JPS62203399A - 均一磁場マグネット設置室の磁気シ−ルド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は核磁気共鳴コンビーータ断層像撮影装置ｃ以下
ＮＭ）Ｌ−ＣＴと略称する）に用いられる均一磁場マグ
ネットが発する漏れ磁界が設置室外に漏れるのを阻止す
るために設置室の要部の隔壁に設けられる磁気シールド
装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

ＮＭＲ−ＣＴの均一磁場発生装置には一般に空心形の均
一磁場マグネットが用いられ、中空部に常’ａｉＩ形で
０．０５ないし０．３’ｌ’、超電導形では０．３ない
し１．５Ｔの強力な直流均一磁場を発生する。ことに、
均−磁場内に人体を挿入する必要上中空部には設置突内
に連通した開口部があり、この開口部を介して設置室内
に磁束が漏れる。均一磁場マグネット自身がこの漏れ磁
束を低減するための磁気シールド（継鉄）を備えたもの
もあるが、このように構成した場合においても開口部か
らの漏れ磁束を阻止することは困難であり、まして磁気
シールドを持たない均一磁場コイルにおいては全発生磁
束量に近い大きな漏れ磁界が発生する。一方ＮＭＲ−Ｃ
Ｔの設置室の上方、側方、あるいは下方に隣接する室に
は種々の検査装置や病室などが設置されている場合が多
く、漏れ磁界の影響を避けるために隣接する室の壁面に
おける漏れ磁束密度を通常５ガウス以下、厳しくは１ガ
ウス以下に抑さえることが求められる。したがって、Ｎ
ＭＲ−ＣＴの設置室の隔壁（こ強磁性体からなる磁気シ
ールドを配して均−ＦｍｔＡマグネットの漏れ磁界の循
環通路を彫成し、設置室外への磁界の漏れを阻止するよ
う対策される。

第９図は従来技術を示すＮＭＲ−ＣＴ設置室の磁気シー
ルド装置の佃１断面図、第１０図は第９図をＡ−Ａ方向
に見た側断面図であり、床面を除く上部隔壁１１．互い
に平行な２組の＠壁１２Ａ　、　１２Ｂおよび１３Ａ　
、　１３Ｂそれぞれの内壁面を覆うよう所定の厚みの鉄
板（普通鋼板）からなる平板状の磁気シールド１，２Ａ
、２Ｂ、３Ａ、３Ｂを設けるよう構成されている。

また１０は円筒状に形成された均一磁場マグネットであ
り、その中空部１０Ａに軸方向の磁束を発生して均一磁
場を発生するよう形成されているが、全発生磁束の大部
分が漏れ磁界となって設置室内外に分布する。鎖線１０
１　、１０２は漏れ磁束線であり、均一磁場マグネ、ト
１０の中心部に近い領域で生じた磁束は主に漏れ磁束線
１０１となって軸に垂直な磁気シールド２Ａ、２Ｂｉこ
交鎖し、磁気シールド２Ａ。

２Ｂ闇を連結する磁気シールド１，３Ａ、３Ｂを通る循
環通路が形成されることにより、設置室５の外側への漏
れが阻止される。また均一磁場マグネ、ト１０の中空部
１０Ａの周縁近傍で発生した磁束はマグネット１０の外
周を包囲して中空部に環流する漏れ磁束線１０２となり
、その周方向磁束成分１０２Ａは磁気シールド３Ａと、
　　１０２Ｂは磁気シールド３Ｂと。

１０２の上方の成分１０２Ｈは磁気シールド１とそれぞ
れ鎖交して各磁気シールドを通っ″Ｃ環流することによ
り、設置室５の外部への漏れが阻止される。

図の場合、床１４側には磁気シールドが投置されていな
いので、マグネ、ト１０の下方に分布する漏れ磁束線１
０２Ｃは床１４の下方に漏れ出すが、この部分から隣接
する室に漏れ出す磁束量は少なく、ことに上部隔壁１１
を介して隣接する階上の室６への影響は極めて小さくな
る。

ところで、平板状の磁気シールド１，２Ａ、２Ｂ。

３Ａ、３Ｂ等の庫みは従来磁気シールド中の最大磁束密
度によって決まる一様な厚みに設定されるのが普通であ
り、磁気シールド中で最大磁束密度が発生する面方向の
位置は均一磁場マグネ、ト１０の真上、真横などに対向
する位置、すなわち各磁気シールドにおける拘−磁場マ
グネットの垂直投影部分であることは、それぞれの磁気
シールドに出入りする磁束線がいずれもこの部分を沿面
方向に通過することから見て明らかであり、一様な厚み
の方形板状に形成された磁気シールドにおいては周縁部
における磁束密度が低くなり、漏れ磁束の循環通路とし
ての磁気シールドの利用率（平均磁束密度）が低く、磁
気シールドが高ｉｔ化して経済的不利益をまね（という
問題を生ずる。また、磁気シールドの外側、すなわち設
置室５の隣室側における漏れ磁束密度をＢｐ１磁気シー
ルドを構成する鋼板の比透磁率をμＳ、磁気シールド中
の磁束密度をＢＳとした場合、Ｂ８−４−Ｂｖ／Ｊｉｓ
という関係があり、隣接する室における漏れ磁束密度Ｂ
ｌを前述の５ガウスあるいは１ガウスといった低いレベ
ルに抑さえようとした場合、磁気シールド中の磁束密度
ＢＳの最大値を低く抑さえる必要があり、磁気シールド
の厚みが益々増大しく例えば加ないし５０　ｆｉ１程度
）でこれを支持する建家強度にまで影響を及ぼすという
欠点があり、その改善が求められている。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので。

磁気シールドを軽量化でき、かつ隣接する室での漏れ磁
束密度を磁気シールドの重量増加を伴うことなく低減で
きる均一磁場マグネ、ト設置室の磁気シールド装置を提
供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、均一磁場マグネット設置室の隔壁面を主とし
て内壁側から覆うよう方形板状に形成された第１の磁気
シールド板と、第１のシールド板とほぼ相似な方形で面
積を階段状に縮小した複数のシールド板とを、均一磁場
マグネ、トに対向する面方向位置においてそれぞれのシ
ールド板が互いに重なりを有するよう重層配置するよう
構成したことにより、磁気シールド内部を沿層方向に通
過する漏れ磁束の分布にほぼ対応して磁気シールド各部
の断面積が調整され、磁気シールド各部の磁束密度を均
等化できることにより漏れ磁束の循環通路としての利用
率が高まり、軽量化できるとともに、さらに磁気シール
ド板相互間の要所に均等な厚みの空隙部を形成して空隙
部の磁気抵抗を利用して隔壁側に配された例えば第１の
シールド根側の磁束密度を低減するよう構成することに
より、隣接する室における漏れ磁束密度を一層低減でき
るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図および第２図は本発明の実施例装置を示す互いに
９００Ｒなる方向の側断面図であり、中空筒状の均一磁
場マグネット１０がほぼ中央部に配された設置室５の上
部隔壁１１および四方の側壁１２Ａ。

１２Ｂ　、　１３Ａ　、　１３Ｂそれぞれに、磁気シー
ルド２０および３０Ａ　、　３０Ｂ　、４０Ａ　、４０
Ｂを配した場合の例を示したものである。図において、
上部隅ｅ１】の下面側Ｉこ設けられた磁気シールド加は
、壁面を覆う：ｌ−’ｌ＋なる方形板状に形成された普
通銅版からなる第１のシールド板２１と、その下面側に
配され面積がｘ２・ｙｚ、　Ｘｓ・ｙｚと段階状に縮小
された第１のシールド板２１にほぼ相似な方形板状の複
数のシールド板ｎおよび乙とで構成されており、各シー
ルド板２１゜ｎ、２３が均一磁場コイル１０の真上に対
向する位置において互いに重なりを有するよう密接して
重層配置され、隔壁１１に連結支持されている。また、
狽１１壁１２Ａ　、　１２Ｂ　、　１３Ａ　、　１４Ａ
に内壁面にそれぞれ設けられた磁気シールド３０Ａ、凹
Ｂ　、４０Ａ　、４０Ｂは磁気シールド加に比べて均一
磁場コイル１０との間の距離が大きく通過する磁束量が
少ないことにより、それぞれ第１のシールド板３１Ａ　
、　３１Ｂ　、４１Ａ　、４１Ｂと、１枚の板状体から
なる複数のシールド板３２Ａ　、　３２Ｂ　、　４２Ａ
　。

４２Ｂとの２層構造からなり、ｖＩ数のシールド板が均
一磁場マグネット１０に対向１゛る位置を中心に重層配
置されるよう構成されている。

第３図は前述の実施例における要部の側断面図であり、
図を用いて上部隔壁１１の下面（ｄｌｌに配された磁気
シールド加の作用を説明する。図において。

謁１のシールド板２１には第１図における均一磁場コイ
ルｌＯＯ軸方向に垂直な面側の磁気シールド３０Ａ、３
０１３に出入りする漏れ磁束１０１と第１のシールド板
２１のシールド板＝と重なりを有しない周縁部から直接
出入りする漏れ磁束１１１とが主に環流し、シールド板
ｎにはシールド板乙と１ｔｆ、Ｚりを有しない周縁部か
ら出入りする漏れ磁束１１２が主に環流し、シールド板
乙にはその表面から直接出入りする漏れ磁束１１３がそ
れぞれ環流する。そこで、それぞれのシールド板０）庫
みおよび面積は上記環流する磁束量および鋼板の磁化特
性を勘案し、前述のＢｇ＝Ｂｓ／μＳが所定の条件を満
たすようそれぞれ設定される。上述のように構成された
磁気シールド２０１こおいては、各シールド板２１，２
２．Ｚ３の磁束密度を互い番こほぼ等しくできるととも
に、各シールド板が互いに１になりを有する部分ではシ
ールド板が密接して重層配置されていることにより、シ
ールド板相互間の磁気抵抗が低く、シールド板相互間の
磁束密度の不均等を緩和する作用が期待できるので、漏
れ磁束通路としての利用率の向上に基づき鋼板重量を低
減することが可能となり、従来技術ζこおける一様な厚
みの磁気シールドの重量に比べて約（９）ないし４０％
軽量化された磁気シールド装置を得ることができる。な
お、側壁側の磁気シールド３０Ａ　、３０Ｂ　、４０Ａ
　、４０Ｂについても同様なので詳ｌｌ１ｌＢな説明は
省略する。なお、前述の実施例の説明においては、床面
を除く５つの壁面に磁気シールドを設けた例について述
べたが、隣接する室の漏れ磁束密度Ｂ２が厳しい場合に
は床面にも磁気シールドを設けてもよく、　またＢｌの
規制が特定方向の隣室に限定される場合には反隣室側の
磁気シールドを省略してもよい。

また、壁面を覆うシールド板を１枚の鋼板で形成するこ
とは困難な場合が多いが、このような場合には複数の鋼
板を突合わせ溶接するか、あるいはシールド板を複数枚
の薄板の重層構造とし、各層における突合せ部が互いに
重ならないよう位置をずらすよう構成してもよい。さら
に、シールド板相互間の結合方法および磁気シールドと
隔壁との結合方法については特に限定しない。

第４図は本発明の異なる実施例を示す要部の側断面図で
あり％第１のシールド板２１とシールド板ｎとの層間に
間隔片５３によって一様な寸法に規制された間隙部５１
を、シールド板四と乙との層間に間隙部５２を形成する
とともに、均一磁場コイル１０と対向して多くの漏れ磁
束線１１３を受ける部分には密着して重層配置されたシ
ールド板ｎ、２４をｉ書くよう構成した点が前述の実施
例と異なっている。

このように、シールド板相互の要部の層間に磁気抵抗の
高い空隙部５１　、３２を設けたことにより、空隙部５
１　、５２を介してシールド板相互間に出入りする磁束
ＦＩＩＡ、５２Ａを低減できるので、シールド板２１゜
乙、および乙と別の稙層体からなる漏れ磁束通路それぞ
れの磁束密度ＢＳを異なる値に設定することが可能とな
る。すなわち、多くの漏れ磁束線１１３が出入りするシ
ールド板ｎ、２４の９層体部分においては磁束密度Ｂｓ
を普通鋼材の飽和磁束密度（例えば１．５Ｔ程度）に設
定する。磁束密度をこのように設定すると鋼材の比透鉛
・率μｓは大幅に低下し、間隙部５２を介してシールド
板とに移行する漏れ磁束５２Ａが増大するので、シール
ド板乙の磁束密度は漏れ磁束５２Ａおよび１１２を考慮
して前記飽和磁束密度より低い値（例えばＩＴ程度）に
設定する。このようにすることにより、シールド板ｎか
ら間隙部５１を介して第１のシールド板２１に移行する
磁束５１Ａはかなり少なくなり、第１のシールド板２１
を通る漏れ磁束は、側壁１２Ａ側の磁気シールド３Ｔ）
Ａから環流する磁束線１０１が主体となり、磁束線１０
１はシールド板２１のみでなく、第２図における第１の
シールド板１ＬＩＡ、４１Ｂ等にも広がって分布するこ
とにより、シールド板２１を通る磁束量は小さくなる。

そこで第１シールド板２１の磁束密度のみを隣室の磁束
密度Ｂ４が規制値以Ｆになるよう陶中Ｂｓ／μ５の条件
式に基づいて設定することにより、隣室の漏れ磁束密度
を抑制できるとともに、第１のシールド板２１を薄い軽
ｔな鋼板を用いて形成することができ、かつシールド板
乙、２３，２４等の磁束密度を前述の実施例に比べて大
幅に高められることによりその重量を低減できるので、
前述の実施例に比べて一層軽貞化された磁気シールド装
！５０を得ることができる。

第５図は本発明のさらに異なる実施例を示す要部の側断
面図であり、第１のシールド板６１を高透磁上鋼板で、
複数のシールド板ｎ、２３を普通鋼板でそれぞれ形成す
るとともに、第１のシールド板６１と隣接するシールド
板ｎとの間に空隙部５）１を設けるよう構成した点が前
述の各実施例と兄なっており、高透磁ホ錯板としては炭
素量が１０−３％オーダ以下の極低炭素鋼板、′滅気用
硅素鋼板、稀にはパーマロイ＠板等を用いることができ
、普通鋼板としては炭素量が１０　　％オーダを超える
鉄板を用いることかできる。

第６図は普通鋼板および高透磁３≦ＡＸｆｉ（極低炭素
鋼′＆）の磁化特性組図（Ｂ−８４！性線図）であり、
高透πぶ鋼板（曲線６３）の磁束密度Ｂ５は磁化力Ｈが
低いＨ，領域でＢｌと高いのに対し、普通鋼板（曲線６
２）ではＢ２と低く、磁化力Ｈが高い領域Ｈ２では両者
の磁束密度はほぼ等しい８３レベルとなる。

第７図は普通鋼板および高透磁率鋼板（極低炭素鋼板）
の比透磁率対磁束密ｊ！特性線図であり、高透磁率鋼板
（曲線６５）の比透磁率μが頂点を示す磁束密度Ｂは、
普通鋼板（曲線６４）のそれに比べて低磁束密度領域側
にずれた特性を示し、高透磁率鋼板の磁束密度を曲録６
５０頂点近傍以下に抑さえて使用することにより、Ｂ、
６＊Ｂｓ／μＳで示される漏れ磁束密度Ｂ８を普通鋼板
に比べて薄いシールド板により低いレベル（例えば１ガ
ウス以下）に低減することができる。

第５図に示すように構成された磁気シールド印において
は％漏れ磁束１１２　、１１３等通過磁束量の多いシー
ルド板ｎ、乙には普通鋼板を用いてその磁束密度ＢＳを
第６図における磁束密度の飽和値Ｂ３近傍に設定するこ
とにより、シールド板部、２３の軽量化を計るとともに
、空隙部５１によりシールド板ｎから第１のシールド板
６１への磁束の移行を低減し、第１のシールド板を通る
磁束計を側壁側の磁気シールド３０Ａ、３０Ｂからの廻
り込み磁束１０１近くまで低減する。第１のシールド板
６１には高透磁率鋼板を用い、その磁束密度ＢＳを第７
図１こおける曲線６５の頂点より低い領域に設定する。

このとき、シールド板６１を通る磁束にそのものが抑制
されているので、磁束密度ＢＳを低い値（例えば３００
０ガウス程度）に抑さえてもシールド板６１の厚みは数
１薦程度ですむので、高価な高透磁率鋼板の使用量を磁
気シールド全体を高透磁率鋼板で形成する場合に比べて
僅かな竜に抑さえることができる。また磁束密ｆｆＢｓ
を３０００ガウス程度に抑さえた場合、比透磁率μＳを
５０００以上とすることが可能であり、Ｂｐ中Ｂｓ／μ
Ｓでほぼ決まる上方の隣室６における漏れ磁束密度を１
ガウス以下とすることが可能となる。

第８図は第５図で示されるさらに異なる実施例の変形例
を示す要部の側断面図であり、磁気シールド７０を高透
率鋼板からなるＷＪｌのシールド板６１を隔壁１１の隣
接する室６側に、普通鋼板からなる複数のシールド板２
２．２３を均一磁場マグネ、ト１０の設置室５側に設け
ることにより、隔壁１１を空隙部７１として利用するよ
う構成した点が前述の実施例と異なっており、第５図に
おける空隙部５１の占めるスペースを省略できるととも
に、側壁側磁気シールド例えば３０Ａと磁気シールド７
０との間の隙間７２を介して隔壁側に漏れる磁束等を第
１の磁気シールド６１によって吸収できるので、隣室６
における漏れ磁束密度Ｂ５をより一層低減できる利点が
得られる。

以上述べた各実施例１こおいては、設置室を包囲する５
方向の壁面にそれぞれ磁気シールド装置を設けた例を主
体にして説明したが、均一磁場コイルの設置室が地下室
であり、その上方に位置する隣室における漏れ磁束密度
を問題にする場合には。

設置室の上壁部分に磁気シールド装置を設けるだけで済
むこともあり、磁気シールド装置を設けるべき方向およ
び壁面の数は、要求条件および環境条件を考慮してその
都度法めることが好ましい。

また、隣接する磁気シールド装置相互の第１のシールド
板間には大きな隙間が無いことが好ましいが、シールド
板を相互に結合することにより施工が著しく困難になる
場合には、磁気シールド相互間に隙間を設けるよう構成
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、均一磁場マグネツトが発する漏
れ磁界を設＠呈の壁面に配されて漏れ磁束の通路を形成
し、隣接する室における漏れ磁束密度を低減する磁気シ
ールドを、要部の壁面のほぼ全体を覆う方形板状に形成
された第１のシールド板と、この第１のシールド板にほ
ぼ相似でその面積が階段状に縮小した方形板状の複数の
シールド板とからなり、各シールド板が均一磁場マグネ
ットの真上、真横等に対向する位置で互いに重なりを有
するよう小なる面積のシールド板を均一磁場マグネ、ト
側に配して重層配置するよう構成した。その結果、各シ
ールド板を互いに密接するよう配置することにより磁気
シールド内部の磁束密度をほぼ均等に、かつ隣接する室
の漏れ磁束密度を所定値以下に保持できる範囲で高いレ
ベルに保持することが可能となり、一様な厚みの磁気シ
ールドを用いた従来技術に比べて漏れ磁束通路としての
シールド板の利用率（平均磁束密度）が高まり、したが
って軽量化されて建家強度への影響も少なく施工が容易
な均一磁場マグネット設置室の磁気シールド装置を経済
的に有利に提供することができる。また、各シールド板
相互の要部の層間に空隙部を設けてシールド板相互間の
磁気抵抗を高め、それぞれのシールド板の通過磁束量お
よび磁束密度を異なった値に設定して磁気シールド装置
の一層の軽量化を計ることも可能であり、さらＩこ空隙
部を備えた磁気シールド装置の第１のシールド板のみを
高透磁率鋼板で形成し、少量の高透磁率鋼板により隣接
する室の漏れ磁束密度を一層低いレベルに低減すること
も可ｔμになるなど、局部的な構成の改善により経済性
ならびに磁気シールド性能を一層向上できる利点が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例装置を互いに９０
°異なる方向から見た側断面図、第３図は実施例１こお
ける要部の側断面図、第４図は異なる実施例を示す要部
の側断面図、第５図はさらに異なる実施例を示す要部の
側断面図、＠６図は第５図で示される実施例における鋼
板の磁化特性線図、第７図は第５図で示される実施例に
おける比透磁宅対磁束密度特性線図、第８図は第５図で
示される実施例の変形例を示す要部の（ＩＩＩ断面図、
第９図は従来技術を示す側断面図、第１０図は第９図に
おけるＡ　−）〜方向の側断面図である。 １．２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３１３・・・従来の磁気シール
ド、５・・・設ｆｆ呈、６・・・上方の隣接室、１ｏ・
・・均一磁場マグネット、１１　、１２Ａ　、　１２Ｂ
　、　１３Ａ　、　１３Ｂ　、　１４・・・隔壁、２０
．３ＯＡ　、３０Ｂ　、４０Ａ　、４０Ｂ　、５０，６
０．７０　＝・発明の磁気シールド、２１．３１Ａ　、
３１Ｂ　、４１Ａ　、４ＪＢ　、２１・・・第１の磁気
シールド板、Ｚ２，２３，３２Ａ　、３２Ｂ　、４２Ａ
　、４２Ｂ　・・・面積の異なる複数の磁気シールド板
、５１　、５２・・・空隙部、６１・・・高透磁率鋼板
からなる磁気シールド板、７１・・・間隙部を兼ねた隔
壁、１０１　、１０２　、１１．１　、１１２　、１１
３・・・漏れ磁束線。 窩Ｚ図 第Ｓに 籏釉強ごＨ−０，並東π序β− 璽Ｚ図　　　　　　　　　褐７０ 暗す喝 開ｔＯ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中空部に均一磁場を発生する空心の均一磁場マグネ
   ットが発する漏れ磁界を設置室の隔壁の主として内壁面
   を覆うよう隔壁に支持されて当該設置室外への漏れを阻
   止するものであって、要部の隔壁面のほぼ全面を覆うよ
   う方形状に形成された強磁性体からなる第１のシールド
   板、ならびにこの第１のシールド板にほぼ相似な方形で
   面積が階段状に縮小するよう形成された複数のシールド
   板を備え、前記各シールド板が前記均一磁場マグネット
   に対向する面方向位置において相互に重なりを有するよ
   う前記第１のシールド板を壁面側にして重層配置されて
   なることを特徴とする均一磁場マグネット設置室の磁気
   シールド装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、各シー
   ルドがその相互の要部の層間に一様な厚みの空隙部を保
   持するよう重層配置されたことを特徴とする均一磁場マ
   グネット設置室の磁気シールド装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のものにお
   いて、第１のシールド板が高透磁率鋼板で、複数のシー
   ルド板が普通鋼板でそれぞれ形成され、第１のシールド
   板と複数のシールド板との層間に空隙部が形成されたこ
   とを特徴とする均一磁場マグネット設置室の磁気シール
   ド装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載のものにおいて、第１の
   シールド板が設置室の外壁面側に、複数のシールド板が
   設置室の内壁面側にそれぞれ配され、隔壁が空隙部を兼
   ねたことを特徴とする均一磁場マグネット設置室の磁気
   シールド装置。