特許 6887768 磁気シールドおよびその設置方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6887768

(24)【登録日】2021年5月21日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】磁気シールドおよびその設置方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 9/00 20060101AFI20210603BHJP

   A61B 5/055 20060101ALI20210603BHJP

   G01N 24/00 20060101ALI20210603BHJP

   E04B 1/92 20060101ALI20210603BHJP

【ＦＩ】

   H05K9/00 H

   A61B5/055 362

   G01N24/00 540A

   E04B1/92

【請求項の数】9

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-148436(P2016-148436)

(22)【出願日】2016年7月28日

(65)【公開番号】特開2018-18969(P2018-18969A)

(43)【公開日】2018年2月1日

【審査請求日】2019年6月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】澁谷 健大

【審査官】 原田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１３５４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６３０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２９１９９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ９／００

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｅ０４Ｂ １／９２

Ｇ０１Ｎ ２４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気共鳴イメージング装置を収容する検査室を覆うように設けられた磁気シールドであって、
前記磁気共鳴イメージング装置の静磁場磁石から発生する漏洩磁場を吸収する少なくとも１つのシールド材を備え、
前記シールド材は、磁気的間隙を有するように設けられ、前記磁気的間隙の前記検査室における位置は、前記静磁場磁石から漏洩する漏洩磁場の分布に基づいて定められた、
磁気シールド。

【請求項2】

磁気共鳴イメージング装置を収容する検査室を覆うように設けられた磁気シールドであって、
前記磁気共鳴イメージング装置の静磁場磁石から発生する漏洩磁場を吸収する少なくとも１つのシールド材を備え、
前記シールド材は、磁気的間隙を有するように設けられ、前記磁気的間隙の前記検査室における位置は、前記磁気共鳴イメージング装置の寝台の長手方向の端部のうち前記静磁場磁石から離れた側の端部の近傍である、
磁気シールド。

【請求項3】

前記磁気的間隙は、物質的に何も配置されない空間と、非磁性体が配置された空間と、前記シールド材よりも透磁率の低い部材が配置された空間と、のうち少なくとも１つである、
請求項１または２に記載の磁気シールド。

【請求項4】

前記シールド材は、前記検査室の床面と天井面と側面とのうち少なくとも１面に設けられた、
請求項１または３のうちいずれか１項に記載の磁気シールド。

【請求項5】

前記磁気的間隙は、前記検査室の外部から前記検査室の内部を見ることができるように設けられた窓と、前記検査室の外部と前記検査室の内部との間を配線するのに設けられたフィルタパネルと、前記検査室の外部と内部とを出入りするのに設けられた扉とのうち少なくともいずれか１つを含むシールド開口部とは別に設けられる、
請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の磁気シールド。

【請求項6】

前記磁気的間隙の位置または大きさは、前記検査室の建築構造に基づいて定められた、
請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の磁気シールド。

【請求項7】

前記建築構造は、前記検査室の外部から前記検査室の内部を見ることができるように設けられた窓と、前記検査室の外部と前記検査室の内部との間を配線するのに設けられたフィルタパネルと、前記検査室の外部と内部とを出入りするのに設けられた扉とのうち少なくともいずれか１つを含むシールド開口部の影響または、磁性体の建築部材の配置とのうち少なくとも１つを含む、
請求項６に記載の磁気シールド。

【請求項8】

磁気共鳴イメージング装置を収容する検査室を覆うように磁気シールドを設置する方法であって、
前記磁気共鳴イメージング装置の静磁場磁石から発生する漏洩磁場を吸収する少なくとも１つのシールド材を、前記静磁場磁石から漏洩する漏洩磁場の分布に基づいて定めた磁気的間隙が前記検査室に位置するように設置する、
磁気シールドの設置方法。

【請求項9】

磁気共鳴イメージング装置を収容する検査室を覆うように磁気シールドを設置する方法であって、
前記磁気共鳴イメージング装置の静磁場磁石から発生する漏洩磁場を吸収する少なくとも１つのシールド材を、前記磁気共鳴イメージング装置の寝台の長手方向の端部のうち前記静磁場磁石から離れた側の端部の近傍に磁気的間隙が前記検査室に位置するように設ける、
磁気シールドの設置方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、磁気シールドおよびその設置方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば磁気共鳴イメージング装置など、磁場を発生させる装置を利用する場合、外部に磁場が漏れないように、あるいは外部からの不要な磁場が入り込まないように、磁気シールドを設けることがある。通常、磁気シールドは、磁場を発生する装置を備えた部屋を覆うように構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−１５４８７号公報

【特許文献2】特開２００４−１６７１０４号公報

【特許文献3】特開昭６２−２０３３９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、漏洩磁場の漏洩範囲を変える磁気シールドおよびその設置方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の磁気シールドは、磁気共鳴イメージング装置を収容する検査室の一部または全てを覆うように設けられる。磁気シールドは少なくとも１つのシールド材を備え、シールド材は磁気共鳴イメージング装置の静磁場磁石から発生する漏洩磁場を吸収する。シールド材は、磁気的間隙を有するように設置され、磁気的間隙の検査室における位置は、静磁場磁石から漏洩する漏洩磁場の分布に基づいて定められる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係る検査室に設置された磁気共鳴イメージング装置を天井側から見た図。

【図2】実施形態に係る側面から見た磁気共鳴イメージング装置と磁気シールドを示す図。

【図3】実施形態に係る磁気シールドの構成パターンを示す図。

【図4】実施形態に係る磁気的間隙の有無による漏洩磁場の漏洩範囲の差異を示す図。

【図5】実施形態に係る検査室の斜視図。

【図6】変形例に係る側面に磁気的間隙を設けた磁気シールドを有する検査室の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

【0008】

（実施形態）
図１は、検査室３００に設置された磁気共鳴イメージング装置２０を、天井側から見た図である。他の図面との向きの対応関係を明らかにするために、寝台２０２の長手方向をＺ方向、Ｚ方向と水平面で直交する寝台２０２の短手方向をＸ方向、ＸＺ平面と直交する方向をＹ方向と定める。なお、検査室３００は、磁気共鳴イメージング装置２０が設置された空間を指す。

【0009】

磁気共鳴イメージング装置２０は、寝台２０２に載置された被検体を撮像する。被検体は、寝台２０２上の図示しない天板により、架台２００のボア内に移動させられる。架台２００に収められた静磁場磁石２０１は、例えば、数テスラ程度の静磁場を形成する。静磁場磁石２０１は、例えば、超伝導コイルなどによって構成される。静磁場が形成された架台２００のボア内であって、被検体の撮像が行われる撮像空間において、例えば、被検体に傾斜磁場および高周波磁場を印加することにより、被検体の磁気共鳴データを取得することができる。傾斜磁場は、図示しない傾斜磁場コイルによって形成される。高周波磁場は、図示しない高周波コイルによって形成される。取得された磁気共鳴データは、例えば、検査室３００の外部に設けられた機械室のユニットに送られる。機械室のユニットは、磁気共鳴データに基づいて、磁気共鳴画像を生成する。機械室に置かれるユニットは、磁気共鳴画像を生成するユニットに限らず、例えば、電源供給を行なうユニットや冷却を行なうユニットなども含まれる。

【0010】

静磁場磁石２０１により形成される静磁場は、ボア内の撮像空間のみに形成されることが望ましいが、実際には、撮像空間の外部にも静磁場を形成する。ここで、撮像空間の外部に形成された静磁場を漏洩磁場と呼ぶこととする。漏洩磁場は、例えば電子機器に対して害を与える可能性があるので、所定の強度以上の漏洩磁場が検査室の外部へ漏れ出ないようにすることが求められる。漏洩磁場は、磁気シールド１により、検査室３００の外部へ所定の強度以上漏洩しないように制御される。

【0011】

磁気シールド１は、磁性体のシールド材によって構成され、検査室３００の一部またはすべてを覆うように設けられる。なお、検査室３００の一部またはすべてを「覆う」とは、磁気共鳴イメージング装置２０が設置された空間を覆うことを意図している。つまり、シールド材は、検査室３００を形成している内装の内側に設けるか、外側に設けるかを限定する意図はない。シールド材は、静磁場磁石２０１から発生した漏洩磁場に対応する磁束をシールド材内部に吸収する。シールド材として、例えば、電磁軟鉄、方向性珪素鋼、無方向性珪素鋼、パーマロイ、アモルファスなどが用いられる。磁気シールド１は、検査室３００の外部に漏洩磁場が漏洩することを防ぐことができる。同時に、検査室３００の外部からの外来磁場が、磁気共鳴イメージング装置２０によって形成される磁場に、ノイズとして混入することを防ぐことができる。磁気シールド１は、例えば、床面や天井面、側面（壁面）に設けられる。なお、図１において、磁気シールド１は、磁気共鳴イメージング装置２０の下部にも設けられていてもよい。

【0012】

磁気シールド１は、複数のシールド材に分割して構成してもよい。例えば、検査室３００の床面に複数枚のシールド材を敷き詰めて磁気シールド１を構成してもよい。また、床の１面に限らず、壁面や天井面など複数面に亘ってシールド材を設け、磁気シールド１を構成してもよい。シールド材を必要とする面は、例えば検査室３００の広さによって異なるため、シールド材を検査室３００のどの面に設置するかは任意である。以下、磁気シールド１とは、１つまたは複数のシールド材の総称とする。

【0013】

磁気シールド１を構成するシールド材は、静磁場磁石２０１の近傍において漏洩する漏洩磁場の漏洩範囲が検査室３００の外部方向に関して小さくなるように、静磁場磁石２０１から離れた位置に磁気的間隙２を有するように設けられる。例えば、磁気的間隙２は、寝台２０２の長手方向の端部のうち静磁場磁石２０１から離れた側の端部の近傍に設ける。磁気的間隙２は、検査室３００において意図的に設けられた、あえてシールド材を設けないようにした空間である。磁気的間隙２は、例えば、複数枚からなるシールド材を敷き詰めた時に発生しうるシールド材の間の偶発的に生じる間隙ではない。図１に磁気的間隙２を例示する。磁気的間隙２は、図１において破線で囲われた領域である。磁気的間隙２は、例えば、寝台２０２において、静磁場磁石２０１から離れた側の端の近傍に設けられている。磁気的間隙２は、物質的に何もない空間に限定されず、非磁性体や、シールド材よりも透磁率の低い物質が設けられた空間でもよい。磁気的間隙２は、例えば、コンクリートや樹脂で充填されてもよいし、非磁性の板で蓋をされていてもよい。

【0014】

一般に、検査室の敷地面積が限られている場合には、検査室内において強い漏洩磁場の影響を受ける範囲が広いので、床面全体に亘って磁気シールドが設けられる。一方で、実施形態に係る磁気シールド１は、床面全体に亘ってシールド材を設けることはせず、床面の一部にあえて磁気的間隙２を設け、意図的に磁気的間隙２に漏洩磁場を漏洩させる。静磁場磁石２０１から離れた位置に設けられた磁気的間隙２に漏洩磁場を漏洩させたことにより、静磁場磁石の近傍において漏洩する漏洩磁場の漏洩範囲が検査室３００の外部方向に関して小さくなる。

【0015】

磁気的間隙２は、静磁場磁石２０１に近接させて設けると、強い漏洩磁場が架台２００の下に漏洩してしまうので、磁気的間隙２は、静磁場磁石２０１よりも離れた位置に設ける。例えば、長辺が６ｍで、短辺が４ｍである検査室３００であれば、床面の５分の１程度の面積を有する磁気的間隙２を設ける。つまり、検査室３００の短辺方向に４ｍ、検査室３００の長辺方向に１．２ｍの大きさを有する磁気的間隙２を設ける。

【0016】

図２は、磁気共鳴イメージング装置２０および磁気シールド１の側面をＹ方向から見た図である。図２は、磁気共鳴イメージング装置２０と磁気シールド１とが直接触れているように描いているが、間に床材などを設けてもよい。磁気シールド１の磁気的間隙２は、図２に示す構成に限らず、図３に示すような構成であってもよい。

【0017】

図３に、磁気シールド１の構成に関する他の例を示す。図３（Ａ）は、磁気的間隙２の底面に、薄いシールド材１ｂをシールド材１ａに加えてさらに設けた例である。また、図３（Ｂ）は、磁気的間隙２の上面に位置する部分に、薄いシールド材１ｃをシールド材１ａに加えてさらに設けた例である。さらに、図３（Ｃ）は、シールド材１ａと、シールド材１ａと同等な厚みのシールド材１ｄとを、磁気的間隙２を挟みこむようにして設けた例である。なお、図３（Ａ）と図３（Ｂ）と図３（Ｃ）で示した例を組み合わせて、磁気的間隙２が、シールド材１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとで囲まれるようにして、磁気的空洞を形成しても構わない。図３においていくつか例示した磁気シールド１は、磁気シールド１の全体に対して、磁気的に間隙または空洞とみなせる程度に、透磁率の低い空間を有している。

【0018】

図４は、磁気的間隙２を設けない場合と設ける場合とで、漏洩磁場の漏洩範囲を対比する図である。磁気シールド１は、検査室３００を取り囲むようにして配置される。点線は、所定の強度を有する漏洩磁場の分布を示している。図４（Ａ）と図４（Ｂ）とで、点線は同じ強度の漏洩磁場の分布を示している。所定の強度とは、例えば、規格で定められた漏洩磁場の最大許容値である。磁気シールド１の下には、床下を形成するスラブ３が設けられる。スラブ３は、例えばコンクリートで形成される。漏洩磁場は、磁気シールド１によって全て吸収される必要はない。例えば、検査室３００の階下の部屋に所定の強度を有する漏洩磁場が漏洩しない程度であれば、スラブ３に漏洩磁場が一部漏洩していても構わない。

【0019】

図４（Ａ）は、磁気シールド１に磁気的間隙２を設けない例である。磁気的間隙２を設けない場合は、静磁場磁石２０１の下に、Ｙ方向に最大Ｔ１の深さまで漏洩磁場が漏洩する。深さの基準面は検査室３００の床面とする。図４（Ｂ）は、磁気シールド１に磁気的間隙２を設ける例である。磁気的間隙２を設ける場合は、静磁場磁石２０１の下に最大Ｔ２の深さまで漏洩磁場が漏洩する。同時に、磁気的間隙２の位置には、最大Ｔ３の深さまで漏洩磁場が漏洩する。漏洩磁場が漏洩する最大の深さに関して、Ｔ２およびＴ３は、Ｔ１よりも小さい。図４（Ａ）と図４（Ｂ）とを対比すると、磁気シールド１に磁気的間隙２を設けたことにより、静磁場磁石２０１の下に集中して分布していた漏洩磁場の分布が分散される。漏洩磁場に関する磁束は保存されるため、磁気的間隙２から漏洩した分、静磁場磁石２０１の下に漏洩する所定の強度を有する漏洩磁場の漏洩範囲が小さくなる。例えば、長辺が６ｍで、短辺が４ｍである検査室３００において、検査室３００の短辺方向に４ｍ、検査室３００の長辺方向に１．２ｍの大きさを有する磁気的間隙２を設けると、静磁場磁石２０１から漏洩する漏洩磁場の分布は、Ｙ方向に関して１０ｃｍ程度小さくなる。漏洩磁場は、先述した通り、スラブ３にも一部漏洩させて構わない。図４（Ｂ）に示した例においては、漏洩磁場はスラブ３まで至っていない。すなわち、床下の磁気シールド１の厚みを薄くしたとしても、漏洩磁場をスラブ３内にとどめることができると考えられる。なお、先述した、短辺が１メートル以上となる磁気的間隙２の大きさはあくまでも例であり、意図せず生じうる複数のシールド材の間の隙間よりも大きいことを示している。

【0020】

磁気的間隙２を磁気シールド１のどの部分に設けるかは、検査室３００の置かれた環境に基づいて決定する。検査室３００の置かれた環境とは、建築構造に関するものであって、例えば、磁性体の建築部材に関する配置である。磁性体の建築部材は、例えば、鉄筋コンクリートや鉄骨を含んだ、壁や柱、梁などである。また、検査室３００の置かれた環境とは、例えば、磁気的間隙２とは別に設けられたシールド開口部の影響である。シールド開口部とは、例えば、フィルタパネル２１や窓２２、扉２３である。磁気的間隙２の検査室における位置は、静磁場磁石２０１から漏洩する漏洩磁場の分布を例えばシミュレーションなどによって求め、その漏洩磁場の分布に基づいて決定する。

【0021】

図５は、フィルタパネル２１と、窓２２と、扉２３について説明するための図である。

【0022】

フィルタパネル２１は、検査室３００の磁気共鳴イメージング装置２０と機械室のユニットとを接続するケーブルが配線された配線盤である。

【0023】

窓２２は、例えば、磁気共鳴イメージング装置２０の操作を行なうコンソールが設けられた操作室から、操作者が検査室３００内部の様子を観察できるように設けられた窓である。窓には、漏洩磁場が漏洩しないように、磁気シールド加工がなされている場合がある。なお、窓２２は必ずしも検査室３００に設ける必要はない。

【0024】

扉２３は、被検体や操作者が検査室３００の内部と外部との間を出入り可能なように設けられた扉である。

【0025】

例えば、シールド開口部が検査室３００のある面をくり抜いて設けられた形態であるのに対して、磁気的間隙２は、検査室３００のある一面に設けられた磁気シールドを有さないスリットと表現することもできる。

【0026】

以上説明した磁気シールド１は、磁気的間隙２を、検査室３００の床面に設ける例を示したが、天井面に設けても構わない。天井面に設ける場合は、床面の場合と同様に、検査室３００の置かれた環境に基づいて磁気的間隙２を設置する位置を決定する。

【0027】

（変形例）
上述の実施形態に係る磁気シールド１は、磁気的間隙２を床面または天井面に設けているがそれに限らない。本変形例に係る磁気シールド１は、側面に磁気的間隙２を設ける。

【0028】

図６は、側面に磁気的間隙２を設けた磁気シールド１を示す図である。磁気シールド１は、フィルタパネル２１や窓２２、扉２３とは別に、磁気的間隙２ａと２ｂを設ける。磁気的間隙２は、検査室３００の隅にスリット状に設けられる。

【0029】

磁気的間隙２ａ、２ｂは、検査室３００の側面であって、架台２００に関して寝台２０２が設置される側に設けられる。図６においては、検査室３００の側面のうち、扉２３がある面と、その面に対向する面において、磁気的間隙２ａ、２ｂが設けられているが、例えば、フィルタパネル２１が設けられた面と対向する面に磁気的間隙２を設けてもよい。いずれにしても、静磁場磁石２０１から離れた位置に磁気的間隙２を設ける。

【0030】

以上説明した実施形態によれば、検査室３００に設けられた磁気シールド１の静磁場磁石２０１から離れた位置に磁気的間隙２を設ける。これにより、検査室３００に対して網羅的に磁気シールドを設ける場合と比較して、検査室３００の外部方向に漏洩する漏洩磁場の漏洩範囲を小さくすることができる。特に、静磁場磁石２０１の近辺の漏洩磁場の強度が大きい領域において、漏洩磁場の強度を低減させることができる。同時に、磁気的間隙２に相当する部分のシールド材が不要になるので、磁気シールドの材料コストを削減できる。

【0031】

さらに、検査室３００の外部方向に漏洩する漏洩磁場の漏洩範囲を低減させることができれば、磁気シールド１を構成するシールド材の厚みを減らすことができる。したがって、シールド材に係る材料コストをさらに削減することができる。

【0032】

従来においては、狭い検査室に高い静磁場を発生する磁気共鳴イメージング装置２０を設置する場合、例えば、シールド材の厚みを増やすことが対応策であった。ところが、磁気共鳴イメージング装置２０を利用する場合、磁気シールドの厚みを増やすと、静磁場磁石２０１に含まれる超伝導コイルと磁気シールド１とが引き付け合う力が大きくなる問題点がある。引き付け合う力が大きくなると、静磁場磁石内の超伝導コイルが変位し、膨大な熱エネルギーが発生する。すると、超伝導コイルを冷却するための、例えば液体ヘリウムが大量に気化してクエンチする。一方で、実施形態に係る磁気シールド１は、従来の構成よりも薄くすることができるので、クエンチの危険性を下げることができる。とりわけ、静磁場磁石２０１に近い床面のシールド材の厚みを薄くすることが可能になることで、クエンチの危険性を下げることができる。

【0033】

実施形態に係る磁気シールド１によれば、例えば、磁気共鳴イメージング装置２０を設置するために用意された空間が制限されている場合、磁気シールドの厚みを薄くすることができることで、実際に検査室３００として用いることができる空間を従来よりも拡張することができる。

【0034】

上述した変形例に係る磁気シールド１によれば、検査室３００の側面に磁気的間隙２を設けることにより、検査室３００の外部方向に漏洩する漏洩磁場の漏洩範囲を小さくすることができる。また、磁気的間隙２を、床面に加えて検査室３００の側面に設けることで、床面にのみ磁気的間隙２を設けた場合と比べて、検査室３００の外部方向に漏洩する漏洩磁場をより分散させることができる。また、従来、シールド材が配置されていた箇所が磁気的間隙２に置き換わる箇所がさらに増えるので、材料コストをより多く削減することができる。

【0035】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0036】

１ 磁気シールド
２ 磁気的間隙
２０ 磁気共鳴イメージング装置
２００ 架台
２０１ 静磁場磁石
２０２ 寝台
２１ フィルタパネル
２２ 窓
２３ 扉
３００ 検査室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】