JP3510544B2 - 空隙内に磁界を形成するための装置 - Google Patents

空隙内に磁界を形成するための装置

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    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対向して配置された一
対の磁極を備え、これら磁極間に空隙が存在し、そして
この場合磁極が、互いに積層されそして相互に電気的に
絶縁された複数の層から構成された磁極板を備える、特
に磁気共鳴装置の空隙内に磁界を形成する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】上記の種類の装置は、ヨーロッパ特許出
願公開第0479514号明細書により公知である。対
向して配置された一対の磁極により、その間の空隙には
高い磁界強度を持ちそして均一性について高い要求を課
せられた磁界が形成される。このような装置は、診断用
の磁界共鳴装置に利用される。通常空隙は、残りの部品
を組み立てた後患者を検査のためにその間に寝かせられ
る程に大きい。磁極はさらに、例えば永久磁石あるいは
又電磁石コイルのような磁界発生装置を備えている。磁
束の帰還のために、両磁石は良好な透磁率を持つ材料か
らなる継鉄を介して結合される。
【0003】磁界共鳴による画像形成に当っては、磁極
に取り付けられそしてX,Y,Z方向の勾配磁界を発生
する勾配コイルが必要である。勾配磁界により、磁気共
鳴信号に場所の情報が重畳される。勾配磁界は、通常パ
ルス状の電流により発生され、隣り合った導電性の領域
に渦電流を誘導する。誘導された渦電流は、他方におい
て空隙内の勾配磁界を歪ませる。
【0004】誘導される渦電流を低減するために、ヨー
ロッパ特許出願公開第0479514号明細書に述べら
れた磁極は、個々のブロックから組み立てられた磁極を
備えている。この場合これらブロックそれ自体は、方向
性のないシリコン−鋼板から成り電気的に絶縁された多
数の層から構成されている。通常はこの構造により充分
である。しかしながら製造のための費用が大きい。ブロ
ックを個々に担体上に取りつけねばならず、こうして初
めてブロックを磁極と結合することができる。他方、個
々のブロック間の小さな空隙により、磁気的な特性は最
適なものとならない。
【0005】ヨーロッパ特許出願公開第0691548
号明細書により、極板に板状の“ソフトフェライト”を
利用することも公知である。
【0006】米国特許第5317297号明細書には、
磁気共鳴装置の基本磁界用磁石の極板が開示されてお
り、この極板は比較的大きな棒状の要素から組み立てら
れている。この明細書には、このようにして組み立てら
れた単一の層によって既に、渦電流の明白な低減が達せ
られることが述べられている。90°相互に方向をずら
された2つの層は、しかしながら機械的により一層安定
でありそして渦電流効果の均一な分布を生じる傾向にあ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、均一
な磁気特性を持ち簡単に製造可能な極板を備えた磁界形
成のための装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題は、前記層が相
並べて配置された、相互に電気的に絶縁された透磁性の
材料からなる複数の要素を備え、しかも連続する層が、
層の方向において相互にずらして配置されていることに
より解決される。その磁気的特性は、個々のブロックを
利用するものと比較して、本発明による極板が貫通する
空隙を持たないことから、より均一である。極板の製造
に当っては、先ず平面が複数の板状要素で覆われる。次
いで、電気絶縁性の物質、例えばエポキシ樹脂が付与さ
れる。次にその上に板状要素を有する他の層が設けられ
る。複数の板状要素を持つ第二の層は、第一の層に対し
ずらして配置される。この工程は、所望の板厚が得られ
るまで継続される。この製造方法により、それ自体安定
でありそしてその結果磁極に簡単に取り付け可能な板が
得られる。極板は磁極と接着されてはならず、いつでも
再度取り外し可能である。
【0009】有利な形態は、両極板の少なくとも一方が
その表面に凸部および/または凹部を備えることにより
特徴づけられる。これに伴い基本磁界を均一化するため
の基本的なシム(shim)が極板の製造時に既に考慮され
る。しばしば理想的に均一な基本磁界が、帰還磁路の非
対称的な構造のために歪んでしまうことがある。この構
造に起因した歪みは、その態様が常に等しい。この歪み
は、歪みを一度測定した後、それを補償するように極板
表面の形状を定めることにより低減される。付加的に後
から、機械加工(例えばフライス)による極板表面の相
応した削り取りにより、反復的なシムが行われる。
【0010】本発明の他の有利な実施の形態は、従属項
により特徴付けられる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を、以下4つの図
を用いて説明する。図1には、空隙2内に磁界を発生す
るための装置の基本的な構成が、縦断側面図で示されて
いる。この装置は、充分に均一な磁界Boを診断用磁気
共鳴装置内に発生すべく形成されている。ここに磁界の
方向は、矢印4で示されている。空隙のほぼ中央に位置
する均一領域内の磁界の強さは、例えば0.5Teslaの
オーダ内にある。空隙2は、磁気共鳴画像を得るのに必
要な部品を組み込んだ後になお、患者6を収容するに充
分な場所であるように、その寸法が定められている。点
線は、患者の断面をおおまかな輪郭で示している。
【0012】空隙2は、2つの磁極8と10の間に存在
し、これら磁極は空隙2に隣接して延びる磁気的な帰還
路12を介して相互に接続されている。磁界を形成する
ための装置は、側面図においてCの字に似た形体を持
ち、従ってまたこの装置はC磁石とも呼ばれる。両磁極
8および10は、それぞれ磁界発生装置14を備え、こ
の装置は常伝導電磁石コイルとして構成され、相応する
電流で励磁されねばならない。代替的に、磁界発生装置
14は永久磁石あるいは超伝導電磁石コイルの形態で実
現することも可能である。
【0013】磁極8および10は、さらに磁束を伝達す
るように磁界発生装置14と結合する極板16を備えて
いる。極板16は、以下に図2を用いて説明するよう
に、相互に積層されそして互いに電気的に絶縁された層
から構成されている。極板16上にさらに、空隙2の方
向に、空隙2内において3つの全ての空間方向に勾配磁
界を形成すべき勾配コイル18が固定されている。
【0014】図2は、極板16の構成を示す。極板16
は、相互に積層されそして電気的に絶縁された層20か
ら構成されている。図を見易くするために、図2は2つ
の層20のみを部分的に示している。各層20は、相並
べて配置された、相互に電気的に絶縁された、透磁性材
料製の板状要素22からなる。ここには要素22の内数
個だけを示しているが、この配置は、極板16の全幅な
いし全直径にわたり続いている。ここでは、要素22が
正方形とされているが、ある層内の要素22を例えば四
角形や六角形にすることも可能である。要素22は、互
いに同じ大きさであり、代表的には1mmの厚みdを持
つ。層20内におけるその広がりは、約20mmから1
00mmである。個々の要素22は、空隙24で相互に
分離されている。空隙24の幅は、要素22が確実に相
互に電気的に分離されるように設定されている。各層2
0間に同様に、層20内部の各要素22間と同等のオー
ダの空隙24が存在する。空隙、即ち中間空間24は、
絶縁材料で満たされている。例えば、極板16の製造時
第一の平面が要素22で覆われる。それから、絶縁材料
としてエポキシ樹脂がその上に被着される。その後、こ
の上に、第二の層20を形成する要素22を備える層が
設けられる。この場合、相連なる層20内の要素22は
相互にずらして配置されており、この結果1つの層20
の要素22間の隙間24は、その上に、そして場合によ
ってはさらにその下にある層20の要素22により覆わ
れる。ここで層20の要素22は、相互に直交する2つ
の方向x,yにおいて、それぞれ要素の幅の半分ずつず
らされている。全体として、極板16は磁界の強さに応
じて約15〜40の層で形成され、その結果2〜5cm
の極板厚さが得られる。この構成により、極板16はそ
れ自体で安定しており、そして個別の部品として簡単に
磁極8および10内に組み込むことができる。層20内
での要素22の微細な分割およびずらし配置は、磁気的
な特性を一層均一に分布させる効果がある。
【0015】要素22の材料として、高い固有電気抵抗
を持った方向性のないシリコン−鋼板が使用され、この
結果その内部に誘導される渦電流は僅かな振幅を示す。
磁気共鳴信号の場所的な解像のために必要な本来の勾配
磁界は、かくして殆ど歪みを生じなくなる。
【0016】図3は、平面図において、基本磁界Boの
シムのために凸部26および凹部28を、空隙2に対向
する側に設けた極板16Aを示す。凸部26は、残りの
極板16Aと強固に結合しており、そして残りの極板1
6Aならびに図2により既に説明したのと同様に、層状
に形成されている。凸部26は、全磁石の構造的な構成
により引き起こされる均一な磁界Boの歪みが大幅に補
償されるように配置される。基本磁界Boの歪みに対
し、磁気的な帰還路12の配置と構造とは大きな影響を
及ぼす。ここで主として、磁気的な帰還路12の取り付
け後に対向する極板の断面は、凸部26を備える。
【0017】凸部26は、図4に断面を示すとおり、1
つあるいはまた複数の層20から形成される。ここで
も、同様に縦続している層20の要素22は、相互にず
らして配置されている。
【0018】凸部26を形成するための付加的な層20
を貼り付ける代わりに、最初に最大可能な厚みを持った
均一な厚みの極板16を製作し、その中に後から凹部2
8を作り付けてもよい。シム作業がその後繰り返し行わ
れ、その際基本磁界Boの所望の均一度からのずれを測
定した後、相応する材料が極板16,16Aから、例え
ばフライス加工により削り取られる。均一度を改善する
ために、どの個所からそしていかなる量の材料を削り取
るかは、測定に基づいて算出される。極板16につい
て、磁石のシムのために付加的に公知のシム法を利用す
ることもでき、この場合には例えば永久磁石および/あ
るいは鉄片が極板16,16Aの表面上に配置される。
電磁石コイルに対する他のシムにより、磁界はなお一層
均一化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による極板を備えた磁気共鳴装置のため
の、磁界を形成する装置の構造を示す断面図。
【図2】極板の層構成を示す斜視図
【図3】基本的な充填を生じる僅かな凸部を持った極板
の平面図、
【図4】図3に従う極板の横断面図である。
【符号の説明】
2:空隙 4:矢印 6:患者 8:磁極 10:磁極 12:帰還磁路 14:磁界発生装置 16:極板 16A:極板 20:層 22:要素 24:空隙 26:凸部 28:凹部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−288137(JP,A) 特開 平4−138132(JP,A) 特開 昭63−105745(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向して配置された一対の磁極(8,1
    0)を備え、これら磁極間に空隙(2)が存在し、前記
    磁極(8,10)が、互いに積層されかつ相互に電気的
    に絶縁された複数の層(20)からなる磁極板(16)
    を備えている磁界形成装置において、 前記層(20)が、相並べて配置され、相互に電気的
    に絶縁された透磁性の材料からなる板状要素(22)を
    備え、しかも該板状要素が各層(20)内において層の
    方向(X,Y)に平行に相互にずらして、かつ隣接する
    層内の板状要素と相互に重なり合って配置されているこ
    とを特徴とする空隙内に磁界を形成するための装置。
  2. 【請求項2】前記状要素(22)が互いに等しい形状
    に形成されていることを特徴とする請求項1記載の装置
  3. 【請求項3】前記層(20)が、それぞれ要素の幅の半
    分だけ、少なくとも1つの方向(X,Y)に相互にずら
    して配置されていることを特徴とする請求項2記載の装
    置。
  4. 【請求項4】前記要素(22)が四角形に形成されてい
    ることを特徴とする請求項2または3記載の装置。
  5. 【請求項5】前記要素(22)が電気絶縁性の材料で相
    互に結合されていることを特徴とする請求項1ないし4
    のいずれか1つに記載の装置。
  6. 【請求項6】前記要素(22)がエポキシ樹脂で相互に
    結合されていることを特徴とする請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】前記磁極板(16)の少なくとも一方が
    その表面に凸部(26)および/または凹部(28)を
    有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1
    つに記載の装置。
  8. 【請求項8】前記凸部(26)が積層されかつ電気的に
    相互に絶縁された複数の層(20)から構成され、層
    (20)は相並べて配置されかつ相互に電気的に絶縁さ
    た透磁性の材料からなる板状の要素(22)を含み
    そして隣接する層(20)が層方向(X,Y)に相互に
    ずらして配置されていることを特徴とする請求項7記載
    の装置。
  9. 【請求項9】凹部(28)が極板(16)内の溝として
    加工されたものであることを特徴とする請求項7記載の
    装置。
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