(57)【要約】      （修正有）【課題】超電導コイルの発熱が小さく、かつ渦電流による誤差磁場の小さい磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】観測領域を間にして対向する一対の磁極１と、その外周側に設けられる周回方向に高電気抵抗領域を有する環状の磁極突起部２と、その外周を囲う環状の静磁場発生手段５と、磁極の対向面側に配置される傾斜磁場発生用の傾斜磁場コイル８とを有する磁気共鳴イメージング装置において、前記突起部の外周側に絶縁体を仲介して非磁性良導体６が固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。【選択図】図１
2016032504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置される一対の磁極と、
前記磁極に取り付けられる環状の磁極突起部と、
前記磁極突起部の外周を囲うように配置される環状の静磁場発生手段と、
前記一対の磁極が対向している面側に配置される傾斜磁場発生用の傾斜磁場コイルと、
前記磁極突起部の外周を囲うように配置され、かつ前記磁極突起部と前記静磁場発生手段との間に配置される環状の非磁性良導体と、
前記磁極突起部に対して前記非磁性良導体を電気的に絶縁する絶縁体と、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記非磁性良導体を前記磁極突起部に対してそれぞれ異なる箇所で固定する複数の固定具を備え、
前記絶縁体は、前記固定具が固定される箇所に局所的に設けられる
ことを特徴とする磁気イメージング装置
【請求項３】
請求項1又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
前記非磁性良導体は、
前記磁極突起部と前記静磁場発生手段との間に配置される第一の部分と、
前記静磁場発生手段を観測領域から遮る第二の部分と、を有する
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置（以下、MRI装置という）は撮像領域に位置する被検体内から磁気共鳴信号を検出し、その磁気共鳴信号に基づいて画像再構成を行い、被検体内の特定原子核の空間分布を画像化する装置である。
【０００３】
ここで、MRI装置のなかには、超電導コイルを利用するものがある。超電導コイルが昇温し臨界温度を超えると、クエンチ（コイル全体が常電導転移し、磁場が消失すること）が起こる。クエンチが起こると再度超電導コイルを臨界温度以下に冷却し励磁をやり直す必要があり、その間顧客は装置を使用できなくなるため、MRI装置はクエンチの発生確率が低いほど望ましい。そのため、超電導コイルやその周囲に存在する部材（これらをまとめて低温部材と呼ぶ）の発熱量は冷凍機器の冷凍能力以下に維持されることが求められる。
【０００４】
低温部材の発熱低減方法に関する従来技術として、特許文献１に記載されるように、傾斜磁場コイルの変動磁場が低温部材に達しないように、非磁性良導体を真空容器と磁極突起部の間に配置する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０２０６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁極突起部に1箇所以上の高電気抵抗領域を設けられ、磁極突起部が分割されているMRI装置では、磁極突起部の渦電流による磁場を遮蔽する能力が弱いので超電導コイルに到達する磁場が大きく、超電導コイルを含む低温部材の発熱量が大きくなるという課題が生じる。
【０００７】
一方、特許文献1に記載されるように磁極突起部に非磁性の良導体を固定した場合、非磁性良導体を介して渦電流が流れ、この渦電流より生じる誤差磁場によって静磁場の均一度が乱れ、取得する画像の画質が乱れる課題が生じる。
【０００８】
本発明は超電導コイルの発熱が小さく、かつ誤差磁場の小さい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】
【０００９】
本発明の特徴は、非磁性良導体を磁極突起部に絶縁体を介在させ固定することにより磁極突起部と非磁性良導体間に渦電流が流れるのを抑制したことにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、超電導コイルの発熱が小さく、かつ渦電流による誤差磁場の小さいMRI装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第1実施例を示すもので、MRI装置の縦断面の模式図である。
【図２】本発明の第1実施例を示すもので、MRI装置の部分平面図である。
【図３】本発明の第2実施例を示すもので、MRI装置の部分平面図である。
【図４】本発明の第3実施例を示すもので、MRI装置の縦断面の模式図である。
【図５】本発明の第3実施例を示すもので、MRI装置の部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
MRI装置は、撮像時に被検体に一様な静磁場を印加すると共に、非検体に位置情報を付与する傾斜磁場パルスおよび生体組織の原子核の核磁気共鳴を励起する高周波磁場パルスを印加する。MRI装置の静磁場は、0.2T以上の高い磁場強度と10ppm程度の高い磁場均一度を満たすものであって、その発生手段としては例えば超電導コイルを用いる。
【００１３】
静磁場の発生源として超電導コイルを使用し、これに撮像領域を間にして対向する一対の鉄製の円盤状の磁極とそれらの端部を連結したリターンヨークを組み合わせ、磁気回路を形成することで0.5T程度の磁場強度を発生可能なMRI装置を提供できる。
【００１４】
磁極の観測領域側には撮像領域に均一な静磁場を形成することを目的として、磁極突起部が設けられる。撮像の際に傾斜磁場発生源に電流が流れると、撮像領域には傾斜磁場が形成されるが、それと同時に磁場が磁極や磁極突起部等の導体部材に達し、磁場の時間変化に伴い導体部材に渦電流が生じる。渦電流がつくる磁場（誤差磁場）は静磁場の均一性を乱し、取得する画像の画質を劣化させると考えられる。
【００１５】
この誤差磁場の抑制方法として、磁極突起部に1箇所以上の高電気抵抗領域を設けることが、磁極突起部に流れる渦電流を低減する上で有効である。
【００１６】
一方、超電導コイルは真空容器に格納され、冷凍機器によって超電導状態を維持できる温度以下に保たれる。超電導コイルは超電導線材をコイルボビンに巻きつけた構造であり、コイルボビンの材質は例えばステンレスである。超電導コイルの冷却方式には、液体ヘリウム等の冷媒を使用する浸漬冷却方式や冷凍機器を使用する伝導冷却方式がある。浸漬冷却方式では、超電導コイルは冷媒とともに冷却容器に格納される。
【００１７】
この冷却容器と超電導コイルの間には輻射熱を抑制するためにアルミニウム等の輻射シールドが配置される。伝導冷却方式では、超電導コイルと熱伝導性のよい銅、アルミニウム等の冷却部材を接触させ、この冷却部材が冷凍機器と接続されることにより超電導コイルから除熱する。
【００１８】
傾斜磁場発生源からの磁場は、超電導コイル、並びに超電導コイルの周囲の真空容器や輻射シールド、冷却部材等の導体部材にまで及び、これらの部材において発熱が生じる。
【００１９】
その発熱の総量が冷凍機器の吸熱能力を上回ると、導体部材は温度上昇し、この導体部材に接触する超電導コイルも温度上昇する。
【００２０】
本発明は、この温度上昇を有効に抑制するものであって、その具体的な実施形態を以下説明する。
【００２１】
以下、実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態であって、超電導コイル５を用いた垂直磁場型のMRI装置を構成する超電導磁石装置１３の断面図である。超電導磁石装置１３は撮像領域９を間にして対向する一対の磁極１を有する。対となっている磁極１はリターンヨーク３によって連結されている。磁極１の撮像領域９側には撮像領域９に均一な静磁場を形成するために磁極突起部２が設けられている。
【００２３】
なお、本実施例では、撮像領域９の中心を原点に取り、原点からリターンヨーク３への方向をx軸方向、鉛直方向上向きをz軸方向、x及びz軸と直交する方向をy軸方向とする。
【００２４】
図2は、本実施例で説明するMRI装置１３の部分平面図である。磁極突起部２は、傾斜磁場印加時に周回方向に流れる渦電流を低減するために、高電気抵抗領域１０によって分割されている。高電気抵抗領域の電気抵抗率は、磁極突起部の材質の電気抵抗率に対して１００００倍以上大きいことが望ましい。図2では、磁極突起部２に周方向に45度間隔で径方向に伸びた高電気抵抗領域１０が設けられているが、高電気抵抗領域１０は、磁極突起部２を切り欠いた空隙とした構造としても、磁極突起部２に溝を掘る、穴を開けるなどして磁極突起部２の一部を取り除いた構造としてもよい。また、磁極突起部２を取り除いた空間に、磁極突起部２よりも高電気抵抗の部材や絶縁体を嵌め込んでもよい。なお、本実施例では、ｚ軸を中心軸としたときに、中心軸から離れる方向を径方向、中心軸を周回する方向を周方向と呼ぶ。
【００２５】
ｚ軸を中心軸としたときに、磁極突起部２の外周側には静磁場発生手段として、超電導コイル５が配置されている。この超電導コイル５に定常電流を流すことで、強度が時空間的に定常な磁場を形成する。超電導コイル５は超電導線材をコイルボビン（図示せず）に巻きつけた構造を有し、コイルボビンの材質は例えばステンレスが利用される。超電導コイル５の温度は超電導線材の、図示しない冷凍機器によって常電導転移温度以下に保たれている。超電導コイル５は真空容器４の内部に配置され、真空容器４内は高真空状態に保たれ、超電導コイル５は断熱性を高められる。
【００２６】
また、傾斜磁場発生手段として、傾斜磁場コイル８が配置されている。この傾斜磁場コイル８に電流を流すことで、空間的に変化した磁場（傾斜磁場）下に生体を置き、これによって生体に磁場による位置情報を付与する。この傾斜磁場は直交するx軸、y軸、z軸のそれぞれに沿って、磁場強度が線形的に変化している必要があり、それぞれの軸に対応する傾斜磁場を発生させるためには、三対のコイルを用いて形成される。
【００２７】
磁極突起部２には、非磁性良導体６がガラエポ樹脂等の絶縁体７を介して取り付けられている。非磁性良導体６は磁極突起部２の外周側に、磁極突起部２を取り囲むように位置しており、高電気抵抗望ましくは非導電性のボルト１１や接着剤といった固定具で磁極突起部２に固定される。
【００２８】
この非磁性良導体６と磁極突起部２の間には絶縁体７が配置され、非磁性良導体６は磁極突起部２と電気的に絶縁されている。したがって、磁極突起部２に渦電流が発生したとしても、磁極突起部２の高電気抵抗領域１０を渦電流が迂回し、非磁性良導体６を経由して隣り合った磁極突起部２へと再び流れこむといった電流経路は形成されなくなり、磁極突起部２に生じる渦電流による撮像領域９の誤差磁場が抑制される。
【００２９】
なお、非磁性良導体６を、ｚ軸と平行な方向において、高電気抵抗領域によって分割してもよい。その際、磁極突起部２の高電気抵抗領域１０近傍では磁気遮蔽が弱いため、非磁性良導体６の高電気抵抗領域の周方向位置は、磁気遮蔽の弱い磁極突起部２の高電気抵抗領域１０の位置と異なっていることが望ましい。非磁性良導体６に高電気抵抗領域を設けることで、非磁性良導体６を周回する渦電流も流れなくなり、撮像領域９の誤差磁場を低減出来る。
【００３０】
また、このような絶縁体７として熱伝導率の小さなガラス繊維強化プラスチック等の材料を用いてもよく、その場合、非磁性良導体６から磁極突起部２への熱伝導が少なくなり、磁極突起部２が温度上昇しにくくなる。磁極突起部２の材料である鉄は温度が高くなるにつれ飽和磁化が低下するので、磁極突起部２が昇温すると磁極突起部２の磁化が変化し、撮像領域９の均一磁場が乱れる可能性がある。熱伝導率の小さなガラス繊維等の絶縁体を介することで、磁極突起部２の昇温が抑制され、撮像領域９の誤差磁場が小さくなる。
【００３１】
また、非磁性良導体６は、磁極突起部２ではなく磁極１に固定されるような構造としてもよい。その際にも、非磁性良導体６と磁極突起部２とが電気的に絶縁されるように絶縁体７を両者の間に配置する、または空気層を介在させることによって、磁極突起部２に生じる渦電流による撮像領域９への誤差磁場を抑制することができる。
【実施例２】
【００３２】
次に、図3を用いて、本発明の第2の実施例を説明する。
【００３３】
実施例1との違いは、非磁性良導体６の固定箇所において厚みのある絶縁体７を介在させ、固定箇所以外では磁極突起部２と非磁性良導体６とを接触させない点である。すなわち、本実施例は図３に示すように、磁極突起部２の外周面に局所的に絶縁体７を配置し、この配置箇所が非磁性良導体６を固定するための固定具が締結される箇所となる。
【００３４】
絶縁体７を介した磁極突起部２と非磁性良導体６との接触面積が小さくなるため、非磁性良導体から磁極突起部２への伝熱を抑制することができ、結果として磁極突起部２の温度上昇を抑制することが出来る。
【００３５】
このような絶縁体７の材料として熱伝導率の小さなガラス繊維強化プラスチック等を用いてもよく、その場合断熱効果をさらに高めることが出来る。
【実施例３】
【００３６】
次に、図4、図5を用いて、本発明の第3の実施例を説明する。
【００３７】
実施例1との違いは、図4に示すようにxy平面側の超電導コイル５のｚ軸方向端部を覆う非磁性良導体１２を有する点である。つまり、本実施例における非磁性良導体２は、図４および図５に示すように、磁極突起部２と静磁場発生手段５との間に配置される第一の部分と、静磁場発生手段５を撮像領域９から遮る第二の部分とを有するような形状、例えばL字形の形状を有している。
【００３８】
xy平面側の超電導コイル５の端部を覆うことで、非磁性良導体１２に観測領域９側の面内を周回するような渦電流が生じ、超電導コイル５に対してｚ軸方向から侵入する磁場、つまり傾斜磁場の鉛直成分を打ち消す磁場を発生させることができる。これにより超電導コイル５に作用する変動磁場の鉛直成分を低減出来る。
【００３９】
なお、上記のように非磁性良導体１２を循環する渦電流は、撮像領域９の誤差磁場を増加させる可能性があるため、実施例１で記したように、非磁性良導体１２の平面部についても、周方向に高電気抵抗領域を設けても良い。図５は、このような非磁性良導体１２の配置の例である。非磁性良導体６と磁極突起部２の間に絶縁体７を設けることで、非磁性良導体１２を仲介して磁極突起部２を周回する渦電流が流れなくなることに加え、磁極突起部２を仲介して非磁性良導体１２の平面部を周回する渦電流が流れなくなることで、撮像領域９の誤差磁場を低減できる。
【００４０】
また、磁極突起部２の高電気抵抗領域１０近傍では磁気遮蔽が弱いため、非磁性良導体の平面部の高電気抵抗領域の周方向位置は、磁極突起部の高電気抵抗領域の位置とは異なっているとより望ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１  磁極
２  磁極突起部
３  リターンヨーク
４  真空容器
５  超電導コイル（静磁場発生手段）
６、１２  非磁性良導体
７  絶縁体
８  傾斜磁場コイル
９  撮像領域
１０  高電気抵抗領域
１１  ボルト（固定具）
１３  超電導磁石装置
【図１】
2016032504.tif 000003
【図２】
2016032504.tif 000004
【図３】
2016032504.tif 000005
【図４】
2016032504.tif 000006
【図５】
2016032504.tif 000007