(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に対向して配置されその間に被検者の被検部をカバーする均一磁場空間領域を生成する一対の磁石組立体を有し、上記一対の磁石組立体は均一磁場を発生する磁場発生源および前記磁場発生源からの漏洩磁束を低減するための磁気シールドを備えており、前記磁気シールドの垂直方向断面のプロフィールを上記均一磁場空間領域から遠い側の主表面は略平坦に維持しかつその厚みは径方向の中心に近いほど薄くなるよう構成されたことを特徴とする開放型磁石装置であって、
上記磁気シールドは複数の単位磁気シールドから構成されており、上記それぞれの単位磁気シールドにはそれぞれ同心の穴が設けられており、それぞれの穴の径は上記均一磁場空間領域に近い側から順に大きく選定されていることを特徴とする請求項１に記載の開放型磁石装置。
【請求項２】
上記それぞれの磁石組立体はさらにそれぞれ上記磁気シールドを補強支持するための第２の磁気シールドを有し、上記第２の磁気シールドは上記均一磁場空間領域に近い側あるいは遠い側に上記磁気シールドに隣接して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の開放型磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開放型磁石装置に係り、特に磁石重量の軽減に好適な開放型磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開放型磁石装置は、上下に対向して配置されその間に被検者の被検部をカバーする一対の磁石組立体を備えており、そして各磁石組立体は磁場発生源として働く常電導あるいは超電導コイルから成る主コイルおよびこの主コイルからの漏洩磁場を低減するための主コイルの周辺を取り囲むように配設される強磁性体の磁気シールド（強磁性体プレート）から構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、均一磁場空間領域に生成する磁場強度が高くなるにつれて、必要な磁気シールド量が多くなり、磁石重量が大きくなる傾向にある。重量が重くなると、設置する室の床への加重が大きくなり床の強化が必要となったり、磁石を搬入、据え付ける際の作業が難しくなり時間を要する等の問題が発生する。
【０００４】
図７は、強磁性体プレート中のある高さ位置における、径方向の位置に対する磁束量の変化を模試的に示すグラフである、この図から中心部では磁束量が少なく、外径側に進むにつれて急激に増加することが分かる。このため、厚さが一定の従来の強磁性体プレートの場合には、図８に示すように強磁性体プレート内部の磁束密度（磁束量÷断面積）もほぼそれに比例した変化を示す。一方、漏洩磁場を抑制するためには、強磁性体が磁気飽和しないだけの厚さが必要である。従って、その最も磁束密度が高い最外径部分付近箇所で、磁気飽和しないだけの十分な厚さを設定しなければならない。このため、内径部分では、逆に過剰な強磁性体厚を用いていることになり、これが磁石の重量増加を招く原因となっていた。
【０００５】
また、例えば、特開平５−２３４７４６号公報に開示されている従来のポールピース等の整磁部材を用いた磁石装置の場合には、重量軽減のために強磁性体プレートの外側を削っていた。これは、磁場発生源として働く主コイル、若しくは、整磁部材を強磁性体プレートに近接配置する都合上、内側は削れないためである。
【０００６】
上記に鑑み、本発明は、磁気シールドの重量を効果的に軽減すると共に漏洩磁場を抑制する開放型磁石装置を提供することを目的とする。
これにより、磁石装置全体の重量が軽減されるので、設置環境についての要求の緩和、装置の搬入、据付け作業の効率化が実現する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、磁束密度の低い部分、即ち、強磁性体プレートの径方向の中心部を薄くすることで、全体の磁石重量の軽減を図った。この部分は磁場発生源として働く主コイルからの距離が遠いため、元来、磁束量が少なくなっているので、強磁性体プレートを薄くしても漏洩磁場の抑制に対する影響は少ない。
【０００８】
また、本発明では、強磁性体プレートの内径側部分での厚さを薄くすることにより、図８に示すように径方向で磁束密度を略一定としている。これにより、磁石重量が軽減できる。
【０００９】
さらにまた、本発明を適用する磁石は磁場発生源として働く主コイルが強磁性体プレートから離れた構造となっているため、均一磁場空間である強磁性体プレートの内側を自由に削ることが可能である。このことは、外側を削る場合に比較して、磁場発生源として働く主コイルから強磁性体プレートまでの距離を広げることが出来るため、より多く強磁性体プレートを削ることが可能となる。従って、重量軽減の効果もより大きなものとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、２、３を参照して本発明の第１の実施例を説明する。
開放型磁石装置１０は対向する上下一対の磁石組立体１２、１４を有しており、これら上下一対の磁石組立体１２、１４のそれぞれは強磁性体プレート１６および超電導コイルから成る主コイル１８を備えており、これらの主コイル１８を励磁することにより上下一対の磁石組立体１２、１４間には均一磁場空間領域２０が生成される。上下一対の磁石組立体１２、１４は２本の強磁性体柱２２によって支持されると共に上下磁石組立体１２、１４中の強磁性体プレート１６を磁気的に結合している。超電導コイルから成るそれぞれの主コイル１８はそれぞれ冷却容器２４中に収容されており、上下の冷却容器２４はそれぞれ連結管２６で連結されている。
【００１１】
本実施例においては、図２および３から明らかなように、強磁性体プレート１６の垂直方向の断面形状が均一磁場空間領域から遠い側の主表面はほぼ平坦に保持しながら、均一磁場空間領域に近い側の主表面は外径側から中心に向かってその厚みが漸減するように加工されている。
より具体的には、均一磁場空間領域に近い側の主表面の強磁性体柱２２を結合した面の近傍は遠い側の主表面と平行であり、中心付近に略円錐状の凹みが設けられている。
【００１２】
なお、図３ではコイルを１組しか示していないが、高い磁場均一度を得るために、通常は上下で３〜６組程度のコイル組を用いる。しかし、起磁力の大きなコイルは、一般に径の大きな外側の位置に配置するため、図７を使って説明した径方向に対する磁束量の変化は基本的に同じである。従って、複数組の主コイルから構成される磁場発生源についても、上記したように強磁性体プレートの内径側部分を薄くすることが可能であり、同様の効果が得られる。
【００１３】
図４は本発明の第２の実施例を示す。
本実施例では、強磁性体プレート１６の加工を容易にするために、中央部に径の異なる穴の空いた形状の４枚の単位強磁性体プレート１６０、１６２、１６４、１６６を積み重ねた構造とした。そして、均一磁場空間領域の遠い側より径の小さい穴の単位強磁性体プレート１６０を配置し、順に径の大きい穴の単位強磁性体プレートを積み重ね、強磁性体プレート全体として外径側よりも中心のほうが厚みが薄くなるよう形成する。このようにすることで、各強磁性体プレートの加工が簡単になり、加工の作業性を向上できる。
更に、本実施例では、中心部分に貫通した穴が形成されている。従って、この穴は、ガントリー内への照明光の導入、ガントリー内への送風、あるいは、傾斜磁場コイルの冷却、各種信号ケーブル等の配線等へ利用できる。
【００１４】
なお、単位強磁性体プレート１６０、１６２、１６４、１６６は全て穴を空けたものとなっているが、均一磁場空間領域の遠い側の単位強磁性体プレート１６０は平板状のものを使用してもよい。
また、１枚毎の単位強磁性体プレートの厚さは異なっても良い。また、各単位強磁性体プレートの内径側の穴の部分は、磁束を補足し易くするため、図３の第１の実施例の強磁性体プレートの形状と近似するようにテーパーをつけてもよい。
【００１５】
図５は本発明の第３の実施例を示す。
本実施例では、強磁性体プレートを均一磁場空間領域の近い側に配置し、平板状に形成した第一強磁性体プレート２８と、遠い側に配置しドーナツ状に形成した第二強磁性体プレート１６０、１６２からなる２種の強磁性体プレートから構成している。第一強磁性体プレート２８は磁気シールドを行うと共に、主コイル１８との間に作用する電磁力に耐える構造材としての役割も果たしている。主コイル１８と強磁性体シールドとの間には電磁力が作用するので、構造的強度を得るためには、最も内側の強磁性体プレート２８でこれを得ることが、最も簡単で容易なためである。耐力は厚さの二乗に比例するので、同じ厚さのプレートを重ねるよりは、一枚を厚くすることが有利なためである。このため、電磁力、及び、強磁性体プレート１６０、１６２の重量を支えられるように、第一強磁性体プレート２８は、第二強磁性体プレート１６０、１６２の構成部材よりも厚くしている。
【００１６】
逆に、均一磁場空間から遠い側にある第二強磁性体プレートを厚くして、構造材としての役割を負わせ、第一強磁性体プレートをボルト等で固定することもできる。この場合には、均一磁場空間側に近い強磁性体プレートほど中央部の穴の径を大きくできるため、重量の低減効果が大きい。
また、第二強磁性体プレート１６０、１６２はそれぞれ径の異なる穴が空いており、第二強磁性体プレート全体として中心付近へ行くほど厚みが薄くなるように、均一磁場空間領域に遠い側に小さい径の穴の第二強磁性体プレート１６０を配置し、近い側に大きい径の穴の第二強磁性体プレート１６２を配置している。
【００１７】
なお以上説明した各実施例では、単に主コイルと記載したが、この主コイルは、超電導磁石、あるいは、常伝導磁石の何れも使用できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、開放型磁石の重量を軽減すると共に、上下に対向して配設される一対の磁石組立体のそれぞれに設けられる磁気シールドの漏洩磁場を十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される開放型磁石装置の外観図。
【図２】本発明の開放型磁石装置の第１の実施例を説明するための上側磁石組立体要部の一部を切断した外観図。
【図３】本発明の開放型磁石装置の第１の実施例を説明するための上側磁石組立体要部の左半分の概略断面図。
【図４】本発明の開放型磁石装置の第２の実施例を説明するための上側磁石組立体要部の左半分の概略断面図。
【図５】本発明の開放型磁石装置の第３の実施例を説明するための上側磁石組立体要部の左半分の概略断面図。
【図６】本発明の原理を説明するための、開放型磁石装置を構成する上下一対の磁石組立体中に設けられる漏洩磁場抑制のための強磁性体シールド中のある高さ位置における、強磁性体シールド中心から外径方向への相対距離に対する相対磁束量の変化を模式的に示したグラフ。
【図７】本発明および従来装置の磁石組立体中に設けられる強磁性体シールド内部の相対的径方向距離に対する相対的磁束密度の違いを模試的に示したグラフ。
【図８】図４に示した本発明の第２の実施例に相当する磁石組立体中に設けられた強磁性体シールドを構成する３枚の強磁性体プレート中の相対的径方向距離に対する相対的磁束密度の違いを模試的に示すグラフ。
【図９】図６に示した本発明の第４の実施例における磁石組立体中に設けられた強磁性体シールドを構成する３枚の強磁性体プレート中の相対的径方向距離に対する相対的磁束密度の違いを模式的に示すグラフ。
【符号の説明】
１０  開放型磁石装置
１２  上側磁石組立体
１４  下側磁石組立体
１６  強磁性体プレート
１６０、１６２、１６４、１６６  単位強磁性体プレート
１８  主コイル
２０  均一磁場空間領域
２２  強磁性体柱
２４  冷却容器
２６  連結管
２８  補強支持用強磁性体プレート
３０  間隙
【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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