユニット１１、２１、４１に吸収された後、より多くの磁界が隣接方向（ｘ方向）に沿って迂回されており、筒体ユニット１１、２１、４１の軸方向（ｙ方向）に沿って外部に至る磁界の量が低減されていることが判る。特に、図２５と図２６とを対比すると、２分割モデルよりも、３分割モデルの方が、より多くの磁界が隣接方向に沿って迂回されており、筒体ユニット１１、２１、４１の外側端部まで至る磁界の量が低減されていることが判る。

従って、磁界の外部への遮蔽効果は、筒体ユニット１１、２１、４１を分割することで高めることができ、さらに、筒体ユニット１１、２１、４１を２分割とするよりも３分割とする方が高いことが判る。同様の理由により、例えば筒体ユニット１１、２１、４１の全長が同じ場合であっても、その分割数を増やす程、外部の筒体に至るに伴って磁束が階段状に小さくなり、磁界の外部への遮蔽効果を高めることができる。

（実施例３）
次に、実施例３について説明する。ただし、特記する場合を除いて、実施条件は上述の実施例１と同様である。ここでは、図２７（ａ）に示すモデルを作成し、ＭＲＩ模型が発生する磁界の低減効果を模型実験により求めた。無筒体モデル、図２７（ａ）に示す非分割モデル、図２７（ｂ）に示すように各筒体ユニットを３分割してその相互間隔を１５ｍｍとしたモデル（以下「１５ｍｍピッチ３分割モデル」）、図２７（ｃ）に示すように各筒体ユニットを３分割してその相互間隔を３０ｍｍとしたモデル（以下「３０ｍｍピッチ３分割モデル」）、図２７（ｄ）に示すように各筒体ユニットを２分割してその相互間隔を３０ｍｍとしたモデルであって、隣接する筒体ユニットの相互間において分割位置を互い違いとしたモデル（以下「３０ｍｍピッチ２分割互い違いモデル」）について解析を行った。

図２８は、図２７（ａ）に示す測定線２（モデルのｚ軸方向の中央近傍位置を原点とし、ｚ軸に沿って上方（プラス側）及び下方（マイナス側）に延びる線）の線上における磁界強度を示す図、図２９は、図２７（ａ）に示す測定線３（測定線２と同じ原点から、ｘ軸に沿って延びる線）の線上における磁界強度を示す図、図３０は、図２７（ａ）に示す測定線４（測定線２と同じ原点から、ｙ軸に沿って延びる線）の線上における磁界強度を示す図である。これら図２８〜３０において、横軸は測定線の原点からの距離（ｍｍ）、縦軸は磁束密度（単位はｍＧ）である。これら図２８〜３０から判るように、無筒体モデルに比べて他の全てのモデルの磁束密度が高いので、筒体ユニットの有効性が判る。また、非分割モデルと３０ｍｍピッチ２分割互い違いモデルとでは、磁束低減効果がほぼ同じであると共に、１５ｍｍピッチ３分割モデルや３０ｍｍピッチ３分割モデルに比べて磁束低減効果が低いことから、筒体ユニットを分割した場合であっても、互い違いに配置したのでは磁束低減効果をあまり高めることができないことが判る。これは、互い違いに配置した場合には、筒体ユニットの隣接方向への磁束伝播がスムーズに行われないためであると考えられる。従って、１５ｍｍピッチ３分割モデルや３０ｍｍピッチ３分割モデルのように、筒体ユニットを構成する複数の筒体の相互の間隙と、当該筒体ユニットに隣接配置された他の筒体ユニットを構成する複数の筒体の相互の間隙とを、相互に隣接する位置に配置することで、筒体ユニットの隣接方向への磁束伝播をスムーズに行わせることが好ましい。

（実施例４）
最後に、実施例４について説明する。ただし、特記する場合を除いて、実施条件は上述の実施例１と同様である。ここでは、図３１（ａ）に示すモデルを作成し、ＭＲＩ模型が発生する磁界の低減効果を模型実験により求めた。各コイル６ａの起磁力は１８２０（ＡＴ）、このＭＲＩ模型６の平面中心位置から開口又は筒体ユニットの室内側端面までの距離は４００ｍｍである。無筒体モデル、図３１（ａ）に示す非分割モデル、図３１（ｂ）〜（ｆ）に示すように各筒体ユニットを３分割してその相互間隔を３ｍｍ、６ｍｍ、１５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍとしたモデル（それぞれ、以下「３ｍｍピッチ３分割モデル」、「６ｍｍピッチ３分割モデル」、「１５ｍｍピッチ３分割モデル」、「３０ｍｍピッチ３分割モデル」、「４０ｍｍピッチ３分割モデル」と称する）について解析を行った。

図３２に示す測定線２の線上における磁界強度を図３３に示す。同様に、図３４に示す測定線３の線上における磁界強度を図３５に示し、図３６に示す測定線４の線上における磁界強度を図３７に示す。これら図３２、３４、３６は、ｘｚ平面の正面図であり、図３３、３５、３７において、横軸は測定線の原点からの距離（ｍｍ）、縦軸は磁束密度（単位はｍＧ）である。これら図３３、３５、３７から判るように、相互間隔を、３ｍｍ、６ｍｍ、１５ｍｍ、３０ｍｍとした順に磁束遮蔽効果は増大するが、３０ｍｍと４０ｍｍとでは磁束遮蔽効果はあまり変わらない。このことから、この実施例４の条件下においては、筒体の相互間隔を３０ｍｍ程度とした場合に、最大の磁束遮蔽効果を最小の相互間隔で得ることができる。また、マグネット中心軸上の点（位置０）の点において、無筒体モデルの磁束遮蔽効果を１とすると、非分割モデルの磁束遮蔽効果は１．７に増大し、３０ｍｍピッチ３分割モデルの磁束遮蔽効果は２．４５に増大する。

〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
また、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。

（形状や数値について）
上記実施の形態で示した形状や数値は例示であり、例えば実施例の各寸法値は任意に変更することができる。

この発明は、磁界発生源から発生される磁界を遮蔽するためのものであり、筒体を用いて構成された開放型の磁気シールド体及び磁気シールドルームに好適である。

本発明の実施の形態に係る磁気シールドルームの要部平面図である。 第１の磁気シールド体の要部斜視図である。 筒体ユニットの斜視図である。 筒体ユニットの変形例を示す斜視図である。 第１の磁気シールド体の分解斜視図である。 図５とは異なる方法にて製造された第１の磁気シールド体の分解斜視図である。 軸方向間隔と隣接方向間隔とを説明するための図であり、図２の複数の筒体ユニットの要部斜視図である。 参考例に係る第２の磁気シールド体の要部斜視図である。 実施例１に係る磁気シールドルームの平面図である。 直交領域の磁気シールド体における磁束の方向を示す図である。 無筒体モデルを示す図である。 非分割モデルを示す図である。 ２分割モデルを示す図である。 ３分割モデルを示す図である。 １／４対称モデルを示す図であり、（ａ）は無筒体モデルの１／４対称モデル、（ｂ）は非分割モデルの１／４対称モデル、（ｃ）は２分割モデルの１／４対称モデル、（ｄ）は３分割モデルの１／４対称モデルである。 無筒体モデルの解析結果を示す図であり、（ａ）は測定線の位置を示す図、（ｂ）は（ａ）の測定線上における磁界強度を示す図である。 非分割モデルの解析結果を示す図であり、（ａ）は測定線の位置を示す図、（ｂ）は（ａ）の測定線上における磁界強度を示す図である。 ２分割モデルの解析結果を示す図であり、（ａ）は測定線の位置を示す図、（ｂ）は（ａ）の測定線上における磁界強度を示す図である。 ３分割モデルの解析結果を示す図であり、（ａ）は測定線の位置を示す図、（ｂ）は（ａ）の測定線上における磁界強度を示す図である。 実施例２に係る各モデルに共通の図であって、ＭＲＩ模型側から筒体ユニットを見た正面図である。 非分割モデルの側面図である。 ２分割モデルの側面図である。 ３分割モデルの側面図である。 非分割モデルの解析結果を示す図である。 ２分割モデルの解析結果を示す図である。 ３分割モデルの解析結果を示す図である。 実施例３に係るモデルを示す図であり、（ａ）は非分割モデルを示す図、（ｂ）は１５ｍｍピッチ３分割モデルを示す図、（ｃ）は３０ｍｍピッチ３分割モデルを示す図、（ｄ）は３０ｍｍピッチ２分割互い違いモデルを示す図である。 図２７（ａ）に示す測定線２の線上における磁界強度を示す図である。 図２７（ａ）に示す測定線３の線上における磁界強度を示す図である。 図２７（ａ）に示す測定線４の線上における磁界強度を示す図である。 実施例４に係るモデルを示す図であり、（ａ）は非分割モデルを示す図、（ｂ）〜（ｆ）は各筒体ユニットを３分割してその相互間隔を３ｍｍ、６ｍｍ、１５ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍとしたモデルを順次示す図である。 測定線２を示す図である。 図３２の測定線２の線上における磁界強度を示す図である。 測定線３を示す図である。 図３４の測定線３の線上における磁界強度を示す図である。 測定線４を示す図である。 図３６の測定線４の線上における磁界強度を示す図である。 従来の磁気シールドルームの要部平面図である。

符号の説明

１ 磁気シールドルーム
２、１０１ 壁
３ 床
４、１０４ ＭＲＩ装置
５ 珪素鋼板
６ ＭＲＩ模型
６ａ コイル
１０ 第１の磁気シールド体
１１、２１、４１、１０３ 筒体ユニット
１２、２２ 枠体
１２ａ 枠材
１２ｂ 空間部
１３〜１５ 筒体
１６ 中間層
２０ 第２の磁気シールド体
３０ 電磁シールドガラス
１００ ＭＲＩ室
１０２ 磁気シールド体
Ａ１ 直交領域
Ａ２ 平行領域
Ａ３ 非直交平行領域

Claims (5)

1. 透磁性を有する複数の筒体であって、当該筒体の中心軸に直交する断面における断面形状が相互に同一である複数の筒体を、当該複数の筒体の各々の中心軸が相互に一致すると共に、当該複数の筒体の各々の側面が相互に同一面を形成するように、相互に間隔を空けて配置して構成された筒体ユニットと、
   複数の前記筒体ユニットを、当該複数の筒体ユニットの筒体の側面が相互に間隔を空けて対向するように支持する支持手段と、
   を備えたことを特徴とする磁気シールド体。
2. 前記筒体ユニットを構成する前記複数の筒体の相互の間隙と、当該筒体ユニットに隣接配置された他の前記筒体ユニットを構成する前記複数の筒体の相互の間隙とを、相互に隣接する位置に配置したこと、
   を特徴とする請求項１に記載の磁気シールド体。
3. 前記筒体ユニットは、３体以上の前記筒体を相互に間隔を空けて配置して構成されたこと、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の磁気シールド体。
4. 磁界発生源を外部から区画する壁の少なくとも一部に、前記請求項１から３のいずれか一項に記載の前記磁気シールド体を配置したこと、
   を特徴とする磁気シールドルーム。
5. 第１の磁気シールド体及び第２の磁気シールド体を備え、
   前記第１の磁気シールド体は、前記請求項１から３のいずれか一項に記載の前記磁気シールド体であり、
   前記第２の磁気シールド体は、透磁性を有する１体の筒体から構成された筒体ユニットと、複数の当該筒体ユニットを、当該複数の筒体ユニットの側面が相互に間隔を空けて対向するように支持する支持手段とを備え、
   前記壁の一部分であって、前記磁界発生源から発生された磁力線の主方向が当該壁の壁面方向に対して直交する部分には、前記第１の磁気シールド体を、前記壁面方向と当該第１の磁気シールド体の筒体ユニットの中心軸とが相互に直交するように配置し、
   前記壁の他の一部分であって、前記磁界発生源から発生された磁力線の主方向が当該壁の壁面方向に対して直交しない部分の少なくとも一部には、前記第２の磁気シールド体を、前記壁面方向と当該第２の磁気シールド体の筒体ユニットの中心軸とが相互に直交するように配置したこと、
   を特徴とする請求項４に記載の磁気シールドルーム。

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