磁石装置および磁気共鳴撮像装置
【課題】部品点数および製作工数の増加が少なく、樹脂割れに起因する常電導転移を防止することができ、かつ、外部磁場の遮蔽効果を有する磁石装置を提供する。
【解決手段】同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流し、その複数のコイルの内径側の所定の空間に均一磁場を発生する磁気共鳴撮像装置の磁石装置において、そのコイルの少なくとも１つについては、前記均一磁場を発生するための電流を流す第１の線材２１と、その第１の線材２１と絶縁された第２の線材２２とを、同じコイルボビン８（または１１）に巻回して構成する。そして、第２の線材２２のコイルを直列に接続し、外部磁場によってその第２の線材２２のコイルに生じる誘導電流を同じ方向に流すことが可能な閉ループ回路を構成するようにした。また、線径が小さい第２の線材２２を第１の線材の隙間に巻回するようにした。
【解決手段】同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流し、その複数のコイルの内径側の所定の空間に均一磁場を発生する磁気共鳴撮像装置の磁石装置において、そのコイルの少なくとも１つについては、前記均一磁場を発生するための電流を流す第１の線材２１と、その第１の線材２１と絶縁された第２の線材２２とを、同じコイルボビン８（または１１）に巻回して構成する。そして、第２の線材２２のコイルを直列に接続し、外部磁場によってその第２の線材２２のコイルに生じる誘導電流を同じ方向に流すことが可能な閉ループ回路を構成するようにした。また、線径が小さい第２の線材２２を第１の線材の隙間に巻回するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像装置の均一磁場発生に好適な磁石装置およびその磁石装置を用いた磁気共鳴撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像装置（Magnetic Resonance Imaging）は、均一な静磁場空間に搬入された被検体（検査体）に対して高周波パルスを照射し、そのときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体の物理的・化学的性質を表す画像を取得する装置であり、主として、医療分野に用いられている。その磁気共鳴撮像装置は、通常、被検体が搬入された撮像領域に均一な静磁場を発生するための磁石装置と、その撮像領域に向けて高周波パルスを照射するためのＲＦ（Radio Frequency）コイルと、撮像領域からの応答を受信するための受信コイルと、撮像領域に共鳴現象の位置情報を与える傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイルと、を備えて構成される。
【０００３】
ところで、このような磁気共鳴撮像装置の近傍に、その磁石装置とは異なる他の磁場発生源が出現すると、その磁場発生源が発生する磁場は、外部磁場として磁気共鳴撮像装置の磁石装置が発生する均一磁場空間に侵入し、その磁場強度や磁場均一性を乱す。従って、磁気共鳴撮像装置の磁石装置の性能を向上させるためには、外部磁場の影響を抑制しなければならない。
【０００４】
一般に、磁気共鳴撮像装置に用いられる磁石装置のうち、特に、磁場発生源に超電導コイルを用いた超電導電磁石の場合には、超電導コイルの磁束保存の性質により、外部磁場は、均一磁場空間に侵入できないとされている。しかしながら、近年の磁気共鳴撮像装置用の超電導磁石装置では、均一磁場と逆向きの磁場を発生する超電導コイル（シールドコイル）を設けることによって、漏洩磁場を抑制する自己シールド構造が採用されている。このような構成の磁石装置の場合、外部磁場は、超電導コイルと結合せず、均一磁場空間に容易に侵入する。
【０００５】
そこで、このような自己シールド構造が採用された磁気共鳴撮像装置において、均一磁場空間への外部磁場の侵入を防ぐために、すでに、様々な解決方法が示されている。
【０００６】
特許文献１および特許文献２には、均一磁場と同方向の磁場を発生するコイルと、均一磁場と逆方向の磁場を発生するコイルとの間をブリッジ線によって短絡し、外部磁場と超電導コイルとの結合を確保する方法が開示され、さらに、そのブリッジ線をコイル巻線の途中から引き出して短絡したときの外部磁場抑制性能を最適化する方法が開示されている。しかしながら、特に、超電導コイルの場合には、そのコイルの途中からブリッジ線を引き出すのが磁石製作上容易ではないという問題がある。
【０００７】
そこで、ブリッジ線の引き出しを不要にする方法として、特許文献３には、均一磁場発生源としての超電導コイル系（以下、主コイル系という）とは別のコイル系（以下、副コイル系という）をソレノイド状のコイルとして磁石装置に内蔵することによって、外部磁場を抑制する方法が開示されている。また、特許文献４には、円筒状の副コイル系を主コイル系と同心状に配置し、永久電流スイッチを主コイル系と共有させた構成にすることによって、外部磁場を抑制する方法が開示されている。しかしながら、このようにソレノイド状の副コイル系を内蔵した場合には、磁石装置の軸長が長くなってしまうため、装置が大型化し易いという問題がある。
【０００８】
そこで、さらに、その問題解決のために、特許文献５には、主コイル系の近傍に少数ターンの副コイル系を配置し、その副コイル系のコイルを直列に接続して、外部磁場による誘導電流がすべて同じ向きの磁場を発生するようにし、その磁場によって外部磁場を遮蔽する例が示されている。また、特許文献６には、コイル径の異なる複数の副コイルを内蔵する例が示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献３ないし特許文献６に開示されている磁石装置の構成は、いずれも、主コイル系のコイルボビンとは異なるコイルボビンを必要とする。従って、これらの従来技術においては、余分に必要となるコイルボビンに係る製作工数や部品点数が増加し、その結果、磁石装置全体のコストが増大するという問題がある。
【００１０】
さらに、従来の超電導コイルを用いた超電導電磁石には、以上に示した問題とは異なる観点での問題が存在する。
【００１１】
超電導電磁石の超電導コイルは、自らに通電されることによって発生する強大な電磁力を受け、そのコイルを構成する線材が変位する。その線材の変位に際して摩擦熱が生じるため、その摩擦熱によって線材の温度が上昇し、超電導状態が破れて常電導となることがある。常電導部が発生すると、コイルの電流がその抵抗によってジュール熱を発生しながら急激に減衰し、そのコイルは、超電導コイルとしての用をなさなくなる。
【００１２】
そこで、この常電導転移の原因となる線材の変位を防ぐために、コイル全体を樹脂に含浸させ、その樹脂を硬化させて線材を固定する対策が採られることがある。しかし、硬化した樹脂は、強大な電磁力による応力が集中した場合には、割れることがあり、その樹脂割れによって生じる熱エネルギーが前記同様の超電導コイルにおける常電導転移を引き起こすことがある。そこで、その樹脂割れを防ぐために、超電導コイル巻線の隙間に繊維状の詰め物を入れるなどの対策が施されることもある。
【特許文献１】特開平７−５２３５号公報
【特許文献２】特許第３４４７０９０号公報
【特許文献３】米国特許４９３１７３５号明細書
【特許文献４】特開２００１−１９６２１９号公報
【特許文献５】米国特許５３２９２６６号明細書
【特許文献６】特許第３０４３４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１または特許文献２に開示された超電導電磁石においては、その製作が容易でないという問題があり、特許文献３ないし特許文献６に開示された超電導電磁石においては、製作工数および部品点数の増加のために、製作コストが増大するという問題がある。また、樹脂割れを防止するために超電導コイル巻線の隙間に繊維状の詰め物を入れる対策も、部品点数の増大や工数増大を招くという問題を含んでいる。
【００１４】
以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の課題は、第１に、部品点数や製作工数の増大を抑えることが可能な、外部磁場の遮蔽効果を有する副コイル系を備えた磁石装置を提供することにあり、また、第２に、そのような磁石装置のコイルに含まれる含浸樹脂の樹脂割れに起因する常電導転移を防止した磁石装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明は、同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流し、その複数のコイルの内径側の所定の空間領域に磁場強度が一様となる均一磁場を発生する磁石装置において、前記コイルの少なくとも１つは、前記均一磁場を発生するために所定の電流を流す第１の線材と、前記第１の線材に絶縁された第２の線材とが、同じボビンにそれぞれ巻回されて構成され、前記第２の線材は、前記均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってその第２の線材のコイルに生じる誘導電流を流すことが可能な閉ループ回路を構成することを特徴とする磁石装置である。
【００１６】
このように構成した第２の線材のコイルを含んだ閉ループ回路には、均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってそのコイルに生じる誘導電流が流れ、その誘導電流によって発生する誘導磁場は、外部磁場を打ち消すように作用するので、外部磁場の均一磁場空間への侵入が抑制される。また、そのコイルを構成する第２の線材は、均一磁場を発生するために所定の電流を流す第１の線材と同じボビンに巻回される。従って、外部磁場の侵入を抑制するためのコイルを設けるために、新たなボビンを設ける必要がないので、部品点数や製作工数の増大を最小限に留めることができる。
【００１７】
また、本発明の一態様として、前記の磁石装置において、前記第１の線材よりも細い径の前記第２の線材を、前記第１の線材を巻回したときに生じる隙間を埋めるように巻回する。
【００１８】
この場合には、そのコイルに樹脂を含浸させて線材を固定したとき、第１の線材の隙間が第２の線材によって埋められているので、含浸される樹脂の領域（体積）を減らすことができる。従って、他に繊維状の詰め物を要することなく、その樹脂割れ、さらには、その樹脂割れに起因する常電導転移を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外部磁場の遮蔽効果を有する副コイル系を備えた磁石装置において、部品点数や製作工数の増大を最小限に留めることができ、また、その磁石装置を構成するコイルに含まれる含浸樹脂の樹脂割れ、および、その樹脂割れに起因する常電導転移を防止することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置の連結柱を含む部分（Ａ−Ａ矢視部）の磁石装置の縦断面図である。
【００２２】
図１に示すように、磁気共鳴撮像装置の磁石装置は、均一磁場空間３に所定の均一磁場を発生するための１対の磁極１，２が連結柱４，５を介して対向するように配置されて、構成される。ここで、磁極１，２および連結柱４，５は、真空容器をなし、その内部には輻射シールド６が設けられ、さらに、その内側に冷媒槽７が格納されている。そして、その冷媒槽７には、液体ヘリウムなどの冷媒とともに、前記均一磁場を発生するための主コイル９と、その均一磁場の漏洩を防ぐためのシールドコイル１１とが格納されている。従って、冷媒槽７は、コイル容器を兼ねていることになる。また、主コイル９とシールドコイル１１とには、互いに強い反発力が生じるので、そのそれぞれは、主コイルボビン８とシールドコイルボビン１０とに固定されるように収納されている。
【００２３】
なお、主コイル９およびシールドコイル１１を構成する線材の材料としては、通常、ニオブ・チタン（ＮｂＴｉ）、ニオブ・スズ（Ｎｂ３Ｓｎ）などの超電導物質が用いられている。また、真空容器（磁極１，２、連結柱４，５）、コイル容器（冷媒槽７）、主コイルボビン８、シールドコイルボビン１０などの構造支持部材は、通常、非磁性ステンレス鋼などで構成されるが、非磁性で、所定以上の強度を有する材料であれば、どのような材料で構成されてもよい。また、輻射シールド６は、通常、アルミ（Ａｌ）などで構成されるが、銅（Ｃｕ）など、非磁性で高い熱伝導率を有する材料であれば、どのような材料で構成されてもよい。
【００２４】
以上のように構成された磁石装置において、外部磁場１３は、例えば、図示するように磁石の上方から下方へ向かって均一磁場空間３へ侵入したり、図示しないが、下方から上方へ向かって均一磁場空間３へ侵入したりして、均一磁場空間３の磁場を変動させる。
【００２５】
図２は、図１（ｂ）の磁石装置の縦断面図において、磁極の上部右側部分を拡大した図である。
【００２６】
図２に示すように、主コイル９は、均一磁場空間３の主磁場を発生するために配置され、シールドコイル１１は、主磁場の外部への漏洩を防ぐために、主磁場と逆向きの磁場を発生するために配置されたコイルである。このとき、主コイル９およびシールドコイル１１は、均一磁場空間３に一様な強磁場を発生し、かつ、磁石装置の外部に磁場が漏洩する範囲をなるべく小さくするような位置関係に配置される。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００２８】
図３に示すように、主コイルボビン８には、均一磁場空間３に一様な強磁場を発生するために所定の電流を流す第１の線材２１と、均一磁場空間３に侵入する外部磁場１３によって発生する誘導電流を流すことが可能な第２の線材２２とが巻回されている。このとき、それぞれの線材２１，２２は、円形断面（丸線）であり、互いに電気的に絶縁されている。また、第２の線材２２の線径は、第１の線材２１の線径よりも小さい。
【００２９】
また、第１の線材２１と第２の線材２２とは、互いに隣り合わせで沿うようにして同じ主コイルボビン８に巻回（共巻き）されている。その際、第１の線材２１は、互いにその断面が、いわゆる、俵積みとなるように巻回される。第１の線材２１を俵積みに巻回した場合には、丸線の線材を最も密度高く巻回することができる。一方、第２の線材２２は、第１の線材２１が俵積みにされた隙間に配置されるように巻回される。従って、第２の線材２２の線径は、第１の線材２１が俵積みされた隙間に配置可能な線径よりも小さいとする。
【００３０】
ちなみに、第１の線材２１が俵積みされたときには、その線径をｒとしたとき、第２の線材２２の線径が、（２／√３−１）ｒ＝０.１５４ｒ よりも小さいときには、第２の線材２２は、第１の線材２１が俵積みされた隙間に配置可能である。
【００３１】
以上のようにして構成された主コイル９には、さらに、樹脂が含浸され、硬化されて、巻回された線材が互いに固定される。
【００３２】
このように、本実施形態においては、第２の線材２２を第１の線材２１の巻線の隙間に配置するので、含浸する樹脂の体積を小さくすることができるとともに、第２の線材２２が樹脂の支持体として機能する。そのため、第１の線材２１に所定の電流を流し、第１の線材２１が大きな電磁力を受けても、樹脂割れが生じる危険性を低く抑えることが可能となる。つまり、第１の線材２１における常伝導転移の危険性が低下する。
【００３３】
また、本実施形態においては、シールドコイル１１についても、図３に示したコイルと同様に、第１の線材２１と第２の線材２２とを同じシールドコイルボビン１０に共巻きしてもよい。
【００３４】
なお、以下の説明においては、シールドコイル１１についても第１の線材２１と第２の線材２２とが共巻きされているものとして説明を行う。そして、主コイル９およびシールドコイル１１に含まれる第１の線材２１で構成されたコイルを「主コイル系」と呼び、主コイル９およびシールドコイル１１に含まれる第２の線材２２で構成されたコイルを「副コイル系」と呼ぶ。
【００３５】
図４は、本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第１の線材で構成された主コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【００３６】
図４に示すように、第１の線材２１は、上側の磁極１のシールドコイル１１および主コイル９から下側の磁極２の主コイル９およびシールドコイル１１を通して、すべて、直列に結線され、均一磁場空間３の主磁場を発生する電流を流すための閉ループ回路を構成している。この閉ループ回路は、それを構成するコイルが超電導コイルである場合、しばしば、永久電流回路と呼ばれる。
【００３７】
本実施形態において、その永久電流回路は、通常、その永久電流回路を流れる電流を断続するための第１の永久電流スイッチ２３と、その永久電流回路を構成するコイルが常電導転移したときにその永久電流回路を保護するための保護回路と、を含んで構成される。このとき、その保護回路は、例えば図４に示すように、所定の整流機能を有するダイオード２４を、第１の永久電流スイッチ２３の両端に並列接続することによって構成される。
【００３８】
また、本実施形態においては、主コイル９およびシールドコイル１１のそれぞれを構成する第１の線材２１は、上側の磁極１および下側の磁極２のいずれにおいても、互いに逆向きの電流が流れるように結線される。その場合には、外部磁場１３が均一磁場空間３へ侵入するとき、外部磁場１３は、主コイル９に鎖交する磁束とシールドコイル１１に鎖交する磁束とが互いに打ち消し合うため、主コイル系全体に対してほとんど鎖交しないことになる。すなわち、主コイル９およびシールドコイル１１に巻回された第１の線材２１については、外部磁場１３の侵入に際して、その磁束保存効果がほとんど機能せず、その結果、外部磁場１３は均一磁場空間３を乱すことになる。
【００３９】
図５は、本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第２の線材で構成された副コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【００４０】
図５に示すように、第２の線材２２は、上側の磁極１のシールドコイル１１および主コイル９から下側の磁極２の主コイル９およびシールドコイル１１を通して、すべて、直列に結線され、閉ループ回路、つまり、本実施形態では永久電流回路を構成している。その永久電流回路は、さらに、その永久電流回路を流れる電流を断続するための第２の永久電流スイッチ２５と、副コイル系のコイルが常電導転移したときにその永久電流回路を保護するための保護回路と、を含んで構成される。このとき、その保護回路は、例えば、図５に示すように、第２の永久電流スイッチ２５の両端に保護抵抗２６を並列接続することによって構成される。
【００４１】
また、本実施形態においては、主コイル９およびシールドコイル１１のそれぞれを構成する第２の線材２２は、上側の磁極１および下側の磁極２のいずれにおいても、同じ向きの電流が流れるように結線される。その場合には、外部磁場１３が均一磁場空間３へ侵入するとき、外部磁場１３は、主コイル９に鎖交する磁束とシールドコイル１１に鎖交する磁束とが加算される。そのため、主コイル９、シールドコイル１１に巻回された第２の線材２２は、外部磁場１３の侵入に際しては、その磁束保存効果によって誘導される電流により、外部磁場１３とは逆向きの磁場を発生する。従って、侵入する外部磁場１３は、その逆向きの磁場によって打ち消されるので、均一磁場空間３への侵入が抑制される。
【００４２】
一般に、外部磁場１３は、第１の線材２１で構成された主コイル系によって発生される均一磁場空間３の磁場強度に比べて微小である。従って、外部磁場１３の侵入に伴い第２の線材２２に誘導される電流は微小である。また、第２の線材２２で構成された副コイル系のコイルの結線と、第１の線材２１で構成された主コイル系のコイルの結線とは、それぞれ、異なっている。ちなみに、図４と図５とを比較すると、シールドコイル１１に対しては、それぞれ電流が逆向きに流れるように結線されるため、第１の線材２１と第２の線材２２との磁気的な結合は打ち消し合うことになる。従って、例えば、第１の線材２１が常電導転移し、その電流が急激に減少したとしても、第２の線材２２が構成する永久電流回路に誘導される電流は微小である。
【００４３】
以上の理由により、図５に示した第２の線材２２が構成する永久電流回路に設置される第２の永久電流スイッチ２５や、保護抵抗２６は、大電流を想定する必要がなく、第１の線材２１が構成する永久電流回路に用いる第１の永久電流スイッチ２３などに比較して安価な構成とすることができる。なお、保護回路は、ダイオード２４や保護抵抗２６に限定する必要はなく、コイル系や永久電流スイッチを保護するバイパス回路であれば何を用いてもよい。
【００４４】
以上、第１の実施形態によれば、第１の線材２１を巻回した主コイルボビン８およびシールドコイルボビン１０に第２の線材２２を共巻きにし、また、第２の線材２２は、第１の線材２１の隙間に巻回する。また、第２の線材による副コイル系のコイルは、そのすべてに、同じ向きの電流が流れるように結線して、永久電流回路を構成する。従って、第２の線材による副コイル系によって、外部磁場１３の侵入を抑制することができるようになる。そして、その副コイル系を構成するために新たなボビンを必要とすることもない。さらには、第１の線材２１の隙間に、第２の線材２２を詰め込んでいるので、新たな詰め物を必要とせずに、コイルに含浸された樹脂の樹脂割れ、つまり、その樹脂割れに起因する常電導転移を防止することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００４６】
本実施形態においては、図６に示すように、第２の線材２２を単に第１の線材２１と共巻きするにとどまらず、第１の線材２１と主コイルボビン８（または、シールドコイルボビン１０）との間に生じる大きな隙間にも、可能な範囲内で第２の線材２２を巻回する。また、本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、以下、説明を省略する。
【００４７】
本実施形態によれば、第１の実施形態の場合に比べて、含浸される樹脂の体積をさらに減ずることができるので、樹脂割れおよびその樹脂割れに起因する常電導転移の可能性をさらに低減することができる。
【００４８】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００４９】
本実施形態においては、図７に示すように、第２の線材２２を第１の線材２１と共巻きすることはせずに、第１の線材２１と主コイルボビン８（または、シールドコイルボビン１０）との間に生じる大きな隙間に可能な範囲内で第２の線材２２を巻回する。また、本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、以下、説明を省略する。
【００５０】
本実施形態によれば、第２の線材２２で構成される副コイル系によって、外部磁場１３の侵入を抑制することができ、また、含浸される樹脂の体積を減ずることができるので、樹脂割れおよびその樹脂割れに起因する常電導転移の可能性を低減することができる。
【００５１】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００５２】
本実施形態においては、図８に示すように、第２の線材２２として、第１の線材２１と同じ線径の線材を使用し、第１の線材２１と第２の線材２２とを主コイルボビン８（または、シールドコイルボビン１０）に共巻きする。また、本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、以下、説明を省略する。
【００５３】
以上のように構成した主コイル９（または、シールドコイル１１）は、発生すべき均一磁場空間３の磁場強度が小さく、また、含浸した樹脂の樹脂割れが生じる恐れが小さい場合に適用される。その場合には、第１の線材２１の隙間に第２の線材２２を配置して巻回しなくても、その隙間に含浸した樹脂の樹脂割れが生じる恐れが小さい。代わって、第１の線材２１と第２の線材２２とを同じ線材で構成することができるので、用意すべき部品数が少なくてすむようになり、製作に要するコストを低減させることができる。
【００５４】
（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＢ−Ｂ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【００５５】
図９に示すように、磁気共鳴撮像装置の磁石装置は、均一磁場空間３の磁場を発生するために、水平方向の軸に対して同軸円状に巻回された主コイル３０およびシールドコイル３１によって構成される。これらの主コイル３０およびシールドコイル３１は、冷媒槽３７の内部に格納され、冷媒槽３７は、輻射シールド３６の内部に、さらには、輻射シールド３６は、真空容器３５の内部に配置されている。
【００５６】
また、磁石装置の他の構成、例えば、主コイル３０およびシールドコイル３１をそれぞれ、第１の線材と第２の線材とで構成することなどについては、前記第１の実施形態ないし第４の実施形態と同じであるとする。そうした場合、本実施形態と前記第１の実施形態ないし第４の実施形態との相違は、本実施形態の場合には、外部磁場１３が水平方向から侵入するのに対し、前記第１の実施形態ないし第４の実施形態の場合には、外部磁場１３が上下方向から侵入する程度の差でしかない。
【００５７】
従って、本実施形態においても、第２の線材による副コイル系によって、外部磁場１３の侵入を抑制することができ、さらに、前記第１の実施形態ないし第４の実施形態と同様の効果を期待することができる。
【００５８】
（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＣ−Ｃ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【００５９】
本実施形態は、第５の実施形態を一部変形した実施形態であり、第５の実施形態では、主コイル３０およびシールドコイル３１は同軸円状に巻回されて構成されるのに対し、本実施形態では、主コイル３０およびシールドコイル３１は同軸長円状に巻回されて構成される。従って、第６の実施形態の効果は、第５の実施形態の効果とほぼ同じである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置の連結柱を含む部分（Ａ−Ａ矢視部）の磁石装置の縦断面図である。
【図２】図１（ｂ）の磁石装置の縦断面図において、磁極の上部右側部分を拡大した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第１の線材で構成された主コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第２の線材で構成された副コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図７】本発明の第３の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図８】本発明の第４の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＢ−Ｂ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＣ−Ｃ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，２ 磁極
３ 均一磁場空間
４，５ 連結柱
６，３６ 輻射シールド
７，３７ 冷媒槽
８ 主コイルボビン
９，３０ 主コイル
１０ シールドコイルボビン
１１，３１ シールドコイル
１３ 外部磁場
２１ 第１の線材
２２ 第２の線材
２３ 永久電流スイッチ
２４ ダイオード
２５ 永久電流スイッチ
２６ 保護抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像装置の均一磁場発生に好適な磁石装置およびその磁石装置を用いた磁気共鳴撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像装置（Magnetic Resonance Imaging）は、均一な静磁場空間に搬入された被検体（検査体）に対して高周波パルスを照射し、そのときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体の物理的・化学的性質を表す画像を取得する装置であり、主として、医療分野に用いられている。その磁気共鳴撮像装置は、通常、被検体が搬入された撮像領域に均一な静磁場を発生するための磁石装置と、その撮像領域に向けて高周波パルスを照射するためのＲＦ（Radio Frequency）コイルと、撮像領域からの応答を受信するための受信コイルと、撮像領域に共鳴現象の位置情報を与える傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイルと、を備えて構成される。
【０００３】
ところで、このような磁気共鳴撮像装置の近傍に、その磁石装置とは異なる他の磁場発生源が出現すると、その磁場発生源が発生する磁場は、外部磁場として磁気共鳴撮像装置の磁石装置が発生する均一磁場空間に侵入し、その磁場強度や磁場均一性を乱す。従って、磁気共鳴撮像装置の磁石装置の性能を向上させるためには、外部磁場の影響を抑制しなければならない。
【０００４】
一般に、磁気共鳴撮像装置に用いられる磁石装置のうち、特に、磁場発生源に超電導コイルを用いた超電導電磁石の場合には、超電導コイルの磁束保存の性質により、外部磁場は、均一磁場空間に侵入できないとされている。しかしながら、近年の磁気共鳴撮像装置用の超電導磁石装置では、均一磁場と逆向きの磁場を発生する超電導コイル（シールドコイル）を設けることによって、漏洩磁場を抑制する自己シールド構造が採用されている。このような構成の磁石装置の場合、外部磁場は、超電導コイルと結合せず、均一磁場空間に容易に侵入する。
【０００５】
そこで、このような自己シールド構造が採用された磁気共鳴撮像装置において、均一磁場空間への外部磁場の侵入を防ぐために、すでに、様々な解決方法が示されている。
【０００６】
特許文献１および特許文献２には、均一磁場と同方向の磁場を発生するコイルと、均一磁場と逆方向の磁場を発生するコイルとの間をブリッジ線によって短絡し、外部磁場と超電導コイルとの結合を確保する方法が開示され、さらに、そのブリッジ線をコイル巻線の途中から引き出して短絡したときの外部磁場抑制性能を最適化する方法が開示されている。しかしながら、特に、超電導コイルの場合には、そのコイルの途中からブリッジ線を引き出すのが磁石製作上容易ではないという問題がある。
【０００７】
そこで、ブリッジ線の引き出しを不要にする方法として、特許文献３には、均一磁場発生源としての超電導コイル系（以下、主コイル系という）とは別のコイル系（以下、副コイル系という）をソレノイド状のコイルとして磁石装置に内蔵することによって、外部磁場を抑制する方法が開示されている。また、特許文献４には、円筒状の副コイル系を主コイル系と同心状に配置し、永久電流スイッチを主コイル系と共有させた構成にすることによって、外部磁場を抑制する方法が開示されている。しかしながら、このようにソレノイド状の副コイル系を内蔵した場合には、磁石装置の軸長が長くなってしまうため、装置が大型化し易いという問題がある。
【０００８】
そこで、さらに、その問題解決のために、特許文献５には、主コイル系の近傍に少数ターンの副コイル系を配置し、その副コイル系のコイルを直列に接続して、外部磁場による誘導電流がすべて同じ向きの磁場を発生するようにし、その磁場によって外部磁場を遮蔽する例が示されている。また、特許文献６には、コイル径の異なる複数の副コイルを内蔵する例が示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献３ないし特許文献６に開示されている磁石装置の構成は、いずれも、主コイル系のコイルボビンとは異なるコイルボビンを必要とする。従って、これらの従来技術においては、余分に必要となるコイルボビンに係る製作工数や部品点数が増加し、その結果、磁石装置全体のコストが増大するという問題がある。
【００１０】
さらに、従来の超電導コイルを用いた超電導電磁石には、以上に示した問題とは異なる観点での問題が存在する。
【００１１】
超電導電磁石の超電導コイルは、自らに通電されることによって発生する強大な電磁力を受け、そのコイルを構成する線材が変位する。その線材の変位に際して摩擦熱が生じるため、その摩擦熱によって線材の温度が上昇し、超電導状態が破れて常電導となることがある。常電導部が発生すると、コイルの電流がその抵抗によってジュール熱を発生しながら急激に減衰し、そのコイルは、超電導コイルとしての用をなさなくなる。
【００１２】
そこで、この常電導転移の原因となる線材の変位を防ぐために、コイル全体を樹脂に含浸させ、その樹脂を硬化させて線材を固定する対策が採られることがある。しかし、硬化した樹脂は、強大な電磁力による応力が集中した場合には、割れることがあり、その樹脂割れによって生じる熱エネルギーが前記同様の超電導コイルにおける常電導転移を引き起こすことがある。そこで、その樹脂割れを防ぐために、超電導コイル巻線の隙間に繊維状の詰め物を入れるなどの対策が施されることもある。
【特許文献１】特開平７−５２３５号公報
【特許文献２】特許第３４４７０９０号公報
【特許文献３】米国特許４９３１７３５号明細書
【特許文献４】特開２００１−１９６２１９号公報
【特許文献５】米国特許５３２９２６６号明細書
【特許文献６】特許第３０４３４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１または特許文献２に開示された超電導電磁石においては、その製作が容易でないという問題があり、特許文献３ないし特許文献６に開示された超電導電磁石においては、製作工数および部品点数の増加のために、製作コストが増大するという問題がある。また、樹脂割れを防止するために超電導コイル巻線の隙間に繊維状の詰め物を入れる対策も、部品点数の増大や工数増大を招くという問題を含んでいる。
【００１４】
以上のような従来技術の問題点に鑑み、本発明の課題は、第１に、部品点数や製作工数の増大を抑えることが可能な、外部磁場の遮蔽効果を有する副コイル系を備えた磁石装置を提供することにあり、また、第２に、そのような磁石装置のコイルに含まれる含浸樹脂の樹脂割れに起因する常電導転移を防止した磁石装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明は、同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流し、その複数のコイルの内径側の所定の空間領域に磁場強度が一様となる均一磁場を発生する磁石装置において、前記コイルの少なくとも１つは、前記均一磁場を発生するために所定の電流を流す第１の線材と、前記第１の線材に絶縁された第２の線材とが、同じボビンにそれぞれ巻回されて構成され、前記第２の線材は、前記均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってその第２の線材のコイルに生じる誘導電流を流すことが可能な閉ループ回路を構成することを特徴とする磁石装置である。
【００１６】
このように構成した第２の線材のコイルを含んだ閉ループ回路には、均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってそのコイルに生じる誘導電流が流れ、その誘導電流によって発生する誘導磁場は、外部磁場を打ち消すように作用するので、外部磁場の均一磁場空間への侵入が抑制される。また、そのコイルを構成する第２の線材は、均一磁場を発生するために所定の電流を流す第１の線材と同じボビンに巻回される。従って、外部磁場の侵入を抑制するためのコイルを設けるために、新たなボビンを設ける必要がないので、部品点数や製作工数の増大を最小限に留めることができる。
【００１７】
また、本発明の一態様として、前記の磁石装置において、前記第１の線材よりも細い径の前記第２の線材を、前記第１の線材を巻回したときに生じる隙間を埋めるように巻回する。
【００１８】
この場合には、そのコイルに樹脂を含浸させて線材を固定したとき、第１の線材の隙間が第２の線材によって埋められているので、含浸される樹脂の領域（体積）を減らすことができる。従って、他に繊維状の詰め物を要することなく、その樹脂割れ、さらには、その樹脂割れに起因する常電導転移を防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外部磁場の遮蔽効果を有する副コイル系を備えた磁石装置において、部品点数や製作工数の増大を最小限に留めることができ、また、その磁石装置を構成するコイルに含まれる含浸樹脂の樹脂割れ、および、その樹脂割れに起因する常電導転移を防止することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置の連結柱を含む部分（Ａ−Ａ矢視部）の磁石装置の縦断面図である。
【００２２】
図１に示すように、磁気共鳴撮像装置の磁石装置は、均一磁場空間３に所定の均一磁場を発生するための１対の磁極１，２が連結柱４，５を介して対向するように配置されて、構成される。ここで、磁極１，２および連結柱４，５は、真空容器をなし、その内部には輻射シールド６が設けられ、さらに、その内側に冷媒槽７が格納されている。そして、その冷媒槽７には、液体ヘリウムなどの冷媒とともに、前記均一磁場を発生するための主コイル９と、その均一磁場の漏洩を防ぐためのシールドコイル１１とが格納されている。従って、冷媒槽７は、コイル容器を兼ねていることになる。また、主コイル９とシールドコイル１１とには、互いに強い反発力が生じるので、そのそれぞれは、主コイルボビン８とシールドコイルボビン１０とに固定されるように収納されている。
【００２３】
なお、主コイル９およびシールドコイル１１を構成する線材の材料としては、通常、ニオブ・チタン（ＮｂＴｉ）、ニオブ・スズ（Ｎｂ３Ｓｎ）などの超電導物質が用いられている。また、真空容器（磁極１，２、連結柱４，５）、コイル容器（冷媒槽７）、主コイルボビン８、シールドコイルボビン１０などの構造支持部材は、通常、非磁性ステンレス鋼などで構成されるが、非磁性で、所定以上の強度を有する材料であれば、どのような材料で構成されてもよい。また、輻射シールド６は、通常、アルミ（Ａｌ）などで構成されるが、銅（Ｃｕ）など、非磁性で高い熱伝導率を有する材料であれば、どのような材料で構成されてもよい。
【００２４】
以上のように構成された磁石装置において、外部磁場１３は、例えば、図示するように磁石の上方から下方へ向かって均一磁場空間３へ侵入したり、図示しないが、下方から上方へ向かって均一磁場空間３へ侵入したりして、均一磁場空間３の磁場を変動させる。
【００２５】
図２は、図１（ｂ）の磁石装置の縦断面図において、磁極の上部右側部分を拡大した図である。
【００２６】
図２に示すように、主コイル９は、均一磁場空間３の主磁場を発生するために配置され、シールドコイル１１は、主磁場の外部への漏洩を防ぐために、主磁場と逆向きの磁場を発生するために配置されたコイルである。このとき、主コイル９およびシールドコイル１１は、均一磁場空間３に一様な強磁場を発生し、かつ、磁石装置の外部に磁場が漏洩する範囲をなるべく小さくするような位置関係に配置される。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００２８】
図３に示すように、主コイルボビン８には、均一磁場空間３に一様な強磁場を発生するために所定の電流を流す第１の線材２１と、均一磁場空間３に侵入する外部磁場１３によって発生する誘導電流を流すことが可能な第２の線材２２とが巻回されている。このとき、それぞれの線材２１，２２は、円形断面（丸線）であり、互いに電気的に絶縁されている。また、第２の線材２２の線径は、第１の線材２１の線径よりも小さい。
【００２９】
また、第１の線材２１と第２の線材２２とは、互いに隣り合わせで沿うようにして同じ主コイルボビン８に巻回（共巻き）されている。その際、第１の線材２１は、互いにその断面が、いわゆる、俵積みとなるように巻回される。第１の線材２１を俵積みに巻回した場合には、丸線の線材を最も密度高く巻回することができる。一方、第２の線材２２は、第１の線材２１が俵積みにされた隙間に配置されるように巻回される。従って、第２の線材２２の線径は、第１の線材２１が俵積みされた隙間に配置可能な線径よりも小さいとする。
【００３０】
ちなみに、第１の線材２１が俵積みされたときには、その線径をｒとしたとき、第２の線材２２の線径が、（２／√３−１）ｒ＝０.１５４ｒ よりも小さいときには、第２の線材２２は、第１の線材２１が俵積みされた隙間に配置可能である。
【００３１】
以上のようにして構成された主コイル９には、さらに、樹脂が含浸され、硬化されて、巻回された線材が互いに固定される。
【００３２】
このように、本実施形態においては、第２の線材２２を第１の線材２１の巻線の隙間に配置するので、含浸する樹脂の体積を小さくすることができるとともに、第２の線材２２が樹脂の支持体として機能する。そのため、第１の線材２１に所定の電流を流し、第１の線材２１が大きな電磁力を受けても、樹脂割れが生じる危険性を低く抑えることが可能となる。つまり、第１の線材２１における常伝導転移の危険性が低下する。
【００３３】
また、本実施形態においては、シールドコイル１１についても、図３に示したコイルと同様に、第１の線材２１と第２の線材２２とを同じシールドコイルボビン１０に共巻きしてもよい。
【００３４】
なお、以下の説明においては、シールドコイル１１についても第１の線材２１と第２の線材２２とが共巻きされているものとして説明を行う。そして、主コイル９およびシールドコイル１１に含まれる第１の線材２１で構成されたコイルを「主コイル系」と呼び、主コイル９およびシールドコイル１１に含まれる第２の線材２２で構成されたコイルを「副コイル系」と呼ぶ。
【００３５】
図４は、本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第１の線材で構成された主コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【００３６】
図４に示すように、第１の線材２１は、上側の磁極１のシールドコイル１１および主コイル９から下側の磁極２の主コイル９およびシールドコイル１１を通して、すべて、直列に結線され、均一磁場空間３の主磁場を発生する電流を流すための閉ループ回路を構成している。この閉ループ回路は、それを構成するコイルが超電導コイルである場合、しばしば、永久電流回路と呼ばれる。
【００３７】
本実施形態において、その永久電流回路は、通常、その永久電流回路を流れる電流を断続するための第１の永久電流スイッチ２３と、その永久電流回路を構成するコイルが常電導転移したときにその永久電流回路を保護するための保護回路と、を含んで構成される。このとき、その保護回路は、例えば図４に示すように、所定の整流機能を有するダイオード２４を、第１の永久電流スイッチ２３の両端に並列接続することによって構成される。
【００３８】
また、本実施形態においては、主コイル９およびシールドコイル１１のそれぞれを構成する第１の線材２１は、上側の磁極１および下側の磁極２のいずれにおいても、互いに逆向きの電流が流れるように結線される。その場合には、外部磁場１３が均一磁場空間３へ侵入するとき、外部磁場１３は、主コイル９に鎖交する磁束とシールドコイル１１に鎖交する磁束とが互いに打ち消し合うため、主コイル系全体に対してほとんど鎖交しないことになる。すなわち、主コイル９およびシールドコイル１１に巻回された第１の線材２１については、外部磁場１３の侵入に際して、その磁束保存効果がほとんど機能せず、その結果、外部磁場１３は均一磁場空間３を乱すことになる。
【００３９】
図５は、本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第２の線材で構成された副コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【００４０】
図５に示すように、第２の線材２２は、上側の磁極１のシールドコイル１１および主コイル９から下側の磁極２の主コイル９およびシールドコイル１１を通して、すべて、直列に結線され、閉ループ回路、つまり、本実施形態では永久電流回路を構成している。その永久電流回路は、さらに、その永久電流回路を流れる電流を断続するための第２の永久電流スイッチ２５と、副コイル系のコイルが常電導転移したときにその永久電流回路を保護するための保護回路と、を含んで構成される。このとき、その保護回路は、例えば、図５に示すように、第２の永久電流スイッチ２５の両端に保護抵抗２６を並列接続することによって構成される。
【００４１】
また、本実施形態においては、主コイル９およびシールドコイル１１のそれぞれを構成する第２の線材２２は、上側の磁極１および下側の磁極２のいずれにおいても、同じ向きの電流が流れるように結線される。その場合には、外部磁場１３が均一磁場空間３へ侵入するとき、外部磁場１３は、主コイル９に鎖交する磁束とシールドコイル１１に鎖交する磁束とが加算される。そのため、主コイル９、シールドコイル１１に巻回された第２の線材２２は、外部磁場１３の侵入に際しては、その磁束保存効果によって誘導される電流により、外部磁場１３とは逆向きの磁場を発生する。従って、侵入する外部磁場１３は、その逆向きの磁場によって打ち消されるので、均一磁場空間３への侵入が抑制される。
【００４２】
一般に、外部磁場１３は、第１の線材２１で構成された主コイル系によって発生される均一磁場空間３の磁場強度に比べて微小である。従って、外部磁場１３の侵入に伴い第２の線材２２に誘導される電流は微小である。また、第２の線材２２で構成された副コイル系のコイルの結線と、第１の線材２１で構成された主コイル系のコイルの結線とは、それぞれ、異なっている。ちなみに、図４と図５とを比較すると、シールドコイル１１に対しては、それぞれ電流が逆向きに流れるように結線されるため、第１の線材２１と第２の線材２２との磁気的な結合は打ち消し合うことになる。従って、例えば、第１の線材２１が常電導転移し、その電流が急激に減少したとしても、第２の線材２２が構成する永久電流回路に誘導される電流は微小である。
【００４３】
以上の理由により、図５に示した第２の線材２２が構成する永久電流回路に設置される第２の永久電流スイッチ２５や、保護抵抗２６は、大電流を想定する必要がなく、第１の線材２１が構成する永久電流回路に用いる第１の永久電流スイッチ２３などに比較して安価な構成とすることができる。なお、保護回路は、ダイオード２４や保護抵抗２６に限定する必要はなく、コイル系や永久電流スイッチを保護するバイパス回路であれば何を用いてもよい。
【００４４】
以上、第１の実施形態によれば、第１の線材２１を巻回した主コイルボビン８およびシールドコイルボビン１０に第２の線材２２を共巻きにし、また、第２の線材２２は、第１の線材２１の隙間に巻回する。また、第２の線材による副コイル系のコイルは、そのすべてに、同じ向きの電流が流れるように結線して、永久電流回路を構成する。従って、第２の線材による副コイル系によって、外部磁場１３の侵入を抑制することができるようになる。そして、その副コイル系を構成するために新たなボビンを必要とすることもない。さらには、第１の線材２１の隙間に、第２の線材２２を詰め込んでいるので、新たな詰め物を必要とせずに、コイルに含浸された樹脂の樹脂割れ、つまり、その樹脂割れに起因する常電導転移を防止することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００４６】
本実施形態においては、図６に示すように、第２の線材２２を単に第１の線材２１と共巻きするにとどまらず、第１の線材２１と主コイルボビン８（または、シールドコイルボビン１０）との間に生じる大きな隙間にも、可能な範囲内で第２の線材２２を巻回する。また、本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、以下、説明を省略する。
【００４７】
本実施形態によれば、第１の実施形態の場合に比べて、含浸される樹脂の体積をさらに減ずることができるので、樹脂割れおよびその樹脂割れに起因する常電導転移の可能性をさらに低減することができる。
【００４８】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００４９】
本実施形態においては、図７に示すように、第２の線材２２を第１の線材２１と共巻きすることはせずに、第１の線材２１と主コイルボビン８（または、シールドコイルボビン１０）との間に生じる大きな隙間に可能な範囲内で第２の線材２２を巻回する。また、本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、以下、説明を省略する。
【００５０】
本実施形態によれば、第２の線材２２で構成される副コイル系によって、外部磁場１３の侵入を抑制することができ、また、含浸される樹脂の体積を減ずることができるので、樹脂割れおよびその樹脂割れに起因する常電導転移の可能性を低減することができる。
【００５１】
（第４の実施形態）
図８は、本発明の第４の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【００５２】
本実施形態においては、図８に示すように、第２の線材２２として、第１の線材２１と同じ線径の線材を使用し、第１の線材２１と第２の線材２２とを主コイルボビン８（または、シールドコイルボビン１０）に共巻きする。また、本実施形態の他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、以下、説明を省略する。
【００５３】
以上のように構成した主コイル９（または、シールドコイル１１）は、発生すべき均一磁場空間３の磁場強度が小さく、また、含浸した樹脂の樹脂割れが生じる恐れが小さい場合に適用される。その場合には、第１の線材２１の隙間に第２の線材２２を配置して巻回しなくても、その隙間に含浸した樹脂の樹脂割れが生じる恐れが小さい。代わって、第１の線材２１と第２の線材２２とを同じ線材で構成することができるので、用意すべき部品数が少なくてすむようになり、製作に要するコストを低減させることができる。
【００５４】
（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＢ−Ｂ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【００５５】
図９に示すように、磁気共鳴撮像装置の磁石装置は、均一磁場空間３の磁場を発生するために、水平方向の軸に対して同軸円状に巻回された主コイル３０およびシールドコイル３１によって構成される。これらの主コイル３０およびシールドコイル３１は、冷媒槽３７の内部に格納され、冷媒槽３７は、輻射シールド３６の内部に、さらには、輻射シールド３６は、真空容器３５の内部に配置されている。
【００５６】
また、磁石装置の他の構成、例えば、主コイル３０およびシールドコイル３１をそれぞれ、第１の線材と第２の線材とで構成することなどについては、前記第１の実施形態ないし第４の実施形態と同じであるとする。そうした場合、本実施形態と前記第１の実施形態ないし第４の実施形態との相違は、本実施形態の場合には、外部磁場１３が水平方向から侵入するのに対し、前記第１の実施形態ないし第４の実施形態の場合には、外部磁場１３が上下方向から侵入する程度の差でしかない。
【００５７】
従って、本実施形態においても、第２の線材による副コイル系によって、外部磁場１３の侵入を抑制することができ、さらに、前記第１の実施形態ないし第４の実施形態と同様の効果を期待することができる。
【００５８】
（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＣ−Ｃ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【００５９】
本実施形態は、第５の実施形態を一部変形した実施形態であり、第５の実施形態では、主コイル３０およびシールドコイル３１は同軸円状に巻回されて構成されるのに対し、本実施形態では、主コイル３０およびシールドコイル３１は同軸長円状に巻回されて構成される。従って、第６の実施形態の効果は、第５の実施形態の効果とほぼ同じである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置の連結柱を含む部分（Ａ−Ａ矢視部）の磁石装置の縦断面図である。
【図２】図１（ｂ）の磁石装置の縦断面図において、磁極の上部右側部分を拡大した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第１の線材で構成された主コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において主コイルおよびシールドコイルに含まれる第２の線材で構成された副コイル系のコイルを結線する回路図の例を示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図７】本発明の第３の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図８】本発明の第４の実施形態においてコイルボビンに収納されたコイルの断面の例を示した図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＢ−Ｂ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の磁石装置の概略構成の例を示した図であり、（ａ）は、磁気共鳴撮像装置の外観の斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示した磁気共鳴撮像装置のＣ−Ｃ矢視部における磁石装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１，２ 磁極
３ 均一磁場空間
４，５ 連結柱
６，３６ 輻射シールド
７，３７ 冷媒槽
８ 主コイルボビン
９，３０ 主コイル
１０ シールドコイルボビン
１１，３１ シールドコイル
１３ 外部磁場
２１ 第１の線材
２２ 第２の線材
２３ 永久電流スイッチ
２４ ダイオード
２５ 永久電流スイッチ
２６ 保護抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流し、その複数のコイルの内径側の所定の空間領域に磁場強度が一様となる均一磁場を発生する磁石装置において、
前記コイルの少なくとも１つは、前記均一磁場を発生するための所定の電流を流す第１の線材と、前記第１の線材に絶縁された第２の線材とが、同じボビンにそれぞれ巻回されて構成され、
前記第２の線材は、前記均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってその第２の線材のコイルに生じる誘導電流を流すことが可能な閉ループ回路を構成すること
を特徴とする磁石装置。
【請求項２】
前記第２の線材は、前記第１の線材に沿って、かつ、隣り合うように配置されて巻回されること
を特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
【請求項３】
前記第２の線材は、前記第１の線材が巻回されたときに生じる隙間を埋めるように配置されて巻回されること
を特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
【請求項４】
前記第１の線材は、その断面が俵積みになるように巻回され、
前記第２の線材は、前記俵積みになるように巻回された前記第１の線材の隙間を埋めるように配置されて巻回されること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項５】
前記第２の線材の径は、前記第１の線材の径よりも小さいこと
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項６】
前記第２の線材の径は、前記第１の線材の径と同じであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁石装置。
【請求項７】
前記第１の線材と第２の線材とが同じボビンに巻回されて構成されたコイルが複数存在し、そのそれぞれのコイルの第２の線材は、そのそれぞれのコイルに同じ方向の電流が流れるように直列に接続されて、前記閉ループ回路を構成すること
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項８】
前記閉ループ回路は、その閉ループ回路を流れる電流を断続する永久電流スイッチを備えていること
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項９】
同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流すことによって、その複数のコイルの内径側の所定の空間領域に磁場強度が一様な均一磁場を発生する磁石装置を用いて構成された磁気共鳴撮像装置において、
前記コイルの少なくとも１つは、前記均一磁場を発生するための所定の電流を流す第１の線材と、前記第１の線材に絶縁された第２の線材とが、同じボビンにそれぞれ巻回されて構成され、
前記第２の線材は、前記均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってその第２の線材のコイルに生じる誘導電流を流すことが可能な閉ループ回路を構成すること
を特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１】
同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流し、その複数のコイルの内径側の所定の空間領域に磁場強度が一様となる均一磁場を発生する磁石装置において、
前記コイルの少なくとも１つは、前記均一磁場を発生するための所定の電流を流す第１の線材と、前記第１の線材に絶縁された第２の線材とが、同じボビンにそれぞれ巻回されて構成され、
前記第２の線材は、前記均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってその第２の線材のコイルに生じる誘導電流を流すことが可能な閉ループ回路を構成すること
を特徴とする磁石装置。
【請求項２】
前記第２の線材は、前記第１の線材に沿って、かつ、隣り合うように配置されて巻回されること
を特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
【請求項３】
前記第２の線材は、前記第１の線材が巻回されたときに生じる隙間を埋めるように配置されて巻回されること
を特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
【請求項４】
前記第１の線材は、その断面が俵積みになるように巻回され、
前記第２の線材は、前記俵積みになるように巻回された前記第１の線材の隙間を埋めるように配置されて巻回されること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項５】
前記第２の線材の径は、前記第１の線材の径よりも小さいこと
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項６】
前記第２の線材の径は、前記第１の線材の径と同じであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁石装置。
【請求項７】
前記第１の線材と第２の線材とが同じボビンに巻回されて構成されたコイルが複数存在し、そのそれぞれのコイルの第２の線材は、そのそれぞれのコイルに同じ方向の電流が流れるように直列に接続されて、前記閉ループ回路を構成すること
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項８】
前記閉ループ回路は、その閉ループ回路を流れる電流を断続する永久電流スイッチを備えていること
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の磁石装置。
【請求項９】
同軸状に配置された複数のコイルに所定の電流を流すことによって、その複数のコイルの内径側の所定の空間領域に磁場強度が一様な均一磁場を発生する磁石装置を用いて構成された磁気共鳴撮像装置において、
前記コイルの少なくとも１つは、前記均一磁場を発生するための所定の電流を流す第１の線材と、前記第１の線材に絶縁された第２の線材とが、同じボビンにそれぞれ巻回されて構成され、
前記第２の線材は、前記均一磁場に対して外乱となる外部磁場によってその第２の線材のコイルに生じる誘導電流を流すことが可能な閉ループ回路を構成すること
を特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３１９３１７（Ｐ２００７−３１９３１７Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５１３９６（Ｐ２００６−１５１３９６）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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