JP2004261585A - 円形ポールピース、積層ブロックの製造方法およびｍｒｉ装置 - Google Patents

円形ポールピース、積層ブロックの製造方法およびｍｒｉ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 作業を簡単化できると共にコストを低減でき、さらに隙間の出来ない円形ポールピースを提供する。
【解決手段】 正六角形の方向性電磁鋼板タイルを多数積層した積層ブロック１０３を円形に並べて円形ポールピースを構成する。
【効果】 異形の軟磁性材料タイルが不要であるから、作業を簡単化できると共にコストも低減できる。また、積層ブロックを隙間なく略円形に並べることが出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）用磁気回路を構成する円形ポールピース、その円形ポールピースに用いる積層ブロックの製造方法、および、その円形ポールピースを用いたＭＲＩ装置に関する。
従来、ＭＲＩ用磁気回路を構成する円形ポールピースは、四角形又は矩形の軟磁性材料タイルおよび縁部を充填するための異形の軟磁性材料タイルを積層した積層ブロックを並べて全体として略円形としたり（例えば、特許文献１の図１参照。）、台形又は環状扇形の軟磁性材料タイルを積層した積層ブロックを多重同心リング状に並べて全体として略円形としている（例えば、特許文献１の図２１参照。）。
特開２０００−２００７１６号公報
四角形又は矩形の軟磁性材料タイルおよび縁部を充填するための異形の軟磁性材料タイルを積層した積層ブロックを並べて全体として略円形とする場合、異形の軟磁性材料タイルを並べる必要があり、作業が繁雑になると共にコスト高になる問題点がある。
他方、台形又は環状扇形の軟磁性材料タイルを積層した積層ブロックを多重同心リング状に並べて全体として略円形とする場合、隣接するリングとリングの間または一つのリングを形成する積層ブロックの間に隙間が出来る問題点がある。また、隙間をなくそうとすると、サイズの異なる台形又は環状扇形の軟磁性材料タイルを並べる必要があり、作業が繁雑になると共にコスト高になる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、作業を簡単化できると共にコストを低減でき、さらに隙間の出来ない円形ポールピース、その円形ポールピースに用いる積層ブロックの製造方法、および、その円形ポールピースを用いたＭＲＩ装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、ＭＲＩ用磁気回路を構成する円形ポールピースであって、正六角形の軟磁性材料タイルを積層した積層ブロックを並べて全体として略円形とすることを特徴とする円形ポールピースを提供する。
上記第１の観点による円形ポールピースでは、軟磁性材料タイルを正六角形とするから、これを積層した積層ブロックを隙間なく略円形に並べることが出来る。そして、複数の異形の軟磁性材料タイルが不要であるから、作業を簡単化できると共にコストも低減できる。
第２の観点では、本発明は、上記構成の円形ポールピースにおいて、前記積層ブロックが、同一の正六角形の方向性電磁鋼板タイルを６０°ずつ磁化容易軸の方向を変えながら積層して全体として無方向性にしたものであることを特徴とする円形ポールピースを提供する。
上記第２の観点による円形ポールピースでは、高透磁率が得られる方向性電磁鋼板タイルを用いるから、残留磁化を小さく出来る。そして、６０°ずつ磁化容易軸の方向を変えながら方向性電磁鋼板タイルを積層して全体として無方向性にするから、外部磁場の方向（特に勾配磁場の方向）にかかわらず、外部磁場の切り換えに伴って発生する残留磁化を小さく出来る。
第３の観点では、本発明は、上記構成の円形ポールピースにおいて、前記積層ブロックが、同一の正六角形の方向性電磁鋼板タイルを６０°ずつ磁化容易軸の方向を変えながら積層して全体として無方向性にすると共に磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板タイルを混在させて積層したものであることを特徴とする円形ポールピースを提供する。
上記第３の観点による円形ポールピースでは、高透磁率が得られる方向性電磁鋼板タイルを用いるから、残留磁化を小さく出来る。そして、６０°ずつ磁化容易軸の方向を変えながら方向性電磁鋼板タイルを積層して全体として無方向性にするから、外部磁場の方向（特に勾配磁場の方向）にかかわらず、残留磁化を小さく出来る。さらに、方向性電磁鋼板タイルに比べて透磁率は低いが安価な無方向性電磁鋼板タイルを混在させて積層する（積層ブロックの高さ調整のため）から、コストを低減できる。
第４の観点では、本発明は、上記構成の円形ポールピースにおいて、前記積層ブロックが、磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板タイルを積層したものであることを特徴とする円形ポールピースを提供する。
上記第４の観点による円形ポールピースでは、安価な無方向性電磁鋼板タイルを用いるから、コストを低減できる。
第５の観点では、本発明は、上記構成の円形ポールピースにおいて、前記軟磁性材料タイルの一辺が約２.５[ｃｍ]以下であることを特徴とする円形ポールピースを提供する。
上記第５の観点による円形ポールピースでは、軟磁性材料タイルの最大径が約５[ｃｍ]以下になるから、勾配磁場による渦電流の影響を抑制できる点で有利となる。
第６の観点では、本発明は、磁化容易軸を有する方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして方向性電磁鋼板タイルを製作し、磁化容易軸を６０°ずつ回転させて複数の前記方向性電磁鋼板タイルを積層して全体として無方向性にし、接着剤を用いて一体化、もしくはかしめ製法を用いて一体化、もしくはリベットまたはスクリューを用いて一体化することを特徴とする積層ブロックの製造方法を提供する。
上記第６の観点による円形ポールピースでは、上記第２の観点による円形ポールピースに用いる積層ブロックを好適に製造できる。
第７の観点では、本発明は、磁化容易軸を有する方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして方向性電磁鋼板タイルを製作すると共に磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして無方向性電磁鋼板タイルを製作し、磁化容易軸を６０°ずつ回転させて複数の前記方向性電磁鋼板タイルを積層して全体として無方向性にすると共に前記無方向性電磁鋼板タイルを混在させて積層し、接着剤を用いて一体化、もしくはかしめ製法を用いて一体化、もしくはリベットまたはスクリューを用いて一体化することを特徴とする積層ブロックの製造方法を提供する。
上記第７の観点による円形ポールピースでは、上記第３の観点による円形ポールピースに用いる積層ブロックを好適に製造できる。
第８の観点では、本発明は、磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして無方向性電磁鋼板タイルを製作し、複数の前記無方向性電磁鋼板タイルを積層し、接着剤を用いて一体化、もしくはかしめ製法を用いて一体化、もしくはリベットまたはスクリューを用いて一体化することを特徴とする積層ブロックの製造方法を提供する。
上記第８の観点による円形ポールピースでは、上記第４の観点による円形ポールピースに用いる積層ブロックを好適に製造できる。
第９の観点では、本発明は、上記構成の円形ポールピースを具備することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第９の観点によるＭＲＩ装置では、正六角形の軟磁性材料タイルを積層した積層ブロックを隙間なく略円形に並べることが出来る。そして、異形の軟磁性材料タイルが不要であるから、作業を簡単化できると共にコストも低減できる。
本発明の円形ポールピースおよびＭＲＩ装置によれば、異形の軟磁性材料タイルが不要であるから、作業を簡単化できると共にコストも低減できる。また、積層ブロックを隙間なく略円形に並べることが出来る。
また、本発明の積層ブロックの製造方法によれば、本発明の円形ポールピースに用いる積層ブロックを好適に製造できる。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
図１は、実施例１に係る円形ポールピース１００を示す平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。
この円形ポールピース１００は、リング１０１と、リング１０１の内側に設置される炭素鋼製の円板状のベース１０２と、ベース１０２の中央部に略円形に並べて載置される中央部積層ブロック１０３ａと、ベース１０２の周縁部に略ドーナツに並べて載置される周縁部積層ブロック１０３ｂとを具備している。
中央部積層ブロック１０３ａの高さは例えば４２[ｍｍ]であり、周縁部積層ブロック１０３ｂの高さは例えば３６[ｍｍ]である。
なお、中央部積層ブロック１０３ａと周縁部積層ブロック１０３ｂはいずれも正六角形の軟磁性材料タイルを積層した構造であるため、積層構造を説明するときは、両者を区別せず、単に積層ブロック１０３と呼ぶこととする。
図３は、積層ブロック１０３の積層構造の第１例を示す説明図である。
この積層ブロック１０３は、一辺の長さが２.５[ｃｍ]の正六角形の方向性電磁鋼板タイル６０を６０°ずつ磁化容易軸Ａｘの方向を変えながら３枚積層することを繰り返して、全体として無方向性にしたものである。なお、一辺の長さを２.５[ｃｍ]以下としてもよい。
方向性電磁鋼板タイル６０の厚さは例えば０.３５[ｍｍ]であるため、中央部積層ブロック１０３ａでは１２０枚を積層し、周縁部積層ブロック１０３ｂでは１０２枚を積層している。
図４は、積層ブロック１０３の積層構造の第２例を示す説明図である。
この積層ブロック１０３は、一辺の長さが２.５[ｃｍ]の正六角形の方向性電磁鋼板タイル６０を６０°ずつ磁化容易軸Ａｘの方向を変えながら３枚積層し次いで同形状の無方向性電磁鋼板タイル６１を１枚積層することを繰り返して、全体として無方向性にしたものである。
方向性電磁鋼板タイル６０および無方向性電磁鋼板タイル６１の厚さは例えば０.３５[ｍｍ]であるため、中央部積層ブロック１０３ａでは８２枚の方向性電磁鋼板タイル６０と２７枚の無方向性電磁鋼板タイル６１を積層し、周縁部積層ブロック１０３ｂでは７７枚の方向性電磁鋼板タイル６０と２５枚の無方向性電磁鋼板タイル６１を積層している。
図５は、積層ブロック１０３の積層構造の第３例を示す説明図である。
この積層ブロック１０３は、一辺の長さが２.５[ｃｍ]の正六角形の無方向性電磁鋼板タイル６１を積層したものである。
無方向性電磁鋼板タイル６１の厚さは例えば０.３５[ｍｍ]であるため、中央部積層ブロック１０３ａでは１２０枚を積層し、周縁部積層ブロック１０３ｂでは１０２枚を積層している。
図３の積層構造の積層ブロック１０３は次のようにして製造する。
まず、図６に示すように、方向性磁性鋼板ＤＳを金型で型抜きして多数の方向性電磁鋼板タイル６０を作製する。なお、型抜き歪による磁気特性劣化が無視できない場合は、歪取焼鈍を行う。
次に、図３に示すように、方向性電磁鋼板タイル６０を型内かしめ等により必要な枚数回転積層し、積層ブロック１０３を製造する。
そして、図７に示すように、積層ブロック１０３を接着剤液Ｌに浸漬した後、硬化させて一体化し、電磁力が働いてもばらけないようにする。
図４の積層構造の積層ブロック１０３は次のようにして製造する。
まず、図６に示すように、方向性磁性鋼板ＤＳを金型で型抜きして多数の方向性電磁鋼板タイル６０を作製する。なお、型抜き歪による磁気特性劣化が無視できない場合は、歪取焼鈍を行う。
次、図８に示すように、無方向性磁性鋼板ＮＳを金型で型抜きして多数の無方向性電磁鋼板タイル６１を作製する。
次に、図４に示すように、方向性電磁鋼板タイル６０および無方向性電磁鋼板タイル６１を必要な枚数回転積層し、積層ブロック１０３を製造する。
そして、図７に示すように、積層ブロック１０３を接着剤液Ｌに浸漬した後、硬化させて一体化する。
図５の積層構造の積層ブロック１０３は次のようにして製造する。
まず、図８に示すように、無方向性磁性鋼板ＮＳを金型で型抜きして多数の無方向性電磁鋼板タイル６１を作製する。
次に、図５に示すように、無方向性電磁鋼板タイル６１を必要な枚数積層し、積層ブロック１０３を製造する。
そして、図７に示すように、積層ブロック１０３を接着剤液Ｌに浸漬した後、硬化させて一体化する。
上記円形ポールピース１００によれば、異形の軟磁性材料タイルが不要であるから、作業を簡単化できると共にコストも低減できる。また、積層ブロック１０３を隙間なく略円形に並べることが出来る。さらに、積層ブロック１０３の最大長さが５[ｃｍ]であるため、勾配磁界による渦電流の影響を小さく出来る。
図１０は、電磁鋼板タイル７０（方向性電磁鋼板タイル６０または無方向性電磁鋼板タイル６１）を４枚積層し、かしめ製法により一体化した積層ブロック１０３を上から見た図である。図１１は、積層ブロック１０３を横から見た図である。図１２は、積層ブロック１０３を横から見た場合のかしめ部７２の部分拡大図である。
図１０〜図１２に示すように、電磁鋼タイル７０の中心を点対称中心とする３カ所に設けたかしめ部７２により、４枚の電磁鋼タイル７０が積層一体化されている。
なお、図１０〜図１２は、かしめ部７２を３カ所設けた例であるが、これに限らず、電磁鋼タイル７０の中心を点対称中心とする６カ所あるいは１２カ所にかしめ部７２を設けてもよい。
図１３は、電磁鋼板タイル７０を４枚積層し、リベットまたはスクリュー７４を用いて一体化した積層ブロック１０３を上から見た図である。図１４は、積層ブロック１０３を横から見た図である。
図１３，図１４に示すように、４枚積層した電磁鋼タイル７０をリベットまたはスクリュー７４が貫通して上下方向から押えることにより、４枚の電磁鋼タイル７０が積層一体化されている。
なお、図１３，図１４は、電磁鋼タイル７０の中心にリベットまたはスクリュー７４を設けた例であるが、これに限らず、電磁鋼タイル７０の中心を点対称中心とする３カ所あるいは６カ所あるいは１２カ所等にリベットまたはスクリュー７４を設けてもよい。
図９は、実施例２にかかるＭＲＩ装置を示す要部断面図である。
このＭＲＩ装置４００は、オープン型ＭＲＩ装置であり、垂直方向に対向して設置されている永久磁石Ｍ，Ｍと、ベースヨークＹＢ，ＹＢと、支柱ヨークＹＰ，ＹＰと、円形ポールピース１００，１００とにより構成される磁気回路により、円形ポールピース１００，１００の間に、垂直方向の静磁場を発生させている。
磁性鋼板の代わりに、珪素鋼板、フェライト、アモルファス軟磁性材等の軟磁性材料を用いてもよい。
本発明の円形ポールピース、積層ブロックの製造方法およびＭＲＩ装置は、ＭＲＩ装置に利用できる。
実施例１に係る円形ポールピースを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 実施例１に係る積層ブロックの積層構造の第１例を示す斜視図である。 実施例１に係る積層ブロックの積層構造の第２例を示す斜視図である。 実施例１に係る積層ブロックの積層構造の第３例を示す斜視図である。 方向性電磁鋼板タイルの製作方法を示す説明図である。 積層ブロックの接着による一体化を示す説明図である。 無方向性電磁鋼板タイルの製作方法を示す説明図である。 実施例２に係るＭＲＩ装置を示す要部正面図である。 ４枚の電磁鋼板タイルをかしめ製法により一体化した積層ブロックを上から見た図である。 図１０の積層ブロックを横から見た図である。 図１０の積層ブロックを横から見た場合のかしめ部の部分拡大図である。 ４枚の電磁鋼板タイルをリベットまたはスクリューを用いて一体化した積層ブロックを上から見た図である。 図１３の積層ブロックを横から見た図である。
符号の説明
３０，６０ 方向性電磁鋼板タイル
３１，６１ 無方向性電磁鋼板タイル
７０ 電磁鋼板タイル
７２ かしめ部
７４ リベットまたはスクリュー
１００，２００ 円形ポールピース
１０３，２０３ 積層ブロック
４００ ＭＲＩ装置
Ａｘ 磁化容易軸

Claims (9)

  1. ＭＲＩ用磁気回路を構成する円形ポールピースであって、正六角形の軟磁性材料タイルを積層した積層ブロックを並べて全体として略円形とすることを特徴とする円形ポールピース。
  2. 請求項１に記載の円形ポールピースにおいて、前記積層ブロックが、同一の正六角形の方向性電磁鋼板タイルを６０°ずつ磁化容易軸の方向を変えながら積層して全体として無方向性にしたものであることを特徴とする円形ポールピース。
  3. 請求項１に記載の円形ポールピースにおいて、前記積層ブロックが、同一の正六角形の方向性電磁鋼板タイルを６０°ずつ磁化容易軸の方向を変えながら積層して全体として無方向性にすると共に磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板タイルを混在させて積層したものであることを特徴とする円形ポールピース。
  4. 請求項１に記載の円形ポールピースにおいて、前記積層ブロックが、磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板タイルを積層したものであることを特徴とする円形ポールピース。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の円形ポールピースにおいて、前記軟磁性材料タイルの一辺が約２.５[ｃｍ]以下であることを特徴とする円形ポールピース。
  6. 磁化容易軸を有する方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして方向性電磁鋼板タイルを製作し、磁化容易軸を６０°ずつ回転させて複数の前記方向性電磁鋼板タイルを積層して全体として無方向性にし、接着剤を用いて一体化、もしくはかしめ製法を用いて一体化、もしくはリベットまたはスクリューを用いて一体化することを特徴とする積層ブロックの製造方法。
  7. 磁化容易軸を有する方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして方向性電磁鋼板タイルを製作すると共に磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして無方向性電磁鋼板タイルを製作し、磁化容易軸を６０°ずつ回転させて複数の前記方向性電磁鋼板タイルを積層して全体として無方向性にすると共に前記無方向性電磁鋼板タイルを混在させて積層し、接着剤を用いて一体化、もしくはかしめ製法を用いて一体化、もしくはリベットまたはスクリューを用いて一体化することを特徴とする積層ブロックの製造方法。
  8. 磁化容易軸を有さない無方向性電磁鋼板を正六角形に型抜きして無方向性電磁鋼板タイルを製作し、複数の前記無方向性電磁鋼板タイルを積層し、接着剤を用いて一体化、もしくはかしめ製法を用いて一体化、もしくはリベットまたはスクリューを用いて一体化することを特徴とする積層ブロックの製造方法。
  9. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の円形ポールピースを具備することを特徴とするＭＲＩ装置。
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