(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導特性を有する物質から構成され、有限の領域において所定方向に向かう均一磁場を発生させるために電流を流す超電導コイルと、該超電導コイルを超電導特性を示す温度にまで冷却する冷媒を収容する冷却容器とから成る一対の対向して設けられた磁場発生源と、該磁場発生源を支持する１以上の支持手段とを具備し、
前記支持手段の少なくとも一つは、前記冷却容器の前記所定方向に平行な側面に接続されて前記冷媒を通過させる超電導磁石装置において、
前記支持手段は、前記所定方向と直交する断面の一部が、前記側面において前記冷却容器の外周より外側へ張り出していることを特徴とする超電導磁石。
【請求項２】
請求項１記載の超電導磁石において
前記支持手段は、内部に前記冷媒を通過させる経路を有し、
前記経路の少なくとも一つの端部は、前記冷却容器の前記所定方向の中間の位置に接続されていることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の超電導磁石装置を用いたＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）に適した超電導磁石装置に係り、特に、広い開口を有することで被検者に開放感を与え、また、検査者に対しては被検者へのアクセスを容易にした超電導磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８，図９は、特願平８−３０３９６５号に開示されたもので、図８は超電導磁石装置の全体斜視，図９は図８の計測空間における横断面図である。図８において、磁場発生源である円形の超電導コイルを収納する冷却容器８が計測空間（均一磁場発生領域）５を挟んで上下方向に対向して対称に配置されている。この磁場発生源である超電導コイルは、計測空間５に上下方向に高強度の均一磁場を発生させるものである。円形の超電導コイルを収納する冷却容器８も円筒形状をしており、上下方向に対称に配置されている。
【０００３】
この冷却容器８は図示を省略した真空容器と冷媒容器を含み、超電導コイルを超電導状態に冷却，維持する。２つの冷却容器８はその間に配置された連結管２１によって所定の距離を保持して支持される。この連結管２１は、機械的に上下の冷却容器８を支える働きをしているが、必要によっては、上下の冷媒容器（冷媒は液体ヘリウムなど使用）を熱的に接続させる働きを持たせても良い。この場合の連結管２１の構造は、例えば中心部に冷媒槽、その周囲に熱シールド、真空槽が配されたものとなる。このようにすることで、冷凍機を上下の冷却容器８に１台ずつ設ける必要がなくなり、システムに１台の冷凍機で間に合わせることが可能となったり、液体ヘリウムを供給するためのバルブを上側１箇所のみで間に合わせることが可能となったりする。また、必要によっては、中に超電導線を通し、上下に配置した超電導コイルを直列に接続する働きを持たせても良い。この場合の連結管２１の構造は、例えば中心部に超電導線，その周囲に冷媒槽，その周囲に熱シールド，真空槽が配されたものとなる。このようにすることで、上下の超電導コイルに対して独立に永久電流スイッチを設ける必要がなくなったり、上下の超電導コイルのどちらかでクエンチが発生した場合、瞬時に上下に流れる電流が減衰するので、力学的アンバランスが生じなくなるといった利点がある。
【０００４】
また、連結管２１の配置は、図示では計測空間５の左右に配置しているが、この本数はこれに限定されず、１本ずつでも３本ずつでも良いし、また、本数が左右非対称でもよい。しかし、冷却容器８の支持の点から、力のバランスを考えて左右対称の方が良い。
【０００５】
一方、磁場発生源である超電導コイルによって発生された磁束による装置外部における漏洩磁場を低減するために、冷却容器８の外周部には鉄による磁気シールドが設けられている。具体的には、上下の冷却容器８の上下を円形の鉄板２３で囲み、更に上下の鉄板２３を円柱状の鉄柱２２の部分との磁気的結合を高めて、漏洩磁場を抑制するために、両者の間に補助鉄材２４を設けている。補助鉄材２４は図９に示す如く鉄板２３と鉄柱２２の外周を滑らかな形状にして接続することにより、両者の間で磁束がスムーズに流れるので、磁気飽和が生じにくくなる。このように磁場発生源の周囲を鉄などの強磁性体で囲むことで、装置外部に発生する磁束に対し磁路（帰路）が形成されるので、漏洩磁場が遠方にまで広がることを抑制できる。
【０００６】
ここで、今後の説明のために、計測空間（均一磁場発生領域）５の中心を原点とする３次元直交座標を定義しておく。この座標系の一例として、上下方向にＺ軸を持ち、前後方向にＹ軸，左右方向にＸ軸をそれぞれ設定される。
上述の超電導磁石をＭＲＩ装置に適用した場合、検査用テーブルに載せられた被検者は、一般にＹ軸方向に沿って超電導磁石装置の計測空間５の中に挿入される。
【０００７】
この第１の従来例では、冷却容器８の連結管２１および鉄柱２２は、Ｘ軸上には配置されておらず、計測空間５の上下方向の中心軸であるＺ軸より奥側（後方）に配置されている。すなわち、冷却容器８はＺ軸より奥側で連続管２１により支持され、鉄柱２２は鉄板２３とＺ軸より奥側で磁気的に接続されているために、Ｘ軸上に連結管２１も鉄柱２２も存在しない。このため、装置外部から計測空間５に挿入された被検者に対して、検査者は装置の横側から自由にアクセスすることができる。この結果、検査者はＩＶＭＲなどを含む種々の処置をより容易に行うことができる。また、超電導磁石装置の計測空間５の中に入った被検者から見た場合には、横方向の視野が広がったことにより、開放感が大きくなるため、安心して検査が受けられるという効果が生まれる。
【０００８】
一方、第２の従来例として漏洩磁場を低減することを、強磁性体によってでなく、シールドコイルによって行なうアクティブシールド方式超電導磁石も、提案されている。このアクティブシールド方式超電導磁石では、多量の強磁性体を用いないので、装置の重量が大きくならない、という利点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、より大がかりなＩＶＭＲを行う場合、連結管２１が検査者にとって妨げになるという問題があった。
【００１０】
上述の如く、従来の被検者に垂直方向の磁場を印加し、磁気シールドを施し、上下の磁気シールドをヨークによって接続し磁気回路を組んだことを特徴とする超電導磁石装置では、連結管がＩＶＭＲ等において、邪魔となった。第１の従来例では、連結管は計測空間である均一磁場発生領域付近に存在する。術者は外部より被検者ヘアクセスするが、ＩＶＭＲの場合、手術ではカテーテル等の器具を外部より引っぱってこなければならず、また、被検者に対して手術（作業）をする際にも腕を自由に動かす必要がある。その点、均一磁場発生領域付近に連結管が存在すると術者の行動が制限され、不便となる。また、被検者にとっても磁石に入った状態で、横方向の視野の奥行が狭くなっているために圧迫感を受けるという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点を緩和するためのものであり、術者が手術の際に、連結管が邪魔とならないような超電導磁石を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の超電導磁石は、上記目的を達成するために、超電導特性を有する物質から構成され、有限の領域において所定方向に向かう均一磁場を発生させるための電流を流す超電導コイルと、該超電導コイルを超電導特性を示す温度にまで冷却する冷媒を収容する冷却容器とから成る一対の対向して設けられた磁場発生源と、該磁場発生源を支持する１以上の支持手段とを具備した超電導磁石装置において、前記支持手段の少なくとも一つは、前記冷却容器の前記均一磁場の方向に平行な側面に接続されている。
好ましくは、前記支持手段の少なくとも一部は、前記冷却容器の外周より張り出して設置されている。
また、好ましくは、前記支持手段は、内部に前記冷媒を通過させる経路を有し、前記経路の少なくとも一つは、前記冷却容器の側面の中間部で該冷却容器の内部に通じている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
本発明に係る超電導磁石装置の第１の実施例を図１に示す。図１は第１の実施例における全体斜視図、図２は図１の計測空間における横断面図である。
いずれも、パッシブシールド型超電導磁石，２本柱の例であり、前後左右対称な例である。
【００１４】
左右対称に配設したヨーク１０ａおよび１０ｂの上端および下端に、それぞれ磁気シールド板１１ａおよび１１ｂが設けられている。この磁気シールド板１１ａ，１１ｂは図９の従来の鉄板２３より左右に延長した形にしてヨーク１０ａ，１０ｂに接続し、これらで構成される開口を大にしたものである。磁気シールド板１１ａおよび１１ｂの内側には、それぞれ、円筒形状の冷却容器１２ａおよび１２ｂが配置されている。冷却容器１２ａは図３に示す如く、円形状の超電導コイル１３ａを収納した冷却容器１４ａと、この冷却容器１４ａを囲むように形成配置した真空容器１５ａとよりなっている。そして、この真空容器１５ａの中には熱シールド１６ａが配置されている。下側の冷却容器１２ｂも、同様に、円形状の超電導コイル１３ｂを有する冷媒容器１４ｂと、内部に熱シールド１６ｂを配設した真空容器１５ｂとよりなっている。上下方向に対向して対称に配置された超電導コイル１３ａおよび１３ｂは磁場発生源となるものであり、その構成は基本的には従来例と同様のもので、計測空間３５に上下方向に高強度の均一磁場を発生させるものである。
【００１５】
次に、ヨーク１０ａに近接して連結管１７ａを植立する。連結管１７ａはその中心に冷媒（液体ヘリウムあるいは気化ヘリウム）を通すための冷媒通路１８ａと、熱シールド１９ａを有する真空通路２０ａとより構成する。冷媒通路１８ａは、上下の縁部３０ａおよび３０ｂを通して、それぞれ、冷媒容器１４ａおよび１４ｂの右端に機械的に接続する。真空通路２０ａも、上下の縁部３１ａおよび３１ｂを通して、それぞれ、真空容器１５ａおよび１５ｂに接続する。熱シールド１９ａは熱シールド１６ａおよび１６ｂに接続する。
【００１６】
一方、左側ヨーク１０ｂに対しても、これに近接して連結管１７ｂを植立する。この連結管１７ａの構成および冷媒容器１４ａ，１４ｂと真空容器１５ａ，１５ｂと熱シールド１６ａ，１６ｂとの接続の仕方は、前述の連結管１７ａの場合と同様であるので、その説明を省略する。このように、連結管１７ａ，１７ｂはヨーク１０ａ，１０ｂに近接して設けられ、冷却容器１２ａ，１２ｂとは迂回した形で接続されている。
【００１７】
本例は磁気シールド板１１ａ，１１ｂの左右方向を延長した型に形成して、その両端をヨーク１０ａ，１０ｂで支えるように構成したので、ヨーク１０ａ，１０ｂの間が広がり、その広がった部分に連結管１７ａ，１７ｂを植立することができる。そのため連結管１７ａ，１７ｂは、ＩＶＭＲの際に検査官が被検者へアクセスする際に、邪魔となりにくくなる。連結管１７ａ，１７ｂは計測空間である均一磁場発生領域付近から離れて存在するために、第１の従来例の場合よりも、装置の外部から被検者にアクセスする際に、腕を動かすスペースが大きくなり、自由がきくようになった。そして、カテーテル等の器具を外部より引っぱりやすくなった。つまり、第１の従来例の問題点が緩和された。また、被検者にとっても磁石に入った状態で、横方向の視野が得られるために圧迫感を受けにくくなる。
【００１８】
なお、従来例として、図１の点線を中心として、前後非対称に配置して前面の開口をより広く構成した超電導磁石装置があるが、この装置に対しても、本発明を適用できる。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施例を図４を用いて説明する。この例はアクティブシールドの超電導磁石を示し、図１に示したヨーク１０ａ，１０ｂおよび磁気シールド板１１ａ，１１ｂを不要にした場合である。冷却容器４０ａおよび４０ｂは上下対称に配置される。この冷却容器４０ａ，４０ｂは、それぞれ、上下方向に均一磁場を作るためのメインコイルと、漏洩磁場を防ぐためのシールドコイルと、これらコイルを冷却するための冷媒を入れた冷媒容器と、外部からの熱を吸収する熱シールドを入れた真空容器とを有する。
【００２０】
本発明においては、冷却容器４０ａ，４０ｂの左右に連結管４１ａ，４１ｂを配設し、その縁部４２ａ，４２ｂを冷却容器４０ａ，４０ｂに接続し、連結管４１ａ，４１ｂを迂回した形状にして冷却容器４０ａ，４０ｂを支持する。連結管４１ａ，４１ｂは、超電導線，冷媒通路，熱シールドおよび真空通路を有し、これらは上下冷却容器のそれぞれに接続される。本例では、冷却容器４０ａ，４０ｂを迂回した型に形成した連結管４１ａ，４１ｂで支持するようにしたので、術者の患者に対するアクセスが容易になる。なお、前述のように、アクティブシールドの超電導磁石ではヨーク，磁気シールドを要しないので、全体として軽量になり連結管のみで直接冷却装置を支持することができる。
【００２１】
次に、本発明の第３の実施例を図５〜７を用いて説明する。本例も第２の実施例と同じようにアクティブシールドの超電導磁石である。超電導コイル５０を収納した冷媒容器５１と、熱シールド５２を有する真空容器５３とよりなる冷却容器５４は図４と同様に上下対称の位置に設置される。本発明においては、冷却容器５４のＸ−Ｘ’線上の側面に縁部５５を張り出して形成し、この縁部５５の下方へ円筒状に形成した連結管５６を取付け、冷却容器５４を支持するように構成する。そして、連結管５６内に配置した超電導線５７，冷媒通路５８，熱シールド５９および真空通路６０を冷媒容器５４のそれぞれに接続する。
【００２２】
本例では、冷却容器５４の側面から連結管５６がはみ出る程度に設けたので、装置が大型にならずコンパクトになる。また、第１の従来例より連結管が外に出ているので、この従来例よりも術者の被検者へのアクセスが良くなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、連結管に縁部を設け、迂回した型に形成して冷却容器を支持する構成にしたので、被検者が入る開口部が広くなり、従来よりも、術者の被検者に対するアクセスを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の計測空間における断面図である。
【図３】図１の点線上の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す斜視図である。
【図６】図５の計測空間における断面図である。
【図７】図５の点線上の断面図である。
【図８】従来の装置を示す斜視図である。
【図９】図８の計測空間の断面図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ  ヨーク
１１ａ，１１ｂ  磁気シールド板
１２ａ，１２ｂ  冷却容器
１３ａ，１３ｂ  超電導コイル
１４ａ，１４ｂ  冷媒容器
１５ａ，１５ｂ  真空容器
１６ａ，１６ｂ，１９ａ  熱シールド
１７ａ，１７ｂ  連結管
１８ａ  冷媒通路
２０ａ  真空通路
３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ  縁部
【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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