JPH0145366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被診察身体の収容に適した内室を取
囲みこの内室内に少なくともほぼ均等な磁場を作
る多数の磁石コイルと、ほぼ円筒形の構成部品と
その円筒軸線上に所定半径の中心開口を持ち前記
円筒形構成部品の両端部にそれぞれ配置された端
板とから成り前記磁石コイルを包囲する強磁性材
料製の遮蔽装置とを備え、前記端板の間には前記
円筒形構成部品として４つの同一構成の梁状遮蔽
要素が１つの円筒面上に規則的に配置され、前記
遮蔽要素の横断面が三角形または台形に形成され
て、前記磁石コイル側に位置する１つの底面とこ
の底面に隣接して互いに直角に形成された２つの
側面とを有するような核スピン断層撮影設備の磁
石装置に関する。

〔従来の技術〕

このような磁石装置は本件出願人の出願に係る
特開昭60−90546号公報にて提案されている。

医学診断を行うための核スピン断層撮影設備
（核磁気共鳴（NMR）設備）は一般的に知られ
ている（たとえば欧州特許第21535号明細書ある
いは西独特許出願公開第2921252号公報参照）。こ
の種の設備は測定領域において充分な均等性を示
す出来る限り強い基底磁場を作り出す正常電導あ
るいは特に超電導の磁場コイルを備えた磁石装置
を有している。その基底磁場にはパルス状の勾配
磁場が加えられる。さらに基底磁場に対して垂直
に向く高周波磁場が加えられる。磁石装置を構成
するコイルの寸法は被診察身体の寸法に合わせら
れており、それゆえそのコイルによつて包囲され
た内室の測定領域内には被診察身体を容易に送り
込むことができる。

この種のコイル装置の強い基底磁場は主として
測定領域だけに存在し、周囲の電気機器に悪影響
を及ばしたりまた強磁性の可動部品に望ましくな
い力作用を与えたりするような漏洩磁場の形で周
辺に漏出しないようにしなければならない。それ
ゆえ核スピン断層撮影設備の磁石装置は、コイル
装置のほかにこのコイル装置の外に漏洩磁場が漏
出するのを制限する特殊な遮蔽装置を有している
（西独特許出願公開第3243945号公報参照）。

ところで、上記特開昭60−90546号公報にて提
案されている遮蔽装置を用いると、欧州特許第
67933号明細書に開示されているような閉鎖円筒
状カバーを必要とすることなく、磁石装置のコイ
ル装置周辺の磁束を充分に帰還させることができ
る。なおその閉鎖円筒状カバーを有する遮蔽装置
は正常電導コイルだけに使用され、超電導コイル
には使用されない。というのは、超電導コイルの
場合にはたとえば必要な低温冷却装置（クライオ
スタツト）のいわゆる接続塔と称される部分なら
びに排気ポンプ接続部のために側孔が必要である
からである。このほかに、その遮蔽装置には勾配
磁場を補正するコイルの調整用側口が設けられて
いない。このようなことから上記特開昭60−
90546号公報においては、円筒状カバーは４つの
同一構成の梁状遮蔽要素に分割され、これらの梁
状遮蔽要素が２つの端板の間に設置されかつ１つ
の仮想円筒面の円周上に規則的に配置される。こ
のように構成された遮蔽装置を用いても、たとえ
ば１テスラ磁石の漏洩磁場は遮蔽率約４〜５にて
低減させることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記特開昭60−90546号公報にて提案された遮
蔽装置を用いれば、しかも梁状遮蔽要素の間に形
成された隙間を低温冷却装置つまり磁石コイルに
至る側口として使用することができる。しかしな
がら遮蔽材料をこれら４つの遮蔽要素の個所に集
中させると、有効容積内の磁場が４個の磁場歪を
生じることが判明した。つまりかかる遮蔽要素の
存在により、有効容積の縁部の磁場はこれらの遮
蔽要素の間の隙間領域の磁場よりも若干大きくな
る。それゆえ遮蔽装置を構成する４つの遮蔽要素
における４個の軸線は、有効容積内に円筒体中心
軸線または磁石中心軸線に対して垂直な１つの平
面における４方位方向の磁場誤差を生ぜしめる誤
差発生源の中心軸線になつている。

そこで本発明は、そのような方位方向の磁場誤
差を低減させることができるように、冒頭で述べ
た種類の磁石装置に用いられる遮蔽装置を大幅に
改善することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明は、各遮蔽要
素はその底面の縁領域に隣り合う遮蔽要素に向け
て延びるがその遮蔽要素から離隔された脚部がそ
れぞれ設けられ、その脚部は前記遮蔽要素の隣接
する側面と共に１つの外面を形成しかつその外面
の法線方向に所定の厚さを有することを特徴とす
る。

〔発明の効果〕

本発明においては、個々の遮蔽要素に２つの互
いに直角の脚部が設けられることにより、個々の
遮蔽要素の断面は特殊な形状に形成される。従つ
て、このように構成された４つの梁状遮蔽要素を
用いると、遮蔽装置の内面には８個の対称性が有
利に作られる。その場合に、変形パラメータは主
として法線方向への脚部の厚さだけである。それ
ぞれそのために必要な個々の脚部の最良の厚さは
数学的にまたは経験的に容易に決定することがで
きる。このような８個の対称性を用いると、４方
位方向への磁場誤差を著しく低下させることがで
きる。８方位方向に生じ得る磁場誤差はいずれに
しても消失して小さくなるので、その結果本発明
による遮蔽装置によつて遮蔽された磁石コイルの
磁場は実質的にほぼ円筒対称に形成される。

本発明に基づく磁石装置の有利な実施態様は特
許請求の範囲第２項以下に示されている。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は
その要部の概略断面図である。

本発明に基づく磁石装置は公知の核スピン断層
撮影設備（NMR設備）に備えられる。この磁石
装置は多数の超電導コイルのほかに磁気遮蔽装置
および磁束帰還装置を有している。

磁気遮蔽装置の一実施例が第１図に概略的に示
されている。この第１図においては上記特開昭60
−90546号公報にて提案されているほぼ円筒形の
遮蔽装置が基本になつている。全体を２で示され
た本発明による遮蔽装置は強磁性材料から成り、
低温冷却装置（クライオスタツト）３を包囲して
いる。この低温冷却装置３内にはたとえば１テス
ラまたはそれ以上の磁束密度を有する均等基底磁
場を作り出すための図示されていない超電導磁コ
イルが配置されている。低温冷却装置３の端面に
はそれぞれ円形中心開口７を持つ大質量の端板
５，６が備えられている。正四角形に形成された
端板５，６のその中心開口７の半径は、磁石装置
内部へのアクセスが容易であると共にコイル中心
部の有効容積内の磁場の乱れが最小となるように
選定されている。その大きさは実験によつて比較
的容易に決定することができる。

遮蔽装置２の端板５と６とは、長手方向にすな
わち磁場中心軸線Ａに平行に延びる４つの梁状遮
蔽要素９〜１２によつて磁気的に相互結合されて
いる。なお、図面には３つの遮蔽要素９，１０，
１１しか図示されていない。遮蔽要素９〜１２は
磁場中心軸線Ａを同心的に包囲する仮想円筒面に
互いに規則的に配置されている。すべての遮蔽要
素は同一構成を有し、かつ第２図に詳細に示され
ている特殊な断面形状を有している。

４つの梁状遮蔽要素９〜１２は、端板５，６と
共に、堅固な自立形構造物を構成している。なお
この構造物の断面寸法は、１テラス磁石コイル装
置の場合にはこのコイルつまり低温冷却装置３の
外径寸法とほぼ同じである。この構造物により構
成された円筒形遮蔽装置２によつて、端面に漏出
した磁束は帰還され、それゆえ磁石装置の漏洩磁
場は著しく低減される。この構造物の内部では磁
石コイル装置が図示されていない調整要素に位置
調整可能に掛止めされている。しかしまた磁石コ
イルを固有の基台に調整可能に取付けることもで
きる。磁束帰還のために必要な強磁性材料の横断
面を４つの対称に配置された梁状遮蔽要素９〜１
２として分割することは核スピン断層撮影上から
は構わないので、個々の梁状遮蔽要素の間には、
低温冷却装置３の接続塔１４のために使うことの
できる空所１３がそれぞれ形成されている。

さらに、遮蔽要素９〜１２を構成する必要な強
磁性部分は半径方向の比較的僅かな断面内に配置
することができるので、磁石軸線Ａと磁石装置を
支持する基部との間の間隔はそれに応じて小さく
することができる。そのほかに、製作、据付けお
よび調整が比較的簡単に可能である。

本発明においては、遮蔽装置２の４つの遮蔽要
素９〜１２は、これらの要素によつて磁石装置の
有効容積内に生ぜしめられる磁場歪が最小になる
ように、特殊な断面形状を有している。第１図に
示された部分と同一である部分には同一符号が付
されている第２図に、これらの遮蔽要素の内の１
つの遮蔽要素、たとえば遮蔽要素１０の横断面形
状が詳細に示されている。この遮蔽要素は三角形
状あるいは特に台形状横断面を有する主部２０と
２つの脚部２１，２２とから構成されている。こ
の実施例においては主部２０は二等辺台形であ
る。この主部２０は磁石コイルすなわち低温冷却
装置３側の底面２４が円筒軸線Ａを中心とする仮
想円筒面に対して接線を形成しており、そして底
面２４に隣接して互いに直角に形成された２つの
側面２５，２６を有している。これらの側面２
５，２６と底面２４との間にはそれぞれ隣り合う
遮蔽要素に向く稜線２７，２８が形成されてい
る。主部２０の横断面の台形高さはｈで示されて
いる。遮蔽要素１０は本発明においては純粋な台
形とは異なつている。すなわち、その主部２０の
底面２４には稜線２７，２８に接する縁領域２
４′，２４″にそれぞれ脚部２１，２２が設けられ
ている。直角台形断面を有するこれらの脚部２
１，２２の外面２９，３０はそれぞれ遮蔽要素１
０の主部２０の側面２５，２６と共に遮蔽要素の
１つの外面を形成する。隣り合う遮蔽要素の間の
間隔ａは一般的に低温冷却装置３の接続塔１４の
大きさに基づいて決められ、そして遮蔽要素の全
断面積ｑは材料の許容磁束密度に基づいて設定さ
れるので、通常は脚部２１，２２の厚さｄをある
限界値内で変更することができるだけである。そ
の場合、厚さｄが大きくなればそれに応じて主部
２０の台形状断面の台形高さｈは小さく選定さ
れ、一方厚さｄが小さくなればそれに応じてその
台形高さｈは大きく選定されなければならない。
その際に台形状主部２０の横断面積は、脚部２
１，２２の両横断面積に対して、底面２４と低温
冷却装置３の外面との間の最小距離ｅが脚部２
１，２２と低温冷却装置３との間の最小間隔ｓと
少なくとも同じ大きさになるように、選定される
と有利である。すなわち距離ｅは脚部２１，２２
の直角の角３１，３２と低温冷却装置３の外面と
の間の間隔ｓよりも常に大きくされると有利であ
る。

遮蔽要素１０の第２図に示された実施例によれ
ば、この遮蔽要素は３つの個別部品２０，２１，
２２から構成されるのが基本となつている。しか
しながら通常は、これらの個別部品は一体的に成
形されて１つの一体構造物に形成される。

個々の遮蔽要素９〜１２の主部２０の横断面形
状は台形のほかに三角形にすることもできる。と
いうのは、磁場の乱れを修正するためには、遮蔽
要素の外側形状は内側形状に比べてそれ程重要で
はないからである。

具体例によれば、本発明によつて構成された遮
蔽装置２は、低温冷却装置３の真空タンクが最大
外半径88cm、最大内半径52.5cmおよび最大軸方向
長さ190cmであるような公知の超電導２テスラ磁
石に装備することができる。それゆえ４つの遮蔽
要素９〜１２は約196cmで長さである。２テスラ
のために必要な横断面積1.6m²の鉄部分はこれら
の４つの遮蔽要素に均等に分割される。各遮蔽要
素の主部２０の台形横断面は約40cmの台形高さｈ
を有する。その場合に台形底面２４と低温冷却装
置３との間は約６cmの最大距離ｅにされており、
一方脚部２１，２２と低温冷却装置３との間の最
小間隔ｓは約３cmにされている。脚部２１，２２
の厚さｄは約18cmである。隣り合う遮蔽要素の脚
部の互いに向き合う端面間の間隔ａは約30cmであ
る。隣り合う遮蔽要素間にこのようにして形成さ
れた空所１３を通つて、その空所に相応した大き
さを有する接続塔１４が外部に向けて突出させら
れる。４つの遮蔽要素の端面に取付けられている
端板５，６は約220cmの辺長さおよび約25cmの軸
方向厚さを有する。これらの端板５，６はそれぞ
れ半径が約84cmである中心間口７を有している。
精密調整のためには、半径を僅かに減少させるこ
とのできる特殊な遮蔽リングを設けることができ
る。この遮蔽装置２の全ての部品は鋳鋼あるいは
比較的簡単な鉄製品によつて形成することができ
る。その場合にこの遮蔽装置の遮蔽率（鉄無し磁
場／鉄有り磁場）は約４〜５である。個々の遮蔽
要素の横断面を特殊な形状に形成することによ
り、方位方向での磁場歪は1ppmよりも少なくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は
その要部の概略断面図である。 ２…遮蔽装置、３…低温冷却装置、５，６…端
板、９〜１２…遮蔽要素、１４…接続塔、２０…
主部、２１，２２…脚部、２４…底面、２４′，
２４″…縁領域、２５，２６，２９，３０…外面、
３１，３２…角、ｄ…厚さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被診察身体の収容に適した内室を取囲みこの
   内室内に少なくともほぼ均等な磁場を作る多数の
   磁石コイルと、ほぼ円筒形の構成部品とその円筒
   軸線上に所定半径の中心開口を持ち前記円筒形構
   成部品の両端部にそれぞれ配置された端板とから
   成り前記磁石コイルを包囲する強磁性材料製の遮
   蔽装置とを備え、前記端板の間には前記円筒形構
   成部品として４つの同一構成の梁状遮蔽要素が１
   つの円筒面上に規則的に配置され、前記遮蔽要素
   の横断面は三角形または台形に形成されて、前記
   磁石コイル側に位置する１つの底面とこの底面に
   隣接して互いに直角に形成された２つの側面とを
   有するような核スピン断層撮影設備の磁石装置に
   おいて、前記各遮蔽要素９〜１２はその底面２４
   の縁領域２４′，２４″に、隣り合う遮蔽要素に向
   けて延びるがその遮蔽要素から離隔された脚部２
   １，２２がそれぞれ設けられ、その脚部は前記遮
   蔽要素の隣接する側面２５，２６と共に１つの外
   面２５，２９，２６，３０を形成し、かつその外
   面の法線方向に所定の厚さｄを有することを特徴
   とする核スピン断層撮影設備の磁石装置。 ２ 円筒形低温冷却装置内に配置された超電導磁
   石コイルを備えた磁石装置であつて、前記低温冷
   却装置３と前記各遮蔽要素９〜１２の底面２４と
   の間の最小距離ｅは前記低温冷却装置３と前記脚
   部２１，２２のその低温冷却装置に最も近い個所
   （角３１，３２）との間の最小間隔ｓと少なくと
   も同じ大きさであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の磁石装置。 ３ 前記脚部２１，２２は直角台形の横断面を有
   し、前記脚部の所定の厚さｄはその台形の高さを
   表わすことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の磁石装置。 ４ 前記各遮蔽要素９〜１２の脚部２１，２２は
   三角形または台形状主部２０と共に一つの成形品
   に形成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれか１項に記載の磁石装
   置。