(57)【要約】【課題】スリットを有する輻射シールドの強度を向上させた超伝導磁石装置を提供すること。【解決手段】超伝導磁石装置２は、超伝導コイル３と、この超伝導コイル３を包囲するように配置され、一本以上のスリット６２が形成された輻射シールド６と、超伝導コイル３と輻射シールド６を内包する真空容器７と、を備えている。輻射シールド６は、スリット６２に輻射シールド６と同等材で形成したスペーサ６３を、絶縁層６４を介して嵌め込んで固定していることを特徴とする。【選択図】図２
2013098449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導コイルと、
この超伝導コイルを包囲するように配置され、一本以上のスリットが形成された輻射シールドと、
前記超伝導コイルと前記輻射シールドを内包する真空容器と、を備えた超伝導磁石装置において、
前記輻射シールドは、前記スリットに前記輻射シールドと同等材で形成したスペーサを、絶縁層を介して嵌め込んで固定していることを特徴とする超伝導磁石装置。
【請求項２】
超伝導コイルと、
この超伝導コイルを包囲するように配置され、一本以上のスリットが形成された輻射シールドと、
前記超伝導コイルと前記輻射シールドを内包する真空容器と、を備えた超伝導磁石装置において、
前記輻射シールドの前記スリットの対向する面が、絶縁層を介して接触していることを特徴とする超伝導磁石装置。
【請求項３】
前記輻射シールド及び前記スペーサは、アルミニウム合金からなり、
前記絶縁層は、アルミナ製の皮膜からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超伝導磁石装置。
【請求項４】
前記絶縁層は、樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超伝導磁石装置。
【請求項５】
前記絶縁層は、めっきによって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超伝導磁石装置。
【請求項６】
前記絶縁層は、前記スリット内に複数に分割して配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の超伝導磁石装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６に記載の超伝導磁石装置であって、
前記超伝導磁石装置は、ＭＲＩ装置に設けられていることを特徴とするＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導コイルへの輻射熱を抑制するために用いられる輻射シールドを有する超伝導磁石装置及びこれを備えたＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
極低温環境で超伝導状態になる線材を用いた超伝導磁石装置は、ＭＲＩ装置（「磁気共鳴撮像装置」及び「磁気共鳴イメージング装置」ともいう。）やＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）装置で必要となる高磁場で安定した磁界を発生する磁石として使用されており、更なる高磁場化に対応するための開発が進められている。
【０００３】
このような超伝導磁石を用いた超伝導磁石装置において、超伝導磁石は、極低温にするために、液体ヘリウム中に浸漬させた状態で用いられている。液体ヘリウムは、大変に高価であり、また、超伝導磁石装置の稼働率を上げるために、液体ヘリウムの蒸発量を抑えることが必要となっている。
【０００４】
図１４は、従来の超伝導磁石装置が使用された一般的なＭＲＩ装置の構造を示す断面図である。
従来、ＭＲＩ装置１００は、傾斜磁場コイル８００から発生する傾斜磁場を超伝導コイル３００から発生する静磁界に重畳し、診断空間を通して得られる画像情報を処理することにより診断するのに使用されている。
【０００５】
超伝導コイル３００の周囲には、コイル周辺を不活性の液体ヘリウム４００を覆うために、液体ヘリウム４００を貯えるヘリウム容器５００が設けられている。ヘリウム容器５００の外側には、輻射シールド６００が配置され、さらに、その外側に真空断熱するための真空容器７００が配置されている。その真空容器７００のコイル軸線側には、診断空間９００において、画像情報を取り出す際に、位置的な情報を得るために用いる傾斜磁場コイル８００が組み込まれている。
【０００６】
前記輻射シールド６００は、ヘリウム容器５００と真空容器７００との間に配置されている。この輻射シールド６００は、冷凍機（図示せず）で冷却されることにより、輻射によってヘリウム容器５００内の液体ヘリウム４００の蒸発量を低減させる機能を果たす。
【０００７】
輻射シールド６００にこのような機能を持たせるために、その輻射シールド６００には、伝熱性能が高く、非磁性な材料であるアルミニウム合金や銅合金などの金属材料が一般的に用いられる。このような金属材料は、電気伝導度が高いという特性を持っている。そのため、超伝導コイル３００がクエンチした場合、輻射シールド６００には、大きな渦電流と電磁力が発生されるので、輻射シールド６００の強度が不足している場合、損傷が生じる可能性がある。
【０００８】
そして、輻射シールド６００は、損傷に至らない場合であっても、剛性が不十分な場合に変形が生じて、外側の真空容器７００、あるいは、内側のヘリウム容器５００に接触すると、熱侵入量が増加し、液体ヘリウム４００の蒸発量が増大するおそれがある。
また、輻射シールド６００の剛性が低い場合は、周囲の影響で振動し、磁場の均一度や安定度が低下するおそれがある。
【０００９】
このようなＭＲＩ装置１００に使用される超伝導磁石装置２００としては、例えば、特許文献１に開示されたＭＲＩ装置用超伝導磁石装置（ＭＲＩ装置用超伝導マグネット）が知られている。そのＭＲＩ装置用超伝導磁石装置は、超伝導コイルがクエンチした場合でも、輻射シールドが破損したり、変形したりすることがなく、また、電磁力により輻射シールドが振動することもない。
【００１０】
画像情報への影響をなくすことを目的としたＭＲＩ装置用超伝導磁石装置は、円筒状の超伝導コイルとこの超伝導コイルとを包囲するように配設され、軸方向に複数本のスリットを適宜な間隔を介して設けた円筒体からなる輻射シールドと、超伝導コイル及び輻射シールドを略同軸的に収納し、中央部に常温ボアを有する真空容器と、を備えている。
【００１１】
前記輻射シールドは、輻射シールド本体を形成する円筒体のコイル軸側、外周面の一方、または、双方に軸方向に向けてそれぞれスリットが形成されている。
そのスリットは、クエンチした際に、過電流によって発生する電磁力で輻射シールドの動きを拘束して、輻射シールドが破損及び変形するのを減少させている。スリットには、クエンチした際に、輻射シールドが振動するのを防止するために、電気絶縁物が嵌め込まれている。その電気絶縁物は、スリットとしてのねじ穴を閉塞する絶縁ボルトや、スリットに嵌め込まれる絶縁板や、スリットを塞ぐＦＲＰ層等からなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２２２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記特許文献１に記載されたＭＲＩ装置用超伝導磁石装置は、輻射シールドにスリットを設けても、渦電流がなくなるということではなく、むしろ複雑な形で渦電流が流れるようになり、その渦電流により電磁力が働いて、輻射シールドが振動するという問題点があった。
【００１４】
また、輻射シールドの各スリットの軸方向両端側に存する連結部分だけでは、振動に対する拘束が不十分な場合がある。このような場合には、超伝導コイルがクエンチすると、輻射シールドが損傷したり、あるいは、変形したりするという問題点があった。
【００１５】
そのため、特許文献１に記載されたＭＲＩ装置用超伝導磁石装置は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）層を追加して剛性を上げる対策を実施している。一般的にＦＲＰ層は、アルミニウム合金より剛性が低く、ある程度の剛性向上は見込めるものの、構造的に特性が不連続な部分ができるという問題点があった。
【００１６】
また、クエンチ時には、冷却時の熱収縮差による熱応力に加えて、輻射シールドが温度上昇して熱膨張することによる負荷が重畳するため、十分な強度がないと、スリットが変形して電気絶縁物にダメージを与えるという問題点があった。
また、ＦＲＰ層は、電磁気的な遮蔽効果がないため、スリットからヘリウム容器の方へ傾斜磁場コイルからの漏れ磁場が入り、ヘリウム容器で渦電流が発生してヘリウム消費量が増加するという問題点があった。
【００１７】
そこで、本発明は、スリットを有する輻射シールドの強度を向上させた超伝導磁石装置及びこれを備えたＭＲＩ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】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明に係る超伝導磁石装置は、超伝導コイルと、この超伝導コイルを包囲するように配置され、一本以上のスリットが形成された輻射シールドと、前記超伝導コイルと前記輻射シールドを内包する真空容器と、を備えた超伝導磁石装置において、前記輻射シールドは、前記スリットに前記輻射シールドと同等材で形成したスペーサを、絶縁層を介して嵌め込んで固定していることを特徴とする。
ここで、「同等材」とは、熱膨張率（熱収縮率）及び縦弾性係数（ヤング率）が近い値の材料をいう。例えば、同等材は、この二つの部材の熱膨張率の差が２×１０−６／℃以下（例えば、アルミニウム合金の場合、２２．５×１０−６／℃〜２４．５×１０−６／℃）で、縦弾性係数の差が１０ＧＰａ以下（例えば、アルミニウム合金の場合、６８〜７８ＧＰａ）の材料を使用することが好ましく、さらに、熱膨張率の差が１×１０−６／℃以下（例えば、アルミニウム合金の場合、２３×１０−６／℃〜２４×１０−６／℃）で、縦弾性係数の差が５ＧＰａ以下（例えば、アルミニウム合金の場合、７０〜７５ＧＰａ）の材料を使用することがより好ましい。
【００１９】
この構成によれば、超伝導磁石装置は、輻射シールドのスリットに、輻射シールドと同等材で形成したスペーサを、絶縁層を介して嵌め込んで固定していることにより、超伝導コイルがクエンチした場合でも、輻射シールドが過大な渦電流で損傷を受けたり、変形したりするのを減少させることができると共に、また、電磁力によって発生する振動を抑制できる高い剛性を持たせることができる。これにより、超伝導コイルによって発生する磁場を安定化させることができる。
【００２０】
また、前記超伝導磁石装置は、ＭＲＩ装置に設けられていることを特徴とする。
前記超伝導磁石装置は、ＭＲＩ装置に設けられていることによって、クエンチの際に輻射シールドが振動したり、変形したりするのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、スリットを有する輻射シールドの強度を向上させた超伝導磁石装置及びこれを備えたＭＲＩ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の輻射シールドを示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置のスペーサの設置状態を示す輻射シールドを要部拡大概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置のスペーサの設置状態を示す輻射シールドを概略側面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の概略縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第１変形例を示す概略縦断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第２変形例を示す図であり、輻射シールドの概略側面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第３変形例を示す図であり、輻射シールドの概略側面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第４変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第５変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第５変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第６変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略側面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第７変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。
【図１４】従来の超伝導磁石装置を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置及びこれを備えたＭＲＩ装置ついて説明する。
図１に示すように、本発明に係る超伝導磁石装置２は、輻射シールド６を備えたＭＲＩ装置１やＮＭＲ装置（図示省略）に適用可能であるが、以下、その一例として、ＭＲＩ装置１に使用した場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
≪ＭＲＩ装置の構成≫
図１に示すように、ＭＲＩ装置１は、医療用の画像診断を行う際に使用されるいわゆる磁気共鳴撮像装置であり、所定の静磁場下に置かれた患者（被検体）の被撮像部位に、所定のパルスシーケンスでＲＦパルス、傾斜磁場を印加し、これによって発生したエコー信号を収集後処理して磁気共鳴画像を得るものである。
ＭＲＩ装置１は、例えば、略円筒形の超伝導磁石装置２と、被検体を載せるベッド１１と、超伝導磁石装置２に着脱可能に設けられた冷凍機１２と、超伝導磁石装置２及び冷凍機１２を制御する制御装置１３と、を備えて超伝導磁石システムを構成している。
【００２５】
＜ベッド、冷凍機及び制御装置の構成＞
ベッド１１は、略円筒状の超伝導磁石装置２内の診断空間９に挿入される移動式ベッドである。
冷凍機１２は、輻射シールド６を冷却するための冷凍機であり、例えば、冷凍機内部の蓄冷剤の入ったピストンを上下駆動させてヘリウムガスを断熱膨張させることで、液体冷媒を使用することなく極低温まで冷却可能なＧＭ冷凍機等の機械式冷凍機からなる。
制御装置１３は、超伝導磁石装置２を用いて被検体からの核磁気共鳴信号を解析し断層像化する装置であり、表示装置及び入力装置を備えている。
【００２６】
≪超伝導磁石装置の構成≫
図５に示すように、前記超伝導磁石装置２は、中心軸となるコイル軸が水平方向の円筒状の複数の超伝導コイル３と、この超伝導コイル３を冷媒４と共に収納した冷媒容器５と、この冷媒容器５を包囲するように設けられた輻射シールド６と、この輻射シールド６を包囲し、内部を真空の状態に保持している真空容器７と、この真空容器７のコイル軸側に配置された傾斜磁場コイル８と、を有している
【００２７】
図２に示すように、超伝導磁石装置２は、円筒状のアルミニウム合金で形成した輻射シールド６に２本のスリット６２を長手方向に向けて形成し、そのスリット６２に輻射シールド６の円筒体６１と同等材のアルミニウム合金で形成したスペーサ６３を嵌め込んで固定した構造になっている。
【００２８】
≪輻射シールドの構成≫
まず始めに、超伝導磁石装置２の輻射シールド６について説明する。輻射シールド６は、円筒体６１と、スリット６２と、スペーサ６３と、絶縁層６４（絶縁材）とを有し、例えば、略円筒状のアルミニウム合金から形成されている。輻射シールド６は、この輻射シールド６の内側に冷媒容器５が収納され、輻射シールド６の外側が真空容器７によって覆われている。輻射シールド６は、冷凍機１２で冷却されることにより、輻射による冷媒容器５内の冷媒４の蒸発量を低減させることができる。
【００２９】
＜円筒体の構成＞
円筒体６１は、例えば、輻射シールド６のコイル軸側（内径側）に組み込まれるか、または、一体形成される円筒形状の部材であり、伝熱性及び電気伝導度が高く、非磁性材料であるアルミニウム合金等からなる。円筒体６１は、スリット６２に円筒体６１と同等材で形成したスペーサ６３を、絶縁層６４を介して嵌め込んで固定されている。
【００３０】
＜スリットの構成＞
図２に示すように、スリット６２は、クエンチの際に、過電流によって発生する電磁力で輻射シールド６が破損あるいは変形するのを減少させるために、例えば、左右の側壁に形成されている。このスリット６２は、例えば、円筒状の輻射シールド６の外周部からその内側まで貫通して形成され、コイル軸に沿って前後方向に細長く矩形に形成されている。スリット６２は、輻射シールド６が円筒形状の場合、円筒体６１の軸対称となる左右の位置に配置され、輻射シールド６の全体構造及び形状の対称性が保たれて、均一な条件となるので、渦電流の影響や変形に対して有利である。このように、スリット６２は、円筒体６１の対称な位置に形成することが望ましい。
【００３１】
なお、スリット６２は、輻射シールド６が円筒形状でない場合であっても、同様に構造の対称性が崩れない位置に配置することが望ましい。また、スリット６２の数は、１本以上あればよく、その数は特に限定されない。
【００３２】
図５に示すように、スリット６２は、画像診断に用いるのに必要となる撮像領域９０への影響を抑えるために、その撮像領域９０の長さｄ１と同じ長さＬ１とすればよい。
また、それ以上に長く形成することができれば、より効果がある。例えば、撮像領域９０が直径５００ｍｍの球形とした場合、スリット６２の長さＬ１は、それと同じ５００ｍｍか、それ以上とすれば、輻射シールド６に流れる渦電流の影響を十分に抑制することができる。
【００３３】
＜スペーサの構成＞
図２に示すように、スペーサ６３は、スリット６２に内嵌される細長い部材であり、上下左右の各表面に絶縁層６４（絶縁材）が形成されている。このようにスリット６２に、電気絶縁性の絶縁層６４で嵌合面を形成したスペーサ６３を嵌め込むことによって、スペーサ６３は、クエンチの際に、輻射シールド６が振動するのを抑制するのに寄与する。このスペーサ６３は、円筒体６１と同等材で形成されている。
【００３４】
前記同等材とは、熱膨張率（熱収縮率）及び縦弾性係数が近い材料のことを指し、例えば、アルミニウム合金であれば、ＪＩＳ記号がＡ１０５０の純アルミニウム系のアルミニウム合金、ＪＩＳ記号がＡ５０８３のＡｌ−Ｍｇのアルミニウム合金（溶接構造用合金）、ＪＩＳ記号がＡ２０２４のＡｌ−Ｃｕ系のアルミニウム合金（超ジュラルミン）等のいずれの組み合わせからなる。
【００３５】
例えば、輻射シールド６とスペーサ６３の両者をＪＩＳ記号がＡ１０５０のアルミニウム合金としてもよい。また、輻射シールド６を溶接構造で作成する場合には、輻射シールド６は溶接に適するＪＩＳ記号がＡ５０８３のアルミニウム合金を使用し、スペーサ６３はアルマイト処理に適したＪＩＳ記号がＡ１０５０のアルミニウム合金を使用した組み合わせにしてもよい。
【００３６】
＜絶縁層の構成＞
絶縁層６４（絶縁材）は、スリット６２とスペーサ６３との間を絶縁状態にするための絶縁部材であり、スリット６２の内壁面とスペーサ６３の外嵌面との間に介在されて、スリット６２とスペーサ６３とを互いに絶縁した状態で隙間なく固着されている。
【００３７】
例えば、スペーサ６３がアルミニウム合金製の場合、スペーサ６３に対してアルマイト処理を行い、絶縁層６４には、アルミナの酸化皮膜（陽極酸化皮膜）を用いる。アルマイト処理は、条件を適正化することにより、膜厚を精度よく制御することが可能であるため、必要な性能に応じて絶縁層６４の膜厚を設定する。絶縁層６４の膜厚を厚くした場合は、電気絶縁性が向上し信頼性が確保し易い。
なお、絶縁層６４をアルマイト処理によってアルミナの酸化膜を形成する手法を説明したが、それ以外のアルミニウム酸化膜を形成する手法を用いて絶縁層６４を形成してもよい。
また、絶縁層６４は、めっきによる方法や、樹脂の絶縁皮膜を形成する方法を用いて形成しても構わない。
【００３８】
絶縁層６４は、通常、数〜１０μｍ程度の膜厚を形成すれば、十分な電気抵抗を持ち、剥離しない強度を備えることになる。なお、絶縁層６４は、十分な電気抵抗が得られるのであれば、数〜１０μｍ程度より薄い膜厚でもよい。また、絶縁層６４は、渦電流が大きく、より高い電気抵抗が必要な場合、数〜１０μｍ程度以上の膜厚としてもよい。
【００３９】
このような皮膜からなる絶縁層６４を被着したスペーサ６３をスリット６２に挿入する際には、絶縁層６４が損傷したり、剥離しないようにする必要がある。その方法としては、例えば、スペーサ６３を冷却して、冷やし嵌めにより嵌め込む手法がある。このような組立方法をとることによって必要な絶縁層６４の皮膜状態を維持することができる。
【００４０】
また、その他の組立方法としては、組立前に、輻射シールド６とスペーサ６３との間に僅か隙間をあけた状態として、輻射シールド６を成形する際に、スリット６２にスペーサ６３をプレスによってかしめることで、スペーサ６３を輻射シールド６に強く接触させた状態にして組み立てる方法を用いてもよい。
また、それ以外の組立方法でも、絶縁層６４の皮膜が損傷や剥離せず、絶縁層６４として機能する方法であればよい。
【００４１】
これらの構造に用いるアルミニウム合金としては、例えば、ＪＩＳ記号がＡ１０５０の純アルミニウム系板材や、ＪＩＳ記号がＡ５０８３のアルミニウム合金系板材を用いることができる。このようなアルミニウム合金は、非磁性であることにより、超伝導磁石の発生する磁場に影響を与えることがなく、また、熱伝導率が高いため、冷凍機１２によって効率よく冷却できるので、輻射シールド６の材料として適している。
【００４２】
≪超伝導コイルの構成≫
超伝導コイル３は、コイル軸を中心として円筒状に形成され、冷媒容器５に内設されている。超伝導コイル３は、コイル軸を含む面での縦断面形状が、正方形または長方形のような矩形に形成されている。
【００４３】
≪冷媒及び冷媒容器の構成≫
冷媒４は、例えば、液体ヘリウム等の不活性材からなり、冷媒容器５内において、超伝導コイル３の外周部に充填されている。
冷媒容器５は、超伝導コイル３の周辺を不活性の冷媒４（液体ヘリウム）で覆った状態で、超伝導コイル３及び冷媒４を収納する収納容器であり、この収納容器を形成する中空部を有する略円筒状の部材からなる。この冷媒容器５は、輻射シールド６によって覆われている。
【００４４】
≪真空容器及び傾斜磁場コイルの構成≫
真空容器７は、輻射シールド６の外側に配置されて、この輻射シールド６を真空断熱した状態で覆う密閉容器である。
傾斜磁場コイル８は、診断空間９において、画像情報を取り出す際に、位置的な情報を得るために利用されるコイルであり、真空容器７のコイル軸線側に組み込まれている。
【００４５】
≪作用≫
次に、図２〜図５を主に参照して、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置２の作用を説明する。
【００４６】
超伝導磁石装置２は、輻射シールド６の円筒体６１に、コイル軸線に沿って対称な位置に形成されたスリット６２内に、外周部に絶縁層６４を被着させたスペーサ６３を嵌め込ませて固着されている。このため、輻射シールド６に穿設されたスリット６２は、絶縁層６４によって絶縁された状態でスペーサ６３が内嵌されて塞がれている。その結果、クエンチの際に、渦電流によって発生した電磁力により輻射シールド６が振動するのを抑制することができる。
【００４７】
スリット６２及び絶縁層６４は、輻射シールド６に、コイル軸線に対して対称に配置されると共に、撮像領域９０の位置に合致させて配置されていることによって、輻射シールド６が電磁力を受けた際に軸対称にバランスよく安定した状態で変形するようにできるため、歪等が発生し難い構造になる。
【００４８】
輻射シールド６とスペーサ６３は、一体的に固着されているので、画像情報を得るために、傾斜磁場コイル８の印加によって輻射シールド６に渦電流が流れて電磁力が作用したとしても、スペーサ６３が絶縁層６４を介在して輻射シールド６のスリット６２内に密着固定されている。このため、輻射シールド６の円筒体６１の振動が抑制されて、渦電流による磁場の振動も抑制されて、振動による画像へのノイズを断ち切ることができる。
【００４９】
［第１変形例］
以上、本発明について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、実施形態に記載した構成を適宜組み合わせ乃至選択することを含め、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図６は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第１変形例を示す概略縦断面図である。
【００５０】
前記実施形態では、図５に示すように、スリット６２を、撮像領域９０に合わせてこの撮像領域９０が対向する輻射シールド６の円筒体６１の対向部位に形成して、そのスリット６２にスペーサ６３を嵌め込んで固着させたことを説明したが、これに限定されるものではない。
図６に示すように、輻射シールド６Ａは、円筒体６１Ａのコイル軸側の内壁面６Ａａにスリット６２Ａ１、左右の端面６Ａｂ，６Ａｃにスリット６２Ａ３，６２Ａ３を設けても構わない。
【００５１】
図６に示すように、クエンチ時の電磁力を低減させるためには、超伝導コイル３の幅Ｌ２と高さＨ１をカバーする範囲にスリット６２Ａ１，６２Ａ２，６２Ａ３それぞれを形成すれば、効果を得ることができる。
【００５２】
例えば、超伝導コイル３は、内径が９００ｍｍ、外径が１０００ｍｍ、幅が１００ｍｍの円筒形状の場合は、輻射シールド６Ａの超伝導コイル３に隣接する付近に、内径側に幅が１００ｍｍ以上のスリット６２Ａ１を形成し、超伝導コイル３の側面側の端面６Ａｂ，６Ａｃに、超伝導コイル３の高さＨ１をカバーする範囲に１００ｍｍ以上のスリット６２Ａ２，６２Ａ３を形成すれば、十分な効果が得られる。
なお、それぞれのスリット６２Ａ１，６２Ａ２，６２Ａ２は、繋がっていなくても効果は得られるが、互いに繋がっているとより高い効果が得られる。
【００５３】
このように絶縁層６４Ａ１，６４Ａ２，６４Ａ３を介在して、輻射シールド６Ａとスペーサ６３Ａ１，６３Ａ２，６３Ａ３を同等材で作成して、嵌め込む構造とすることにより、電気的に不連続であるが、構造的に一様な構造体とにすることができる。
【００５４】
それに加え、クエンチ時に輻射シールド６Ａに渦電流が流れて温度が上昇しても、アルミナからなる絶縁層６４Ａ１，６４Ａ２，６４Ａ３は、ＦＲＰ等と比較して大幅に熱伝導率が高く、周囲の部材との温度差が小さく、スペーサ６３Ａ１，６３Ａ２，６３Ａ３とそれ以外の部分で熱ひずみ差がないため、局所的に過剰な熱応力が発生するおそれがない。
【００５５】
また、スリット６２Ａ１，６２Ａ２，６２Ａ３は、金属部材であるスペーサ６３Ａ１，６３Ａ２，６３Ａ３及び絶縁層６４Ａ１，６４Ａ２，６４Ａ３で埋めることにより、撮像時に傾斜磁場コイル８で発生する漏れ磁場を遮蔽する効果が高まり、冷媒容器５内の渦電流による発熱を抑制することができるため、冷媒４（液体ヘリウム）の消費量を低減させることができる。
【００５６】
［第２変形例］
図７は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第２変形例を示す図であり、輻射シールドの概略側面図である。
【００５７】
前記実施形態では、スペーサ６３を１部品として説明した（図２〜図４参照）。しかし、スペーサ６３Ｂは、１部品に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、複数に分割して輻射シールド６Ｂの円筒体６１Ｂに配置した分割構造にして、スリット６２Ｂ内に分離して配置する構造としてもよい。このようにすることによって、傾斜磁場コイル８（図５参照）の漏れ磁場を遮蔽する効果は低減するが、部品の製作や組立が容易になり、コストの低減を図ることができる。
【００５８】
なお、図７では、スペーサ６３Ｂが二つの場合について示したが、それ以上の個数であってもよい。スペーサ６３Ｂをスリット６２Ｂ内に挿入する箇所も、スリット６２内の長手方向の前後の端部だけでなく、中央位置や、その他の位置にも配置すれば、設置個所が多くなった分だけ、さらに、輻射シールド６Ｂの剛性を向上させることができる。この場合も、スペーサ６３Ｂは、絶縁層６４Ｂを介在してスリット６２Ｂ内に溶接手段か、あるいは、接着剤によって固着される。
【００５９】
［第３変形例］
図８は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第３変形例を示す図であり、輻射シールドの概略側面図である。
【００６０】
また、図８のように、スペーサ６３Ｃは、二つに分割したスペーサ６３Ｃ１，６３Ｃ２同士を、隔壁状の絶縁層６４Ｃ２を介在して、それらの外周部を囲むようして外周面に被着した外周の絶縁層６４Ｃ１で一体化させて、外周の絶縁層６４Ｃ１をスリット６２Ｃ内に溶接や接着剤等により固定する構造としてもよい。
【００６１】
このような組立方法で、複数のスペーサ６３Ｃ１，６３Ｃ２を一つに一体化させてから１つのスリット６２Ｃに固着する場合、スペーサ６３Ｃをスリット６２Ｃに固着する前の段階で、スペーサ６３Ｃ及び絶縁層６４Ｃの絶縁抵抗を計測して確認することができると共に、その後にスペーサ６３Ｃをスリット６２Ｃ内に固定する際に、隔壁状の絶縁層６２Ｃ２を損傷させることがなく、絶縁層６４Ｃの性能を安定した状態に維持させることができる。
【００６２】
なお、図８では、スペーサ６３Ｃを二つスペーサ６３Ｃ１，６３Ｃ２に短手方向に二分割した例を説明したが、長手方向に二分割、あるいは、二つ以上に複数に分割してもよい。寸法の取り合いの制限などで嵌め込みでの製作が困難である場合には、このような構造で製作することも可能である。この場合の分割は、なるべく分割数を少なく、均等に分割することが好ましい。
【００６３】
［第４変形例］
図９は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第４変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。
【００６４】
また、図９のように、輻射シールド６Ｄのスリット６２Ｄの内面に固着させる絶縁層６４Ｄは、予めスリット６２Ｄの内面６２Ｄａに固着させた後、この絶縁層６４Ｄにスペーサ６３Ｄを固着させてもよい。このようにしても、前記実施形態、第１〜第３変形例と同様の効果が得られる。
なお、スペーサ６３Ｄ側にも、絶縁層６４Ｄを形成すると、さらに、高い絶縁性能が得られる。
【００６５】
［第５変形例］
図１０は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第５変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。
【００６６】
前記実施形態では、図２〜図５に示す輻射シールド６及びスペーサ６３をアルミニウム合金で形成したことを説明したが、これに限定されるものではい。
例えば、超伝導磁石装置２Ｅは、円筒状の銅合金で形成した輻射シールド６Ｅにスリット６２Ｅを形成し、そのスリット６２Ｅに円筒体６１Ｅと同等材の銅合金で形成したスペーサ６３Ｅを嵌め込んで固着した構造のものであってもよい。この場合、輻射シールド６のスリット６２Ｅと、スペーサ６３Ｅとは、絶縁層６４Ｅを介在して絶縁状態にして固着される。
【００６７】
ここで、スペーサ６３Ｅを銅合金で形成した場合、スペーサ６３Ｅに対して絶縁層６４Ｅは、絶縁性の材料をめっき処理によって形成した絶縁性の皮膜であっても構わない。
このようなめっきで形成した皮膜を有するスペーサ６３Ｅをスリット６２Ｅに挿入する際には、前記実施形態と同様に冷やし嵌めや、かしめによる組立方法を用いることができる。また、それ以外の手法でも、皮膜は、組み付けの際に、損傷や剥離せず、絶縁層６４Ｅとして機能する方法であればよい。
【００６８】
また、絶縁層６４Ｅは、絶縁性の樹脂で膜状に形成した絶縁皮膜をスペーサ６３Ｅの表面に被着させたものであってもよい。この場合、樹脂の種類は、絶縁性と、必要な電気抵抗と、接着強度と、低温における強度を有するものであれば、エポキシでもよいし、導線の皮膜に使われるエナメルなどでもよい。
また、溶射などのそれ以外の方法で、絶縁層６４Ｅを形成してもよい。この場合も、組立時に絶縁層６４Ｅが損傷や剥離しないように組み立てる必要がある。
【００６９】
前記輻射シールド６Ｅ及びスペーサ６３Ｅを銅合金で形成した場合は、非磁性であるので、超伝導磁石の発生する磁場に影響を与えることがなく、また、熱伝導率が高いため、冷凍機１２により効率よく冷却できる。輻射シールド６Ｅ及びスペーサ６３Ｅを銅合金の場合も、熱膨張率及び縦弾性係数が近い材料（同等材）とする。
【００７０】
例えば、輻射シールド６Ｅとスペーサ６３Ｅとを銅合金同士で形成した場合は、一般的に用いられている銅合金の組み合わせでもよいし、両者をタフピッチ銅としてもよいし、輻射シールド６Ｅにタフピッチ銅を用い、スペーサ６３Ｅに無酸素銅を用いるという組み合わせにしてもよい。
このような構成にしても、前記実施形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
［第６変形］
図１１は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第６変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。図１２は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第６変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略側面図である。
【００７２】
前記実施形態で使用した絶縁層６４Ｆは、図１１に示すように、絶縁性の樹脂で形成しても構わない。この場合、輻射シールド６Ｆとスペーサ６３Ｆは、同等材を用い、その両者の間に適切に厚さを管理して形成した樹脂を絶縁層６４Ｆとする。
【００７３】
図１１及び図１２に示すように、輻射シールド６Ｆとスペーサ６３Ｆとは、スリット６２Ｆとスペーサ６３Ｆとの間に厚さ管理用のＦＲＰ等の絶縁性の第１樹脂部材６４Ｆ１でスペーサ６３Ｆとスリット６２Ｆの内面との隙間を管理した状態で、樹脂で両者を接着する。この場合、第１樹脂部材６４Ｆ１は、スペーサ６３Ｆの前後、上下の四方に均等な間隔で配置する。このとき、第１樹脂部材６４Ｆ１は、前後、上下の四方に一つずつ設けても、それ以上の数のものを適宜に設けても構わない。
【００７４】
第２絶縁層６４Ｆ２を形成する樹脂の厚さは、薄くしすぎると部分的に導通部ができるおそれがある一方で、厚くすぎると第２絶縁層６４Ｆ２と輻射シールド６Ｆとの特性の違いの影響が大きくなるため、０．０１〜０．１ｍｍ程度とすることが望ましい。ただし、精度よく樹脂の厚さを管理でき、十分な絶縁性能が確保できる場合には、これより薄くしてもよい。
【００７５】
樹脂製の絶縁層６４Ｆは、このような構造にすることにより、樹脂層で輻射シールド６Ｆとスペーサ６３Ｆを接着すると共に、絶縁層６４Ｆとしての機能も確保できるため、組立前の絶縁処理が不要になり、効率よく形成することができる。
【００７６】
なお、絶縁層６４Ｆは、予めスペーサ６３Ｆの外周部に絶縁層６４Ｆ１を形成した上で、さらに、樹脂層からなる絶縁層６４Ｆ２スペーサ６３Ｆをスリット６２Ｆの内面に接着するようにすれば、さらに、絶縁性をより高くすることができるため、併用してもよい。
【００７７】
この第６変形例においては、輻射シールド６Ｆとスペーサ６３Ｆの材料は、アルミニウム合金同士の組み合わせと、銅合金同士の組み合わせのいずれの材料でもよい。
また、これ以外でも、非磁性で、熱伝導率が高い材料であれば、使用することが可能である。
このような構成にしても、前記した実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
［第７変形］
図１３は、本発明の実施形態に係る超伝導磁石装置の第７変形例を示す図であり、輻射シールドに設置したスペーサの設置状態を示す要部概略断面図である。
また、図１３に示すように、輻射シールド６Ｇのスリット６２Ｇ内に設けるスペーサ６３Ｇは、スリット６２Ｇの対向する内面を接触させるようにして、その間に形成した絶縁層６４Ｇを介在して絶縁層６４Ｇで兼用させた構造としてもよい。
【００７９】
この場合、輻射シールド６Ｇにアルミニウム合金を用いるときは、スリット６２Ｇをアルマイト処理することによりアルミナの酸化皮膜を形成して、その後、輻射シールド６Ｇ全体をかしめることによって、スリット６２Ｇの対向する面を接触させて、機械的に連続した構造にする。
【００８０】
また、それ以外にもこのようなスリット６２Ｇにアルミナの酸化皮膜を形成することができれば、ほかの成膜方法を用いてもよい。
また、めっきや樹脂皮膜をスリット６２Ｇに形成した後、スリット６２Ｇの対向する内面を接触させてもよい。これらの方法をとる場合、アルミニウム合金以外の材質を用いても構わない。
【００８１】
また、スリット６２Ｇに樹脂を流し込み、スリット６２Ｇの対向する内面を接着させることにより、その樹脂を絶縁層６４Ｇとして用い、スリット６２Ｇ内の対向面を連続するように樹脂で埋めた状態にした構造としても同様である。
【００８２】
このようにスペーサ６３Ｇをなくして絶縁層６４Ｇでスペーサ６３Ｇを兼用させた構造とした場合は、製作性が低下することもあるが、スペーサ６３Ｇをなくすことができるため、より簡易な構造にすることができる。
このような構造にしても、前記した実施形態と同様の効果が得られる。
【００８３】
前記した実施例は、医療用の画像診断を行う超伝導コイルを有する装置の例で示したが、これらの装置と類する超伝導コイルや輻射シールドを有する構造の装置においても、同様の輻射シールドを用いることにより、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８４】
１      ＭＲＩ装置
２，２Ａ〜２Ｇ  超伝導磁石装置
３      超伝導コイル
６，６Ａ〜６Ｇ  輻射シールド
７      真空容器
６２，６２Ａ１，６２Ａ２，６２Ａ３，６２Ｂ、６２Ｃ〜６２Ｇ  スリット
６３，６３Ａ１，６３Ａ２，６３Ａ３、６３Ｂ〜６３Ｇ  スペーサ
６４，６４Ａ１，６４Ａ２，６４Ａ３，６４Ｂ，６４Ｃ１，６４Ｃ２，６４Ｂ〜６４Ｇ  絶縁層
【図１】
2013098449.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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