JP4847641B2

JP4847641B2 - Magnet apparatus and magnetic resonance imaging apparatus

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Publication number: JP4847641B2
Application number: JP2000348437A
Authority: JP
Inventors: 弘隆竹島; 孝男本名
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: JP2002143126A

Description

【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）用磁石装置に係り、特にＭＲＩ装置用磁石装置の漏洩磁場を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、均一な静磁場内に置かれた被検体に電磁波を照射したときに、被検体を構成する原子の原子核に生じる核磁気共鳴現象を利用し、被検体からの核磁気共鳴信号（以下、MR信号という）を検出し、このMR信号を使って画像を再構成することにより、被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像（以下、MR画像という）を得るものである。
【０００３】
ＭＲＩ装置では、被検体の置かれる計測空間に均一な静磁場を作るために、水平磁場方式の円筒型磁石装置や垂直磁場方式の対向型磁石装置などの種々の磁石装置が使用されている。対向型磁石装置は、円筒型磁石装置と比べて、装置の開放性の点で優れており、対向型磁石装置の中で特に開放性を向上させたものを開放型磁石装置と呼び、本発明では主としてこの開放型磁石装置を対象とする。
【０００４】
ＭＲＩ装置に使用される開放型磁石装置では、通常被検体が挿入される計測空間（均一磁場領域ともいう）を挟んで、上下方向に対向して1対の静磁場発生源が配設され、この1対の静磁場発生源によって計測空間に垂直方向（ここは上下方向）の均一な静磁場が形成される。静磁場発生源としては超電導磁石、常伝導磁石、永久磁石などが用いられる。近年、開放型磁石装置においても、MR画像の画質向上のため均一磁場領域の磁場強度を高める傾向にあり、超電導磁石装置が多く採用される傾向にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
垂直磁場方式の開放型磁石装置においては、均一磁場領域の磁場強度を高めるにつれて、装置の中心軸方向（上下方向）の漏洩磁場が増加する傾向にあり、その結果、ＭＲＩ装置を設置した検査室の上下の室に悪影響が生じる場合がある。このため、ＭＲＩ装置用の磁石装置の漏洩磁場を抑制するために、種々の検討がなされている。以下に、上記の漏洩磁場を抑制するための従来技術の代表例について説明する。
【０００６】
先ず、特開平12−102519号公報（第1の公知例）及び特開平12−102520号公報（第2の公知例）には、対向型超電導磁石装置において、漏洩磁場を抑制するため、主コイルの外側にシールドコイル（超電導コイル）を配設した構造が開示されている。第1、第2の公知例に開示された構造では主コイルと同じ冷却容器内にシールドコイルが配置されているため、磁石構造が複雑となり、また両コイル間に強大な電磁力が作用するために、磁気遮蔽できる漏洩磁場強度に限界がある。
【０００７】
また、他の漏洩磁場抑制手段として、対向型磁石装置の周囲に鉄などの強磁性体によって磁気的なシールドルームを形成して漏洩磁場の磁気遮蔽を行う方法（パッシブシールド方式）が採られる場合がある。このシールドルームによる磁気遮蔽では、漏洩磁場が大きくなると、遮蔽のために必要な磁性材料の量が多くなり、重量が増加するため、施工が困難となり、コストも増加する。更に、上下方向の漏洩磁場を抑制するにあたっては、磁気遮蔽のための磁性材料と磁石との間の距離が近くなるため、磁性材料に磁気飽和が起こり易く、漏洩磁場の抑制が困難となる。
【０００８】
また、特開平9−276246号公報（第3の公知例）には、対向型超電導磁石装置において、磁石装置の外部に漏洩磁場を打ち消すための打ち消し磁場発生手段、例えば常伝導コイルや永久磁石などを設けて、漏洩磁場を抑制している。第3の公知例に開示された構造の打ち消し磁場発生手段は、一定条件で動作するものであるため、特別な制御手段を持たず、静磁場発生源側に停電やクエンチ現象や励磁、消磁などの静磁場の磁場強度を変動させる要因が発生した場合の漏洩磁場の変動に対しては考慮されていなかった。また、打ち消し磁場発生手段に関しては、漏洩磁場の抑制に適したコイル配置については考慮されているが、コイルを配置する際の作業性などについては考慮されていなかった。
【０００９】
上記に鑑み、本発明では、ＭＲＩ装置の漏洩磁場、特に上下方向への漏洩磁場を、安全に、かつ安価に抑制できるＭＲＩ装置用磁石装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のＭＲＩ装置用磁石装置は、均一磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場発生手段が発生する磁場とほぼ逆向きの磁場を発生する打ち消し磁場発生手段と、前記打ち消し磁場発生手段の発生する磁場強度を制御する打ち消し磁場制御手段と、前記静磁場発生手段及び前記打ち消し磁場発生手段のうちの少なくとも一方の周辺部の磁場強度を検出する磁場強度検出手段と、を具備し、前記打ち消し磁場制御手段は、前記磁場強度検出手段の検出情報に基づき、前記打ち消し磁場発生手段が発生する磁場強度を制御する。
【００１１】
この構成では、磁石装置における漏洩磁場を抑制する打ち消し磁場発生手段を配設しているので、磁石装置の漏洩磁場を効果的に抑制することができる。また、打ち消し磁場発生手段の磁場強度を制御する手段を設けたことにより、漏洩磁場の磁場強度に応じて、打ち消し磁場強度を決めて発生することができるので、漏洩磁場を適性に効率よく抑制することができる。
【００１２】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記打ち消し磁場発生手段が1個以上のコイルを有する打ち消しコイルであり、前記打ち消し磁場制御手段が前記打ち消しコイルの電流を制御するコイル電流制御手段である。また、前記打ち消しコイルは常伝導物質から成る。この構成では、打ち消し磁場発生手段が打ち消しコイルであるので、製作が容易となる。また、打ち消しコイルが常伝導材で構成されているので、特別な冷却手段が不要となり、製作が容易であるとともに、安価に製作することができる。また、打ち消し磁場制御手段がコイル電流制御手段であるので、電流値を変更することで容易に磁場強度の制御ができ、容易に漏洩磁場を抑制することができる。
【００１３】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記静磁場発生手段及び前記打ち消し磁場発生手段のうちの少なくとも一方の周辺部の磁場強度を検出する磁場強度検出手段を具備し、該磁場強度検出手段の検知情報に基づき、前記打ち消し磁場制御手段が前記打ち消し磁場発生手段が発生する磁場強度を制御する。この構成では、静磁場発生手段又は打ち消し磁場発生手段の周辺部の磁場強度を検知する磁場強度検出手段を具備しているので、静磁場発生手段が発生する磁場強度、又は打ち消し磁場発生手段の周辺部の磁場強度の値及びその変化を検知し、データとして提供することができる。この検知データに基づいて打ち消し磁場制御手段は打ち消し磁場発生手段が発生する磁場強度の制御ができるので、磁石装置の漏洩磁場を精度良く、かつ効率良く抑制することができる。
【００１４】
この結果、静磁場発生手段が超電導コイルを含み、超電導コイルにてクエンチ現象が発生した場合などには、静磁場発生手段が発生する磁場が変化するので、この磁場の変化を磁場強度検出手段によって検知して、この検知データに基づいて打ち消し磁場制御手段が打ち消し磁場発生手段が発生する磁場を制御することにより、磁石装置の漏洩磁場に安全なレベルに保持される。
【００１５】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記磁場強度検出手段は1個以上の磁気センサーである。この構成では、磁場強度検出手段がガウスメーターなどの磁気センサーであるので、打ち消し磁場発生手段などの周辺部の磁場強度を直接的に検知することができるので、打ち消し磁場制御手段による制御が極めて容易となる。
【００１６】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記打ち消し磁場発生手段が、前記静磁場発生手段を収容し、電磁遮蔽するシールドルームの天井面の内側、或いは該天井面の外側真上、或いは前記静磁場発生手段を設置する設置室の天井面、及び前記シールドルームの床面の上、或いは該床面の下、或いは前記設置室の下位階の室の天井面のうちの少なくとも1箇所に配設される。特に、垂直磁場方式の磁石装置において、漏洩磁場強度が大きくなる静磁場発生手段の上方及び下方に位置するシールドルームの天井面又は設置室の天井面、及び床面に打ち消し磁場発生手段を設置しているので、漏洩磁場の抑制を容易に行うことができるとともに、打ち消し磁場発生手段の設置作業が容易となる。
【００１７】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記打ち消し磁場発生手段が、前記静磁場発生手段の一方にのみ配設される。また、前記打ち消し磁場発生手段が、前記静磁場発生手段の他方にのみ配設される。これらの構成は、磁石装置を設置した設置室の上位階や下位階に人の入る部屋が無い場合などに適用可能であり、1組の打ち消し磁場発生手段を省略することが可能となるので、コスト低減に寄与する。
【００１８】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置は、計測空間に均一磁場を発生するための静磁場発生手段を具備する磁気共鳴イメージング装置用磁石装置において、前記静磁場発生手段の少なくとも一方に前記静磁場発生手段が発生する磁場とほぼ逆向きの磁場を発生する打ち消し磁場発生手段と、該打ち消し磁場発生手段に電力を供給する施設電源と、該施設電源への配電系統の停電を検知する停電検出手段と、前記施設電源が停電により送電不能になったときに前記打ち消し磁場発生手段への送電を代替するバックアップ電源とを具備する。
【００１９】
この構成では、停電検出手段とバックアップ電源を具備しているので、施設電源への配電系統で停電が起ったとき、停電検出手段にて停電を検出し、施設電源からバックアップ電源への切り替えが可能となるので、打ち消し磁場発生手段への電力供給を継続することができ、磁石装置の漏洩磁場を低レベルに保持することができる。
【００２０】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記施設電源が前記打ち消し磁場発生手段への送電が不能となったときに前記静磁場発生手段による磁場発生を停止させる静磁場発生停止手段を具備する。この構成では、施設電源の停電の際に静磁場発生手段が発生している静磁場の磁場強度を0にする静磁場発生停止手段を有しているので、停電が長時間になる場合には、バックアップ電源の稼動中に、静磁場発生停止手段を動作させて静磁場発生手段の発生する静磁場の磁場強度をほぼ0とし、これとほぼ同時に打ち消し磁場発生手段への電力供給を停止することにより、磁石装置の漏洩磁場を安全なレベルに抑制することができる。
【００２１】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記打ち消し磁場発生手段の発生する磁場強度を制御する打ち消し磁場制御手段と、前記静磁場発生手段及び前記打ち消し磁場発生手段のうち少なくとも一方の周辺部の磁場強度を直接的又は間接的に検知する磁場強度検出手段を具備する。この構成では、静磁場発生停止手段と共に、打ち消し磁場制御手段と磁場強度検出手段を備えているため、静磁場発生停止手段と打ち消し磁場制御手段を協調させて、静磁場発生手段と打ち消し磁場発生手段の周辺部の磁場強度を磁場強度検出手段にて確認しながら、静磁場発生手段と打ち消し磁場発生手段の両者が発生する磁場をほぼ同時に0になるように制御することによって、磁石装置の漏洩磁場を極めて安全なレベルに抑制することができる。
【００２２】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記静磁場発生停止手段が、前記停電検出手段によって前記施設電源の停電を検出した後に、前記静磁場発生手段による磁場発生を自動的に停止する制御手段を具備する。この構成では、静磁場発生手段による磁場発生が静磁場発生停止手段に含まれる制御手段によって自動的に停止されるので、静磁場発生停止手段に含まれる制御手段と打ち消し磁場制御手段とを協調させることにより、施設電源の停電が長時間続いた場合でも、静磁場発生手段の磁場発生を自動的に停止し、これと同期させて打ち消し磁場発生手段の励磁電流を低下させることができるので、磁石装置の漏洩磁場を安全に抑制し、自動的に許容範囲内に維持することができる。
【００２３】
本発明のＭＲＩ装置用磁石装置では、更に前記停電検出手段が出力する停電検出情報に基づいて警報を出力する警報手段を具備する。この構成では、施設電源に停電が発生したとき、打ち消し磁場発生手段への電力供給を施設電源からバックアップ電源に切り替えるとともに、停電検出手段からの停電検出情報に基づいて警報手段が停電発生の警報を出力することができるので、停電が長時間続く場合には静磁場発生手段の磁場発生の停止作業などを上記警報に基づいて実施することができる。
【００２４】
本発明の磁石装置用打ち消しコイルは、板状体の一方の面にほぼ同心の複数個の同じ形状の溝が設けられ、絶縁材料から成るコイルガイドと、該コイルガイドの溝に収容された複数個のほぼ同心のコイル素子を含み、各コイル素子が線状導電体から成るコイル導体とを具備する。また、コイル導体は1本の可撓性を有する線状導電体から成る。この構成では、打ち消しコイルがコイルガイドとコイル導体を備え、コイル導体を構成する複数個のコイル素子がコイルガイドのほぼ同心の複数個の同じ形状の溝に収容できる用に作られているので、コイルガイドとコイル導体とを別々に加工して、磁石装置の据付現場にて打ち消しコイルに組み立てて据付けすることが可能となる。また、コイル導体が1本の可撓性を有する導電体で構成されているので、各コイル素子の線長をそれらのコイル素子が収容される溝の長さと一致させておくことにより、コイル素子の形状と溝形状が違っても各コイル素子をコイルガイドの対応する溝に挿入することができる。この結果、1種類のコイル導体にて、種々の溝形状を持つコイルガイドとの組合せが可能となるので、打ち消しコイルの製作コスト低減に寄与する。
【００２５】
本発明の磁石装置用打ち消しコイルでは、更に前記コイルガイドは複数個のコイルガイド素子に分割されている（請求項9）。この構成では、コイルガイドが複数個のコイルガイド素子に分割されているので、大きい打ち消しコイルを搬入する場合に、分割された小さいコイルガイド素子にて搬入し、現地にて大きいコイルガイドに組み立てることにより、大きい打ち消しコイルの搬入が容易になる。また、コイルガイドの製作時にも、小さいコイルガイド素子を加工すればよいので、加工が容易となり、加工コストの低減にも寄与する。
【００２６】
本発明の磁石装置用打ち消しコイルでは、更に、前記コイル導体の最も内側に配置されるコイル素子に電流を導く引き出し配線と、隣接するコイル素子間を接続するコイル間接続線とが並行して配列されている。この構成では、引き出し配線とコイル間接続線を並行して配列しているので、両方の線に流れる逆向きの電流によって発生する逆向きの磁場が相殺されて消去されるので、引き出し配線やコイル間接続線による打ち消しコイルの発生する磁場に対する悪影響は取り除かれる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に沿って説明する。
図1に、本発明に係るＭＲＩ装置用磁石装置の第1の実施例の概略構成図を示す。図1において、ＭＲＩ検査を行う検査室に垂直磁場方式の磁石装置の磁石本体10が配置されている。磁石本体10としては、超電導コイルを使用した磁石、常伝導コイルを使用した磁石、永久磁石を使用した磁石などが用いられるが、以後の説明では1対の超電導コイルを上下方向に配設した垂直磁場方式の超電導磁石を例示して説明する。
【００２８】
本実施例の磁石本体10は、垂直磁場方式の磁石装置であるため、計測空間に垂直方向の高磁場を発生することに起因して、その漏洩磁場は水平方向よりも垂直方向に大きな広がりを持つ。このため、本実施例では、磁石本体10の上方と下方に打ち消しコイル11aと11bが配設されている。この打ち消しコイル11a、11bには通常常伝導コイルが用いられる。打ち消しコイル11a、11bは打ち消しコイル電源14に接続され、この打ち消しコイル電源14から電流の供給を受ける。
【００２９】
打ち消しコイル電源14には、コイル電流の制御などを行う制御回路12が接続されている。また、制御回路12には、漏洩磁場などの磁場強度を計測する磁場強度モニター50が接続されている。本実施例の場合、この磁場強度モニター50は磁石本体10の上又は下、或いは両方に配置されて、主として磁石本体10の上下方向の漏洩磁場の磁場強度を計測し、この磁場強度モニター50の計測値に応じて、制御回路12が打ち消しコイル11a、11bに流す電流を制御するものである。磁場強度モニター50の設置は磁石本体10の上下方向の位置に限定されず、斜め方向、横方向などでもよく、磁石本体10からの上下方向の漏洩磁場強度に対応する磁場強度を計測できる位置であればよい。また、磁場強度センサーとしては、通常ガウスメータやＮＭＲメータなどの磁気センサーが使用される。
【００３０】
図2、図3には、本実施例における打ち消しコイルの配置例を示す。図2は第1の実施例の磁石装置全体の断面図、図3は第1の実施例の磁石本体と打ち消しコイルとの関係を示す斜視図である。図2において、磁石本体10はＭＲＩ検査室内に設けられたシールドルーム16内に据付け、設置されている。磁石本体10の上下に打ち消しコイル11a、11bが配置されているが、図2においては、上側の打ち消しコイル11aがシールドルーム16の天井の裏側に、下側の打ち消しコイル11bが検査室15の床17の裏側に、それぞれ配設されている。このように打ち消しコイル11a、11bを配設することにより、検査室15の上方階20及び下方階18への漏洩磁場が低減される。また、磁石本体10の上下方向の漏洩磁場を検出する磁場強度センサー12の配置に関しては、上側のセンサー12aはシールドルーム16の天井の、下側のセンサー12bはシールドルーム16の床17の面の、それぞれ打ち消しコイル11a、11bに近い位置に配設されている。
【００３１】
また、図3は、磁石本体10と上側の打ち消しコイル11aの外観を示している。図3において、磁石本体10は、計測空間23を挟んで上下方向に対向して配設され、計測空間23に上下方向の均一な静磁場を発生する1対の静磁場発生源24a、24bと、上下の静磁場発生源24a、24bを所定の間隔をとって支持する支柱25とから成る。均一な静磁場が形成された計測空間23内には、テーブル22に寝載された被検体（図示せず）が挿入され、MR信号の計測が行われる。
【００３２】
シールドルーム16の天井の裏側に、上側の打ち消しコイル11aが配設されている。打ち消しコイル11aは、直径の異なる複数個（図示では6個）のコイル素子から成る。コイル素子の個数は特に限定されず、1個でもよい。また、打ち消しコイル11の配置位置については、図１〜図3では磁石本体10の上と下に配置したが、場合によっては上方だけ、または下方だけにしてもよい。例えば、検査室15の上方又は下方に人間が出入りする部屋がない場合などは、その方向の漏洩磁場については抑制する必要がないので、その方向の打ち消しコイルの配設を省略してもよい。
【００３３】
また、上側の打ち消しコイル11aの配置位置については、図2、図3において、磁石本体10の上方であって、シールドルーム16の天井の上側に配置したものを例示しているが、その他に、シールドルーム16の天井の下側、検査室15の天井19の下側、又は上方階20の床面上などに配置することも可能である。また、下側の打ち消しコイル11bの配置については、図2において、磁石本体10の下方であって、シールドルーム16の下の下方階18の天井に配置したものを例示しているが、その他に、シールドルーム16の床17面の上、又はシールドルーム16の床17面の下（埋め込み）などに配置することも可能である。
【００３４】
上記において、シールドルーム16は電磁シールド（高周波シールド）を施した部屋を指すが、磁気シールドの有無については問わない。しかし、本発明の常伝導コイルの打ち消しコイルによって磁気シールドを行った場合、打ち消しコイル近傍の磁場が増大するため、通常の磁気シールド（鉄、パーマロイなどによるパッシブシールド）の効果が低減するので、これを考慮しておく必要がある。
【００３５】
上下方向の静磁場を発生させる垂直磁場方式の磁石装置では、一般に磁石本体10の中心軸（Z軸）方向に対して同心円又は楕円形状の漏洩磁場分布を示すことが多い。図4には、磁石本体10の周りの漏洩磁場強度分布例を示す。図4（a）は床17より上方の垂直方向の分布を、図4（b）は水平方向の分布を示している。いずれも、漏洩磁束密度の等しい位置を結んだ等磁場線図で、磁石本体10に近い等磁場線26ほど磁場強度が高く、遠くなるほど磁場強度は低い。図4（a）の垂直方向の分布では、磁石本体10の上方の漏洩磁場が高くなっている（磁石本体10の下方についても同様である）。図4（b）の水平方向の分布はほぼ一様で、同心円状の分布である。
【００３６】
磁石本体10の漏洩磁場が図4の如き分布である場合、打ち消しコイルとしての常伝導コイルは、その中心が最大漏洩磁場強度を示す位置にほぼ一致するように配置される。従って、打ち消しコイルは図1〜図3に示すように、磁石本体10の上下に配設するのが効果的である。更に、打ち消しコイルのパターンも、漏洩磁場強度分布と相似な形状、図4の例では同心円の形状とするのが効果的である。また、打ち消しコイルの直径（円形コイルの場合）又はそれに相当する寸法（楕円形コイルの場合には長径又は短径、四角形コイルの場合に辺の長さ）は、通常磁石本体10の実効的な直径よりも大きくすることが必要である。打ち消しコイルの直径は、打ち消しの対象となる漏洩磁場の広がり方に依存しており、小さい漏洩磁場を打ち消そうとする程、対象とする領域が広い領域となるため、打ち消しコイルの直径を大きくする必要がある。
【００３７】
ここの実施例では、漏洩磁場が磁石を中心とした同心円上に分布すると説明した。但し、漏洩磁場分布は磁石構造によって決定されるもので、前後や左右方向で非対称な分布となる場合もある。このような場合には、打ち消しコイルのパターンも漏洩磁場分布に合致するよう、コイルの中心に対して非対称、非同心に配置することが必要である。
【００３８】
次に、本発明に係る磁石装置用打ち消しコイルの第1の実施例の構造例について、図5〜図8を用いて説明する。本発明に係る打ち消しコイルは、必要とされるコイルのパターン（形状が設定される）に合致した形状に形成され、導電体から成るコイル導体と、上記のコイルのパターンに合致した形状に形成されたコイル溝を有し、絶縁材料から成るコイルガイドとを備えている。以下、コイル導体の構造例とコイルガイドの構造例を分けて説明する。
【００３９】
図5、図6には本発明に係る打ち消しコイルの具体的なコイルパターン例を示す。図5は円形に巻いたコイル素子を同心で配置した打ち消しコイルの例であり、図6は相似な四角形に巻いたコイル素子を同心で配置した打ち消しコイルの例である。図5において、同心円形状の打ち消しコイルのコイル導体28は、コイル中心点30を中心とする同心の4個の円形コイル素子31a、31b、31ｃ、31dによって構成されている。各々の円形コイル素子31a〜31dは隣り合うコイル素子同士接続され、動作時には同一電流が流れる。また、コイル電流の出し入れによって不要な磁場が発生しないように、電流の入り側線と出し側線とを組にして並行して配置している。図示の例では、入り側引き出し線32と隣接コイル素子同士をつなぐつなぎ線34a、34b、34ｃとをほぼ一直線上に配置し、これに出し側引き出し線33を並行して配置することにしている。また、図6において、同心四角形状の打ち消しコイルのコイル導体29は、コイル中心点30を中心とする4個の四角形コイル素子35a、35b、35ｃ、35dによって構成されている。隣接コイル素子の接続、引き出し線の処理などについては、図5の同心円形状の打ち消しコイルのコイル導体28の場合と同様である。
【００４０】
図7、図8には本発明に係る打ち消しコイルのコイルガイドの構造例を示す。図7は、同心円形状の打ち消しコイルのコイルガイドの第1の構造例である。図7において、第1の円形コイルガイド40は図5に示した同心円形状の打ち消しコイルのコイル導体28などを収容可能なもので、ガラス繊維補強エポキシ樹脂などの機械的強度の大きい非磁性の絶縁材料で作られている。第1の円形コイルガイド40は円板44上に直径の異なる4個の円形の仕切壁43a、43b、43ｃ、43dが設置され、直径の異なる4個の円形のコイル溝41a、41b、41c、41dが形成される。各々の仕切壁43a〜43dには同じ向きに各々のコイル素子からの引き出し線を引き出すためのコイル導体引き出し口42a〜42dが設けられている。この第1の円形コイルガイド40の各コイル溝41a〜41dに例えば図5に示したコイル導体28を構成する同心円形状の4個のコイル素子31a〜31dを這わせることにより、同心円形状の打ち消しコイルが実現される。
【００４１】
図7においては、コイルガイドの構造を簡素化するために、円形コイルガイド40のコイル溝41a、〜41dは仕切壁43a〜43dのみで形成されている。すなわち、この仕切壁43a〜43dは、その内壁にコイル導体の各コイル素子が密着したときに、コイル導体がコイルパターンを形成するように配設されている。このため、コイル溝41a〜41dの幅は広くなっているので、コイル導体の各コイル素子を仕切壁43a〜43dの内壁に押し当てる形で這わせ、接着又は適当なクリート材を用いて固定する。このとき、コイル導体の引き出し線やコイル素子間のつなぎ線の位置はコイル導体引き出し口42a〜42dに合わせる。また、本実施例では、円形コイルガイド40の仕切壁43a〜43cの外壁にコイル導体28の各コイル素子31a〜31dが密着するようにコイル溝41ｂ〜41dを形成することも可能である。
【００４２】
図8も同心円形状の打ち消しコイルのコイルガイドの第2の構造例であるが、中心線で切断した半分の構造を示している。図8（a）はコイルガイド全体の構造を、図8（b）は図8（a）の丸A部の拡大図を示している。図8（a）において、円形コイルガイド45は、円板47上に直径の異なる6個の円形の仕切壁48a〜48fが設置され、2個ずつの仕切壁48aと48b、48cと48d、48eと48fで3個の円形のコイル溝46a、46b、46cを形成する。この幅の狭い円形のコイル溝46a〜46ｃに同心円形状の打ち消しコイルのコイル導体のコイル素子が挿入される。本実施例では、図8（b）の拡大図に示すように、コイル溝46cがコイル導体のコイル素子49の寸法に合わせて製作されている。このため、同心円形状の打ち消しコイルを現地で組み立てる際に、コイルの位置決めがより容易となる。
【００４３】
図7、図8には、同心円形状の打ち消しコイルのコイルガイドの構造例を示したが、同心四角形の打ち消しコイルや同心楕円形状の打ち消しコイルなどの場合にも、同様な手法で製作することができる。すなわち、同心四角形又は同心楕円形状の打ち消しコイルのコイルガイドと、同じ形状のコイル導体を別々に作り、現地においてコイルガイドにコイル導体を組み込むことができる。
【００４４】
図5、図6には、ＭＲＩ装置用磁石装置の漏洩磁場を低減するための打ち消しコイルのコイル導体の構造例を示したが、磁石装置が設置される検査室の環境は様々である。すなわち、磁石装置の漏洩磁場低減に関係する検査室の環境因子としては、シールドルームの寸法、検査室の天井の高さ、許容漏洩磁場量、磁石本体から磁場抑制領域までの距離などがあげられる。磁石装置の漏洩磁場を効果的に抑制し、打消しコイルのコイル素子数（又は巻回数）、電源容量を低減するためには、上記の環境因子の状況に応じて、打ち消しコイルのコイル導体の形状、すなわち電流分布を適切かつ容易に設定できる必要がある。
【００４５】
また、本発明に係る打ち消しコイルの第2の実施例では、打ち消しコイルは完成時には図5〜図8の例と同様なコイルガイドとコイル導体で構成されるが、コイル導体が1本のフレキシブルな導電体から成る点で第1の実施例と異なる。コイル導体は完成時には複数個のコイル素子を含むことになるため、各々のコイル素子の線長については、コイルガイドの各々のコイル素子が収容される溝の長さと一致させておく。コイルガイドについては、各コイル素子が収容される溝の形状が異なっても、溝の長さが同じものであれば、各種のコイルパターン形状のものを作っておいてよい。上記の如き打ち消しコイルでは、コイルガイドとコイル導体を別々に作って、据付け現地での打ち消しコイルの組み立てができるのは勿論のこと、コイル導体のコイル素子の形状とコイルガイドの溝の形状が違っても、据付け現地にて各コイル素子をコイルガイドの対応する溝に挿入することができる。その結果、1種類のコイル導体にて、種々の溝形状を持つコイルガイドとの組合せが可能となるので、打ち消しコイルの製作コストを低減することができる。
【００４６】
本発明に係る打ち消しコイルでは、上記のコイルガイドを分割可能な構造とすることができる。例えば、同心円形状の打ち消しコイルの場合であれば、図8（a）に示した如く、コイルガイドを中心線に沿って半円形のものに2分割し、後に2個の半円形コイルガイドを結合して円形のコイルガイドとするものである。コイルガイドの分割数は2個に限定されず、3個以上でもよい。また、コイルガイドの分割線としては、円形や楕円形のコイルガイドの場合には中心点を通る線分を用いるのがよいが、四角形のコイルガイドの場合などは、四角形の辺に平行な線分を用いてもよい。
【００４７】
コイルガイドを分割可能な構造とすることにより、コイルガイドを複数個の小形のコイルガイド素子に分割して搬送し、現地にて大形のコイルガイドに組み立てることが可能となる。この結果、打ち消しコイルの搬送及び設置が容易となる。また、打ち消しコイルの直径は通常3〜7mになるので、分割した小形のコイルガイド素子を現地にて大形のコイルガイドに組み立て、設置する本発明の方法を採用することにより、打ち消しコイルを精度よく配置することができる。この結果、磁石本体からの漏洩磁場を精度よく打ち消すことができる。
【００４８】
図9に、本発明に係るＭＲＩ装置用磁石装置の第2の実施例の概略構成図を示す。本実施例では、磁石装置に漏洩磁場が増加するような状態が生じた場合に、その漏洩磁場の増加を検知して、増加した漏洩磁場を低減するものである。磁石装置の静磁場発生源として、例えば超電導コイルを用いた場合、（1）クエンチ現象の発生、（2）メンテナンスを実施する際の消磁などによって、磁石の発生する磁場が消失すると、磁石の発生する磁場と打ち消しコイルによる磁場とのバランスが崩れ、漏洩磁場が増加する。
【００４９】
この状況を、超電導コイルのクエンチ現象の発生の場合を例に上げて説明する。図10に、超電導コイルのクエンチ現象発生後の磁石本体の中心磁場と漏洩磁場の時間的変化を示す。図10（a）は、磁石本体の中心である計測空間に形成された磁場がある時点で発生したクエンチ現象により0に向かって消失して行く状況を示す。図10（b）は、磁石本体周囲の所定の位置（漏洩磁場を許容位置以下に押さえるべき位置）における磁石本体が発生している漏洩磁場強度の変化を示す。この漏洩磁場強度は、クエンチ現象発生後0に向かって消失して行く。
【００５０】
また、図10（c）は、磁石本体周囲の所定の位置における打ち消しコイルが発生している磁場強度の変化を示す。従来の打ち消しコイルでは、電流が一定に保持されているので線（1）の如くなる。すなわち、所定の位置の磁石本体が発生する漏洩磁場を打ち消すために逆極性の打ち消し磁場を発生し、その磁場強度が一定に保持される。線（2）は本発明に係る打ち消しコイルが発生する磁場強度を示したもので、この内容については後で説明する。
【００５１】
図10（d）は、図10（b）と図10（c）とを重ね合わせて得られる上記の所定の位置の磁場強度を示す。図10（d）において、線（1）は従来の打ち消しコイルの場合で、打ち消しコイルの電流を一定に保持して、打ち消しコイルによる磁場を一定に保持すると、磁石本体による漏洩磁場はクエンチ現象発生後減少するため、合計の磁場強度は逆極性で量的に増加して行き、漏洩磁場の許容範囲を超過する可能性がある。
【００５２】
これに対し、本実施例では、磁石本体10の磁場強度を磁気強度モニター50にて検出し、検出した磁場強度値に基づいて、打ち消しコイル11a、11bが発生する磁場強度、すなわち打ち消しコイル11a、11bの電流を制御回路12によって制御することにより、上記の所定の位置での漏洩磁場の増加を防止することができる。クエンチ現象発生時の打ち消しコイル11a、11bによる磁場の制御は、上記の所定の位置における打ち消しコイル11a、11bによる磁場が図10（c）の線（2）の如くなるようにコイル電流を制御する。このように制御することにより、上記の所定の位置における合計の漏洩磁場は図10（d）の線（2）に示す如くなり、許容範囲内に保持される。
【００５３】
図9において、磁石本体10の上下方向には打ち消しコイル11a、11bが配設されている。磁石本体10の周囲に磁石本体10の発生する磁場強度をモニターする磁場強度モニター50が配設されている。この磁場強度モニター50によって、磁石本体10の磁場の変化、例えば図10（a）の如き磁場変化を検出し、この検出量に応じて制御回路12が打ち消しコイル電源14を制御し、打ち消しコイル11a、11bに流れる電流を制御する。このときの制御においては、磁石本体10の図10（a）の如き磁場変化に対して、打ち消しコイル11a、11bにはそれが発生する磁場が図10（c）の線（2）の如くなるような電流を流す必要がある。このように打ち消しコイル電源14を制御することにより、上記所定の位置における合計の磁場は図10（d）の線（2）の如くなり、漏洩磁場は許容範囲内に保持される。このとき、磁場強度モニター50としては、ガウスメーターやＮＭＲメーターなどの磁気センサーが用いられる。
【００５４】
また、本実施例の場合、磁石本体10の磁場強度の変化に伴って、打ち消しコイル11a、11bに電圧が誘起されるので、この打ち消しコイル11a、11bに誘起された電圧を測定して、この電圧を制御回路12に送ることにより、この電圧に基づいて打ち消しコイル電源14を制御してもよい。また、磁場強度モニター50によって磁石本体10の発生する磁場を測定する代りに、超電導コイルの励磁電源の電流値をモニターして、この電流値の変化に応じて、制御回路12によって打ち消しコイル電源14の電流量を制御することができる。
【００５５】
図11に、本発明に係るＭＲＩ装置用磁石装置の第3の実施例の概略構成図を示す。本実施例では、打ち消しコイル電源の一次側電源が停電した場合にバックアップ電源にて対処するものである。図11において、磁石本体10、打ち消しコイル11a、11b、打ち消しコイル電源14は図9に示す第2の実施例と同様である。打ち消しコイル電源14と、その一次側電源である施設電源54との間にバックアップ電源52が配設されている。バックアップ電源52は施設電源54が停電したときに打ち消しコイル電源14に電力を供給するものである。施設電源54にはその停電を検出する停電検出回路56が接続され、その検出結果は制御回路58に入力される。制御回路58は停電検出回路56が停電を検出した場合には、バックアップ電源52から打ち消しコイル電源14に電力を供給するように電源の切り替え制御を行う。制御回路58には、停電の警報を出力する警報手段60が接続されている。
【００５６】
本実施例では、打ち消しコイル11a、11bに電流を供給している打ち消しコイル電源14の一次側電源である施設電源54が停電すると、通常打ち消しコイル11a、11bへの電流供給が停止するため磁石本体10による漏洩磁場をシールドすることが出来なくなるが、停電と同時に停電検出回路56によって施設電源54の停電が検出され、停電検出信号が制御回路58に入力される。制御回路58は、この停電検出信号に基づいて、打ち消しコイル電源14への電力の供給を施設電源54からバックアップ電源52に切り替える。この結果、打ち消しコイル11a、11bに対する施設電源54の停電の影響は回避される。
【００５７】
しかし、バックアップ電源52では、現状長時間の電力供給が不可能であるため、停電が長時間になる場合には対応が出来なくなる。このため、本実施例では、停電が開始してから所定の時間が経過した後に、磁石本体の静磁場発生源による磁場発生を停止させる機能を持たせている。
【００５８】
磁石本体10の磁場発生停止機構に関しては、常伝導磁石の場合には、静磁場を発生させるために常時励磁電源（通常定電流電源が用いられる）から電流が供給されるので、励磁電源側でこの励磁電流値を容易に制御することができ、この励磁電流を0まで低下させることにより、計測空間の磁場強度を0にし、消磁することができる。
【００５９】
励磁電流の制御には、励磁電源側に電流制御回路を設け、励磁電源の電流を、例えば一定速度で低下させて0にするように制御することで、消磁することができる。上記の電流制御回路としては公知の電流逓減回路を用いることができる。
【００６０】
ここで、常伝導磁石を消磁する場合、漏洩磁場が変化するので、打ち消し磁場発生手段11ａ、11ｂにおける漏洩磁場が許容範囲を超過しないように、バックアップ電源52と同期をとりながら、常伝導磁石の励磁電源の電流値を低下させていくことになる。また、常伝導磁石における磁場変化が急激であると、磁石の構成部品として用いられる導電体や磁石の周囲の導電体に渦電流が発生し、この渦電流により余分な磁場が発生したり、或いは余分な電磁力が作用したりする。これらの影響を軽減するため、磁石の消磁の際には、数十秒程度以上の時間をかけるのが望ましい。
【００６１】
上記の常伝導磁石での磁場発生停止操作は、作業者が手動で実施することも、作業者を介在させないで自動的に実施することも可能である。手動の場合には、計測空間の磁場強度を磁場強度モニター50で監視しながら、電流制御回路にて励磁電流を1〜数分程度の時間をかけて、ほぼ一定の速度で、0まで低下させて消磁する。
【００６２】
自動の場合には、励磁電源の電流制御回路として電流逓減回路を用い、定格電流から0まで電流低下させる時間を1〜数分程度に設定しておき、施設電源54の停電検出後、一定時間経過した時点で電流逓減回路の動作を開始させる。並行して、計測空間の磁場強度の計測を磁場強度モニター50にて計測、監視し、磁場強度に異常がある場合には、電流逓減を停止させるとか、電流逓減速度を変えるとかする。
【００６３】
実際に、常伝導磁石の磁場発生停止操作を行う場合には、単独では行うことはなく、打ち消し磁場発生手段11ａ、11ｂのバックアップ電源52の電流制御と同期して、この操作を行うことになる。操作例としては、先ず、打ち消し磁場発生手段11ａ、11ｂの周辺部の漏洩磁場と計測空間の磁場強度をそれぞれに適合した磁場強度モニター50にて計測し、漏洩磁場の計測値が許容範囲を越えないこと、及び計測空間の磁場強度が予定通りに低下していることを監視しながら、磁石の励磁電源及びバックアップ電源52の電流制御を行う。次に、磁石の励磁電源及びバックアップ電源52の電流を、同期をとって、所定の時間、例えば１分の時間をかけて0まで低下させる。自動操作の場合には、磁石の励磁電源及びバックアップ電源52の各々に、所定の時間で各々の電流を0まで低下させる電流逓減回路を電流制御回路として用いればよい。
【００６４】
一方、超電導磁石の場合には、超電導コイルへの熱の侵入を防ぐために、永久電流モードでの運転時には、励磁電源と超電導コイルとの間を接続する電流リードを取り外す方式が一般的である。このため、消磁を行う際には、先ず作業者が超電導コイルと励磁電源との間に電流リードを取り付ける作業を行った後に、磁石の消磁を行う。
【００６５】
図12を用いて超電導磁石の消磁について説明する。図12は、超電導磁石の消磁を説明するための概念図である。図12において、超電導コイル62は冷却容器64内で冷媒65に浸漬され、超電導特性を示す温度に冷却されている。冷却容器64は真空容器66に内包されている。超電導コイル62と外部の励磁電源76との間は電源ケーブル77と電流リード78によって接続されている。電流リード78は冷却容器64に取り付けられたリード導入口80に配置されている。超電導コイル62の端子P、Qには永久電流スイッチ68の超電導線70が接続されている。永久電流スイッチ68は公知のもので、超電導線70とこれに並行して配置したヒータ線71とヒータリード79とヒータ電源部74とから構成される。ヒータ電源部74は真空容器66の外部に配置され、ヒータ電源72とヒータスイッチ73とから成る。励磁電源76とヒータ電源部74は、制御回路75によって制御される。
【００６６】
本実施例の場合、超電導磁石の消磁操作は、励磁操作と逆の操作となるので、最初に励磁操作について説明する。図12において、永久電流スイッチ68のヒータ電源部74のヒータスイッチ73をONにし、ヒータ電源72によりヒータ線71を加熱し、このヒータ線71によって超電導線70を加熱することにより、永久電流スイッチ68をOFF状態にする。この状態で励磁電源76によって超電導コイル62を定格電流まで励磁する。このとき、励磁電源76と超電導コイル62は電源ケーブル77と電流リード78によって接続されている。次に、永久電流スイッチ68のヒータ電源部74のヒータスイッチ73をOFFにし、ヒータ線71の加熱をやめ、超電導線70を冷却して、超電導状態に戻すことにより、永久電流スイッチ68はON状態となる。この状態で、励磁電源76の電流（以下、電源電流という）を減少させることにより、この電源電流の減少分が永久電流スイッチ68の超電導線70に流れることになる。電源電流が0となった後は、永久電流スイッチ68の超電導線70を流れる電流が一定となり、永久電流モードの運転に移行し、磁石の励磁が完了する。
【００６７】
永久電流モード運転の間には、励磁電源76の着脱は超電導コイル62の電流に何らの影響を及ぼさないので、自由に行うことができる。手動操作の場合には、冷却容器64への熱侵入を極力減らすため、励磁電源76から電流リード78までが着脱される。電流リード78は、超電導コイル62との接続点P、Qで分離される。しかし、本実施例の自動操作の場合には、励磁電源76から電流リード78までを着脱せず、超電導コイル62に接続したままとし、作業者が着脱しないで済むようにした。
【００６８】
次に、超電導磁石の消磁操作について説明する。図12において、手動操作の場合には、先ず電流リード78を冷却容器64に取り付けて、励磁電源76と超電導コイル62を電源ケーブル77と電流リード78を介して接続する。励磁電源76の接続後、永久電流スイッチ62をONにしたまま励磁電源76より電流を流し始めると、永久電流スイッチ68の超電導線70を流れている電流のうちの一部が励磁電流と入れ代わり、励磁電流が増加するにつれて、超電導線70を流れる電流が減少する。超電導線70を流れる電流が0となり、励磁電流が超電導コイル62を流れる電流と等しくなり、一定値となった時点で、超電導コイル62の消磁を始める。
【００６９】
次に、永久電流スイッチ68のヒータ電源部74のヒータスイッチ73をONにして、ヒータ線71を加熱し、超電導線70の抵抗を高め、永久電流スイッチ68をOFF状態にする。この状態にて、励磁電源76の励磁電流を減少させることにより、超電導コイル62に流れる電流を減少させる。超電導コイル62を流れる電流を減少させる操作は徐々に行い、数十秒から数十分の時間をかけて、0まで低下させる。超電導コイル62を流れる電流が0になると、計測空間の静磁場の磁場強度が0となるので、励磁電源74を停止させて、磁石の消磁が完了する。
【００７０】
超電導磁石の消磁を自動的に行う場合には、励磁電源76、電源ケーブル77、電流リード78を着脱せずに、接続したままとする。永久電流スイッチ68の制御及び励磁電源76の制御を制御回路75によって自動的に行う。制御回路75による制御は、主にタイマーなどを用いて励磁電源76及び永久電流スイッチ68の動作を時系列的に制御する。消磁開始時には、励磁電源76はOFF、永久電流スイッチ68はON状態にある。先ず、励磁電源76をONにし、励磁電流を定格電流まで上昇させる。この操作で、永久電流スイッチ68の超電導線70に流れている電流が励磁電流と入れ代わる。次に、永久電流スイッチ68をOFF状態にするために、ヒータ電源74のヒータスイッチ73をONにし、ヒータ線71を加熱し、超電導線70の抵抗を増加させる。次に、励磁電源76の励磁電流を0まで低減する。この操作により、超電導コイル62を流れる電流は0まで低下し、計測空間の静磁場の磁場強度が0となり、消磁が完了する。
【００７１】
上記において、電流リード78には、酸化物超電導材などの熱侵入量の少ない高温超電導体が用いられている。これらの高温超電導体では、熱伝導率が小さいため、熱の良導体である常伝導の銅やアルミニウムなどの電気良導体と比べ、電流リードとして有利である。また、電流リード78を常時接続しておくことを考慮して、電流リード78を含めて冷却容器64を冷却するための冷凍機能力を高めておくことも必要である。
【００７２】
本実施例において、超電導磁石の消磁の場合も、常伝導磁石の場合と同様に、磁石の消磁を単独で行うことはなく、打ち消し磁場発生手段11ａ、11ｂと同期して、磁場の制御が行われる。従って、この場合も、磁場強度センサー50を用いて、計測空間の磁場強度及び打ち消し磁場発生手段11ａ、11ｂの周辺部の漏洩磁場を計測し、監視しながら、打ち消し磁場発生手段11ａ、11ｂの励磁の制御と同期させて、超電導磁石の消磁の制御が行われる。このように消磁することにより、停電発生時にも、磁石の周辺部の漏洩磁場が許容範囲を越えることなく、安全に磁石の消磁を行うことができる。
【００７３】
超電導磁石の磁場発生停止操作を作業者が行う場合を考慮して、本実施例では、停電の警報手段60を設けている。図11において、制御回路58が停電検出回路56からの停電検出信号を受けて、バックアップ電源52による電力供給が不可能となる時間よりも所定の時間（磁石の消磁などを実施する時間を考慮して決められる）だけ前に、警報手段60に信号を送り、警報を出力させる。この警報出力としては、音声、文字などによる表示、発光などが用いられる。この警報出力によって、停電に起因して磁石装置の漏洩磁場が許容範囲を超過する恐れがあることを警告することで、上記の磁石の消磁操作の実施など必要な対処を実行することが可能となる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、ＭＲＩ装置用磁石装置において、磁石本体の上部及び下部の少なくとも一方に配置した打ち消し磁場発生手段と、この磁場強度を制御する打ち消し磁場制御手段を備えているので、漏洩磁場の磁場強度に応じて打ち消し磁場を発生することができ、磁石装置の漏洩磁場を効果的に抑制することができるばかりでなく、漏洩磁場を適当に効率良く抑制することができる（請求項1）。
【００７５】
また、本発明によれば、上記の打ち消し磁場発生手段は常伝導物質などから成る打ち消しコイルであり、上記の打ち消し磁場制御手段がコイル電流制御手段であるので、特別な冷却手段が不要で、製作が容易であるため、安価に製作することができ、更に、電流値を変更することで漏洩磁場の磁場強度の制御ができるため、容易に漏洩磁場を抑制することができる（請求項2）。
【００７６】
また、本発明によれば、磁石の静磁場発生源及び打ち消し磁場発生手段の周辺部の磁場強度を直接的又は間接的に検知する磁場検知手段を備え、この検知情報に基づいて打ち消し磁場発生手段を制御することができるので、磁石の漏洩磁場を精度良く、かつ効率良く抑制することができる（請求項3）。
【００７７】
また、本発明によれば、ＭＲＩ装置用磁石装置において、磁石本体の上部及び下部の少なくとも一方に配置した打ち消し磁場発生手段と、これに電力を供給する施設電源と、施設電源の停電を検出する停電検出手段と、停電時に施設電源の電力供給を代替するバックアップ電源とを備えているので、施設電源の停電時にもこの停電を検出し、バックアップ電源への切り替えを行うことにより、打ち消し磁場発生手段の動作を維持することができ、磁石装置の漏洩磁場を低レベルに保持することができる（請求項4）。
【００７８】
また、本発明によれば、施設電源が打ち消し磁場発生手段への送電が不能となったときに、磁石の磁場発生を停止させる静磁場発生停止手段を備えているので、停電時などに、打ち消し磁場発生手段への送電不能と同期して静磁場発生停止手段によって静磁場発生源の磁場発生を停止することができ、磁石の漏洩磁場を安全なレベルに抑制することができる（請求項5）。
【００７９】
また、本発明によれば、静磁場発生停止手段が、停電検出手段による停電検出後に、静磁場発生源による磁場発生を自動的に停止する制御手段を備えているので、停電検出後に前記制御手段と打ち消し磁場制御手段とを協調させることにより、停電が長時間続いた場合でも、静磁場発生源の磁場発生を自動的に停止し、これと同期させて打ち消し磁場発生手段の励磁電流を低下させることができ、磁石の漏洩磁場を安全に抑制し、自動的に許容範囲内に維持することができる（請求項6）。
【００８０】
また、本発明によれば、停電検出手段の出力する停電検出情報に基づいて警報を出力する警報手段を備えているので、停電発生時に打ち消し磁場発生手段の電源を施設電源からバックアップ電源に切り替えるとともに、停電の警報を発することにより、この警報に基づいて停電が長時間続く場合には静磁場発生源の磁場発生停止作業などを実施することができる（請求項7）。
【００８１】
また、本発明によれば、磁石装置用打ち消しコイルが、ほぼ同心の複数個の同じ形状の溝を有し、絶縁材料から成るコイルガイドと、この溝に収容された複数個のほぼ同心のコイル素子を含み、各コイル素子が線状導電体から成るコイル導体を備えており、またコイル導体が1本の可撓性を有する線状導電体から成るので、コイル導体の各コイル素子の線長をそれらが収容される溝の長さと一致させておくことにより、コイル素子の形状と溝の形状が違っても、各コイル素子をコイルガイドの対応する溝に挿入することができる。その結果、磁石の据付現場にコイル導体とコイルガイドを別々に搬入して現地で組立て、据付けをすることができる。更に、1種類のコイル導体にて種々の溝形状を持つコイルガイドとの組合せが可能となるので、打ち消しコイルの製作コストを低減することができる（請求項8）。
【００８２】
また、本発明によれば、磁石装置用打ち消しコイルガイドが複数個のコイルガイド素子に分割されているので、大きい打ち消しコイルを現地に搬入する場合に、分割された小さいコイルガイド素子にて搬入し、現地にて大きいコイルガイドを組立てることにより、大きい打ち消しコイルの搬入が容易になる（請求項9）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＭＲＩ装置用磁石装置の第1の実施例の概略構成図。
【図２】第1の実施例の磁石装置本体部分の断面図。
【図３】第1の実施例の磁石本体と打ち消しコイルとの関係を示す斜視図。
【図４】磁石本体の周りの漏洩磁場強度分布例。
【図５】円形に巻いたコイル素子を同心で配置した打ち消しコイルの例。
【図６】相似な四角形に巻いたコイル素子を同心で配置した打ち消しコイルの例。
【図７】同心円形状の打ち消しコイルのコイルガイドの第1の構造例。
【図８】同心円形状の打ち消しコイルのコイルガイドの第2の構造例。
【図９】本発明に係るＭＲＩ装置用磁石装置の第2の実施例の概略構成図。
【図１０】超電導コイルのクエンチ現象発生後の磁石本体の中心磁場と漏洩磁場の時間的変化。
【図１１】本発明に係るＭＲＩ装置用磁石装置の第3の実施例の概略構成図。
【図１２】超電導磁石の消磁を説明するための概念図。
【符号の説明】
10…磁石本体
11、11ａ、11ｂ…打ち消しコイル
12…制御回路
14…打ち消しコイル電源
15…検査室
16…シールドルーム
17…床
18…下方階
19…天井
20…上方階
22…テーブル
23…計測空間
24、24ａ、24ｂ…静磁場発生源
25…支柱
26…等磁場線
28…同心円形状打ち消しコイルのコイル導体
29…同心四角形状打ち消しコイルのコイル導体
30…コイル中心点
31ａ、31ｂ、31ｃ、31ｄ…円形コイル素子
32…入り側引き出し線
33…出し側引き出し線
34ａ、34ｂ、34ｃ、36ａ、36ｂ、36ｃ…接続線
35ａ、35ｂ、35ｃ、35ｄ…四角形コイル素子
39…コイル導体
40、45…円形コイルガイド
41ａ、41ｂ、41ｃ、41ｄ、46ａ、46ｂ、46ｃ…コイル溝
42ａ、42ｂ、42ｃ、42ｄ…コイル導体引き出し口
43ａ、43ｂ、43ｃ、43ｄ、48ａ、48ｂ、48ｃ、48ｄ、48ｅ、48ｆ…仕切壁
44、47…円板
49…コイル素子
50…磁場強度モニター
52…バックアップ電源
54…施設電源
56…停電検出回路
58…制御回路
60…警報手段
62…超電導コイル
64…冷却容器
65…冷媒
66…真空容器
68…永久電流スイッチ
70…超電導線
71…ヒータ線
72…ヒータ電源
73…ヒータスイッチ
74…ヒータ電源部
75…制御回路
76…励磁電源
77…電源ケーブル
78…電流リード
79…ヒータリード
80…リード導入口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus), and more particularly to a technique for reducing a leakage magnetic field of the MRI apparatus.
[0002]
[Prior art]
The MRI apparatus utilizes a nuclear magnetic resonance phenomenon that occurs in the atomic nucleus of an atom that constitutes the subject when the subject placed in a uniform static magnetic field is irradiated with electromagnetic waves. Hereinafter, a magnetic resonance image (hereinafter referred to as an MR image) representing the physical properties of the subject is obtained by detecting an MR signal) and reconstructing the image using the MR signal.
[0003]
In an MRI apparatus, various magnet apparatuses such as a horizontal magnetic field type cylindrical magnet apparatus and a vertical magnetic field type opposed magnet apparatus are used in order to create a uniform static magnetic field in a measurement space where a subject is placed. The opposed magnet device is superior to the cylindrical magnet device in terms of the openness of the device, and among the opposed magnet devices, a device with particularly improved openness is called an open magnet device, and the present invention. Then, this open type magnet apparatus is mainly targeted.
[0004]
In an open-type magnet device used for an MRI apparatus, a pair of static magnetic field generation sources are arranged facing each other in the vertical direction across a measurement space (also referred to as a uniform magnetic field region) in which a subject is normally inserted, A uniform static magnetic field in the vertical direction (here, the vertical direction) is formed in the measurement space by the pair of static magnetic field generation sources. As the static magnetic field generation source, a superconducting magnet, a normal conducting magnet, a permanent magnet, or the like is used. In recent years, even in open-type magnet devices, there is a tendency to increase the magnetic field strength in a uniform magnetic field region in order to improve the image quality of MR images, and there is a tendency that many superconducting magnet devices are employed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the open magnetic apparatus of the vertical magnetic field system, the leakage magnetic field in the central axis direction (vertical direction) of the apparatus tends to increase as the magnetic field strength in the uniform magnetic field region is increased. As a result, the examination room in which the MRI apparatus is installed May adversely affect the upper and lower chambers. For this reason, in order to suppress the leakage magnetic field of the magnet device for the MRI apparatus, various studies have been made. Below, the typical example of the prior art for suppressing said leakage magnetic field is demonstrated.
[0006]
First, Japanese Patent Application Laid-Open No. 12-102519 (first known example) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 12-102520 (second known example) disclose a main coil for suppressing a leakage magnetic field in an opposed superconducting magnet device. Discloses a structure in which a shield coil (superconducting coil) is disposed outside. In the structure disclosed in the first and second known examples, since the shield coil is arranged in the same cooling container as the main coil, the magnet structure is complicated, and a strong electromagnetic force acts between both coils. In addition, there is a limit to the leakage magnetic field intensity that can be magnetically shielded.
[0007]
As another leakage magnetic field suppression means, a method (passive shield method) is adopted in which a magnetic shield room is formed by a ferromagnetic material such as iron around the opposed magnet device to shield the leakage magnetic field. There is. In the magnetic shielding by the shield room, when the leakage magnetic field increases, the amount of magnetic material necessary for shielding increases and the weight increases, so that the construction becomes difficult and the cost also increases. Furthermore, when suppressing the vertical leakage magnetic field, the magnetic material for magnetic shielding and the distance between the magnets are close, so that magnetic saturation is likely to occur in the magnetic material, making it difficult to suppress the leakage magnetic field.
[0008]
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-276246 (third known example), in the opposed superconducting magnet device, a canceling magnetic field generating means for canceling a leakage magnetic field outside the magnet device, such as a normal conducting coil or a permanent magnet Is provided to suppress the leakage magnetic field. The cancellation magnetic field generation means having the structure disclosed in the third known example does not have a special control means because it operates under a certain condition, and the static magnetic field generation source side has a power failure, quench phenomenon, excitation, demagnetization, etc. The fluctuation of the leakage magnetic field when a factor causing fluctuation of the magnetic field strength of the static magnetic field is not taken into consideration. Regarding the canceling magnetic field generating means, coil arrangement suitable for suppressing the leakage magnetic field is considered, but workability at the time of arranging the coil is not considered.
[0009]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a magnet apparatus for an MRI apparatus that can safely and inexpensively suppress the leakage magnetic field of the MRI apparatus, particularly the leakage magnetic field in the vertical direction.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention comprises:AverageGenerate a single magnetic fieldStillnessMagnetic field generationMeans and, Generation of the static magnetic fieldmeansCanceling magnetic field generating means for generating a magnetic field substantially opposite to the magnetic field generated byA cancellation magnetic field control means for controlling the magnetic field intensity generated by the cancellation magnetic field generation means, and a magnetic field strength detection means for detecting the magnetic field intensity of at least one of the static magnetic field generation means and the cancellation magnetic field generation means And the cancellation magnetic field control means controls the magnetic field strength generated by the cancellation magnetic field generation means based on the detection information of the magnetic field strength detection means..
[0011]
  In this configuration,In magnet equipmentSince the canceling magnetic field generating means for suppressing the leakage magnetic field is provided, the leakage magnetic field of the magnet device can be effectively suppressed. Also, by providing means for controlling the magnetic field strength of the cancellation magnetic field generation means, it is possible to determine and generate the cancellation magnetic field intensity according to the magnetic field strength of the leakage magnetic field, so that the leakage magnetic field is appropriately and efficiently suppressed. be able to.
[0012]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention, the cancellation magnetic field generating means is a cancellation coil having one or more coils, and the cancellation magnetic field control means is a coil current control means for controlling the current of the cancellation coil..The canceling coil is made of a normal conductive material. In this configuration, since the canceling magnetic field generating means is a canceling coil, the manufacture becomes easy. Further, since the canceling coil is made of a normal conductive material, no special cooling means is required, and the manufacturing is easy and can be manufactured at low cost. Further, since the cancellation magnetic field control means is a coil current control means, the magnetic field strength can be easily controlled by changing the current value, and the leakage magnetic field can be easily suppressed.
[0013]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention, the generation of the static magnetic field is further performed.meansAnd the magnetic field strength at the periphery of at least one of the canceling magnetic field generating meansdetectionMagnetic field strength testOutMeans for detecting the magnetic field strength.OutBased on the detection information of the means, the cancellation magnetic field control means controls the magnetic field intensity generated by the cancellation magnetic field generation means..In this configuration, static magnetic field generationmeansOr a magnetic field strength detection for detecting the magnetic field strength around the cancellation magnetic field generating means.OutBecause it has a means, static magnetic field generationmeansCan be detected and provided as data by detecting the value of the magnetic field strength generated at the periphery of the canceling magnetic field generating means and the change thereof. Since the cancellation magnetic field control means can control the magnetic field intensity generated by the cancellation magnetic field generation means based on the detected data, the leakage magnetic field of the magnet device can be suppressed with high accuracy and efficiency.
[0014]
  As a result, static magnetic field generationmeansIs a superconducting coilIncludingWhen a quench phenomenon occurs in a superconducting coil, a static magnetic field is generated.meansChange the magnetic field strength.OutThe canceling magnetic field control means controls the magnetic field generated by the canceling magnetic field generating means based on the detection data, and the leakage magnetic field of the magnet device is maintained at a safe level.
[0015]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention, the magnetic field strength test is further performed.OutThe means is one or more magnetic sensors. In this configuration, magnetic field strength detectionOutSince the means is a magnetic sensor such as a gauss meter, it is possible to directly detect the magnetic field strength of the peripheral part such as the canceling magnetic field generating means, so that the control by the canceling magnetic field control means becomes extremely easy.
[0016]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention, the canceling magnetic field generating means further includes the static magnetic field generatingmeansThe inside of the ceiling surface of the shield room that shields and electromagnetically shields, or directly above the outside of the ceiling surface, or the generation of the static magnetic fieldmeansIs installed on at least one of the ceiling surface of the installation room in which the projector is installed and the floor surface of the shield room, below the floor surface, or the ceiling surface of the lower floor room of the installation room.In particularIn a vertical magnetic field magnet device, static magnetic field generation that increases the leakage magnetic field strengthmeansSince the cancellation magnetic field generating means is installed on the ceiling surface of the shield room located above and below the ceiling surface of the installation room, and the floor surface, it is possible to easily suppress the leakage magnetic field and generate the cancellation magnetic field. The installation work of means becomes easy.
[0017]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention, the canceling magnetic field generating means further includes the static magnetic field generatingmeansofon the other handIt is arranged only in. Further, the canceling magnetic field generating means is configured to generate the static magnetic field.meansofThe otherIt is arranged only in. These configurations are applicable when there is no room for people on the upper floor or lower floor of the installation room where the magnet device is installed, and it is possible to omit one set of cancellation magnetic field generation means, Contributes to cost reduction.
[0018]
  The magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention can be used in a measurement space.AverageStatic magnetic field generation to generate a single magnetic fieldmeansIn the magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus comprising:meansofSmallAt least one of the static magnetic fields generatedmeansCanceling magnetic field generating means for generating a magnetic field substantially opposite to the generated magnetic field, facility power supply for supplying power to the canceling magnetic field generating means, power failure detection means for detecting a power failure of the distribution system to the facility power supply, A backup power source that substitutes for power transmission to the canceling magnetic field generating means when the facility power source becomes unable to transmit power due to a power failure.
[0019]
  In this configuration, the power failure detection means and the backup power supply are provided, so when a power failure occurs in the distribution system to the facility power supply, the power failure detection means detects the power failure and switches from the facility power supply to the backup power supply. As a result, the power supply to the canceling magnetic field generating means can be continued, and the leakage magnetic field of the magnet device can be maintained at a low level.
[0020]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention, the static magnetic field is generated when the facility power supply cannot transmit power to the cancellation magnetic field generating means.meansThe magnetic field generation stop means for stopping the magnetic field generation by.In this configuration, a static magnetic field is generated in the event of a power failure at the facility power source.meansSince there is a static magnetic field generation stop means that makes the magnetic field intensity of the static magnetic field generated to 0, if the power outage is prolonged, the static magnetic field generation stop means operates during the operation of the backup power supply. Static magnetic field generationmeansThe magnetic field intensity of the generated static magnetic field is set to almost zero, and the power supply to the magnetic field generating means is canceled almost simultaneously with this, so that the leakage magnetic field of the magnet device can be suppressed to a safe level.
[0021]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus of the present invention, a cancellation magnetic field control means for controlling the magnetic field intensity generated by the cancellation magnetic field generation means, and the static magnetic field generationmeansAnd a magnetic field strength detection for directly or indirectly detecting the magnetic field strength of the peripheral portion of at least one of the cancellation magnetic field generating means.OutMeans. In this configuration, the canceling magnetic field control means and the magnetic field strength detection are performed together with the static magnetic field generation stopping means.OutSince the static magnetic field generation stop means and the cancellation magnetic field control means are coordinated, the static magnetic field generationmeansThe magnetic field strength around the periphery of the canceling magnetic field generating meansOutStatic magnetic field generation while checking by meansmeansBy controlling so that the magnetic field generated by both the canceling magnetic field generating means and the canceling magnetic field generating means becomes almost simultaneously 0, the leakage magnetic field of the magnet device can be suppressed to an extremely safe level.
[0022]
  In the magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention, the static magnetic field generation stop means further automatically stops the magnetic field generation by the static magnetic field generation means after the power failure detection means detects a power failure of the facility power supply. With.In this configuration, static magnetic field generationmeansSince the magnetic field generation by the automatic magnetic field generation stop means is automatically stopped by the control means included in the static magnetic field generation stop means, the power failure of the facility power supply can be prevented by coordinating the control means included in the static magnetic field generation stop means and the cancellation magnetic field control means. Static magnetic field generated even if it lasts for a long timemeansSince the excitation current of the magnetic field generation means can be reduced in synchronization with this, the leakage magnetic field of the magnet device can be safely suppressed and automatically maintained within the allowable range. be able to.
[0023]
  The magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention further includes alarm means for outputting an alarm based on the power failure detection information output by the power failure detection means..In this configuration, when a power failure occurs in the facility power source, the power supply to the canceling magnetic field generating unit is switched from the facility power source to the backup power source, and the alarm unit alerts the occurrence of a power failure based on the power failure detection information from the power failure detection unit. Because it can output, static magnetic field is generated when power outage continues for a long timemeansThe magnetic field generation can be stopped based on the alarm.
[0024]
  The canceling coil for a magnet device according to the present invention is provided with a plurality of substantially concentric grooves on one surface of a plate-like body, a coil guide made of an insulating material, and a plurality of grooves accommodated in the grooves of the coil guide. A plurality of substantially concentric coil elements, each coil element comprising a coil conductor made of a linear conductor..The coil conductor is made of a single linear conductor having flexibility. In this configuration, the canceling coil includes a coil guide and a coil conductor, and a plurality of coil elements constituting the coil conductor are made to be accommodated in a plurality of substantially concentric grooves of the coil guide. It becomes possible to process the coil guide and the coil conductor separately, and to assemble and install the canceling coil at the installation site of the magnet device. In addition, since the coil conductor is composed of a single flexible conductor, the coil elements are made to coincide with the lengths of the grooves in which the coil elements are accommodated. Each coil element can be inserted into the corresponding groove of the coil guide even if the shape and the groove shape are different. As a result, one type of coil conductor can be combined with a coil guide having various groove shapes, which contributes to a reduction in the manufacturing cost of the cancellation coil.
[0025]
In the magnet coil canceling coil of the present invention, the coil guide is further divided into a plurality of coil guide elements (claim 9). In this configuration, since the coil guide is divided into a plurality of coil guide elements, when a large canceling coil is carried in, it is carried in with the divided small coil guide elements and assembled into a large coil guide on site. This facilitates the loading of a large cancellation coil. Moreover, since a small coil guide element should just be processed also at the time of manufacture of a coil guide, a process becomes easy and it contributes also to the reduction of processing cost.
[0026]
In the canceling coil for a magnet device according to the present invention, the lead-out wiring for guiding current to the coil element disposed at the innermost side of the coil conductor and the inter-coil connection line for connecting adjacent coil elements are arranged in parallel. Has been. In this configuration, the lead-out wiring and the inter-coil connection line are arranged in parallel, so the reverse magnetic field generated by the reverse current flowing in both lines is canceled out and erased. The adverse effect on the magnetic field generated by the canceling coil due to the interconnection line is eliminated.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a first embodiment of a magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a magnet body 10 of a vertical magnetic field magnet apparatus is disposed in an examination room for performing an MRI examination. As the magnet body 10, a magnet using a superconducting coil, a magnet using a normal conducting coil, a magnet using a permanent magnet, etc. are used, but in the following description, a vertical pair of superconducting coils arranged vertically. A magnetic field type superconducting magnet will be described as an example.
[0028]
Since the magnet body 10 of the present embodiment is a vertical magnetic field type magnet device, the leakage magnetic field spreads more in the vertical direction than in the horizontal direction due to the generation of a high magnetic field in the vertical direction in the measurement space. Have. For this reason, in this embodiment, canceling coils 11a and 11b are arranged above and below the magnet body 10. Usually, normal coils are used for the canceling coils 11a and 11b. The canceling coils 11a and 11b are connected to a canceling coil power supply 14, and are supplied with current from the canceling coil power supply 14.
[0029]
The cancellation coil power supply 14 is connected to a control circuit 12 that controls coil current and the like. The control circuit 12 is connected to a magnetic field strength monitor 50 that measures the magnetic field strength such as a leakage magnetic field. In the case of the present embodiment, the magnetic field strength monitor 50 is arranged above or below the magnet body 10 or both, and mainly measures the magnetic field strength of the leakage magnetic field in the vertical direction of the magnet body 10. The control circuit 12 controls the current flowing through the cancellation coils 11a and 11b in accordance with the measured value. The installation of the magnetic field strength monitor 50 is not limited to the vertical position of the magnet body 10, and may be in an oblique direction, a horizontal direction, etc., at a position where the magnetic field intensity corresponding to the vertical leakage magnetic field intensity from the magnet body 10 can be measured. I just need it. As the magnetic field strength sensor, a magnetic sensor such as a gauss meter or an NMR meter is usually used.
[0030]
2 and 3 show examples of arrangement of canceling coils in the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the entire magnet device of the first embodiment, and FIG. 3 is a perspective view showing the relationship between the magnet body and the canceling coil of the first embodiment. In FIG. 2, the magnet body 10 is installed and installed in a shield room 16 provided in the MRI examination room. The canceling coils 11a and 11b are arranged above and below the magnet body 10, but in FIG. Each of them is arranged on the back side of 17. By disposing the canceling coils 11a and 11b in this way, the leakage magnetic field to the upper floor 20 and the lower floor 18 of the examination room 15 is reduced. As for the arrangement of the magnetic field strength sensor 12 for detecting the vertical leakage magnetic field of the magnet body 10, the upper sensor 12a is on the ceiling of the shield room 16, and the lower sensor 12b is on the surface of the floor 17 of the shield room 16. Are disposed at positions close to the canceling coils 11a and 11b, respectively.
[0031]
FIG. 3 shows the external appearance of the magnet body 10 and the upper cancellation coil 11a. In FIG. 3, the magnet body 10 is arranged facing the vertical direction across the measurement space 23, and a pair of static magnetic field generation sources 24a and 24b that generate a uniform static magnetic field in the vertical direction in the measurement space 23. The upper and lower static magnetic field generation sources 24a and 24b are composed of support columns 25 that support the predetermined intervals. An object (not shown) placed on the table 22 is inserted into the measurement space 23 in which a uniform static magnetic field is formed, and MR signals are measured.
[0032]
On the back side of the ceiling of the shield room 16, an upper cancellation coil 11a is disposed. The canceling coil 11a is composed of a plurality (six in the drawing) of coil elements having different diameters. The number of coil elements is not particularly limited, and may be one. Further, the arrangement position of the canceling coil 11 is arranged above and below the magnet main body 10 in FIGS. 1 to 3, but may be only above or below depending on circumstances. For example, when there is no room where a person enters or exits above or below the examination room 15, there is no need to suppress the leakage magnetic field in that direction, and therefore the arrangement of the cancellation coil in that direction may be omitted.
[0033]
Further, regarding the arrangement position of the upper cancellation coil 11a, in FIG. 2 and FIG. 3, it is illustrated above the magnet body 10 and above the ceiling of the shield room 16, but in addition, It may be arranged below the ceiling of the shield room 16, below the ceiling 19 of the examination room 15, or on the floor of the upper floor 20. In addition, the arrangement of the lower cancellation coil 11b is illustrated in FIG. 2 below the magnet body 10 and disposed on the ceiling of the lower floor 18 below the shield room 16, It is also possible to arrange on the floor 17 surface of the shield room 16 or below (embedded) the floor 17 surface of the shield room 16.
[0034]
In the above description, the shield room 16 refers to a room provided with an electromagnetic shield (high-frequency shield), but it does not matter whether or not a magnetic shield is provided. However, when the magnetic shield is performed by the canceling coil of the normal conducting coil of the present invention, the magnetic field in the vicinity of the canceling coil increases, so that the effect of a normal magnetic shield (passive shield by iron, permalloy, etc.) is reduced. It is necessary to consider.
[0035]
In general, a vertical magnetic field type magnet apparatus that generates a vertical static magnetic field often exhibits a concentric or elliptical leakage magnetic field distribution with respect to the central axis (Z-axis) direction of the magnet body 10. FIG. 4 shows an example of the leakage magnetic field strength distribution around the magnet body 10. 4 (a) shows the vertical distribution above the floor 17, and FIG. 4 (b) shows the horizontal distribution. In either case, the isomagnetic field diagrams connect the positions where the leakage magnetic flux density is equal. The isomagnetic field line 26 closer to the magnet body 10 has a higher magnetic field strength, and the farther away, the lower the magnetic field strength. In the vertical distribution of FIG. 4 (a), the leakage magnetic field above the magnet body 10 is high (the same applies to the bottom of the magnet body 10). The horizontal distribution in FIG. 4 (b) is almost uniform and is a concentric distribution.
[0036]
When the leakage magnetic field of the magnet body 10 has a distribution as shown in FIG. 4, the normal conducting coil as the cancellation coil is arranged so that the center thereof substantially coincides with the position showing the maximum leakage magnetic field strength. Therefore, it is effective to dispose the canceling coils above and below the magnet body 10 as shown in FIGS. Furthermore, it is effective to make the pattern of the canceling coil similar to the leakage magnetic field strength distribution, that is, concentric in the example of FIG. In addition, the diameter of the cancellation coil (in the case of a circular coil) or its corresponding dimension (long or short diameter in the case of an elliptical coil, side length in the case of a square coil) is usually the effective magnet body 10 effective. It is necessary to make it larger than the diameter. The diameter of the cancellation coil depends on the spreading method of the leakage magnetic field to be canceled, and the smaller the leakage magnetic field, the wider the target area. There is a need to.
[0037]
In this embodiment, it has been described that the leakage magnetic field is distributed on a concentric circle centered on the magnet. However, the leakage magnetic field distribution is determined by the magnet structure, and may be asymmetric distribution in the front-rear and left-right directions. In such a case, it is necessary to dispose the pattern of the cancellation coil asymmetrically and non-concentrically with respect to the center of the coil so as to match the leakage magnetic field distribution.
[0038]
Next, an example of the structure of the first embodiment of the magnet coil canceling coil according to the present invention will be described with reference to FIGS. The canceling coil according to the present invention is formed in a shape that matches a required coil pattern (the shape is set), and is formed in a shape that matches a coil conductor made of a conductor and the above coil pattern. And a coil guide made of an insulating material. Hereinafter, the structural example of the coil conductor and the structural example of the coil guide will be described separately.
[0039]
5 and 6 show specific coil pattern examples of the cancellation coil according to the present invention. FIG. 5 shows an example of a canceling coil in which coil elements wound in a circle are arranged concentrically, and FIG. 6 shows an example of a canceling coil in which coil elements wound in a similar square are arranged concentrically. In FIG. 5, the coil conductor 28 of the concentric circular canceling coil is constituted by four concentric circular coil elements 31a, 31b, 31c and 31d with the coil center point 30 as the center. Each of the circular coil elements 31a to 31d is connected to adjacent coil elements, and the same current flows during operation. In addition, the current input side line and the output side line are arranged in parallel so as not to generate an unnecessary magnetic field due to the input / output of the coil current. In the example shown in the figure, the connecting wire 34a, 34b, 34c for connecting the incoming lead wire 32 and the adjacent coil elements are arranged on a substantially straight line, and the outgoing lead wire 33 is arranged in parallel therewith. . In FIG. 6, the coil conductor 29 of the concentric quadrangle canceling coil is composed of four rectangular coil elements 35a, 35b, 35c, and 35d with the coil center point 30 as the center. The connection of adjacent coil elements, the processing of lead wires, and the like are the same as in the case of the coil conductor 28 of the concentric canceling coil in FIG.
[0040]
7 and 8 show examples of the structure of the coil guide of the cancellation coil according to the present invention. FIG. 7 is a first structural example of a coil guide of a concentric circular cancellation coil. In FIG. 7, the first circular coil guide 40 can accommodate the coil conductor 28 of the concentric circular cancellation coil shown in FIG. 5, and is a non-magnetic insulating material having high mechanical strength such as glass fiber reinforced epoxy resin. Made of material. The first circular coil guide 40 is provided with four circular partition walls 43a, 43b, 43c, 43d having different diameters on a circular plate 44, and four circular coil grooves 41a, 41b, 41c having different diameters. 41d is formed. Each of the partition walls 43a to 43d is provided with coil conductor lead-out ports 42a to 42d for pulling out lead wires from the respective coil elements in the same direction. For example, four concentric coil elements 31a to 31d constituting the coil conductor 28 shown in FIG. 5 are placed in the coil grooves 41a to 41d of the first circular coil guide 40, thereby forming a concentric circular canceling coil. Is realized.
[0041]
In FIG. 7, in order to simplify the structure of the coil guide, the coil grooves 41a to 41d of the circular coil guide 40 are formed only by the partition walls 43a to 43d. That is, the partition walls 43a to 43d are arranged such that the coil conductor forms a coil pattern when the coil elements of the coil conductor are in close contact with the inner walls thereof. For this reason, since the width of the coil grooves 41a to 41d is wide, each coil element of the coil conductor is pressed against the inner wall of the partition walls 43a to 43d, and fixed using an adhesive or a suitable cleat material. . At this time, the position of the lead wire of the coil conductor and the connecting wire between the coil elements is matched with the coil conductor lead-out ports 42a to 42d. In this embodiment, the coil grooves 41b to 41d can be formed so that the coil elements 31a to 31d of the coil conductor 28 are in close contact with the outer walls of the partition walls 43a to 43c of the circular coil guide 40.
[0042]
FIG. 8 is also a second structure example of the coil guide of the concentric circular cancellation coil, and shows a half structure cut along the center line. FIG. 8 (a) shows the overall structure of the coil guide, and FIG. 8 (b) shows an enlarged view of the circle A portion of FIG. 8 (a). In FIG. 8 (a), a circular coil guide 45 has six circular partition walls 48a to 48f having different diameters installed on a circular plate 47, and two partition walls 48a and 48b, 48c and 48d, and 48e. And 48f form three circular coil grooves 46a, 46b, 46c. Coil elements of coil conductors of concentric canceling coils are inserted into the narrow circular coil grooves 46a to 46c. In this embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 8B, the coil groove 46c is manufactured in accordance with the dimension of the coil element 49 of the coil conductor. For this reason, when the concentric circular cancellation coil is assembled on site, the positioning of the coil becomes easier.
[0043]
7 and 8 show an example of the structure of the coil guide of the concentric circular canceling coil. However, in the case of a concentric square canceling coil or a concentric elliptical canceling coil, it can be manufactured by the same method. it can. That is, the coil guide of the cancellation coil of the concentric quadrangle or the concentric ellipse and the coil conductor of the same shape can be made separately, and the coil conductor can be incorporated in the coil guide in the field.
[0044]
5 and 6 show examples of the structure of the coil conductor of the cancellation coil for reducing the leakage magnetic field of the magnet apparatus for the MRI apparatus, but the environment of the examination room where the magnet apparatus is installed varies. In other words, the environmental factors of the examination room related to the reduction of the leakage magnetic field of the magnet device include the dimensions of the shield room, the height of the ceiling of the examination room, the allowable leakage magnetic field amount, the distance from the magnet body to the magnetic field suppression area, and the like. . In order to effectively suppress the leakage magnetic field of the magnet device and reduce the number of coil elements (or the number of turns) of the canceling coil and the power supply capacity, the coil conductor of the canceling coil can be reduced according to the above environmental factors. The shape, that is, the current distribution must be set appropriately and easily.
[0045]
Further, in the second embodiment of the canceling coil according to the present invention, the canceling coil is composed of the same coil guide and coil conductor as in the examples of FIGS. It differs from the first embodiment in that it is made of a conductor. Since the coil conductor includes a plurality of coil elements when completed, the wire length of each coil element is made to coincide with the length of the groove in which each coil element of the coil guide is accommodated. Regarding the coil guide, even if the shape of the groove in which each coil element is accommodated is different, various coil pattern shapes may be prepared as long as the groove length is the same. In the cancellation coil as described above, the coil guide and the coil conductor can be made separately, and the cancellation coil can be assembled on site, and the shape of the coil element of the coil conductor and the shape of the groove of the coil guide are different. However, each coil element can be inserted into the corresponding groove of the coil guide at the installation site. As a result, a single type of coil conductor can be combined with a coil guide having various groove shapes, so that the production cost of the cancellation coil can be reduced.
[0046]
In the cancellation coil according to the present invention, the coil guide can be divided. For example, in the case of a concentric circular canceling coil, as shown in FIG. 8 (a), the coil guide is divided into two semicircular ones along the center line, and then two semicircular coil guides are joined. Thus, a circular coil guide is obtained. The number of coil guide divisions is not limited to two, and may be three or more. As the dividing line of the coil guide, it is preferable to use a line passing through the center point in the case of a circular or elliptical coil guide, but in the case of a rectangular coil guide, etc., a line parallel to the side of the square Minutes may be used.
[0047]
By adopting a structure in which the coil guide can be divided, it is possible to divide the coil guide into a plurality of small coil guide elements and transport them, and assemble them into a large coil guide on site. As a result, the cancellation coil can be easily transferred and installed. Also, since the diameter of the cancellation coil is usually 3-7m, the cancellation coil can be made accurate by adopting the method of the present invention in which a small coil guide element divided into large coil guides is assembled and installed on site. Can be placed well. As a result, the leakage magnetic field from the magnet body can be canceled with high accuracy.
[0048]
FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of a second embodiment of the magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention. In the present embodiment, when a state in which the leakage magnetic field increases in the magnet device occurs, an increase in the leakage magnetic field is detected and the increased leakage magnetic field is reduced. For example, when a superconducting coil is used as a static magnetic field generation source of a magnet device, if the magnetic field generated by the magnet disappears due to (1) the occurrence of a quenching phenomenon, (2) demagnetization during maintenance, etc. The balance between the magnetic field generated and the magnetic field generated by the cancellation coil is lost, and the leakage magnetic field increases.
[0049]
This situation will be described by taking the case of the occurrence of the quench phenomenon of the superconducting coil as an example. FIG. 10 shows temporal changes in the central magnetic field and leakage magnetic field of the magnet body after the quench phenomenon of the superconducting coil occurs. FIG. 10 (a) shows a situation where the magnetic field formed in the measurement space at the center of the magnet body disappears toward zero due to a quench phenomenon that occurs at a certain point. FIG. 10 (b) shows a change in the leakage magnetic field intensity generated by the magnet body at a predetermined position around the magnet body (a position where the leakage magnetic field should be kept below the allowable position). This leakage magnetic field intensity disappears toward zero after the quench phenomenon occurs.
[0050]
FIG. 10 (c) shows the change in the magnetic field strength generated by the canceling coil at a predetermined position around the magnet body. In the conventional cancellation coil, the current is kept constant, so that the line (1) is obtained. That is, a canceling magnetic field having a reverse polarity is generated in order to cancel the leakage magnetic field generated by the magnet body at a predetermined position, and the magnetic field strength is kept constant. Line (2) indicates the magnetic field intensity generated by the canceling coil according to the present invention, which will be described later.
[0051]
FIG. 10 (d) shows the magnetic field strength at the predetermined position obtained by superimposing FIG. 10 (b) and FIG. 10 (c). In Fig. 10 (d), line (1) is a conventional canceling coil. When the current of the canceling coil is kept constant and the magnetic field by the canceling coil is kept constant, the leakage magnetic field by the magnet body causes a quench phenomenon. Since it decreases later, the total magnetic field strength increases quantitatively with a reverse polarity, and may exceed the allowable range of the leakage magnetic field.
[0052]
In contrast, in the present embodiment, the magnetic field intensity of the magnet body 10 is detected by the magnetic intensity monitor 50, and based on the detected magnetic field intensity value, the magnetic field intensity generated by the cancellation coils 11a and 11b, that is, the cancellation coil 11a, By controlling the current 11b by the control circuit 12, it is possible to prevent an increase in the leakage magnetic field at the predetermined position. When the quench phenomenon occurs, the magnetic field control by the cancellation coils 11a and 11b controls the coil current so that the magnetic field by the cancellation coils 11a and 11b at the predetermined position is as shown by the line (2) in FIG. . By controlling in this way, the total leakage magnetic field at the predetermined position becomes as shown by the line (2) in FIG. 10 (d) and is kept within the allowable range.
[0053]
In FIG. 9, canceling coils 11a and 11b are arranged in the vertical direction of the magnet body 10. A magnetic field strength monitor 50 for monitoring the magnetic field strength generated by the magnet body 10 is disposed around the magnet body 10. The magnetic field intensity monitor 50 detects a change in the magnetic field of the magnet body 10, for example, a magnetic field change as shown in FIG. 10 (a), and the control circuit 12 controls the canceling coil power source 14 in accordance with the detected amount to cancel the canceling coil 11a. , 11b is controlled. In the control at this time, with respect to the magnetic field change of the magnet body 10 as shown in FIG. 10 (a), the magnetic field generated by the cancellation coils 11a and 11b becomes as shown by the line (2) in FIG. 10 (c). It is necessary to pass such a current. By controlling the canceling coil power supply 14 in this way, the total magnetic field at the predetermined position is as shown by the line (2) in FIG. 10 (d), and the leakage magnetic field is maintained within the allowable range. At this time, as the magnetic field intensity monitor 50, a magnetic sensor such as a Gauss meter or an NMR meter is used.
[0054]
Further, in the case of the present embodiment, a voltage is induced in the canceling coils 11a and 11b as the magnetic field strength of the magnet body 10 changes, so the voltage induced in the canceling coils 11a and 11b is measured, and this By sending a voltage to the control circuit 12, the cancellation coil power supply 14 may be controlled based on this voltage. Further, instead of measuring the magnetic field generated by the magnet body 10 with the magnetic field intensity monitor 50, the current value of the excitation power source of the superconducting coil is monitored, and the control circuit 12 cancels the coil power source 14 according to the change in the current value. The amount of current can be controlled.
[0055]
FIG. 11 shows a schematic configuration diagram of a third embodiment of the magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention. In this embodiment, when the primary power supply of the canceling coil power supply fails, a backup power supply is used. In FIG. 11, the magnet body 10, the canceling coils 11a and 11b, and the canceling coil power supply 14 are the same as those of the second embodiment shown in FIG. A backup power source 52 is disposed between the canceling coil power source 14 and a facility power source 54 which is a primary power source. The backup power supply 52 supplies power to the canceling coil power supply 14 when the facility power supply 54 fails. The facility power supply 54 is connected to a power failure detection circuit 56 that detects the power failure, and the detection result is input to the control circuit 58. When the power failure detection circuit 56 detects a power failure, the control circuit 58 performs power source switching control so as to cancel the backup power source 52 and supply power to the coil power source 14. The control circuit 58 is connected to alarm means 60 for outputting a power failure alarm.
[0056]
In this embodiment, when the facility power supply 54, which is the primary power source of the canceling coil power supply 14 that supplies current to the canceling coils 11a and 11b, fails, the current supply to the normal canceling coils 11a and 11b stops, so the magnet body Although the leakage magnetic field due to 10 cannot be shielded, a power failure of the facility power supply 54 is detected by the power failure detection circuit 56 simultaneously with the power failure, and a power failure detection signal is input to the control circuit 58. Based on this power failure detection signal, the control circuit 58 switches the power supply to the canceling coil power supply 14 from the facility power supply 54 to the backup power supply 52. As a result, the influence of the power failure of the facility power supply 54 on the canceling coils 11a and 11b is avoided.
[0057]
However, since the backup power supply 52 cannot supply power for a long time at present, it cannot cope with a power outage for a long time. For this reason, in a present Example, after the predetermined time passes after a power failure starts, the function which stops the magnetic field generation by the static magnetic field generation source of a magnet main body is given.
[0058]
Regarding the magnetic field generation stop mechanism of the magnet body 10, in the case of a normal conducting magnet, current is always supplied from an excitation power source (usually a constant current power source is used) to generate a static magnetic field. The excitation current value can be easily controlled, and by reducing the excitation current to 0, the magnetic field strength in the measurement space can be reduced to 0 and demagnetization can be performed.
[0059]
The excitation current can be demagnetized by providing a current control circuit on the excitation power supply side and controlling the excitation power supply current to decrease to 0, for example, at a constant speed. As the current control circuit, a known current decreasing circuit can be used.
[0060]
Here, when the normal conducting magnet is demagnetized, the leakage magnetic field changes, so that the leakage magnetic field in the cancellation magnetic field generating means 11a, 11b is synchronized with the backup power source 52 so that the leakage magnetic field does not exceed the allowable range. The current value of the excitation power supply will be reduced. Also, if the magnetic field change in the normal magnet is abrupt, an eddy current is generated in the conductor used as a component of the magnet and the conductor around the magnet, and an extra magnetic field is generated by this eddy current, or Extra electromagnetic force may be applied. In order to alleviate these effects, it is desirable to spend several tens of seconds or more when demagnetizing the magnet.
[0061]
The operation of stopping the magnetic field generation with the normal conducting magnet can be performed manually by an operator or automatically without intervention of the operator. In the case of manual operation, while monitoring the magnetic field strength in the measurement space with the magnetic field strength monitor 50, the current control circuit reduces the excitation current to 0 at a substantially constant speed over a period of 1 to several minutes. To demagnetize.
[0062]
In the case of automatic, a current diminishing circuit is used as the current control circuit of the exciting power supply, the time for reducing the current from the rated current to 0 is set to about 1 to several minutes, and after a power failure is detected at the facility power supply 54, a fixed time When the time has elapsed, the operation of the current reduction circuit is started. In parallel, the measurement of the magnetic field strength in the measurement space is measured and monitored by the magnetic field strength monitor 50. If there is an abnormality in the magnetic field strength, the current diminishing is stopped or the current diminishing rate is changed.
[0063]
Actually, when the operation for stopping the magnetic field generation of the normal conducting magnet is performed, it is not performed alone, but this operation is performed in synchronization with the current control of the backup power source 52 of the canceling magnetic field generating means 11a, 11b. . As an operation example, first, the leakage magnetic field around the cancellation magnetic field generating means 11a, 11b and the magnetic field strength of the measurement space are measured by the magnetic field strength monitor 50 adapted to each, and the measured value of the leakage magnetic field exceeds the allowable range. The current control of the magnet excitation power source and the backup power source 52 is performed while monitoring that the magnetic field strength in the measurement space is reduced as planned. Next, the currents of the magnet excitation power source and the backup power source 52 are synchronously lowered to 0 over a predetermined time, for example, 1 minute. In the case of automatic operation, a current decreasing circuit that reduces each current to 0 in a predetermined time may be used as the current control circuit for each of the magnet excitation power source and the backup power source 52.
[0064]
On the other hand, in the case of a superconducting magnet, in order to prevent heat from entering the superconducting coil, a method of removing a current lead connecting the exciting power source and the superconducting coil is generally used when operating in the permanent current mode. For this reason, when degaussing, the operator first performs an operation of attaching a current lead between the superconducting coil and the excitation power source, and then demagnetizes the magnet.
[0065]
Demagnetization of the superconducting magnet will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining demagnetization of the superconducting magnet. In FIG. 12, a superconducting coil 62 is immersed in a refrigerant 65 in a cooling vessel 64 and cooled to a temperature exhibiting superconducting characteristics. The cooling container 64 is contained in a vacuum container 66. The superconducting coil 62 and the external excitation power source 76 are connected by a power cable 77 and a current lead 78. The current lead 78 is disposed in a lead inlet 80 attached to the cooling container 64. A superconducting wire 70 of a permanent current switch 68 is connected to terminals P and Q of the superconducting coil 62. The permanent current switch 68 is a well-known one and includes a superconducting wire 70, a heater wire 71, a heater lead 79, and a heater power source 74 arranged in parallel therewith. The heater power supply unit 74 is disposed outside the vacuum vessel 66 and includes a heater power supply 72 and a heater switch 73. The excitation power source 76 and the heater power source unit 74 are controlled by a control circuit 75.
[0066]
In the case of the present embodiment, the demagnetization operation of the superconducting magnet is the reverse of the excitation operation, so the excitation operation will be described first. In FIG. 12, the heater switch 73 of the heater power source 74 of the permanent current switch 68 is turned ON, the heater wire 71 is heated by the heater power source 72, and the superconducting wire 70 is heated by the heater wire 71, whereby the permanent current switch 68 Is turned off. In this state, the superconducting coil 62 is excited to the rated current by the excitation power source 76. At this time, the excitation power source 76 and the superconducting coil 62 are connected by the power cable 77 and the current lead 78. Next, the permanent current switch 68 is turned on by turning off the heater switch 73 of the heater power supply 74 of the permanent current switch 68, stopping the heating of the heater wire 71, cooling the superconducting wire 70, and returning to the superconducting state. It becomes. In this state, by reducing the current of the excitation power supply 76 (hereinafter referred to as power supply current), the reduced amount of the power supply current flows to the superconducting wire 70 of the permanent current switch 68. After the power supply current becomes zero, the current flowing through the superconducting wire 70 of the permanent current switch 68 becomes constant, the operation proceeds to the permanent current mode, and the magnet excitation is completed.
[0067]
During the permanent current mode operation, the attachment and detachment of the excitation power source 76 does not have any influence on the current of the superconducting coil 62 and can be performed freely. In the case of manual operation, in order to reduce heat intrusion into the cooling vessel 64 as much as possible, the excitation power source 76 to the current lead 78 are attached and detached. The current lead 78 is separated at connection points P and Q with the superconducting coil 62. However, in the case of the automatic operation of the present embodiment, the excitation power source 76 to the current lead 78 are not attached / detached, but remain connected to the superconducting coil 62 so that the operator does not have to attach / detach.
[0068]
Next, demagnetization operation of the superconducting magnet will be described. In FIG. 12, in the case of manual operation, first, the current lead 78 is attached to the cooling vessel 64, and the excitation power source 76 and the superconducting coil 62 are connected via the power cable 77 and the current lead 78. After the excitation power source 76 is connected, when the current starts to flow from the excitation power source 76 with the permanent current switch 62 turned on, a part of the current flowing through the superconducting wire 70 of the permanent current switch 68 is replaced with the excitation current, As the exciting current increases, the current flowing through the superconducting wire 70 decreases. When the current flowing through the superconducting wire 70 becomes 0 and the exciting current becomes equal to the current flowing through the superconducting coil 62 and becomes a constant value, demagnetization of the superconducting coil 62 is started.
[0069]
Next, the heater switch 73 of the heater power source 74 of the permanent current switch 68 is turned on to heat the heater wire 71, increase the resistance of the superconducting wire 70, and turn the permanent current switch 68 to the OFF state. In this state, the current flowing through the superconducting coil 62 is reduced by reducing the excitation current of the excitation power source 76. The operation of reducing the current flowing through the superconducting coil 62 is gradually performed, and is reduced to 0 over several tens of seconds to several tens of minutes. When the current flowing through the superconducting coil 62 becomes zero, the magnetic field strength of the static magnetic field in the measurement space becomes zero, so the excitation power source 74 is stopped and the demagnetization of the magnet is completed.
[0070]
When the demagnetization of the superconducting magnet is automatically performed, the excitation power source 76, the power cable 77, and the current lead 78 are not connected and disconnected. The control of the permanent current switch 68 and the excitation power source 76 are automatically performed by the control circuit 75. The control by the control circuit 75 mainly controls operations of the excitation power source 76 and the permanent current switch 68 in time series using a timer or the like. At the start of degaussing, the excitation power source 76 is OFF and the permanent current switch 68 is ON. First, the excitation power source 76 is turned on to increase the excitation current to the rated current. By this operation, the current flowing in the superconducting wire 70 of the permanent current switch 68 is replaced with the exciting current. Next, in order to turn off the permanent current switch 68, the heater switch 73 of the heater power supply 74 is turned on, the heater wire 71 is heated, and the resistance of the superconducting wire 70 is increased. Next, the excitation current of the excitation power supply 76 is reduced to zero. By this operation, the current flowing through the superconducting coil 62 is reduced to 0, the magnetic field strength of the static magnetic field in the measurement space becomes 0, and demagnetization is completed.
[0071]
In the above, the current lead 78 is made of a high-temperature superconductor with a small amount of heat penetration, such as an oxide superconductor. Since these high-temperature superconductors have low thermal conductivity, they are advantageous as current leads compared to normal electrical conductors such as normal copper and aluminum, which are good thermal conductors. Further, considering that the current lead 78 is always connected, it is also necessary to enhance the refrigeration function for cooling the cooling vessel 64 including the current lead 78.
[0072]
In the present embodiment, in the case of demagnetizing the superconducting magnet, similarly to the case of the normal conducting magnet, the magnet is not demagnetized alone, and the magnetic field is controlled in synchronism with the cancellation magnetic field generating means 11a and 11b. Is called. Accordingly, also in this case, the magnetic field strength sensor 50 is used to measure and monitor the magnetic field strength of the measurement space and the leakage magnetic field around the canceling magnetic field generating means 11a, 11b, and exciting the canceling magnetic field generating means 11a, 11b while monitoring it. In synchronization with this control, the demagnetization of the superconducting magnet is controlled. By demagnetizing in this way, even when a power failure occurs, the magnet can be safely demagnetized without the leakage magnetic field around the magnet exceeding the allowable range.
[0073]
In consideration of the case where the operator performs a magnetic field generation stop operation of the superconducting magnet, in this embodiment, a power failure alarm means 60 is provided. In FIG. 11, the control circuit 58 receives a power failure detection signal from the power failure detection circuit 56 and takes a predetermined time (a time for performing demagnetization of the magnet, etc.) from the time when the power supply by the backup power source 52 becomes impossible. A signal is sent to the alarm means 60 to output an alarm. As this alarm output, voice, character display, light emission, or the like is used. With this warning output, it is possible to perform necessary measures such as performing the demagnetization operation of the above magnet by warning that the leakage magnetic field of the magnet device may exceed the allowable range due to a power failure Become.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the magnet apparatus for an MRI apparatus includes the canceling magnetic field generating means disposed on at least one of the upper part and the lower part of the magnet body and the canceling magnetic field control means for controlling the magnetic field strength. Therefore, a cancellation magnetic field can be generated according to the magnetic field strength of the leakage magnetic field, and not only the leakage magnetic field of the magnet device can be effectively suppressed, but also the leakage magnetic field can be suppressed appropriately and efficiently ( Claim 1).
[0075]
Further, according to the present invention, the canceling magnetic field generating means is a canceling coil made of a normal conductive material, and the canceling magnetic field control means is a coil current control means. Therefore, the leakage magnetic field can be easily suppressed because the magnetic field strength of the leakage magnetic field can be controlled by changing the current value.
[0076]
In addition, according to the present invention, the magnetic field detection means for directly or indirectly detecting the magnetic field strength of the peripheral part of the static magnetic field generation source and the cancellation magnetic field generation means of the magnet is provided, and the cancellation magnetic field generation means is based on this detection information. Therefore, the leakage magnetic field of the magnet can be suppressed with high accuracy and efficiency (Claim 3).
[0077]
Further, according to the present invention, in the magnet apparatus for an MRI apparatus, a canceling magnetic field generating means disposed on at least one of an upper part and a lower part of the magnet main body, a facility power supply for supplying power thereto, and a power failure of the facility power supply are detected. Because it has a power failure detection means and a backup power supply that substitutes for the power supply of the facility power supply in the event of a power failure, it detects this power failure even when the facility power failure occurs, and switches to the backup power supply to cancel the magnetic field generation means The leakage magnetic field of the magnet device can be maintained at a low level (claim 4).
[0078]
In addition, according to the present invention, when the facility power supply is canceled and power transmission to the magnetic field generating means becomes impossible, the static magnetic field generation stopping means for stopping the magnetic field generation of the magnet is provided. The magnetic field generation of the static magnetic field generation source can be stopped by the static magnetic field generation stop means in synchronization with the inability to transmit power to the magnetic field generation means, and the leakage magnetic field of the magnet can be suppressed to a safe level (claim 5). .
[0079]
Further, according to the present invention, the static magnetic field generation stop means includes the control means for automatically stopping the magnetic field generation by the static magnetic field generation source after the power failure detection by the power failure detection means. By coordinating with the cancellation magnetic field control means, even if a power failure continues for a long time, the magnetic field generation of the static magnetic field generation source is automatically stopped, and the excitation current of the cancellation magnetic field generation means is reduced in synchronization with this. The leakage magnetic field of the magnet can be safely suppressed and automatically maintained within the allowable range (Claim 6).
[0080]
Further, according to the present invention, since the alarm means for outputting an alarm based on the power failure detection information output by the power failure detection means is provided, the power of the magnetic field generating means is canceled from the facility power source to the backup power source when a power failure occurs. By issuing a power failure alarm, if the power failure continues for a long time based on this alarm, a magnetic field generation stop operation or the like of the static magnetic field generation source can be carried out (claim 7).
[0081]
According to the present invention, the magnet coil canceling coil has a plurality of substantially concentric grooves of the same shape, a coil guide made of an insulating material, and a plurality of substantially concentric coils accommodated in the grooves. Each coil element is provided with a coil conductor made of a linear conductor, and the coil conductor is made of one flexible linear conductor. Are matched with the length of the groove in which they are accommodated, so that each coil element can be inserted into the corresponding groove of the coil guide even if the shape of the coil element is different from the shape of the groove. As a result, the coil conductor and the coil guide can be separately carried into the magnet installation site, assembled and installed on site. Furthermore, since a single coil conductor can be combined with a coil guide having various groove shapes, it is possible to reduce the manufacturing cost of the cancellation coil (claim 8).
[0082]
Further, according to the present invention, since the canceling coil guide for the magnet device is divided into a plurality of coil guide elements, when a large canceling coil is carried to the site, it is carried by the divided small coil guide element. By assembling a large coil guide at the site, it becomes easy to carry in a large canceling coil (claim 9).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a magnet device main body portion of the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing a relationship between a magnet body and a canceling coil according to the first embodiment.
FIG. 4 shows an example of a magnetic field intensity distribution around a magnet body.
FIG. 5 shows an example of a cancellation coil in which coil elements wound in a circle are arranged concentrically.
FIG. 6 shows an example of a canceling coil in which coil elements wound in a similar square are arranged concentrically.
FIG. 7 shows a first structure example of a coil guide of a concentric circular cancellation coil.
FIG. 8 shows a second structure example of a coil guide of a concentric circular cancellation coil.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of a magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention.
FIG. 10 shows temporal changes in the central magnetic field and leakage magnetic field of the magnet body after the quench phenomenon of the superconducting coil occurs.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of a magnet apparatus for an MRI apparatus according to the present invention.
FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining demagnetization of a superconducting magnet.
[Explanation of symbols]
10 ... Magnet body
11, 11a, 11b ... canceling coil
12 ... Control circuit
14 ... Canceling coil power supply
15 ... Inspection room
16… Shield room
17 ... Floor
18 ... Downstairs
19 ... Ceiling
20… Upper floor
22 ... Table
23 ... Measurement space
24, 24a, 24b ... Static magnetic field source
25 ... post
26 ... isomagnetic field lines
28 ... Coil conductor of concentric circular cancellation coil
29 ... Coil conductor of concentric quadrangle canceling coil
30 ... coil center point
31a, 31b, 31c, 31d ... Circular coil elements
32 ... Entering lead wire
33 ... Lead-out lead wire
34a, 34b, 34c, 36a, 36b, 36c ... connection line
35a, 35b, 35c, 35d ... square coil element
39 ... Coil conductor
40, 45 ... Circular coil guide
41a, 41b, 41c, 41d, 46a, 46b, 46c ... Coil groove
42a, 42b, 42c, 42d ... Coil conductor outlet
43a, 43b, 43c, 43d, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f ... partition wall
44, 47 ... Disc
49 ... Coil element
50 ... Magnetic field strength monitor
52… Backup power supply
54 ... Facility power supply
56 ... Power failure detection circuit
58 ... Control circuit
60 ... Alarm means
62 ... Superconducting coil
64 ... Cooling container
65 ... Refrigerant
66 ... Vacuum container
68… Permanent current switch
70 ... Superconducting wire
71 ... Heater wire
72… Heater power supply
73 ... Heater switch
74… Heater power supply
75 ... Control circuit
76 ... Excitation power supply
77 ... Power cable
78 ... Current lead
79… Heater lead
80 ... Lead inlet

Claims

A magnetic resonance imaging apparatus for magnet apparatus of the vertical magnetic field type having a static magnetic field generating means disposed opposite to the vertical which generates a uniform magnetic field,
The canceling magnetic field generating means for generating a magnetic field substantially opposite to the magnetic field generated by the static magnetic field generating means is arranged on the back side of the ceiling and the back side of the floor of the shield room in which the magnetic device for the magnetic resonance imaging apparatus of the vertical magnetic field type is arranged. And
A cancellation magnetic field control means for controlling the magnetic field intensity generated by the cancellation magnetic field generation means;
Magnetic field strength detecting means for detecting the magnetic field strength of the peripheral part of at least one of the static magnetic field generating means and the canceling magnetic field generating means,
The cancellation magnetic field control means, based on detection information of the field strength detecting means, in the magnetic resonance imaging apparatus magnet device for controlling the magnetic field strength the magnetic field generating means generates cancellation,
The canceling magnetic field generating means has a canceling coil,
The cancellation coil includes a coil guide and a coil element,
The magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus, wherein the coil guide is divided into a plurality of coil guide elements.

2. The magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the static magnetic field generating means includes a superconducting coil, and the canceling magnetic field control means is adapted to change the magnetic field strength of the peripheral portion based on quenching of the superconducting coil. Correspondingly, a magnetic apparatus for magnetic resonance imaging apparatus, wherein the magnetic field intensity generated by the canceling magnetic field generating means is controlled.

2. The magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein a facility power supply for supplying power to the cancellation magnetic field generating means, a power failure detection means for detecting a power failure in a distribution system to the facility power supply, and the facility power supply And a backup power supply that substitutes for power transmission to the canceling magnetic field generating means when power transmission becomes impossible due to the magnetic apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus.

4. The magnetic apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 3 , further comprising: a static magnetic field generation stopping means for stopping magnetic field generation by the static magnetic field generating means when the facility power source cannot transmit power to the cancellation magnetic field generating means. A magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus.

5. The magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4 , wherein the static magnetic field generation stop means automatically stops magnetic field generation by the static magnetic field generation means after the power failure detection means detects a power failure of the facility power supply. A magnet device for a magnetic resonance imaging apparatus, comprising:

The magnetic resonance imaging apparatus for a magnet apparatus according to any one of claims 3 to 5, magnetic, characterized in that it comprises an alarm means for outputting an alarm on the basis of the power failure detection information the power failure detection means outputs Magnet apparatus for resonance imaging apparatus.
Magnet device.

2. The magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the static magnetic field generating means is configured such that a pair of static magnetic field generation sources are arranged to face each other with a measurement space in between to generate a uniform magnetic field in the opposite direction, The canceling magnetic field generating means generates a magnetic field substantially opposite to the magnetic field generated by the static magnetic field generating means on at least one side of the pair of static magnetic field generating sources.

The magnet apparatus for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The cancellation magnetic field control means is a coil current control means for controlling the current of the cancellation coil,
The coil guide is provided with a plurality of substantially concentric grooves on one surface of the plate-like body, and is made of an insulating material.
The magnet device for a magnetic resonance imaging apparatus, wherein the coil element comprises a plurality of substantially concentric linear conductors housed in a groove of the coil guide.

Magnetic resonance imaging apparatus characterized by having a magnetic resonance imaging apparatus for a magnet apparatus according to any one of claims 1 to 8.