(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）  全体的に縦方向に延びている軸（１１４、２１４）を有しており、第１の縦方向端部（１１６、２１６）を有しており、第２の縦方向端部（１１８、２１８）を有していると共に、全体的に一定の外径を有している全体的に円環状円筒形状を有している第１のコイル型セグメント（１１２、２１２）と、
（ｂ）  前記軸に全体的に同軸状に整列しており、第１の縦方向端部（１２２、２２２）を有しており、前記第１のコイル型セグメントの前記第２の縦方向端部に縦方向に近接して設けられている第２の縦方向端部（１２４、２２４）を有していると共に、前記第１のコイル型セグメントの前記外径よりも小さい全体的に一定の外径を有している全体的に円環状円筒形状を有している第２のコイル型セグメント（１２０、２２０）と、
（ｃ）  前記軸に全体的に同軸状に整列しており、前記第１のコイル型セグメントの周囲に円周方向に巻回されており、第１の側面（１２８、２２８）を有していると共に、前記第１のコイル型セグメントの前記第１の縦方向端部に近接して縦方向に設けられている第２の側面（１３０、２３０）を有している第１の超伝導コイル（１２６、２２６）と、
（ｄ）  前記軸に全体的に同軸状に整列しており、前記第２のコイル型セグメントの周囲に円周方向に巻回されており、第１の側面（１３４、２３４）を有していると共に、前記第２のコイル型セグメントの前記第１の縦方向端部に近接して縦方向に設けられている第２の側面（１３６、２３６）を有している第２の超伝導コイル（１３２、２３２）と、
（ｅ）  前記軸に全体的に同軸状に整列しており、前記第１のコイル型セグメントに取り付けられていると共に、前記第１の超伝導コイルの前記第１の側面に縦方向に当接している第１のスペーサ・リング（１３８、２３８）と、
（ｆ）  前記軸に全体的に同軸状に整列しており、前記第２のコイル型セグメントを円周方向に包囲しており、該第２のコイル型セグメントに取り付けられていると共に、前記第２の超伝導コイルの前記第１の側面に縦方向に当接している第２のスペーサ・リング（１４０、２４０）と、
（ｇ）  前記第１及び第２のスペーサ・リングに取り付けられていると共に該第１及び第２のスペーサ・リングから半径方向外向きに延びており、且つ前記第１及び第２の超伝導コイルから半径方向外向きに設けられていると共に該第１及び第２の超伝導コイルから離隔して設けられている複数の円周方向に隔設されたプレート部材（１４２、２４２）とを備えた磁気共鳴イメージング・マグネット（１１０、２１０）。
【請求項２】
前記第１の超伝導コイル（１２６）は、前記第１のコイル型セグメント（１１２）の周囲に円周方向に巻回されている唯一の超伝導コイルであり、前記第１のスペーサ・リング（１３８）は、前記第１のコイル型セグメントの前記第２の縦方向端部（１１８）及び前記第２のコイル型セグメント（１２０）の前記第２の縦方向端部（１２４）に当接していると共に該第２の縦方向端部（１１８、１２４）を互いに連結している請求項１に記載のマグネット（１１０）。
【請求項３】
前記軸（１１４）に全体的に同軸状に整列していると共に前記第２のコイル型セグメントの周囲に円周方向に巻回されている多数の更なる超伝導コイル（１４４、１４６、１４８及び１５０）を更に含んでおり、
前記軸に全体的に同軸状に整列しており、前記第２のコイル型セグメントを円周方向に包囲していると共に該第２のコイル型セグメントに取り付けられており、且つそれぞれ前記更なる超伝導コイルの対応する隣接した対の間に縦方向に設けられていると共に該対に当接している前記多数から１を差し引いた数の更なるスペーサ・リング（１５２、１５４及び１５６）を更に含んでおり、
前記更なる超伝導コイルのうちの一方の超伝導コイル（１４４）は、前記第１のスペーサ・リング（１３８）に縦方向に当接しており、前記更なる超伝導コイルのうちの他方の超伝導コイル（１５０）は、前記第２のスペーサ・リング（１４０）に縦方向に当接している請求項２に記載のマグネット。
【請求項４】
前記第１及び第２のコイル型セグメント、並びに前記第１及び第２のスペーサ・リングは、金属から本質的に成っており、前記更なるスペーサ・リングは、プラスチックから本質的に成っており、前記第１のスペーサ・リングは、前記第１のコイル型セグメントの前記第２の縦方向端部に溶接されていると共に前記第２のコイル型セグメントの前記第２の縦方向端部に溶接されており、前記第２のスペーサ・リングは、前記第２のコイル型セグメントに溶接されており、前記更なるスペーサ・リングは、前記第２のコイル型セグメントに接着剤で結合されている請求項３に記載のマグネット。
【請求項５】
前記第１のスペーサ・リング（２３８）は、前記第１のコイル型セグメント（２１２）を円周方向に包囲しており、
前記軸（２１４）に全体的に同軸状に整列しており、前記第１のコイル型セグメントの前記第２の縦方向端部（２１８）及び前記第２のコイル型セグメント（２２０）の前記第２の縦方向端部（２２４）に当接していると共に該第２の縦方向端部（２１８、２２４）を互いに接続しているが、前記プレート部材（２４２）のいずれの部分にも取り付けられていない補足のスペーサ・リング（２５７）を更に含んでおり、
前記軸に全体的に同軸状に整列しており、前記第１のコイル型セグメントの周囲に円周方向に巻回されており、前記第１のスペーサ・リングと前記補足のスペーサ・リングとの間に縦方向に設けられていると共に該第１及び補足のスペーサ・リングに当接している補足の超伝導コイル（２５１）を更に含んでいる請求項１に記載のマグネット（２１０）。
【請求項６】
前記軸に全体的に同軸状に整列していると共に前記第２のコイル型セグメントの周囲に円周方向に巻回されている多数の更なる超伝導コイル（２４４、２４６及び２４８）を更に含んでおり、
前記軸に全体的に同軸状に整列しており、前記第２のコイル型セグメントを円周方向に包囲していると共に該第２のコイル型セグメントに取り付けられており、それぞれ前記更なる超伝導コイルの対応する隣接した対の間に縦方向に設けられていると共に該対に当接している前記多数から１を差し引いた数の更なるスペーサ・リング（２５２及び２５４）を更に含んでおり、
前記更なる超伝導コイルのうちの一方の超伝導コイル（２４４）は、前記補足のスペーサ・リングに縦方向に当接しており、前記更なる超伝導コイルのうちの他方の超伝導コイル（２４８）は、前記第２のスペーサ・リングに縦方向に当接している請求項５に記載のマグネット。
【請求項７】
前記第１及び第２のコイル型セグメント、並びに前記第１、第２及び補足のスペーサ・リングは、金属から本質的に成っており、前記更なるスペーサ・リングは、プラスチックから本質的に成っており、前記第１のスペーサ・リングは、前記第１のコイル型セグメントに溶接されており、前記補足のスペーサ・リングは、前記第１のコイル型セグメントの前記第２の縦方向端部に溶接されていると共に前記第２のコイル型セグメントの前記第２の縦方向端部に溶接されており、前記第２のスペーサ・リングは、前記第２のコイル型セグメントに溶接されており、前記更なるスペーサ・リングは、前記第２のコイル型セグメントに接着剤で結合されている請求項６に記載のマグネット。
【請求項８】
前記第１及び第２のコイル型セグメント（１１２及び１２０）により少なくとも部分的に画定されている円周状内部壁（１６０）を有していると共に、前記第１のコイル型セグメントの前記第１の縦方向端部（１１６）に取り付けられている円環状側壁（１６４）を有している全体的にトロイド形状を有しているデュワー容器（１５８）を更に含んでおり、
前記第１及び第２の超伝導コイル（１２６及び１３２）、前記第１及び第２のスペーサ・リング（１３８及び１４０）、並びに前記プレート部材（１４２）は、前記デュワー容器の内部に設けられており、
前記デュワー容器は、前記第１及び第２の超伝導コイルに物理的に接触している液体クライオジェン（１６８）を収納しており、
前記第１の超伝導コイルの前記第２の側面（１３０）は、前記デュワー容器の前記円環状側壁に縦方向に当接しており、
前記プレート部材は、前記デュワー容器の前記円環状側壁に取り付けられている請求項１に記載のマグネット（１１０）。
【請求項９】
前記デュワー容器から全体的に離隔して設けられていると共に該デュワー容器を全体的に包囲している熱シールド（１７０）と、該熱シールドから全体的に離隔して設けられていると共に該熱シールドを全体的に包囲している真空容器（１７２）と、前記真空容器に取り付けられているハウジング（１７６）を有しており、前記熱シールドに熱的に接触している第１のステージ（１７８）を有していると共に、前記デュワー容器の内部に延びている第２のステージ（１８０）を有しているクライオクーラ・コールドヘッド（１７４）と、該クライオクーラ・コールドヘッドの前記第２のステージに取り付けられている再凝縮用コイル（１８２）とを更に含んでいる請求項８に記載のマグネット。
【請求項１０】
前記第１及び第２の超伝導コイル（１２６及び１３２）は、同じ第１の方向に電流を流し、該第１の方向と反対の方向に電流を流す超伝導遮蔽用コイル（１８４）を更に含んでおり、該超伝導遮蔽用コイルは、前記軸（１１４）と全体的に同軸状に整列しており、前記第１及び第２の超伝導コイルから半径方向外向きに設けられていると共に該第１及び第２の超伝導コイルから離隔して設けられており、前記超伝導遮蔽用コイルは、前記プレート部材（１４２）により支持されている請求項１に記載のマグネット（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は一般的には、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）診断システムの一部として高磁場を発生するために用いられる超伝導マグネットに関し、より具体的には、脳等の人体の特定の部分をイメージングするためのコンパクトな設計を有している上述のようなマグネットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超伝導マグネットを採用しているＭＲＩシステムは、医療診断等の様々な分野で用いられている。公知の超伝導マグネットに、１９９５年５月１６日にDorri 等に付与された米国特許第５，４１６，４１５号「ヒトの脳をイメージングするための肩上型ＭＲＩマグネット」（"Over-Shoulder MRI Magnet For Human Brain Imaging"）のマグネット設計がある。この設計では、マグネット付属の円環状円筒形状を有している真空容器が、一方の縦方向端部により小径のボアを、又、他方の縦方向端部により大径のボアを有している。より大径のボアは、患者の肩の周りに適合しており、他方、より小径のボアは、脳のＭＲＩイメージングのために患者の頭部を受け入れる。真空容器の内部には熱シールドが設けられており、熱シールドの内部にはコイル型（coil form）によって支持されている超伝導コイルが設けられている。円環状円筒形状を有しているコイル型は、より大径のコイル型の部分がより小径のコイル型の部分へ移行する階段領域に加わる曲がりモーメントに耐えるのに十分頑丈となるように、十分な寸法及び重量を有していなければならない。曲がりモーメントは、４テスラのマグネットによって、電磁力が最も左側に位置している超伝導コイルを右側へ押し、他の超伝導コイル、特に、最も右側に位置している超伝導コイルを左側へ押す際に加えられる。求められているものは、ヒトの脳の高磁場ＭＲＩイメージングのために設計されているより軽量の超伝導マグネットである。
【０００３】
【本発明の概要】
本発明の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）マグネットは、全体的に円環状円筒形状を有している第１及び第２のコイル型セグメントを含んでおり、第１及び第２のコイル型セグメントは、全体的に同軸状に整列しており、第１及び第２の縦方向端部を有していると共に、これらのコイル型セグメントの第２の端部同士が互いに縦方向に近接するようにして配置されている。第２のコイル型セグメントの外径は、第１のコイル型セグメントの外径よりも小さい。第１のコイル型セグメントの周囲に、その第１の端部に近接して第１の超伝導コイルが巻回されており、又、第２のコイル型セグメントの周囲に、その第１の端部に近接して第２の超伝導コイルが巻回されている。第１のスペーサ・リングが、第１のコイル型セグメントに取り付けられていると共に第１の超伝導コイルの側面に縦方向に当接しており、又、第２のスペーサ・リングが、第２のコイル型セグメントを円周方向に包囲しており、第２のコイル型セグメントに取り付けられていると共に第２の超伝導コイルの側面に縦方向に当接している。２つ又はそれ以上の円周方向に隔設されたプレート部材が、第１及び第２のスペーサ・リングに取り付けられていると共にこれらのスペーサ・リングから半径方向外向きに延びており、且つ第１及び第２の超伝導コイルから半径方向外向きに配置されていると共にこれらの超伝導コイルから離隔して設けられている。
【０００４】
本発明から、様々な利点及び長所が得られる。最大電磁力は、縦方向に最も外側に位置している第１及び第２の超伝導コイルによって加えられる縦方向内向きの力から生じる。これらのコイルを、薄肉の第１及び第２のコイル型セグメント上に巻回することができる。得られた構造においては、上述の力は反作用し、第１及び第２のスペーサ・リングを介して、取り付けられたプレート部材へ到る。この構造は又、従来技術の厚肉のコイル型よりも重量が軽く、製造及び組み立てがより容易である。
【０００５】
【実施例】
ここで図面について説明する。図１及び図２は、本発明の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）マグネット１１０の第１の好ましい実施例を示している。マグネット１１０は、全体的に円環状円筒形状を有している第１のコイル型セグメント１１２を含んでおり、第１のコイル型セグメント１１２は、全体的に縦方向に延びている軸１１４を有している。第１のコイル型セグメント１１２は、全体的に一定の外径と、第１の縦方向端部１１６と、第２の縦方向端部１１８とを有している。マグネット１１０は又、全体的に円環状円筒形状を有している第２のコイル型セグメント１２０を含んでいる。第２のコイル型セグメント１２０は、第１のコイル型セグメント１１２の外径よりも小さい全体的に一定の外径を有している。第２のコイル型セグメント１２０は又、第１の縦方向端部１２２を有しており、更に、第１のコイル型セグメント１１２の第２の縦方向端部１１８に縦方向に近接して設けられている第２の縦方向端部１２４を有している。好ましくは、第１及び第２のコイル型セグメント１１２及び１２０は、非磁性ステンレス鋼等の金属から本質的に成っているが、これに限定されない。
【０００６】
マグネット１１０は又、第１の超伝導コイル１２６を含んでおり、第１の超伝導コイル１２６は、縦方向に延びている軸１１４に全体的に同軸状に整列していると共に第１のコイル型セグメント１１２の周囲に円周方向に巻回されている。第１の超伝導コイル１２６は又、第１の側面１２８を有しており、更に、第１のコイル型セグメント１１２の第１の縦方向端部１１６に近接して縦方向に設けられている第２の側面１３０を有している。マグネット１１０は更に、第２の超伝導コイル１３２を含んでおり、第２の超伝導コイル１３２は、縦方向に延びている軸１１４に全体的に同軸状に整列していると共に第２のコイル型セグメント１２０の周囲に円周方向に巻回されている。第２の超伝導コイル１３２は又、第１の側面１３４を有しており、更に、第２のコイル型セグメント１２０の第１の縦方向端部１２２に近接して縦方向に設けられている第２の側面１３６を有している。好ましくは、第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２は、第１及び第２のコイル型セグメント１１２及び１２０によってそれぞれ支持される必要のある非含浸ニオブ−チタン超伝導コイルを含んでいる。このような非含浸コイルは、コイル型によって支持される必要のない自立型のエポキシ含浸超伝導コイルよりも製造が容易であり且つ製造経費が安価である。
【０００７】
マグネット１１０は更に、第１のスペーサ・リング１３８を含んでおり、第１のスペーサ・リング１３８は、縦方向に延びている軸１１４に全体的に同軸状に整列していると共に第１のコイル型セグメント１１２に取り付けられている。第１のスペーサ・リング１３８は、第１の超伝導コイル１２６の第１の側面１２８に縦方向に当接している。マグネット１１０は加えて、第２のスペーサ・リング１４０を含んでおり、第２のスペーサ・リング１４０は、縦方向に延びている軸１１４に全体的に同軸状に整列しており、第２のコイル型セグメント１２０を円周方向に包囲していると共に第２のコイル型セグメント１２０に取り付けられている。第２のスペーサ・リング１４０は、第２の超伝導コイル１３２の第１の側面１３４に縦方向に当接している。一実施例では、第１の超伝導コイル１２６は、第１のコイル型セグメント１１２の周囲に円周方向に巻回されている唯一の超伝導コイルであり、第１のスペーサ・リング１３８は、第１のコイル型セグメント１１２の第２の縦方向端部１１８及び第２のコイル型セグメント１２０の第２の縦方向端部１２４に当接していると共にこれらの縦方向端部１１８及び１２４を互いに接続している。好ましくは、第１及び第２のスペーサ・リング１３８及び１４０は、非磁性ステンレス鋼等の金属から本質的に成っているが、これに限定されない。好ましい構成においては、第１のスペーサ・リング１３８は、第１のコイル型セグメント１１２の第２の縦方向端部１１８に溶接されていると共に第２のコイル型セグメント１２０の第２の縦方向端部１２４に溶接されており、又、第２のスペーサ・リング１４０は、第２のコイル型セグメント１２０に溶接されている。
【０００８】
マグネット１１０は加えて、複数の（好ましくは、少なくとも３つの）円周方向に隔設されたプレート部材１４２を含んでおり、プレート部材１４２は、第１及び第２のスペーサ・リング１３８及び１４０に取り付けられていると共にこれらのスペーサ・リング１３８及び１４０から半径方向外向きに延びており、且つ第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２から半径方向外向きに設けられていると共にこれらの超伝導コイル１２６及び１３２から離隔して設けられている。好ましくは、プレート部材１４２は、非磁性ステンレス鋼等の金属から本質的に成っているが、これに限定されない。好ましい構成においては、プレート部材１４２は、第１及び第２のスペーサ・リング１３８及び１４０に溶接されている。
【０００９】
好ましい実施例では、マグネット１１０は又、多数の（好ましくは、少なくとも３つの）更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０を含んでおり、これらの超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０は、縦方向に延びている軸１１４に全体的に同軸状に整列していると共に第２のコイル型セグメント１２０の周囲に円周方向に巻回されている。この場合には、マグネット１１０は更に、更なる超伝導コイルの数よりも１つ少ない数に等しい（即ち、前述した「多数」の数から１を差し引いた数に等しい）更なるスペーサ・リング１５２、１５４及び１５６を含んでいる。更なるスペーサ・リング１５２、１５４及び１５６は、縦方向に延びている軸１１４に全体的に同軸状に整列しており、第２のコイル型セグメント１２０を円周方向に包囲していると共に第２のコイル型セグメント１２０に取り付けられている。更なるスペーサ・リング１５２、１５４及び１５６はそれぞれ、更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０の対応する隣接した対の間に縦方向に設けられていると共にこれらの対に当接している。例えば、更なるスペーサ・リング１５４は、更なる超伝導コイル１４６及び１４８から成る対の間に縦方向に設けられていると共にこの対に当接しており、このようなコイルの対が、更なるスペーサ・リング１５４に対応している更なる超伝導コイルの隣接した対に相当している。又、更なる超伝導コイルのうちの一方の超伝導コイル１４４は、第１のスペーサ・リング１３８に縦方向に当接しており、更なる超伝導コイルのうちの他方の超伝導コイル１５０は、第２のスペーサ・リング１４０に縦方向に当接している。好ましくは、更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０は、第２のコイル型セグメント１２０によってそれぞれ支持される必要のある非含浸ニオブ−チタン超伝導コイルを含んでいる。好ましくは、更なるスペーサ・リング１５２、１５４及び１５６は、ファイバグラス又はその他のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等のプラスチックから本質的に成っているが、これらに限定されない。好ましい構成においては、更なるスペーサ・リング１５２、１５４及び１５６は、第２のコイル型セグメント１２０に接着剤で結合されているが、プレート部材１４２には取り付けられておらず、好ましくはプレート部材１４２から離隔して設けられている。一実施例では、マグネット１１０は更に、アルミニウム・リング又は非磁性ステンレス鋼リング等のコイル・オーバラップ（overwrap）（明瞭にするために図面から省略されている。）を含んでおり、コイル・オーバラップは、各々の超伝導コイル及び各々の更なる超伝導コイルを円周方向に包囲して、マグネットの動作中に発生される電磁力によるこれらのコイルの半径方向外向きの動きを阻止している。
【００１０】
典型的には、液体クライオジェン（液体ヘリウム等、但し、これに限定されない。）及び／又はクライオクーラ・コールドヘッドを用いて、第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２並びに更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０を冷却する。好ましい構成においては、マグネット１１０は又、全体的にトロイド形状を有しているデュワー容器１５８を含んでおり、デュワー容器１５８は、第１及び第２のコイル型セグメント１１２及び１２０によって少なくとも部分的に画定されている円周状内部壁１６０と、円周状外部壁１６２と、第１のコイル型セグメント１１２の第１の縦方向端部１１６に取り付けられていると共に円周状内部壁及び外部壁１６０及び１６２を互いに接続している円環状側壁１６４と、第２のコイル型セグメント１２０の第１の縦方向端部１２２に取り付けられていると共に円周状内部壁及び外部壁１６０及び１６２を互いに接続している更なる円環状側壁１６６とを含んでいる。デュワー容器１５８の内部に、第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２と、更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０と、第１及び第２のスペーサ・リング１３８及び１４０と、更なるスペーサ・リング１５２、１５４及び１５６と、プレート部材１４２とが配設されている。デュワー容器１５８は、液体クライオジェン１６８（液体ヘリウム等。但し、これに限定されない。）を収納しており、液体クライオジェン１６８は、第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２に物理的に接触していると共に、更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０に物理的に接触している。第１の超伝導コイル１２６の第２の側面１３０は、デュワー容器１５８の円環状側壁１６４に縦方向に当接しており、プレート部材１４２は、デュワー容器１５８の円環状側壁１６４に取り付けられている。第２の超伝導コイル１３２の第２の側面１３６は、デュワー容器１５８の更なる円環状側壁１６６に縦方向に当接しており、プレート部材１４２は、デュワー容器１５８の更なる円環状側壁１６６から離隔して設けられている。
【００１１】
又、好ましい構成においては、マグネット１１０は、デュワー容器１５８から全体的に離隔して設けられていると共にデュワー容器１５８を全体的に包囲している熱シールド１７０と、熱シールド１７０から全体的に離隔して設けられていると共に熱シールド１７０を全体的に包囲している真空容器１７２とを含んでいる。特記しておくと、従来は、断熱用のスペーサを用いて、熱シールド１７０を真空容器１７２から離隔しつつ支持しており、又、デュワー容器１５８を熱シールド１７０から離隔しつつ支持している（これらのスペーサは、明瞭にするために図面から省略されている。）。更に、マグネット１１０は、クライオクーラ・コールドヘッド１７４を含んでおり、クライオクーラ・コールドヘッド１７４は、真空容器１７２に取り付けられているハウジング１７６と、熱シールド１７０に熱的に接触している第１のステージ１７８と、デュワー容器１５８の内部に延びている第２のステージ１８０とを有している。加えて、マグネット１１０は、クライオクーラ・コールドヘッド１７４の第２のステージ１８０に取り付けられている再凝縮用コイル１８２を含んでおり、沸騰蒸発した液体クライオジェン１６８を再凝縮している。
【００１２】
好ましくは、第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２は、同じ第１の方向に電流を流す。この「第１の方向」は、電流の方向の微小な縦方向成分を一切無視して、縦方向に延びている軸１１４を巡る時計回り又は反時計回りの円周方向のいずれかであるものとして定義される。典型的には、更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０も又、同じ第１の方向に電流を流す。迷走磁場が問題になるときには、マグネット１１０は又、第１の方向と反対の方向に電流を流す超伝導遮蔽用コイル１８４を含んでいると好ましい。超伝導遮蔽用コイル１８４は、縦方向に延びている軸１１４に全体的に同軸状に整列しており、第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２から半径方向外向きに設けられていると共にこれらの超伝導コイル１２６及び１３２から離隔して設けられている。超伝導遮蔽用コイル１８４は、プレート部材１４２によって支持されている。
【００１３】
マグネット１１０は、真空容器１７２のうち第１のコイル型セグメント１１２に近接している部分の内径によって画定されているより大径の第１のボア１８６と、真空容器１７２のうち第２のコイル型セグメント１２０に近接している残りの部分の内径によって画定されているより小径の第２のボア１８８とを有している。マグネット１１０は又、第２のボア１８８の全体的に内側に設けられている勾配コイルと、勾配コイルの半径方向内側に第２のボア１８８の全体的に内側に設けられている無線周波数コイルとを含んでいる（これらの勾配コイル及び無線周波数コイルは、明瞭にするために図面から省略されている。）。又、当業者に公知のように、ＭＲＩマグネットは典型的には又、真空容器１７２と勾配コイルとの間に、受動シムと、勾配シールドと、ギャップとを含んでいてもよく、又、典型的には、勾配コイルと無線周波数コイルとの間に、無線周波数シールドと、ギャップとを含んでいてもよい（これらのシム、シールド及びギャップは、明瞭にするために図示されていない。）。ここで言及しておくと、渦電流の存在しないマグネット１１０用の真空容器１７２上及びその内部において、連続した金属経路が回避されているならば、勾配シールドを省略してもよい。
【００１４】
マグネット１１０を用いて肢部等の人体の様々な部分をイメージングしてもよいが、マグネット１１０の第１及び第２の超伝導コイル１２６及び１３２、並びに更なる超伝導コイル１４４、１４６、１４８及び１５０は好ましくは、当業者の技術の範囲内にあることであるが、第２のボア１８８の内部に位置していると共に縦方向に延びている軸１１４に沿って中心が配置されている球状のイメージング空間１９０（点線で図示されている。）の内部で少なくとも３テスラの総磁場強度を有した状態でヒトの脳の高磁場ＭＲＩイメージングを行うように特定的に設計されている。第１及び第２のボア１８６及び１８８は好ましくは、患者の頭部が第２のボア１８８内に少なくとも部分的に延びている際に患者の肩１９２が第１のボア１８６内に適合し、且つ第２のボア１８８が患者の肩１９２の幅よりも小さい直径を有するように寸法決めされている。
【００１５】
再び図面について説明する。図３は、本発明の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）マグネット２１０の第２の好ましい実施例を示している。マグネット２１０は、全体的に円環状円筒形状を有している第１のコイル型セグメント２１２を含んでおり、第１のコイル型セグメント２１２は、全体的に縦方向に延びている軸２１４を有している。第１のコイル型セグメント２１２は、全体的に一定の外径と、第１の縦方向端部２１６と、第２の縦方向端部２１８とを有している。マグネット２１０は又、全体的に円環状円筒形状を有している第２のコイル型セグメント２２０を含んでいる。第２のコイル型セグメント２２０は、第１のコイル型セグメント２１２の外径よりも小さい全体的に一定の外径を有している。第２のコイル型セグメント２２０は又、第１の縦方向端部２２２を有しており、更に、第１のコイル型セグメント２１２の第２の縦方向端部２１８に縦方向に近接して設けられている第２の縦方向端部２２４を有している。好ましくは、第１及び第２のコイル型セグメント２１２及び２２０は、非磁性ステンレス鋼等の金属から本質的に成っているが、これに限定されない。
【００１６】
マグネット２１０は又、第１の超伝導コイル２２６を含んでおり、第１の超伝導コイル２２６は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列していると共に第１のコイル型セグメント２１２の周囲に円周方向に巻回されている。第１の超伝導コイル２２６は又、第１の側面２２８を有しており、更に、第１のコイル型セグメント２１２の第１の縦方向端部２１６に近接して縦方向に設けられている第２の側面２３０を有している。マグネット２１０は更に、第２の超伝導コイル２３２を含んでおり、第２の超伝導コイル２３２は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列していると共に第２のコイル型セグメント２２０の周囲に円周方向に巻回されている。第２の超伝導コイル２３２は又、第１の側面２３４を有しており、更に、第２のコイル型セグメント２２０の第１の縦方向端部２２２に近接して縦方向に設けられている第２の側面２３６を有している。好ましくは、第１及び第２の超伝導コイル２２６及び２３２は、第１及び第２のコイル型セグメント２１２及び２２０によってそれぞれ支持される必要のある非含浸ニオブ−チタン超伝導コイルを含んでいる。このような非含浸コイルは、コイル型によって支持される必要のない自立型のエポキシ含浸超伝導コイルよりも製造が容易であり且つ製造経費が安価である。
【００１７】
マグネット２１０は更に、第１のスペーサ・リング２３８を含んでおり、第１のスペーサ・リング２３８は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列しており、第１のコイル型セグメント２１２を円周方向に包囲していると共に第１のコイル型セグメント２１２に取り付けられている。第１のスペーサ・リング２３８は、第１の超伝導コイル２２６の第１の側面２２８に縦方向に当接している。マグネット２１０は加えて、第２のスペーサ・リング２４０を含んでおり、第２のスペーサ・リング２４０は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列しており、第２のコイル型セグメント２２０を円周方向に包囲していると共に第２のコイル型セグメント２２０に取り付けられている。第２のスペーサ・リング２４０は、第２の超伝導コイル２３２の第１の側面２３４に縦方向に当接している。好ましくは、第１及び第２のスペーサ・リング２３８及び２４０は、非磁性ステンレス鋼等の金属から本質的に成っているが、これに限定されない。好ましい構成においては、第１のスペーサ・リング２３８は、第１のコイル型セグメント２１２に溶接されており、第２のスペーサ・リング２４０は、第２のコイル型セグメント２２０に溶接されている。
【００１８】
マグネット２１０は加えて、複数の（好ましくは、少なくとも３つの）円周方向に隔設されたプレート部材２４２を含んでおり、プレート部材２４２は、第１及び第２のスペーサ・リング２３８及び２４０に取り付けられていると共にこれらのスペーサ・リング２３８及び２４０から半径方向外向きに延びており、且つ第１及び第２の超伝導コイル２２６及び２３２から半径方向外向きに設けられていると共にこれらの超伝導コイル２２６及び２３２から離隔して設けられている。好ましくは、プレート部材２４２は、非磁性ステンレス鋼等の金属から本質的に成っているが、これに限定されない。好ましい構成においては、プレート部材２４２は、第１及び第２のスペーサ・リング２３８及び２４０に溶接されている。
【００１９】
この第２の好ましい実施例では、マグネット２１０は又、補足のスペーサ・リング２５７を含んでおり、補足のスペーサ・リング２５７は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列しており、第１のコイル型セグメント２１２の第２の縦方向端部２１８及び第２のコイル型セグメント２２０の第２の縦方向端部２２４に当接していると共にこれらの縦方向端部２１８及び２２４を互いに接続しているが、プレート部材２４２のいずれの部分にも取り付けられていない。好ましくは、補足のスペーサ・リング２５７は、非磁性ステンレス鋼等の金属から本質的に成っているが、これに限定されない。好ましい構成においては、補足のスペーサ・リング２５７は、第１のコイル型セグメント２１２の第２の縦方向端部２１８に溶接されていると共に第２のコイル型セグメント２２０の第２の縦方向端部２２４に溶接されている。マグネット２１０は加えて、補足の超伝導コイル２５１を含んでおり、補足の超伝導コイル２５１は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列しており、第１のコイル型セグメント２１２の周囲に円周方向に巻回されており、第１のスペーサ・リング２３８と補足のスペーサ・リング２５７との間に縦方向に設けられていると共にこれらのスペーサ・リング２３８及び２５７に当接している。
【００２０】
好ましくは、マグネット２１０は更に、多数の更なる超伝導コイル２４４、２４６及び２４８を含んでおり、これらの超伝導コイル２４４、２４６及び２４８は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列していると共に第２のコイル型セグメント２２０の周囲に円周方向に巻回されている。この場合には、マグネット２１０は更に、更なる超伝導コイルの数よりも１つ少ない数に等しい（即ち、前述した「多数」の数から１を差し引いた数に等しい）更なるスペーサ・リング２５２及び２５４を含んでいる。更なるスペーサ・リング２５２及び２５４は、縦方向に延びている軸２１４に全体的に同軸状に整列しており、第２のコイル型セグメント２２０を円周方向に包囲していると共に第２のコイル型セグメント２２０に取り付けられている。更なるスペーサ・リング２５２及び２５４はそれぞれ、更なる超伝導コイル２４４、２４６及び２４８の対応する隣接した対の間に縦方向に設けられていると共にこれらの対に当接している。更に、更なる超伝導コイルのうちの一方の超伝導コイル２４４は、補足のスペーサ・リング２５７に縦方向に当接しており、更なる超伝導コイルのうちの他方の超伝導コイル２４８は、第２のスペーサ・リング２４０に縦方向に当接している。好ましくは、更なる超伝導コイル２４４、２４６及び２４８は、第２のコイル型セグメント２２０によって支持される必要のある非含浸ニオブ−チタン超伝導コイルを含んでいる。好ましくは、更なるスペーサ・リング２５２及び２５４は、ファイバグラス又はその他のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等のプラスチックから本質的に成っているが、これらに限定されない。好ましい構成においては、更なるスペーサ・リング２５２及び２５４は、第２のコイル型セグメント２２０に接着剤で結合されているが、プレート部材２４２には取り付けられておらず、好ましくはプレート部材２４２から離隔して設けられている。一実施例では、マグネット２１０は更に、アルミニウム・リング又は非磁性ステンレス鋼リング等のコイル・オーバラップ（明瞭にするために図面から省略されている。）を含んでおり、コイル・オーバラップは、第１、第２及び補足の超伝導コイルの各々並びに更なる超伝導コイルの各々を円周方向に包囲して、マグネットの動作中に発生される電磁力によるこれらのコイルの半径方向外向きの動きを阻止している。
【００２１】
本発明の２つの好ましい実施例に関する以上の記載は、説明の目的で提示されたものである。この記載は、網羅を意図したものではなく、又、本発明を開示されている厳密な形態に限定することを意図したものでもなく、以上の教示に照らせば多くの改変及び変形が可能であることは明らかである。従って、本発明の要旨は、特許請求の範囲によって定義されているものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＭＲＩマグネットの第１の好ましい実施例の断面を上方向から見た概略的な平面図である。
【図２】図１の線２−２に沿って切断したときの断面図である。
【図３】本発明のＭＲＩマグネットの第２の好ましい実施例の対称的な二半部の断面を上方向から見た概略的な平面図である。
【符号の説明】
１１０  ＭＲＩマグネット（第１の実施例−図１及び図２）
１１２  第１のコイル型セグメント
１１４  縦方向に延びている軸
１１６  第１のコイル型セグメントの第１の縦方向端部
１１８  第１のコイル型セグメントの第２の縦方向端部
１２０  第２のコイル型セグメント
１２２  第２のコイル型セグメントの第１の縦方向端部
１２４  第２のコイル型セグメントの第２の縦方向端部
１２６  第１の超伝導コイル
１２８  第１の超伝導コイルの第１の側面
１３０  第１の超伝導コイルの第２の側面
１３２  第２の超伝導コイル
１３４  第２の超伝導コイルの第１の側面
１３６  第２の超伝導コイルの第２の側面
１３８  第１のスペーサ・リング
１４０  第２のスペーサ・リング
１４２  プレート部材
１４４  更なる超伝導コイル
１４６  更なる超伝導コイル
１４８  更なる超伝導コイル
１５０  更なる超伝導コイル
１５２  更なるスペーサ・リング
１５４  更なるスペーサ・リング
１５６  更なるスペーサ・リング
１５８  デュワー容器
１６０  デュワー容器の円周状内部壁
１６２  デュワー容器の円周状外部壁
１６４  円環状側壁
１６６  更なる円環状側壁
１６８  液体クライオジェン
１７０  熱シールド
１７２  真空容器
１７４  クライオクーラ・コールドヘッド
１７６  クライオクーラ・コールドヘッドのハウジング
１７８  クライオクーラ・コールドヘッドの第１ステージ
１８０  クライオクーラ・コールドヘッドの第２ステージ
１８４  超伝導遮蔽用コイル
１８２  再凝縮用コイル
１８６  真空容器の第１のボア
１８８  真空容器の第２のボア
１９０  球状のイメージング空間
１９２  患者の肩
１９４  患者の頭部
２１０  ＭＲＩマグネット（第２の実施例−図３）
２５１  補足の超伝導コイル
２５７  補足のスペーサ・リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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