JP3144045B2 - 磁場測定材 - Google Patents
磁場測定材Info
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Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、磁場の均一度を測定
する磁場測定材に関するものである。
する磁場測定材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の医療機関では、一般に磁気共鳴映
像診断装置(略してＭＲＩ)と呼ばれる画像診断装置が多
く使用されるようになっている。
像診断装置(略してＭＲＩ)と呼ばれる画像診断装置が多
く使用されるようになっている。
【０００３】この磁気共鳴映像診断装置は、核物理現象
としての核磁気共鳴(いわゆるＮＭＲ)を利用したもの
で、人間の細胞の原子核に所定の周波数の電磁波を照射
し、その共鳴現象をコンピュータを使用した画像処理シ
ステムによって映像化することによって人体の細胞の原
子レベルでの病理状態を視覚的に診断できるようにした
ものである。人体の細胞を構成する原子の大部分は水素
原子(Ｈ)であるが、その原子核(1Ｈ)は、分かり易く言
うと極く小さな磁石と同じであって、通常の状態では自
転し首振り運動を続けている。ところが、これを強力な
磁場の中に置くと、当該各原子核(1Ｈ)は上記磁場の方
向に全てが向きをそろえる。
としての核磁気共鳴(いわゆるＮＭＲ)を利用したもの
で、人間の細胞の原子核に所定の周波数の電磁波を照射
し、その共鳴現象をコンピュータを使用した画像処理シ
ステムによって映像化することによって人体の細胞の原
子レベルでの病理状態を視覚的に診断できるようにした
ものである。人体の細胞を構成する原子の大部分は水素
原子(Ｈ)であるが、その原子核(1Ｈ)は、分かり易く言
うと極く小さな磁石と同じであって、通常の状態では自
転し首振り運動を続けている。ところが、これを強力な
磁場の中に置くと、当該各原子核(1Ｈ)は上記磁場の方
向に全てが向きをそろえる。
【０００４】そして、その状態において該磁場の方向と
直角な方向から電磁波(ラジオ波)を照射すると、上記各
原子核は特定の周波数の電圧信号を出して、その位置を
知らせる。そこで、該電圧信号をキャッチして画像を構
成し、疾患を診断するというメカニズムとなっている。
直角な方向から電磁波(ラジオ波)を照射すると、上記各
原子核は特定の周波数の電圧信号を出して、その位置を
知らせる。そこで、該電圧信号をキャッチして画像を構
成し、疾患を診断するというメカニズムとなっている。
【０００５】すなわち、磁気共鳴映像診断装置では異常
細胞と正常細胞との違いを原子核レベルで把えることが
できるので、病巣の存在する部分を極めて明瞭にとらえ
ることができる。例えば人体のガン細胞中の水素原子核
は一般に正常細胞中のそれよりも密度が高い。また、同
ガン細胞中の水分子と正常細胞中の水分子とは動きが全
く違う。さらに磁気共鳴後の水素原子核が元の状態に戻
る時間も異なる。
細胞と正常細胞との違いを原子核レベルで把えることが
できるので、病巣の存在する部分を極めて明瞭にとらえ
ることができる。例えば人体のガン細胞中の水素原子核
は一般に正常細胞中のそれよりも密度が高い。また、同
ガン細胞中の水分子と正常細胞中の水分子とは動きが全
く違う。さらに磁気共鳴後の水素原子核が元の状態に戻
る時間も異なる。
【０００６】したがって、このような違いを原子核の反
応によって追跡すれば、未だ具体的に病変として現れて
いない段階ででも正確に病気を診断する手掛かりをつか
むことができる。
応によって追跡すれば、未だ具体的に病変として現れて
いない段階ででも正確に病気を診断する手掛かりをつか
むことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、該磁気共鳴
映像診断装置のように、広い空間内で精度の高い磁場均
一度が必要な場合、目的の空間内において磁場の均一度
を最低でも１／１０6(１ppm)以下の偏差に抑える必要が
ある。このように磁場均一度を向上させる場合、従来の
システムでは微少な磁場強度又は磁場勾配を計測し、シ
ムコイルの電流値を調整する必要があり、当該微少な磁
場強度又は磁場勾配の計測には別にＮＭＲ(核磁気共鳴)
装置を用意しなければならなかった。しかし、ＮＭＲ装
置は重量が重く移動が困難な上、高価であり、さらに移
動の都度、校正を行わなければならず、手間がかかるな
どの問題がある。そこで、このような事情から簡易に磁
場強度又は磁場勾配を計測できる測定手段の開発が望ま
れている。
映像診断装置のように、広い空間内で精度の高い磁場均
一度が必要な場合、目的の空間内において磁場の均一度
を最低でも１／１０6(１ppm)以下の偏差に抑える必要が
ある。このように磁場均一度を向上させる場合、従来の
システムでは微少な磁場強度又は磁場勾配を計測し、シ
ムコイルの電流値を調整する必要があり、当該微少な磁
場強度又は磁場勾配の計測には別にＮＭＲ(核磁気共鳴)
装置を用意しなければならなかった。しかし、ＮＭＲ装
置は重量が重く移動が困難な上、高価であり、さらに移
動の都度、校正を行わなければならず、手間がかかるな
どの問題がある。そこで、このような事情から簡易に磁
場強度又は磁場勾配を計測できる測定手段の開発が望ま
れている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１および２
記載の発明は、各々上記の問題を解決することを目的と
してなされたものであって、それぞれ次のように構成さ
れている。
記載の発明は、各々上記の問題を解決することを目的と
してなされたものであって、それぞれ次のように構成さ
れている。
【０００９】(１) 請求項１記載の発明の構成 請求項１記載の発明の磁場測定材は、磁気共鳴物質を含
む半透明の母材中に特定の温度で色が変化する示温材を
混入し、磁気共鳴吸収作用による母材の温度上昇により
該母材中の磁場共鳴部の色を変化させることにより磁場
強度を測定するように構成されている。
む半透明の母材中に特定の温度で色が変化する示温材を
混入し、磁気共鳴吸収作用による母材の温度上昇により
該母材中の磁場共鳴部の色を変化させることにより磁場
強度を測定するように構成されている。
【００１０】(２) 請求項２記載の発明の構成 請求項２記載の発明の磁場測定材は、共鳴磁場強度を異
にする２種以上の磁気共鳴物質を含む半透明の母材中に
特定の温度で色が変化する示温材を混入し、磁気共鳴吸
収作用による母材の温度上昇により該母材中の各々の磁
気共鳴部の色を個々に変化させることにより磁場勾配を
測定するように構成されている。
にする２種以上の磁気共鳴物質を含む半透明の母材中に
特定の温度で色が変化する示温材を混入し、磁気共鳴吸
収作用による母材の温度上昇により該母材中の各々の磁
気共鳴部の色を個々に変化させることにより磁場勾配を
測定するように構成されている。
【００１１】
【作用】本願の請求項１および２記載の発明の磁場測定
材は、各々上記のように構成されている結果、当該各構
成に対応して次のような作用を奏する。
材は、各々上記のように構成されている結果、当該各構
成に対応して次のような作用を奏する。
【００１２】(１) 請求項１記載の発明の磁場測定材の
作用 請求項１記載の発明の磁場測定材では、磁気共鳴物質を
含む半透明の母材中に特定の温度で色が変化する示温材
を混入し、磁気共鳴吸収作用による母材の温度上昇によ
り該母材中の磁場共鳴部の色を変化させることにより磁
場強度を測定するようになっている。すなわち、磁気共
鳴物質を含む母材は、磁気共鳴に伴う電磁エネルギーの
吸収による発熱により共鳴箇所で変色する。従って、均
一度を測りたい箇所に当該測定材を置き、目的の磁場強
度で核や不対電子が共鳴吸収する周波数の電磁波を照射
させると、目的の磁場強度になっている領域だけが変色
し、磁場が一定になっている領域を簡易に測定する事が
可能となる。その結果、簡単に磁場均一度の評価ができ
るようになる。
作用 請求項１記載の発明の磁場測定材では、磁気共鳴物質を
含む半透明の母材中に特定の温度で色が変化する示温材
を混入し、磁気共鳴吸収作用による母材の温度上昇によ
り該母材中の磁場共鳴部の色を変化させることにより磁
場強度を測定するようになっている。すなわち、磁気共
鳴物質を含む母材は、磁気共鳴に伴う電磁エネルギーの
吸収による発熱により共鳴箇所で変色する。従って、均
一度を測りたい箇所に当該測定材を置き、目的の磁場強
度で核や不対電子が共鳴吸収する周波数の電磁波を照射
させると、目的の磁場強度になっている領域だけが変色
し、磁場が一定になっている領域を簡易に測定する事が
可能となる。その結果、簡単に磁場均一度の評価ができ
るようになる。
【００１３】(２) 請求項２記載の発明の磁場測定材の
作用 請求項２記載の発明の磁場測定材では、共鳴を生じる磁
場強度を異にする２種以上の磁気共鳴物質を含む半透明
の母材中に特定の温度で色が変化する示温材を混入し、
磁気共鳴吸収作用による母材の温度上昇により該母材中
の各々の磁気共鳴部の色を個々に変化させることにより
磁場勾配を測定するようになっており、磁気共鳴に伴う
電磁エネルギーの吸収による発熱の際に、それぞれの磁
気共鳴物質の共鳴磁場に相当する箇所を別々に変色させ
て示す。従って、磁場勾配を調べたい場所に当該測定材
を置いて特定の電磁波を照射させ、２種の磁気共鳴物質
の磁場強度の領域を各々検出することにより簡単に磁場
勾配を測ることができる。この結果、容易に磁場均一度
の評価ができる。
作用 請求項２記載の発明の磁場測定材では、共鳴を生じる磁
場強度を異にする２種以上の磁気共鳴物質を含む半透明
の母材中に特定の温度で色が変化する示温材を混入し、
磁気共鳴吸収作用による母材の温度上昇により該母材中
の各々の磁気共鳴部の色を個々に変化させることにより
磁場勾配を測定するようになっており、磁気共鳴に伴う
電磁エネルギーの吸収による発熱の際に、それぞれの磁
気共鳴物質の共鳴磁場に相当する箇所を別々に変色させ
て示す。従って、磁場勾配を調べたい場所に当該測定材
を置いて特定の電磁波を照射させ、２種の磁気共鳴物質
の磁場強度の領域を各々検出することにより簡単に磁場
勾配を測ることができる。この結果、容易に磁場均一度
の評価ができる。
【００１４】
【発明の効果】したがって、本願発明の磁場測定材によ
ると、ＮＭＲ等の高価かつ取扱いの不便な装置を用いる
ことなく、簡単に磁場均一度の評価を行い得るようにな
る。
ると、ＮＭＲ等の高価かつ取扱いの不便な装置を用いる
ことなく、簡単に磁場均一度の評価を行い得るようにな
る。
【００１５】
(１) 第１実施例 図１〜図６は、本願発明の第１実施例に係る磁場測定材
の構造および作用を示している。
の構造および作用を示している。
【００１６】先ず、図１は同磁場測定材３Ａの構造を示
し、図中符号１０は例えば寒天よりなる水(Ｈ2Ｏ)等の
１種類の磁気共鳴物質を多く含む半透明の母材であり、
該母材１０中には更に特定の温度で色が変化する示温材
１２が均一に混入されている。
し、図中符号１０は例えば寒天よりなる水(Ｈ2Ｏ)等の
１種類の磁気共鳴物質を多く含む半透明の母材であり、
該母材１０中には更に特定の温度で色が変化する示温材
１２が均一に混入されている。
【００１７】上記母材１０は、上記のように磁気共鳴物
質および示温材１２を混入した後に固められ、図示のよ
うに直方体状のファントムに成型されて本実施例の磁場
測定材３Ａを構成している。
質および示温材１２を混入した後に固められ、図示のよ
うに直方体状のファントムに成型されて本実施例の磁場
測定材３Ａを構成している。
【００１８】したがって、上記構造の磁場測定材３Ａ
を、例えば図２に示すような組織選択加熱装置の磁場均
一度を調べたい場所に置き、所定の周波数の電磁波を照
射して磁場強度の分布状態を測定する。
を、例えば図２に示すような組織選択加熱装置の磁場均
一度を調べたい場所に置き、所定の周波数の電磁波を照
射して磁場強度の分布状態を測定する。
【００１９】ところで、図２の組織選択加熱装置は、そ
の加熱システムとして核磁気共鳴吸収による加熱方式を
採用して構成されている。
の加熱システムとして核磁気共鳴吸収による加熱方式を
採用して構成されている。
【００２０】そこで、先ず該核磁気共鳴吸収による加熱
の原理について説明しておく。
の原理について説明しておく。
【００２１】核磁気共鳴吸収というのは、一般には核磁
気共鳴現象(ＮＭＲ)の分析、測定法として知られている
ものであるが、要するに、核磁気共鳴に伴うエネルギー
損失、すなわち、共鳴時に生じる電磁波の吸収を意味す
るものである。
気共鳴現象(ＮＭＲ)の分析、測定法として知られている
ものであるが、要するに、核磁気共鳴に伴うエネルギー
損失、すなわち、共鳴時に生じる電磁波の吸収を意味す
るものである。
【００２２】多くの原子核はスピン角運動量を有し、こ
のスピン角運動量も量子化され、核スピン量子数をＩと
するスピン角運動量は√{Ｉ(Ｉ＋１)}・(ｈ／２π)とな
る。ここでは主として水素原子核(1Ｈ)を取り上げる
が、この場合は核スピン量子数ＩはＩ＝１／２である。
空間のある方向のスピン角運動量も量子化される。
のスピン角運動量も量子化され、核スピン量子数をＩと
するスピン角運動量は√{Ｉ(Ｉ＋１)}・(ｈ／２π)とな
る。ここでは主として水素原子核(1Ｈ)を取り上げる
が、この場合は核スピン量子数ＩはＩ＝１／２である。
空間のある方向のスピン角運動量も量子化される。
【００２３】磁場が加えられないときは、略同数の＋１
／２と−１／２の状態の核があり、そのエネルギー準位
は図３に示すように同じである。ところが、上記水素原
子核(1Ｈ)を所定の強さの磁場Ｂ0の中に置くと、図４の
ように該磁場の強さに比例して上記＋１／２と−１／２
との２つの状態(右回りと左回り)の原子核は、その±１
／２のエネルギー準位間に２μＢ0のエネルギー準位差
ができる(但しμは磁界の影響によって生じる磁気モー
メントである)。該磁場を加えた場合の水素原子核(1Ｈ)
の磁場方向のスピン角運動成分は、＋１／２(ｈ／２
π)、または−１／２(ｈ／２π)である。
／２と−１／２の状態の核があり、そのエネルギー準位
は図３に示すように同じである。ところが、上記水素原
子核(1Ｈ)を所定の強さの磁場Ｂ0の中に置くと、図４の
ように該磁場の強さに比例して上記＋１／２と−１／２
との２つの状態(右回りと左回り)の原子核は、その±１
／２のエネルギー準位間に２μＢ0のエネルギー準位差
ができる(但しμは磁界の影響によって生じる磁気モー
メントである)。該磁場を加えた場合の水素原子核(1Ｈ)
の磁場方向のスピン角運動成分は、＋１／２(ｈ／２
π)、または−１／２(ｈ／２π)である。
【００２４】つまり、原子核は±１／２(ｈ／２π)のス
ピン角運動量をもち、したがって、磁気モーメントをも
つので、磁場が加えられると上述のように２つの異なっ
たエネルギー準位をもつことになる。
ピン角運動量をもち、したがって、磁気モーメントをも
つので、磁場が加えられると上述のように２つの異なっ
たエネルギー準位をもつことになる。
【００２５】そして、上記のように磁場印加後、一定の
時間が経過すると、やがて次式に基づいて決定されるボ
ルツマン分布にしたがって各スピン核(スピン角運動量
をもつ原子核)はエネルギー準位の低い＋１／２のスピ
ン核(白丸)が多くなって図５に示すように熱平衡状態
(速度分布が時間に関係なく一定となった状態)になる。
時間が経過すると、やがて次式に基づいて決定されるボ
ルツマン分布にしたがって各スピン核(スピン角運動量
をもつ原子核)はエネルギー準位の低い＋１／２のスピ
ン核(白丸)が多くなって図５に示すように熱平衡状態
(速度分布が時間に関係なく一定となった状態)になる。
【００２６】Ｎｅ／Ｎｂ＝ｅＸＰ(−ΔＥ／ＫＴ) Ｎ：核の個数 ΔＥ：エネルギー準位差 〔Ｊ〕 Ｋ：ボルッマン定数(1,380／1023〔Ｊ／Ｋ〕) Ｔ：絶対温度 〔Ｋ〕 次に、該熱平衡状態において、例えば上記２μＢ0のエ
ネルギーに相当する周波数ν0の電磁波(数十ＭＨ 程度
のラジオ波)を照射する。
ネルギーに相当する周波数ν0の電磁波(数十ＭＨ 程度
のラジオ波)を照射する。
【００２７】この時、次式の条件を充足すると図６のよ
うにエネルギー準位面の遷移＋１／２→−１／２が起こ
る。
うにエネルギー準位面の遷移＋１／２→−１／２が起こ
る。
【００２８】ｈν0＝２μＢ0 但し、 ｈ：プランク定数(6.626176／１０34Ｊ ) ν0：電磁波の周波数(振動数) この現象が核磁気共鳴吸収と呼ばれるものであり、この
時に電磁波のエネルギーは先ず格子の運動エネルギーを
へて次に当該格子を構成している分子系の熱エネルギー
に変換され、発熱する。従って、この熱によって当該原
子によって構成されている組織部分を加熱することがで
きることになる。
時に電磁波のエネルギーは先ず格子の運動エネルギーを
へて次に当該格子を構成している分子系の熱エネルギー
に変換され、発熱する。従って、この熱によって当該原
子によって構成されている組織部分を加熱することがで
きることになる。
【００２９】しかも、この際の核磁気共鳴周波数は、同
一核種でも、その原子核を取り巻く環境(例えば分子構
造など)により異なるので、任意の構造の分子を選択的
に加熱することも可能となる。例えば脂肪の水素原子1
Ｈと水の水素原子1Ｈとでは共鳴周波数ν0が約３ppm異
なるために、それらを選択的に加熱することができる訳
である。
一核種でも、その原子核を取り巻く環境(例えば分子構
造など)により異なるので、任意の構造の分子を選択的
に加熱することも可能となる。例えば脂肪の水素原子1
Ｈと水の水素原子1Ｈとでは共鳴周波数ν0が約３ppm異
なるために、それらを選択的に加熱することができる訳
である。
【００３０】ここで、上記核磁気共鳴吸収による発熱量
を概算して見る。
を概算して見る。
【００３１】(１)対象例:対象核種・・・プロトン(1Ｈ) (２)対象条件:磁場強度Ｂo＝８Ｔ 周囲温度＝３７℃ 先ず１原子核当りの吸収エネルギーをΔＥとすると、Δ
Ｅは、 ΔＥ＝２μＢo＝2.260258／１０25 [Ｊ] (但し、μ＝1.1412661／１０26 [ＪＴ−１])となる。
Ｅは、 ΔＥ＝２μＢo＝2.260258／１０25 [Ｊ] (但し、μ＝1.1412661／１０26 [ＪＴ−１])となる。
【００３２】次に、水素原子(1Ｈ)１モル中の基底状態
(＋１／２のエネルギー準位)の原子核の個数をＮbとす
ると、Ｎbは、 Ｎb＝Ｎa／{１＋(Ｎe＋Ｎb)}＝3.011103×１０23個 (但し、Ｎa＝6.022045×１０23)となる。
(＋１／２のエネルギー準位)の原子核の個数をＮbとす
ると、Ｎbは、 Ｎb＝Ｎa／{１＋(Ｎe＋Ｎb)}＝3.011103×１０23個 (但し、Ｎa＝6.022045×１０23)となる。
【００３３】そして、プロトン１モル当りの吸収エネル
ギーＥ1は、 Ｅ1＝ΔＥ×Ｎb ＝0.0680587 [Ｊ] となる。
ギーＥ1は、 Ｅ1＝ΔＥ×Ｎb ＝0.0680587 [Ｊ] となる。
【００３４】従って、単位時間当りの発熱量Ｑ1は、 Ｑ1＝Ｅ1×Ｎb／Ｎa／Ｔ1であり、 例えばＴ1＝0.5秒とすると、 Ｑ1＝0.0680605 [Ｗ] また、Ｔ1＝１／１０6秒とすると、 Ｑ1＝34.0303 [ＫＷ] の発熱量となる。
【００３５】上記Ｔ1は、スピン−格子緩和時間と呼ば
れ、核磁気共鳴吸収による電磁波のエネルギーが熱エネ
ルギーに変換される際の時定数であり、原子核を囲む環
境構造により異なる。一般的には、略0.5秒とされてい
るが、１／１０6秒程度に短縮することも可能である。
れ、核磁気共鳴吸収による電磁波のエネルギーが熱エネ
ルギーに変換される際の時定数であり、原子核を囲む環
境構造により異なる。一般的には、略0.5秒とされてい
るが、１／１０6秒程度に短縮することも可能である。
【００３６】さらに、１kg当りの発熱量Ｑは、 Ｑ＝１０００×Ｑ1×(α／Ｍ) [Ｊ] α:１分子当りの対象原子核の数 Ｍ:分子量 となる。
【００３７】次に、このような核磁気共鳴吸収の原理を
採用した図２の組織選択加熱装置は、例えば次のように
構成されている。
採用した図２の組織選択加熱装置は、例えば次のように
構成されている。
【００３８】すなわち、図２において、符号６は印加電
流の値iを変えることによって任意の大きさの磁場を形
成することができる電磁石であり、必要に応じて常伝導
又は超伝導何れかの方式のものが使用される。該電磁石
６は、十分なシールド技術を施した上で装置本体部にス
リーブ状に組み込まれている。
流の値iを変えることによって任意の大きさの磁場を形
成することができる電磁石であり、必要に応じて常伝導
又は超伝導何れかの方式のものが使用される。該電磁石
６は、十分なシールド技術を施した上で装置本体部にス
リーブ状に組み込まれている。
【００３９】該スリーブ状の電磁石６の内側には、例え
ば数十ＭＨz前後の周波数帯域の電磁波(ラジオ波)を中
心部Ｏ−Ｏ′方向に向けて送信するための電磁波送信ア
ンテナ７が設けられている。
ば数十ＭＨz前後の周波数帯域の電磁波(ラジオ波)を中
心部Ｏ−Ｏ′方向に向けて送信するための電磁波送信ア
ンテナ７が設けられている。
【００４０】一方、符号８は上述した周波数帯域の電磁
波を発生する電磁波発生器(発振器)であり、その出力端
子は増幅器９を介して上記電磁波送信アンテナ７に接続
されている。
波を発生する電磁波発生器(発振器)であり、その出力端
子は増幅器９を介して上記電磁波送信アンテナ７に接続
されている。
【００４１】他方、符号３が上述した磁場測定材であ
り、該磁場測定材３は上記電磁石６および送信アンテナ
７の中央部に嵌挿された状態で保持されている。
り、該磁場測定材３は上記電磁石６および送信アンテナ
７の中央部に嵌挿された状態で保持されている。
【００４２】以上の構成において、今上述の如く上記電
磁石６により上記磁場測定材３に対して例えば６テスラ
(６０ＫＧ)〜８テスラ(８０ＫＧ)程度の磁場をかけ、該
状態において上記電磁波送信アンテナ７から例えば数十
ＭＨz程度の電磁波を発射して上記磁場測定材３Ａに照
射すると、上述したように、hνo＝２μＢoの条件が成
立した時に核磁気共鳴吸収によって上記磁気共鳴材２部
分に±１／２のエネルギー準位間の遷移が生じ、吸収さ
れた電磁波のエネルギーが格子のエネルギーを経て格子
を構成している分子系のエネルギーに変換されて発熱す
る。そして、その熱によって上記母材中の示温材１を所
定の温度に加熱して変色させる。
磁石６により上記磁場測定材３に対して例えば６テスラ
(６０ＫＧ)〜８テスラ(８０ＫＧ)程度の磁場をかけ、該
状態において上記電磁波送信アンテナ７から例えば数十
ＭＨz程度の電磁波を発射して上記磁場測定材３Ａに照
射すると、上述したように、hνo＝２μＢoの条件が成
立した時に核磁気共鳴吸収によって上記磁気共鳴材２部
分に±１／２のエネルギー準位間の遷移が生じ、吸収さ
れた電磁波のエネルギーが格子のエネルギーを経て格子
を構成している分子系のエネルギーに変換されて発熱す
る。そして、その熱によって上記母材中の示温材１を所
定の温度に加熱して変色させる。
【００４３】そして、該変色度は上記磁場の強度に比例
する。従って、上記示温材１中の変色度の分布を見れば
磁場強度の均一度を容易に判定評価することができる。
する。従って、上記示温材１中の変色度の分布を見れば
磁場強度の均一度を容易に判定評価することができる。
【００４４】(２) 第２実施例 図７は、本願発明の第２実施例に係る磁場測定材の構造
を示している。
を示している。
【００４５】図中、符号１１は例えば寒天よりなる第１
物質である水(Ｈ2Ｏ)と第２物質である脂肪等の相互に
共鳴磁場強度を異にする第１、第２の２種以上の磁気共
鳴物質を多く含む半透明の母材であり、該母材１１中に
は更に特定の温度で色が変化する示温材１４が均一に混
入されている。
物質である水(Ｈ2Ｏ)と第２物質である脂肪等の相互に
共鳴磁場強度を異にする第１、第２の２種以上の磁気共
鳴物質を多く含む半透明の母材であり、該母材１１中に
は更に特定の温度で色が変化する示温材１４が均一に混
入されている。
【００４６】上記母材１１は、上記のように磁気共鳴物
質および示温材１４を混入した後に固められ図示のよう
に直方体状のファントムに成型されて本実施例の磁場測
定材３Ｂを構成している。
質および示温材１４を混入した後に固められ図示のよう
に直方体状のファントムに成型されて本実施例の磁場測
定材３Ｂを構成している。
【００４７】したがって、上記構造の磁場測定材３Ｂ
を、上述の図２に示す組織選択加熱装置等の磁場均一度
を調べたい場所に置き、上述の第１実施例の場合と同様
に所定の周波数の電磁波を照射する。
を、上述の図２に示す組織選択加熱装置等の磁場均一度
を調べたい場所に置き、上述の第１実施例の場合と同様
に所定の周波数の電磁波を照射する。
【００４８】すると、同上記第１実施例の場合と同様に
上記第１、第２の各磁気共鳴物質部分で生じる磁場共鳴
吸収によって、それら各部の温度上昇に伴い磁気共鳴し
ている箇所のが変色するが、該変色は電磁波の吸収量の
差などから、第１物質である水および第２物質である脂
肪それぞれの共鳴箇所を別々に変色させる。
上記第１、第２の各磁気共鳴物質部分で生じる磁場共鳴
吸収によって、それら各部の温度上昇に伴い磁気共鳴し
ている箇所のが変色するが、該変色は電磁波の吸収量の
差などから、第１物質である水および第２物質である脂
肪それぞれの共鳴箇所を別々に変色させる。
【００４９】従って、上記示温材１における２種の変色
領域を見れば磁場勾配が明らかとなり、それに基いて磁
場強度の均一度を容易に判定評価することができること
になる。
領域を見れば磁場勾配が明らかとなり、それに基いて磁
場強度の均一度を容易に判定評価することができること
になる。
【００５０】なお、上述の実施例では、図２に示す組織
選択加熱装置の加熱方式として核磁気共鳴吸収方式のも
のを示したが、該加熱方式は電子スピン共鳴吸収方式の
加熱システムを採用したものであってもよいことは言う
までもない。
選択加熱装置の加熱方式として核磁気共鳴吸収方式のも
のを示したが、該加熱方式は電子スピン共鳴吸収方式の
加熱システムを採用したものであってもよいことは言う
までもない。
【００５１】電子スピン共鳴(ＥＳＲ)吸収というのは、
一般には電子スピン共鳴の分析測定法として知られてい
るものであれるが、要するに電子スピン共鳴に伴うエネ
ルギー損失、すなわち共鳴時の電磁波の吸収を意味す
る。
一般には電子スピン共鳴の分析測定法として知られてい
るものであれるが、要するに電子スピン共鳴に伴うエネ
ルギー損失、すなわち共鳴時の電磁波の吸収を意味す
る。
【００５２】電子スピン共鳴(ＥＳＲ)には、通常試料の
磁性によって(a)常磁性共鳴、(b)強磁性共鳴、(c)反強
磁性共鳴などに分けられる。物質の分子やイオンに不対
電子(不対電子とは、要するに電子対を形成していない
電子であって、奇電子とも呼ばれる)があると、電子の
磁気モーメントβと外部磁場Ｂoとの相互作用により＋
βＢoと−βＢoの２種のエネルギー準位を生じ、上述し
た核磁気共鳴の場合のＮＭＲスペクトルと同様のものが
できる。これが電子スピン共鳴(ＥＳＲ)と呼ばれるもの
である。上記電子の磁気モーメントβは、上述した核磁
気共鳴における原子核の磁気モーメントμの場合に比べ
て遥かに大きいから共鳴による吸収波長はマイクロ波領
域になる。
磁性によって(a)常磁性共鳴、(b)強磁性共鳴、(c)反強
磁性共鳴などに分けられる。物質の分子やイオンに不対
電子(不対電子とは、要するに電子対を形成していない
電子であって、奇電子とも呼ばれる)があると、電子の
磁気モーメントβと外部磁場Ｂoとの相互作用により＋
βＢoと−βＢoの２種のエネルギー準位を生じ、上述し
た核磁気共鳴の場合のＮＭＲスペクトルと同様のものが
できる。これが電子スピン共鳴(ＥＳＲ)と呼ばれるもの
である。上記電子の磁気モーメントβは、上述した核磁
気共鳴における原子核の磁気モーメントμの場合に比べ
て遥かに大きいから共鳴による吸収波長はマイクロ波領
域になる。
【００５３】該方式において、照射された電磁波のエネ
ルギーは先ず格子の運動エネルギーをへて次に当該格子
を構成している分子系の熱エネルギーに変換され、発熱
する。従って、この熱によって当該分子によって構成さ
れている組織部分を加熱することができることになる。
ルギーは先ず格子の運動エネルギーをへて次に当該格子
を構成している分子系の熱エネルギーに変換され、発熱
する。従って、この熱によって当該分子によって構成さ
れている組織部分を加熱することができることになる。
【図１】図１は、本願発明の第１実施例に係る磁場測定
材の構造を示す断面図である。
材の構造を示す断面図である。
【図２】図２は、本願発明の第１実施例において使用さ
れる組織選択加熱装置の構成を示す概略図である。
れる組織選択加熱装置の構成を示す概略図である。
【図３】図３は、同組織選択加熱装置の加熱原理を説明
する静磁場を印加しない状態のスピン核配列図である。
する静磁場を印加しない状態のスピン核配列図である。
【図４】図４は、同組織選択加熱装置の静磁場印加時に
おけるスピン核のエネルギー準位の変化と準位差を示す
説明図である。
おけるスピン核のエネルギー準位の変化と準位差を示す
説明図である。
【図５】図５は、同組織選択加熱装置の上記静磁場印加
状態におけるスピン核熱平衡状態の説明図である。
状態におけるスピン核熱平衡状態の説明図である。
【図６】図６は、同加熱装置の電磁波を照射した時のス
ピン核の遷移を示す説明図である。
ピン核の遷移を示す説明図である。
【図７】図７は、本願発明の第２実施例に係る磁場測定
材の構成を示す断面図である。
材の構成を示す断面図である。
１０,１１は母材、１２,１４は示温材である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 33/20 - 33/26 A61B 5/05
Claims (2)
- 【請求項１】 磁気共鳴物質を含む半透明の母材中に特
定の温度で色が変化する示温材を混入し、磁気共鳴吸収
作用による母材の温度上昇により該母材中の磁場共鳴部
の色を変化させることにより磁場強度を測定するように
した磁場測定材。 - 【請求項２】 共鳴磁場強度を異にする２種以上の磁気
共鳴物質を含む半透明の母材中に特定の温度で色が変化
する示温材を混入し、磁気共鳴吸収作用による母材の温
度上昇により該母材中の各々の磁気共鳴部の色を個々に
変化させることにより磁場勾配を測定するようにした磁
場測定材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04112755A JP3144045B2 (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 磁場測定材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04112755A JP3144045B2 (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 磁場測定材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05307072A JPH05307072A (ja) | 1993-11-19 |
| JP3144045B2 true JP3144045B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=14594740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04112755A Expired - Fee Related JP3144045B2 (ja) | 1992-05-01 | 1992-05-01 | 磁場測定材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144045B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014181905A1 (ko) * | 2013-05-10 | 2014-11-13 | 알피니언메디칼시스템 주식회사 | 재사용이 가능한 팬텀 |
| WO2019173246A1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | Qalibre Md, Inc. | Liquid crystal thermometer for mri |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6471342B1 (ja) * | 2018-02-14 | 2019-02-20 | 株式会社エーイーティー | 半固体の人体ファントム |
-
1992
- 1992-05-01 JP JP04112755A patent/JP3144045B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014181905A1 (ko) * | 2013-05-10 | 2014-11-13 | 알피니언메디칼시스템 주식회사 | 재사용이 가능한 팬텀 |
| WO2019173246A1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | Qalibre Md, Inc. | Liquid crystal thermometer for mri |
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|---|---|
| JPH05307072A (ja) | 1993-11-19 |
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