CN1337210A - 磁场产生装置及其组装方法 - Google Patents

Abstract

开放型磁场产生装置,具有形成空隙地相对配置的一对板状磁轭。在一对板状磁轭的彼此相对的主面上配置永久磁铁。在板状磁轭的另一主面的开放侧前方和后方配置稀土磁铁制成的屏蔽用磁铁,在板状磁轭和屏蔽用磁铁之间插入磁性部件构成的隔板。组装时,将屏蔽用磁铁安装在隔板的一个主面上之后,在该状态下,将隔板的另一主面安装在板状磁轭的主面上。在屏蔽用磁铁上设置有非磁性部件构成的盖部件。盖部件的外侧表面和屏蔽用磁铁表面之间的距离在2mm以上。在板状磁轭上设有非磁性脚部。

Description

磁场产生装置及其组装方法

技术领域

本发明涉及磁场产生装置及其组装方法，特别涉及用于MRI的磁场产生装置及其组装方法。

背景技术

在实公平5-41530号中记载了在MRI用磁场产生装置中减少泄露磁通的技术。其中，在板状磁轭的主面上，在设置于其背面的永久磁铁构成体的外周相应位置处配置有由8个铁氧体磁铁构成的屏蔽用磁铁，以抑制泄露磁通的发生。

但是，该相关技术在产生0.3T以上高磁场的MRI用磁场产生装置中，要有效地抑制泄露磁通是很困难的。即使在使所述产生高磁场的MRI用磁场产生装置呈开放型构成的情况下，也很难有效地抑制泄露磁通。

并且，在所述相关技术中，因为屏蔽用磁铁露出磁场产生装置的外侧，所以在组装中和运输中有可能会吸引工具、链条等磁性体。如发生这样的问题，因屏蔽用磁铁本身是烧结体，故在吸引时屏蔽用磁铁有可能会破损。而且，贴付在屏蔽用磁铁上的被吸引磁性体较大时靠人力无法取下。

并且，新型MRI用磁场产生装置具有脚部。所述脚部由磁性体构成，并在将屏蔽用磁铁设置于板状磁轭的主面上之后安装，然而所述脚部被屏蔽用磁铁吸引从而可能给操作者带来危险。

上述问题在为减轻磁铁的重量而采用强磁力的稀土烧结磁铁作为屏蔽用磁铁的情况下尤其显著。

近年来，有一种磁场产生装置被提倡并逐渐得到普及，在所述装置的前方具有绕磁场产生空间中心的连续150度以上的开放部。在所述装置中，开放部的磁通泄露较多。所述问题在为了谋求装置的轻量化而使装置前方构成为斜面状、或产生0.3T以上强磁场的磁场产生装置中更为显著。如装置前方的板状磁轭较厚，则在某种程度上可减少泄露磁通，但在具有连续150度以上的开放部的磁场产生装置中，由于支撑结构不稳定，故无法将板状磁轭做得较厚。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磁场产生装置，该装置可更有效地抑制泄露磁通，换句话说，可更有效地抑制在磁场产生装置外侧产生的不需要的磁场。

本发明的另一目的在于提供一种磁场产生装置，该装置能防止屏蔽用磁铁的破损。

本发明的另一目的在于提供一种磁场产生装置及其组装方法，由此可进行安全的组装作业。

在本发明的一种优选实施方案中，提供一种磁场产生装置，该装置具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；设置在至少一方的板状磁轭的另一主面上的屏蔽用磁铁；以及插在板状磁轭与屏蔽用磁铁之间的隔板。

在本发明中，通过设置隔板可使屏蔽用磁铁远离板状磁轭。由此，可缓和板状磁轭的磁饱和，可减少泄露磁通而不降低一对板状磁轭间的空隙的磁场强度。

隔板优选为磁性部件。通过使用所述磁性部件作为隔板，可在容易发生磁饱和的部分实质性地加厚磁轭，故通过不怎么增加重量地减小磁阻抗，而增大空隙的磁场强度。

在本发明的另一种优选实施方案中，提供一种磁场产生装置，该装置具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；使一对板状磁轭磁性结合的两个以下的支撑磁轭；配置在一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；以及在至少一方的板状磁轭的另一主面的开放侧前方和后方分别设置的第1屏蔽用磁铁和第2屏蔽用磁铁。

在本发明中，通过在板状磁轭的另一主面的开放侧前方设置第1屏蔽用磁铁，可抑制从装置前方泄露不需要的磁通。而且，通过第2屏蔽用磁铁，可减少装置后方的泄露磁通。

在本发明的另一种优选实施方案中，提供一种磁场产生装置，该装置具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；设置在至少一方的板状磁轭的另一主面上的屏蔽用磁铁；以及设置在屏蔽用磁铁上的盖部件。

在本发明中，通过盖部件可保护屏蔽用磁铁，故可防止其破损。

盖部件优选为非磁性部件。在此情况下，屏蔽用磁铁产生的磁通不会短路，从而可确实减少泄露磁通。

并且，盖部件的外侧表面与屏蔽用磁铁表面之间的距离优选设定在2mm以上。在此情况下，因为屏蔽用磁铁对磁性部件的吸引力变弱，故在磁性部件(例如工具)被吸着时，容易将被吸着的磁性部件从盖部件上取下。

在本发明的另一种优选实施方案中，提供一种磁场产生装置，该装置具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；设置在至少一方的板状磁轭的另一主面上的屏蔽用磁铁；以及形成在设置有屏蔽用磁铁的板状磁轭的另一主面上的非磁性的脚部。

在本发明中，因脚部由非磁性体构成，故可防止在组装作业时脚部被屏蔽用磁铁所吸引，不会给操作者带来危险。

在本发明的另一种优选实施方案中，提供一种磁场产生装置，该装置具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；按照使一对板状磁轭磁性结合、并形成从永久磁铁间的均匀磁场空间的中心看去具有连续150度以上的开放角度的开放部的方式设置的支撑磁轭；以及设置在至少与一方的板状磁轭的开放部相对应的另一主面上的屏蔽用磁铁。

在所述开放型磁场产生装置中开放部一侧的泄露磁通较多，因此在板状磁轭中与开放部相对应的位置设置屏蔽用磁铁可发挥显著效果。

优选使板状磁轭的另一主面有斜面以使板状磁轭变薄，并在斜面上设置屏蔽用磁铁。在为了使装置轻量化而将板状磁轭的一部分削去的情况下，因为泄露磁通较大，故在板状磁轭的较薄部分设置屏蔽用磁铁是很有效的。

本发明适用于在均匀磁场空间中产生0.3T以上磁场的磁场产生装置。因为在该产生强磁场的磁场产生装置中泄露磁通更多，故设置屏蔽用磁铁很有效。

屏蔽用磁铁优选为稀土烧结磁铁。通过将磁力大的稀土烧结磁铁用作屏蔽用磁铁并且使用隔板，使得不会由少量的磁铁引起磁饱和，从而可更有效地抑制泄露磁通。

在本发明的另一种优选实施方案中，提供一种磁场产生装置的组装方法，该方法为具有板状磁轭的磁场产生装置的组装方法，在隔板的一个主面上安装屏蔽用磁铁后，在该状态下将隔板的另一主面安装在板状磁轭的主面上。

在本发明中，事先在隔板上安装好屏蔽用磁铁，在该状态下，将隔板安装在板状磁轭的主面上，故在隔板的所定位置可容易地配置屏蔽用磁铁，可安全地进行磁场产生装置的组装。

本发明的上述目的及其它目的、特征、局面及优点，可从与附图相关的下述实施例得到充分说明。

附图说明

图1为显示本发明一实施例的立体图；

图2为显示本发明一实施例的平面图；

图3为显示本发明一实施例的主视图；

图4为显示安装盖部件的状态的示例图；

图5为显示本发明一实施例的仰视图；

图6为显示屏蔽用磁铁及隔板的组装方法的示例图；

图7为显示试验结果的表格图；

图8A～图8E为用于说明试验结果的示例图。

具体实施方案

下面，参照附图说明本发明的实施例。

参照图1至图4，本发明的一实施例的MRI用磁场产生装置10为开放型装置，包括相对配置的一对板状磁轭14a和14b，形成空隙12。板状磁轭14a包括开放侧的前部16a和后部18a。前部16a的上面形成斜面20a，板状磁轭14a向着开放部的前方变薄地形成，从而使得磁轭轻量化。同样，板状磁轭14b包括开放侧的前部16b和后部18b。为了使磁轭轻量化，前部16b设成比后部18b薄，前部16b的下面借助斜面20b与后部18b的下面连接。

在板状磁轭14a和14b的彼此相对的面上，配置有永久磁铁22a和22b，在永久磁铁22a和22b的彼此相对的面上，固定有磁极片24a和24b。一对板状磁轭14a和14b通过配置在后部18a和18b的各自两端部间的两根柱状的支撑磁轭26而磁性结合。板状磁轭14a、14b以及支撑磁轭26由软铁构成。在所述开放型磁场产生装置10中，支撑磁轭26配置在装置后方。通过所述构成，如图3所示，在永久磁铁22a和22b之间形成均匀磁场空间12a，产生箭头Y所示的磁通。此时，如图2所示，按照从形成在永久磁铁22a和22b之间的均匀磁场空间12a的中心P看去、开放部的开放角度α成连续150度以上的方式，配置支撑磁轭26。所述开放部指不存在支撑磁轭26的空间。

在板状磁轭14a的后部18a上面，对称地配置有两个长方形板状隔板28，在隔板28上配置有大致呈正方形板状的屏蔽用磁铁30。换而言之，两个屏蔽用磁铁30设置在板状磁轭14a的上面的后方。如图2所述，在板状磁轭14a上的各屏蔽用磁铁30的一部分30a配置为：从永久磁铁22a的外周边A1(形成在背面)露出并且不与支撑磁轭26重叠地形成间隙G。如图3的箭头B所示，支撑磁轭26形成为磁路，因为磁通集中在板状磁轭14a与支撑磁轭26的结合部分，故板状磁轭14a的位于间隙G的部分容易磁饱和。通过避开所述容易磁饱和的区域配置屏蔽用磁铁30，可不促进磁饱和地抑制泄露磁通。可确保空隙12中心部的磁场强度。

进而，在板状磁轭14a的前部16a上面的斜面20a上，配置有长方形板状的隔板32，在隔板32上配置有长方形板状的屏蔽用磁铁34。换而言之，屏蔽用磁铁34设置于板状磁轭14a的上面的开放侧前方。通常，在开放型磁场产生装置10中开放部一侧的泄露磁通较大。因此，通过在装置的前部16a中配置屏蔽用磁铁34，可进一步抑制泄露磁通。

隔板28和32的厚度例如为30mm、由电磁软铁构成。屏蔽用磁铁30和34例如由35×50×50mm的大致为正方体的磁铁单体组合而成，具有与泄露磁通方向相反的磁化。作为在屏蔽用磁铁30和34中使用的磁铁，可使用钕烧结磁铁(R-Fe-B系烧结磁铁)、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁。其中铁氧体磁铁重量大且运输中在20℃的低温下有可能产生退磁。如使用具有高磁能积的磁铁可获得高度屏蔽效果，并且，因为需要使磁铁变薄、使装置小型化，故希望使用稀土烧结磁铁。通常矫顽磁力在1000kA/m以上较好，但在运输时高温的情况下，希望使用矫顽磁力更高的材料。作为永久磁铁22a、22b例如使用住友特殊金属株式会社生产的NEOMAX-47，作为屏蔽用磁铁30、34同样使用住友特殊金属株式会社生产的NEOMAX-39SH等。关于R-Fe-B系烧结磁铁在美国专利第4,770,723号和第4,792,368号中有所记载。

如图4所示，隔板28通过隔板安装螺丝36被固定在板状磁轭14a上，隔板28和屏蔽用磁铁30被盖部件38覆盖。盖部件38例如由SUS304等形成的非磁性部件构成，通过盖安装螺丝40安装在板状磁轭14a的后部18a上面。并且，隔板32通过隔板安装螺丝42固定，隔板32和屏蔽用磁铁34被盖部件44覆盖。盖部件44例如也由SUS304(不锈钢)等形成的非磁性部件构成，通过盖安装螺丝46安装在板状磁轭14a的前部16a的斜面20a上。屏蔽用磁铁30、34由多个磁铁单体构成，各磁铁单体在隔板28、32上被同极邻接地接合。由此，在接合脱落时磁铁单体有可能借助反作用力而飞出，但盖部件38、44可防止所述情况的发生。此时，盖部件38的外侧表面与屏蔽用磁铁30的表面之间的距离T1、以及盖部件44的外侧表面与屏蔽用磁铁34的表面之间的距离T2分别设定在2mm以上。

如图5所示，在板状磁轭14b一侧也同样，在板状磁轭14b的后部18b的下面，对称地配置两个隔板28，在隔板28上配置有屏蔽用磁铁30。换而言之，两个屏蔽用磁铁30设置在板状磁轭14b的下面的后方。由图5可知，在板状磁轭14b上的各屏蔽用磁铁30的一部分30a配置为：从永久磁铁22b的外周边A2露出且不与支撑磁轭26重合地形成间隙G。并且，在板状磁轭14b的前部16b下面的平坦面上，配置有隔板32，在隔板32上配置有屏蔽用磁铁34。换而言之，屏蔽用磁铁34设置在板状磁轭14b的下面的开放侧的前方。

在板状磁轭14b一侧，与图4所示的板状磁轭14a的情况一样，通过盖部件将隔板28与屏蔽用磁铁30、以及隔板32与屏蔽用磁铁34覆盖，各部件被固定。

如上所述，屏蔽用磁铁30和34分别被盖部件38和44所保护，因此可防止屏蔽用磁铁30与34的破损。另外，因为盖部件38和44是非磁性部件，故屏蔽用磁铁30和34产生的磁通既不会被短路也不会被遮蔽，可确实地减少泄露磁通。

而且，因距离T1和T2设定在2mm以上，故即使磁性部件被屏蔽用磁铁30、34所吸引，也可减弱其吸引力，能容易地从盖部件38、44取下所吸着的磁性部件。

在板状磁轭14b的下面，在与两根支撑磁轭26相对应的位置分别安装脚部48，在板状磁轭14b的前部16b下面的平坦部，安装有两个脚部50。脚部48和50由非磁性体构成。由此，在组装作业时，可防止脚部48和50被屏蔽用磁铁30或34吸引，不会给操作者带来危险。

在磁场产生装置10中，隔板28、屏蔽用磁铁30和盖部件38如下所述地安装在板状磁轭14a上。

参照图6，首先，板状磁轭14a的两端部被支撑台52所支撑，在板状磁轭14a的所定位置直立设置四根引导棒54。在隔板28上的所定位置用粘着剂等将屏蔽用磁铁30固定。在该状态下用起重机等将隔板28吊起运到板状磁轭14a上，将引导棒54插入隔板28的各孔56内，使隔板28下降。由此隔板28和屏蔽用磁铁30被配置在板状磁轭14a上的所定位置。之后，将引导棒54取出，取而代之，将隔板安装螺丝36拧入，将隔板28固定在板状磁轭14a上。然后，在被固定的隔板28与屏蔽用磁铁30上覆盖盖部件38，所述盖部件38通过盖安装螺丝40被安装在板状磁轭14a上。

隔板34、屏蔽用磁铁36和盖部件44也同样。并且，板状磁轭14b的下面也同样安装有隔板30与34、屏蔽用磁铁32与36、盖部件38与44。

下面对所述磁场产生装置10的一个试验例进行说明。

在图7所示的①～⑤的各种情况下，测定均匀磁场空间12a的中心P处的磁场强度，以及在从均匀磁场空间12a的中心P到板状磁轭14a的中心上方处磁场达到1mT之位置的距离(磁场1mT线)。到达磁场1mT线的距离小意味着泄露磁通少。在此，在图1～图3、图5所示的板状磁轭14a和14b的各3个位置，相应①～⑤的各种情况安装隔板或屏蔽用磁铁进行试验。

①在没有配置安装部件即隔板和屏蔽用磁铁的情况下，如图8A所示，磁通从板状磁轭14a中流过，得到如图7所示的结果。

②在板状磁轭14a和14b上只安装铁制成的隔板28和32的情况下，如图8B所示，虽然因实质性地增加了板状磁轭14a和14b的厚度而提高了磁场强度，然而泄露磁通却只有少量减少。

③在板状磁轭14a和14b上直接贴附屏蔽用磁铁30和34的情况下，虽然泄露磁通减少，但如图8C所示，由于屏蔽用磁铁30和34自身产生的磁通使得板状磁轭14a和14b部分磁饱和，故部分透磁率降低，均匀磁场空间12a的中心P处的磁场强度降低。

④在将屏蔽用磁铁30和34装在非磁性部件(SUS304)构成的隔板28和32上后，再安装在板状磁轭14a和14b的情况下，屏蔽用磁铁30和34可远离板状磁轭14a和14b。因此，虽然泄露磁通比③的情况有所增加，但如图8D所示，屏蔽用磁铁30和34自身所产生的磁通对板状磁轭14a和14b的磁阻抗没有影响，故可抑制板状磁轭14a和14b的磁饱和，光凭这一点就能提高均匀磁场空间12a的中心P处的磁场强度。但是，屏蔽用磁铁30和34所产生的磁通的一部分流向板状磁轭14a和14b。

⑤在将屏蔽用磁铁30和34安装在铁制成的隔板28和32上后，再安装在板状磁轭14a和14b上的情况下，如图8E所示，屏蔽用磁铁30和34所产生的磁通主要通过隔板28和32，不会对板状磁轭14a和14b的磁阻抗产生影响，进而由于隔板28和32是由铁制成的，故实质上增加了板状磁轭14a和14b的厚度，因此可抑制磁饱和，提高磁场强度，并减少泄露磁通。

由此，在磁场产生装置10中，通过设置隔板28和32使得屏蔽用磁铁30和34分别远离板状磁轭14a和14b，所以可缓和板状磁轭14a和14b的磁饱和，可提高空隙12的磁场强度。进而，当隔板28和32由铁等磁性部件构成时，可减少泄露磁通。特别是，在磁场产生装置10这样的开放型磁场产生装置中，有磁通在磁轭结合部的局部集中的倾向，在该部分容易产生磁饱和，故本发明很有效。

并且，通过将磁力大的稀土烧结磁铁用作屏蔽用磁铁30和34，并且使用隔板28和32，不会由少量的磁铁引起磁饱和，可更有效地抑制泄露磁通。

如果在板状磁轭14a和14b上分别直接安装屏蔽用磁铁30和34，则在板状磁轭14a和14b以及屏蔽用磁铁30和34之间产生强大吸引力，很难将屏蔽用磁铁30和34精确且安全地配置在所定的位置。但是，在磁场产生装置10中，在隔板28和32上事先安装屏蔽用磁铁30和34，在该状态下将隔板28和32安装在板状磁轭14a和14b的主面上，故可容易地在隔板28和32上的所定位置配置屏蔽用磁铁30和34，可安全地组装磁场产生装置10。在使用稀土烧结磁铁作为屏蔽用磁铁30和34时会更有效。

一般情况下，如板状磁轭的厚度增大则泄露磁通减少，例如要产生0.35T的磁场就要使板状磁轭的厚度为30cm。此时，磁场产生装置大致为20吨，对地板的强度有要求，故设置场所受到限制，同时搬运也很困难。因此，板状磁轭的厚度不能再往上增加了。所以板状磁轭的厚度设定为磁通不饱和的较薄程度。例如，象磁场产生装置10那样，为了使装置轻量化而将板状磁轭14a和14b的各自前部16a和16b形成为较薄。在这种情况下，在磁通集中的区域无论如何也会发生磁饱和从而磁通发生泄露。在此，在磁场产生装置10中，在板状磁轭14a和14b的较薄的位置等必要位置处借助隔板28和32分别配置有屏蔽用磁铁30和34，由此不会增加板状磁轭14a和14b自身的厚度，能使磁场产生装置10轻量化，可抑制泄露磁通。

特别是，本发明适用于在均匀磁场空间12a内产生0.3T以上强磁场的磁场产生装置。

进而，因为MRI装置被设置在医院里，如泄露磁通多则医院里的电子机器可能发生误操作。并且，当装有心脏起搏器的人走进强磁场区域时可能会引起心脏起搏器的误操作。由此，为了将产生0.5mT以上磁场的区域限定在狭窄区域内，需要庞大的磁屏蔽工程，或者说需要广阔的设置空间。但是在本发明中，因为可减少泄露磁通，故可改善上述问题。

并且，隔板和屏蔽用磁铁也可只设在板状磁轭14a和14b的任一方。

另外，本发明可适用于使用一根支撑磁轭或四根支撑磁轭的磁场产生装置，例如，也可适用于特开2000-139874号公报中所示的磁场产生装置。

本发明已被详细说明和图示，然而只是作为图解和一例而使用，不应理解为是对其的限定，本发明的精神和范围只被权利要求的内容所限定。

Claims (12)

1.一种磁场产生装置，其具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在所述一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；设置在至少一方的所述板状磁轭的另一主面上的屏蔽用磁铁；以及插在所述板状磁轭和所述屏蔽用磁铁之间的隔板。

2.根据权利要求1所述的磁场产生装置，其中，所述隔板是磁性部件。

3.一种磁场产生装置，其具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；使所述一对板状磁轭磁性结合的两根以下的支撑磁轭；配置在所述一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；以及分别设置在至少一方的所述板状磁轭的另一主面的开放侧前方和后方的第1屏蔽用磁铁和第2屏蔽用磁铁。

4.一种磁场产生装置，其具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在所述一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；设置在至少一方的所述板状磁轭的另一主面上的屏蔽用磁铁；以及设置在所述屏蔽用磁铁上的盖部件。

5.根据权利要求4所述的磁场产生装置，其中，所述盖部件为非磁性部件。

6.根据权利要求5所述的磁场产生装置，其中，所述盖部件的外侧表面与所述屏蔽用磁铁表面之间的距离设定为2mm以上。

7.一种磁场产生装置，其具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在所述一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；设置在至少一方的所述板状磁轭的另一主面上的屏蔽用磁铁；以及形成在设置有所述屏蔽用磁铁的所述板状磁轭的所述另一主面上的非磁性脚部。

8.一种磁场产生装置，其具备：形成空隙地相对配置的一对板状磁轭；配置在所述一对板状磁轭的彼此相对的主面上的永久磁铁；按照使一对板状磁轭磁性结合、并形成从永久磁铁间的均匀磁场空间的中心看去具有连续150度以上的开放角度的开放部的方式设置的支撑磁轭；以及设置在至少与一方的板状磁轭的开放部相对应的另一主面上的屏蔽用磁铁。

9.根据权利要求8所述的磁场产生装置，其中，在所述板状磁轭的另一主面上有斜面，以使所述板状磁轭变薄，在所述斜面上设有所述屏蔽用磁铁。

10.根据权利要求8或9所述的磁场产生装置，其中，在所述均匀磁场空间内产生0.3T以上的磁通。

11.如权利要求1至10的任一项所述的磁场产生装置，其中，所述屏蔽用磁铁为稀土烧结磁铁。

12.一种磁场产生装置的组装方法，该方法为具有板状磁轭的磁场产生装置的组装方法，在隔板的一个主面上安装屏蔽用磁铁之后，在该状态下，将所述隔板的另一主面安装在所述板状磁轭的主面上。

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