极窄漏磁场磁铁型MRI装置制造方法及图纸

一种电磁铁，其由构成在医疗诊断用中使用的磁共振断层成像装置(MRI)的主线圈组(正电流)和屏蔽线圈组(负电流)构成，该电磁铁将负电流的屏蔽线圈区设为三个以上，且将至少一个以上的屏蔽线圈区的位置位于比主线圈区远的位置，而且使半径比其它屏蔽线圈区小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水平磁场型MRI装置。
技术介绍
在用于医疗诊断用的核磁共振断层成像装置(MRI)进行的、利用了核磁共振的诊断中，由于磁场强度和诊断部位对应，因此就对磁铁系统产生的磁场强度要求的精度而言，磁场强度的百万分之一程度的变动都会成为问题。在此，MRI装置使用的磁场大致具有三种。(1)在时间上稳定且在空间上固定、而且通常为从0.1至数特斯拉以上的强度、而且在进行成像的空间(通常为直径为30-40cm的球或者椭圆体的空间)内，落在数ppm左右的变动范围内的磁场(2)以一秒左右以下的时间常数进行变化，并在空间上倾斜的磁场(3)与核磁共振对应的频率(数MHz以上)的高频电磁波所产生的磁场该磁场不仅向原本需要的成像区域6(参照图3)泄漏，也向装置周围泄漏。虽然该漏磁场对于成像完全不需要，但是不能消除。因此，对于MRI装置采取减小向周围的漏磁场的措施。将为了抑制该漏磁场而对MRI装置采取的措施称为磁屏蔽，其大致具有以下两种。(1)在配置有MRI装置的房间的墙壁上配置磁性体，将泄漏出的磁感线捕获在磁性体中，进而减小向房间外的漏磁场的方式。(2)磁铁本身具备屏蔽线圈(SC)的方式，与专门在成像区域6生成均匀的磁场的主线圈(MC)线圈区(CB)组不同，屏蔽线圈(SC)在成像区域6生成负的磁场，产生在装置周围消除主线圈的向周围的漏磁场的磁场(主动磁遮蔽方式)。而且，通常的方式是共用这两种的方式。此外，之后对使用了上述(2)所举出的屏蔽线圈的磁屏蔽详细地进行叙述。在专利文献1、专利文献2、专利文献3以及专利文献4中详细说明了主动磁遮蔽方式。专利文献1公开了以下技术，即、配置屏蔽线圈区(SC-CB)组，以使作为磁铁整体的磁矩大致为零，而且调整高次成分，漏磁场随着远离装置而快速衰减。在专利文献1的方式中，为了减少周围的漏磁场，在SC-CB组中存在流动正负双方的电流的CB。因此，CB数的增加、导体量的增加、由于相邻地流动相反方向的电流而各CB的磁动势增加、另外实现该磁动势的线量的增加、以及因电磁力的增加而引起的CB支撑结构的强化等，都成为电磁铁制造成本的增加原因。图2表示专利文献2的现有例子的见解。在图2中，上下为轴向，横向为半径方向，且示出了等磁通线和CB位置。主线圈与MC10、MC11对应，屏蔽线圈与SC10、SC11等对应。在专利文献2中，尽量采用了简单的屏蔽线圈的配置，因此向轴向(图中上下方向)的漏磁场区域变广。在该图中，在左侧示出了等磁通线(也是磁感线)和磁场强度等高线。最外侧等高线2是5高斯线。另外，在半径为0.5m至1.0m附近示于四角的部件是线圈区(MC10、MC11以及SC10、SC11)的剖面。在右侧，虽然向四角添加示出了CB名，但是MC10～MC30是与主线圈对应的MC-CB11，SC10、SC11是与屏蔽线圈对应的线圈区SC-CB15。如上所述，在现有的MRI装置用磁铁中，由于向周围的漏磁场，5高斯线的半径为2m以上，且在轴向上相距装置中心3.5m左右以上。上下走向的直线在半径R方向位置为R＝2.25m、2.5m。另一方面，在专利文献3中，为了使成像区域的磁场均匀度良好，根据变形和磁场变化的响应将因CB变形而引起的磁场变化最佳化，使均匀度良好。但是，对于因变形的大小而引起的磁场变动存在争议，还未确定磁场的基准的分布，因此，作为结果，难以实现最佳的均匀度。在专利文献4中将SC-CB数配置得多，但是该配置集中在轴向上比较短的位置，因此难以发乎充分的屏蔽效果。另外，对于成像区域的均匀磁场的产生，也在球面调和函数上存在争议，因此计算电流分配的函数变得复杂，由于叠加多个函数，因此精度易于变差。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利4043946号公报专利文献2：日本特开2009-397号公报专利文献3：国际公开2012-086644号公报专利文献4：日本特表2009-502031号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如以上所说明地，现有技术难以一边高精度地保持由磁铁产生的成像区域的磁场，一边实现能够降低向周围的漏磁场的主动磁遮蔽。本专利技术的课题在于提供一张MRI电磁铁，其具有成像区域的均匀磁场，另一方面，具有能够抑制向周围的漏磁场的主动磁遮蔽的功能。在磁遮蔽中使用的SC-CB组配置于比主线圈组远离成像区域的位置，因此对成像区域的影响比较小。但是，如专利文献1所示，极端的磁遮蔽易于导致磁动势的增大、均匀磁场的变差。因此，虽然设置成最小限度的SC-CB数，但是结果为允许稍大的漏磁场。因此，本专利技术包含其它方法，进行改良。也就是，进行CB配置，使其具有良好地保持成像区域的磁场的均匀度的位置和形状。而且，在良好地保持该均匀度的状态下，也抑制向外部的漏磁场。用于解决课题的方案在解决上述课题时，本专利技术的一种方案的特征在于：“一种具有两端开口的圆筒状的磁铁的水平磁场型MRI装置，其中，上述磁铁包括：多个圆环状的主线圈；以及直径比上述主线圈的直径大且与上述主线圈配置于同轴上的多个圆环状屏蔽线圈，上述屏蔽线圈在上述轴上至少配置三个以上，任一上述主线圈均在上述轴向上配置得比配置在两端的上述屏蔽线圈靠上述磁铁的中央侧，上述屏蔽线圈在上述轴向上越靠近上述磁铁的中央部，直径越大”。专利技术效果根据本专利技术，能够提供一种磁铁，其能够良好地对外部抑制漏磁场，而且能够在成像区域形成良好的均匀磁场。而且，由于漏磁场区域狭窄，能够缩小设置MRI装置所需的面积、房间的大小，能够进一步减少设置的制约。另外，能够与向外部的磁遮蔽无关系地确保良好的均匀磁场性能。附图说明图1是示意性地表示与本专利技术的实施方式相关的磁场分布及线圈区的配置的图。图2是示意性地表示与现有例相关的磁场分布及线圈区的配置的图。图3是表示与在本专利技术中使用的线圈区配置相关的新的计算方法的概念的图。图4是与在本专利技术的磁动势配置计算中使用的线圈区位置移动·变形对应的边上的电流的概念图。图5是表示本专利技术的磁动势配置计算法的第二步骤的重复计算的收敛状况的图。图6是表示本专利技术的磁动势配置计算法的第三步骤的重复计算的收敛状态的图。图7是表示使用了本专利技术的磁场调整方法的一例的磁动势配置图。图8是在本专利技术的磁动势配置中，在将主线圈的块数设为6个的情况下的磁动势配置和磁场分布图。图9是在使四个SC-CB的半径相同的情况下的磁场分布和漏磁场参考图。图10是内置有根据新的计算方法算出的磁动势配置的线圈区的磁铁的简图。具体实施方式以下，对能够以同时满足本专利技术者提出的良好的均匀度和良好的漏磁场的方式构成均匀的磁场的方法及将该方法应用于均匀磁场设计而能够得到良好的均匀度的线圈的配置进行说明。另外，通过应用本方法来设计均匀磁场，无需担心成像区域6的均匀度变差，而且能够配置SC-CB而有效地抑制向周围的漏磁场。此外，以下虽然使用线圈区(CB)一词来对本实施例进行适当说明，但是如图1所示，线圈区在磁铁的水平方向剖面上反映主线圈、屏蔽线圈的配置、大小地示意性地表示各线圈。另外，将与主线圈(MC)对应的线圈区标记为MC-CB11，将与屏蔽线圈对应的线圈区(SC)标记为SC-CB15。对于MRI用磁铁，在探讨产生的磁场的情况下，分成轴向和半径方向两个方向来考虑。也就是说，例如，若假设水平磁场型MRI装置，则电磁铁(磁铁)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平磁场型MRI装置，其具有两端开口的圆筒状的磁铁，上述水平磁场型MRI装置的特征在于，上述磁铁包括：多个圆环状的主线圈；以及直径比上述主线圈的直径大且与上述主线圈配置在同轴上的多个圆环状屏蔽线圈，上述屏蔽线圈在上述轴上至少配置三个以上，任一上述主线圈均在上述轴向上配置得比配置在两端的上述屏蔽线圈靠上述磁铁的中央侧，上述屏蔽线圈在上述轴向上越靠近上述磁铁的中央部，直径越大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.20 JP 2014-1039101.一种水平磁场型MRI装置，其具有两端开口的圆筒状的磁铁，上述水平磁场型MRI装置的特征在于，上述磁铁包括：多个圆环状的主线圈；以及直径比上述主线圈的直径大且与上述主线圈配置在同轴上的多个圆环状屏蔽线圈，上述屏蔽线圈在上述轴上至少配置三个以上，任一上述主线圈均在上述轴向上配置得比配置在两端的上述屏蔽线圈靠上述磁铁的中央侧，上述屏蔽线圈在上述轴向上越靠近上述磁铁的中央部，直径越大。2.根据权利要求1所述的水平磁场型MRI装置，其特征在于，上述屏蔽线圈的磁矩的大小为主线圈的磁矩大小的99.75％至98％。3.一种磁动势配置的设计方法，其特征在于，包括第一步骤、第二步骤以及第三步骤，上述第一步骤为，在配置主线圈的预定的半径方向的位置，轴向连续地配置绕组电流，对响应矩阵进行奇异值分解，并求出9～14个所配置的绕组电流的固有分布来算出电流分布，该响应矩阵是对因上述配置的绕组电流而在成像区域产生的目标磁场的响应矩阵，与上...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部充志，竹内博幸，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP