(57)【要約】  小型かつ簡単な構成で高い磁場均一性を有する磁場発生装置、それを用いた磁気共鳴イメージング装置、および、高温超電導バルク体の着磁装置を提供するため、本発明は、真空断熱容器１４と、前記真空断熱容器１４の内部に配置され、冷却され磁場を印加されることにより超電導電流が内部を流れて前記磁場を捕捉し、補足した前記磁場を供給する高温超電導バルク体１１と、前記高温超電導バルク体１１を極低温に冷却する冷凍機１３と、を備え、前記高温超電導バルク体１１は、該高温超電導バルク体１１に磁場を印加する着磁装置３０と、該高温超電導バルク体１１の近傍の磁場を調整する着脱可能な磁場調整装置２０と、を用いて着磁されることを特徴とする。
2015015892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空断熱容器と、
前記真空断熱容器の内部に配置され、冷却され磁場を印加されることにより超電導電流が内部を流れて前記磁場を捕捉し、補足した前記磁場を供給する高温超電導バルク体と、
前記高温超電導バルク体を極低温に冷却する冷凍機と、を備え、
前記高温超電導バルク体は、
該高温超電導バルク体に磁場を印加する着磁装置と、
該高温超電導バルク体の近傍の磁場を調整する着脱可能な磁場調整装置と、を用いて着磁される
ことを特徴とする磁場発生装置。
【請求項２】
前記高温超電導バルク体は、
一対の高温超電導バルク体を有し、該一対の高温超電導バルク体の対向面に捕捉した前記磁場を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁場発生装置。
【請求項３】
前記高温超電導バルク体は、
リング状の高温超電導バルク体を有し、該リング状の高温超電導バルク体の中央部に捕捉した前記磁場を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁場発生装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の磁場調整装置により被検体を設置する被測定空間に静磁場を発生させ、前記被検体からの磁気共鳴信号を取得することにより、前記被検体の画像を得ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
静磁場を発生させ、高温超電導バルク体に静磁場を印加する静磁場発生装置と、
前記高温超電導バルク体を有する磁場発生装置と着脱可能に構成され、印加された前記静磁場により前記高温超電導バルク体が磁化し、磁化した該高温超電導バルク体による磁場の乱れを調整する磁場調整装置と、を備える
ことを特徴とする高温超電導バルク体の着磁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間的、時間的に均一な高磁場を発生可能な磁場発生装置、それを用いた磁気共鳴イメージング装置、および、高温超電導バルク体の着磁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）装置は、各原子の化学シフト量やスピン−スピン結合定数等、あらゆる有機化合物の構造解析上有用なデータを得ることができるもので、強磁界を使うほど詳細で情報量の多い分析が可能なことから、超電導材料を用いた磁石（磁場発生装置）が利用されている。ＮＭＲ装置は、静磁場を作る磁石（磁場発生装置）、高周波パルスを発生しＮＭＲ信号を検出するコイル、ＮＭＲ信号を受ける受信機およびシステムコントローラ等から構成され、前記磁石としては、超電導磁石が磁場の強度および安定性と均一性の点から優位である。また、ＮＭＲ現象を利用して、組織や器官の中で起きている化学反応をそのままの状態で追跡し、例えば脳透視断層図を得る磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置は、このＮＭＲの医療への応用の代表例である。また、ＭＲＩ装置は、医療分野だけでなく、工業用素材や農作物の成分・構造分析等にも利用されている。【０００３】
ＭＲＩ装置は、静磁場発生手段である磁石、空間情報を信号に与えるための傾斜磁場、高周波電磁波照射系、ＮＭＲ信号検出系、人体等の検査対象を取り巻き高周波の電磁波照射や信号検出を行うプローブコイル、これらを制御しかつ得られた信号を処理するコントローラ等から構成され、静磁場存在下に置かれた検査対象に高周波電磁波を照射し、得られたＮＭＲ信号により信号を発生している核種の空間分布を映像化するものである。このＭＲＩ装置は、放射線を使用しないことから安全であり、かつ、十分な解像度が得られ、実用価値が極めて高いものである。【０００４】
従来の核磁気共鳴を用いたＮＭＲ分析装置やＭＲＩ装置において、精度の高い分析を必要とする場合、被測定物体を配置する被測定空間の磁場を、高い磁場強度、かつ、空間・時間的に均一にする必要がある。このため、従来のＮＭＲ分析装置やＭＲＩ装置は、主磁場の形成に、ニオブ・チタンなどの金属系超電導線材による超電導コイルを使用した超電導磁石が用いられている。この超電導コイルは液体ヘリウムを使って極低温に冷却して利用するため、高価な液体ヘリウムが多量に必要であり、運転コストが高くなるという問題があった。【０００５】
一方で、核磁気共鳴装置ほど空間・時間的に高い均一度が必要ない、例えば磁気分離装置向けの磁場発生装置では、上記金属系超電導線材による超電導コイルを使用した超電導磁石を冷凍機で直接冷却する場合もある。この冷却方式では、液体ヘリウムが不要のために液溜めを除くことができ、冷凍機との熱伝導構造によっては装置を小型化することが可能である。しかし、冷凍機により超電導コイルを液体ヘリウム温度まで冷却する必要があるために、冷凍機が大型、かつ大量の電力を消費し、結果として冷凍機を含めた装置全体の大型化や運転コストが増加するという問題があった。【０００６】
小型かつ簡単な構成で強磁界を発生する手段として、従来の低温超電導体コイルによる超電導磁石にかえて、冷凍機で直接冷却する高温超電導バルク体を使用する装置が特許文献１（特開平１１−２４８８１０号公報）に開示されている。高温超電導バルク体は、従来のヘリウム冷却型の超電導磁石に比べて高い温度で超電導遷移するために、冷凍機の運転温度を高くすることが可能である。このため、ヘリウム冷却型の超電導磁石に比べ、断熱構造の簡易化や小型冷凍機が採用できるメリットがある。また、低い冷凍能力でも冷却可能なため、ヘリウム冷却型の超電導磁石に比べて小型かつ運転コストの低い磁場発生装置にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２４８８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、高温超電導バルク体を超電導磁石として用いるためには、永久磁石と同様に、着磁を行う必要がある。すなわち、高温超電導バルク体とは別に、高温超電導バルク体が必要とするだけの磁場を発生させることができる着磁装置により、高温超電導バルク体に磁場を印加しなければならない。【０００９】
しかしながら、着磁装置により高温超電導バルク体に着磁を行う際、仮に着磁装置が発生する磁場が均一であったとしても、着磁装置から発生する磁場により高温超電導バルク体自身が磁化するため、磁化した高温超電導バルク体の影響で磁場の空間均一性が乱れた状態となる。このため、高温超電導バルク体は、磁場の空間均一性が乱れた状態で着磁されるために、着磁装置で設定した磁場均一性を維持して高温超電導バルク体を着磁することができないという問題があった。【００１０】
そこで、本発明は、小型かつ簡単な構成で高い磁場均一性を有する磁場発生装置、それを用いた磁気共鳴イメージング装置、および、高温超電導バルク体の着磁装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を解決するために、本発明に係る磁場発生装置は、真空断熱容器と、前記真空断熱容器の内部に配置され、冷却され磁場を印加されることにより超電導電流が内部を流れて前記磁場を捕捉し、補足した前記磁場を供給する高温超電導バルク体と、前記高温超電導バルク体を極低温に冷却する冷凍機と、を備え、前記高温超電導バルク体は、該高温超電導バルク体に磁場を印加する着磁装置と、該高温超電導バルク体の近傍の磁場を調整する着脱可能な磁場調整装置と、を用いて着磁されることを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、磁場調整装置により被検体を設置する被測定空間に静磁場を発生させ、前記被検体からの磁気共鳴信号を取得することにより、前記被検体の画像を得ることを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る高温超電導バルク体の着磁装置は、静磁場を発生させ、高温超電導バルク体に静磁場を印加する静磁場発生装置と、印加された前記静磁場により前記高温超電導バルク体が磁化し、磁化した該高温超電導バルク体による磁場の乱れを調整する磁場調整装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、小型かつ簡単な構成で高い磁場均一性を有する磁場発生装置、それを用いた磁気共鳴イメージング装置、および、高温超電導バルク体の着磁装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る磁場発生装置を備えるＭＲＩ装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の磁場発生装置の斜視図である。
【図３】第１実施形態の磁場発生装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１実施形態の磁場発生装置に磁場調整装置を装着し、着磁装置に挿入した状態を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態の磁場発生装置、磁場調整装置および着磁装置のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】磁場発生装置の着磁作業を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態の磁場発生装置の斜視図である。
【図８】第２実施形態の磁場発生装置のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】第２実施形態の磁場発生装置に磁場調整装置を装着し、着磁装置に挿入した状態を示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態の磁場発生装置、磁場調整装置および着磁装置のＤ−Ｄ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１７】
≪第１実施形態≫
＜磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）＞
第１実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）Ｓについて、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る磁場発生装置１を備えるＭＲＩ装置Ｓの構成図である。
【００１８】
ＭＲＩ装置Ｓは、被測定空間６に磁場を発生する磁場発生装置１と、傾斜磁場コイル（図示せず）およびＲＦ（Radio Frequency）コイル（図示せず）を有するコイル群２と、システム制御部３と、出力装置４と、冷凍機電源ユニット５と、を備えている。
【００１９】
磁場発生装置１は、冷却することにより超電導永久磁石として働く高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂ（図２参照）および冷凍機１３（図２参照）を備えており、冷凍機電源ユニット５から磁場発生装置１の冷凍機１３（図２参照）に電力を供給することにより、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂ（図２参照）を冷却する。また、磁場発生装置１は、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂ（図２参照）に後述する着磁を行うことにより、被測定空間６に空間的、時間的に均一な磁場（静磁場）を発生させるようになっている。
【００２０】
磁場発生装置１の測定空間内にある被測定空間６には、傾斜磁場コイル（図示せず）およびＲＦコイル（図示せず）からなるコイル群２が配置されている。コイル群２（傾斜磁場コイル、ＲＦコイル）は、システム制御部３と接続されている。
【００２１】
システム制御部３は、コイル群２の傾斜磁場コイル（図示せず）により、被測定空間６に傾斜磁場を発生させ、位相エンコードおよび周波数エンコードを行うことにより、信号の位置情報を与える。次に、システム制御部３は、コイル群２のＲＦコイル（図示せず）により、被測定空間６で磁場発生装置１が発生させる磁場（静磁場）の向きに対して垂直な方向にＲＦ信号を発生させた後、被測定物体（図示せず）のＮＭＲ信号をＲＦコイル（図示せず）により受信する。なお、このＲＦコイル（図示せず）は、信号の送信用ＲＦコイル（図示せず）および受信用ＲＦコイル（図示せず）を分けて設けてもよく、１つのＲＦコイル（図示せず）を信号の送信用および受信用に用いてもよい。そして、システム制御部３は、ＲＦコイル（図示せず）で受信したＮＭＲ信号をＭＲＩとしてマッピングし、出力装置４へ出力し表示する。
【００２２】
＜磁場発生装置＞
次に、第１実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）Ｓが備える磁場発生装置１について、図２および図３を用いて更に説明する。図２は、第１実施形態の磁場発生装置１の斜視図である。図３は、第１実施形態の磁場発生装置１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２においては、コイル群２（図１参照）を省略して図示している。
【００２３】
図２に示すように、磁場発生装置１は、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂと、熱伝導部材１２（図３参照）と、冷凍機１３と、真空断熱容器１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）と、を備えている。
【００２４】
冷凍機１３は、真空断熱容器１４と接続されている。真空断熱容器１４は、高温超電導バルク体１１ａを囲むように配置されている真空断熱容器１４ａと、高温超電導バルク体１１ｂを囲むように配置されている真空断熱容器１４ｂと、熱伝導部材１２（図３参照）が内部に配置されている真空断熱容器１４ｃと、から構成されている。
【００２５】
図３に示すように、冷凍機１３（図２参照）のコールドヘッド１３１は、熱伝導部材１２を介して高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂと熱的に接続されている。これにより、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂは、熱伝導部材１２を介して冷凍機１３（図２参照）により冷却される。
【００２６】
熱伝導部材１２は、熱伝導率の大きい材料、例えば無酸素銅等により構成される。熱伝導部材１２は、真空断熱容器１４と直接接触しないよう固定されているが、熱伝導部材１２のたわみによって真空断熱容器１４と接触することを避けるために、真空断熱容器１４と熱伝導部材１２とを熱伝導率の小さい材料、例えば繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics；ＦＲＰ）からなる荷重支持体（図示せず）により間接的に支持固定してもよい。なお、ＦＲＰの繊維には、例えばアルミナ、ガラス繊維、炭素繊維等を用いることができる。
【００２７】
冷凍機１３は、例えば圧縮機一体型のスターリング冷凍機を用いることにより、磁場発生装置１を小型化することができる。その他に、圧縮機分離型のＧＭサイクル冷凍機、ソルベイサイクル冷凍機、スターリング冷凍機、パルス管冷凍機等を用いても同様の効果が得られる。ちなみに、冷凍機１３の圧縮機放熱部は、空冷や水冷装置（図示せず）により放熱される。
【００２８】
ちなみに、後述するように、磁場発生装置１の高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂは、高磁場を発生する着磁装置３０（図４参照）に挿入される。このため、例えば圧縮機一体型のスターリング冷凍機、ＧＭサイクル冷凍機等の場合、冷凍機１３の内部にモータが組み込まれているため、着磁装置３０からの漏洩磁場により、冷凍機１３が動作しないおそれがある。このため、あらかじめ設計段階で、磁場発生装置１の熱伝導部材１２および真空断熱容器１４ｃの長さを適切に取り、冷凍機１３が動作可能な磁場強度まで着磁装置３０の磁場発生部分から冷凍機１３の距離を離す必要がある。
【００２９】
真空断熱容器１４の内部は、真空断熱容器１４に設けられた排気ポート（図示せず）から排気される。これにより、真空断熱容器１４の内部に配置される高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂ、熱伝導部材１２およびコールドヘッド１３１と、真空断熱容器１４との間が、真空断熱されている。なお、図示は省略するが、常温の真空断熱容器１４から低温の高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂ、熱伝導部材１２およびコールドヘッド１３１への輻射熱の侵入を抑制するために、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂ、熱伝導部材１２およびコールドヘッド１３１と、真空断熱容器１４との間に、スーパーインシュレータ（断熱シート）を積層させることにより、輻射による侵入熱を抑制する。これにより、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂを更に低温に維持できる。
【００３０】
＜高温超電導バルク体＞
高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂは、図２に示すように、円柱形状に加工されている。そして、一対の高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂが対向面に被測定空間６を有するように、真空断熱容器１４ａ，１４ｂの内部にそれぞれ配置される。
【００３１】
冷却することにより超電導永久磁石として働く高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）の材料として、例えばその主成分をＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏで表せる酸化物超電導バルク体がある。ここで、ＲＥは、イットリウム（元素記号Ｙ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）を表し、そのうち少なくとも１種または２種以上を合わせてなるものである。
【００３２】
絶対温度で９０Ｋ以上の超電導遷移温度を持つイットリウム系、ネオジム系、サマリウム系などの酸化物超電導体を合成する際、原料をいったん融点よりも高く加熱して溶融させ、再び凝固させるいわゆる溶融法で合成すると、粗大な結晶が成長し形成される高温超電導バルク体（酸化物超電導バルク体）が得られる。超電導となる母相には、絶縁相が微細に分散した組織が得られ、この分散層の存在に起因するピン止め点が磁束を捕捉して、高温超電導バルク体（酸化物超電導バルク体）は擬似的な永久磁石として働く。
【００３３】
なお、高温超電導バルク体（酸化物超電導バルク体）の合成には５０％以下の銀（Ａｇ）が添加されることもある。銀（Ａｇ）は、超電導相の性能を大きく損なうことなく組織中に分散し、試料のき裂の伝播を抑制して機械的強度を向上したり、融点を降下して結晶成長を早くしたり、種結晶との温度差を与えてその融点を抑制して結晶方位に寄与させることができる。
【００３４】
高温超電導バルク体（酸化物超電導バルク体）は、その結晶方位によって超電導特性に異方性があり、結晶軸のｃ軸に垂直な方向の臨界電流密度が他の結晶方位に比べて高い。このため、結晶軸のｃ軸を一方向に配向すると優秀な磁場の捕捉ができる。したがって、高温超電導バルク体（酸化物超電導バルク体）をその着磁する磁場方向にｃ軸を配向することで優れた捕捉磁場特性が得られる。
【００３５】
また、高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）のその他の材料として、例えば二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2 ）がある。二ホウ化マグネシウムを用いた高温超電導バルク体は、絶対温度で約３９Ｋの超電導遷移温度を持つため、前述の酸化物超電導バルク体と比較して、超電導遷移温度が低く、高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）をより低温に冷却する必要がある、即ち、高い冷凍能力を有する冷凍機１３が必要になるというデメリットがある。一方で、二ホウ化マグネシウムを用いた高温超電導バルク体は、バルク体を製造する過程において、原料粉末を混合し、バルク体に成型した後に熱処理を行うだけでよいので、前述の酸化物超電導バルク体と比較して、大型のバルク体の製造が容易であること、複雑な結晶構造を持たないこと、金属でも軽い物質であること、というメリットが挙げられる。
【００３６】
なお、高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）を着磁する際、バルク体には内部に流れる電流と、外部磁場により内部にローレンツ力が働く。このローレンツ力によるバルク体の破壊を防ぐため、高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）に樹脂やエポキシ系接着剤を含浸させてもよく、ステンレスやアルミニウム等の金属製リングで高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）の周囲を固定する等してもよい。
【００３７】
＜着磁装置＞
次に、磁場発生装置１の高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）を着磁する着磁装置３０および磁場調整装置２０について、図４および図５を用いて説明する。図４は、第１実施形態の磁場発生装置１に磁場調整装置２０を装着し着磁装置３０に挿入した状態を示す斜視図である。図５は、第１実施形態の磁場発生装置１、磁場調整装置２０および着磁装置３０のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３８】
着磁装置３０は、空間的、時間的に均一な磁場（静磁場）を発生させる装置であり、例えば、超電導線材で製作された着磁用コイル群３０１ａ，３０１ｂを備え、図５に示す矢印Ｂ0 の向きに均一な磁場を発生させている。なお、着磁用コイル群３０１ａ，３０１ｂは、冷却システム（図示せず）により超電導遷移温度以下に冷却され、超電導を維持する。この冷却システム（図示せず）としては、磁場発生装置１と同様に熱伝導部材によりコイルと冷凍機とを接続し熱伝導により冷却するものであってもよく、液体窒素や液体ヘリウムにより着磁用コイル群３０１ａ，３０１ｂを侵漬するものであってもよい。
【００３９】
また、着磁装置３０は、着磁用コイル群３０１ａ，３０１ｂに流れる電流を制御する外部電源装置（図示せず）を備え、所定の磁場強度の静磁場を発生させることができる。なお、発生させる磁場を空間的に均一にするために、超電導シムコイルにより磁場調整をするのが好ましい。磁場発生装置１の高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）には、この着磁装置３０での磁場以下の均一度で着磁されるため、着磁装置３０の磁場均一度は高い方がよく、例えば設定した磁場強度に対して磁場発生装置１を挿入する空間内の分布を数ｐｐｍ程度以下にすることが望ましい。
【００４０】
磁場発生装置１を着磁装置３０に挿入した際、着磁装置３０から発生する磁場Ｂ0 により高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）自身が磁化するため、その影響で磁場の空間均一性が乱れる。磁場調整装置２０は、この乱れた磁場を調整（補正）する装置であり、真空断熱容器１４ａに取り付け可能な磁場調整装置２０ａと、真空断熱容器１４ｂに取り付け可能な磁場調整装置２０ｂと、磁場補正用システム制御部（図示せず）と、を備えている。
【００４１】
磁場調整装置２０ａ，２０ｂは、磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂがそれぞれ内蔵されている。この磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂの材料としては、通常の電磁石で用いられる銅であってもよく、着磁装置３０と同様に、冷却システム（図示せず）により超電導遷移温度以下に冷却された超電導線材であってもよい。
【００４２】
磁場補正用システム制御部（図示せず）は、磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂに流れる電流を制御することにより、磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂで発生する磁場（調整磁場）を制御することができる。
【００４３】
＜磁場発生装置（高温超電導バルク体）の着磁方法＞
次に、磁場発生装置１の着磁について、図６を用いて説明する。図６は、磁場発生装置１の着磁作業を示すフローチャートである。
【００４４】
ステップＳ１０１において、着磁作業者は、着磁する磁場強度を設定し、着磁装置３０に入力する。着磁装置３０は、設定された磁場強度となるまで励磁する。
【００４５】
ステップＳ１０２において、着磁作業者は、磁場発生装置１に磁場調整装置２０（２０ａ，２０ｂ）を装着する。また、後述するステップＳ１０３の準備として、磁場発生装置１の被測定空間６にコイル群２とダミーサンプル（図示せず）を配置する。そして、磁場調整装置２０を装着した磁場発生装置１を着磁装置３０の磁場領域に挿入する（図４，図５参照）。ここで、図５に示すように、磁場調整装置２０ａ，２０ｂを磁場発生装置１の真空断熱容器１４ａ，１４ｂ（図２参照）に装着することにより、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂの近傍に磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂが配置される。
【００４６】
なお、磁場発生装置１を着磁装置３０の磁場領域に挿入する際、着磁装置３０の磁場中心に、磁場発生装置１の高温超電導バルク体１１ａと高温超電導バルク体１１ｂの間の中心がくるように、磁場発生装置１を挿入（配置）する。また、必要に応じて磁場発生装置１を着磁装置３０に非磁性（例えばアルミニウムやＦＲＰ）の支持治具（図示せず）により固定する。これにより、高温超電導バルク体１１（１１ａ，１１ｂ）の冷却が完了し、磁束がバルク体にトラップされた後、着磁装置３０の磁場を消磁する際（後述するステップＳ１０６）、磁気力によって着磁装置３０の中心に向かって磁場発生装置１が移動することを防ぐことができる。
【００４７】
ここで、磁場発生装置１を着磁装置３０の磁場領域に挿入すると、高温超電導バルク体１１の成分に依存して、着磁装置３０の磁場により高温超電導バルク体１１が磁化する。このため、磁化した高温超電導バルク体１１により、着磁装置３０の磁場の空間均一性が乱される。なお、このときの磁化の度合いは、高温超電導バルク体１１のＲＥ元素成分により、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄの順に大きくなる。よって、例えば高温超電導バルク体１１としてＹ系のものを使用することにより磁化の影響を小さくできる。しかしながらＹ系の高温超電導バルク体は、捕捉磁場特性が他の酸化物超電導バルク体に比べて悪いことや、大型材の製造が難しいというデメリットがある。
【００４８】
ステップＳ１０３において、システム制御部３は、磁場発生装置１の被測定空間６に配置されたコイル群２を用いて、被測定空間６に配置されたダミーサンプル（図示せず）について、設定した磁場強度（Ｓ１０１参照）でのＮＭＲ信号を取得する。このとき、磁化した高温超電導バルク体１１による磁場の乱れのため、所得した画像に濃淡が生じる。
【００４９】
そして、磁場調整装置２０の磁場補正用システム制御部（図示せず）は、所得した画像の濃淡に基づいて、画像に濃淡が解消するように、即ち、磁場の乱れが解消するように、磁場調整装置２０ａ，２０ｂの磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂに流れる電流を制御して磁場を調整し、均一化させる。なお、必要に応じて、再度ＮＭＲ信号を取得して磁場均一性の確認を行ってもよい。
【００５０】
ステップＳ１０４において、冷凍機１３により高温超電導バルク体１１を冷却する。冷却することにより、高温超電導バルク体１１が超電導化し、ピン止め力が働き内部に侵入している磁束をトラップさせる。
【００５１】
ステップＳ１０５において、高温超電導バルク体１１を所定温度まで冷却が完了したか判定する。所定温度まで冷却が完了した場合（Ｓ１０５・Ｙｅｓ）。ステップＳ１０６に進む。所定温度まで冷却が完了していない場合（Ｓ１０５・Ｎｏ）。ステップＳ１０３に戻り、ステップＳ１０３およびステップＳ１０４を繰り返す。
【００５２】
これは、高温超電導バルク体１１の磁化の影響が、温度により変化するためである。このため、高温超電導バルク体１１を冷却しつつ（Ｓ１０４）、定期的にＮＭＲ信号を取得して磁場の均一度の確認と、磁場調整装置２０の磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂに流れる電流を制御して磁場の調整を行う（Ｓ１０３）。
【００５３】
なお、冷却温度が十分低く、高温超電導バルク体１１の反磁性により磁場調整装置２０による磁場調整が困難になった場合、高温超電導バルク体１１の冷却を中止し、必要な温度まで昇温して超電導状態を壊した後、磁場調整装置２０により再度磁場調整したのち、冷却を再開する。
【００５４】
高温超電導バルク体１１を所定温度まで冷却完了した後、ステップＳ１０６において、着磁装置３０を消磁する。このときの温度（ステップＳ１０５の所定温度）は、高温超電導バルク体１１の最低到達温度に対して数Ｋ〜１０Ｋ程度高いことが望ましい。これは、着磁が完了した高温超電導バルク体１１を所定温度から最低到達温度まで過冷却させることにより、高温超電導バルク体１１の磁場の時間変動を抑えることができる。
【００５５】
着磁装置３０の磁場を消磁していくと、高温超電導バルク体１１の内部では、電磁誘導によりトラップした磁束（Ｓ１０４参照）を維持するように誘導電流が生じ、この誘導電流が超電導電流として高温超電導バルク体１１の内部流れ続け、高温超電導バルク体１１が超電導永久磁石として働く。
【００５６】
着磁装置３０の消磁が終わった後、ステップＳ１０７において、着磁作業者は磁場発生装置１を着磁装置３０および磁場調整装置２０から取外し、磁場発生装置１の着磁を完了する。
【００５７】
このように、高温超電導バルク体１１は、内部に流れる電流が臨界電流値以下であれば、もとの磁場をコピーしたように、磁束をトラップできる。このため、第１実施形態に係る磁場発生装置１には、着磁装置３０と磁場調整装置２０による補正された均一な磁場を着磁することができる。特に、磁場調整装置２０を磁場発生装置１と着脱可能に構成することにより、磁場調整コイル群２０１ａ，２０１ｂを高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂの近傍に配置して、高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂの近傍の磁場を好適に調整することができる。
また、ＭＲＩ装置Ｓのような空間的、時間的に均一な高磁場を要求される磁場発生装置として、高温超電導バルク体１１を有する磁場発生装置１を用いることができる。
【００５８】
また、磁場発生装置１は、高温超電導バルク体１１を冷凍機１３により冷却し続ければ、着磁後に磁場調整装置２０を取外しても、高温超電導バルク体１１が超電導永久磁石として働く。このため、磁場発生装置１の磁場発生源を高温超電導バルク体１１のみで構成でき、図１から図３に示すように、磁場発生装置１を小型化できる。このため、磁場調整装置２０および着磁装置３０が設けられた場所と、ＭＲＩ装置Ｓを設置する場所とが、離れた場所であっても、着磁装置３０および磁場調整装置２０を用いて磁場発生装置１を着磁した後、冷凍機１３に電力を供給する搬送用冷凍機電源ユニット（図示せず）とともに、磁場発生装置１をＭＲＩ装置Ｓの設置場所まで搬送させることができる。
【００５９】
≪第２実施形態≫
＜磁場発生装置＞
第２実施形態に係る磁場発生装置１Ｃについて、図７および図８を用いて説明する。図７は、第２実施形態の磁場発生装置１Ｃの斜視図である。図８は、第２実施形態の磁場発生装置１ＣのＣ−Ｃ線断面図である。
【００６０】
第１実施形態に係る磁場発生装置１は、図２に示すように、円柱形状に加工された一対の高温超電導バルク体１１ａ，１１ｂを備えているのに対し、第２実施形態に係る磁場発生装置１Ｃは、図８に示すように、高温超電導バルク体１１ｃをリング状に加工し、リング中心の空洞部分（被測定空間６）に磁場を発生させるようにした点で異なっている。
【００６１】
リング状の高温超電導バルク体１１ｃは、例えば磁場を発生させる空洞部分の軸方向長さを延長させる目的で、複数のリングを積層させる構造にすることもできる。また、高温超電導バルク体１１ｃは、厚み方向に複数の高温超電導バルク体を積層して用いる等、複数個の高温超電導バルク体から構成されてもよい。第２実施形態に係る磁場発生装置１Ｃでは、第１実施形態に係る磁場発生装置１と比較して、被測定空間６の周方向をリング状の高温超電導バルク体１１ｃで覆うことができ、より均一な磁場を着磁させやすい構造になっている。
【００６２】
また、高温超電導バルク体１１ｃをリング状の構造とすることにより、図７に示すように、真空断熱容器１４は、先端中央に高温超電導バルク体１１ｃからの静磁場が発生する被測定空間６となる室温ボアを有する円筒形状にすればよく、第１実施形態の真空断熱容器１４と比べて簡易な構造にすることができる。
【００６３】
図８に示すように、熱伝導部材１２は、熱伝導率の大きい材料、例えば無酸素銅等により構成され、主に棒状に加工し用いられるが、真空断熱容器１４と同様、第１実施形態と比較して、リング状の高温超電導バルク体１１ｃと冷凍機コールドヘッド１３１とを同軸上に連結するよう構成すればよいので、より簡易な構造とすることができる。
【００６４】
ちなみに、後述するように、磁場発生装置１Ｃを挿入する着磁装置３０ｃ（図１０参照）は、高温超電導バルク体１１ｃの軸方向（図１０の矢印Ｂ0 の向き）に磁場を発生させるため、着磁装置３０ｃからの漏洩磁場が第１実施形態に比べて大きくなる。このため、第１実施形態の場合よりも、磁場発生装置１Ｃの熱伝導部材１２および真空断熱容器１４の長さを長くして、冷凍機１３が動作可能な磁場強度まで着磁装置３０ｃの磁場発生部分から冷凍機１３の距離を離す必要がある。
【００６５】
その他、第１実施形態と同様、真空断熱容器１４と高温超電導バルク体１１ｃ、熱伝導部材１２、および冷凍機コールドヘッド１３１が直接接触しないよう、真空断熱容器１４と熱伝導部材１２とを、ＦＲＰ等の熱伝導率の小さい材料で作られた荷重支持体（図示せず）により間接的に支持固定してもよい。
【００６６】
＜着磁装置＞
次に、磁場発生装置１Ｃの高温超電導バルク体１１ｃを着磁する着磁装置３０ｃおよび磁場調整装置２０ｃについて、図９および図１０を用いて説明する。図９は、第２実施形態の磁場発生装置１Ｃに磁場調整装置２０ｃを装着し着磁装置３０ｃに挿入した状態を示す斜視図である。図１０は、第２実施形態の磁場発生装置１Ｃ、磁場調整装置２０ｃおよび着磁装置３０ｃのＤ−Ｄ線断面図である。
【００６７】
第１実施形態の場合と同様に、磁場発生装置１の高温超電導バルク体１１ｃの近傍に磁場調整装置２０ｃの磁場調整コイル群２０１ｃを配置する必要がある。ここで、図１０に示すように、高温超電導バルク体１１ｃはリング状であり、真空断熱容器１４も円筒形状で構成されるため、磁場調整装置２０ｃ一つを磁場発生装置１に取り付けるだけでよい。
【００６８】
また、図１０に示すように、着磁装置３０ｃの着磁用コイル群３０１ｃは、リング状の高温超電導バルク体１１ｃの軸方向（矢印Ｂ0 の向き）に均一な磁場を発生させている。このように、リング状の高温超電導バルク体１１ｃの軸方向に着磁することで、より均一な磁場分布を得られる。なお、着磁の手順は、第１実施形態（図６参照）と同様であり、説明を省略する。
【００６９】
このように、第２実施形態に係る磁場発生装置１Ｃは、被測定空間６の周方向周囲を高温超電導バルク体１１ｃで囲むことができ、より均一な磁場分布を得られる。また、熱伝導部材１２および真空断熱容器１４を簡易な構成とすることができる。
【符号の説明】
【００７０】
Ｓ                            磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）
１、１Ｃ                      磁場発生装置
２                            コイル群
３                            システム制御部
４                            出力装置
５                            冷凍機電源ユニット
６                            被測定空間
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  高温超電導バルク体
１２                          熱伝導部材
１３                          冷凍機
１３１                        コールドヘッド
１４                          真空断熱容器
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  磁場調整装置
２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ  磁場調整コイル群
３０，３０ｃ                  着磁装置（静磁場発生装置）
３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ  着磁用コイル群
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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