JP3059596B2 - Mri用磁界発生装置 - Google Patents
Mri用磁界発生装置Info
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Description
撮影装置(以下MRIという)等に用いられる磁界発生
装置の改良に係り、多角筒状の継鉄内周面に永久磁石構
成体を対向配置しかつ特定形状の磁極片を配置し、磁極
片を配置しない永久磁石構成体の開口部両端に永久磁石
片からなる突起を設けることにより、開口部の漏洩磁束
を減少させ、所要空間部の磁界の均一度を向上させて永
久磁石の使用量を低減したMRI用磁界発生装置に関す
る。
角筒状の鉄等からなる継鉄内周部に複数の棒状永久磁石
構成体を環状に組み合せ配置した磁気回路が知られてい
る。この構成は、空隙を形成して対向する一対の永久磁
石構成体を継鉄にて磁気的に結合し一体化した磁気回路
と比較して、磁気漏洩が少なく、磁石を効率よく使用す
ることができる構成として採用されている。
久磁石構成体からの磁気漏洩はまぬがれず、所要空間の
磁界均一度を高める目的から均一磁界空間を磁気回路の
端部より遠ざける必要があり、磁界発生装置全体の長さ
が長くなり、磁石及び装置の大型化を招いている。この
問題を改善する方法として、磁石開口端部の磁石の厚み
を部分的に大きくし、装置開口部の漏れ磁束を低減する
方法が提案(特開昭63−43304号)されている。
面を有する板状の永久磁石を多角筒状に形成されたコア
の内壁面を覆うように内壁面に固着し、中空部との界面
に垂直に着磁された該永久磁石の軸線Z方向の両端部に
沿って、図7に上記従来のMRI用磁界発生装置の永久
磁石の構成例を示すとおり、中空部側に突出部を有し中
空部との界面に垂直な方向に着磁された不均一磁界補正
用の永久磁石片10を有することを特徴とするものであ
る。この不均一磁界補正用の永久磁石片10が発生する
磁束によって、磁気回路の軸線Z方向両端部における磁
界強度の低下が補償され、この部分における漏れ磁束に
よる磁界強度の低下の補正にもつながり、磁界の均一度
を保持するために磁界発生装置の軸線方向長さを延長す
る必要がなく、装置の大型化、高重量化を防ぐことがで
きる。
空部に対して露出するため、特に軸線Z方向中央部の永
久磁石素材の磁化特性の不均一性が直接中空部の磁界均
一性に影響を与える問題があった。さらに、装置開口部
だけでなく、軸線XZ平面上でX軸から45度方向付近
の磁界強度が低くなっているために、所要空間内での磁
場分布のばらつきが大きいという問題があった。また、
安全性の面から永久磁石構成体をヨークに固定する必要
があるが、永久磁石が露出する構成では固定板のスペー
スが必要となり、等価的に空隙長が大きくなって永久磁
石の重量が増加し、コストが増大する原因となってい
た。
面に棒状の永久磁石構成体を環状配置した構成におい
て、開口部の漏洩磁束を減少させ、所要部の均一磁界を
向上、特に磁界発生装置のZ軸方向及び軸線XZ平面上
でX軸から45度の方向付近の磁界分布を均一化し、磁
石重量を軽減して装置を小型軽量化が可能な構成とした
MRI用磁界発生装置の提供を目的としている。
内周面に、主要磁界を形成する一対の永久磁石構成体を
対向配置し、該継鉄内周面に複数の永久磁石構成体を配
し磁気的に結合してなるMRI用磁界発生装置におい
て、主要磁界を形成する一対の永久磁石構成体空隙対向
面に磁極片を設置するとともに磁極片を配置しない永久
磁石構成体の開口部両端の空隙対向端面に該永久磁石構
成体と同方向に着磁された永久磁石片の突起を設けたこ
とを特徴とするMRI用磁界発生装置である。
極片が空隙対向面両端及び/または中央部に突起を有す
ることを特徴とするMRI用磁界発生装置である。
鉄、例えば多角筒状の継鉄内周面に沿って、断面三角
形、台形または方形等の永久磁石構成体を多角筒状に組
み合わせて配置し一体化したものである。この構成によ
って磁気漏洩が少なく、磁石を効率よく使用することが
できる。
であり、以下図に基づいてこの発明の構成を詳述する。
この発明において、永久磁石構成体が内周面に配置され
る多角筒状などの筒状継鉄1は、鉄等の軟質磁性材料が
用いられるが、特に鉄、ケイ素鋼板等の積層体からなる
継鉄を用いることにより渦電流の低減効果が大きくな
る。積層されるケイ素鋼板は、厚み0.35mmや0.
5mm等の通常使用されるものでよい。また、継鉄の全
体がケイ素鋼板でなくてもよく、後述の永久磁石構成体
や装置を考慮して、ケイ素鋼板を配置する位置や形状あ
るいは他材料との組合せなど、種々の構成が選定され
る。
よく、特に磁極片の設置されていない図中の符号2b,
2c,2e,2fの永久磁石構成体を複数個の電気的に
絶縁された永久磁石ブロックで構成することにより、該
永久磁石構成体に発生する渦電流を低減することができ
る。空隙内の磁界形成に寄与する主たる磁界発生源であ
る一対の永久磁石構成体2a,2dは、通常空隙3内の
磁界方向Yに磁化方向(図中矢印Mにて示す)を有し、
空隙対向面を形成している。その他の永久磁石構成体2
b,2c,2e,2fの磁化方向は、磁気回路の構成や
継鉄上の配置箇所などに応じて種々選定されるが、所要
空隙に均一な静磁界が得られるように配置されれば、い
かなる方向でもよい。通常、該永久磁石構成体は複数の
永久磁石ブロックを積層一体化することにより構成され
るが、特に、該永久磁石構成体の磁化方向が継鉄当接面
に対して垂直となるように配置することにより、永久磁
石ブロックの組立てにおいて、作業効率が向上するとと
もに、磁石の使用効率を改善し、装置の小型化、軽量化
が可能となる。また、その形状は、均一な静磁界を得る
には図示のごとく断面略三角形が望ましい。
磁石、Sm−Co等の永久磁石が用いられるが、特に最
大エネルギー積が30MGOe以上を有するR−Fe−
B系永久磁石で構成することにより、安定な均一磁界が
得られかつ装置の小型化が可能になる。なおこの発明に
おいて、傾斜磁界コイルは多角筒状に組合せ配置した永
久磁石構成体内周面に沿って設置される。
び図2に示すように、主要磁界を形成する一対の永久磁
石構成体2a,2dの空隙対向面に設置され、ボルト等
で磁石を貫通して継鉄1に固定される。また、図2のよ
うに磁極片4,4は主要磁界を形成する永久磁石構成体
2aの空隙対向面上にあるだけでなく、図3のように横
に配置される永久磁石構成体2bに当接する配置構成で
もよい。磁極片の形状は、磁気回路の構成や永久磁石構
成体上の配置箇所などに応じて種々選定されるが、上記
の磁極片形状の範囲内で、所要空隙に均一な静磁界が得
られるように選定すればよい。
を設置した場合であれば、磁界発生装置空隙内の漏れ磁
束は開口部方向に流れるが、特に望ましい形態として、
図1及び図2に示すように、磁極片4の開口部空隙対向
面両端部に突起(シム)5を配置することにより、その
磁束を装置内部に押し込める機能を有し開口部の磁束漏
洩を低減でき、従来は必須であるZ軸方向の磁界分布を
均一化するために装置をZ軸方向に拡張する手段が不要
となり、装置の小型化、軽量化を達成できる。また、磁
極片4の中央にも中央突起部6を設けることにより、さ
らに空隙3部の磁界均一度を向上できるため、さらに磁
石重量を低減することができる。磁極片の材質として
は、鉄、ソフトフェライト、けい素鋼板等の軟質磁性材
料が用いられる。磁極片の厚みTは、空隙の磁界強度、
磁極片の材質、均一磁界空間の大きさにより決定される
が、好ましくは20〜80mm程度、さらに好ましくは
50mm程度である。磁極片の軸線方向(Z軸方向)の
長さlは、磁束漏れを防止するため装置全体の長さLよ
りも短縮することが望ましく、l=0.8L程度である
ことが好ましい。
永久磁石構成体のZ軸方向の長さよりも短い磁極片を該
永久磁石構成体の空隙対向面に設置するが、さらにその
永久磁石構成体の両端部に形成される非磁極片設置部の
磁石露出面に、磁気回路開口部に向かって開くようZ軸
方向に対し30°〜60°程度傾斜した磁化方向を有す
る永久磁石シムを設置することにより、従来装置と比べ
磁界分布を改善でき、磁石重量も低減することが可能で
ある。
2c,2e,2fのZ軸に対し垂直方向の断面形状がZ
軸方向(奥行き方向)に同じである場合では、軸線XZ
平面上でX軸から45度方向付近の磁界強度が低くなっ
ているために、所要空間内での磁場分布のばらつきが起
こり、磁界均一度が悪化する原因となる。空隙3内に要
求される均一磁界空間は球体あるいは楕円球体であるた
め、この設定空間全体にわたって均一磁界を得るには、
磁極片を設置しない永久磁石構成体2b,2c,2e,
2fの開口部の空隙3に対向する両端面に該永久磁石構
成体と同方向に着磁した永久磁石片の突起(シム)7を
配置することが必要である。突起7の寸法は、空隙の磁
界強度や要求される均一磁界空間の大きさにより決定さ
れるが、図8に示すように軸線方向(Z軸方向)の長さ
Wは0.2L〜0.4L程度、突起高さtは1〜10m
m程度が好ましい。永久磁石片の突起(シム)7は、永
久磁石構成体2b,2c,2e,2fの両端部の厚みを
部分的に厚くしたものでも良く、また、永久磁石片を該
永久磁石構成体の空隙対向面に設置してもよく、その設
置方法、形状は適宜選定すればよい。
主要磁界を形成する一対の永久磁石の空隙対向面に永久
磁石構成体よりもZ軸方向の長さが短い磁極片を配置し
て軸線Z方向の磁界強度の均一化を図り、さらに該磁極
片の中央部及び/又は両端部に突起を設け、磁極片を配
置しない永久磁石構成体の開口部両端の空隙対向端面に
該永久磁石構成体と同方向に着磁した永久磁石片の突起
を設けることにより、要求される磁界発生装置の球体あ
るいは楕円球体の均一磁界空間全体にわたって、磁界均
一度を向上させたものである。さらに装置開口部の磁束
漏れを防いで軸線方向の装置長さを短縮でき、磁極片を
ボルト等にて継鉄に固定することによって磁石の固定が
可能となり、装置の小型軽量化を可能とするものであ
る。
00mmの6角筒状の鉄バルク体からなる継鉄の空隙対
向面に、一対の同方向の磁化方向を有し主要磁界を発生
させる断面方形のNd−Fe−B系磁石からなる永久磁
石構成体を対向配置し、継鉄のその他の空隙対向面に断
面略三角形のNd−Fe−B系磁石からなる永久磁石構
成体を配置して磁気的に一体化した。
体2a,2dの空隙対向面に、所要寸法のバルク状純鉄の上
にソフトフェライトを積層してなる厚み40mm、幅520m
m、Z軸方向長さ1050mmの磁極片4を固着し、該磁極片の
中央部に厚み10mm、Z軸方向長さ600mmの中央突起部6、
及び装置開口部の磁極片両端に厚み60mm、Z軸方向長さ8
0mm寸法からなる図4のAに示す如き突起5を有する磁極片
4を設けた。さらに、永久磁石構成体2b,2c,2e,2fの開口
部の空隙3に対向する両端面に、Z軸方向長さ320mm、高
さ5mmの図1におけるA-A’断面図である図4のBに示す如
き突起7を設けた。この発明の構成において磁極片空隙
対向面間の空隙内に発生したX軸、Y軸、Z軸、X-Z平面上
でX軸から45°方向に対応する磁界分布を測定した結果
を図6のAに示す。
突起を設置せず、一対の主要磁界を発生させる永久磁石
構成体の空隙対向面両端部に、図5に示す如き、厚み70m
m、幅520mm、Z軸方向長さ205mmの寸法の、該永久磁石構
成体と同方向の磁化方向を有する永久磁石片(シム)10を
設置した比較例の磁界発生装置を作製した。この比較例
の構成において磁極片空隙対向面間の空隙内に発生した
X軸、Y軸、Z軸、X-Z平面上でX軸から45°方向に対応す
る磁界分布を測定した結果を図6のBに示す。図6より、
実施例1の構成では比較例1の構成と比べ、広い範囲にわ
たって磁界分布が均一化されていることが分かる。
角筒状の継鉄内周部の空隙対向面に棒状の永久磁石構成
体を環状配置し、該永久磁石構成体のうち主要磁界を発
生させる一対の永久磁石構成体の空隙対向面に、永久磁
石構成体よりもZ軸方向の長さが短い磁極片を設置し、
該磁極片の空隙対向面両端及び中央部に突起を設け、磁
極片を配置しない永久磁石構成体の開口部両端の空隙対
向面に該永久磁石構成体と同方向に着磁した永久磁石片
の突起を設けることにより、広い範囲にわたって磁界分
布を均一化することが可能となった。
示す斜視説明図である。
界発生装置の要部説明図である。
用磁界発生装置の要部説明図である。
極片の構成を示す概略説明図であり、Bは磁極片を配置
しない永久磁石構成体の構成を示す概略説明図である。
構成を示す概略説明図である。
たX軸、Y軸、Z軸、軸線XZ平面上でX軸から45度
の方向に対応する磁界分布を示すグラフであり、Aは本
発明の場合、Bは比較例の場合を示す。
例を示す縦断説明図である。
成体の突起の構成を示す概略説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 筒状の継鉄内周面に、主要磁界を形成す
る一対の永久磁石構成体を対向配置し、該継鉄内周面に
複数の永久磁石構成体を配し磁気的に結合してなるMR
I用磁界発生装置において、主要磁界を形成する一対の
永久磁石構成体空隙対向面に磁極片を設置するとともに
磁極片を配置しない永久磁石構成体の開口部両端の空隙
対向端面に該永久磁石構成体と同方向に着磁された永久
磁石片の突起を設けたことを特徴とするMRI用磁界発
生装置。 - 【請求項2】 磁極片が空隙対向面両端及び/または中
央部に突起を有することを特徴とする請求項1記載のM
RI用磁界発生装置。
Priority Applications (5)
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WO2003096897A1 (fr) * | 2002-05-20 | 2003-11-27 | Sumitomo Special Metals Co., Ltd. | Dispositif generateur de champ magnetique et equipement irm utilisant ce dispositif |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP4316535A patent/JP3059596B2/ja not_active Expired - Lifetime
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