JP4045205B2

JP4045205B2 - Superconducting magnet device

Info

Publication number: JP4045205B2
Application number: JP2003149714A
Authority: JP
Inventors: 隆博松本; 一樹森津
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP2004350779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導マグネット装置に関し、詳しくは磁気共鳴画像診断装置用として好適な超電導マグネット装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、上下の磁石（静磁場発生源）を支持するヨークとこれらを連結する１本のヨークよりなる磁気回路から構成された、側面から見るとコ字状を呈する磁気共鳴イメージング装置は、後記する特許文献１から公知である。また、開放ＭＲＩ磁石において、ピポット接続手段、間にギャップを形成するように間隔をおいて配置された一対の超電導コイル集合体、および上記コイル集合体に堅固に取り付けられたコイル集合体支持手段であって、上記ピポット接続手段に接触して上記ピポット接続手段の中で回転するピポット手段を備えた開放ＭＲＩ磁石、並びに上記コイル集合体支持手段がシェル手段に堅固に取り付けられたＣ字状の構造部材手段、およびエンベロープ手段を含む開放ＭＲＩ磁石は、後記する特許文献２から公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−５２６６２号公報（段落番号００１２、図１）
【特許文献２】
特公平６−５６４３号公報（請求項１、請求項４、段落番号０００８、図１）
【０００４】
ところで、最近の磁気共鳴画像診断装置用の超電導マグネット装置では、高速撮影が可能でしかも高品質の撮像を得るために、１テスラ程度の高磁場の要求がある。１テスラの高磁場が発生すると、互いに対向する超電導マグネット間に生じる電磁力のために両超電導マグネット間に１００トン程度の巨大な吸引力が発生する。
【０００５】
上記特許文献１に開示された技術おいて、かかる巨大な吸引力に耐えるようにするには、上記磁気回路の総重量が百数十トンにもなり、そのサイズも大きくなって、製造コスト、輸送、設置条件などで問題となる。一方、上記特許文献２に開示された技術おいては、上記シェル手段および上記Ｃ字状の構造部材手段の機械的強度を高度に補強する必要があるので、かかる補強のために開放ＭＲＩ磁石の全体が非常に大型化して実現が困難となる問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における如上の問題に鑑みて、前記した巨大吸引力に耐えながら、しかも製造コスト面あるいは装置の大型化の面で改善されて実現可能な超電導マグネット装置を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の超電導マグネット装置は、被検体が置かれる空間を挟んで互いに対向配置されて内部にそれぞれ極低温に保たれた超電導コイルを有する第一磁場発生部と第二磁場発生部、上記両磁場発生部同士を連結すると共に内部が極低温に保たれた連結部を備えた超電導マグネット装置であって、上記第一磁場発生部内と上記第二磁場発生部内と上記連結部内の各極低温またはそれに近い低温の個所に設置された、機械的強度向上用の中空梁を備え、上記連結部は、上記両磁場発生部の各外周部に結合されており、上記中空梁は、上記第一磁場発生部内に設けられた第一中空梁部、上記第二磁場発生部内に設けられた第二中空梁部、および上記連結部内に設けられると共に、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部とに対して直交方向またはそれに近い方向に延在して上記第一中空梁部と上記第二中空梁部のそれぞれと結合された第三中空梁部とを備え、上記第一磁場発生部と上記第二磁場発生部における上記の各超電導コイルは、高均一磁場を発生する主コイルと上記主コイルに対して逆極性の磁場を発生するシールドコイルとを備え、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部は、上記の各主コイルの外側に設置されたことを特徴とするものである。
本発明の他の超電導マグネット装置は、被検体が置かれる空間を挟んで互いに対向配置されて内部にそれぞれ極低温に保たれた超電導コイルを有する第一磁場発生部と第二磁場発生部、上記両磁場発生部同士を連結すると共に内部が極低温に保たれた連結部を備えた超電導マグネット装置であって、上記第一磁場発生部内と上記第二磁場発生部内と上記連結部内の各極低温またはそれに近い低温の個所に設置された、機械的強度向上用の中空梁を備え、上記連結部は、上記両磁場発生部の各外周部に結合されており、上記中空梁は、上記第一磁場発生部内に設けられた第一中空梁部、上記第二磁場発生部内に設けられた第二中空梁部、および上記連結部内に設けられると共に、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部とに対して直交方向またはそれに近い方向に延在して上記第一中空梁部と上記第二中空梁部のそれぞれと結合された第三中空梁部とを備え、上記第一磁場発生部と上記第二磁場発生部における上記の各超電導コイルは、高均一磁場を発生する主コイルと上記主コイルに対して逆極性の磁場を発生するシールドコイルとを備え、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部は、上記の各主コイルと上記シールドコイルとの間に設けられたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下において、説明が先行する図に示された部位または表示と同じ、あるいは対応する部位または表示が後続の図に示される場合には、互いに同じ符号を付して後続の図ではかかる部位または表示の説明や符号付けを省略することがある。
【０００９】
実施の形態１．
図１〜図５は、本発明の超電導マグネット装置における実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１の全体の斜視図であり、図２は後記する中空梁のみの全体の斜視図であり、図３は図２に含まれる一部分の斜視図であり、図４は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図５は図１および図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。なお図５では、Ｂ−Ｂ断面には現れない後記の主コイル１７を点線で示す。
【００１０】
図１〜図５において、実施の形態１の超電導マグネット装置は、一対の磁場発生部１、２、上記両磁場発生部１、２同士を連結する連結部３、および上記両磁場発生部１、２内および連結部３内にまたがって設置された中空梁４、および支持部材５を備えている。一対の磁場発生部１、２同士は、被検体が置かれる空間Ｓを介して互いに平行またはそれに近い状態で対向配置されており、連結部３はそれら磁場発生部１、２と直交またはそれに近い状態で連結されていて、実施の形態１の超電導マグネット装置は、Ａ−Ａ線に沿った断面がコ字状（図４参照）を呈する外形を有している。
【００１１】
磁場発生部１は、内筒１１と外筒１２との各開口端面にドーナツ状の外壁板体１３、１４が張られて形成されて、中心に貫通孔を有するドーナツ状体であって、その内部に輻射熱シールド１５を介してヘリウム容器１６を内蔵している。ヘリウム容器１６内には、液化ヘリウムと液化ヘリウムにて冷却された主コイル１７が設置されている。主コイル１７は、高均一磁場空間Ｓを発生するために１個または複数個の超電導コイルを組み合わせたものであって、実施の形態１および後続の諸実施の形態では、最外の大コイル１７１、中間コイル１７２、中間コイル１７３、および最内の小コイル１７４を含む。後記の主コイル２７も、構成並びに機能において主コイル１７と同じである。
【００１２】
磁場発生部２は、磁場発生部１と空間Ｓの中心面に対して対称となるように実質的に同じ構造を有し、内筒２１と外筒２２との各開口端面にドーナツ状の外壁板体２３、２４が張られて中心に貫通孔を有するドーナツ状体であって、その内部に輻射熱シールド２５を介してヘリウム容器２６を内蔵している。ヘリウム容器２６内には、液化ヘリウムと液化ヘリウムにて冷却された、最外の大コイル２７１、中間コイル２７２、中間コイル２７３、および最内の小コイル２７４を含む主コイル２７が設置されている。
【００１３】
連結部３は、図１に示すように、面３１〜面３６を有する直方体であって、面３１の一端は外壁板体１３と接続されており、面３２の一端は外壁板体２３と接続されている。面３３は、ヘリウム容器１６とヘリウム容器２６とが連通するための開口部が設けられた状態で外壁板体１４および外壁板体２４と接続されている。連結部３の面３１〜面３６の各内部に輻射熱シールド３７が設けられ、面３１内の輻射熱シールド３７の一部は輻射熱シールド１５と、また面３２内の輻射熱シールド３７の一部は輻射熱シールド２５と、それぞれ一体化されている。しかして磁場発生部１、磁場発生部２、および連結部３が結合された断面コ字状の構造物は、内部が真空に保持された真空容器となっている。
【００１４】
連結部３は、またその内部に輻射熱シールド３７を介して、後記するフランジおよびウェブ部分で囲まれたヘリウム容器３９を内蔵していおり、ヘリウム容器３９は、ヘリウム容器１６およびヘリウム容器２６と連通している。
【００１５】
輻射熱シールド１５、輻射熱シールド２５、および輻射熱シールド３７のいずれもは、図４および図５に示すように、一つの壁体であってもよく、あるいはシールド効果を一層高めるために複数の輻射熱シールド層から構成され、各輻射熱シールド層は、その両面に真空スペースを空けて設置された構造のものであってよい。支持部材５は、断熱材により形成されたものであって、ヘリウム容器１６またはヘリウム容器２６、輻射熱シールド１５または輻射熱シールド２５を、それぞれ外壁板体１３または外壁板体２３に固定する機能をなす。
【００１６】
中空梁４は、その主要部として磁場発生部１内に設けられた中空梁部４ａ、磁場発生部２内に設けられた中空梁部４ｂ、および連結部３内に設けられた中空梁部４ｃの３部分を含む。中空梁部４ａと中空梁部４ｃ、および中空梁部４ｂと中空梁部４ｃとは、互いに直交またはそれに近い方向で結合されていて、中空梁４は、図２に示すように側面から見てコ字状を呈する。また中空梁部４ａ〜中空梁部４ｃは、いずれも後記するように、一対のフランジと一対のウェブとから構成されており、一対のフランジは、前記した高磁場により発生する磁場発生部１と磁場発生部２との間の吸引力に基づく磁場発生部１、磁場発生部２、および連結部３の変形を防止するために設けられて、自体は引張力あるいは圧縮力を受けるものであり、一対のウェブは、一対のフランジ間の両端またはその近傍においてフランジに溶接されて一対のフランジ間の間隔を一定に保つことによりフランジの変形を防止する作用をなす。したがって、本発明で用いられる中空梁４は、一対のフランジと一対のウェブとから構成された中空状を呈する。なおウェブは、一対のフランジ間の両端またはその近傍のみならず、例えば後記するウェブ部分４２３のように一対のウェブ部分に加えてその中間にも設けられることもある。
【００１７】
以下、中空梁部４ａ〜中空梁部４ｃの各構造に就いて、フランジとウェブに言及して一層詳細に説明する。フランジは、フランジ部分４１１〜フランジ部分４１８を含み、ウェブは、ウェブ部分４２１〜ウェブ部分４２９を含んでいる。フランジ部分４１１は、図２、図４、図５から理解されるように、ヘリウム容器１６内における一端が同容器１６の内壁に沿うように円弧状を呈する、横幅が一定の平板体であって、ヘリウム容器１６内の端からヘリウム容器３９の端の輻射熱シールド３７にまで延在している。ヘリウム容器３９には、輻射熱シールド３７の内側にフランジ部分４１５が設けられており、フランジ部分４１１の先端は、フランジ部分４１５の上端面を覆う状態で同上端面に溶接されてる。フランジ部分４１２は、フランジ部分４１１より僅かに短いがフランジ部分４１１と同形の平板体であって、フランジ部分４１１と平行にヘリウム容器１６内の端からヘリウム容器３９内にまで延在してフランジ部分４１５の表面に溶接されている。フランジ部分４１１とフランジ部分４１２とは、それらの長手方向の一端においてウェブ部分４２１により、他端においてウェブ部分４２２により、さらに中間においてウェブ部分４２３により、それぞれ溶接されている。なお図３では、ウェブ部分４２３の存在を明示するために、フランジ部分４１１を取り除いた状態を示す。しかして中空梁部４ａは、フランジ部分４１１とフランジ部分４１２の各一部と、ウェブ部分４２１〜ウェブ部分４２３の各一部とから構成されている。
【００１８】
ヘリウム容器２６においても、上記したヘリウム容器１６とヘリウム容器３９の場合と同様であって、一端が円弧状を呈するフランジ部分４１３は、ヘリウム容器２６内の端からヘリウム容器３９の端の輻射熱シールド３７にまで延在して、フランジ部分４１５の下端面を覆う状態で同下端面に溶接されてる。フランジ部分４１４は、フランジ部分４１３と平行にヘリウム容器２６内の端からヘリウム容器３９内にまで延在してフランジ部分４１５の表に溶接されている。フランジ部分４１３とフランジ部分４１４とは、それらの長手方向の一端がウェブ部分４２４と、他端がウェブ部分４２５（図示せず）と、さらに中間のウェブ部分４２６と、それぞれ溶接されている。しかして、中空梁部４ｂは、フランジ部分４１３とフランジ部分４１４の各一部と、ウェブ部分４２４〜ウェブ部分４２６の各一部とから構成されている。フランジ部分４１１〜フランジ部分４１４などがフランジ部分４１５にまで延在してフランジ部分４１５に結合されていると、中空梁部４ａと中空梁部４ｃとの結合強度並びに中空梁部４ｂと中空梁部４ｃとの結合強度が向上して、中空梁４の全体の強度が一層向上する。その際、フランジ部分４１１とフランジ部分４１２のいずれか一方、およびフランジ部分４１３とフランジ部分４１４のいずれか一方がフランジ部分４１５にまで延在し結合された場合でも高強度の中空梁４が得られる。
【００１９】
なお実施の形態１においては、図４から明らかなように、中空梁部４ａは、ヘリウム容器１６内に設けられ、且つ主コイル１７の外側、換言するとヘリウム容器１６の鏡板部１６１からの離隔距離が主コイル１７のそれより大きくなる位置に設けられている。中空梁部４ｂも中空梁部４ａと同様であって、中空梁部４ｂは、ヘリウム容２６内に設けられ、且つ主コイル２７の外側、換言するとヘリウム容器２６の鏡板部２６１からの離隔距離が主コイル２７のそれより大きくなる位置に設けられている。
【００２０】
ヘリウム容器３９内の中空梁部４ｃは、フランジ部分４１１〜フランジ部分４１４など、上記した中空梁部４ａと中空梁部４ｂに直結したフランジ部分に加えて、フランジ部分４１５、フランジ部分４１５に平行に設けられたフランジ部分４１６〜フランジ部分４１８、およびウェブ部分４２７〜ウェブ部分４２９から構成されている。なおウェブ部分４２９は、ウェブ部分４２７とその反対側に設けられたウェブ部分４２８（図示せず）との中間に設けられている。
【００２１】
上記した中空梁４の構造から分かるように、中空梁部４ａと中空梁部４ｂとは、それぞれヘリウム容器１６およびヘリウム容器２６内に設けられているが、実施の形態１におけるヘリウム容器３９は、主として中空梁部４ｃにより形成されており、例えばフランジ部分４１５などは、中空梁部４ｃの一メンバーであると同時に、ヘリウム容器３９の一壁でもある。
【００２２】
つぎに実施の形態１の動作並びに効果に就いて説明する。以上のように中空梁４をヘリウム容器１６、ヘリウム容器２６、およびヘリウム容器３９内に設けることにより、連結部３内の中空梁部４ｃと磁場発生部１および磁場発生部２の主コイル１７および主コイル２７との間の距離を短くすることができ、また、磁場発生部１と磁場発生部２との間に前記した吸引力が生じても、それは前記した通りにコ字状に結合された中空梁部４ａ〜中空梁部４ｃにより受け止められるので、支持部材５は、主コイル１７または主コイル２７、ヘリウム容器１６またはヘリウム容器２６、輻射熱シールド３７、および中空梁部４ａまたは中空梁部４ｂの重量を支持すればよくて、細いものとすることができる。その結果、前記真空容器から熱伝導によりヘリウム容器１６、ヘリウム容器２６あるいはヘリウム容器３９に入る熱量を低減することができ、液体ヘリウムの消費量が少ない超電導マグネット装置とすることができる。またヘリウム容器３９を、主として中空梁部４ｃにより形成することにより、超電導マグネット装置の構造を簡素化し、製造コストを低減することができる。
【００２３】
本発明において、中空梁４の上記の各種フランジ部分および各種ウェブ部分を構成する材料については、中空梁４が上記した作用を奏し得る限り特に制限はない。実施の形態１の超電導マグネット装置が１テスラ程度の電磁力を発生する規模のものである場合、ヘリウム容器１６やヘリウム容器２６は、従来通り、例えば厚さ１０〜２０ｍｍ程度のステンレスにて形成され、それに対して中空梁４の上記の各種フランジ部分および各種ウェブ部分は、例えばヘリウム容器１６やヘリウム容器２６を形成するステンレスの厚みの１．５〜５倍程度、好ましくは２〜４倍程度の厚みのステンレスにて形成される。このことは、後続の実施の形態についても言える。なお中空梁４は、ステンレス以外の構造金属材にて形成されてもよいが、ステンレスにて形成されると磁化されることがなく、高均一磁場を発生することが容易となる利点がある。
【００２４】
実施の形態２．
図６は、本発明の超電導マグネット装置における実施の形態２を説明するものであって、前記図４に対応する、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図６においては、前記実施の形態１における主コイル１７および主コイル２７に加えて、ヘリウム容器１６には主コイル１７と共にシールドコイル１８が、一方、ヘリウム容器２６には主コイル２７共にシールドコイル２８が、それぞれ設けられている。シールドコイル１８およびシールドコイル２８は、１個または複数の超電導コイル群から構成されている。上記した主コイルとシールドコイルの組み合わせにより一層高均一の磁場Ｓが得られる。実施の形態２は、上記のシールドコイル１８，２８を設ける他に、ヘリウム容器１６およびヘリウム容器２６内の主コイル１７、２７とシールドコイル１８，２８との間に、それぞれ中空梁部４ａ、４ｂが、換言するとフランジ部分４１１〜フランジ部分４１４およびウェブ部分４２１〜ウェブ部分４２６が設けられている点において前記実施の形態１と異なり、その他の構成は同じである。
【００２５】
つぎに実施の形態２の動作並びに効果に就き説明する。磁場は、心臓ペースメーカ着用者に有害な影響を与えたり、近くに設置されたモニターの画像が歪むなどの悪影響を及ぼすことがある。実施の形態２の超電導マグネット装置は、このような磁場による悪影響を少なくするシールドコイル１８およびシールドコイル２８を有するものであって、シールドコイル１８、２８は、主コイル１７、２７とは逆極性の磁場を発生するものであって、主コイル１７、２７が作る超電導マグネット外に大きく広がった磁場と打ち消し合う磁場を発生することにより上記のマグネット外に広がった磁場を低減し、他への悪影響を防止する。シールドコイル１８、２８の出力は、主コイル１７、２７との間を広く取るほど小さくできて、効率的となる。したがって実施の形態２形態では、両上記の両コイル間に特別にスペースを設けるのではなく、上記の両コイル間にフランジ部分４１１〜フランジ部分４１４およびウェブ部分４２１〜ウェブ部分４２６などの中空梁４の一部を挿着することによってコンパクトな構成でありながら、結果的に上記両コイル間を広く取るようにしている。
【００２６】
実施の形態２は、上記した効果の他に、実施の形態１と同様に、連結部３内の中空梁部４ｃと磁場発生部１および磁場発生部２の主コイル１７および主コイル２７との間の距離を短くすることができ、また、磁場発生部１と磁場発生部２との間に前記した吸引力が生じても、それは中空梁部４ａ〜中空梁部４ｃにより受け止められるので、支持部材５は、主コイル１７または主コイル２７、ヘリウム容器１６またはヘリウム容器２６、輻射熱シールド３７、および中空梁部４ａまたは中空梁部４ｂの重量を支持すればよくて、細いものとすることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図７は、本発明の超電導マグネット装置における実施の形態３を説明するものであって、前記図４に対応する、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。実施の形態３は、前記実施の形態２とは、フランジ部分４１５に平行に設けられたフランジ部分４１６〜フランジ部分４１８が、同図面上で左側に移動して大コイル１７１と中間コイル１７２との間、あるいは大コイル２７１と中間コイル２７２との間を貫通して設けられ、且つ上記左側への移動に基づいてウェブ部分４２７〜ウェブ部分４２９（図７にはウェブ部分４２９のみ図示）が広幅となっている点において異なり、その他の構成は同じである。
【００２８】
つぎに実施の形態３の動作並びに効果に就き説明する。フランジ部分４１６〜フランジ部分４１８が上記の間を貫通して設けられているので、電磁力の中心である主コイル１７、２７およびシールドコイル１８、２８の中心から連結部３内の中空梁部４ｃまでの距離を短くすることができる。その結果、電磁力により中空梁部４ｃに発生する曲げモーメントを小さくすることができて、中空梁部４ｃを小さくすることができる。
【００２９】
実施の形態４．
図８〜図１１は、本発明の超電導マグネット装置における実施の形態４を説明するものであって、図８は実施の形態４の全体の斜視図であり、図９は図８のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図１０は図８および図９のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図１１は図８および図９のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００３０】
前記した実施の形態１や実施の形態３などで使用されたフランジ部分４１１〜フランジ部分４１４、例えばフランジ部分４１１は、前記図２、図４、図５から理解されるように、ヘリウム容器１６、２６内における一端が同室１６、２６の内壁に沿うように円弧状を呈する横幅が一定の平板体であったが、実施の形態４で使用のフランジ部分４１１〜フランジ部分４１４、例えばフランジ部分４１１は、図１０に示されているように、ドーナツ板と方形板が結合した形状を有する。また、かかる形状を有するフランジ部分４１１とフランジ部分４１２の間には、図９と図１１から理解されるように、円筒状のウェブ部分４３０〜ウェブ部分４３２が設けられ、フランジ部分４１３とフランジ部分４１４の間には、円筒状のウェブ部分４３３〜ウェブ部分４３５が設けられている。さらにフランジ部分４１１とフランジ部分４１３の間には、平板で且つコ字状のウェブ部分４３６〜ウェブ部分４３８（図９では、ウェブ部分４３８のみ図示）が設けられている。
【００３１】
フランジ部分４１１の方形板側の先端は、フランジ部分４１５の上端面を覆う状態で同上端面に溶接され、フランジ部分４１２の方形板側の先端は、フランジ部分４１５の表面に溶接され、円筒状のウェブ部分４３０とウェブ部分４３２が両フランジ部分４１１、４１２間に介在し、かくして中空ドーナツ状の中空梁部４ａが形成されている。なお実施の形態１や実施の形態３などでは、中空梁部４ａはヘリウム容器１６内に設けられたが、実施の形態４では中空梁部４ａ自体にてヘリウム容器１６が形成されている。即ちヘリウム容器１６は、内面が鏡板部となるフランジ部分４１１のドーナツ板部、内面が鏡板部となるフランジ部分４１２のドーナツ板部、ウェブ部分４３０、およびウェブ部分４３２とから形成されている。またウェブ部分４３１は、大コイル１７１と中間コイル１７２との間を貫通して設けられている。
【００３２】
ヘリウム容器２６もヘリウム容器１６と同様に、中空梁部４ｂ自体にて形成されていて、内面が鏡板部となるフランジ部分４１３、４１４の各ドーナツ板部、ウェブ部分４３３、およびウェブ部分４３５から形成されている。またウェブ部分４３４は、大コイル１８１と中間コイル１８２との間を貫通して設けられている。連結部３内のヘリウム容器３９は、ウェブ部分４３６〜ウェブ部分４３８を含む中空梁部４ｃにて形成されている。
【００３３】
つぎに実施の形態４の動作並びに効果に就き説明する。実施の形態４では、上記したように中空梁部４ａ、中空梁部４ｂ、および中空梁部４ｃが補強材としての機能と、それぞれヘリウム容器１６、ヘリウム容器２６、およびヘリウム容器３９の構成材としての機能とを兼務するので、それらの容器は、言わば容器形成材の厚みを前記実施の形態１において言及したように、大きくするだけでよい。よって、実施の形態４の超電導マグネット装置は、構造が簡素化されて製造が容易となり、且つ製造コストが低減する効果がある。
【００３４】
実施の形態５．
図１２は、本発明の超電導マグネット装置における実施の形態５を説明するものであって、前記図９に対応する、図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。前記実施の形態４では、フランジ部分４１２とフランジ部分４１４とは、図９に示したように、それぞれヘリウム容器１６およびヘリウム容器２６の鏡板部と対向する対向壁を形成するように用いられたが、実施の形態５では、上記対向壁は従来通りの壁材で形成され、フランジ部分４１２とフランジ部分４１４とは図１２に示すように、それぞれ主コイル１７上および主コイル２７上に位置して、且つフランジ部分４１５にまで延在し、溶接されいる。またウェブ部分４３０〜ウェブ部分４３６は、フランジ部分４１２とフランジ部分４１４との上記の設置位置に基づいて各筒長さが短くなっている。
【００３５】
つぎに実施の形態５の動作並びに効果に就き説明する。磁気共鳴画像診断装置用の超電導マグネットは、主コイル１７および主コイル２７を出来るだけ高均一磁場の空間Ｓに近い位置に配置するほど設計が楽になる。実施の形態５では、、主コイル１７および主コイル２７の外側に板厚の大きいフランジ部分４１２とフランジ部分４１４を配置し、内側にヘリウム容器として必要な薄い従来からの壁材を使用したので、主コイル１７および主コイル２７を実施の形態４の場合と比較して、空間Ｓにより近い位置に配置することができて、コイル設計が楽になる効果がある。
【００３６】
実施の形態６．
前記実施の形態１〜５では、磁場発生部１と磁場発生部２とは互いに上下に対向設置されたが、それら各実施の形態では連結部３を下にして磁場発生部１と磁場発生部２とは互いに左右に対向設置してもよい。かくすると、受診者はベットに寝て診断を受ける際に上部空間が開放されているので、閉塞感の少ない構造とすることができる。
【００３７】
以上、本発明の超電導マグネット装置について実施の形態１〜６に基づいて詳細に説明したが、本発明はそれら実施の形態に限定されるものではなく、本発明の前記課題並びに解決手段の精神に則った種々の態様を包含する。例えば実施の形態１〜６では、中空梁はヘリウム容器内に設置されるか、あるいはヘリウム容器自体を形成するように設けられたが、中空梁がヘリウム容器の極低温の実質的な放熱源とならない範囲でヘリウム容器外の極低温またはそれに近い低温の個所に設置されてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の超電導マグネット装置は、以上説明した通り、被検体が置かれる空間を挟んで互いに対向配置されて内部にそれぞれ極低温に保たれた超電導コイルを有する第一磁場発生部と第二磁場発生部、上記両磁場発生部同士を連結すると共に内部が極低温に保たれた連結部を備えた超電導マグネット装置であって、上記第一磁場発生部内と上記第二磁場発生部内と上記連結部内の各極低温またはそれに近い低温の個所に設置された、機械的強度向上用の中空梁を備え、上記連結部は、上記両磁場発生部の各外周部に結合されており、上記中空梁は、上記第一磁場発生部内に設けられた第一中空梁部、上記第二磁場発生部内に設けられた第二中空梁部、および上記連結部内に設けられると共に、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部とに対して直交方向またはそれに近い方向に延在して上記第一中空梁部と上記第二中空梁部のそれぞれと結合された第三中空梁部とを備え、上記第一磁場発生部と上記第二磁場発生部における上記の各超電導コイルは、高均一磁場を発生する主コイルと上記主コイルに対して逆極性の磁場を発生するシールドコイルとを備え、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部は、上記の各主コイルの外側に設置されたことを特徴とするものである。
本発明の他の超電導マグネット装置は、以上説明した通り、被検体が置かれる空間を挟んで互いに対向配置されて内部にそれぞれ極低温に保たれた超電導コイルを有する第一磁場発生部と第二磁場発生部、上記両磁場発生部同士を連結すると共に内部が極低温に保たれた連結部を備えた超電導マグネット装置であって、上記第一磁場発生部内と上記第二磁場発生部内と上記連結部内の各極低温またはそれに近い低温の個所に設置された、機械的強度向上用の中空梁を備え、上記連結部は、上記両磁場発生部の各外周部に結合されており、上記中空梁は、上記第一磁場発生部内に設けられた第一中空梁部、上記第二磁場発生部内に設けられた第二中空梁部、および上記連結部内に設けられると共に、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部とに対して直交方向またはそれに近い方向に延在して上記第一中空梁部と上記第二中空梁部のそれぞれと結合された第三中空梁部とを備え、上記第一磁場発生部と上記第二磁場発生部における上記の各超電導コイルは、高均一磁場を発生する主コイルと上記主コイルに対して逆極性の磁場を発生するシールドコイルとを備え、上記第一中空梁部と上記第二中空梁部は、上記の各主コイルと上記シールドコイルとの間に設けられたことを特徴とするものである。
上記両発明において、中空梁が極低温またはそれに近い低温の個所に設置されることによって、中空梁がヘリウム容器の極低温の実質的な放熱源とならず、しかも中空梁に固有の高機械的強度により第一磁場発生部と第二磁場発生部との間の吸引力に基づく超電導マグネット装置の変形を防止することができる。よって本発明の超電導マグネット装置を磁気共鳴画像診断装置用に適用すると、同診断装置は、上記した長所を有する高性能にして１テスラ程度の高磁場を発生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の全体の斜視図。
【図２】実施の形態１に含まれる中空梁のみの全体の斜視図。
【図３】中空梁の一部分の斜視図。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図５】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図６】実施の形態２の断面図。
【図７】実施の形態３の断面図。
【図８】実施の形態４の全体の斜視図。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図１０】図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図１１】図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図１２】実施の形態５のの断面図。
【符号の説明】
１磁場発生部、１１内筒、１２外筒、１３外壁板体、
１４外壁板体、１５輻射熱シールド、１６ヘリウム容器、
１７主コイル、１７１大コイル、１７２中間コイル、
１７３中間コイル、１７４小コイル、１８シールドコイル、
２磁場発生部、２１内筒、２２外筒、２３外壁板体、２４外壁板体、
２５輻射熱シールド、２６ヘリウム容器、２７主コイル、
２７１大コイル、２７２中間コイル、２７３中間コイル、
２７４小コイル、２８シールドコイル、３連結部、
３１〜３６連結部３の面、３７輻射熱シールド、３９ヘリウム容器、
４中空梁、４ａ中空梁部、４ｂ中空梁部、４ｃ中空梁部、
４１１〜４１８フランジ部分、４２１〜４３８ウェブ部分、５支持部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a superconducting magnet device, and more particularly to a superconducting magnet device suitable for a magnetic resonance imaging apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic resonance imaging apparatus having a U-shape when viewed from the side, which is composed of a magnetic circuit including a yoke that supports upper and lower magnets (static magnetic field generation sources) and a single yoke that connects them, is described later. Is known from US Pat. Further, in the open MRI magnet, there is a pivot connection means, a pair of superconducting coil assemblies arranged so as to form a gap therebetween, and a coil assembly support means firmly attached to the coil assembly. An open MRI magnet having a pivot means that contacts and rotates in the pivot connection means, and a C-shaped structure in which the coil assembly support means is firmly attached to the shell means. An open MRI magnet including member means and envelope means is known from Patent Document 2 described later.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laying-Open No. 2003-52662 (paragraph number 0012, FIG. 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 6-5643 (Claim 1, Claim 4, Paragraph 0008, FIG. 1)
[0004]
By the way, in the recent superconducting magnet device for magnetic resonance imaging apparatus, there is a demand for a high magnetic field of about 1 Tesla in order to obtain high-quality imaging while enabling high-speed imaging. When a high magnetic field of 1 Tesla is generated, a huge attractive force of about 100 tons is generated between both superconducting magnets due to the electromagnetic force generated between the superconducting magnets facing each other.
[0005]
In the technique disclosed in Patent Document 1, in order to withstand such a large attraction force, the total weight of the magnetic circuit becomes hundreds of tens of tons, the size of the magnetic circuit increases, the manufacturing cost, It becomes a problem in transportation and installation conditions. On the other hand, in the technique disclosed in Patent Document 2, it is necessary to highly reinforce the mechanical strength of the shell means and the C-shaped structural member means. There is a problem that the whole becomes very large and difficult to realize.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems in the prior art, the present invention has an object to provide a superconducting magnet apparatus that can withstand the enormous suction force described above, and that can be improved in terms of manufacturing cost or device size. It is what.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The superconducting magnet apparatus according to the present invention includes a first magnetic field generating unit and a second magnetic field generating unit that have superconducting coils that are opposed to each other across a space in which a subject is placed and that are each kept at an extremely low temperature. A superconducting magnet apparatus having a connecting part that connects the generating parts and that is kept at a cryogenic temperature inside the first magnetic field generating part, the second magnetic field generating part, and each of the cryogenic temperatures in the connecting part. Equipped with a hollow beam for mechanical strength improvement installed at a location of near low temperature,The connecting part is coupled to each outer peripheral part of the both magnetic field generation parts, and the hollow beam is provided in a first hollow beam part provided in the first magnetic field generation part and in the second magnetic field generation part. The second hollow beam portion and the first hollow beam portion provided in the coupling portion and extending in a direction orthogonal to or closer to the first hollow beam portion and the second hollow beam portion. And a third hollow beam portion coupled to each of the second hollow beam portions, and each of the superconducting coils in the first magnetic field generating portion and the second magnetic field generating portion is configured to generate a highly uniform magnetic field. A coil and a shield coil that generates a magnetic field having a polarity opposite to that of the main coil, and the first hollow beam portion and the second hollow beam portion are installed outside the main coils.It is characterized by this.
  Another superconducting magnet apparatus according to the present invention includes a first magnetic field generating unit and a second magnetic field generating unit that have superconducting coils that are opposed to each other across a space in which a subject is placed, and that are each kept at an extremely low temperature. A superconducting magnet device having a connecting part that connects both magnetic field generating parts and that is kept at a cryogenic temperature inside the first magnetic field generating part, the second magnetic field generating part, and the cryogenic part in the connecting part. Or a hollow beam for improving mechanical strength, installed at a low-temperature location close to it, and the connecting portion is coupled to each outer peripheral portion of the both magnetic field generating portions, and the hollow beam is the first beam A first hollow beam portion provided in the magnetic field generation portion, a second hollow beam portion provided in the second magnetic field generation portion, and a connection portion, and the first hollow beam portion and the second hollow beam. Perpendicular to the part or A first hollow beam portion extending in a direction close to the first hollow beam portion and a third hollow beam portion coupled to each of the second hollow beam portion and the first magnetic field generation portion and the second magnetic field generation portion. Each of the superconducting coils in the above comprises a main coil that generates a highly uniform magnetic field and a shield coil that generates a magnetic field having a polarity opposite to that of the main coil, and the first hollow beam portion and the second hollow beam portion are These are provided between the main coils and the shield coil.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, when the same or corresponding part or display as that shown in the preceding figure is shown in the subsequent figure, the same reference numeral is given to the part or display in the subsequent figure. Description and signing may be omitted.
[0009]
Embodiment 1 FIG.
FIGS. 1 to 5 are for explaining the first embodiment of the superconducting magnet apparatus of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of the whole of the first embodiment, and FIG. 3 is a perspective view of the whole, FIG. 3 is a perspective view of a part included in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing along the -B line. In FIG. 5, a main coil 17 which will be described later and does not appear in the BB cross section is indicated by a dotted line.
[0010]
1 to 5, the superconducting magnet device according to the first embodiment includes a pair of magnetic field generators 1 and 2, a connecting part 3 that connects the two magnetic field generators 1 and 2, and the both magnetic field generators 1 and 2. 2 and a hollow beam 4 installed across the connecting portion 3 and a support member 5. The pair of magnetic field generators 1 and 2 are arranged to face each other in parallel or close to each other through a space S in which the subject is placed, and the connecting part 3 is orthogonal to or close to the magnetic field generators 1 and 2. The superconducting magnet device of the first embodiment is connected in a state and has an outer shape in which the cross section along the line AA exhibits a U-shape (see FIG. 4).
[0011]
The magnetic field generator 1 is a donut-shaped body formed by stretching donut-shaped outer wall plates 13 and 14 on the opening end faces of the inner cylinder 11 and the outer cylinder 12, and having a through-hole in the center. A helium vessel 16 is built in via a radiant heat shield 15. In the helium vessel 16, liquefied helium and a main coil 17 cooled by liquefied helium are installed. The main coil 17 is a combination of one or a plurality of superconducting coils in order to generate a highly uniform magnetic field space S. In the first embodiment and the following embodiments, the outermost large coil 171 is used. , Intermediate coil 172, intermediate coil 173, and innermost small coil 174. The main coil 27 described later is the same as the main coil 17 in configuration and function.
[0012]
The magnetic field generator 2 has substantially the same structure so as to be symmetric with respect to the magnetic field generator 1 and the center plane of the space S, and has a donut-shaped outer wall on each open end face of the inner cylinder 21 and the outer cylinder 22. The plate bodies 23 and 24 are stretched to form a donut-like body having a through-hole at the center, and a helium container 26 is built therein via a radiant heat shield 25. In the helium vessel 26, a main coil 27 including an outermost large coil 271, an intermediate coil 272, an intermediate coil 273, and an innermost small coil 274 cooled by liquefied helium and liquefied helium is installed. .
[0013]
As shown in FIG. 1, the connecting part 3 is a rectangular parallelepiped having surfaces 31 to 36, one end of the surface 31 is connected to the outer wall plate 13, and one end of the surface 32 is connected to the outer wall plate 23. Has been. The surface 33 is connected to the outer wall plate body 14 and the outer wall plate body 24 in a state where an opening for allowing the helium vessel 16 and the helium vessel 26 to communicate with each other is provided. A radiation heat shield 37 is provided inside each of the surfaces 31 to 36 of the connecting portion 3, a part of the radiation heat shield 37 in the surface 31 is the radiation heat shield 15, and a part of the radiation heat shield 37 in the surface 32 is a radiation heat shield. 25 are integrated with each other. Thus, the U-shaped structure in which the magnetic field generating unit 1, the magnetic field generating unit 2, and the connecting unit 3 are combined is a vacuum container in which the inside is held in vacuum.
[0014]
The connecting portion 3 also incorporates a helium vessel 39 surrounded by a flange and a web portion to be described later via a radiant heat shield 37. The helium vessel 39 communicates with the helium vessel 16 and the helium vessel 26. ing.
[0015]
Each of the radiant heat shield 15, the radiant heat shield 25, and the radiant heat shield 37 may be a single wall as shown in FIGS. 4 and 5, or a plurality of radiant heat shield layers to further enhance the shielding effect. Each radiant heat shield layer may have a structure in which a vacuum space is provided on both sides thereof. The support member 5 is formed of a heat insulating material and functions to fix the helium container 16 or the helium container 26, the radiant heat shield 15 or the radiant heat shield 25 to the outer wall plate body 13 or the outer wall plate body 23, respectively.
[0016]
The hollow beam 4 includes a hollow beam portion 4 a provided in the magnetic field generation unit 1, a hollow beam portion 4 b provided in the magnetic field generation unit 2, and a hollow beam portion 4 c provided in the connection unit 3 as main parts thereof. Of 3 parts. The hollow beam portion 4a and the hollow beam portion 4c, and the hollow beam portion 4b and the hollow beam portion 4c are coupled to each other in a direction orthogonal to or close to each other, and the hollow beam 4 is viewed from the side as shown in FIG. Presents a U-shape. Further, as will be described later, the hollow beam portion 4a to the hollow beam portion 4c each include a pair of flanges and a pair of webs, and the pair of flanges is formed with the magnetic field generation unit 1 generated by the high magnetic field described above. Provided to prevent deformation of the magnetic field generator 1, the magnetic field generator 2, and the connecting part 3 based on the attractive force between the magnetic field generator 2 and itself receives a tensile force or a compressive force, The pair of webs is welded to the flanges at or near both ends between the pair of flanges, and keeps the distance between the pair of flanges constant, thereby preventing deformation of the flanges. Therefore, the hollow beam 4 used in the present invention has a hollow shape composed of a pair of flanges and a pair of webs. The web may be provided not only at or near both ends between the pair of flanges, but also in the middle of the pair of web portions, for example, a web portion 423 described later.
[0017]
Hereinafter, the structures of the hollow beam portion 4a to the hollow beam portion 4c will be described in more detail with reference to the flange and the web. The flange includes a flange portion 411 to a flange portion 418, and the web includes a web portion 421 to a web portion 429. As can be understood from FIGS. 2, 4, and 5, the flange portion 411 is a flat plate having a constant lateral width that has an arc shape so that one end of the helium vessel 16 extends along the inner wall of the vessel 16. , Extending from the end in the helium vessel 16 to the radiant heat shield 37 at the end of the helium vessel 39. The helium container 39 is provided with a flange portion 415 on the inner side of the radiant heat shield 37, and the tip of the flange portion 411 is welded to the upper end surface so as to cover the upper end surface of the flange portion 415. The flange portion 412 is a flat body that is slightly shorter than the flange portion 411 but has the same shape as the flange portion 411, and extends from the end in the helium vessel 16 into the helium vessel 39 in parallel with the flange portion 411. It is welded to the surface of 415. The flange portion 411 and the flange portion 412 are welded to each other by a web portion 421 at one end in the longitudinal direction, a web portion 422 at the other end, and a web portion 423 in the middle. FIG. 3 shows a state in which the flange portion 411 is removed in order to clearly indicate the presence of the web portion 423. Thus, the hollow beam portion 4a is composed of each part of the flange part 411 and the flange part 412 and each part of the web part 421 to the web part 423.
[0018]
The helium vessel 26 is also similar to the case of the helium vessel 16 and the helium vessel 39 described above. And is welded to the lower end surface so as to cover the lower end surface of the flange portion 415. The flange portion 414 extends from the end in the helium vessel 26 in parallel to the flange portion 413 and into the helium vessel 39 and is welded to the front surface of the flange portion 415. The flange portion 413 and the flange portion 414 are welded to a web portion 424 at one end in the longitudinal direction, a web portion 425 (not shown) at the other end, and an intermediate web portion 426, respectively. Thus, the hollow beam portion 4b is composed of flange portions 413 and portions of the flange portion 414 and portions of the web portion 424 to the web portion 426. When the flange portion 411 to the flange portion 414 extend to the flange portion 415 and are coupled to the flange portion 415, the coupling strength between the hollow beam portion 4a and the hollow beam portion 4c and the hollow beam portion 4b and the hollow beam portion The bond strength with 4c is improved, and the overall strength of the hollow beam 4 is further improved. At that time, even when one of the flange portion 411 and the flange portion 412 and either one of the flange portion 413 and the flange portion 414 extend to the flange portion 415 and are joined, the high-strength hollow beam 4 is obtained. .
[0019]
In the first embodiment, as is apparent from FIG. 4, the hollow beam portion 4 a is provided in the helium vessel 16 and is separated from the outer side of the main coil 17, in other words, the end plate portion 161 of the helium vessel 16. Is provided at a position larger than that of the main coil 17. The hollow beam portion 4b is the same as the hollow beam portion 4a, and the hollow beam portion 4b is provided in the helium vessel 26 and has a separation distance from the outer side of the main coil 27, in other words, from the end plate portion 261 of the helium vessel 26. It is provided at a position larger than that of the main coil 27.
[0020]
The hollow beam portion 4c in the helium container 39 is parallel to the flange portion 415 and the flange portion 415 in addition to the flange portion 411 to the flange portion 414 and the flange portion directly connected to the hollow beam portion 4a and the hollow beam portion 4b. The flange portion 416 to the flange portion 418 and the web portion 427 to the web portion 429 are provided. The web portion 429 is provided between the web portion 427 and a web portion 428 (not shown) provided on the opposite side thereof.
[0021]
As can be seen from the structure of the hollow beam 4 described above, the hollow beam portion 4a and the hollow beam portion 4b are provided in the helium vessel 16 and the helium vessel 26, respectively. For example, the flange portion 415 is not only a member of the hollow beam portion 4 c but also a wall of the helium container 39.
[0022]
Next, the operation and effect of the first embodiment will be described. As described above, by providing the hollow beam 4 in the helium vessel 16, the helium vessel 26, and the helium vessel 39, the hollow beam portion 4c in the connecting portion 3 and the main coil 17 of the magnetic field generating unit 1 and the magnetic field generating unit 2 The distance to the main coil 27 can be shortened, and even if the above-described attractive force is generated between the magnetic field generator 1 and the magnetic field generator 2, it is coupled in a U shape as described above. The support member 5 is supported by the main coil 17 or the main coil 27, the helium vessel 16 or the helium vessel 26, the radiant heat shield 37, and the hollow beam portion 4a or the hollow beam portion 4b. It is only necessary to support the weight of the material, and it can be made thin. As a result, the amount of heat entering the helium vessel 16, the helium vessel 26, or the helium vessel 39 by heat conduction from the vacuum vessel can be reduced, and a superconducting magnet device with less liquid helium consumption can be obtained. Further, by forming the helium container 39 mainly by the hollow beam portion 4c, the structure of the superconducting magnet device can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
[0023]
In the present invention, the materials constituting the various flange portions and the various web portions of the hollow beam 4 are not particularly limited as long as the hollow beam 4 can exhibit the above-described action. When the superconducting magnet apparatus of the first embodiment is of a scale that generates an electromagnetic force of about 1 Tesla, the helium vessel 16 and the helium vessel 26 are formed of stainless steel having a thickness of about 10 to 20 mm, for example, as usual. On the other hand, the various flange portions and various web portions of the hollow beam 4 are, for example, about 1.5 to 5 times, preferably about 2 to 4 times the thickness of stainless steel forming the helium vessel 16 and the helium vessel 26. It is made of thick stainless steel. This also applies to the subsequent embodiments. The hollow beam 4 may be formed of a structural metal material other than stainless steel. However, if the hollow beam 4 is formed of stainless steel, there is an advantage that it is easy to generate a highly uniform magnetic field without being magnetized.
[0024]
Embodiment 2. FIG.
6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 for explaining the second embodiment of the superconducting magnet device of the present invention and corresponding to FIG. In FIG. 6, in addition to the main coil 17 and the main coil 27 in the first embodiment, the helium vessel 16 includes the main coil 17 and the shield coil 18, while the helium vessel 26 includes the main coil 27 and the shield coil 28. Are provided respectively. The shield coil 18 and the shield coil 28 are composed of one or a plurality of superconducting coil groups. A more uniform magnetic field S can be obtained by the combination of the main coil and the shield coil. In the second embodiment, in addition to the provision of the shield coils 18 and 28, the hollow beam portions 4a and 4b are provided between the main coils 17 and 27 and the shield coils 18 and 28 in the helium vessel 16 and the helium vessel 26, respectively. In other words, unlike the first embodiment, the other configurations are the same in that the flange portion 411 to the flange portion 414 and the web portion 421 to the web portion 426 are provided.
[0025]
Next, the operation and effect of the second embodiment will be described. The magnetic field may adversely affect a cardiac pacemaker wearer, and may have an adverse effect such as distortion of an image of a monitor installed nearby. The superconducting magnet device of the second embodiment has a shield coil 18 and a shield coil 28 that reduce the adverse effects of such a magnetic field, and the shield coils 18 and 28 have a polarity opposite to that of the main coils 17 and 27. A magnetic field is generated, and a magnetic field that spreads out of the superconducting magnet created by the main coils 17 and 27 and cancels out the magnetic field that spreads out of the magnet, thereby adversely affecting others. To prevent. The output of the shield coils 18 and 28 can be reduced as the space between the main coils 17 and 27 is increased, and the output becomes more efficient. Therefore, in the second embodiment, a special space is not provided between the two coils, but the hollow beam 4 such as the flange portion 411 to the flange portion 414 and the web portion 421 to the web portion 426 is provided between the two coils. As a result, a wide space is provided between both the coils, although a small configuration is inserted.
[0026]
In the second embodiment, in addition to the effects described above, the hollow beam portion 4c in the connecting portion 3 and the main coil 17 and the main coil 27 of the magnetic field generating portion 1 and the magnetic field generating portion 2 are connected as in the first embodiment. The distance between them can be shortened, and even if the above-described attractive force is generated between the magnetic field generator 1 and the magnetic field generator 2, it is received by the hollow beam 4a to the hollow beam 4c. The member 5 only needs to support the weight of the main coil 17 or the main coil 27, the helium vessel 16 or the helium vessel 26, the radiant heat shield 37, and the hollow beam portion 4a or the hollow beam portion 4b, and can be made thin. .
[0027]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 for explaining the third embodiment of the superconducting magnet device of the present invention and corresponding to FIG. In the third embodiment, the flange portion 416 to the flange portion 418 provided in parallel to the flange portion 415 are moved to the left side in the drawing, and the large coil 171 and the intermediate coil 172 are moved. Or between the large coil 271 and the intermediate coil 272, and the web portion 427 to the web portion 429 (only the web portion 429 is shown in FIG. 7) are widened based on the leftward movement. The other configurations are the same.
[0028]
Next, the operation and effect of the third embodiment will be described. Since the flange portion 416 to the flange portion 418 are provided so as to penetrate between the above, the hollow beam portion 4c in the connecting portion 3 from the center of the main coils 17 and 27 and the shield coils 18 and 28 which are the centers of electromagnetic force. Can be shortened. As a result, the bending moment generated in the hollow beam portion 4c by the electromagnetic force can be reduced, and the hollow beam portion 4c can be reduced.
[0029]
Embodiment 4 FIG.
8 to 11 are for explaining the fourth embodiment of the superconducting magnet device of the present invention. FIG. 8 is a perspective view of the whole of the fourth embodiment, and FIG. 9 is an AA view of FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIGS. 8 and 9, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIGS. 8 and 9. .
[0030]
The flange portion 411 to the flange portion 414 used in the first embodiment and the third embodiment described above, for example, the flange portion 411, as understood from FIGS. 2, 4, and 5, 26 is a flat plate having a constant horizontal width so that one end thereof is along the inner walls of the chambers 16 and 26. The flange portion 411 to the flange portion 414 used in the fourth embodiment, for example, the flange portion 411 is As shown in FIG. 10, the donut plate and the square plate are combined. Further, as can be understood from FIGS. 9 and 11, a cylindrical web portion 430 to a web portion 432 are provided between the flange portion 411 and the flange portion 412 having such a shape, and the flange portion 413 and the flange portion are provided. Between 414, cylindrical web portions 433 to web portions 435 are provided. Further, between the flange portion 411 and the flange portion 413, a flat and U-shaped web portion 436 to a web portion 438 (only the web portion 438 is shown in FIG. 9) are provided.
[0031]
The front end of the flange portion 411 on the rectangular plate side is welded to the upper end surface so as to cover the upper end surface of the flange portion 415, and the front end of the flange portion 412 on the square plate side is welded to the surface of the flange portion 415 to form a cylindrical shape A web portion 430 and a web portion 432 are interposed between the flange portions 411 and 412, and thus a hollow donut-shaped hollow beam portion 4 a is formed. In the first embodiment, the third embodiment, and the like, the hollow beam portion 4a is provided in the helium vessel 16, but in the fourth embodiment, the helium vessel 16 is formed by the hollow beam portion 4a itself. That is, the helium container 16 is formed of a donut plate portion of the flange portion 411 whose inner surface is the end plate portion, a donut plate portion of the flange portion 412 whose inner surface is the end plate portion, the web portion 430, and the web portion 432. The web portion 431 is provided so as to penetrate between the large coil 171 and the intermediate coil 172.
[0032]
Similarly to the helium container 16, the helium container 26 is also formed by the hollow beam portion 4b itself, and is formed from the donut plate portions of the flange portions 413 and 414 whose inner surfaces are end plate portions, the web portion 433, and the web portion 435. Has been. The web portion 434 is provided so as to penetrate between the large coil 181 and the intermediate coil 182. The helium container 39 in the connecting portion 3 is formed by a hollow beam portion 4 c including a web portion 436 to a web portion 438.
[0033]
Next, the operation and effect of the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, as described above, the hollow beam portion 4a, the hollow beam portion 4b, and the hollow beam portion 4c function as a reinforcing material, and the components of the helium vessel 16, the helium vessel 26, and the helium vessel 39, respectively. Therefore, it is only necessary to increase the thickness of the container forming material as described in the first embodiment. Therefore, the superconducting magnet device of the fourth embodiment has an effect of simplifying the structure, facilitating manufacture, and reducing the manufacturing cost.
[0034]
Embodiment 5. FIG.
FIG. 12 is for explaining the fifth embodiment of the superconducting magnet device of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8, corresponding to FIG. In the fourth embodiment, the flange portion 412 and the flange portion 414 are used so as to form opposing walls facing the end plate portions of the helium vessel 16 and the helium vessel 26, respectively, as shown in FIG. In the fifth embodiment, the opposing wall is formed of a conventional wall material, and the flange portion 412 and the flange portion 414 are respectively located on the main coil 17 and the main coil 27 as shown in FIG. And extends to the flange portion 415 and is welded. Further, the web portions 430 to 436 have short tube lengths based on the installation positions of the flange portion 412 and the flange portion 414.
[0035]
Next, the operation and effect of the fifth embodiment will be described. The superconducting magnet for the magnetic resonance diagnostic imaging apparatus becomes easier to design as the main coil 17 and the main coil 27 are arranged as close to the space S of the highly uniform magnetic field as possible. In the fifth embodiment, the flange portion 412 and the flange portion 414 having a large plate thickness are arranged outside the main coil 17 and the main coil 27, and the thin conventional wall material necessary as a helium container is used inside. Compared to the case of the fourth embodiment, the main coil 17 and the main coil 27 can be arranged at a position closer to the space S, and there is an effect that the coil design is facilitated.
[0036]
Embodiment 6 FIG.
In the first to fifth embodiments, the magnetic field generation unit 1 and the magnetic field generation unit 2 are vertically opposed to each other. However, in each of these embodiments, the magnetic field generation unit 1 and the magnetic field generation unit with the connection unit 3 facing downward. 2 may be installed opposite to each other on the left and right. In this way, since the upper space is opened when the examinee sleeps on the bed and receives a diagnosis, a structure with less occlusion can be achieved.
[0037]
The superconducting magnet device of the present invention has been described in detail based on the first to sixth embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the above-described problem and the spirit of the solving means of the present invention are included. Various general embodiments are included. For example, in the first to sixth embodiments, the hollow beam is installed in the helium container or is formed so as to form the helium container itself. As long as it is not necessary, it may be installed at a cryogenic temperature outside the helium container or at a temperature near that temperature.
[0038]
【The invention's effect】
  As described above, the superconducting magnet device according to the present invention includes a first magnetic field generator and a second magnetic field generator each having a superconducting coil disposed opposite to each other across a space in which a subject is placed and kept at a very low temperature inside. A superconducting magnet device that connects the magnetic field generators to each other and has a connecting part maintained at an extremely low temperature inside the first magnetic field generating part, the second magnetic field generating part, and the connecting part. Equipped with hollow beams for improving mechanical strength, installed at each cryogenic temperature or near low temperature,The connecting part is coupled to each outer peripheral part of the both magnetic field generation parts, and the hollow beam is provided in a first hollow beam part provided in the first magnetic field generation part and in the second magnetic field generation part. The second hollow beam portion and the first hollow beam portion provided in the coupling portion and extending in a direction orthogonal to or closer to the first hollow beam portion and the second hollow beam portion. And a third hollow beam portion coupled to each of the second hollow beam portions, and each of the superconducting coils in the first magnetic field generating portion and the second magnetic field generating portion is configured to generate a highly uniform magnetic field. A coil and a shield coil that generates a magnetic field having a polarity opposite to that of the main coil, and the first hollow beam portion and the second hollow beam portion are installed outside the main coils.It is characterized by this.
  As described above, another superconducting magnet device according to the present invention includes a first magnetic field generating unit and a second magnetic field generating unit each having a superconducting coil disposed opposite to each other across a space in which a subject is placed and kept at a cryogenic temperature therein. A superconducting magnet apparatus comprising a magnetic field generator and a coupling part that connects the two magnetic field generators and is maintained at an extremely low temperature inside the first magnetic field generator and the second magnetic field generator. Each having a hollow beam for improving mechanical strength, installed at each cryogenic temperature in the unit or at a location near a low temperature, and the connecting part is coupled to each outer peripheral part of the both magnetic field generating parts. Is provided in the first hollow beam portion provided in the first magnetic field generation portion, the second hollow beam portion provided in the second magnetic field generation portion, and the connection portion, and the first hollow beam portion and Pair with the second hollow beam Each of the first hollow beam portion and the third hollow beam portion coupled to each of the first hollow beam portion and the second hollow beam portion. Each of the superconducting coils in the magnetic field generation unit includes a main coil that generates a highly uniform magnetic field and a shield coil that generates a magnetic field having a polarity opposite to that of the main coil, and the first hollow beam portion and the second hollow The beam portion is provided between each of the main coils and the shield coil.
  In both the above inventions,By installing the hollow beam at a location at or near cryogenic temperature, the hollow beam does not become a substantial heat source of the cryogenic temperature of the helium vessel, and the high magnetic strength inherent in the hollow beam causes the first magnetic field. Deformation of the superconducting magnet device based on the attractive force between the generator and the second magnetic field generator can be prevented. Therefore, when the superconducting magnet apparatus of the present invention is applied to a magnetic resonance imaging diagnostic apparatus, the diagnostic apparatus can generate a high magnetic field of about 1 Tesla with high performance having the above-described advantages.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a first embodiment.
FIG. 2 is an overall perspective view of only a hollow beam included in the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a part of a hollow beam.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a second embodiment.
7 is a cross-sectional view of Embodiment 3. FIG.
FIG. 8 is an overall perspective view of a fourth embodiment.
9 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
10 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
11 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
12 is a sectional view of Embodiment 5. FIG.
[Explanation of symbols]
1 magnetic field generator, 11 inner cylinder, 12 outer cylinder, 13 outer wall plate,
14 outer wall plate, 15 radiant heat shield, 16 helium container,
17 main coil, 171 large coil, 172 intermediate coil,
173 Intermediate coil, 174 Small coil, 18 Shield coil,
2 magnetic field generator, 21 inner cylinder, 22 outer cylinder, 23 outer wall plate, 24 outer wall plate,
25 radiant heat shield, 26 helium vessel, 27 main coil,
271 large coil, 272 intermediate coil, 273 intermediate coil,
274 Small coil, 28 shield coil, 3 connecting part,
31-36 surface of connecting part 3, 37 radiation heat shield, 39 helium container,
4 hollow beam, 4a hollow beam part, 4b hollow beam part, 4c hollow beam part,
411-418 flange part, 421-438 web part, 5 support member.

Claims

A first magnetic field generator and a second magnetic field generator having superconducting coils that are arranged opposite to each other across a space in which a subject is placed and kept at an extremely low temperature inside, and connecting both the magnetic field generators to each other. Is a superconducting magnet device having a connecting part kept at a very low temperature, and is installed in each of the first magnetic field generating part, the second magnetic field generating part, and each of the cryogenic temperatures in the connecting part or at a temperature close to it. A hollow beam for improving mechanical strength, and the connecting part is coupled to each outer peripheral part of the two magnetic field generating parts, and the hollow beam is provided in the first magnetic field generating part. A beam portion, a second hollow beam portion provided in the second magnetic field generating portion, and a connecting portion, and at least perpendicular to the first hollow beam portion and the second hollow beam portion. The first hollow extending in the direction Each of the superconducting coils in the first magnetic field generator and the second magnetic field generator generates a highly uniform magnetic field. A main coil and a shield coil that generates a magnetic field having a polarity opposite to that of the main coil, wherein the first hollow beam portion and the second hollow beam portion are installed outside the main coils. Features a superconducting magnet device.

A first magnetic field generator and a second magnetic field generator having superconducting coils that are arranged opposite to each other across a space in which a subject is placed and kept at an extremely low temperature inside, and connecting both the magnetic field generators to each other. Is a superconducting magnet device having a connecting part kept at a very low temperature, and is installed in each of the first magnetic field generating part, the second magnetic field generating part, and each of the cryogenic temperatures in the connecting part or at a temperature close to it. A hollow beam for improving mechanical strength, and the connecting part is coupled to each outer peripheral part of the two magnetic field generating parts, and the hollow beam is provided in the first magnetic field generating part. A beam portion, a second hollow beam portion provided in the second magnetic field generating portion, and a connecting portion, and at least perpendicular to the first hollow beam portion and the second hollow beam portion. The first hollow extending in the direction Each of the superconducting coils in the first magnetic field generator and the second magnetic field generator generates a highly uniform magnetic field. A main coil and a shield coil that generates a magnetic field having a polarity opposite to that of the main coil, wherein the first hollow beam portion and the second hollow beam portion are disposed between the main coil and the shield coil. superconducting magnet apparatus characterized by provided.

Each of the first magnetic field generation unit and the second magnetic field generation unit has a helium container containing the superconducting coil, and the first hollow beam unit and the second hollow beam unit are the helium units described above. 3. The superconducting magnet device according to claim 1, wherein the superconducting magnet device is installed in a container.

Each of the first hollow beam portion, the second hollow beam portion, and the third hollow beam portion keeps the separation distance between the pair of flanges disposed opposite to each other and the pair of flanges substantially constant. The superconducting magnet device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the superconducting magnet device is formed from a web.

One or both of the pair of flanges in the first hollow beam portion and one or both of the pair of flanges in the second hollow beam portion extend into the connecting portion and are in the third hollow beam portion. Between the pair of flanges in the first hollow beam portion and between the pair of flanges in the second hollow beam portion, the at least a part of the flanges is integrally connected from the inside of each helium container to the inside of the connecting portion. The superconducting magnet device according to claim 4, further comprising a reaching web.

Each of the superconducting coils in the first magnetic field generation unit and the second magnetic field generation unit includes a plurality of coils arranged concentrically with each other, and the third hollow beam portion is an outermost part of the plurality of coils. A flange that penetrates between the first coil located in the first coil and the second coil adjacent to the first coil, wherein the flange includes one or both of the pair of flanges in the first hollow beam portion and the second coil. superconducting magnet apparatus according to claim 4 or claim 5 further characterized in that one or both of the pair of flanges of the hollow beam part is coupled.

One or both of the pair of end plate portions of the helium vessel in the first magnetic field generation unit is formed by the flange of the first hollow beam portion, and one of the pair of end plate portions of the helium vessel in the second magnetic field generation unit Or both are formed by the flange of said 2nd hollow beam part, The superconducting magnet apparatus as described in any one of Claims 4-6 characterized by the above-mentioned.

The superconducting magnet device according to any one of claims 4 to 7 , wherein at least a part of the helium container in the connecting portion is formed by a flange of the third hollow beam portion.

The first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit are arranged one above the other, or the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit are arranged on the left and right with the connecting part down. The superconducting magnet device according to claim 1 or 2 .

The superconducting magnet device according to claim 1 or 2 , wherein the hollow beam is made of stainless steel.

3. The superconducting magnet device according to claim 1, wherein the superconducting magnet device is used for a magnetic resonance diagnostic imaging apparatus.