JP6619417B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents

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Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置と称する)に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus).

MRI装置は、被検体(例えば、人体)の組織を構成する原子核のスピンによって発生するNMR信号を計測して画像化する装置である。得られた画像は、例えば診断など医療関係に利用されるため、質の高い画像が求められる。原子核スピンによって発生するNMR信号の強度は、計測領域の静磁場の強度に比例するため、静磁場の強度を上げることにより断層像などの画像の分解能を向上させることができる。このことから、MRI装置の静磁場発生装置として高強度磁場を発生することが可能な超電導磁石が用いられる。 An MRI apparatus is an apparatus that measures and images an NMR signal generated by spins of nuclei constituting a tissue of a subject (for example, a human body). Since the obtained image is used for medical purposes such as diagnosis, a high-quality image is required. Since the intensity of the NMR signal generated by the nuclear spin is proportional to the intensity of the static magnetic field in the measurement region, the resolution of images such as tomographic images can be improved by increasing the intensity of the static magnetic field. For this reason, a superconducting magnet capable of generating a high-intensity magnetic field is used as a static magnetic field generator of an MRI apparatus.

超電導磁石は、超伝導状態に転移する温度に冷却された超伝導コイルを使用する。超伝導コイルは超伝導線をコイルボビンに巻回して成形され、超伝導線の間隙には樹脂が充填されて固められている。超伝導コイルは、冷媒として、例えば液体ヘリウムが使用されて、液体ヘリウムの沸点である4.2ケルビンに冷却されることにより超伝導状態に転移する。超伝導コイルには冷却後に静磁場を発生するための電流が供給され、発生する磁場強度が定格磁場強度に達した状態で、超伝導スイッチと呼ばれる回路が閉じられて永久電流が流れる閉ループ状態になる。このようにして所定の永久電流が流れ続ける超伝導状態が維持され、静磁場が定格磁場強度に維持される。 A superconducting magnet uses a superconducting coil cooled to a temperature at which it transitions to a superconducting state. The superconducting coil is formed by winding a superconducting wire around a coil bobbin, and the gap between the superconducting wires is filled with resin and hardened. The superconducting coil transitions to a superconducting state when, for example, liquid helium is used as a refrigerant and is cooled to 4.2 Kelvin, which is the boiling point of liquid helium. The superconducting coil is supplied with a current for generating a static magnetic field after cooling, and in a state where the generated magnetic field strength reaches the rated magnetic field strength, a circuit called a superconducting switch is closed to a closed loop state in which a permanent current flows. Become. In this way, a superconducting state in which a predetermined permanent current continues to flow is maintained, and the static magnetic field is maintained at the rated magnetic field strength.

超伝導コイルが超伝導状態に維持されて動作している状態で何らかの理由で超伝導コイルの一部分が超伝導状態から常伝導状態へ転移する現象(クエンチ)が発生すると、液体ヘリウムが大量に消費されるため、再度超電導磁石を立ち上げるためには、液体ヘリウムの再注液が必要となる他、人的、時間的にも大きな損失が発生する。このためクエンチの発生を抑制することが大切である。 When a phenomenon occurs in which a part of the superconducting coil transitions from the superconducting state to the normal conducting state (quenching) for some reason while the superconducting coil is maintained in the superconducting state, a large amount of liquid helium is consumed. Therefore, in order to start up the superconducting magnet again, it is necessary to re- inject liquid helium, and a large loss occurs in terms of human and time. For this reason, it is important to suppress the occurrence of quenching.

クエンチの発生については、例えば、特許文献1にも記載されているように永久電流が維持されている永久電流モードで何らかの擾乱により超伝導コイルの超伝導線が数μm動いたり、超伝導線を固める樹脂に割れが生じたりすると、局所的な発熱が発生する。その発熱により超伝導線の温度が臨界温度を超えて上昇した場合に、超伝導コイルの一部分が超伝導状態から常伝導状態へ転移するクエンチが生じる。   Regarding the occurrence of quench, for example, as described in Patent Document 1, the superconducting wire of the superconducting coil moves several μm due to some disturbance in the permanent current mode in which the permanent current is maintained, or the superconducting wire is moved. If the resin to be hardened is cracked, local heat generation occurs. When the temperature of the superconducting wire rises above the critical temperature due to the heat generation, a quench occurs in which a part of the superconducting coil transitions from the superconducting state to the normal conducting state.

クエンチの発生を抑制する方法として、例えば特許文献1では、超伝導線が動いたり、樹脂に割れが生じたりする原因が、超伝導コイルの「経年変化」であると推定している。
この推定に基づき超電導磁石の励消磁を繰り返したり、過電流を流したりすることにより、超伝導コイル内部の構造の経年変化を予め実質的に加速させておくことを提案し、これにより、長期間に渡る永久電流を保持している期間に突発的なクエンチが発生するのを抑制できると述べている。
As a method for suppressing the occurrence of quenching, for example, Patent Document 1 presumes that the cause of superconducting wire movement or resin cracking is “aging” of the superconducting coil.
Based on this estimation, we proposed to accelerate the secular change of the internal structure of the superconducting coil in advance by repeating excitation and demagnetization of the superconducting magnet or passing an overcurrent. It is stated that it is possible to suppress the occurrence of a sudden quench during a period in which a permanent current over a period of time is maintained.

また、特許文献2で、被検体への閉塞感を低減できる開放型のMRI装置において、超伝導コイルを巻回するためのコイルボビンの構造として、クエンチの発生が抑制可能な構造が提案されている。   Patent Document 2 proposes a structure capable of suppressing the occurrence of quenching as a structure of a coil bobbin for winding a superconducting coil in an open-type MRI apparatus that can reduce a sense of blockage to a subject. .

特開2006-324411号公報JP 2006-324411 A 国際公開第2014/050621号International Publication No. 2014/050621

上述した特許文献1で提案されている、経年変化を予め加速させて、クエンチを抑制する方法は、十分な成果が得られるものであるのかどうか、について確認が難しい。より確実な方法でクエンチの抑制を可能にすることが望ましい。また、特許文献2で提案されているコイルボビンを使用したMRI装置は、生産性の点で色々課題を抱えている。   It is difficult to confirm whether or not the method proposed in Patent Document 1 described above that accelerates the secular change in advance and suppresses quenching can achieve sufficient results. It would be desirable to allow quench suppression in a more reliable manner. Further, the MRI apparatus using the coil bobbin proposed in Patent Document 2 has various problems in terms of productivity.

本発明の目的は、クエンチの発生を低減できる生産性の優れたMRI装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an MRI apparatus with excellent productivity that can reduce the occurrence of quenching.

上記課題を解決するMRI装置は、静磁場を形成すべき撮像空間を間に挟んで互いに対向配置された一対の超電導磁石と、傾斜磁場発生装置と、RFパルス照射コイルと、を有し、一対の超電導磁石はそれぞれ、主コイルと、主コイルの漏えい磁場を抑制するためのシールドコイルと、コイルボビンと、を備え、対向配置の方向にZ軸を定義した場合に、主コイルはその中央にZ軸を有する環状の形状を成し、主コイルを保持するために撮像空間に対向し、さらに主コイルの撮像空間側に沿うように配置され主コイルを支持する支持板と、支持板のZ軸側をコイルボビンに固定する内周側支持部材と、支持板のZ軸とは反対側である支持板の外周側を前記コイルボビンに固定する外周側支持部材と、を備え、支持板とコイルボビンとの間に主コイルを配置した、ことを特徴とする。 An MRI apparatus that solves the above-described problem includes a pair of superconducting magnets that are arranged to face each other with an imaging space in which a static magnetic field is to be formed therebetween, a gradient magnetic field generator, and an RF pulse irradiation coil. Each of the superconducting magnets includes a main coil, a shield coil for suppressing the leakage magnetic field of the main coil, and a coil bobbin. When the Z axis is defined in the direction of opposing arrangement, the main coil is Z at the center. An annular shape having an axis, opposed to the imaging space to hold the main coil, and further disposed along the imaging space side of the main coil to support the main coil, and the Z axis of the support plate An inner peripheral side support member for fixing the side to the coil bobbin, and an outer peripheral side support member for fixing the outer peripheral side of the support plate opposite to the Z axis of the support plate to the coil bobbin. The main coil is placed between And, characterized in that.

本発明によれば、クエンチの発生を低減できると共に生産性の優れたMRI装置を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain an MRI apparatus that can reduce the occurrence of quenching and has excellent productivity.

本発明の一実施形態の全体構成を説明する説明図Explanatory drawing explaining the whole structure of one Embodiment of this invention 図1に示す実施形態のMRI本体の断面図Sectional view of the MRI main body of the embodiment shown in FIG. 図2に記載のコイルボビンの構造を説明する説明図Explanatory drawing explaining the structure of the coil bobbin shown in FIG. 図2と図3に記載の主コイルの製造方法を示す説明図Explanatory drawing showing the method of manufacturing the main coil shown in FIG. 2 and FIG. 本発明の他の実施形態を説明する説明図Explanatory drawing explaining other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態を説明する説明図Explanatory drawing explaining further another embodiment of this invention. 図6に記載の主コイルの製造方法を説明する説明図Explanatory drawing explaining the manufacturing method of the main coil shown in FIG. 本発明のさらに他の実施形態を説明する説明図Explanatory drawing explaining further another embodiment of this invention.

1.はじめに
本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面において同一符号を付した構成は略同様の作用を為し、略同様の効果を奏する。説明の重複を避けるために同一符号の構成に関する繰り返しの説明を省略する。また、以下の実施例は、上述した発明の課題を解決し上述した発明の効果を奏するだけでなく、上述した発明の課題以外の課題をも解決し、上述した効果以外の効果をも奏する。
1. Introduction An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in drawing to refer performs a substantially similar effect | action, and there exists a substantially similar effect. In order to avoid duplication of explanation, repeated explanation regarding the configuration of the same reference numerals is omitted. Further, the following embodiments not only solve the problems of the invention described above and achieve the effects of the invention described above, but also solve problems other than the problems of the invention described above, and exhibit effects other than the effects described above.

2.本発明の一実施形態に係るMRI装置100の全体構成の説明
図1を参照して本発明の一実施形態に係るMRI装置100の全体構成を説明する。MRI装置100は、制御装置110と、被検体102を配置するために形成された広い開口202および開口202の中央部に形成された撮像空間204を有するMRI本体200と、被検体102を載置するための天板182を有する寝台180、などを有している。
2. Description of Overall Configuration of MRI Apparatus 100 According to One Embodiment of the Present Invention The overall configuration of the MRI apparatus 100 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The MRI apparatus 100 mounts the control device 110, the MRI main body 200 having the wide opening 202 formed to place the subject 102 and the imaging space 204 formed in the center of the opening 202, and the subject 102 A couch 180 having a top plate 182 for performing the above.

制御装置110は、MRI画像の撮像のための操作を行ったりあるいは必要なデータの入力を行ったりあるいは撮像された画像を含む必要な情報の表示を行ったりするための入出力装置120や、MRI装置100の全体に係る制御を行ったりあるいは必要な演算処理あるいは画像処理を行ったりあるいは必要なデータを図示しない記憶装置に記憶したりあるいは記憶装置からデータを読み出したりする処理装置130や、撮像動作のためにMRI本体200に設けられた各装置を制御したり駆動したりする撮像制御装置140、などを有している。入出力装置120は、画像を含む情報を表示するための表示装置122や、操作を行ったり情報を入力したりする入力装置124を有している。MRI本体200や寝台180にも入出力装置が設けられているが、その記載および説明を省略する。   The control device 110 includes an input / output device 120 for performing an operation for capturing an MRI image, inputting necessary data, or displaying necessary information including the captured image. A processing device 130 that performs control related to the entire apparatus 100, performs necessary arithmetic processing or image processing, stores necessary data in a storage device (not shown), or reads data from the storage device, and imaging operation Therefore, an imaging control device 140 that controls and drives each device provided in the MRI main body 200 is included. The input / output device 120 includes a display device 122 for displaying information including images, and an input device 124 for performing operations and inputting information. Although the MRI main body 200 and the bed 180 are also provided with input / output devices, the description and explanation thereof are omitted.

MRI本体200について詳細に説明する。上下方向に上側超電導磁石300と下側超電導磁石302を有しており、これらを支柱206と支柱208で支持している。支柱206と支柱208の位置は特に定める必要は無いが、この実施例では一例として撮像空間204を挟んで左右に対向して設けている。例えば支柱206と支柱208の位置を寝台180の反対方向にずらせて配置しても良い。 The MRI main body 200 will be described in detail. An upper superconducting magnet 300 and a lower superconducting magnet 302 are provided in the vertical direction, and these are supported by a column 206 and a column 208. The positions of the support pillars 206 and the support pillars 208 do not need to be determined in particular, but in this embodiment, they are provided opposite to each other with the imaging space 204 as an example. For example, the positions of the columns 206 and 208 may be shifted in the opposite direction of the bed 180.

MRI本体200の説明の理解を助けるために、本明細書では、撮像空間(観測領域)204の中心を原点とし、被検体102の体軸方向をX軸、撮像空間204を挟んで左右に対向して設けられた支柱206や支柱208の方向をY軸、高さ方向をZ軸とする直角座標を設定する。Y軸はX軸に垂直な方向であって水平方向を示し、Z軸はX軸やY軸に垂直な方向であって高さ方向を示す。   In order to help understand the explanation of the MRI main body 200, in this specification, the center of the imaging space (observation region) 204 is the origin, the body axis direction of the subject 102 is the X axis, and the left and right faces across the imaging space 204 Then, a rectangular coordinate is set with the direction of the column 206 and column 208 provided as the Y axis and the height direction as the Z axis. The Y axis is a direction perpendicular to the X axis and indicates the horizontal direction, and the Z axis is a direction perpendicular to the X axis and the Y axis and indicates the height direction.

寝台180は検査を行う被検体102を載置し、被検体102を適切な位置に移動することができる。天板182に載置された被検体102を高さ方向であるZ軸方向に移動可能であると共に体軸方向であるX軸方向に移動可能である。さらにMRI本体200は広い開口202を有するので、水平方向であるY軸方向に移動可能である。寝台180はさらに車輪を有していて被検体を載置した状態で移動できる構造であっても良い。   The bed 180 can place the subject 102 to be examined and move the subject 102 to an appropriate position. The subject 102 placed on the top plate 182 can move in the Z-axis direction that is the height direction and can move in the X-axis direction that is the body axis direction. Furthermore, since the MRI main body 200 has a wide opening 202, it can move in the Y-axis direction, which is the horizontal direction. The bed 180 may also have a structure that has wheels and can move in a state where the subject is placed.

3.撮像制御装置140およびMRI本体200による撮像動作の説明
3.1 撮像制御装置140の構成
処理装置130は撮像の指示に従って撮像制御装置140へ撮像のための指令および制御信号を送り、撮像制御装置140からMRI本体200へNMR現象を起こすための駆動信号などを送る。MRI本体200はNMR現象を引き起こすために、静磁場を発生するための上述した超電導磁石300および302や、傾斜磁場を発生するための傾斜磁場発生装置や、高周波磁場(以下RFと記す)パルスを照射するためのRF照射コイル、を備えている。
3.Explanation of imaging operation by imaging controller 140 and MRI main unit 200
3.1 Configuration of Imaging Control Device 140 The processing device 130 sends an imaging command and a control signal to the imaging control device 140 in accordance with an imaging instruction, and generates a drive signal for causing an NMR phenomenon from the imaging control device 140 to the MRI body 200. send. In order to cause the NMR phenomenon, the MRI main body 200 generates the above-described superconducting magnets 300 and 302 for generating a static magnetic field, a gradient magnetic field generator for generating a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field (hereinafter referred to as RF) pulse. An RF irradiation coil for irradiation is provided.

またNMR現象により発生したNMR信号を受信するためにNMR受信コイルを有している。撮像制御装置140は撮像動作を制御するためのシーケンサ142や、シーケンサ142からの制御信号に基づきRFパルス照射コイルを駆動するための駆動電流を供給するRF電流供給装置144や、傾斜磁場発生装置を駆動するための傾斜磁場電源146を有し、またNMR信号を処理する信号処理装置148を有している。   It also has an NMR receiver coil for receiving NMR signals generated by the NMR phenomenon. The imaging control device 140 includes a sequencer 142 for controlling the imaging operation, an RF current supply device 144 that supplies a drive current for driving the RF pulse irradiation coil based on a control signal from the sequencer 142, and a gradient magnetic field generator. It has a gradient magnetic field power source 146 for driving, and a signal processing device 148 for processing NMR signals.

3.2 NMR現象を起こすためのMRI本体200の構成の説明
図1に記載のMRI本体200をZ軸方向にY軸に沿って断面したA−A断面図を図2に示す。図1および図2において、MRI本体200はZ軸を中心とし円形あるいは円形に近い外周形状を成しており、Z軸における上下の中央部に被検体102の部位を撮像するための観測領域(撮像空間)204が形成され、観測領域204の周囲により広い空間である開口202が形成される。より鮮明な画像を得るためには観測領域204に均一で強力な磁場を生成することが望ましい。観測領域204に均一で強力な静磁場を生成するためにMRI本体200には上側超電導磁石300と下側超電導磁石302が設けられている。
3.2 Description of Configuration of MRI Main Body 200 for Inducing NMR Phenomenon AA cross-sectional view of the MRI main body 200 shown in FIG. 1 taken along the Y axis in the Z-axis direction is shown in FIG. 1 and 2, the MRI main body 200 has a circular shape or a substantially circular outer shape centered on the Z axis, and an observation region for imaging the region of the subject 102 at the upper and lower central portions on the Z axis ( Imaging space) 204 is formed, and an opening 202 that is a wider space around the observation region 204 is formed. In order to obtain a clearer image, it is desirable to generate a uniform and strong magnetic field in the observation region 204. In order to generate a uniform and strong static magnetic field in the observation region 204, the MRI main body 200 is provided with an upper superconducting magnet 300 and a lower superconducting magnet 302.

撮像空間204の中心である直角座標系の原点を通りZ軸に垂直な面すなわちY軸に重なる面を対称面201として設定する。上側超電導磁石300と下側超電導磁石302は対向して配置されており、対称面201に対して対称の関係を成している。 A plane that passes through the origin of the rectangular coordinate system that is the center of the imaging space 204 and is perpendicular to the Z axis, that is, a plane that overlaps the Y axis is set as the symmetry plane 201. The upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 are arranged to face each other and have a symmetrical relationship with respect to the symmetry plane 201.

観測領域204を挟むようにして上側RFパルス照射コイル214と下側RFパルス照射コイル215が設けられ、さらに上側RFパルス照射コイル214や下側RFパルス照射コイル215を挟むようにして上側傾斜磁場発生装置210と下側傾斜磁場発生装置211が設けられている。さらに上側傾斜磁場発生装置210や下側傾斜磁場発生装置211を挟むようにして上側超電導磁石装置300や下側超電導磁石302が設けられている。図示を省略するが上側RFパルス照射コイル214と下側RFパルス照射コイル215で挟まれた空間内に被検体102に近接してNMR現象により放出されたNMR信号を受信するためのNMR受信コイルが設けられる。 An upper RF pulse irradiation coil 214 and a lower RF pulse irradiation coil 215 are provided so as to sandwich the observation region 204. Further, the upper gradient magnetic field generator 210 and the lower RF pulse irradiation coil 215 are disposed so as to sandwich the upper RF pulse irradiation coil 214 and the lower RF pulse irradiation coil 215. A side gradient magnetic field generator 211 is provided. Further, an upper superconducting magnet device 300 and a lower superconducting magnet 302 are provided so as to sandwich the upper gradient magnetic field generator 210 and the lower gradient magnetic field generator 211. Although not shown, an NMR receiving coil for receiving an NMR signal emitted by an NMR phenomenon close to the subject 102 in a space sandwiched between the upper RF pulse irradiation coil 214 and the lower RF pulse irradiation coil 215 is provided. Provided.

3.3 本発明の一実施形態に係る超電導磁石の説明
図1および図2に記載のMRI本体200では、静磁場を発生する一対の超電導磁石である上側超電導磁石300と下側超電導磁石302が撮像空間204を挟んでZ軸方向に対向配置され、対称面201に対して対称の形状および構成をなしている。このような構造のMRI装置100では開口202を非常に広く形成することができ、被検体102に開放感を与えると共に、撮像の作業性が向上する効果を奏する。以下で説明するMRI装置100は全てこのような開放型の構造を成している。MRI装置100の他の方式として被検体の体軸方向に円筒型の空間を形成し、被検体の体軸方向に静磁場を発生する方式がある。このような体軸方向に静磁場を発生する方式のMRI装置を以下円筒型MRI装置と記す。
3.3 Description of Superconducting Magnet According to One Embodiment of the Present Invention In the MRI main body 200 shown in FIGS. 1 and 2, the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 that are a pair of superconducting magnets that generate a static magnetic field are included in the imaging space. They are arranged opposite to each other in the Z-axis direction across 204, and have a symmetric shape and configuration with respect to the symmetry plane 201. In the MRI apparatus 100 having such a structure, the opening 202 can be formed very widely, giving the subject 102 a feeling of opening and improving the workability of imaging. All of the MRI apparatuses 100 described below have such an open structure. As another method of the MRI apparatus 100, there is a method in which a cylindrical space is formed in the body axis direction of the subject and a static magnetic field is generated in the body axis direction of the subject. Such an MRI apparatus that generates a static magnetic field in the body axis direction is hereinafter referred to as a cylindrical MRI apparatus.

発明者らは、MRI装置の超電導磁石の内部構造が超伝導状態においてどのように変化しているかを詳細に調べた。その結果、円筒型MRI装置の超電導磁石装置では起こり得ない特有の構造変化が、開放型のMRI装置100の超電導磁石装置において起こっていることがわかった。 The inventors examined in detail how the internal structure of the superconducting magnet of the MRI apparatus changes in the superconducting state. As a result, specific structural change which does not occur in the superconducting magnet apparatus of the cylindrical MRI apparatus, it was found that place in the superconducting magnet apparatus of the open type MRI apparatus 100.

例えば、開放型のMRI装置100の上側超電導磁石300あるいは下側超電導磁石302においては、主コイルに働く電磁力によってコイルボビンが変形し易く、コイルボビンの変形に合わせて主コイルに歪が発生し易い。開放型のMRI装置100の超電導磁石装置では、上下のコイルボビンを例えば2箇所で接続しておりこの部分が支点となってコイルボビンが3次元に変形し易い構造となっている。 For example, in the upper superconducting magnet 300 or the lower superconducting magnet 302 of the open MRI apparatus 100, the coil bobbin is easily deformed by the electromagnetic force acting on the main coil, and the main coil is likely to be distorted in accordance with the deformation of the coil bobbin. In the superconducting magnet device of the open type MRI apparatus 100, the upper and lower coil bobbins are connected at, for example, two locations, and this portion serves as a fulcrum so that the coil bobbin is easily deformed in three dimensions.

上述のように主コイルに歪が生じてこの歪が過大になると、超伝導線の間隙を充填するために含浸された樹脂が割れたり、超伝導線が動いたりしてクエンチが発生し易いことが分かった。このコイルボビンの変形は、一対の超電導磁石の対向面側からメインコイルを保持する板状部材であるコイルボビンの端板に生じることがわかった。さらにこのことに加え、従来の開放型の超電導磁石装置では、主コイルを直接コイルボビンに巻線している。 If the main coil is distorted as described above and this distortion becomes excessive, the resin impregnated to fill the gaps in the superconducting wire is cracked, or the superconducting wire moves and quenching is likely to occur. I understood. It has been found that the deformation of the coil bobbin occurs on the end plate of the coil bobbin, which is a plate-like member that holds the main coil from the opposing surface side of the pair of superconducting magnets . In addition to this, in the conventional open superconducting magnet apparatus, the main coil is directly wound around the coil bobbin.

このためコイルスロットを製作する必要があるが、深い溝加工となるために生産性が低下する課題がある。このため従来は高コストになり易い傾向がある。一方、円筒型の超電導磁石装置では、コイルボビン全体が一体型の構造を為すため、上述のような変形が生じない。このように円筒型MRI装置と開放型のMRI装置100では課題が大きく異なることが分かった。 For this reason, although it is necessary to manufacture a coil slot, since it becomes deep groove processing, there exists a subject which productivity falls. For this reason, conventionally, there is a tendency that the cost tends to be high. On the other hand, in the cylindrical superconducting magnet apparatus, the entire coil bobbin has an integral structure, and thus the above-described deformation does not occur. As described above, it has been found that the problems are greatly different between the cylindrical MRI apparatus and the open type MRI apparatus 100.

本実施形態では、主コイルをコイルボビンに直接巻線するのではなく、別作業により超伝導線を巻回して主コイルを製作し、その後コイルボビン本体と製作した主コイルを合体させるようにする。このようにすることにより、コイルボビンの構造を簡素化することができ、生産性を向上することができる。さらに重要なことは本実施形態では、主コイルを両端支持することにより、主コイルの変形を抑制することが可能で、主コイルの変形を低減できると共に主コイルの歪を低減できる効果がある。以下、図面を用いて本実施形態について具体的に説明する。   In the present embodiment, the main coil is not wound directly on the coil bobbin, but the main coil is manufactured by winding a superconducting wire by another operation, and then the manufactured main coil is combined with the coil bobbin main body. By doing in this way, the structure of a coil bobbin can be simplified and productivity can be improved. More importantly, in this embodiment, by supporting the main coil at both ends, it is possible to suppress deformation of the main coil, and it is possible to reduce the deformation of the main coil and reduce the distortion of the main coil. Hereinafter, this embodiment will be specifically described with reference to the drawings.

4.本発明の一実施形態に係る超電導磁石装置の具体的構造
図2は、第1の実施形態の上側超電導磁石300および下側超電導磁石302の断面図であり、図3は、上側超電導磁石300および下側超電導磁石302に使用されるコイルボビンの断面斜視図である。なお上側超電導磁石300と下側超電導磁石302に使用されるコイルボビンは対称形の形状であり、上側超電導磁石300のコイルボビンを代表として示し、このコイルボビンを用いて、上側超電導磁石300および下側超電導磁石302のコイルボビンの作用および効果を説明する。
4. Specific Structure of Superconducting Magnet Device According to One Embodiment of the Present Invention FIG. 2 is a cross-sectional view of the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 of the first embodiment, and FIG. 3 is an upper superconducting magnet. 2 is a cross-sectional perspective view of a coil bobbin used for 300 and a lower superconducting magnet 302. FIG. Incidentally coil bobbin used in the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 is in the form of a symmetrical, shows a coil bobbin of the upper superconducting magnet 300 as a representative, by using this coil bobbin, the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnets The operation and effect of the coil bobbin 302 will be described.

超電導磁石装置は、一対をなし撮像空間204を挟んで対向配置された上側超電導磁石300と下側超電導磁石302を有し、これらは支柱206と支柱208の内部にそれぞれ設けられた連結機構252と連結機構254で連結されている。上側超電導磁石300と下側超電導磁石302は対称面201に対してそれぞれ対称の形状および構造であり、さらに同じ作用をなし、同じ効果を奏するので、主に上側超電導磁石300について説明し、下側超電導磁石302についての説明を省略する。 The superconducting magnet device has a pair of upper superconducting magnet 300 and lower superconducting magnet 302 that are opposed to each other across the imaging space 204, and these include a coupling mechanism 252 provided inside the column 206 and the column 208, respectively. They are connected by a connecting mechanism 254. The upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 are symmetrical in shape and structure with respect to the plane of symmetry 201, and have the same effect and the same effect. Therefore, the upper superconducting magnet 300 will be mainly described. A description of the superconducting magnet 302 is omitted.

なお上側超電導磁石300と下側超電導磁石302は、図2に記載のZ軸を中心とする円形形状を成しており、図2に示す断面図では、Z軸を中心として左右対称の構造および形状である。一対の上側超電導磁石300と下側超電導磁石302はそれぞれ、主コイル310と、主コイル310の漏えい磁場を抑制するためのシールドコイル320と、コイルボビン330とを備えて構成される。コイルボビン330は、主コイル310が巻回された筒状部材332と、主コイル310に働く対称面201方向への電磁力に対向して主コイル310を対称面201側から支持する支持板362を有する支持部材360とを備える。 The upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 have a circular shape centered on the Z axis shown in FIG. 2, and in the cross-sectional view shown in FIG. Shape. Each of the pair of upper superconducting magnet 300 and lower superconducting magnet 302 includes a main coil 310, a shield coil 320 for suppressing a leakage magnetic field of the main coil 310, and a coil bobbin 330. The coil bobbin 330 includes a cylindrical member 332 around which the main coil 310 is wound, and a support plate 362 that supports the main coil 310 from the symmetry plane 201 side so as to oppose electromagnetic force in the direction of the symmetry plane 201 acting on the main coil 310. And a supporting member 360 having the same.

この図面では筒状部材332をコイルボビン330とは別体の構造としている。筒状部材332をコイルボビン330と別部材で構成し、筒状部材332をコイルボビン330から分離した状態で、筒状部材332をコイルの内周部材として使用して超伝導線を巻回して超伝導コイルを成形し、このように別作業として主コイル310を製造する。その後筒状部材332を内周部材として製造した主コイル310を、コイルボビン330に組み付ける。このようにすることによりコイルボビン330に直接超伝導線を巻線する必要がなくなる。主コイル310をコイルボビン330に固定するための支持部材360を、断面がL字型の形状の部材とすることができる。   In this drawing, the cylindrical member 332 has a separate structure from the coil bobbin 330. The cylindrical member 332 is configured as a separate member from the coil bobbin 330. With the cylindrical member 332 separated from the coil bobbin 330, the cylindrical member 332 is used as an inner peripheral member of the coil and a superconducting wire is wound to superconduct The coil is formed, and thus the main coil 310 is manufactured as a separate operation. Thereafter, the main coil 310 manufactured using the cylindrical member 332 as an inner peripheral member is assembled to the coil bobbin 330. This eliminates the need to wind a superconducting wire directly around the coil bobbin 330. The support member 360 for fixing the main coil 310 to the coil bobbin 330 can be a member having an L-shaped cross section.

断面がL字型の支持部材360は主コイル310を支えるための支持板362と支持板362の外周側をコイルボビン330の端板334に固定するための外周側支持部材361を有している。支持板362の外周側が外周側支持部材361によってコイルボビン330の端板334に固定される。断面L字型の支持部材360の支持板362の他端である内周側が、筒状部材332を介して共にコイルボビン330の端板334に固定される。筒状部材332は断面L字型の支持部材360の支持板362の内周側をコイルボビン330の端板334に固定するための内周側支持部材として作用する。支持板362とコイルボビン330の端板334との間に主コイル310が保持される。図2および図3に記載の実施例では、支持部材360や筒状部材332がボルト372を用いてコイルボビン330に固定されているが、溶接等を用いて固定しても構わない。   The L-shaped support member 360 has a support plate 362 for supporting the main coil 310 and an outer peripheral side support member 361 for fixing the outer peripheral side of the support plate 362 to the end plate 334 of the coil bobbin 330. The outer peripheral side of the support plate 362 is fixed to the end plate 334 of the coil bobbin 330 by the outer peripheral side support member 361. The inner peripheral side which is the other end of the support plate 362 of the support member 360 having an L-shaped cross section is fixed to the end plate 334 of the coil bobbin 330 together via the cylindrical member 332. The cylindrical member 332 functions as an inner peripheral side support member for fixing the inner peripheral side of the support plate 362 of the support member 360 having an L-shaped cross section to the end plate 334 of the coil bobbin 330. The main coil 310 is held between the support plate 362 and the end plate 334 of the coil bobbin 330. 2 and 3, the support member 360 and the cylindrical member 332 are fixed to the coil bobbin 330 using the bolts 372, but they may be fixed using welding or the like.

主コイル310が超伝導状態で磁場を発生しているときには、上側超電導磁石300の主コイル310と下側超電導磁石302の主コイル310とに互いに引き合う力が作用する。本実施形態では、支持部材360の支持板362で内側に主コイル310を固定して支持し、支持板362の外周側を外周側支持部材361によりコイルボビン330に固定し、さらに支持板362の内周側を、内周側支持部材として作用する筒状部材332を介してコイルボビン330に固定する構造としている。 When the main coil 310 is generating a magnetic field in a superconducting state, forces attracting each other act on the main coil 310 of the upper superconducting magnet 300 and the main coil 310 of the lower superconducting magnet 302. In this embodiment, the main coil 310 is fixed and supported on the inner side by the support plate 362 of the support member 360, the outer peripheral side of the support plate 362 is fixed to the coil bobbin 330 by the outer peripheral side support member 361, The peripheral side is configured to be fixed to the coil bobbin 330 via a cylindrical member 332 that acts as an inner peripheral side support member.

このためZ軸を中心として円形状に配置された主コイル310の対称面201の側の全面に渡って支持部材360の支持板362で支持する構造と成っている。さらに支持部材360はその主コイル310の半径方向の外周側と内周側の両方においてコイルボビン330の端板334に固定される構造となっている。従って支持部材360の主コイル310を支える面が歪み難い構造となる。即ち主コイル310を支える支持部材360の支持板362の支持面が3次元的に歪むのを抑制できる構造となっている。そのため主コイル310は歪みが生じ難く、クエンチの発生を抑制できる。   Therefore, the main coil 310 arranged in a circle around the Z axis is supported by the support plate 362 of the support member 360 over the entire surface on the side of the symmetry plane 201. Further, the support member 360 is structured to be fixed to the end plate 334 of the coil bobbin 330 on both the outer peripheral side and the inner peripheral side in the radial direction of the main coil 310. Therefore, the surface of the support member 360 that supports the main coil 310 has a structure that is not easily distorted. That is, the support surface of the support plate 362 of the support member 360 that supports the main coil 310 can be prevented from being three-dimensionally distorted. Therefore, the main coil 310 is hardly distorted and can suppress the occurrence of quenching.

上述の支持部材360は、環状の端板334に対応した、環状の部材となっている。端板334や支持部材360がZ軸を中心とする環状の形状を成していることにより、応力が集中するのを防止でき、歪が生じ難い構造となっている。また支持部材360の断面をL字形状とすることで捩れが生じ難く、3次元的な歪を抑制できる効果を有する。   The support member 360 described above is an annular member corresponding to the annular end plate 334. Since the end plate 334 and the support member 360 have an annular shape centered on the Z-axis, it is possible to prevent stress from being concentrated and to prevent distortion. Further, by making the cross section of the support member 360 L-shaped, twisting hardly occurs and the three-dimensional distortion can be suppressed.

図2に示すように、開放型のMRI装置100に使用される超電導磁石装置は撮像空間204を挟んでZ方向である上下方向に対を成して上側超電導磁石300と下側超電導磁石302とが配置されている。上側超電導磁石300と下側超電導磁石302とにより、極めて精度の高い均一性を有する安定した静磁場が撮像空間204に形成される。 As shown in FIG. 2, the superconducting magnet device used in the open-type MRI apparatus 100 has an upper superconducting magnet 300 and a lower superconducting magnet 302 that are paired in the vertical direction that is the Z direction across the imaging space 204. Is arranged. The upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 form a stable static magnetic field having a highly accurate uniformity in the imaging space 204.

冷媒容器402の内部は冷却用の冷媒である液体ヘリウムが満たされていて、冷媒容器402の上下の端部にコイルボビン330がそれぞれ設けられていると共に、コイルボビン330が冷媒容器402の一部として機能している。上側超電導磁石300用のコイルボビン330と下側超電導磁石302用のコイルボビン330とが撮像空間204を挟んでY軸に沿うように対向して配置された連結機構252と連結機構254とによって支持されている。 The inside of the refrigerant container 402 is filled with liquid helium, which is a cooling refrigerant, and coil bobbins 330 are provided at the upper and lower ends of the refrigerant container 402, respectively, and the coil bobbin 330 functions as a part of the refrigerant container 402. doing. A coil bobbin 330 for the upper superconducting magnet 300 and a coil bobbin 330 for the lower superconducting magnet 302 are supported by a coupling mechanism 252 and a coupling mechanism 254 that are arranged to face each other along the Y axis across the imaging space 204. Yes.

上側超電導磁石300や下側超電導磁石302を有する超電導磁石装置は、熱伝導を抑制するために内部を真空とした真空容器406を有し、真空容器406の内部に熱の輻射を抑制するためのシールド板404が設けられている。シールド板404の内側に冷却用の冷媒を満たす冷媒容器402が設けられている。主コイル310やシールドコイル320は冷媒容器402内の冷媒によって冷却される。 The superconducting magnet device having the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 has a vacuum vessel 406 having a vacuum inside to suppress heat conduction, and suppresses heat radiation inside the vacuum vessel 406. A shield plate 404 is provided. A refrigerant container 402 that fills the cooling refrigerant is provided inside the shield plate 404. The main coil 310 and the shield coil 320 are cooled by the refrigerant in the refrigerant container 402.

冷媒としては例えば液体ヘリウムが使用される。主コイル310やシールドコイル320に使用される超伝導線として、例えばNbTiのような合金系超伝導体の線を使用することができる。図2の実施例では、主コイル310は上述したように筒状部材332に上述の超伝導線を巻回して成形して、成形された主コイル310を、支持部材360を使用してコイルボビン330に固定する。またシールドコイル320はコイルボビン330に巻回した構造である。コイルボビン330としては、例えば、SUS304やアルミニウム合金などの非磁性金属を使用して形成している。   For example, liquid helium is used as the refrigerant. As a superconducting wire used for the main coil 310 and the shield coil 320, for example, an alloy superconductor wire such as NbTi can be used. In the embodiment of FIG. 2, the main coil 310 is formed by winding the above-described superconducting wire around the cylindrical member 332 as described above, and the formed main coil 310 is then used as the coil bobbin 330 using the support member 360. To fix. The shield coil 320 is wound around the coil bobbin 330. The coil bobbin 330 is formed using, for example, a nonmagnetic metal such as SUS304 or an aluminum alloy.

上側超電導磁石300と下側超電導磁石302の主コイル310はそれぞれ、Z軸方向に同一方向となる磁場を発生させ、撮像空間204に均一の一定方向の静磁場を形成する。上側超電導磁石300と下側超電導磁石302のシールドコイル320はそれぞれ、主コイル310が発生する磁場の外部への漏えいを打ち消して低減するために設けられており、Z軸方向の主コイル310と逆向きの磁場を発生する。 The main coils 310 of the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 each generate a magnetic field having the same direction in the Z-axis direction, thereby forming a uniform static magnetic field in the imaging space 204. The shield coils 320 of the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 are provided in order to cancel out the leakage of the magnetic field generated by the main coil 310 to the outside, and are opposite to the main coil 310 in the Z-axis direction. Generate a magnetic field in the direction.

図3を用いて上述したように、コイルボビン330はZ軸を中心とする環状の形状を成している。環状のコイルボビン330は、主コイル310を支持するための主コイルボビン支持部336と、シールドコイル320を支持するためのシールドコイルボビン部338と、筐体部340とを有し、主コイルボビン支持部336とシールドコイルボビン部338と筐体部340を一体化した構造を成している。   As described above with reference to FIG. 3, the coil bobbin 330 has an annular shape centered on the Z axis. The annular coil bobbin 330 has a main coil bobbin support part 336 for supporting the main coil 310, a shield coil bobbin part 338 for supporting the shield coil 320, and a housing part 340. The main coil bobbin support part 336 The shield coil bobbin portion 338 and the housing portion 340 are integrated.

筐体部340は、主コイルボビン支持部336とシールドコイルボビン部338とを連結して一体化しているとともに、これらを支持する作用をする。主コイルボビン支持部336は、筐体部340により、最も撮像空間204に近い側である対称面201側に配置されていて、上側超電導磁石300のコイルボビン330における主コイルボビン支持部336と下側超電導磁石302のコイルボビン330における主コイルボビン支持部336とが対称面201を挟んで互いに対向している。一方シールドコイルボビン部338は、主コイルボビン支持部336よりもZ軸方向において撮像空間204から離れた位置にある。 The housing part 340 connects and integrates the main coil bobbin support part 336 and the shield coil bobbin part 338, and functions to support them. The main coil bobbin support part 336 is arranged on the symmetry plane 201 side that is closest to the imaging space 204 by the casing part 340, and the main coil bobbin support part 336 and the lower superconducting magnet in the coil bobbin 330 of the upper superconducting magnet 300. The main coil bobbin support portion 336 of the coil bobbin 330 of 302 is opposed to each other with the plane of symmetry 201 interposed therebetween. On the other hand, the shield coil bobbin portion 338 is located farther from the imaging space 204 in the Z-axis direction than the main coil bobbin support portion 336.

主コイルボビン350は、筒状部材332と、環状の形状を成す支持板362と、環状の形状の端板334とにより構成される。主コイル310は主コイルボビン350に直接巻線されるのではなく、図4を用いて以下で説明する如く、巻線用治具を用いて別作業により巻回されて成型され、成型後に巻線用治具を取り外して、コイルボビン330に固定される。このようにすることで主コイル310を支持する支持部材360の形状が、主コイル310の歪をより低減するのに適した構造および形状とすることができる。また生産性も向上する。   The main coil bobbin 350 includes a cylindrical member 332, a support plate 362 having an annular shape, and an end plate 334 having an annular shape. The main coil 310 is not directly wound around the main coil bobbin 350, but is wound and molded by another work using a winding jig as described below with reference to FIG. The jig is removed and fixed to the coil bobbin 330. By doing so, the shape of the support member 360 that supports the main coil 310 can have a structure and shape suitable for further reducing the distortion of the main coil 310. Productivity is also improved.

このことが主コイル310の歪の抑制につながり、クエンチの発生を抑制することができる。主コイル310を形成する超伝導線の間隙には樹脂が含浸されて超伝導線を固定している。図2や図3に記載の構造は、超伝導線の間隙に含浸された樹脂に加わる応力をも低減する作用をする。このこともクエンチの発生を抑制する効果につながる。   This leads to suppression of distortion of the main coil 310, and quenching can be suppressed. The gap between the superconducting wires forming the main coil 310 is impregnated with resin to fix the superconducting wires. The structure shown in FIGS. 2 and 3 acts to reduce the stress applied to the resin impregnated in the gaps of the superconducting wires. This also leads to the effect of suppressing the occurrence of quenching.

コイルボビン330の端板334の内周部は、内筒342に固定され、端板334の外周部は、シールドコイルボビン部338に固定されている。これにより端板334は、主コイルボビン350とシールドコイルボビン部338とを連結して一体化する作用をする。   The inner peripheral portion of the end plate 334 of the coil bobbin 330 is fixed to the inner cylinder 342, and the outer peripheral portion of the end plate 334 is fixed to the shield coil bobbin portion 338. As a result, the end plate 334 functions to connect and integrate the main coil bobbin 350 and the shield coil bobbin portion 338.

上側超電導磁石300の主コイルボビン350に設けられた主コイル310に作用する主な電磁力は、同じコイルボビン330に支持されるシールドコイル320との間に発生する反発力と、撮像空間204を挟んで対向配置される下側超電導磁石302のコイルボビン330に固定された主コイル310への間に生じる吸引力である。このためZ軸方向において対称面201の方に働く電磁力が主コイル310に作用する電磁力の主体となる。上側超電導磁石300や下側超電導磁石302の主コイル310はそれぞれ、支持部材360の支持板362によって支持されている。 The main electromagnetic force acting on the main coil 310 provided on the main coil bobbin 350 of the upper superconducting magnet 300 is the repulsive force generated between the shield coil 320 supported by the same coil bobbin 330 and the imaging space 204. This is an attractive force generated between the main coil 310 fixed to the coil bobbin 330 of the lower superconducting magnet 302 arranged oppositely. For this reason, the electromagnetic force acting toward the symmetry plane 201 in the Z-axis direction becomes the main component of the electromagnetic force acting on the main coil 310. The main coils 310 of the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 are supported by the support plate 362 of the support member 360, respectively.

主コイル310はそれぞれ、対称面201と並行する支持板362の支持面により支持され、しかもこの支持面はねじれが生じ難い構造をしているので、上側超電導磁石300や下側超電導磁石302の主コイル310に3次元的なねじれが生じるのが抑止される。この結果クエンチの発生が抑制される。 Each of the main coils 310 is supported by a support surface of a support plate 362 parallel to the symmetry plane 201, and the support surface has a structure that is not easily twisted. Therefore, the main coils 310 of the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 have a main structure. Generation of a three-dimensional twist in the coil 310 is suppressed. As a result, the occurrence of quenching is suppressed.

シールドコイルボビン部338は、環状の内筒344および外筒346と、環状の端板348と、環状の端板352とにより構成されている。環状の端板348は、内周部が内筒344に固定されている。外周部と外筒346とは接続されていてもされていなくてもどちらでも構成し得る。環状の端板352も同様である。シールドコイル320は、環状の内筒344と外筒346と環状の端板348と環状の端板352により4方から囲まれた空間内に巻回されている。超伝導線の間隙には、樹脂が含浸されて超伝導線を固定している。   The shield coil bobbin portion 338 includes an annular inner cylinder 344 and an outer cylinder 346, an annular end plate 348, and an annular end plate 352. The annular end plate 348 has an inner peripheral portion fixed to the inner cylinder 344. The outer peripheral portion and the outer cylinder 346 may be configured to be either connected or not. The same applies to the annular end plate 352. The shield coil 320 is wound in a space surrounded from four sides by an annular inner cylinder 344, an outer cylinder 346, an annular end plate 348, and an annular end plate 352. The gap between the superconducting wires is impregnated with resin to fix the superconducting wires.

筐体部340は、内筒342と、内筒342の撮像空間204とは逆側の端部に固定された環状の端板354とを備えている。内筒342の撮像空間204側の端部には、端板334が固定されている。環状の端板354の外周部は、シールドコイルボビン部338に固定されている。また、内筒342は同等の剛性をもった部材であれば筒状でなくてもよく、例えば離散化されたリブで構成してもよい。   The casing 340 includes an inner cylinder 342 and an annular end plate 354 fixed to the end of the inner cylinder 342 opposite to the imaging space 204. An end plate 334 is fixed to the end of the inner cylinder 342 on the imaging space 204 side. The outer peripheral portion of the annular end plate 354 is fixed to the shield coil bobbin portion 338. Further, the inner cylinder 342 does not have to be cylindrical as long as it is a member having the same rigidity, and may be constituted by, for example, discretized ribs.

コイルボビン330の各部の固定は、溶接あるいはねじ止めにより強固に行われている。また、本実施例のコイルボビン330には、主コイル310をZ軸方向である上下方向に支持する環状の支持板362が配置されている。支持板362は、図3に示すように断面がL字型である支持部材360に一体の構造で設けられており、上端は主コイルボビン350の端板334またはシールドコイルボビン部338の環状の端板348に溶接あるいはボルト等により強固に固定されている。   Each part of the coil bobbin 330 is firmly fixed by welding or screwing. In addition, the coil bobbin 330 of the present embodiment is provided with an annular support plate 362 that supports the main coil 310 in the vertical direction that is the Z-axis direction. As shown in FIG. 3, the support plate 362 is provided integrally with a support member 360 having an L-shaped cross section, and the upper end is an end plate 334 of the main coil bobbin 350 or an annular end plate of the shield coil bobbin portion 338. It is firmly fixed to 348 by welding or bolts.

支持板362の対称面201側の先端364は、筒状部材332と結合され、筒状部材332は端板334に結合されている。支持部材360の支持板362と筒状部材332と端板334により主コイル310を囲む構造となっている。支持板362によってコイルがZ軸方向に変形するのを抑制している。支持板362は、コイルボビン330と同様に非磁性金属、例えば、SUS304やアルミニウム合金により構成されている。   A tip 364 of the support plate 362 on the side of the symmetry plane 201 is coupled to the cylindrical member 332, and the cylindrical member 332 is coupled to the end plate 334. The main coil 310 is surrounded by the support plate 362, the cylindrical member 332, and the end plate 334 of the support member 360. The support plate 362 prevents the coil from being deformed in the Z-axis direction. Similar to the coil bobbin 330, the support plate 362 is made of a nonmagnetic metal such as SUS304 or an aluminum alloy.

上側超電導磁石300の主コイル310と下側超電導磁石302の主コイル310は互いに強い吸引力により引き合う力が作用するが、上側超電導磁石300の主コイル310の対称面201側と下側超電導磁石302の主コイル310の対称面201側にそれぞれ支持板362が設けられて、主コイル310をそれぞれ支持し固定しているので、主コイル310のひずみが抑制される。支持板362はZ軸側が筒状部材332を介してコイルボビン330に固定され、また支持板362のZ軸から遠い側が端板334あるいは環状の端板348に外周側支持部材361により固定される。 The main coil 310 of the upper superconducting magnet 300 and the main coil 310 of the lower superconducting magnet 302 are attracted to each other by a strong attractive force, but the symmetry plane 201 side and the lower superconducting magnet 302 of the main coil 310 of the upper superconducting magnet 300 are applied. Since the support plates 362 are respectively provided on the symmetry plane 201 side of the main coil 310 to support and fix the main coils 310, distortion of the main coil 310 is suppressed. The support plate 362 is fixed to the coil bobbin 330 on the Z-axis side via the cylindrical member 332, and the side far from the Z-axis of the support plate 362 is fixed to the end plate 334 or the annular end plate 348 by the outer peripheral support member 361.

このように支持板362の両サイドが端板334に固定されるので、支持板362にねじれが生じ難い構造となっている。このため主コイル310に捩じれなどの歪が生じるのを抑制できる。なお、上述したように上側超電導磁石300のコイルボビン330や支持部材360と下側超電導磁石302のコイルボビン330や支持部材360とは対称面201に対して対称形の構造及び形状であり、全く同様の作用をなし、効果を奏する。 Thus, since both sides of the support plate 362 are fixed to the end plate 334, the support plate 362 has a structure in which twisting is unlikely to occur. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of distortion such as twisting in the main coil 310. As described above, the coil bobbin 330 and the support member 360 of the upper superconducting magnet 300 and the coil bobbin 330 and the support member 360 of the lower superconducting magnet 302 have a symmetric structure and shape with respect to the symmetry plane 201, and are exactly the same. It works and has an effect.

次にコイルボビン330の外側の構造について説明する。冷媒容器402は、図2記載のように、環状の端板354の内周側端部356と、環状の端板352の外周側端部358に固定されて、コイルボビン330の環状の端板352や環状の端板354が冷媒容器402の外周壁の一部として作用する。冷媒容器402の内部が冷媒である液体へリウムで満たされている。従ってコイルボビン330の周囲に液体へリウム満たす空間が形成され、コイルボビン330に固定された主コイル310やシールドコイル320が冷媒である液体へリウムにより冷却され、超電導状態が維持される。   Next, the outer structure of the coil bobbin 330 will be described. As shown in FIG. 2, the refrigerant container 402 is fixed to the inner peripheral side end 356 of the annular end plate 354 and the outer peripheral side end 358 of the annular end plate 352, and the annular end plate 352 of the coil bobbin 330 is fixed. The annular end plate 354 acts as a part of the outer peripheral wall of the refrigerant container 402. The inside of the refrigerant container 402 is filled with liquid helium as a refrigerant. Accordingly, a space filled with liquid helium is formed around the coil bobbin 330, and the main coil 310 and the shield coil 320 fixed to the coil bobbin 330 are cooled by the liquid helium as a refrigerant, and the superconducting state is maintained.

上側超電導磁石300と下側超電導磁石302を連結する連結機構252と連結機構254は、上側超電導磁石300のコイルボビン330と、下側超電導磁石302のコイルボビン330とを連結する連結柱を備えている。連結柱を有する連結機構252と連結機構254は、上側超電導磁石300の主コイル310およびシールドコイル320と、下側超電導磁石302の主コイル310およびシールドコイル320の間に働く、引き合う電磁力に抗して上側超電導磁石300および下側超電導磁石302を支えている。連結機構252や連結機構254の周囲は、冷媒容器402と、シールド板404と、真空容器406で覆われている。連結機構252や連結機構254はそれぞれ、上下に存在する超電導磁石装置の冷媒容器402やシールド板404や真空容器406を連結し、支持している。 Coupling mechanism 252 with coupling mechanism 254 for coupling the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302, a coil bobbin 330 of the upper superconducting magnet 300, and a connector stud for connecting the coil bobbin 330 of the lower superconducting magnet 302. The connecting mechanism 252 and the connecting mechanism 254 having connecting pillars are resistant to the attracting electromagnetic force acting between the main coil 310 and the shield coil 320 of the upper superconducting magnet 300 and the main coil 310 and the shield coil 320 of the lower superconducting magnet 302. Thus, the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 are supported. The periphery of the coupling mechanism 252 and the coupling mechanism 254 is covered with a refrigerant container 402, a shield plate 404, and a vacuum container 406. Each of the coupling mechanism 252 and the coupling mechanism 254 couples and supports the refrigerant container 402, the shield plate 404, and the vacuum container 406 of the superconducting magnet device that exist above and below.

例えば特許文献2に記載の構造の場合、主コイル310のZ軸方向への電磁力によるボビンの変形を支持部材により抑制しているものの、主コイルボビン350の端板が変位し、大きな変形が生じ易い。変形が生じるとコイル歪みも生じ、超伝導コイルの導体間の樹脂が割れたり、導体が動いたりし易くなる。 For example, in the case of the structure described in Patent Document 2, although the deformation of the bobbin due to the electromagnetic force in the Z-axis direction of the main coil 310 is suppressed by the support member, the end plate of the main coil bobbin 350 is displaced and a large deformation occurs. easy. When the deformation occurs, coil distortion also occurs, and the resin between the conductors of the superconducting coil is broken or the conductors easily move.

本実施例ではこのような変形を抑制でき、クエンチの発生をより低減できる。特許文献2には、主コイルボビンにスロットを構成し、この部分に直接超伝導線を巻き回して主コイルを構成する。超伝導コイルに必要な精度である±0.1〜0.2mm程度を確保してスロットを加工しようとすると生産性に大きな問題を抱える。最終的に生産コストが高くなってしまう。 In this embodiment, such deformation can be suppressed, and the occurrence of quenching can be further reduced. Patent Document 2, the main coil bobbin to constitute a slot, constituting the main coil wound directly superconducting wire in this portion. When trying to process the slot with the accuracy required for the superconducting coil of about ± 0.1 to 0.2mm, there is a big problem in productivity. Eventually production costs will increase.

これに対し、本実施形態では、図2や図3に記載の主コイル310を別作業にて、治具を使って巻線および成型し、図3の端板334に対して支持板362とともに取り付ける構成としている。こうすることにより、主コイル310に働くZ方向電磁力に対し、完全な両端固定支持の構造とすることができ、主コイル310の変形を最小限に抑制でき、クエンチし難い構造とすることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the main coil 310 shown in FIG. 2 or FIG. 3 is wound and molded using a jig in a separate operation, and the end plate 334 of FIG. It is configured to be attached. By doing so, it is possible to provide a structure with both ends fixedly supported against the Z-direction electromagnetic force acting on the main coil 310, to minimize deformation of the main coil 310, and to make the structure difficult to quench. it can.

また、スロット加工が無くなり、生産性が大幅に向上する。例えばボビン製作コストの低減につながる。別作業における治具が必要となるが、治具は何回も使えるため、量産時にはそのコストの影響は軽微である。なお支持板362または端板334は、コイルへの給電部材取り付けのために一部で切り欠く構造となる場合がある。   Further, slot processing is eliminated, and productivity is greatly improved. For example, the bobbin manufacturing cost can be reduced. A jig for separate work is required, but since the jig can be used many times, the impact of the cost is negligible during mass production. Note that the support plate 362 or the end plate 334 may have a structure that is partially cut away for attaching a power feeding member to the coil.

なお、上述の実施形態では、主コイル310およびシールドコイル320が、液体ヘリウム温度で超伝導状態となる材料の場合について説明したが、これらが高温超伝導体によって構成される場合には、冷媒容器402およびシールド板404は不要となる場合がある。また、主コイル310及びシールドコイル320は、複数のコイルから構成することも可能である。   In the above-described embodiment, the case where the main coil 310 and the shield coil 320 are made of a material that is in a superconducting state at the liquid helium temperature has been described. 402 and the shield plate 404 may be unnecessary. Further, the main coil 310 and the shield coil 320 can also be composed of a plurality of coils.

図4は、図2や図3に記載した主コイル310の制作方法を説明する説明図である。図4(A)に示すように、主コイル310を上側超電導磁石300に巻回して制作するのではなく、コイルボビン330から分離した筒状部材332にその両側から巻線用治具420と巻線用治具422を当てて、筒状部材332に超伝導線を巻き、さらに超伝導線を固定するための樹脂を流して固め、主コイル310を完成する。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a production method of the main coil 310 described in FIG. 2 and FIG. As shown in FIG. 4 (A), the main coil 310 is not wound around the upper superconducting magnet 300, but is produced on the cylindrical member 332 separated from the coil bobbin 330 from both sides thereof. A jig 422 is applied, a superconducting wire is wound around the cylindrical member 332, and a resin for fixing the superconducting wire is poured and hardened to complete the main coil 310.

図2や図3の実施形態では、筒状部材332の径が非常に大きいが、理解し易いように図4では径を小さくして記載している。図4の説明では、図2や図3と筒状部材332の径が異なるが基本原理および基本的な作用は同じである。巻線用治具420や巻線用治具422を取り除くと、筒状部材332に巻回された主コイル310を取り出すことができる。図4(B)は筒状部材332に主コイル310が固定された状態である。   In the embodiment of FIG. 2 and FIG. 3, the diameter of the cylindrical member 332 is very large, but for the sake of easy understanding, FIG. In the description of FIG. 4, although the diameter of the cylindrical member 332 is different from that in FIGS. 2 and 3, the basic principle and the basic action are the same. When the winding jig 420 and the winding jig 422 are removed, the main coil 310 wound around the cylindrical member 332 can be taken out. FIG. 4B shows a state where the main coil 310 is fixed to the cylindrical member 332.

図2では、図4(B)の状態の主コイル310を使用して筒状部材332を端板334に固定する。一方図4(C)に記載のごとく、筒状部材332も取り除いて主コイル310だけを使用することも可能である。図8に記載の実施形態では、図4(C)に記載の主コイル310を使用する。   In FIG. 2, the cylindrical member 332 is fixed to the end plate 334 using the main coil 310 in the state of FIG. On the other hand, as shown in FIG. 4C, it is also possible to remove the cylindrical member 332 and use only the main coil 310. In the embodiment shown in FIG. 8, the main coil 310 shown in FIG. 4 (C) is used.

5.他の実施形態に係る超電導磁石装置の説明
上で説明した実施形態ではコイルボビン330の主コイル310の主コイルボビン350の構造が一段であるのに対して、図5に記載の実施形態では、主コイルボビン350の巻線の構造が2段構造になっている。図3に記載の主コイルボビン350の構成である筒状部材332の撮像空間204側である対称面201側に、第2筒状部材333が設けられている。第2筒状部材333は筒状部材332と同様の構造であり、支持部材360および筒状部材332を介してコイルボビン330の端板334に固定される。
5. Description of Superconducting Magnet Device According to Other Embodiments In the embodiment described above, the structure of the main coil bobbin 350 of the main coil 310 of the coil bobbin 330 is one stage, whereas in the embodiment described in FIG. The winding structure of the main coil bobbin 350 is a two-stage structure. A second cylindrical member 333 is provided on the symmetry surface 201 side that is the imaging space 204 side of the cylindrical member 332 that is the configuration of the main coil bobbin 350 illustrated in FIG. The second tubular member 333 has the same structure as the tubular member 332 and is fixed to the end plate 334 of the coil bobbin 330 via the support member 360 and the tubular member 332.

第2筒状部材333の対称面201側には第2支持板363が設けられ、第2筒状部材333に巻回された第2主コイル311は、支持部材360の支持板362と第2支持板363の間に設けられている。支持部材360は筒状部材332と第2筒状部材333との間に挟まれて設けられ、主コイル310を支持すると共に、第2主コイル311を支持する第2支持板363を保持し固定する機能を有する。   A second support plate 363 is provided on the symmetry surface 201 side of the second cylindrical member 333, and the second main coil 311 wound around the second cylindrical member 333 is connected to the support plate 362 and the second plate of the support member 360. Provided between the support plates 363. The support member 360 is provided between the cylindrical member 332 and the second cylindrical member 333, supports the main coil 310, and holds and fixes the second support plate 363 that supports the second main coil 311. Has the function of

このように、図5に記載の実施形態では、主コイルボビン350はZ軸方向に2段重ねになった構造をしており、主コイルが主コイル310と第2主コイル311で構成され、主コイル310と第2主コイル311がそれぞれ分かれて、一方が1段目に他方が2段目に配置されている。   As described above, in the embodiment shown in FIG. 5, the main coil bobbin 350 has a structure in which two stages are stacked in the Z-axis direction, and the main coil includes the main coil 310 and the second main coil 311. The coil 310 and the second main coil 311 are separated from each other, and one is arranged in the first stage and the other is arranged in the second stage.

このような構成とすることにより、主コイル310を、筒状部材332を利用して成形することができ、同様に第2主コイル311を、第2筒状部材333を利用して成形することができる。主コイル310や第2主コイル311を製作した後に、それぞれをコイルボビン330に取り付けることにより、主コイルボビン350を、主コイル310や第2主コイル311に作用する応力の対応に適した歪の生じ難い構造および形状とすることができる。また生産性も向上する。   With such a configuration, the main coil 310 can be molded using the cylindrical member 332, and similarly, the second main coil 311 can be molded using the second cylindrical member 333. Can do. After the main coil 310 and the second main coil 311 are manufactured, the main coil bobbin 350 is attached to the coil bobbin 330, so that the main coil bobbin 350 is less likely to be distorted to cope with the stress acting on the main coil 310 and the second main coil 311. It can be of structure and shape. Productivity is also improved.

さらに図5に記載のように主コイルを主コイル310と第2主コイル311とに複数段に分けて配置することにより、対称面201側に配置された第2主コイル311に作用する対称面201側への吸引力を低減することができる。   Further, as shown in FIG. 5, the main coil is divided into a plurality of stages of the main coil 310 and the second main coil 311 so as to act on the second main coil 311 arranged on the symmetry plane 201 side. The suction force toward the 201 side can be reduced.

主コイル310と第2主コイル311には、コイルボビン330に設けられたシールドコイル320との間で発生する反発力が作用する。一方図2に記載のように上側超電導磁石300と下側超電導磁石302とが対称面201を挟んで対向して配置されているので、上側超電導磁石300の主コイル310および第2主コイル311と下側超電導磁石302の主コイル310および第2主コイル311との間で吸引力が発生する。しかしさらに近接して配置されている上側超電導磁石300の主コイル310と第2主コイル311との間で互いに吸引し合う力が発生する。下側超電導磁石302においても同様である。 A repulsive force generated between the main coil 310 and the second main coil 311 between the shield coil 320 provided on the coil bobbin 330 acts. On the other hand, as shown in FIG. 2, since the upper superconducting magnet 300 and the lower superconducting magnet 302 are arranged to face each other with the symmetry plane 201 in between, the main coil 310 and the second main coil 311 of the upper superconducting magnet 300 An attractive force is generated between the main coil 310 and the second main coil 311 of the lower superconducting magnet 302. However, a force that attracts each other is generated between the main coil 310 and the second main coil 311 of the upper superconducting magnet 300 arranged closer to each other. The same applies to the lower superconducting magnet 302.

上側超電導磁石300の主コイル310には対称面201方向に、下側超電導磁石302のコイルとの間で生じる力に加えて第2主コイル311との間で発生する力が加わる。従って主コイル310には大きな力が作用する。一方上側超電導磁石300の第2主コイル311には、下側超電導磁石302との間で吸引力が発生することにより、対称面201の方向に力が発生するが、同時に主コイル310との間で強力な吸引力が発生し、主コイル310による吸引力が下側超電導磁石302による吸引力を打ち消す方向に作用する。 A force generated between the main coil 310 of the upper superconducting magnet 300 and the second main coil 311 is applied to the main coil 310 in the direction of the symmetry plane 201 in addition to the force generated between the coil of the lower superconducting magnet 302. Accordingly, a large force acts on the main coil 310. On the other hand, the second main coil 311 of the upper superconducting magnet 300 generates an attracting force with the lower superconducting magnet 302, thereby generating a force in the direction of the symmetry plane 201. Thus, a strong attractive force is generated, and the attractive force by the main coil 310 acts in a direction to cancel the attractive force by the lower superconducting magnet 302.

このため第2主コイル311には対称面201方向にはほとんど力が生じない。むしろ第2主コイル311には対称面201の方向ではなく逆の主コイル310方向に力が生じる。従って第2支持板363にはほとんど力が作用しない。場合によっては第2支持板363を設けなくても良い。   For this reason, almost no force is generated in the second main coil 311 in the direction of the symmetry plane 201. Rather, a force is generated in the second main coil 311 not in the direction of the symmetry plane 201 but in the opposite main coil 310 direction. Therefore, almost no force acts on the second support plate 363. In some cases, the second support plate 363 may not be provided.

図5に示す如く主コイルを複数段設けた構造では、対称面201から遠い側の主コイルには大きな力が作用するが、対称面201に近い方の主コイルには大きな力が作用しない。従って対称面201に近い方の主コイルには歪の発生などが生じ難い。対称面201から遠い側の主コイルである主コイル310に対して支持部材360により上述した如く強固な支持を行うことで、主コイル全体の変形を防止することができ、クエンチの発生を抑制することができる。   As shown in FIG. 5, in the structure in which a plurality of main coils are provided, a large force acts on the main coil far from the symmetry plane 201, but no large force acts on the main coil closer to the symmetry plane 201. Accordingly, distortion or the like hardly occurs in the main coil closer to the symmetry plane 201. By supporting the main coil 310, which is the main coil far from the symmetry plane 201, by the support member 360 as described above, the main coil 310 can be prevented from being deformed as a whole, and quenching can be suppressed. be able to.

6.さらに他の実施形態に係る超電導磁石装置の説明
図5を用いて主コイルを複数に分けて重ねて配置する構造を説明したが、図6にさらに他の実施形態に係る超電導磁石装置の構成を示す。図5の実施形態では、主コイル310を筒状部材332に巻回して成形し、第2主コイル311を第2筒状部材333に巻回して成形する構造を示している。主コイル310や第2主コイル311の生産性の向上や、生産された主コイル310や第2主コイル311を使用した構成を有するMRI装置100全体の生産性の向上を図る上で、図6に記載の実施形態は優れている。
6. Description of Superconducting Magnet Device According to Still Another Embodiment Although the structure in which the main coil is divided into a plurality of parts and arranged with reference to FIG. 5 has been described, FIG. 6 illustrates a superconducting magnet device according to still another embodiment. The configuration is shown. The embodiment of FIG. 5 shows a structure in which the main coil 310 is wound around a cylindrical member 332 and formed, and the second main coil 311 is wound around a second tubular member 333 and formed. In order to improve the productivity of the main coil 310 and the second main coil 311, and to improve the productivity of the entire MRI apparatus 100 having the configuration using the produced main coil 310 and the second main coil 311, FIG. The embodiment described in is excellent.

筒状部材332や第2筒状部材333や支持板362をそれぞれ別々に設けるのではなく、図6に記載の実施形態ではこれらを一体とした断面がT字型の支持部材380を使用する。支持部材380はZ軸を中心とする環状形状を成す筒状部材382を有し、その外周側にT字の足に対応する支持板384を有する。支持部材380には別作業で巻回された主コイル310と第2主コイル311が固定されている。支持部材380の筒状部材382はコイルボビン330の端板334に固定される。   Rather than separately providing the cylindrical member 332, the second cylindrical member 333, and the support plate 362, the embodiment shown in FIG. 6 uses a support member 380 having a T-shaped cross section in which these are integrated. The support member 380 has a cylindrical member 382 having an annular shape centering on the Z axis, and a support plate 384 corresponding to a T-shaped leg on the outer peripheral side thereof. A main coil 310 and a second main coil 311 wound in separate operations are fixed to the support member 380. The cylindrical member 382 of the support member 380 is fixed to the end plate 334 of the coil bobbin 330.

また支持部材380の支持板384の端部は、取り付け部材390を介してコイルボビン330の端板334あるいは環状の端板348に固定される。筒状部材382は内周側支持部材として作用し、取り付け部材390は外周側支持部材として作用する。このように支持板384の両端が内周側支持部材と外周側支持部材とによって、コイルボビン330に固定されるので、主コイル310に作用する力に十分対向できる。即ち支持板384はねじれが生じ難い構造となっている。このためクエンチの発生が抑制される。上述したように第2主コイル311には大きな力が作用しないので、第2支持板363にはほとんど力が作用しない。第2支持板363は無くても良い。   Further, the end portion of the support plate 384 of the support member 380 is fixed to the end plate 334 of the coil bobbin 330 or the annular end plate 348 via the attachment member 390. The cylindrical member 382 acts as an inner peripheral side support member, and the attachment member 390 acts as an outer peripheral side support member. In this manner, both ends of the support plate 384 are fixed to the coil bobbin 330 by the inner peripheral support member and the outer peripheral support member, so that the force acting on the main coil 310 can be sufficiently opposed. That is, the support plate 384 has a structure in which twisting hardly occurs. For this reason, the occurrence of quenching is suppressed. As described above, since no large force acts on the second main coil 311, almost no force acts on the second support plate 363. The second support plate 363 may be omitted.

支持部材380は主コイル310と第2主コイル311の2つのコイルを巻回して成形する機能を有している。図7に記載のように支持部材380に2つの巻線用治具430と432を添えることにより、主コイル310と第2主コイル311の2つのコイルを成形することができる。成形された2つのコイルを有する支持部材380をコイルボビン330に取り付けることにより、主コイル310のねじれを抑制できる。図5においても生産性が改善されるが、図6に示す実施形態ではさらに生産性の改善がされる。   The support member 380 has a function of winding and forming two coils of the main coil 310 and the second main coil 311. As shown in FIG. 7, two coils of the main coil 310 and the second main coil 311 can be formed by attaching two winding jigs 430 and 432 to the support member 380. By attaching the support member 380 having the two formed coils to the coil bobbin 330, the twist of the main coil 310 can be suppressed. Although the productivity is also improved in FIG. 5, the productivity is further improved in the embodiment shown in FIG.

7. さらに他の実施形態に係る超電導磁石装置の説明
更に他の実施形態として、図6に記載の支持部材380を主コイル310や第2主コイル311の外周側に嵌め込んだ構造を図8に示す。構造や作用および効果が図6の実施形態とよく似ている。主コイルが2つのコイルに分けられ、Z方向に重ねられている。図6の実施形態ではコイルのみ別体系で製作する。図5や図6に記載の実施形態では筒状部材382などのZ軸を中心とする環状部材に主コイルを巻回して成形する。
7. Description of Superconducting Magnet Device According to Still Another Embodiment As yet another embodiment, a structure in which the supporting member 380 shown in FIG. 6 is fitted on the outer peripheral side of the main coil 310 or the second main coil 311 is shown in FIG. Shown in The structure, operation and effect are very similar to the embodiment of FIG. The main coil is divided into two coils and stacked in the Z direction. In the embodiment of FIG. 6, only the coil is manufactured in a separate system. In the embodiment described in FIGS. 5 and 6, the main coil is wound around an annular member centered on the Z axis, such as the cylindrical member 382, and formed.

一方本実施例では、図4(C)に記載する如く、成形されたコイルからその中心側に設けられた筒状部材を取り去り、成形されたコイルのみを支持部材380のZ軸側から外周側の方に嵌め込む。支持部材380の円筒部材482は環状の端板348に固定され、支持板384の端部は固定部材490を介して端板334に固定される。この実施形態では、主コイルボビン350を構成する部品数を少なくすることができる。主コイル310や第2主コイル311と支持部材380とは接着または焼嵌め等で一体化することができる。図8の実施形態は主コイルを主コイル310と第2主コイル311の複数の主コイルに分けているが、1つのコイルの場合であっても本実施形態を適用できる。なお1コイルの場合は主コイルボビン350の構造がさらに簡素化される。これにより生産性が向上する。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 4C, the cylindrical member provided on the center side is removed from the molded coil, and only the molded coil is removed from the Z-axis side of the support member 380 to the outer peripheral side. Fit into the. The cylindrical member 482 of the support member 380 is fixed to the annular end plate 348, and the end of the support plate 384 is fixed to the end plate 334 via the fixing member 490. In this embodiment, the number of parts constituting the main coil bobbin 350 can be reduced. The main coil 310, the second main coil 311 and the support member 380 can be integrated by bonding or shrink fitting. In the embodiment of FIG. 8, the main coil is divided into a plurality of main coils of the main coil 310 and the second main coil 311. However, the present embodiment can be applied even in the case of one coil. In the case of one coil, the structure of the main coil bobbin 350 is further simplified. This improves productivity.

本実施形態のMRI装置100は、被検体に閉塞感を与えにくい開放型であり、さらに、超電導磁石のクエンチを生じにくい効果を奏する。このため、長期間にわたり安定して被検体102を撮像することができる効果がある。上述したように本発明では、クエンチの発生を低減できる生産性の優れたMRI装置を得ることができる。 The MRI apparatus 100 of the present embodiment is an open type that hardly gives a subject a feeling of obstruction, and further exhibits an effect that the superconducting magnet is hardly quenched. Therefore, there is an effect that the subject 102 can be imaged stably over a long period of time. As described above, in the present invention, an MRI apparatus with excellent productivity that can reduce the occurrence of quenching can be obtained.

100 MRI装置、102 被検体、110 制御装置、120 入出力装置、122 表示装置、124 入力装置、130 処理装置、140 撮像制御装置、142 シーケンサ、144 RF電流供給装置、146 傾斜磁場電源、148 信号処理装置、170 冷媒供給装置、180 寝台、182 天板、200 MRI本体、201 対称面、202 開口、204 撮像空間、206 支柱、208 支柱、210 上側傾斜磁場発生装置、211 下側傾斜磁場発生装置、コイル214 上側RFパルス照射、 下側RFパルス照射コイル215、252 連結機構、254 連結機構、300 上側超電導磁石、302 下側超電導磁石、310 主コイル、311 第2主コイル、320 シールドコイル、330 コイルボビン、332 筒状部材、筒状部材、334 端板、336 主コイルボビン部、338 シールドコイルボビン部、340 筐体部、342 内筒、350 主コイルボビン、360 支持部材、372 ボルト、380 支持部材、382 筒状部材、384 支持板、390 取り付け部材、420 巻線用治具、422 巻線用治具、430 巻線用治具、432 巻線用治具、490 固定部材 100 MRI device, 102 Subject, 110 Control device, 120 Input / output device, 122 Display device, 124 Input device, 130 Processing device, 140 Imaging control device, 142 Sequencer, 144 RF current supply device, 146 Gradient magnetic field power supply, 148 signal Processing device, 170 Refrigerant supply device, 180 bed, 182 Top plate, 200 MRI main body, 201 symmetry plane, 202 aperture, 204 imaging space, 206 strut, 208 strut, 210 upper gradient magnetic field generator, 211 lower gradient magnetic field generator , Coil 214 Upper RF pulse irradiation, Lower RF pulse irradiation coil 215, 252 Connection mechanism, 254 connection mechanism, 300 Upper superconducting magnet , 302 Lower superconducting magnet , 310 Main coil, 311 Second main coil, 320 Shield coil, 330 Coil bobbin, 332 cylindrical member, cylindrical member, 334 end plate, 336 main coil bobbin part, 338 shield coil bobbin part, 340 housing part, 342 inner cylinder, 350 main coil bobbin, 360 support member, 372 bolt, 380 support member, 382 Cylindrical member, 384 support plate, 390 Mounting member, 420 Winding jig, 422 Winding jig, 430 Winding jig, 432 Winding jig, 490 Fixing member

Claims (6)

静磁場を形成すべき撮像空間を間に挟んでZ軸方向に対向配置された一対の超伝導磁石と、傾斜磁場発生装置と、RFパルス照射コイルと、を有し、
前記一対の超伝導磁石はそれぞれ、中央にZ軸を有する環状の形状の主コイルと、前記主コイルの漏えい磁場を抑制するためのシールドコイルと、コイルボビンと、前記主コイルを保持するために前記撮像空間に対向し、さらに前記主コイルの前記撮像空間側に沿うように配置されて前記主コイルを支持する支持板と、前記コイルボビンとは別の部材で作られ、前記支持板の前記Z軸側を前記コイルボビンに固定する内周側支持部材と、前記支持板の前記Z軸側とは反対側である前記支持板の外周側を前記コイルボビンに固定する外周側支持部材と、を備え、
前記主コイルは、前記支持板と前記コイルボビンとの間に配置され、
前記内周側支持部材は、前記主コイルの内周面に沿った環状の面を有し、
前記支持板の内周側である前記Z軸側は、前記コイルボビンとは別の部材で作られた前記内周側支持部材によって前記コイルボビンに固定され、
前記支持板と前記内周側支持部材と接続され
前記内周側支持部材は、前記支持板と前記内周側支持部材との接続点から、前記撮像空間から遠ざかる方向に設けられた第1内周側支持部材と、前記接続点から、前記撮像空間に近づく方向に設けられた第2内周側支持部材を有し、
前記支持板の前記内周側は、前記第1内周側支持部材によって前記コイルボビンに固定され、
前記主コイルは、第1主コイルと第2主コイルの少なくとも2つに分割され、前記第1主コイルは前記支持板と前記コイルボビンとの間に配置され、前記第2主コイル前記支持板の前記撮像空間側に配置されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A pair of superconducting magnets disposed opposite to each other in the Z-axis direction with an imaging space in which a static magnetic field is to be formed therebetween, a gradient magnetic field generator, and an RF pulse irradiation coil,
Each of the pair of superconducting magnets has an annular main coil having a Z-axis at the center, a shield coil for suppressing a leakage magnetic field of the main coil, a coil bobbin, and the main coil for holding the main coil. A support plate that faces the imaging space and is arranged along the imaging space side of the main coil to support the main coil, and is made of a member different from the coil bobbin, and the Z axis of the support plate An inner peripheral side support member that fixes the side to the coil bobbin, and an outer peripheral side support member that fixes the outer peripheral side of the support plate that is opposite to the Z-axis side of the support plate to the coil bobbin,
The main coil is disposed between the support plate and the coil bobbin,
The inner peripheral side support member has an annular surface along the inner peripheral surface of the main coil,
The Z-axis side, which is the inner peripheral side of the support plate, is fixed to the coil bobbin by the inner peripheral support member made of a member different from the coil bobbin,
The support plate and the inner peripheral support member are connected ,
The inner peripheral side support member, the connection point between the inner peripheral-side supporting member and the supporting plate, a first inner peripheral side support member provided in a direction away from said imaging space, from the connection point, the imaging and a second inner peripheral side support member provided in the direction toward the space,
The inner peripheral side of the support plate is fixed to the coil bobbin by the first inner peripheral side support member,
The main coil is divided into at least two of a first main coil and a second main coil , the first main coil is disposed between the support plate and the coil bobbin, and the second main coil is the support plate. It is arrange | positioned at the said imaging space side, The magnetic resonance imaging apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記第1主コイルが前記第1内周側支持部材に成形されており、前記第2主コイルが第2内周側支持部材に成形されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 , wherein the first main coil is formed on the first inner peripheral support member, and the second main coil is formed on the second inner peripheral support member. The magnetic resonance imaging apparatus characterized by the above-mentioned. 請求項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記支持板と前記第1内周側支持部材と前記第2内周側支持部材とが一体に作られており、
さらに前記第1内周側支持部材に前記第1主コイルが成形され、前記第2内周側支持部材に前記第2主コイルが成形され、前記第1内周側支持部材が前記コイルボビンの前記撮像空間側に固定され、前記支持板の前記Z軸側より遠い側が前記外周側支持部材によって前記コイルボビンの前記撮像空間側に固定されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 .
The support plate, the first inner peripheral side support member, and the second inner peripheral side support member are integrally formed,
Further, the first main coil is formed on the first inner peripheral support member, the second main coil is formed on the second inner peripheral support member, and the first inner peripheral support member is formed on the coil bobbin. A magnetic resonance imaging apparatus, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is fixed to an imaging space side, and a side farther than the Z-axis side of the support plate is fixed to the imaging space side of the coil bobbin by the outer peripheral support member.
請求項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記外周側支持部材は、前記支持板と一体に作られていて、前記支持板の外周側において前記撮像空間から遠ざかる方向に延びる形状を成して前記コイルボビンに固定され、
前記外周側支持部材が前記コイルボビンに固定されることにより、前記支持板の前記Z軸側および前記Z軸側と反対側のそれぞれが前記コイルボビンにより支持される構造を成す、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 .
The outer peripheral side support member is made integrally with the support plate, and is fixed to the coil bobbin in a shape extending in a direction away from the imaging space on the outer peripheral side of the support plate,
The outer peripheral side support member is fixed to the coil bobbin so that each of the Z-axis side and the opposite side of the Z-axis side of the support plate is supported by the coil bobbin. Resonance imaging device.
請求項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記コイルボビンとは別の部材で作られた前記内周側支持部材に超伝導線が巻回されて樹脂で固定された主コイルが形成されており、前記内周側支持部材によって前記支持板の前記Z軸側が前記コイルボビンに固定されている、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 .
A supercoiled wire is wound around the inner peripheral support member made of a member different from the coil bobbin, and a main coil fixed with resin is formed. The magnetic resonance imaging apparatus, wherein the Z-axis side is fixed to the coil bobbin.
静磁場を形成すべき撮像空間を間に挟んでZ軸方向に対向配置された一対の超伝導磁石と、傾斜磁場発生装置と、RFパルス照射コイルと、を有し、
前記一対の超伝導磁石はそれぞれ、中央にZ軸を有する環状の形状の主コイルと、前記主コイルの漏えい磁場を抑制するためのシールドコイルと、コイルボビンと、前記主コイルを保持するために前記撮像空間に対向し、さらに前記主コイルの前記撮像空間側に沿うように配置されて前記主コイルを支持する支持板と、前記コイルボビンとは別の部材で作られ、前記支持板の前記Z軸側を前記コイルボビンに固定する内周側支持部材と、前記支持板の前記Z軸側とは反対側である前記支持板の外周側を前記コイルボビンに固定する外周側支持部材と、を備え、
前記主コイルは、前記支持板と前記コイルボビンとの間に配置され、
前記外周側支持部材と前記支持板とは一体に作られており、前記外周側支持部材は、前記コイルボビンの前記撮像空間側に固定され、
前記支持板と前記コイルボビンの前記撮像空間側との間に、前記主コイルは嵌め込まれ、前記支持板の前記Z軸側は、前記内周側支持部材によって前記コイルボビンの前記撮像空間側に固定され、
前記外周側支持部材は、前記支持板よりさらに前記撮像空間側に延びており、
前記支持板の前記撮像空間側には、第2主コイルがさらに設けられ、
前記支持板の前記コイルボビン側に設けられた前記主コイルと前記支持板の前記撮像空間側に設けられた前記第2主コイルとが共に前記静磁場を形成する作用をなす、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A pair of superconducting magnets disposed opposite to each other in the Z-axis direction with an imaging space in which a static magnetic field is to be formed therebetween, a gradient magnetic field generator, and an RF pulse irradiation coil,
Each of the pair of superconducting magnets has an annular main coil having a Z-axis at the center, a shield coil for suppressing a leakage magnetic field of the main coil, a coil bobbin, and the main coil for holding the main coil. A support plate that faces the imaging space and is arranged along the imaging space side of the main coil to support the main coil, and is made of a member different from the coil bobbin, and the Z axis of the support plate An inner peripheral side support member that fixes the side to the coil bobbin, and an outer peripheral side support member that fixes the outer peripheral side of the support plate that is opposite to the Z-axis side of the support plate to the coil bobbin,
The main coil is disposed between the support plate and the coil bobbin,
The outer peripheral side support member and the support plate are integrally formed, and the outer peripheral side support member is fixed to the imaging space side of the coil bobbin,
The main coil is fitted between the support plate and the imaging space side of the coil bobbin, and the Z-axis side of the support plate is fixed to the imaging space side of the coil bobbin by the inner peripheral side support member. ,
The outer peripheral side support member extends further to the imaging space side than the support plate,
Wherein the imaging space side of the support plate is further provided with a second main coil,
The main coil provided on the coil bobbin side of the support plate and the second main coil provided on the imaging space side of the support plate together serve to form the static magnetic field. Magnetic resonance imaging device.
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