JP2557905B2 - 磁界発生装置 - Google Patents
磁界発生装置Info
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- JP2557905B2 JP2557905B2 JP62244034A JP24403487A JP2557905B2 JP 2557905 B2 JP2557905 B2 JP 2557905B2 JP 62244034 A JP62244034 A JP 62244034A JP 24403487 A JP24403487 A JP 24403487A JP 2557905 B2 JP2557905 B2 JP 2557905B2
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- Japan
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- magnetic field
- magnetic
- field generator
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- composite material
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は磁界発生装置に係り、特に医療用核磁気共鳴
診断装置（以下MRIと記す。）等に適した磁界発生装置
に関する。
診断装置（以下MRIと記す。）等に適した磁界発生装置
に関する。
（従来の技術） MRIは、１〜20KG程度の強力な磁界を形成する磁界内
に人体を挿入し、所望の断層イメージを得るものであ
り、このためには強力で、かつ10-4以下の精度で均一で
安定した磁界が必要となる。このような磁界を発生する
装置としては、銅、アルミニウム等からなる導線を巻回
した常電導磁石や超電導線を用いた超電導磁石を用いた
ものが知られており、最近では、Nd−Fe−Ｂ系等の永久
磁石を用いたものも研究されている。この永久磁石回路
を用いた磁界発生装置により、コイルを用いたものと同
等の磁界が得られれば、電力の消費もなく、漏洩磁界も
小さい等、MRI用として最適である。
に人体を挿入し、所望の断層イメージを得るものであ
り、このためには強力で、かつ10-4以下の精度で均一で
安定した磁界が必要となる。このような磁界を発生する
装置としては、銅、アルミニウム等からなる導線を巻回
した常電導磁石や超電導線を用いた超電導磁石を用いた
ものが知られており、最近では、Nd−Fe−Ｂ系等の永久
磁石を用いたものも研究されている。この永久磁石回路
を用いた磁界発生装置により、コイルを用いたものと同
等の磁界が得られれば、電力の消費もなく、漏洩磁界も
小さい等、MRI用として最適である。
この永久磁石回路を用いた磁界発生装置としては、第
３図に示すように、空隙６を形成するように対向して配
置した永久磁石１、２を継鉄５により磁気的に結合し、
さらに磁界の均一性を向上させるために、永久磁石１、
２の空隙６側の面に純鉄のような高透磁率磁性材料から
なる磁極片３、４を設置し、この空隙６内に磁界を発生
させるものが知られている。
３図に示すように、空隙６を形成するように対向して配
置した永久磁石１、２を継鉄５により磁気的に結合し、
さらに磁界の均一性を向上させるために、永久磁石１、
２の空隙６側の面に純鉄のような高透磁率磁性材料から
なる磁極片３、４を設置し、この空隙６内に磁界を発生
させるものが知られている。
例えば、このような磁界発生装置をMRIシステムに適
用する場合、この空隙内に勾配磁場コイル（通常、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に勾配をつけるため３個使用され
る。）を配置し、この勾配磁場コイルによって勾配磁場
をつくり、永久磁石により形成される静磁界と重畳する
ことにより、Ｘ座標、Ｙ座標に応じて共鳴核周波数の異
なる静磁界空間が形成され、この周波数を測定すること
により空間的位置を検出するように構成する。
用する場合、この空隙内に勾配磁場コイル（通常、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に勾配をつけるため３個使用され
る。）を配置し、この勾配磁場コイルによって勾配磁場
をつくり、永久磁石により形成される静磁界と重畳する
ことにより、Ｘ座標、Ｙ座標に応じて共鳴核周波数の異
なる静磁界空間が形成され、この周波数を測定すること
により空間的位置を検出するように構成する。
ところで、この勾配磁場はパルス磁界として加えられ
るが、このパルス磁界を発生させるために勾配磁場コイ
ルにパルス電流を流すと、磁極片に渦電流が流れ、パル
ス磁界の立上り時間および立下り時間が大きくなってし
まう。このパルス磁界の立上り時間および立下り時間
は、画像のS/N比に大きく関係し、立上り時間および立
下り時間が大きくなるとS/N比が低下してしまうという
問題がある。
るが、このパルス磁界を発生させるために勾配磁場コイ
ルにパルス電流を流すと、磁極片に渦電流が流れ、パル
ス磁界の立上り時間および立下り時間が大きくなってし
まう。このパルス磁界の立上り時間および立下り時間
は、画像のS/N比に大きく関係し、立上り時間および立
下り時間が大きくなるとS/N比が低下してしまうという
問題がある。
このような問題の一解決手段として、磁極片として鉄
粉等の磁性粉とゴムや樹脂等の電気絶縁性の結合材とか
らなる磁性複合材料のような比抵抗の非常に大きい磁性
材料を使用して、渦電流の発生を防止し、パルス磁界の
立上り時間および立下り時間を向上させる試みがなされ
ている。
粉等の磁性粉とゴムや樹脂等の電気絶縁性の結合材とか
らなる磁性複合材料のような比抵抗の非常に大きい磁性
材料を使用して、渦電流の発生を防止し、パルス磁界の
立上り時間および立下り時間を向上させる試みがなされ
ている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような磁性複合材料を使用した磁
極片では、磁性複合材料自体の均一性が不十分なこと
と、構成上あまり大形状のものが作製できないためにブ
ロック状のものを組合せて使用するため、静磁界の均一
性が低下してしまうという問題があり、また静磁界の均
一性を向上させるためには磁極片が大きくなり、装置が
大型化してしまい、さらに磁界の強度が低下してしまう
という問題がある。
極片では、磁性複合材料自体の均一性が不十分なこと
と、構成上あまり大形状のものが作製できないためにブ
ロック状のものを組合せて使用するため、静磁界の均一
性が低下してしまうという問題があり、また静磁界の均
一性を向上させるためには磁極片が大きくなり、装置が
大型化してしまい、さらに磁界の強度が低下してしまう
という問題がある。
本発明はこのような従来の問題点を解決するためにな
されたもので、強力で均一性に優れた磁界が得られ、か
つ勾配磁場コイルの発生するパルス磁界の立上り時間お
よび立下り時間に与える影響の少ない磁界発生装置を提
供することを目的とする。
されたもので、強力で均一性に優れた磁界が得られ、か
つ勾配磁場コイルの発生するパルス磁界の立上り時間お
よび立下り時間に与える影響の少ない磁界発生装置を提
供することを目的とする。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の磁界発生装置は、所定の空隙に磁界を発生す
る磁界発生装置にいて、前記空隙の磁路方向両端部に、
高透磁率磁性材料と磁性複合材料とを磁路方向に積層し
た磁極片を配置したことを特徴とする。
る磁界発生装置にいて、前記空隙の磁路方向両端部に、
高透磁率磁性材料と磁性複合材料とを磁路方向に積層し
た磁極片を配置したことを特徴とする。
本発明に使用される磁極片は、鉄粉や鉄合金粉等の磁
性粉とゴムや樹脂等の電気絶縁性の結合材料とからなる
比抵抗の大きい磁性複合材料と、純鉄や軟鉄等の透磁率
の高い磁性材料とを併用し、高透磁率磁性材料を磁界が
形成される空隙に面する位置に配置して積層したもので
ある。
性粉とゴムや樹脂等の電気絶縁性の結合材料とからなる
比抵抗の大きい磁性複合材料と、純鉄や軟鉄等の透磁率
の高い磁性材料とを併用し、高透磁率磁性材料を磁界が
形成される空隙に面する位置に配置して積層したもので
ある。
本発明の磁極片として使用される高透磁率磁性材料と
磁性複合材料との厚さ比は、高透磁率磁性材料の厚さが
あまり厚いと勾配磁場コイルに流すパルス電流により渦
電流が生じる可能性が高くなり、逆に薄すぎると磁界の
均一性が十分に得られにくくなるため、1:1〜1:20の範
囲が好ましい。そして、磁極片全体の厚さとしては、発
生させる磁界の大きさや使用する磁石の大きさによって
異なるが、50mm〜300mmの範囲が好ましい。磁極片全体
の厚さが50mm未満であると磁極片としての磁界均一性向
上効果が十分に得られにくく、300mmを超えてもそれ以
上の効果が得られないばかりか磁界強度の低下を生じる
可能性があり好ましくない。
磁性複合材料との厚さ比は、高透磁率磁性材料の厚さが
あまり厚いと勾配磁場コイルに流すパルス電流により渦
電流が生じる可能性が高くなり、逆に薄すぎると磁界の
均一性が十分に得られにくくなるため、1:1〜1:20の範
囲が好ましい。そして、磁極片全体の厚さとしては、発
生させる磁界の大きさや使用する磁石の大きさによって
異なるが、50mm〜300mmの範囲が好ましい。磁極片全体
の厚さが50mm未満であると磁極片としての磁界均一性向
上効果が十分に得られにくく、300mmを超えてもそれ以
上の効果が得られないばかりか磁界強度の低下を生じる
可能性があり好ましくない。
また、使用する磁石としては常電導磁石や超電導磁石
とも用いることができるが、永久磁石を用いることが好
ましい。ここで永久磁石としては、フェライト磁石、ア
ルニコ磁石、希土類コバルト系磁石、希土類鉄ホウ素系
磁石等が挙げられ、特に希土類鉄ホウ素系磁石等の強力
な磁石を用いると装置がさらに小型化でき好ましい。こ
の希土類鉄ホウ素系磁石としては、最大エネルギー積
（BH）maxが大きいものが好ましく、例えば希土類元素
としてNdを用い、Nd13〜16重量％、B1〜８重量％、残部
が実質的にFeからなるものが挙げられる。なお、希土類
元素としてNdの一部をPr、Tb、Dy等で置換したり、Feの
一部をCo、Al、Ga等の１種または２種以上の元素で置換
して用いてもよい。これらにより、さらに保磁力や残留
磁束密度の温度特性が改善され、磁界の温度安定性が向
上する。
とも用いることができるが、永久磁石を用いることが好
ましい。ここで永久磁石としては、フェライト磁石、ア
ルニコ磁石、希土類コバルト系磁石、希土類鉄ホウ素系
磁石等が挙げられ、特に希土類鉄ホウ素系磁石等の強力
な磁石を用いると装置がさらに小型化でき好ましい。こ
の希土類鉄ホウ素系磁石としては、最大エネルギー積
（BH）maxが大きいものが好ましく、例えば希土類元素
としてNdを用い、Nd13〜16重量％、B1〜８重量％、残部
が実質的にFeからなるものが挙げられる。なお、希土類
元素としてNdの一部をPr、Tb、Dy等で置換したり、Feの
一部をCo、Al、Ga等の１種または２種以上の元素で置換
して用いてもよい。これらにより、さらに保磁力や残留
磁束密度の温度特性が改善され、磁界の温度安定性が向
上する。
（作用） 本発明の磁界発生装置において、磁極片として比抵抗
の大きい磁性複合材料と透磁率の高い磁性材料とを組合
せて使用しているので、複合磁性材料によりパルス磁界
の立上り時間および立下り時間を、例えばMRI用磁界発
生装置として最低限要求される２ミリ秒以下に押えら
れ、かつ発生される磁界は渦電流の流れない程度に薄い
磁界発生空隙に面する位置に配置された高透磁率磁性材
料により均一化されるので、強力でかつ均一な磁界を比
較的小型な磁極片で形成できる。
の大きい磁性複合材料と透磁率の高い磁性材料とを組合
せて使用しているので、複合磁性材料によりパルス磁界
の立上り時間および立下り時間を、例えばMRI用磁界発
生装置として最低限要求される２ミリ秒以下に押えら
れ、かつ発生される磁界は渦電流の流れない程度に薄い
磁界発生空隙に面する位置に配置された高透磁率磁性材
料により均一化されるので、強力でかつ均一な磁界を比
較的小型な磁極片で形成できる。
（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照してさらに
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例の磁界発生装置を示す断面
図であり、同図において、７、８は一方の面に各々磁極
片９、10が固着された一対の永久磁石であり、これら磁
極片９、10が所定の空隙16を形成するように対向配置さ
れており、これら磁極片９、10は、直径1200mm×厚さ10
0mmの鉄粉とエポキシ樹脂による磁性複合材料からなる
第１磁極片11、12と直径1200mm×厚さ30mmの純鉄からな
る第２磁極片13、14とを、第２磁極片13、14が空隙16に
面する位置に配置されるように積層、固着したものであ
る。また、永久磁石７、８の他方の面は、継鉄15により
磁気的に結合されている。
図であり、同図において、７、８は一方の面に各々磁極
片９、10が固着された一対の永久磁石であり、これら磁
極片９、10が所定の空隙16を形成するように対向配置さ
れており、これら磁極片９、10は、直径1200mm×厚さ10
0mmの鉄粉とエポキシ樹脂による磁性複合材料からなる
第１磁極片11、12と直径1200mm×厚さ30mmの純鉄からな
る第２磁極片13、14とを、第２磁極片13、14が空隙16に
面する位置に配置されるように積層、固着したものであ
る。また、永久磁石７、８の他方の面は、継鉄15により
磁気的に結合されている。
このように構成した磁界発生装置の磁界強度を測定し
たところ、空隙中心で2.4kGで、その均一性は空隙長さ
の1/2の範囲で70ppmであった。
たところ、空隙中心で2.4kGで、その均一性は空隙長さ
の1/2の範囲で70ppmであった。
次に、第１図に示すように、空隙16内の磁極片９、10
に近接した所定の位置に勾配磁場コイル17を配置し（図
中、Ｘ方向の勾配磁場コイルのみ図示。）、勾配磁場コ
イルにパルス電流を印加して勾配磁場を発生させ、この
パルス磁界の立上り時間および立下り時間を測定したと
ころ、各々１ミリ秒と良好な値を示し、現実的なMRI用
磁界発生装置となることを確認した。
に近接した所定の位置に勾配磁場コイル17を配置し（図
中、Ｘ方向の勾配磁場コイルのみ図示。）、勾配磁場コ
イルにパルス電流を印加して勾配磁場を発生させ、この
パルス磁界の立上り時間および立下り時間を測定したと
ころ、各々１ミリ秒と良好な値を示し、現実的なMRI用
磁界発生装置となることを確認した。
次に磁極片９、10が常電導磁石からなるものおよび磁
極片９、10が超電導磁石からなるものを用いた以外は上
記実施例と同様にして磁界発生装置を構成した。これら
の磁界強度は上記実施例とほぼ同様であった。
極片９、10が超電導磁石からなるものを用いた以外は上
記実施例と同様にして磁界発生装置を構成した。これら
の磁界強度は上記実施例とほぼ同様であった。
一方、本発明との比較のため、磁極片を複合磁性材料
だけで形成した以外は実施例と同一形状の磁界発生装置
を構成し、同様に磁界強度およびその均一性を測定した
ところ、2.3kG、均一性は500ppmであった。
だけで形成した以外は実施例と同一形状の磁界発生装置
を構成し、同様に磁界強度およびその均一性を測定した
ところ、2.3kG、均一性は500ppmであった。
また、上記比較例と同一の構成で実施例と同一の均一
性を有する磁界を得るためには、磁極片形状を1.3倍と
大きくしなければならなかった。
性を有する磁界を得るためには、磁極片形状を1.3倍と
大きくしなければならなかった。
また、第２図は本発明の他の実施例を示す断面図であ
り、各々一方の端部に継鉄25、26が固着された磁極片1
9、20を所定の空隙を形成するように対向配置し、鉄継2
5、26の他方の端部を１つの永久磁石18と磁気的に結合
して構成したものである。なお、磁極片19、20は前述の
実施例と同様に磁性複合材料からなる第１磁極片21、22
と純鉄からなる第２磁極片23、24とを積層したものであ
る。このように構成した磁界発生装置においても前述の
実施例と同様な効果が得られた。
り、各々一方の端部に継鉄25、26が固着された磁極片1
9、20を所定の空隙を形成するように対向配置し、鉄継2
5、26の他方の端部を１つの永久磁石18と磁気的に結合
して構成したものである。なお、磁極片19、20は前述の
実施例と同様に磁性複合材料からなる第１磁極片21、22
と純鉄からなる第２磁極片23、24とを積層したものであ
る。このように構成した磁界発生装置においても前述の
実施例と同様な効果が得られた。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、磁極片として磁
性複合材料と高透磁率磁性材料とを組合せて使用してい
るので、比較的軽量、小型や磁界発生装置によって強力
かつ均一な磁界が得られ、さらにMRI用磁界発生装置と
して使用する場合には、パルス磁場発生の際の立上り時
間および立下り時間を小さくでき、これによりS/N比の
向上した画像が得られるようになる。
性複合材料と高透磁率磁性材料とを組合せて使用してい
るので、比較的軽量、小型や磁界発生装置によって強力
かつ均一な磁界が得られ、さらにMRI用磁界発生装置と
して使用する場合には、パルス磁場発生の際の立上り時
間および立下り時間を小さくでき、これによりS/N比の
向上した画像が得られるようになる。
第１図は本発明の一実施例の磁界発生装置を概略的に示
す断面図、第２図は他の実施例を示す断面図、第３図は
従来の磁界発生装置を示す断面図である。 ７、８……永久磁石 ９、10……磁極片 11、12……磁性複合材料からなる第１磁極片 13、14……高透磁率磁性材料からなる第２磁極片 15……継鉄 16……空隙
す断面図、第２図は他の実施例を示す断面図、第３図は
従来の磁界発生装置を示す断面図である。 ７、８……永久磁石 ９、10……磁極片 11、12……磁性複合材料からなる第１磁極片 13、14……高透磁率磁性材料からなる第２磁極片 15……継鉄 16……空隙
Claims (1)
- 【請求項１】所定の空隙に磁界を発生する磁界発生装置
において、前記空隙の磁路方向両端部に、高透磁率磁性
材料と磁性複合材料とを磁路方向に積層した磁極片を配
置したことを特徴とする磁界発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62244034A JP2557905B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 磁界発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62244034A JP2557905B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 磁界発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6486954A JPS6486954A (en) | 1989-03-31 |
| JP2557905B2 true JP2557905B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17112725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62244034A Expired - Lifetime JP2557905B2 (ja) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | 磁界発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2557905B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107731446A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-02-23 | 北京中科三环高技术股份有限公司 | 一种开口式永磁装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2294120A (en) * | 1994-09-22 | 1996-04-17 | Univ California | Eddy current-less pole tips for MRI magnets |
| ITSV20040020A1 (it) * | 2004-05-07 | 2004-08-07 | Esaote Spa | Struttura magnetica per macchine mri e macchina mri |
| JP4810368B2 (ja) * | 2006-09-11 | 2011-11-09 | 株式会社日立製作所 | 電子スピン共鳴ｃｔ装置 |
| CN103048176A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-04-17 | 宁波大学 | 适用于化学实验室的磁性复合微粒悬浊液离析装置 |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP62244034A patent/JP2557905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107731446A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-02-23 | 北京中科三环高技术股份有限公司 | 一种开口式永磁装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6486954A (en) | 1989-03-31 |
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