專利名稱：超導(dǎo)磁鐵裝置及核磁共振成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超導(dǎo)磁鐵裝置及使用該超導(dǎo)磁鐵裝置的核磁共振成像裝置(以下簡稱為MRI(Magnetic Resonance Imaging)裝置)。
背景技術(shù)：
近年來，不會給予作為被檢測體的患者等封閉感的開放型MRI裝置普及起來。在開放型的MRI裝置中，在配置被檢測體的空間的上部及下部對稱地設(shè)有填充液態(tài)氦的圓環(huán)狀的氦容器，其中收納有卷繞超導(dǎo)線圈的線圈架(線圈骨架)。
在此類MRI裝置中，通常采用，在支撐構(gòu)造體上支撐線圈骨架，將支撐構(gòu)造體及線圈骨架整體由氦容器覆蓋的構(gòu)造。此類構(gòu)造的情況下，必須使空間的尺寸增大。此時，線圈骨架和支撐構(gòu)造體為上下重疊的構(gòu)造，所以上下方向的尺寸特別容易增大。如果MRI裝置的上下尺寸變大，則在設(shè)置MRI裝置時，需要特別考慮將所設(shè)置的屏蔽室的頂棚增高的情況增多。此外，在搬運(yùn)和輸送時也需進(jìn)行同樣的考慮。即，在對較大MRI裝置進(jìn)行輸送、搬運(yùn)、設(shè)置等時，將花費多余的成本。
此外，在將線圈骨架安裝在支撐構(gòu)造體的情況下，通常將線圈骨架焊接在支撐構(gòu)造體上。該情況下，產(chǎn)生了(1)因在該焊接時產(chǎn)生的焊接變形而使超導(dǎo)線圈產(chǎn)生彎曲且其通電性能惡化、(2)因焊接時產(chǎn)生的熱而使超導(dǎo)線圈的浸滲樹脂和超導(dǎo)線變質(zhì)且超導(dǎo)線圈的通電性能惡化等問題。
在特開平9-223620號公報中(圖1、圖2)，公開了開放型MRI裝置的氦容器及線圈骨架的構(gòu)造的一個實例。根據(jù)該實例，在薄片的氦容器內(nèi)收納線圈骨架，經(jīng)支撐部件而將該氦容器及線圈骨架支撐在支撐構(gòu)造體上。該情況下，由于線圈骨架不是直接焊接在支撐構(gòu)造體上的構(gòu)造，所以不會發(fā)生上述焊接所引起的超導(dǎo)線圈的通電性能惡化的問題。
但是，在對比文件1所示的氦容器及線圈骨架的構(gòu)造的情況下，由于氦容器和支撐氦容器及線圈骨架的支撐構(gòu)造體由分體的構(gòu)造物構(gòu)成，所以其空間尺寸必然增大。
此外，線圈骨架夾持薄片的氦容器，且經(jīng)支撐部件支撐在支撐構(gòu)造體上，所以不能效率良好地負(fù)擔(dān)施加到線圈骨架上的電磁力。因此，線圈骨架自身必須具有較大的剛性，反過來，線圈骨架變大，或為因多余的剛性部件等而使部件數(shù)量增加，且其重量也將增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將解決以上那樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題，所以其目的是提供能夠效率良好地以支撐構(gòu)造體的剛性來負(fù)擔(dān)施加在線圈骨架上的電磁力，且在實現(xiàn)具備能抑制焊接時產(chǎn)生的變形和熱所引起的超導(dǎo)線圈的通電性能惡化的構(gòu)造的線圈骨架和氦容器的超導(dǎo)磁鐵裝置的同時，通過使用該超導(dǎo)磁鐵裝置而可抑制上下方向的空間大小及重量的MRI裝置。
本發(fā)明是使與冷卻劑(液態(tài)氦)一同收納產(chǎn)生測量用磁場的主線圈和產(chǎn)生用于抑制向該測量用磁場外部泄漏的磁場的屏蔽線圈的兩個圓環(huán)狀冷卻劑容器上下互相間隔并大體對稱地配置，且在其對稱面的中央部分產(chǎn)生均勻的測量用磁場的超導(dǎo)磁鐵裝置，及使用該超導(dǎo)磁鐵裝置的MRI裝置。而且，在該超導(dǎo)磁鐵裝置中，通過厚板構(gòu)造支撐部件形成與上述圓環(huán)狀冷卻劑容器的上述對稱面相對的面相反側(cè)的面，收納上述屏蔽線圈的屏蔽線圈骨架由上述厚板構(gòu)造支撐部件支撐，收納上述主線圈的主線圈骨架由上述厚板構(gòu)造支撐部件及上述屏蔽線圈骨架支撐。
根據(jù)本發(fā)明，冷卻劑容器的一部分由厚板構(gòu)造支撐部件形成，即，厚板構(gòu)造支撐部件是兼有冷卻劑容器一部分的構(gòu)造，所以不額外需要用于支撐冷卻劑容器的構(gòu)造支撐體。因此，可抑制超導(dǎo)磁鐵裝置的總重量，再有，可抑制使用該超導(dǎo)磁鐵裝置的上下方向的尺寸。另外，由于使主線圈骨架成為不僅由厚板構(gòu)造支撐部件支撐還由屏蔽線圈骨架支撐的構(gòu)造，所以可抑制線圈的變形，并可形成穩(wěn)定的測量用磁場。
再有，在本發(fā)明中，提供將主線圈骨架和屏蔽線圈骨架連接的配重等不用焊接而將主線圈骨架和屏蔽線圈骨架連接的構(gòu)件。因此，可抑制在焊接時所產(chǎn)生的變形和熱所引起的超導(dǎo)線圈的通電性能惡化。
根據(jù)本發(fā)明，可提供能形成穩(wěn)定的高精度測量用磁場且可抑制其重量及上下尺寸的超導(dǎo)磁鐵裝置及MRI裝置。


圖1是表示使用本發(fā)明實施方式的超導(dǎo)磁鐵裝置的MRI裝置的概要構(gòu)成實例的圖。
圖2是表示包含圖1中MRI裝置的支柱部分的超導(dǎo)磁鐵裝置的垂直截而的圖。
圖3是表示將根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖。
圖4是表示將根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的圓環(huán)狀氦容器的內(nèi)部構(gòu)造實例的圖，(a)是將圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例，(b)是將屏蔽線圈骨架和主線圈骨架分別分解時的立體圖及將其連接后的立體圖。
圖6是表示將根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖。
圖7是表示將根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖，(a)是在屏蔽線圈骨架的內(nèi)周側(cè)設(shè)置伸出部的構(gòu)造的實例，(b)是在屏蔽線圈骨架的內(nèi)周側(cè)設(shè)置與厚板連接的肋的構(gòu)造的實例，(c)是還將上述肋的緣端設(shè)置為連接主線圈骨架外周側(cè)的構(gòu)造的實例。
圖8是表示將根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的圓環(huán)狀氦容器的主線圈骨架的撓曲量通過模擬來計算的結(jié)果的實例的曲線圖。
圖9是表示將根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖。
圖中1-主線圈，2-主線圈骨架，2a-突起部，2b-鉤部，3-屏蔽線圈，3a-屏蔽線圈按壓部件，4-屏蔽線圈骨架，4a-鉤部，4b-鉤部，4c-伸出部，5-厚板(厚板構(gòu)造支撐部件)，6-支撐部件，7-氦容器(冷卻劑容器)，8-熱屏蔽體，10-固定金屬零件，11、13-肋，12-磁性部件，15-液態(tài)氦，100-MRI裝置，101、102-真空容器，103-凹部，104、105-支柱，110-超導(dǎo)磁鐵裝置，120-控制裝置，130-床。
具體實施例方式
下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
(第一實施方式)圖1是表示使用本發(fā)明實施方式的超導(dǎo)磁鐵裝置的MRI裝置的概要構(gòu)成實例的圖。而且，圖2是表示包含圖1中MRI裝置的支柱部分的超導(dǎo)磁鐵裝置的垂直截面的圖。
如圖1所示，在MRI裝置100中，兩個圓筒狀的真空容器101、102互相之間上下間隔且大體對稱地配置，該兩個真空容器101、102互相之間由支柱104、105支撐并連接。此外，兩個圓筒狀真空容器101、102所夾持的部分是MRI裝置100所形成的測量空間，裝載作為被檢測體的患者等的床130的前端部分構(gòu)成為可進(jìn)出該測量空間。
真空容器101、102的內(nèi)部為防止傳導(dǎo)及對流所引起的熱的侵入而保持為真空。而且，如圖2所示，在其內(nèi)部，收納有裝入作為冷卻劑的液態(tài)氦15的冷卻劑容器(以下稱為氦容器)7，再有，在氦容器7內(nèi)部，收納有裝入主線圈1的主線圈骨架2和裝入屏蔽線圈3的屏蔽線圈骨架4。這里，主線圈1是在MRI裝置100的測量空間中生成測量用磁場的超導(dǎo)線圈，屏蔽線圈3是產(chǎn)生用于抵消泄漏到測量空間外的測量用磁場的磁場的超導(dǎo)線圈。此外，在真空容器101、102和氦容器7之間設(shè)有用于屏蔽真空容器101、102的熱輻射的熱屏蔽體8。
上述真空容器101、102與在其中收納的熱屏蔽體8、氦容器7、主線圈1、主線圈骨架2、屏蔽線圈3、屏蔽線圈骨架4等一同構(gòu)成超導(dǎo)磁鐵裝置110。此時，氦容器7的外形為圓環(huán)狀(環(huán)形曲面狀)，即，其截面為大體呈圓或四邊形的環(huán)狀管形狀。此類氦容器7在上部的真空容器101及下部的真空容器102的各自內(nèi)部上下大體對稱地配置，且為在支柱104、105的部分互相連通的構(gòu)造。此外，雖然該氦容器7具有其一部分由兼作構(gòu)造支撐部件的厚板5構(gòu)成等在本發(fā)明中獨特的構(gòu)造，但其詳細(xì)描述將使用圖3以后的附圖來另外說明。
再有，以作為構(gòu)造支撐部件的厚板5開始，主線圈骨架2、屏蔽線圈骨架4、氦容器7、真空容器101、102等構(gòu)成超導(dǎo)磁鐵裝置110的構(gòu)造物由例如奧氏體不銹鋼等非磁性材料形成。
此外，在圖2中，在Z方向上表示的坐標(biāo)軸是垂直方向的坐標(biāo)軸，這里，以兩個真空容器101、102(或在其中配置的圓環(huán)狀的氦容器7)被上下大體對稱地配置時的對稱面的位置作為原點。再有，該對稱面經(jīng)常被稱為赤道面。另外，在R方向上表示的坐標(biāo)軸表示以圓筒狀真空容器101、102的中心(或圓環(huán)狀的氦容器7的中心)為原點的極坐標(biāo)表示的半徑方向。
再次回到圖1來繼續(xù)說明。在上下兩個真空容器101、102所夾持的測量空間的中央部由超導(dǎo)磁鐵裝置110產(chǎn)生大體均勻的垂直方向磁場。在MRI裝置100中，在該均勻的垂直方向磁場中配置被檢測體，并得到該被檢測體的核磁共振所產(chǎn)生的斷層圖像等。因此，在真空容器101、102上，在其測量空間側(cè)的中央部設(shè)有凹部103，該凹部103中設(shè)有用于產(chǎn)生并獲得被檢測體的核磁共振信號的傾斜磁場線圈及RF(Radio Frequency)線圈(皆未圖示)等。再有，設(shè)有由計算機(jī)等構(gòu)成的控制裝置120，該控制裝置120解析所得到的核磁共振信號，并生成被檢測體的斷層圖像等，且將該生成的被檢測體的斷層圖像等在顯示裝置等上顯示。
圖3是表示將根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖，(a)是將屏蔽線圈骨架及主線圈骨架一體化成形并焊接到構(gòu)造支撐部件的厚板上的構(gòu)造的實例，(b)是將構(gòu)造支撐部件的厚板、屏蔽線圈骨架及主線圈骨架一次性一體化成形的構(gòu)造的實例。
如圖3(a)所示，氦容器7的一部分即氦容器7的與赤道面(對稱面)相對的面的相反側(cè)面由厚板5形成。該情況下，屏蔽線圈骨架4和主線圈骨架2通過鑄造等一體化成形。而且，該屏蔽線圈骨架4通過焊接等安裝到厚板5上。另外，主線圈骨架2，其一端支撐在屏蔽線圈骨架4上，另一端經(jīng)支撐部件6安裝到厚板5上，并由該厚板5支撐。此時，支撐部件6可通過鑄造等與厚板5一體化成形，而且，也可與屏蔽線圈骨架4及主線圈骨架2一體化成形。再有，圖3(a)為支撐部件6與屏蔽線圈骨架4及主線圈骨架2一體化成形的實例。此外，在屏蔽線圈骨架4上，為防止屏蔽線圈3向外周側(cè)飛出，而設(shè)有屏蔽線圈按壓部件3a。屏蔽線圈按壓部件3a通過例如熱壓配合來安裝到屏蔽線圈骨架4上。
以上，在本實施方式中，厚板5作為主線圈1及屏蔽線圈3的構(gòu)造支撐部件發(fā)揮功用。即，起到了對分別作用于主線圈1及屏蔽線圈3上的電磁力保持剛性的作用。此外，厚板5構(gòu)成了氦容器7的一部分。即，厚板5將兼用氦容器7的一部分，所以氦容器7和成為與厚板5分體的容器且覆蓋厚板5整體的構(gòu)造相比，無論在減少部件上還是在減小高度尺寸上均有較大效果，且還在減少制造成本上有效果。
此外，主線圈1承受來自屏蔽線圈3的反作用力，并承受來自位于赤道面相對側(cè)的另一主線圈1的引力，所以作用有朝向赤道面?zhèn)鹊牧?。因此，對于主線圈1，雖然需要支撐上下方向的力，但在本實施方式中，由厚板5及屏蔽線圈骨架4支撐該力，所以能利用厚板5整體的剛性來有效抑制主線圈1的位移。
另外，將主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4通過焊接安裝到厚板5等上時的對主線圈1和屏蔽線圈3的熱影響，可通過在焊接后將這些線圈卷繞來避免。此外，雖然氦容器7將在主線圈1和屏蔽線圈3的線圈卷繞后焊接到厚板5上，但由于厚板5的熱容量大且其剛性也大，所以氦容器7的焊接熱傳遞到主線圈1和屏蔽線圈3上，并不會因該熱而使主線圈1和屏蔽線圈3變質(zhì)或變形。至少可將主線圈1和屏蔽線圈3的溫度上升抑制到其影響不產(chǎn)生問題的程度。
圖3(b)是將主線圈骨架2及屏蔽線圈骨架4與厚板5一同通過鑄造來一體化成形的實例。此時，雖然支撐部件6也一體化成形，但也可通過焊接和螺栓連接來安裝在主線圈骨架2及厚板5上。
再有，在圖2及圖3中，主線圈1及支撐其的主線圈骨架2僅各記載了一個，但通過超導(dǎo)磁鐵裝置110，也有將其設(shè)置多個的情況。另外，對屏蔽線圈3及屏蔽線圈骨架4也一樣。在本說明書中，為使說明簡單，在以下實施方式中，主線圈1和屏蔽線圈3分別為一個來進(jìn)行說明。
(第二實施方式)圖4是表示將根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖。再有，在第二實施方式中，超導(dǎo)磁鐵裝置110及MRI裝置100的基本構(gòu)成與第一實施方式的情況相同。于是，在以下說明中，對與第一實施方式的情況相同的構(gòu)成要素標(biāo)以相同標(biāo)記，并省略說明(該附言在以后的實施方式中也同樣)。
如圖4所示，在本實施方式中，雖然屏蔽線圈骨架4通過鑄造等與厚板5一體化成形，但主線圈骨架2分體成形。而且，主線圈骨架2使用螺栓連接的固定金屬零件10等連接到屏蔽線圈骨架4上，再有，經(jīng)支撐部件6安裝到厚板5上。這里，支撐部件6與主線圈骨架2一體化成形，可將支撐部件6和厚板5的連接部焊接，亦可通過螺栓連接等連接。
如上所述，在采用使主線圈骨架2為分體并成形，然后安裝在屏蔽線圈骨架4和厚板5上的方式時，產(chǎn)生了在主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4的相對位置的配置中自由度增加，或者作業(yè)順序的流暢性和作業(yè)性提高等優(yōu)點。例如，在主線圈骨架2的線圈卷繞結(jié)束后，如果將主線圈骨架2連接到屏蔽線圈骨架4上，則可將主線圈骨架2配置在從外周側(cè)觀察隱藏于屏蔽線圈骨架4的陰影中那樣的位置處。
通常，在卷繞后將主線圈骨架2焊接到屏蔽線圈骨架4上，從對線圈的應(yīng)變和熱影響的觀點來看不理想。這是因為，在主線圈1和屏蔽線圈3上發(fā)生應(yīng)變或給予熱影響時，存在其通電極限電流下降的可能性。在本實施方式中，由于將主線圈骨架2通過螺栓連接的固定金屬零件10連接到屏蔽線圈骨架4上，所以不會發(fā)生此類問題。
以上，根據(jù)本發(fā)明，能夠在主線圈1和屏蔽線圈3上不產(chǎn)生熱所引起的應(yīng)變和惡化地將卷繞后的主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4連接，再有，可增加主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4的配置自由度，并可提高制造工序的作業(yè)性。
(第三實施方式)圖5是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的圓環(huán)狀氦容器的內(nèi)部構(gòu)造實例的圖，(a)是將圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例，(b)是將屏蔽線圈骨架和主線圈骨架分別分解時的立體圖及將其連接后的立體圖。再有，在圖5(b)中，其最上層的圖是表示屏蔽線圈骨架4的圖，中層的圖是表示主線圈骨架2的圖。此外，最下層的圖為表示連接后的主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4的圖。
在本實施方式中，如圖5(a)、(b)所示，在主線圈骨架2的外周而上沿圓周方向在每個預(yù)定間隔處形成了多個(例如六個)突起部2a。另外，在屏蔽線圈骨架4的赤道面?zhèn)鹊拿?在圖5(b)情況下相對于底面)上，沿圓周方向以與主線圈骨架2的突起部2a相同的間隔形成相同數(shù)量的鉤部4a，以用于卡合主線圈骨架2的突起部2a。
此時，主線圈骨架2的突起部2a的長度和屏蔽線圈骨架4的鉤部4a的長度之和需要比主線圈骨架2的突起部2a(或者，屏蔽線圈骨架4的鉤部4a)所形成的間隔小。例如，在分別形成六個主線圈骨架2的突起部2a和屏蔽線圈骨架4的鉤部4a的情況下，由于其形成間隔為60度(這里，用角度表示長度)，所以只要使突起部2a和鉤部4a的長度分別為29度即可(但是，兩者不必為相同的值)。
再有，以上那樣的主線圈骨架2的突起部2a可通過鑄造等與主線圈骨架2一體化成形。同樣地，屏蔽線圈骨架4的鉤部4a可通過鑄造等與屏蔽線圈骨架4一體化成形。此外，支撐部件6也可與主線圈骨架2一體化成形，在該情況下，可將支撐部件6和厚板5的連接部通過焊接來連接。
其次，將主線圈骨架2配置為其突起部2a相對于屏蔽線圈骨架4的鉤部4a處于互不相同的位置處，并通過將主線圈骨架2在上下方向上移動，來使主線圈骨架2與屏蔽線圈骨架4的赤道面?zhèn)鹊拿娴纸?。而且，通過使主線圈骨架2在圓周方向上轉(zhuǎn)動而使主線圈骨架2的突起部2a卡合到屏蔽線圈骨架4的鉤部4a中。這樣，主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4連接。
在以上的本實施方式中，不需要如第二實施方式那樣的將主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4連接的固定金屬零件10等。因此，可減少部件數(shù)及其組裝工時，所以可有效減少制造上的成本。而且，在該情況下，雖然將主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4連接但卻不需要焊接，所以在主線圈1和屏蔽線圈3上不會發(fā)生熱所引起的應(yīng)變和惡化，且可連接卷繞后的主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4。
(第四實施方式)圖6是表示將根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖。再有，本實施方式可以說是第三實施方式的變形例。
如圖6所示，在與和主線圈骨架2的外周部的赤道面相對的面相反側(cè)的面上，形成其內(nèi)周側(cè)敞開的鉤部2b。此外，在與屏蔽線圈骨架4的赤道面相對的面上，形成其外周側(cè)敞開的鉤部4b。這些鉤部2b、4b為可互相卡合的構(gòu)造。另外，在本實施方式的情況下，這些鉤部2b、4b也可在主線圈骨架2及屏蔽線圈骨架4的各圓周方向的全周范圍內(nèi)形成。
本實施方式的特征是將主線圈骨架2熱壓配合到屏蔽線圈骨架4上。即，將主線圈骨架2加熱使其膨脹，在增大其環(huán)的半徑的狀態(tài)下較松地卡合鉤部2b、4b。然后，通過使主線圈骨架2冷卻、伸縮，使鉤部2b、4b牢固地卡合。這樣，可連接主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4。
由于該熱壓配合在攝氏400～500度的溫度中進(jìn)行，所以向主線圈骨架2卷繞線圈通常在熱壓配合后進(jìn)行。因此，在本實施方式的情況下，雖然不能將卷繞后的主線圈骨架2連接到屏蔽線圈骨架4上，但除這點外，在本實施方式中可期待與上述第三實施方式的情況相同的效果。
(第五實施方式)圖7是表示將根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖，(a)是在屏蔽線圈骨架的內(nèi)周側(cè)設(shè)置伸出部的構(gòu)造的實例，(b)是在屏蔽線圈骨架的內(nèi)周側(cè)設(shè)置與厚板連接的肋的構(gòu)造的實例，(c)是還將上述肋的緣端設(shè)置為連接主線圈骨架外周側(cè)的構(gòu)造的實例。
如圖7(a)所示，在本實施方式中，屏蔽線圈骨架4的內(nèi)周側(cè)設(shè)有伸出部4c。該伸出部4c也可稱為厚板5的伸出部，用于增大作為構(gòu)造支撐部件的厚板5的剛性。但是，此類伸出部4c不必在圓環(huán)狀氦容器7的整個圓周區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)置。伸出部4c也可僅在一部分區(qū)域設(shè)置，也可根據(jù)圓周方向的位置而改變其厚度。
通常，在圖1及圖2所示的開放型MRI裝置100的超導(dǎo)磁鐵裝置110中，在上下線圈組之間作用有互相吸引的電磁力。上下各線圈由厚板5等的構(gòu)造支撐部件支撐，厚板5由兩個支柱104、105支撐。該情況下，厚板5等構(gòu)造支撐部件，因作用于線圈組上的電磁力而產(chǎn)生隨著從兩個支柱104、105遠(yuǎn)離而逐漸增大的撓曲。因此，主線圈骨架2、屏蔽線圈骨架4變形，其結(jié)果，主線圈骨架2、屏蔽線圈3上產(chǎn)生撓曲。該情況下，MRI裝置100的測量空間的中央部將不能產(chǎn)生均勻的磁場。
在本實施方式中，例如，在兩個支柱104、105附近設(shè)置其厚度較厚的伸出部4c，該伸出部4c的厚度將隨著從兩個支柱104、105遠(yuǎn)離而逐漸變小。此類伸出部4c例如通過鑄造等能容易地與厚板5或屏蔽線圈骨架4等一體化成形。
如此成形的伸出部4c，不但通過增加厚板5等構(gòu)造支撐部件的厚度而使剛性增大，而且通過與拱橋和吊橋同樣的效果來進(jìn)一步有效增大剛性。因此，即使在從支柱104、105遠(yuǎn)離的位置，也可減小其撓曲量。其結(jié)果，將可在MRI裝置100的測量空間的中央部產(chǎn)生精度更好的均勻磁場。
圖8是表示將根據(jù)本發(fā)明第五實施方式的圓環(huán)狀氦容器的主線圈骨架的撓曲量通過模擬來計算的結(jié)果的實例的曲線圖。在圖8中，曲線圖的豎軸表示主線圈骨架2的撓曲量即垂直方向變形量，橫軸以角度表示以支柱104、105的位置為原點相對于該支柱的圓周方向的位置。此外，在圖8中，實線表示不設(shè)伸出部4c情況的撓曲量，虛線表示設(shè)置伸出部4c情況下的撓曲量。從該圖8可知，通過設(shè)置伸出部4c，主線圈骨架2的撓曲量大大減小。
圖7(b)是圖7(a)的變形例，在圖7(b)中，取代圖7(a)的伸出部4c，在屏蔽線圈骨架4的內(nèi)周側(cè)設(shè)置與厚板5連接的肋11。該情況下，肋11可通過焊接和螺栓連接等安裝到厚板5及屏蔽線圈骨架4上。肋11所起作用與伸出部4c相同。因此，肋11不必在圓環(huán)狀氦容器7的整個圓周區(qū)域范圍內(nèi)設(shè)置，可僅在一部分區(qū)域設(shè)置或者在屏蔽線圈骨架4內(nèi)周側(cè)向圓周方向離散地配置，也可根據(jù)圓周方向的位置而改變其截面的形狀或大小。而且，其結(jié)果是，所得效果與設(shè)置圖7(a)的伸出部4c大體相同。
圖7(c)是圖7(b)的變形例，在圖7(c)中，取代圖7(b)的支撐部件6及肋11，而設(shè)置與厚板5和主線圈骨架2外周側(cè)連接的肋13。該情況下，肋13可通過焊接和螺栓連接等安裝到厚板5、屏蔽線圈骨架4及主線圈骨架2上。該肋13既可在屏蔽線圈骨架4內(nèi)周側(cè)向圓周方向離散地配置，也可根據(jù)圓周方向的位置而改變其截面的形狀和大小。設(shè)置肋13(圖7(c))的效果與設(shè)置圖7(b)的支撐部件6及肋11的情況大體相同。
再有，第五實施方式也另外存在具有同樣效果的變形例。例如，既可通過離支柱104、105位置的相對位置來改變支撐部件6的大小，也可通過離支柱104、105位置的相對位置來改變氦容器7的容器厚度。即，可實現(xiàn)由氦容器7所含的構(gòu)造部件整體所合成的剛性，例如，在支柱104、105附近大，且隨著從該支柱104、105遠(yuǎn)離而變小的構(gòu)造。再有，可配置氦容器7所含有的構(gòu)造部件，以使由氦容器7所含的構(gòu)造部件整體所合成的剛性依賴于與該圓環(huán)狀氦容器7的圓周方向的支柱104、105位置的相對位置而適當(dāng)變化。
(第六實施方式)圖9是表示將根據(jù)本發(fā)明第六實施方式的圓環(huán)狀氦容器在與圓周方向垂直的面上切斷時的截面構(gòu)造實例的圖。在本實施方式中，如圖9所示，在與和主線圈骨架2的赤道面相對的面相反側(cè)的面上設(shè)有磁性部件12。該磁性部件設(shè)置用于降低主線圈1的經(jīng)驗磁場，或修正測量空間中央部的磁場。
對于該磁性部件12，通常，由于為支配朝向赤道面的電磁力的，所以如圖9所示，可通過采用由主線圈骨架2和屏蔽線圈骨架4夾持的構(gòu)造來支撐。在如此構(gòu)造的情況下，由于可進(jìn)行圖5所示的卡合，所以其組裝也變?nèi)菀住Ａ硗?，根?jù)主線圈1的線圈數(shù)和主線圈1與屏蔽線圈3的相對位置關(guān)系，也可將該磁性部件12經(jīng)支撐金屬零件等而自厚板5支撐。
再有，磁性部件12的截面構(gòu)造，不必在圓環(huán)狀氦容器7的整個圓周范圍內(nèi)為相同形狀，與第五實施方式一樣，也可以是依賴于沿圓周方向的位置而變化的形狀。例如，磁性部件12的截面可以在支柱104、105附近大，且隨著自該支柱104、105遠(yuǎn)離而變小，或者，反之亦可?；蛘?，可以是在某部分設(shè)置磁性部件12，在其它部分不設(shè)置磁性部件12的構(gòu)造。
以上，根據(jù)本實施方式，利用MRI裝置100的測量空間的中央部可產(chǎn)生精度更好的均勻磁場。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)磁鐵裝置，使與冷卻劑(液態(tài)氦)一同收納產(chǎn)生測量用磁場的主線圈和產(chǎn)生用于抑制向該測量用磁場外部泄漏的磁場的屏蔽線圈的兩個圓環(huán)狀冷卻劑容器上下互相間隔并大體對稱地配置，其特征在于通過厚板構(gòu)造支撐部件形成與所述圓環(huán)狀冷卻劑容器的所述對稱面相對的面相反側(cè)的面；收納所述屏蔽線圈的屏蔽線圈骨架由所述厚板構(gòu)造支撐部件支撐，收納所述主線圈的主線圈骨架由所述厚板構(gòu)造支撐部件及所述屏蔽線圈骨架支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁鐵裝置，其特征在于所述主線圈骨架由固定金屬零件連接到所述屏蔽線圈骨架上并支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁鐵裝置，其特征在于在所述主線圈骨架上，在其外周面沿圓周方向以預(yù)定間隔形成預(yù)定長度的多個突起部；在所述屏蔽線圈骨架上，在與所述對稱面相對的面一側(cè)的內(nèi)周面上沿圓周方向以與在所述主線圈骨架上形成的突起部相同的間隔形成相同數(shù)量的鉤部，以用于卡合所述主線圈骨架的突起部。將所述主線圈骨架配置在所述主線圈骨架的突起部和所述屏蔽線圈骨架的鉤部互相錯開的位置上，通過使該主線圈骨架在上下方向上移動，而抵接所述屏蔽線圈骨架，再通過使該主線圈骨架在圓周方向上轉(zhuǎn)動，使該主線圈骨架的突起部卡合在所述屏蔽線圈骨架的鉤部上，從而連接所述主線圈骨架和所述屏蔽線圈骨架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁鐵裝置，其特征在于在與所述主線圈骨架外周部的所述對稱面相對的面相反側(cè)的面上，形成其內(nèi)周側(cè)開放的鉤部，在與所述屏蔽線圈骨架的所述對稱面相對的面上，形成其外周側(cè)開放的鉤部，通過將所述主線圈骨架熱壓配合，而使所述主線圈骨架的鉤部和所述屏蔽線圈骨架的鉤部卡合，從而連接所述主線圈骨架和所述屏蔽線圈骨架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁鐵裝置，其特征在于所述厚板構(gòu)造支撐部件、所述主線圈骨架、所述屏蔽線圈骨架及用于將所述主線圈骨架支撐于所述厚板構(gòu)造支撐部件上的主線圈骨架支撐部件中至少一個，在沿其半徑方向的面上的截面形狀是沿其圓周方向變化的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁鐵裝置，其特征在于在所述厚板構(gòu)造支撐部件、所述主線圈骨架、所述屏蔽線圈骨架及用于將所述主線圈骨架支撐于所述厚板構(gòu)造支撐部件上的主線圈骨架支撐部件所構(gòu)成的構(gòu)造體中，所述主線圈骨架支撐部件是在所述屏蔽線圈骨架內(nèi)周側(cè)向圓周方向離散配置的肋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁鐵裝置，其特征在于配置所述構(gòu)造部件，以使由構(gòu)成含有所述厚板構(gòu)造支撐部件、所述主線圈骨架、所述屏蔽線圈骨架及用于將所述主線圈骨架支撐于所述厚板構(gòu)造支撐部件上的主線圈骨架支撐部件的所述圓環(huán)狀冷卻劑容器的全部所述構(gòu)造部件所合成的剛性，沿所述圓環(huán)狀冷卻劑容器的圓周方向變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)磁鐵裝置，其特征在于在與所述主線圈骨架的所述對稱面相對的面相反側(cè)的面上配置具有磁性的部件。
9.一種核磁共振成像裝置，其使用的超導(dǎo)磁鐵裝置使與冷卻劑(液態(tài)氦)一同收納產(chǎn)生測量用磁場的主線圈和產(chǎn)生用于抑制向該測量用磁場外部泄漏的磁場的屏蔽線圈的兩個圓環(huán)狀冷卻劑容器上下互相間隔并大體對稱地配置，其特征在于通過厚板構(gòu)造支撐部件形成與所述圓環(huán)狀冷卻劑容器的所述對稱面相對的面相反側(cè)的面；收納所述屏蔽線圈的屏蔽線圈骨架由所述厚板構(gòu)造支撐部件支撐，收納所述主線圈的主線圈骨架由所述厚板構(gòu)造支撐部件及所述屏蔽線圈骨架支撐。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠抑制焊接時產(chǎn)生的變形和熱所引起的超導(dǎo)線圈的通電性能惡化，且能夠抑制上下方向的空間大小及重量的MRI裝置。超導(dǎo)磁鐵裝置(110)構(gòu)成為使與冷卻劑一同收納產(chǎn)生測量用磁場的主線圈(1)和產(chǎn)生用于抑制向該測量用磁場外部泄漏的磁場的屏蔽線圈(3)的兩個圓環(huán)狀冷卻劑容器(7)上下互相間隔并大體對稱地配置，且在其對稱面的中央部分產(chǎn)生均勻的測量用磁場。而且，通過作為構(gòu)造支撐部件的厚板(5)形成與圓環(huán)狀冷卻劑容器(7)的上述對稱面相對的面相反側(cè)的面，收納屏蔽線圈(3)的屏蔽線圈骨架(4)由厚板(5)支撐，收納主線圈(1)的主線圈骨架(2)由厚板(5)及屏蔽線圈骨架(4)支撐。
文檔編號A61B5/055GK101017722SQ200710001558
公開日2007年8月15日 申請日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者渡邊洋之, 川村淳, 千葉知雄, 山崎美淑, 瀧澤照廣 申請人:株式會社日立制作所, 株式會社日立工程·并且·服務(wù)