JP3708594B2 - Ｍｒｉ磁石用の渦電流のない磁極端およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＲＩイメージング領域において均一な磁場を発生するためにＭＲＩシステムにおいて使用される磁気構造に関する。特に、本発明は、磁気構造によって生じる渦電流の影響を減少するための特定の積層を有する静磁場磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在広く使用されている商業用のＭＲＩシステムおよびその動作の原理は、一般的に理解されている。ＭＲＩシステムは、人間の体内の水素原子核等の所定の原子核を磁場Ｂ₀ の方向に整列する公称的に均一である磁場Ｂ₀ を生成するための静磁場磁石を含んでいる。静磁場磁石は、２つの磁極端で構成されており、それらは、ＭＲＩシステムのイメージング領域の向かい合った各端部に１つずつ配置されている。磁極端は、超伝導、抵抗性、または永久磁石駆動装置等の幾つかの異なる種類の磁石駆動装置の１つによって駆動される。
【０００３】
静磁場磁石に加えて、ＭＲＩシステムは、静磁場磁石の磁極に近接して位置される傾斜磁場コイルを含んでいる。静磁場磁石がイメージング領域において均一の磁場Ｂ₀ を生成し、その後、イメージング領域内で３つの直交方向の１つに交互に傾斜磁場を誘起することによって磁場Ｂ₀ を変化させることが理想的である。これらの傾斜磁場によって、傾斜磁場における異なる場所に位置された核は、イメージング領域内（従って、撮像される物体内）におけるそれらの位置に依存して異なる周波数で歳差運動される。従って、物体における核の体積は、撮像される体内の所定の核の歳差運動における差に基づいて視覚化されることができる。
【０００４】
本発明は、上述の静磁場磁石の構造に関し、特に、静磁場磁石の磁極端に関する。ＭＲＩ装置において使用されることができる簡単な静磁場磁石の磁極端は、強磁性材料の単層である。不都合なことに、強磁性材料の単層等の、電気的に連続した強磁性材料の広い領域は、傾斜磁場コイルを急速に切替えることによって発生された磁場によって静磁場Ｂ₀ が変化されたときに比較的大きい渦電流を発生してしまう。特に、よく知られているように、変化する磁場によって、導体材料の付近に渦電流が誘起され、渦電流は、第１の場所において渦電流を生成した変化する磁場とは反対方向の磁場を生成する。ＭＲＩシステムの傾斜磁場コイルがオン状態に切替えられたとき、傾斜磁場コイルを動作することによって生成されたイメージング領域中の磁場Ｂ₀ における変化は、静磁場磁石の磁極端等の導体材料において渦電流を誘起する。
【０００５】
渦電流の効果は、ＭＲＩシステムにおいて特に問題を生じ、その理由は、渦電流は、一度オン状態に切替えられると、イメージング領域において適切な傾斜磁場を生成するために傾斜磁場コイルによって必要とされる時間を遅らせるからである。傾斜磁場コイルに電力を供給する電流源は、これらの渦電流を考慮してより完全に近い傾斜磁場応答を与えるために、電力入力を過駆動することによってＭＲＩの設置期間中に調整されることができる。しかしながら、これは、ＭＲＩシステムにおいて設定するのに時間がかかる方法であり、得られる補償の程度に関して基本的な制限がある。ＭＲＩにおいて、傾斜磁場コイルが活性化された後に有効な傾斜磁場の生成を遅らせるような静磁場磁石の磁極端における渦電流は特に不都合である。
【０００６】
渦電流の効果は、変化する磁場に近接している電気的に連続した構造の関連する体積を減少することによって減少されることができる。例えば、静磁場磁石の磁極を構成する電気的に連続した強磁性材料の単層を有するＭＲＩシステムは、傾斜磁場コイルの動作の期間中に、比較的大きい渦電流を発生する可能性の高い電気的に連続した体積の大きい材料を与える欠点がある。
【０００７】
電気的に絶縁された透磁性の層または積層体の使用が、電力変圧器およびＭＲＩ静磁場磁石の磁極において渦電流を減少するために使用されてきた。これらの応用において、渦電流の流れを遮る方法で透磁性の材料を多数の小さい絶縁された部分に分割することによって、これらの小さい部分において生成された渦電流は、より大きい体積の電気的に連続した単一の材料から生じる渦電流よりもかなり急速に消散することが認識される。電気的に分離された部分に分割される磁気材料の例は、以下の文献において示されている。
【０００８】
日本国特開平2-184002号（1990年 7月18日公開）
日本国特開昭61-203605 号（1986年 9月 9日公開）
日本国特開昭63-105745 号（1988年 5月11日公開）
日本国特開昭64-86954号（1989年 3月31日公開）
日本国特開平5-63084 号（1993年 9月 9日公開）
日本国特開平2-246927号（1990年10月 2日公開）
積層に分割されたＭＲＩ磁石はまた、Kaufman 等による米国特許第5,317,297 号明細書（本願と同一人に譲渡される）において開示されており、この開示は、この明細書で参照文献とされている。Kaufman によって、一連の適切に絶縁された強磁性素子を直線状の形状に積重ね、その後、積層されたシートを形成するようにその素子を一緒に接着または接合することによって組立てられた静磁場磁石の磁極端が開示されている。直線状に構成された素子を互いに直交しているそれぞれのシートに配置した後に２以上のそのようなシートが接着もしくは接合され、それによって強度および対称性が提供される。
【０００９】
直線状素子を一緒に積重ねて接着することによって製造される磁極もしくは磁気コアは、不都合なことに比較的大きい労力を必要とする。（６０Ｈｚの周波数で使用するための）電力変圧器の設計の領域において、電力変圧器のコアを製造するためのより費用効果的な方法が開発されてきた。特に、透磁性の材料は、変圧器のコアとして使用するために渦巻き形状に巻かれる。これは、例えば、電気的に絶縁性の外部層を生成するために強磁性材料のテープを酸に浸し、その後、テープを渦巻き状に巻くことによって行われる。６０Ｈｚで動作する電力変圧器のためにこれらの渦巻き形状のコアが効果的に使用されてきたが、積層が渦電流通路を遮らない場所においてそのような方法で使用されたときに、それらは渦電流の減少に関してあまり効果的ではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、直線状に構成された積層から作られた静磁場磁石の磁極端は渦電流の減少において効果的であるが、その製造コストは、渦巻き形状と比較してかなり高い。反対に、渦巻き形状の強磁性材料から作られた静磁場磁石の磁極端は、製造コストは安いが、ＭＲＩシステムにおいて実質的に渦電流を排除することに関しては効果的でない。従って、誘起された渦電流を減少するために静磁場磁石の磁極端の能力を維持または向上しつつ、積層された磁極端の製造コストと比較して静磁場磁石の磁極端の製造コストを減少することが望ましい。
【００１１】
本発明の目的は、渦巻き形状の強磁性材料から製造され、従って、類似した直線状の積層静磁場磁石の磁極端よりも製造コストが減少されているが、傾斜磁場コイルによって生成された磁場における変化の期間中に磁極端において発生される渦電流の効果を減少する際に磁極端の効果を維持する静磁場磁石の磁極端を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい実施例によれば、所望された直径を有する静磁場磁石の磁極端を切取るためのスラッグ（slug）として、所望された静磁場磁石の磁極端部の直径よりも大きい直径を有する強磁性材料の渦巻き状のコイルが使用される。渦巻きの軸の中心から外れている渦巻き上の位置において、１以上の静磁場磁石の磁極端が強磁性材料の渦巻き状のスラッグから切取られる。これによって、傾斜磁場コイルの切替えによって生じた電流の流れを遮る少なくとも数個のアーク形の電気的に絶縁された部分を有する静磁場磁石の磁極端が生成され、従って、実質的に渦電流の大きさを減少させることができる。
【００１３】
本発明の一実施例において、強磁性材料の渦巻き状のスラッグは、望ましい磁極端の直径のほぼ２倍であり、２つの磁極端は、渦巻き状のスラッグから切取られる。強度および対称性のために、２以上の磁極端が積重ねられて一緒に接着され、単一の静磁場磁石の磁極端を形成することもできる。別の実施例において、渦巻き状のスラッグからの無駄な材料は、渦巻き状のスラッグの直径を増加し、それから３以上の磁極端を切断することによって減少されることができる。
本発明によって得られる目的および利点は、特に添付された図面に関して以下の本発明の好ましい実施例の詳細な説明を注意深く検討することによって理解される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１において、ポスト4 乃至7 によって隔てられた上部支持体2 と下部支持体3 とを含んでいるＭＲＩシステム1 を示している。上部支持体2 は、上部静磁場磁石装置10および上部傾斜磁場コイル装置12を支持している。同様に、下部支持体3 は、下部静磁場磁石装置11および下部傾斜磁場コイル装置13を支持している。最後に、ＭＲＩ装置は、送信コイル14のような適切なＲＦ送信コイルと、適切なＲＦ受信コイルとを含んでいる。
【００１５】
図１において、撮像される被検体が中に位置されるイメージング領域15は、上部傾斜磁場コイル装置12、下部傾斜磁場コイル装置13、および４つのポスト4 乃至7 によって境界を定められた領域内にある。ＭＲＩ処理の期間中、被検体は、上部静磁場磁石装置10および下部静磁場磁石装置11によって生成された静磁場内にあるイメージング領域15に位置している。静磁場磁石装置によって発生された磁場は、イメージング領域15内でほぼ均一であることが理想的である。その後、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のそれぞれに傾斜磁場を発生するコイルを有する傾斜磁場コイル装置12および13は、イメージング領域内15において磁場を変化させる。磁場におけるこれらの変化によって、上部静磁場磁石装置10および下部静磁場磁石装置11の磁極端において渦電流が誘起され、第１の場所において渦電流を生成した傾斜磁場と対向する磁場をそれら自体で生成する。
【００１６】
上部および下部静磁場磁石装置によって発生された磁場Ｈ₀ は、特に図２において示されている。図２において、上部静磁場磁石装置10および下部静磁場磁石装置11は、それぞれ上部傾斜磁場コイル装置12および下部傾斜磁場コイル装置13に近接して配置されている。静磁場磁石装置10および11は、イメージング領域15においてほぼ均一である磁場Ｈ₀ を理想的に生成する磁極端を含んでいる。その後、傾斜磁場コイル装置12および13は、迅速に連続的に活性化され、イメージング領域15内で３つの直交方向に磁場を変化させる。
【００１７】
上述のように、傾斜磁場コイルの動作によって、静磁場磁石装置10および11の磁極端において渦電流を誘起することができる。渦電流の大きさ、および渦電流によって発生された対向する磁力は、その時に動作している傾斜磁場コイルによって誘起された磁場を一時的に弱める。このように一時的に弱めることによって、イメージング領域において適切な傾斜磁場を生成するために必要な時間を遅延させ、撮像の期間中に（多数回の）各傾斜磁場コイルのオン状態への切替えが生じる。誘起された渦電流の問題は、（渦電流が誘起される）上部および下部静磁場磁石装置10,11 が（渦電流を誘起する磁場が始まる）上部および下部傾斜磁場コイル装置12,13 に近接していることによって悪化する。
【００１８】
傾斜磁場コイルのスイッチングによるイメージング領域15における磁場の生成は、図３に示されている。図３（および後述の図６，９，１０，および１４）において、傾斜磁場コイルＩ_G を通る電流に比例する電圧信号と、イメージング領域15における傾斜磁場コイルＢ_G によって誘起された磁場に比例する電圧信号との間の関係が示されている。図３は、自由空間の空気中、すなわち、傾斜磁場コイルの近傍に静磁場磁石装置がない状態で傾斜磁場コイル電流に応答する磁場を示している。図３において、曲線Ｉ_G は、傾斜磁場コイルがｔ＝０でオン状態に切替えられた時間から傾斜磁場コイルがｔ＝約４ミリ秒でオフ状態に切替えられた時間までの傾斜磁場コイルにおける電流を示している。傾斜磁場コイルによってイメージング領域15において誘起された磁場Ｂ_G もまた図３において示されている。図３においてグラフで説明されている装置中の傾斜磁場コイル装置の近くの静磁場磁石は存在しないので、渦電流は発生されず、また、イメージング領域15における磁場は、一般的に傾斜磁場コイルにわたって電圧に追従している。
【００１９】
静磁場磁石が傾斜磁場コイルの近くで使用されるとき、静磁場磁石装置において誘起された渦電流によって生じたイメージング領域15における磁場への影響は、使用される静磁場磁石の種類に依存する。例えば、図４において、静磁場磁石10は、一方が他方の上部に積層された２つの十分に近接した強磁性材料の磁極である。図４に示されているような静磁場磁石、もしくは、図４に示された２つの磁石とは異なる単層の強磁性材料は、磁場を変化させると非常に大きい渦電流を発生する。これは、図４の実施例における強磁性材料の層が、渦電流が形成されるような大きく連続した強磁性材料の地域を供給するために生じる。
【００２０】
強磁性構造において誘起された渦電流は、強磁性構造を電気的に絶縁された素子に分割することによって減少されることができる。ＭＲＩシステムにおける静磁場磁石装置10においてそれを行う１つの方法は、図５に示されているように、一連の電気的に絶縁された積層体20から静磁場磁石の磁極端30を構成することである。図５において、強磁性材料の２つの層は積層されて静磁場磁石装置10に組合わせられ、各層は幾つかの直線状に配置された積層体で構成されている。ＭＲＩシステムにおける使用に十分に耐える積層された棒状部材からなる静磁場磁石装置は、米国特許出願第08/141,701号に記載されている。
【００２１】
静磁場磁石装置10において図５の磁極端30を使用すると、図６において示されているように傾斜磁場コイル電圧に対する磁場応答は良好である。図６において、傾斜磁場コイルによってイメージング領域15において発生された磁場Ｂ_G は、傾斜磁場コイルにわたって電流Ｉ_G に緊密に追従している。図５の積層された棒状部材からなる構造を使用して、イメージング領域15における磁場Ｂ_G の大きさは、それがパルス周期の残りの期間中に傾斜磁場コイル電流に追従する前には０．５ミリ秒以下の適度な遅れしか示さない。磁場Ｂ_G の大きさはまた、ＭＲＩ用として所望された０．５ミリ秒以内でそのピーク値の９０％に到達する。しかしながら、残念なことに、積層された棒状部材からなる静磁場磁石の磁極端30の製造は、比較的労働集約的であり、コストが高くなる。
【００２２】
より安価な磁気コアは、図７において示されているような、渦巻き状に巻かれた強磁性材料から作られている。図７において、磁気コア31は、渦巻き形状の多数の層16に巻かれたテープ14から作られている。実施例において、テープ14は、酸に浸され、その後、渦巻き状のそれぞれの巻線の間に電気絶縁性の層を生成するように渦巻き状に巻かれた強磁性材料の層を含む。その代りに、電気絶縁性の接着剤がテープ14に関連して使用され、それによって、渦巻きを一緒に固め、渦巻きの隣接した巻線を電気的に絶縁する。
【００２３】
理論的には、図７に示されている磁気コア31の形態の静磁場磁石の磁極端は、磁極端31において発生された渦電流が実質的に減少されるように、静磁場磁石の磁極端10の全体積以内に電気絶縁境界を発生する。しかしながら、実際にＭＲＩシステムにおいて配置されるとき、図７の磁気コア31の形態の静磁場磁石の磁極端は、渦電流の抑制が不十分であることが認められる。
【００２４】
図８において、ＭＲＩに適用されたそのような磁極端31が示されている。図８は、（渦巻き状の磁極端31を組合わせた）上部静磁場磁石装置10および隣接した上部傾斜磁場コイル装置12の装置を示している。図８は、渦巻き状の静磁場磁石の磁極端31上に積重ねられたシム18を含んでおり、それぞれの傾斜磁場コイルはシム18内に積重ねられている。それぞれの傾斜磁場コイルは、１）Ｘ方向に直線状に増加する磁場を誘起する巻線を有するＸ傾斜磁場コイル19と、２）Ｚ方向に直線状に増加する磁場を誘起する巻線を有するＺ傾斜磁場コイル20と、３）Ｙ方向に直線状に増加する磁場を誘起する巻線を有するＹ傾斜磁場コイル21とを含んでいる。
【００２５】
渦巻き状の強磁性材料の単層が、図８に示されているような静磁場磁石に使用された際に、傾斜磁場コイルの動作の期間中にイメージング領域19において生成された磁場が図９においてグラフで示されている。ここにおいて、図３に示された曲線と対照的に、イメージング領域15内の磁場は、単層の渦巻き状の強磁性静磁場磁石の磁極端の存在によって著しく変化される。図９に示されているように、傾斜磁場コイルの電流がそのピーク値に到達したとき、イメージング領域15における磁場は著しく弱まる。そのピーク値の９０％を達成するための応答時間は、ＭＲＩに対して０．５ミリ秒以下であることが理想的である。図９に示されているように、渦巻き状のコイルではこの目的を達成することはない。
【００２６】
図９におけるパルス周期の開始における遅れは、傾斜磁場コイルがそのパルス周期にあるときに単層の静磁場磁石の磁極端31（図８参照）において誘起された渦電流によって生じる。磁極端において誘起された渦電流は、傾斜磁場コイルによって生成された磁場に対向し、従って、イメージング領域15における磁場を弱め、傾斜磁場コイルのパルス周期の開始における磁場強度の下降の原因となる。
【００２７】
渦巻き状に巻かれた２段の強磁性材料を有する渦巻き状の静磁場磁石が使用されたとき、図９において示されているように磁場の応答時間はわずかに増大する。２層の渦巻き状の静磁場磁石構造の特性は、図１０においてグラフで示されている。しかしながら、ここにおいて再び、イメージング領域15における磁場Ｂ_G は、静磁場磁石における渦電流によって発生された対向する磁場の結果として傾斜磁場コイルの電流Ｉ_G を遅らせる。
【００２８】
図７および８の渦巻き状の磁極端31がＭＲＩシステムにおける渦電流効果の減少（図９および１０において示されているように）に有効でない理由は、個々の層16の環状の通路（図７参照）は一般的にＭＲＩ傾斜磁場コイルによって誘起された渦電流通路に追従するからであると考えられる。これは、図１および８に関連して特に認められる。図１に示されているように、上部静磁場磁石装置10および上部傾斜磁場コイル装置12は、イメージング空間15上で互いに近接している。上部静磁場磁石装置10は、適切な静磁場磁石の磁極端を含んでおり、図８の場合、渦巻き状の磁極端31を含んでいる。それぞれの傾斜磁場コイル、すなわち、Ｘ、Ｙ、Ｚ傾斜磁場コイルのいずれかが付勢されたとき、傾斜磁場コイルの付近の磁場における変化によって、傾斜磁場コイル19乃至21に非常に近接している静磁場磁石の磁極端10において渦電流が誘起される。傾斜磁場コイルによって誘起された電流の流れは、一般的に渦巻き状の巻線の環状の通路に追従する。それぞれの巻線は電気的に連続しているので、渦電流は、渦電流を適切に抑制する程十分に、電気的に絶縁された境界と交差していない。従って、図８の静磁場磁石の磁極端10の渦巻きの中心23が、シム18および傾斜磁場コイル19乃至21の装置の軸24と同一直線上にあるときに、渦巻き状に巻かれた静磁場磁石の磁極端31において誘起された渦電流を実質的に減少する効果は貧弱である。
【００２９】
傾斜磁場コイル装置12の装置の軸24から渦巻き状の静磁場磁石31（図８参照）の渦巻きの中心23を移動させることによって、渦電流を消去する静磁場磁石の磁極端31の能力が向上することが本発明の発明者によって認識された。これは、渦電流のインパルスに応答するために、装置の軸24に関する層16の幾何学的形状は渦巻き状の磁石磁極端31には重要であるということを示している。
【００３０】
本発明の一実施例は、図１１において示されている。本発明のこの実施例は、渦巻き状に巻かれた強磁性スラッグ25で始まる。スラッグ25は、図７に関して図示および説明された磁極31と類似している。上述のように、渦巻き状に巻かれたスラッグ25は、接合されて積層された棒状部材から作られる類似した強磁性材料よりも簡単かつ廉価に製造することができる。静磁場磁石の磁極端に必要な直径Ｄ以上にスラッグ25の渦巻き状の巻線16の直径を増加させることによって、直径Ｄの静磁場磁石の磁極32を磁極端32の中心が元のスラッグ25の渦巻きの中心23から外された状態でスラッグ25から切断されることができる。
【００３１】
図１１において、例えば、まず最初に、幾つかの層16に巻かれた方位性のあるもしくは方位性のないシリコン鋼テープ14のスラッグ25が、静磁場磁石の磁極装置に望ましい直径Ｄよりも大きい直径に形成される。一実施例において、テープの厚さは３０ミルであるが、別の実施例において、テープは結果的な磁極端における層16の数が適切に渦電流を抑制するような任意の別の厚さでもよい。渦巻き状のスラッグ25は渦巻きの中心23を有しており、その周囲で層16が外側に向けて渦巻き状になっている。その後、直径がＤである静磁場磁石の磁極端32は、元のスラッグ25から切断されるが、静磁場磁石の磁極端32の中心はスラッグ25の渦巻きの中心23とは一致しないように切断される。ＭＲＩ装置において使用される際に、図１１のスラッグ25から切断された静磁場磁石の磁極端32は、図７の静磁場磁石の磁極端31よりも低い渦電流生成を示す。
【００３２】
図１１の静磁場磁石の磁極端32は図７に示されている磁極端31と比較して改良されているが、図１１の静磁場磁石の磁極端32は依然として静磁場磁石の磁極端32の（図１１に関して）左側の付近に幾つかの半密閉ループを含んでいる。これらの半密閉ループは、元の渦巻きの中心23の周囲で完全に回転するために磁極端32において層16が電気的に連続している領域である。元のスラッグ25の渦巻きの中心23の周囲の層16によって形成された各ループがそれ自身で閉じられそうになる（しかし、実際には閉じられない）ので、ループには“半密閉”という言葉が使用される。これらの半密閉ループは、渦電流の発生を促進し続ける。従って、スラッグ25から静磁場磁石の磁極端32を切断する好ましい方法は図１２に示されている。この実施例において、スラッグ25は直径２Ｄを有し、それによって、２つの磁極端32A, 32Bは単一のスラッグ25から切断される。図１１の静磁場磁石の磁極端10のように、図１２の静磁場磁石の磁極端32A, 32Bは、スラッグ25の渦巻きの中心23とは一致しない中心を有している。実際に、図１２の実施例において、スラッグ25の渦巻きの中心23は静磁場磁石の磁極端32A と32B との間の交差部分に位置しているので、静磁場磁石の磁極端32A および32B のいずれも強磁性材料の半密閉ループを含まない。図１２に示されているように、静磁場磁石の磁極端32A および32B のそれぞれは、一般的に磁極端の一方の側から遠い位置の側に延在している幾つかのアーク27を含んでいる。
【００３３】
磁極端32A の１つが、図１３の装置において示されている。この装置において、上部（または下部）静磁場磁石の磁極端10（図１参照）は、図１２の静磁場磁石の磁極端32A を含んでいる。図１３に示されているように、静磁場磁石の磁極端32A は、傾斜磁場コイル装置12の装置の軸24と交差する磁極端の中心28を有している。図１０の装置のように、図１３の傾斜磁場コイル装置１２は、静磁場磁石の磁極端32A に隣接したシム18に配置されたＸ、Ｙ、Ｚ傾斜磁場コイル19乃至21を含んでいる。しかしながら、図１５において、静磁場磁石の磁極端32A のアーク27は、装置の軸24の周囲、または付近に半密閉ループを形成せず、その代りに、傾斜磁場コイル19乃至21によって誘起された電流の流れを実質的に阻止し、それによって、静磁場磁石の磁極端32A における渦電流の発生は、著しく抑制される。
【００３４】
図１３に示されている静磁場磁石の磁極端を有する傾斜磁場コイルの特性は、図１４においてグラフで示されている。図１４において、傾斜磁場コイルによって生成された磁場Ｂ_G は、実質的に傾斜磁場コイルの電流Ｉ_G に追従し、所望された０．５ミリ秒以内でそのピーク値の９０％以上に到達する。
【００３５】
静磁場磁石の磁極端32をスラッグ25から切断するために、別の幾何学的形状が使用される。そのような例の１つは図１５において示されており、そこにおいて、３つの静磁場磁石の磁極端32C, 32D, 32E が設けられており、そのそれぞれの直径Ｄの磁極端がスラッグ25から切断されている。また、図１２と同様に、図１５のスラッグ32C 乃至32E は半密閉ループを含まずアーク27を含んでいる。図１５の実施例は、磁極端32C 乃至32E が取除かれたときに残されたスラッグ25からの余分な材料を減少するという点で図１２の実施例よりも有効である。スラッグ25はまた、楕円形もしくは幾つかの別の適切な幾何学的形状であってもよい。例えば、図１７に示すように、スラッグ25は、強磁性の棒状部材35の周囲で強磁性テープの層16を巻き、その後、非円形スラッグ25から２つの静磁場磁石の磁極端32A および32B を切断することによって生成される。同様に、磁極端は、図１１、１２、１５、１７に示されているような円形もしくは楕円形である必要はなく、特定の適用対象に必要とされる任意の幾何学的形状にすることができる。
【００３６】
本発明の別の実施例によって、図１６に示されているように、１つの静磁場磁石装置10における多重層の静磁場磁石の磁極端32C, 32Dが提供される。強度および対称性のために、層32C および32D は、２つの磁極端32C および32D が一緒に接着または接合された際に、元のスラッグ25の渦巻きの中心23に最も近い点30および31（図１５参照）が互いに関してθ＝９０°の角度になるように互いに関して位置される。２つより多くの付加的な層が静磁場磁石装置10に設けられる場合、それらは、図１６に示されている層に加えて磁極端32C および32D に関して９０°で付加される。
【００３７】
本発明は、現在最も実用的で好ましいと考えられている実施例に関連して説明されてきたが、本発明は、開示された実施例に制限されないことが理解されるべきであり、反対に、添付された請求の範囲の意図および技術的範囲内に含まれた種々の変更および相当する構成を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】４個のポストを有するＭＲＩシステムの斜視図。
【図２】上部および下部静磁場磁石の磁極端および傾斜磁場コイル装置の斜視図。
【図３】自由空間中で傾斜磁場コイルによって誘起された磁場のグラフ図。
【図４】２層の強磁性静磁場磁石の磁極端の斜視図。
【図５】２層の積層された棒状部材からなる静磁場磁石の磁極端の斜視図。
【図６】積層された棒状部材からなる静磁場磁石の磁極端の付近で傾斜磁場コイルによって誘起された磁場のグラフ図。
【図７】渦巻き状に巻かれた強磁性静磁場磁石の磁極端の平面図。
【図８】図７の静磁場磁石の磁極端を使用する静磁場磁石の磁極端および傾斜磁場コイル装置の斜視図。
【図９】単層の渦巻き状の静磁場磁石の磁極端の付近の傾斜磁場コイルによって誘起された磁場のグラフ図。
【図１０】二重層の静磁場磁石の磁極端の付近の傾斜磁場コイルによって誘起された磁場のグラフ図。
【図１１】本発明の一実施例による渦巻き状のスラッグおよび静磁場磁石の磁極端の平面図。
【図１２】本発明の別の実施例による渦巻き状のスラッグおよび２つの静磁場磁石の磁極端の平面図。
【図１３】図１２の静磁場磁石の磁極端およびそれを使用する傾斜磁場コイル装置の斜視図。
【図１４】図１２および１３による静磁場磁石の磁極端の付近の傾斜磁場コイルによって誘起された磁場のグラフ図。
【図１５】本発明の別の実施例による渦巻き状のスラッグおよび３つの静磁場磁石の磁極端の平面図。
【図１６】本発明の別の実施例による２層の静磁場磁石の磁極端の斜視図。
【図１７】本発明の別の実施例による渦巻き状のスラッグおよび２つの静磁場磁石の磁極端の平面図。
【符号の説明】
1 …ＭＲＩシステム、2 …上部支持体、3 …下部支持体、
4 …ポスト、5 …ポスト、6 …ポスト、7 …ポスト、
10…上部静磁場磁石装置、11…下部静磁場磁石装置、
12…上部傾斜磁場コイル装置、13…下部傾斜磁場コイル装置、
14…送信コイル、15…イメージング領域、

Claims (16)

1. 複数の電気的に分離されたアーク形の強磁性体の層を有する静磁場磁石の磁極端を具備し、前記アーク形の強磁性体は前記静磁場磁石の磁極端の内側の層から前記静磁場磁石の磁極端の遠い位置の側の層へ一般的に増加している曲率半径を有するMRIシステム。
2. 各分離された層は、ほぼ均一な曲率半径を有している請求項１記載のＭＲＩシステム。
3. 静磁場磁石の磁極端は、ほぼ円形である請求項１記載のＭＲＩシステム。
4. ＭＲＩシステムは、周期的に動作して傾斜磁場を生成する少なくとも１つの傾斜磁場コイルを含み、
   電気的に分離されたアーク形の強磁性材料の層は、傾斜磁場コイルの動作の期間中に静磁場磁石の磁極端において誘起された渦電流を抑制し、それによって、傾斜磁場コイルの動作の後に０．５ミリ秒以内で９０％の傾斜磁場応答を可能にしている請求項１記載のＭＲＩシステム。
5. 静磁場磁石の磁極端は、半密閉ループを含まない請求項１記載のＭＲＩ装置。
6. 静磁場磁石の磁極端は第１の複数の電気的に分離されたアーク形の強磁性材料の層を具備している第１の磁極端を含み、この第１の磁極端は第２の複数の電気的に分離されたアーク形の強磁性材料の層を具備している第２の磁極端に積重ねられて接着されており、第１の複数の電気的に分離されたアーク形の強磁性体の層におけるアーク形切片は、第２の複数の電気的に分離されたアーク形の強磁性体の層におけるアーク形切片の事実上垂直方向に整列されている請求項１記載のＭＲＩシステム。
7. 電気的に分離された層は、約３０ミルの厚さのシリコン鋼の部分である請求項１記載のＭＲＩシステム。
8. さらに、静磁場磁石の磁極端を含んでいる静磁場磁石装置と、
   静磁場磁石装置に接続され、静磁場磁石の磁極端に近接した傾斜磁場コイルを含む傾斜磁場コイル装置とを具備している請求項１記載のＭＲＩシステム。
9. 傾斜磁場コイル装置は装置の軸に沿って静磁場磁石装置に接続され、静磁場磁石の磁極端は装置の軸の周囲に半密閉ループを有していない請求項８記載のＭＲＩ装置。
10. 静磁場磁石の磁極端は装置の軸の付近に半密閉ループを有しておらず、それによって、傾斜磁場コイル装置における傾斜磁場コイルの動作は０．５ミリ秒以内に９０％の傾斜磁場応答を達成する請求項９記載のＭＲＩ装置。
11. ＭＲＩシステムのための予め定められた寸法の静磁場磁石の磁極端を製造する方法において、
    １）静磁場磁石の磁極端の予め定められた寸法よりも大きいスラッグ寸法を有している渦巻き状のスラッグの電気的に絶縁された層に強磁性テープを巻回し、
    ２）渦巻き状のスラッグから静磁場磁石の磁極端を切取り、それによって、静磁場磁石の磁極端のほぼ中心を渦巻き状のスラッグのほぼ中心から離す工程を具備している製造方法。
12. 渦巻き状のスラッグおよび静磁場磁石の磁極端は、ほぼ円形の形状であり、
    渦巻き状のスラッグは直径Ｄ_s を有しており、静磁場磁石の磁極端は直径Ｄ_pを有しており、そこにおいて、
    Ｄ_Ｓ ＞Ｄ_Ｐ
    である請求項１１記載の製造方法。
13. 前記工程２において、静磁場磁石の磁極端を渦巻き状のスラッグから切取り、それによって、静磁場磁石の磁極端は渦巻き状のスラッグの中心を含まなくする請求項１１記載の製造方法。
14. Ｄ_Ｓ ＞２Ｄ_Ｐ
    であり、
    工程２において、２つの静磁場磁石の磁極端を渦巻き状のスラッグから切取る工程を含んでいる請求項１２記載の製造方法。
15. 静磁場磁石の磁極端は、工程２の期間中に渦巻き状のスラッグのほぼ中心に最も近い方位点をそれぞれ含んでおり、さらに、
    ３）静磁場磁石の磁極端上のそれぞれの方位点が互いに関して約９０°離れるように２つの静磁場磁石の磁極端を共に方位を定めて積重ね、
    ４）２つの静磁場磁石の磁極端を接着することを含んでいる請求項１４記載の製造方法。
16. 前記工程１は、強磁性テープを渦巻き状の楕円形のスラッグに巻く工程を含んでいる請求項１１記載の製造方法。

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