(57)【要約】【課題】撮像領域の静磁場を高磁場に設定しつつ、クエンチの発生確率を低減させるために超電導コイルの起磁力を低減することができる磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】撮像領域を挟んで対向する一対のメインコイル１１と、メインコイル１１による漏れ磁場を抑制する磁場を生成し撮像領域を挟んで対向する一対のシールドコイル１２と、メインコイル１１の径方向内側に設けられ撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第１磁性体１５と、第１磁性体１５の径方向内側に唯一設けられ撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第２磁性体１６と、外径が第１磁性体１５の円環の外径より大きく撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第３磁性体１７とを有し、第３磁性体１７は第１磁性体１５及び第２磁性体１６よりも撮像領域から離れた位置に配置され、第２磁性体１６の径方向の幅Ｗ２が第１磁性体１５の径方向の幅Ｗ１より狭い。【選択図】図２
2010088629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域を挟んで対向する一対のメインコイルと、
前記メインコイルによる漏れ磁場を抑制する磁場を生成し、撮像領域を挟んで対向する一対のシールドコイルと、
前記メインコイルの径方向内側に設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第１磁性体と、
前記第１磁性体の径方向内側に唯一設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第２磁性体と、
外径が前記第１磁性体の円環の外径より大きく、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第３磁性体とを有し、
前記第３磁性体は、前記第１磁性体及び前記第２磁性体よりも前記撮像領域から離れた位置に配置され、
前記第２磁性体の径方向の幅が、前記第１磁性体の径方向の幅より狭いことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記第２磁性体の径方向の幅が、前記第１磁性体の内周面と前記第２磁性体の外周面との面間距離より広いことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
撮像領域を挟んで対向する一対のメインコイルと、
前記メインコイルによる漏れ磁場を抑制する磁場を生成し、撮像領域を挟んで対向する一対のシールドコイルと、
前記メインコイルの径方向内側に設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第１磁性体と、
前記第１磁性体の径方向内側に唯一設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円盤状の第２磁性体と、
直径が前記第１磁性体の円環の外径より大きく、撮像領域を挟んで対向する一対の円盤状の第３磁性体とを有し、
前記第３磁性体は、前記第１磁性体及び前記第２磁性体よりも前記撮像領域から離れた位置に配置され、
前記第２磁性体の径方向の厚さが、前記第１磁性体の径方向の幅より狭いことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記第２磁性体の径方向の厚さが、前記第１磁性体の内周面と前記第２磁性体の外周面との面間距離より広いことを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記メインコイルの径方向内側で、前記第１磁性体の径方向外側に、対向して配置される一対の円環状の第４磁性体を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記第３磁性体の中心軸方向の厚さは、径方向内側より径方向外側の方が厚いことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
一対の前記メインコイルの中心軸方向の外側に、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第５磁性体を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
一対の前記メインコイルの共通の中心軸と成す極角方向の磁場強度の分布は、
前記極角が５５度から６５度の範囲の方向において極小点を有し、
前記極角が前記極小点より小さい範囲で、極大点を最大２つ有し、
前記極角が前記極小点より大きい範囲で、極大点を１つ有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
対向して配置された円盤状の一対の容器を有し、
撮像領域が、前記一対の容器の間に設けられ、
一対の前記容器の共通の中心軸と成す極角方向の磁場強度の分布は、
前記極角が５５度から６５度の範囲の方向において極小点を有し、
前記極角が前記極小点より小さい範囲で、極大点を最大２つ有し、
前記極角が前記極小点より大きい範囲で、極大点を１つ有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、ＭＲＩ装置という)に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置としては、連結柱によって離間された上下一対の円盤状の容器内に電磁石装置が設けられた開放型ＭＲＩ装置が開発されている。開放型ＭＲＩ装置では、一対の前記容器の間に十分なガントリーギャップを設け、このガントリーギャップ内の撮像領域に被検者が置かれる。このため、被検者の視界が閉ざされず開放感があり、被検者はガントリーギャップ内で仰臥することができ、被検者に好評である。また、一対の前記容器の間からは被検者へのアクセスが容易であるので、検査のセッティングが容易に行え、検査を行う人にも好評である。
【０００３】
前記電磁石装置として超電導コイルを用いた開放型のＭＲＩ装置では、撮像領域に数ｐｐｍ程度の均一度で０．７Ｔ以上の高磁場の静磁場を生成している。そして、ＭＲＩ装置の周囲の医療機器への影響を避けるために、装置周囲の漏洩磁場を０．５ｍＴ程度に抑制している。メインコイルに対してシールドコイルを設置し、シールドコイルにメインコイルとは逆方向の磁場を発生させて、漏洩磁場を抑制している。また、メインコイルの径方向内側に磁性体を設置して、撮像領域における静磁場の均一度を高めている。
【０００４】
磁性体を設置して撮像領域の静磁場の均一度を高める手法として、複数層の磁性体をメインコイル径方向内側に設置する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。又、複数の同心円状の円環をメインコイルの径方向内側に設置する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。又、メインコイルの径方向内側に設置された円環状の磁性体の撮像領域とは反対の側に、円環状の磁性体の外径より直径が大きい円盤を配置する手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許３６６２２２０号公報
【特許文献２】特開２００２−１０９９３号公報
【特許文献３】特開２００７−１９０３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＲＩ装置では、より鮮明な画像を得るために、撮像領域の静磁場の高磁場化が進んでいる。一般的には、高磁場化するためには、電磁石装置の超電導コイルの起磁力を増大させる必要があり、超電導コイルの起磁力を増大させるには、超電導コイルの電流密度を増大させる必要があると考えられている。
【０００６】
しかし、超電導コイルの電流密度は、超電導コイルの冷却温度と最大経験磁場で決まる臨界電流密度以下に制限される。超電導コイルの起磁力を増大させるために、電流密度を増大させると、前記臨界電流密度に近づくため超電導コイルの超電導状態が失われるクエンチ現象の発生確率が高まる。特に、液体ヘリウム（Ｈｅ）を冷媒として使用している超電導コイルでは、クエンチ現象の発生は高価な液体ヘリウムを損失させるため、ランニングコストを増大させる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、撮像領域の静磁場を高磁場に設定しつつ、クエンチの発生確率を低減させるために、超電導コイルの起磁力を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、撮像領域を挟んで対向する一対のメインコイルと、前記メインコイルによる漏れ磁場を抑制する磁場を生成し、撮像領域を挟んで対向する一対のシールドコイルと、前記メインコイルの径方向内側に設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第１磁性体と、前記第１磁性体の径方向内側に唯一設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第２磁性体と、外径が前記第１磁性体の円環の外径より大きく、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第３磁性体とを有し、前記第３磁性体は、前記第１磁性体及び前記第２磁性体よりも前記撮像領域から離れた位置に配置され、前記第２磁性体の径方向の幅が、前記第１磁性体の径方向の幅より狭いＭＲＩ装置であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明では、撮像領域を挟んで対向する一対のメインコイルと、前記メインコイルによる漏れ磁場を抑制する磁場を生成し、撮像領域を挟んで対向する一対のシールドコイルと、前記メインコイルの径方向内側に設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円環状の第１磁性体と、前記第１磁性体の径方向内側に唯一設けられ、撮像領域を挟んで対向する一対の円盤状の第２磁性体と、直径が前記第１磁性体の円環の外径より大きく、撮像領域を挟んで対向する一対の円盤状の第３磁性体とを有し、前記第３磁性体は、前記第１磁性体及び前記第２磁性体よりも前記撮像領域から離れた位置に配置され、前記第２磁性体の径方向の厚さが、前記第１磁性体の径方向の幅より狭いＭＲＩ装置であることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明では、対向して配置された円盤状の一対の容器を有し、撮像領域が、前記一対の容器の間に設けられ、一対の前記容器の共通の中心軸と成す極角方向の磁場強度の分布は、前記極角が５５度から６５度の範囲の方向において極小点を有し、前記極角が前記極小点より小さい範囲で、極大点を最大２つ有し、前記極角が前記極小点より大きい範囲で、極大点を１つ有するＭＲＩ装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、撮像領域の静磁場を高磁場に設定しつつ、クエンチの発生確率を低減させるために、超電導コイルの起磁力を低減することができるＭＲＩ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第1の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）１の斜視図を示す。図1に示すように、第1の実施形態に係るＭＲＩ装置１は、外側に上下一対の真空容器３を備える電磁石装置２と、上下一対の真空容器３を互いに離間させて支持する連結柱６と、上下一対の真空容器３の間に配置されたベッド８を有している。電磁石装置２及び上下一対の真空容器３は、共通の中心軸１０に対して概ね軸回転対称の円盤形状をしている。この電磁石装置２によれば、上下一対の真空容器３の間の球状の撮像領域４に、磁場強度が０．７Ｔ以上の強磁場であり、その磁場強度の均一性が数ｐｐｍの高い均一度を有し、磁場の方向５が中心軸１０と平行である静磁場を生成することができる。撮像領域４とは、ベッド８が挿入される領域であり、撮像画像を得るのに必要な磁場強度を有する空間を示す。また、上下一対の真空容器３の互いに対向する面上には、撮像領域４を挟むように上下一対のシムトレイ７が設置されている。シムトレイ７上に磁性体の小片を適切に配置することにより、撮像領域４の静磁場の目標磁場からの微小なズレを補正することができる。
【００１４】
上下一対の真空容器３は、それぞれ円環形状であり、中心軸１０を対称軸とする概ね軸回転対称に、かつ、直線（赤道面上の座標軸）９ａを含む平面（赤道面）を対称面とする概ね面対称になるように配置されている。後記の説明のために、図１に示すような極角θ（シータ）と方位角ψ（プサイ）で表される球面座標（θ，ψ）系を設定しておく。この球面座標系では、中心軸１０と、赤道面あるいは赤道面上の座標軸９ａとの交点を原点としている。また、対象座標と原点とを通る直線が中心軸１０と成す角度を極角θとし、対象座標と原点とを通る直線を赤道面に投影した直線が赤道面上の座標軸９ａと成す角度を方位角ψとしている。
【００１５】
図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視断面図を示す。電磁石装置２は、対向して配置された上下一対の冷却容器１３を、対向して配置された上下一対の真空容器３の中に有している。冷却容器１３は、真空容器３の中にあって外界から断熱されている。上下一対の冷却容器１３の中に、前記中心軸１０を共通の中心軸とし対向して配置された少なくとも上下一対のメインコイル１１と、前記中心軸１０を共通の中心軸とし対向して配置されメインコイル１１とは逆方向の磁場を発生する少なくとも上下一対のシールドコイル１２とを、冷媒の液体ヘリウムと共に収容している。メインコイル１１とシールドコイル１２とは、超電導コイルであり、冷却容器１３の中にあって冷媒によって冷却され超電導状態になっている。メインコイル１１は、中心軸１０方向に対して、シールドコイル１２よりも撮像領域４（赤道面９）に近い位置に配置される。なお、シールドコイル１２は、メインコイル１１がＭＲＩ装置１の外部に生成する磁場（漏れ磁場）を抑制する磁場を生成する。
【００１６】
また、電磁石装置２は、前記中心軸１０を共通の中心軸とする上下一対の円環状の第１磁性体１５と、前記中心軸１０を共通の中心軸とする上下一対の円環状の第２磁性体１６と、前記中心軸１０を共通の中心軸とする上下一対の円環状の第３磁性体１７と、前記中心軸１０を共通の中心軸とする上下一対の円環状の第４磁性体１８とを有している。第１磁性体１５と、第２磁性体１６と、第３磁性体１７と、第４磁性体１８とは、真空容器３の内部で、冷却容器１３の外部に設けられ、冷却容器１３の径方向の内側に配置されている。
【００１７】
第１磁性体１５は、メインコイル１１の径方向内側に設けられている。第２磁性体１６は、第１磁性体１５の径方向内側に唯一設けられている。また、第２磁性体１６の径方向の幅Ｗ２は、第１磁性体１５の径方向の幅Ｗ１より狭くなっている。第２磁性体１６の径方向の幅Ｗ２は、第１磁性体１５の内周面と第２磁性体１６の外周面との面間距離Ｄより広くなっている。撮像領域４が上下一対の第２磁性体１６の中心軸１０の方向の間に設けられている。第３磁性体１７は、外径が第１磁性体１５の円環の外径より大きくなっている。また、第３磁性体１７は、一対の第１磁性体１５の円環の中心軸方向の一対の第１磁性体１５の外側で、一対の第２磁性体１６の円環の中心軸方向の一対の第２磁性体１６の外側に配置されている。第４磁性体１８は、メインコイル１１の径方向内側で、第１磁性体１５の径方向外側に配置されている。
【００１８】
第１磁性体１５及び第２磁性体１６は、中心軸１０の方向に対して、メインコイル１１の撮像領域４側の面よりも、撮像領域４（赤道面９）から離れて遠い位置に配置される。第４磁性体１８の撮像領域４側の面が、中心軸１０方向に対して、第１磁性体１５及び第２磁性体１６よりも撮像領域４（赤道面９）に近い位置に配置される。なお、第１磁性体１５，第２磁性体１６を通って第３磁性体１７を通過した磁束が、メインコイル１１とシールドコイル１２の間を通過するように、第１磁性体１５，第２磁性体１６，第３磁性体１７を配置するとよい。本実施形態では、図３に示すように、第１磁性体１５及び第２磁性体１６が、第３磁性体１７の撮像領域４側の面に接するように配置している。このような構成により、第１磁性体１５及び第２磁性体１６を通過した磁束が、第３磁性体１７へ通りやすくなり、撮像画像がさらに鮮明になる。また、第１磁性体１５及び第２磁性体１６を第３磁性体１７に固定することで、支持構造が簡素化され、製作性も向上する。なお、第１磁性体１５及び第２磁性体１６は、第３磁性体１７から離して配置しても良い。
【００１９】
シムトレイ７は真空容器３の外部に配置され、第１磁性体１５と第２磁性体１６の赤道面上の座標軸９ａの側に設けられている。
【００２０】
図３に、電磁石装置２の赤道面９より上の上半分について、図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視断面図を示す。また、撮像領域４の外周部に沿った静磁場の磁場強度分布２１を合わせて示している。電磁石装置２の上半分を記載し、下半分を省いたのは、電磁石装置２の上半分と下半分とは対称形であり、磁場強度分布２１も含め、下半分は上半分の対称形になると容易に類推できるからである。後記で説明する図面も同様の理由で下半分の記載を省いて上半分を記載している。そして、磁場強度分布２１を示す点線は、撮像領域４の外周部から外側に離れる程、磁場強度が大きくなることを示している。また、磁場強度分布２１を示す破線が、撮像領域４の外周部の内側に入る程、磁場強度が小さくなることを示している。これより、磁場強度分布２１は、撮像領域４の外周部上において、中心軸１０から赤道面９への間に、中心軸１０側から、第１極大点２２と第２極大点２３と第３極大点２５とを有していることがわかる。また、第２極大点２３と第３極大点２５との間には、極小点２４が生じている。極小点２４は、極角θが５５度から６５度の範囲の方向に発生している。極角θが極小点２４より小さい範囲で、第１極大点２２と第２極大点２３の最大２つの極大点を有している。また、極角θが極小点２４より大きい範囲で、第３極大点２５を１つ有している。
【００２１】
このように、極小点２４の位置を示す極角θを５５度から６５度までの範囲に設定し、極角θがゼロ度から極小点２４の位置する極角までの範囲において最大で２個の極大点２２、２３を持ち、極角θが極小点２４の位置する極角から９０度までの範囲において１個の極大点２５を持つように磁性体１５〜１８を配置することにより、撮像領域４の高磁場と高い均一度を保ちつつ、メインコイル１１の起磁力を低減することができる。又、従来同様、被検者が仰臥するために必要なガントリーギャップを確保しつつ、ＭＲＩ装置１の高さ及び幅を病院の診療室に収めるように所定のサイズに抑えることができる。
【００２２】
次に、メインコイル１１とシールドコイル１２の起磁力の低減方法について説明する。
図４に、電磁石装置２の上半分における主要な磁場の磁場強度分布図を示している。なお、磁場強度分布の分布形状をわかりやすくするために、真空容器３、冷却容器１３、シムトレイ７は記載を省略している。
【００２３】
図４に示すように、磁場強度の等高線２６ａが、第２磁性体１６から、撮像領域４、特に、第１極大点２２に向かって、地図的にいうと尾根状に延びている。このことから、第２磁性体１６から延びる等高線２６ａによって第１極大点２２が形成されていることがわかる。同様に、磁場強度の等高線２６ｂが、第１磁性体１５から、撮像領域４、特に、第２極大点２３に向かって、地図的にいうと尾根状に延びている。このことから、第１磁性体１５から延びる等高線２６ｂによって第２極大点２３が形成されていることがわかる。磁場強度の等高線２６ｃが、第４磁性体１８とメインコイル１１から、撮像領域４、特に、第３極大点２５に向かって、地図的にいうと尾根状に延びている。このことから、第４磁性体１８とメインコイル１１から延びる等高線２６ｃによって第３極大点２５が形成されていることがわかる。磁場強度の等高線２６ｂと等高線２６ｃの間の領域に対応して、極小点２４が発生している。磁場強度の等高線２６ｂと等高線２６ｃの間の領域が開いているのは、シールドコイル１２によってこの領域の磁場強度が低下しているためであると考えられる。
【００２４】
そして、第１極大点２２等の極大点の撮像領域４の外周部に沿った個数と、その極大点における磁場強度と、極小点２４の撮像領域４の外周部に沿った個数と、その極小点における磁場強度とを設計することにより、すなわち、撮像領域４の外周部に沿った磁場強度分布２１を設計することにより、撮像領域４の外周部の磁場均一度を所定の精度に保っている。撮像領域４の外周部の磁場均一度を高めることにより、撮像領域４内の全域の磁場均一度を高めることができる。
【００２５】
なお、撮像領域４の外周部に沿って磁場強度分布２１を求めるには、一般的に球面調和関数等を用いて直交基底に展開する方法が用いられている。極角θと方位角ψで表される球面座標（θ，ψ）における磁場Ｂ（θ，ψ）の球面調和関数展開を次の数１の式に示す。
【数１】
2010088629.tif 000003
ここでＰｌｍ（ｃｏｓθ）はLegendre陪関数である。又、係数Ｃｌ，ｍ及び係数Ｄｌ，ｍはそれぞれ次の数２の式と数３の式で定義される。
【数２】
2010088629.tif 000004
【数３】
2010088629.tif 000005
【００２６】
撮像領域４の外周部に沿った磁場強度分布２１において、極大点及び極小点の個数が多いほど極角θ方向に関するモード展開の次数ｌ（エル）が高くなり、撮像領域４の均一磁場を細かく調整できる反面、重ね合わせるモードの個数が多くなる。所定の磁場強度を得て、かつ、所定の均一磁場を得るために、高次のモードまで用いると、モード間で互いに周期と位相とが異なり、モード毎に生じる磁場は一部で打ち消しあっている。このため、モード毎では、打ち消しあう磁場を生成するための起磁力を発生させるので、メインコイル１１に発生させる単位時間当たりの起磁力、すなわち消費電力が増加する。
【００２７】
逆に、所定の磁場均一度の範囲内で、極力、極大点及び極小点の個数を減らすことにより、メインコイル１１の起磁力を低減することができる。
【００２８】
第１の実施形態では、実用上必要最小限に撮像領域４の範囲を狭め、撮像領域４の外周部に沿って極大点及び極小点を発生させる突起状の磁性体を、第１磁性体１５と第２磁性体１６の２つにして、従来の電磁石装置より減らすことにより、メインコイル１１のコイル電流の低減を図っている。撮像領域４の上半分の外周部における極大点の個数を軸対称な３個に制限し、突起状の磁性体の個数を、第１磁性体１５と第２磁性体１６の２個まで低減し、均一磁場を構成する磁場の直交基底の次数ｌを抑えて、メインコイル１１の起磁力を従来の電磁石装置に比べて５％以上低減することに成功している。起磁力を下げることで、クエンチの発生確率を低減して、高価な液体ヘリウム等の冷媒の消費を抑えてランニングコストを下げることができる。特に、超電導コイルの起磁力を５％低減することができれば、ＭＲＩ装置の運転開始時におけるトレーニングクエンチの回数を半減でき、ランニングコストを大幅に低減することができる。又、クエンチの発生確率を低減することにより、ＭＲＩ装置１の信頼性及び稼働率を向上することができる。
【００２９】
尚、極角θが大きい程、前記数２の係数Ｃｌ，ｍの式、及び、前記数３の係数Ｄｌ，ｍの式における積分領域が広くなるため、前記数１の磁場Ｂ（θ，ψ）の式における磁場強度を示す係数Ｃｌ，ｍ、及び、係数Ｄｌ，ｍが大きくなる。このことから、撮像領域４の上半分の外周部上を中心軸１０の側から赤道面９の側に向かう程、極大点における磁場強度が大きくなり、調整に要する磁性体の量が多くなる。磁性体の量は円環状の磁性体における径方向の幅で決まり、内側の円環状の磁性体（第２磁性体１６）の幅Ｗ２より、外側の円環状の磁性体（第１磁性体１５）の幅Ｗ１の方が広い幅を必要とする。又、内側の円環状の磁性体（第２磁性体１６）における径方向外端面と外側の円環状の磁性体（第１磁性体１５）における径方向の内端面の間の距離Ｄが、内側の円環状の磁性体（第２磁性体１６）における径方向の幅Ｗ２を超えると、第１極大点２２と第２極大点２３の間に挟まれた極小点の磁場強度が小さくなり、撮像領域４の外周部上における所定の均一度を満足することが困難になるため、距離Ｄは、内側の円環状の磁性体（第２磁性体１６）における径方向の幅Ｗ２より狭い値に制限されている。
【００３０】
（第２の実施形態）
図５に、本発明の第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１に用いられる電磁石装置２の上半分の断面図を示す。図５に示すように、第２の実施形態のＭＲＩ装置１は、第１の実施形態のＭＲＩ装置と比較して、第２磁性体１６が円環状ではなく円盤状になっている点が異なっている。これに伴い、第３磁性体１７も円環状ではなく円盤状になっている点が異なっている。そして、第２磁性体１６の半径Ｗ２が、第１磁性体１５の径方向の幅Ｗ１より狭くなっている。第２磁性体１６の半径Ｗ２が、第１磁性体１５の内周面と第２磁性体１６の外周面との面間距離Ｄより広くなっている。
【００３１】
第２磁性体１６および第３磁性体１７の円環状から円盤状への変更は、円環を中心軸１０まで延長した場合であると考えられる。第１の実施形態では、第２磁性体１６と第３磁性体１７は、中心軸１０の周囲に中心軸１０を取り囲むように配置され、これに対応して、第１極大点２２も中心軸１０の周囲に中心軸１０を取り囲むように生じている。これに対し、第２の実施形態では、第２磁性体１６と第３磁性体１７内を中心軸１０が通過し、これに対応して、第１極大点２２は中心軸１０上に生じている。第１極大点２２は、第１の実施形態では図３に示すように２つの山の頂点となっているが、第２の実施形態では図５に示すように１つの山の頂点となっている。撮像領域４の上半分に生じる極大点の数は、第１の実施形態では図３に示すように６つとなっているが、第２の実施形態では図５に示すように５つとなっている。このように、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、極大点の数を減らすことができ、撮像領域４の外周部に均一磁場を形成するための基底の次数をさらに下げることができる。そして、この結果として、メインコイル１１の起磁力をさらに低減することが可能となる。又、第２磁性体１６および第３磁性体１７において、径方向中心部の孔がなくなるので、加工工数が減らせ、製造コストを削減することができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図６に、本発明の第３の実施形態に係るＭＲＩ装置１に用いられる電磁石装置２の上半分の断面図を示す。図６に示すように、第３の実施形態のＭＲＩ装置１は、第１の実施形態のＭＲＩ装置と比較して、第３磁性体１７の第１磁性体１５の円環の中心軸方向の厚さが、第１磁性体１５の径方向内側の厚さＷａと径方向外側の厚さＷｂとで等しくなく、第１磁性体１５の径方向内側の厚さＷａより径方向外側の厚さＷｂの方で厚くなっている点が異なっている。第３磁性体１７の第１磁性体１５の径方向外側の厚さＷｂを厚くするために、第３磁性体１７の赤道面９側の第１磁性体１５の径方向外側には、円環状の磁性体の調厚部１７ａが設けられている。調厚部１７ａは、第１磁性体１５に近接して配置されている。
【００３３】
第２磁性体１６から吸い込まれた磁束２７ａの大部分は、第３磁性体１７を径方向に通り抜け、メインコイル１１とシールドコイル１２の間を通る磁束２７ｃに合流する。第１磁性体１５から吸い込まれた磁束２７ｂは、一部は第３磁性体１７を径方向に通り抜けるが、他の一部は調厚部１７ａを径方向に通り抜け、共に磁束２７ｃに合流する。このことにより、磁束２７ａと磁束２７ｂとを径方向に通すために第３磁性体１７に集中していた磁束２７ａ、２７ｂを、調厚部１７ａにも通すことで、磁束２７ａ、２７ｂを分散させて密度を低減し、磁束２７ａと磁束２７ｂを通すための磁路を確保することができる。そして、漏れる量を抑えて磁束２７ｃに合流することができるので、撮像領域４の磁場均一度を向上させるだけでなく、ＭＲＩ装置１の外部への漏洩磁場を低減することができる。
【００３４】
（第４の実施形態）
図７に、本発明の第４の実施形態に係るＭＲＩ装置１に用いられる電磁石装置２の上半分の断面図を示す。図７に示すように、第４の実施形態のＭＲＩ装置１は、第１の実施形態のＭＲＩ装置と比較して、前記中心軸１０を共通の中心軸とする上下一対の円環状の経験磁場低減用磁性体（第５磁性体）１９を有している点が異なっている。経験磁場低減用磁性体１９は、一対のメインコイル１１の円環の中心軸方向の一対のメインコイル１１の外側（メインコイル１１の赤道面９の反対側）に、メインコイル１１と対向して配置されている。経験磁場低減用磁性体１９は、メインコイル１１から離れて配置されている。経験磁場低減用磁性体１９は、最大経験磁場が発生するメインコイル１１の上面（赤道面９とは反対側の面）における磁束を引き込み、メインコイル１１の上辺における磁束密度を低減して、最大経験磁場を下げることができる。最大経験磁場を低減することにより、クエンチ発生の可能性を低減することができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
【００３５】
（第５の実施形態）
図８に、本発明の第５の実施形態に係るＭＲＩ装置１に用いられる電磁石装置２の上半分の断面図を示す。図８に示すように、第５の実施形態のＭＲＩ装置１は、第１の実施形態のＭＲＩ装置と比較して、シムトレイ７に替えて、シムコイル７ａ、７ｂを有している点が異なっている。シムコイル７ａ、７ｂによっても、撮像領域４の外周部上の磁場を微調整することができる。シムトレイ７を用いると、磁性体小片をシムトレイ７の適切な位置に配置する作業に時間を要する場合があるが、シムコイル７ａ、７ｂを用いると、予め適切な位置にシムコイル７ａ、７ｂを設置しておけば、シムコイル７ａ、７ｂの電流を調整するだけで、撮像領域４の外周部上の磁場を均一化することができ、磁場調整のための作業工数を低減できる。そして、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視断面図である。
【図３】磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分で、図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視断面図である。
【図４】電磁石装置の上半分における磁場強度分布図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分の断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分の断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に用いられる電磁石装置の上半分の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）
２      電磁石装置
３      真空容器
４      撮像領域（均一磁場領域）
５      磁場の方向
６      連結柱
７      シムトレイ
７ａ、７ｂ  シムコイル
８      ベッド
９      赤道面
９ａ    赤道面上の座標軸
１０    中心軸
１１    メインコイル
１２    シールドコイル
１３    冷却容器
１５    第１磁性体
１６    第２磁性体
１７    第３磁性体
１７ａ  調厚部
１８    第４磁性体
１９    第５磁性体
２１    磁場強度分布
２２    第１極大点
２３    第２極大点
２４    極小点
２５    第３極大点
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ  磁場強度の等高線
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ  磁束 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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