[發明專利]超導磁體裝置

無效

• 申請號: 201010120955.2
• 申請日: 2010-01-26
• 公開（公告）號: CN101900794A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 田邊肇
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G01R33/20
• 分類號: G01R33/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發明涉及超導磁體裝置，上述超導磁體裝置在利用由超導線圈產生靜磁場的靜磁場源(以下，稱為主線圈)內發生的磁共振現象的醫療用斷層攝像裝置(以下，稱為MRI裝置)中，具有用于對MRI攝像帶來不良影響的干擾磁場進行補償的線圈(以下，稱為干擾磁場補償線圈)。

背景技術

作為產生MRI裝置所需要的靜磁場的靜磁場源，一般可列舉出永磁體、常導磁體、及超導磁體等，但現狀是若從靜磁場的大小或時間的穩定性等的觀點來考慮，超導磁體已成為主流。在利用超導磁體的靜磁場源中，由于產生的磁場為強力磁場，因此主要采用兩種方式來作為防止磁場向外部泄漏的方法，由此，磁體的種類可大致分為兩種。一種是以鐵體覆蓋磁體主體的方法(無源屏蔽)，另一種是配置極性相反的超導線圈以取代鐵體的方法(有源屏蔽)。其中，關于有源屏蔽方式的磁體，由于其主體的重量輕、緊湊性等而成為主流。

另一方面，MRI裝置的設置場所、環境各不相同，有與道路相鄰的情況，也有接近電車或供電用的電力電纜等的情況。在這種情況下，由于接近較大的鐵體、或交流磁場的影響等，而在MRI攝像中從外部向攝像空間內流入大小無法忽視的變動磁場(以下，稱為干擾磁場)。若是上述無源屏蔽方式的超導磁體時，則由于鐵體具有自屏蔽效果，因而大多不出現問題，若是有源屏蔽方式的超導磁體時，如果照原來的樣子，則大部分的干擾磁場會流入攝像空間，可能會對MRI攝像帶來較大的不良影響。

因此，為了抑制(補償)上述的干擾磁場的影響，除了主線圈之外，而配置有干擾磁場補償專用的超導線圈(干擾磁場補償線圈)。干擾磁場補償線圈是在干擾磁場流入的情況下，在干擾磁場補償線圈內感應出電流來產生補償磁場，通過利用上述干擾磁場補償線圈進行的補償和利用主線圈進行的補償(盡管比較微弱)來進行抵消，能將攝像空間內的磁場變動量抑制為流入的干擾磁場量的百分之幾以下。

上述主線圈是超導線圈，通常以持續電流模式流過大電流，但是若由于某種理由而使超導狀態被破壞(以下，稱為失超)，則一下子會放出很大的能量。盡管該能量的大部分作為熱量而放出，但在主線圈和干擾磁場補償線圈發生磁耦合的情況下，將以電磁感應的形式對干擾磁場補償線圈放出能量。

此時，在干擾磁場補償線圈中，也根據磁耦合的程度感應出比較大的電流，由于此時主線圈產生的磁場大多尚未充分衰減，因此對干擾磁場補償線圈主體施加非常大的電磁力。其原因在于，干擾磁場補償線圈由于成本或設置空間等問題而比主線圈的匝數少，因而根據情況干擾磁場補償線圈中可能感應出主線圈的電流(例如400至700A)以上的電流。盡管如此，由于干擾磁場補償線圈的匝數少、體積小，因此難以提供足夠的強度。

因此，為了盡量不在干擾磁場補償線圈中感應出較大的電流，需要使其例如不流過數10A以上的電流等的措施。然而，由于干擾磁場補償線圈通常由超導線圈構成，因此即使使用性能非常低的超導線材，仍然很容易地流過數10A。用超導線圈來構成的原因在于：即，由于干擾磁場在鐵體接近時也可照原樣保持靜止不變等的狀況，因此若采用銅線等來構成，則感應出的電流迅速衰減，因而無法進行長時間補償。干擾磁場補償線圈也考慮了這樣的衰減時間常數來進行構成。

因而，重要的是盡量在設計階段就盡可能減小主線圈和干擾磁場補償線圈的磁耦合。此外，由于MRI用超導磁體要求較高的靜磁場的均勻性，因此主線圈大多由多個線圈串聯構成。另外，與此相應的是，干擾磁場補償線圈也幾乎具有相同數量的線圈，它們一般也是串聯的。此外，上述主線圈和干擾磁場補償線圈構成相互獨立的閉合電路。

為了減小主線圈和干擾磁場補償線圈的磁耦合，拉開相互的距離也是一種方法，但由于空間或結構構件的問題，基本上以相互電絕緣的狀態進行配置，使(干擾磁場補償線圈)重疊于各主線圈上，通過適當地選擇主線圈和干擾磁場補償線圈的卷繞匝數(卷繞匝數比)，來減小磁耦合(參照專利文獻1)。

表1表示上述的一個例子。此外，在本例中，主線圈及干擾磁場補償線圈分別具有6對的數量，配置所有的干擾磁場補償線圈，使其重疊于主線圈之上。(未記載詳細的位置尺寸)

表1有技術中的主線圈和干擾磁場補償線圈的各自的卷繞匝數例

此時，若根據干擾磁場補償線圈No.1至No.6的相對匝數比來進行理論計算，則攝像空間內的磁場變動量為流入的干擾磁場量的約4.2％，滿足一般的目標值5％以下。

另外此時，主線圈和干擾磁場補償線圈的自感及互感分別如下所示。

主線圈的自感??????????????????37.790H(亨利)