JP2002159467A - Ｍｒｉ用磁気回路の組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 着磁前のブロック及び磁極片を組み立てた
後、超伝導磁石によりブロックを着磁して磁石ブロック
から構成される永久磁石を作成する。続いて、この永久
磁石と磁極片を有するユニットをＭＲＩの継鉄内部に組
み込む。 【解決手段】 厚み方向に磁化された１対の永久磁石を
対向させて継鉄内部に配置し、前記１対の永久磁石の対
向する面の夫々に磁極片６０，６２を設け、該磁極片間
の空隙に磁場を発生させる永久磁石対向型磁気回路にお
いて、着磁前の複数のブロック６８，７２と磁極片とを
組み合わせた後に、超伝導磁石を用いて前記複数のブロ
ックを着磁し、継鉄内部に組み込むことを特徴とするＭ
ＲＩ用磁気回路の組立方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】核磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲ
Ｉ）は、磁気共鳴現象を利用した断層撮影装置であり、
医療診断などに盛んに使用されている。ＭＲＩの磁場発
生用として、常伝導電磁石、超伝導電磁石、或いは、永
久磁石が使用されているが、最近の希土類永久磁石特性
の格段の向上により、０．３Ｔ以下の低磁場強度のＭＲ
Ｉの磁場発生用として希土類永久磁石（以下単に永久磁
石と称する）を使用することが主流となっている。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩには、直径が例えば約１ｍ程度の
円盤状の永久磁石が使用される。しかし、このような大
きな直径の永久磁石を単一の磁石として製造するのは困
難なため、複数の磁石ブロックを組み合わせて略円盤状
の永久磁石としている。

【０００３】上述の磁石ブロックは、磁性粉末を１辺が
４〜１０ｃｍ程度の略立方体状に加圧成型した後に焼結
して着磁したものであり、極めて強い磁力を有する。こ
のため、磁石ブロックをＭＲＩの継鉄内部に組み込むに
は大掛かりな組立装置を必要とするという問題があっ
た。

【０００４】以下、本発明が解決する課題を明確にする
ために、従来の問題点を図５〜図７を参照して説明す
る。この従来例は、特許第２９５３６５９号に開示され
ているものである。

【０００５】図５はＭＲＩの磁場発生装置の組立後の概
略を示す斜視図である。１対の板状継鉄１０及び１２を
４本の柱状継鉄１４ａ〜１４ｄで支持する。下側の板状
継鉄１０の上面には、複数の略立方体の磁石ブロック１
６を組み合わせて略円盤状の永久磁石１８とし、更に、
この略円盤状の永久磁石１８の上面に磁極片１９を設け
る。この磁極片１９は、通常、軟鉄などの軟質磁性体を
材料として製作され、装置の中心部に均一磁場を発生さ
せるために設けるものである。磁石ブロックの数は、円
盤状磁石１８の大きさ、磁石ブロックの大きさ（幅及び
奥行）などに依存するが数１００個に達する場合があ
る。図５には示されていないが、上側の板状継鉄１２の
中心側（板状継鉄１２の下側）にも上述の永久磁石１８
及び磁極片１９と同様の永久磁石及び磁極片が設けられ
ている。

【０００６】上述したように、複数の磁石ブロック１６
の夫々は、極めて大きな磁力を有する。このような磁石
ブロックを１個づつ板状継鉄１０に整然と配置する際、
磁石ブロックが板状継鉄１０に強力に吸着するため、大
掛かりな装置と非常に長い作業時間を必要とする。

【０００７】この従来例によれば、図６の（ａ）及び
（ｂ）に示すように、磁石ブロック１６を板状継鉄１０
に搬入する前に、板状継鉄１０の略中央にアルミニュー
ム等の非磁性材料からなる位置決め用の突起２０及びガ
イドレール２２ａ〜２２ｂを設置し、この突起２０及び
ガイドレール２２ａ〜２２ｂを基準として磁石ブロック
１６を板状継鉄１０上に順次配置する。詳細な説明は省
略するが、例えば、磁石ブロック１６ｎ（図６の
（ｂ））を所定位置に設置するには、この磁石ブロック
１６ｎを板状継鉄１０に吸着した状態で摺動させて設定
位置の近傍に運んで一旦搬送を停止し、隣接する設置済
みの磁石ブロックの側面に接着剤を塗布して所定位置に
設置する。この際、新たに設置しようとする磁石ブロッ
ク１６ｎと既に設置されている磁石ブロックとの反発力
に抗するために設置しようとする磁石ブロック１６ｎを
押圧する必要がある。

【０００８】このように、従来例によれば、数１００個
（例えば）のブロックを個別に着磁して磁石ブロックを
製作した後に、これらの磁石ブロックを１個づつ板状継
鉄上を滑らして所定位置に近づけ、更に、設置済みの磁
石ブロックとの反発力に抗して設置する必要がある。従
って、非常に長い作業時間を要し、且つ、特別の装置を
準備しなければならないという問題がある。

【０００９】更に、上述したと同様な方法で、上部の板
状継鉄１２に複数の磁石ブロック及び磁石片を組み込
み、図７に示すように、クレーンを使用して柱状継鉄１
４ａ〜１４ｄと組み合わせる。しかし、磁石ブロックな
どを組み込んだ板状継鉄１２を垂下させて、永久磁石１
８を設けた下部の板状継鉄１０に近づけると、上部の板
状継鉄１２は永久磁石１８に吸引されるので、板状継鉄
１２を所定位置に短時間で配置するのは容易ではない。
このため、この従来例では、棒状の案内部材３０を柱状
継鉄１４ａ〜１４ｂの上端に設けると共に、これらの案
内部材３０を受ける孔３２を板状継鉄１２に設けてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例によれ
ば、先ず、ブロックを１個づつ着磁して複数の磁石ブロ
ックを作成する。次に、これらの複数の磁石ブロックを
１個づつ“磁石ブロック組込装置”を用いて板状継鉄に
設置する。続いて、磁石の吸引力に抗して柱状継鉄を組
み込み、最後に、永久磁石を有する上部の板状継鉄を、
強力な磁場が発生している中で、別の装置を用いて柱状
継鉄と組合わせる。したがって、上述の従来例は大掛か
りの装置と共に長時間に亘る作業が要求されていた。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、上述のような問題点を解決し
たＭＲＩ用磁気回路の組立方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、厚み方向に磁
化された１対の直径５０ｃｍ以上の永久磁石を対向させ
て継鉄内部に配置し、前記１対の永久磁石の対向する面
の夫々に磁極片を設け、該磁極片間の空隙に磁場を発生
させる永久磁石対向型磁気回路において、着磁前の複数
のブロックと磁極片とを組み合わせた後に、前記複数の
ブロックを着磁し、継鉄内部に組み込むことを特徴とす
るＭＲＩ用磁気回路の組立方法である。更に、前記複数
のブロックの着磁は、超伝導磁石を用いて行うことを特
徴としている。

【００１３】

【実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１４】図１は、本発明の実施の形態を利用して組
み立てたＭＲＩ用磁気回路の概略を示す図である。図１
では、板状継鉄５０及び５２を２本の柱状継鉄５４（図
面では１本しか示されていない）で支持している。しか
し、図１の装置に於いても、図５と同様に、４本の柱状
継鉄により板状継鉄５０及び５２を支持するようにして
もよい。この一対の板状継鉄５０及び５２の間には、厚
み方向で且つ同方向に磁化された略円盤状の永久磁石５
６及び５８を対向させて設け、更に、これらの永久磁石
５６及び５８の対抗面には夫々円盤状の磁極片６０及び
６２が取り付けられている。参照番号６４及び６６は、
夫々、後述する着磁前のブロック（着磁後に永久磁石ブ
ロックとなる）を支持（保持）する磁性材料例えば軟鉄
からなる基板（磁石ベース板）を示す。

【００１５】図２（ａ）は、基板６４の上に複数の着磁
前のブロック６８を配置して直径５０ｃｍ以上の略円盤
状としたものの斜視図である。複数のブロック６８の夫
々は後述する超伝導磁石による着磁を行い、従来例で説
明した磁石ブロックとなる。着磁前のブロック６８は、
磁性粉末を一辺が例えば４〜１０ｃｍ程度の略立方体状
に加圧成型して焼結したものであり、従来の着磁前のブ
ロックと同様にNd-Fe-B系、Sm-Co系、Sm-Fe-N系であ
る。

【００１６】ブロック６８は着磁されていないので、こ
れらのブロック６８を基板６４上に配置するのは極めて
容易である。例えば、基板６４の表面に碁盤の目のよう
な印を付けておいてその箇所に複数のブロック６８を単
純に配置していけばよい。この場合、ブロック６８の底
面或いは基板６４の表面に適当な接着剤を塗布してブロ
ックの位置を固定する。更に、ブロック６８の側面にも
接着剤を塗布してブロックの位置固定を更に補強するよ
うにしてもよい。或いは、基板６４上に枠（図示せず）
を固定し、この枠の中に複数のブロックを配置すること
もできる。

【００１７】基板６４の上に所定数のブロック６８を配
置したら、図２（ｂ）に示すように、主に軟鉄からなる
磁極片６０を設置する。この際も、ブロック６８は磁化
されていないので磁極片６０の設置は簡単な装置（クレ
ーン等）を用いて短時間に行うことができる。磁極片６
０とブロック６８との位置を固定するために接着剤を使
用してもよく、或いは、接着剤の塗布を省略することも
可能である。図２（ｂ）に示す部材６０、６４及び６８
の構成体をユニット７０とする。

【００１８】図２（ｃ）は、同様な手順で、着磁前のブ
ロック７２を上部の基板６６の上に設置し、図２（ｂ）
に示したユニット７０と同様のユニット７４を作成する
様子を示す。ユニット７４は、その上に設けたブロック
７２を着磁する際、図３に示すように上面が下側となる
ようにされるので、基板６６、ブロック７２、磁極片６
２を相互に確実に固定する必要がある。

【００１９】ブロックの着磁には、超伝導磁石或いは常
伝導磁石を用いる場合、或いはパルス磁場による方法が
挙げられる。この内、着磁装置を組み立てる際の容易
性、着磁装置の経済性、大型の磁石作成を考慮すれば、
超伝導磁石による着磁が好適である。最近、超伝導磁石
の大型化が進み、内径１０００ｍｍで約２Ｔ以上の磁界
を発生できる超伝導磁石が製造可能となっている。本発
明はこのような超伝導磁石を利用している。

【００２０】図３を参照し、上述の２個のユニット７０
及び７４を超伝導磁石により着磁する様子を説明する。
超伝導コイル８０は、昇降装置８２により上下方向に移
動可能である。図示していないが、超伝導コイル８０を
冷却する冷凍装置がコイルの近傍に配置される。上述し
たユニット７０及び７４をユニット搭載台８４に載せ
て、この搭載台８４を超伝導コイル８０の真下に搬送し
てくる。ユニット搭載台８４に設置されたユニット７０
及び７４は、図１に示した上下の板状継鉄５０及び５２
の間の距離ｈと等しくなるように離して設置すれば、後
続する作業のために便利である。

【００２１】図３のように設定した後、超伝導コイル昇
降装置８２により、超伝導コイル８０を下げて、その中
心が、基板６６に固定した複数のブロック７２の上下方
向の中心と略一致するようにする。その後、図示しない
電源から電流を超伝導コイルに流して超伝導磁石とし、
ブロック７２を着磁して永久磁石５８（図１参照）とす
る。次に、下方に設置したブロック６８を着磁するため
に、超伝導コイル昇降装置８２を操作してコイル８０を
更に下げ、その中心が基板６４に固定した複数のブロッ
ク６８の上下方向の中心と略一致するようにして、上述
の場合と同様にブロック５６を着磁して永久磁石５６を
作成する。

【００２２】着磁は、着磁しようとする複数のブロック
の中心において２Ｔ以上、好ましくは２〜１０Ｔの磁界
が発生するように電流値を設定して行われる。このよう
に、超伝導コイルに例えば２回電流を流して（即ち、２
回の着磁作業により）永久磁石５６及び５８を作成す
る。永久磁石５６及び５８の厚み方向の磁化方向は同方
向なので、上述のように、ユニット７０及び７４を同一
のユニット搭載台８４に搭載することができる。

【００２３】図４は、着磁を行って永久磁石（図１の５
６及び５８に相当）とした磁石ブロックを有するユニッ
ト７０及び７４を継鉄内部に組み込む様子を示す図であ
る。ユニット組込装置は、ユニット７０及び７４を上下
の板状継鉄５０及び５２の方にジャッキなどで押し出す
押出装置９０と、ユニット７０及び７２を案内するガイ
ドレール９２を備えている。

【００２４】着磁した永久磁石５６，５８と夫々対応す
る板状継鉄５０，５２の間の吸引力は、例えば数１０ト
ンにもなる場合があるが、基板６４，６６と夫々対応す
る板状継鉄５０，５２にグリースなどを塗布して摩擦を
軽減させれば、例えば数トンの力で組み込むことが可能
である。

【００２５】次に、具体的な寸法を挙げて上述の本発明
に係る実施例を説明する。まず、直径１２００ｍｍで厚
さ３０ｍｍの鉄製の円盤状の基板（ベース板）を用意
し、その上に各辺が５０ｍｍの立方体のNd-Fe-Bブロッ
クを複数個接着剤を用いて２段積みとし、直径が略１２
００ｍｍで厚さ１００ｍｍの円盤状のブロック構成体
（集合体）を形成する。次に、このブロック構成体の上
に、直径１１００ｍｍで高さが１００ｍｍの磁極片を載
せたものを２個製作する（即ちユニット７０及び７４を
製作する）。上述したように、この時点ではブロックは
着磁されていない。この２個のユニット７０及び７４を
図３に示す超伝導磁石を利用した着磁装置にセットして
夫々のブロックの着磁を行う。

【００２６】超伝導コイル８０は、直径が２５００ｍ
ｍ、内径１３００ｍｍ、高さ１５００ｍｍの円筒形であ
り、コイル８０の中心部での磁場強度は約２Ｔである。
昇降装置８２を動作させて超伝導コイル８０を下げ、コ
イル８０の中心部が上部のユニット７４の中心部となる
ようにしてこの状態を維持する。次に、超伝導コイル８
０に電流を流して磁界を発生させて着磁を行う。この場
合、急激に磁場強度を上げると超伝導状態がなくなるの
で、磁場強度を徐々に上げて約４時間をかけて着磁を行
う。更に、昇降装置８２を下げて下部のユニット７０に
対しても着磁を行う。

【００２７】次に、図４に示すように、着磁されたブロッ
クを有するユニット７０及び７４をユニット装置を使用
して予め組み立てられた継鉄（ヨーク）に組み込む。こ
のようにして、上下の磁極片間の距離（ギャップ）４０
０ｍｍの中心部に０．２Ｔの磁場強度の磁気回路を組み
立てることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来例のようにブロックを１個づつ着磁して複数の磁石
ブロックを作成する必要がなくなる。従って、複数の磁
石ブロックを１個づつ“磁石ブロック組込装置”を用い
て２個の板状継鉄の夫々に設置する必要も存在しない。
更に、磁石の吸引力に抗して柱状継鉄を組み込みという
問題も解決できる。更にまた、永久磁石を有する上部の
板状継鉄を、強力な磁場が発生している中で、別の装置
を用いて柱状継鉄と組合わせるという問題も解決できる
という顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を利用して組み立てたＭＲＩの磁気回路
の概略を示す図。

【図２】複数の着磁前のブロックを基板上に配置し、更
に磁極片を設けたユニットを示す図。

【図３】組み上がったユニットを超伝導磁石により着磁
する様子を示す図。

【図４】着磁して作成した永久磁石を有するユニットを
継鉄内部に組み込む様子を示す図。

【図５】ＭＲＩの従来の磁場発生装置の概略を示す図。

【図６】磁石ブロックを下側の板状継鉄に組み込む従来
の手法を説明する図。

【図７】磁石ブロックを組み込んだ上側の板状継鉄を柱
状継鉄に組み込む様子を示す図。

【符号の説明】

５０，５２：板状継鉄 ５４：柱状継鉄 ５６，５８：永久磁石 ６０，６２：磁極片 ６４，６６：基板 ６８，７２：着磁前のブロック ７０，７４：基板、着磁前のブロック、磁極片などから
なるユニット ８０：超伝導コイル ８４：ユニット搭載台 ９０：ユニット組込み装置の一部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚み方向に磁化された１対の永久磁石を対
   向させて継鉄内部に配置し、前記１対の直径５０ｃｍ以
   上の永久磁石の対向する面の夫々に磁極片を設け、該磁
   極片間の空隙に磁場を発生させる永久磁石対向型磁気回
   路において、着磁前の複数のブロックと磁極片とを組み
   合わせた後に、前記複数のブロックを着磁し、継鉄内部
   に組み込むことを特徴とするＭＲＩ用磁気回路の組立方
   法。
2. 【請求項２】前記複数のブロックの着磁は超伝導磁石を
   用いて行うことを特徴とする請求項1に記載のＭＲＩ用
   磁気回路の組立方法。