JP3992694B2 - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Description

本発明は、静磁場調整方法およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に関し、更に詳しくは、磁極板を廃止した場合でも、静磁界の整形効果や漏洩磁束の防止効果が十分に得られる静磁場調整方法およびＭＲＩ装置に関する。

従来、静磁場発生用マグネットの主磁石の対向面に設置した磁極板の外側に、漏洩磁束防止用の補助磁石を設けた磁界発生装置が知られている（特許文献１参照。）。

特開２００３−１６８６０４号公報

上記従来の磁界発生装置では、主磁石の対向面に磁極板を設置して、その磁極板により静磁界をある程度整形し、その上に補助磁石を設けて漏洩磁束を防止している。
しかし、構成を簡単化するために磁極板を廃止した場合、補助磁石だけでは、静磁界の整形効果や漏洩磁束の防止効果が十分に得られない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、磁極板を廃止した場合でも、静磁界の整形効果や漏洩磁束の防止効果が十分に得られる静磁場調整方法およびＭＲＩ装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、静磁場発生用マグネットの主磁石の周りに、前記主磁石と反発する向きにした複数の補助磁石を配置し、前記主磁石と前記補助磁石の間隔をそれぞれ調整して、静磁場を整形し且つ前記主磁石の周りへ漏れる磁界を抑制することを特徴とする静磁場調整方法を提供する。
上記第１の観点による静磁場調整方法では、静磁場発生用マグネットの主磁石の周りに、主磁石と反発する向きに複数の補助磁石を配置する。そして、静磁界を整形するように且つ主磁石の周りへ膨らむように漏れる磁界を打ち消すように主磁石と補助磁石の間隔を調整する。これにより、静磁界の整形効果や漏洩磁束の防止効果が十分に得られる。

第２の観点では、本発明は、上記構成の静磁場調整方法において、前記主磁石と前記補助磁石の間にスペーサを介在させることを特徴とする静磁場調整方法を提供する。
上記第２の観点による静磁場調整方法では、主磁石と補助磁石の間にスペーサを介在させることで、間隔調整後に補助磁石の位置を固定しやすくなる。

第３の観点では、本発明は、上記構成の静磁場調整方法において、前記スペーサが磁性体を含まないことを特徴とする静磁場調整方法を提供する。
上記第３の観点による静磁場調整方法では、スペーサが磁界に影響を与えることがない。

第４の観点では、本発明は、上記構成の静磁場調整方法において、前記スペーサが磁性体を含むことを特徴とする静磁場調整方法を提供する。
上記第４の観点による静磁場調整方法では、スペーサによっても磁場を調整できる。

第５の観点では、本発明は、上記構成の静磁場調整方法において、前記主磁石と前記補助磁石の間を空隙としたことを特徴とする静磁場調整方法を提供する。
上記第５の観点による静磁場調整方法では、間隔の再調整を自由に行うことが出来る。

第６の観点では、本発明は、被検体が入る空間を挟んで前面が対向している一対の主磁石と、前記主磁石の背面を磁気的に結合するヨークと、前記主磁石の周りに前記主磁石と反発する向きにそれぞれ配置された複数の補助磁石と、前記主磁石と前記補助磁石の間隔を調整する間隔調整手段とを具備したことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第６の観点によるＭＲＩ装置では、主磁石と補助磁石の間隔を調整することにより、静磁場を整形し且つ主磁石の周りへ膨らむように漏れる磁界を抑制することが出来る。

第７の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記主磁石は、前面の周縁部が中央部よりも突出した形状であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第７の観点によるＭＲＩ装置では、主磁石の形状により、静磁場の均一性を向上することが出来る。

第８の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記主磁石の一方の前面はＳ極の磁極を有し、前記主磁石の他方の前面はＮ極の磁極を有することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第８の観点によるＭＲＩ装置では、被検体が入る空間に静磁場を好適に発生することが出来る。

第９の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記主磁石の磁化方向が、前記一対の主磁石の対向方向であ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、被検体が入る空間に強い静磁場を好適に発生することが出来る。

第１０の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記前面にＳ極を有する主磁石の周りに配置された前記補助磁石の外側はＮ極の磁極を有し、前記前面にＮ極を有する主磁石の周りに配置された前記補助磁石の外側はＳ極の磁極を有することを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＭＲＩ装置では、主磁石の磁界方向と補助磁石の磁界方向により、主磁石の内側では静磁場を整形し、主磁石の周りでは磁界の漏れを好適に抑制することが出来る。

第１１の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記補助磁石の磁化方向が、前記一対の主磁石の対向方向に対して直交する方向から前記被検体が入る空間の中央側へ斜めに傾いた方向であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＭＲＩ装置では、補助磁石の磁化方向を傾けることにより、主磁石の内側では静磁場を整形し、主磁石の周りでは磁界の漏れを好適に抑制することが出来る。

第１２の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記補助磁石の磁化方向が、前記一対の主磁石の対向方向に対して直交する方向であることを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＭＲＩ装置では、補助磁石の磁化方向が判りやすいため、取り扱いが容易になる。

第１３の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記主磁石とその周りに配置された前記補助磁石の間にスペーサを挟むことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＭＲＩ装置では、主磁石と補助磁石の間にスペーサを介在させることで、調整後に補助磁石の位置を固定しやすくなる。

第１４の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記スペーサが磁性体を含まないことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＭＲＩ装置では、スペーサが磁界に影響を与えることがない。

第１５の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記スペーサが磁性体を含むことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＭＲＩ装置では、スペーサによっても磁場を調整できる。

第１６の観点では、本発明は、上記構成のＭＲＩ装置において、前記主磁石とその周りに配置された前記補助磁石の間を空隙としたことを特徴とするＭＲＩ装置を提供する。
上記第５の観点による静磁場調整方法では、間隔の再調整を自由に行うことが出来る。

本発明の静磁場調整方法およびＭＲＩ装置によれば、主磁石の周りへ膨らむように漏れる磁界を抑制することが出来る。

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にかかるＭＲＩ装置１００の静磁場発生用マグネット部分を示す正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’断面模式図である。
このＭＲＩ装置１００は、被検体が入る空間を挟んで前面が垂直方向に対向している上主磁石１ｕおよび下主磁石１ｂと、それら主磁石１ｕ，１ｂの背面を磁気的に結合する上ヨーク２ｕ，右ヨーク２ｒ，下ヨーク２ｂ，および左ヨーク２ｌと、上主磁石１ｕの周りに配置された複数の上補助磁石３ｕと、上ヨーク２ｕに対する上補助磁石３ｕの高さを固定するための上支持台４ｕと、下主磁石１ｂの周りに配置された複数の下補助磁石３ｂと、下ヨーク２ｂに対する下補助磁石３ｂの高さを固定するための下支持台４ｂと、上主磁石１ｕと各上補助磁石３ｕの間隔および下主磁石１ｂと各下補助磁石３ｂの間隔を調整するために補助磁石毎に設置された間隔調整機構１０と、上主磁石１ｕと各上補助磁石３ｕの間に介設された上スペーサ１４ｕおよび下主磁石１ｂと各下補助磁石３ｂの間に介設された下スペーサ１４ｂを具備している。

主磁石１ｕ，１ｂは、前面の周縁部が中央部よりも突出した円盤形状である。
図３に模式的に示すように（Ｌ部材１１，ボルト１２，押え板１３を省略）、主磁石１ｕ，１ｂの磁化方向は垂直方向であり、上主磁石１ｕの前面はＳ極の磁極を有し、下主磁石１ｂの前面はＮ極の磁極を有する。

補助磁石３ｕ，３ｂは、リングを分割した形状である。
図３に示すように、補助磁石３ｕ，３ｂの磁化方向は水平方向から被検体が入る空間の中央側へ斜めに傾いた方向であり、上補助磁石３ｕの外側はＮ極の磁極を有し、下補助磁石３ｂの外側はＳ極の磁極を有する。

主磁石１ｕ，１ｂおよび補助磁石３ｕ，３ｂの材料は、例えばネオジウム（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）系磁石材料，サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）系磁石材料，アルニコ（ＭＫ鋼）系磁石材料，フェライト系磁石材料である。

支持台４ｕ，４ｂの材料は、プラスチックであり、例えばポリプロピレン（PolyPropylene），ポリブチレンテレフタレート（PolyButylene Terephthalate），ＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile Butadiene Styrene），ポリエチレン（PolyEthylene），ポリスチレン（PolyStyrene），ポリメチルペンテン（polymethylpentene），ポリアセタール（polyacetals），ポリ塩化ビニル（PolyVinyl Chloride），ポリフェニレンエーテル（PolyPhenylene Ether）のいずれか又はそれらのうちの２以上の組み合わせである。

各間隔調整機構１０は、Ｌ部材１１，ボルト１２および押え板１３からなる。
図１，図２に示すように、各下補助磁石３ｂに対応するＬ部材１１の一部は、下支持台４ｂに埋設されている。ボルト１２は、Ｌ部材１１に螺合している。下補助磁石３ｂは、下主磁石１ｂから磁力で反発されるが、その反発力に抗して、押え板１３，ボルト１２およびＬ部材１１を介して下支持台４ｂにより支持されることになる。下主磁石１ｂと下支持台４ｂの位置は固定であるから、ボルト１２を回すことにより、下主磁石１ｂに対する下補助磁石３ｂの位置を調整できる。
上主磁石１ｕと上支持台４ｕと上補助磁石３ｕの関係も同様である。

上スペーサ１４ｕおよび下スペーサ１４ｂは、上主磁石１ｂに対する上補助磁石３ｂの位置および下主磁石１ｂに対する下補助磁石３ｂの位置を調整した後、接着剤（例えばエポキシ樹脂）を充填することにより形成する。
なお、接着剤に非磁性体の充填材（例えばプラスチックビーズ）を混入してもよい。

図４に、主磁石１ｕ，１ｂが形成する磁界を黒矢印で示す。
主磁石１ｕ，１ｂは、被検体が入る空間の中央に垂直方向の静磁場Ｂ０を形成する。しかし、主磁石１ｕ，１ｂの周辺では、磁界Ｂｎ，Ｂｍが外側へ膨らんでいる。

図５に、補助磁石３ｕ，３ｂが形成する磁界を白矢印で示す。
補助磁石３ｕ，３ｂが主磁石１ｕ，１ｂの内側に形成する磁界Ｂｂは、主磁石１ｕ，１ｂが形成する磁界Ｂｎと同方向になるため、外側へ膨らもうとする磁界Ｂｎを内側へ押し戻し、上主磁石１ｕと各上補助磁石３ｕの間隔および下主磁石１ｂと各下補助磁石３ｂの間隔を調整すれば、磁界Ｂｎの均一性を改善することが出来る。

さらに、図６に示すように、補助磁石３ｕ，３ｂが主磁石１ｕ，１ｂの周囲に形成する磁界Ｂａは、主磁石１ｕ，１ｂの磁界Ｂｍと同様に外側へ膨らんでいるが、極性は逆になっている。このため、補助磁石３ｕ，３ｂが外側に形成する磁界Ｂａが主磁石１ｕ，１ｂの磁界Ｂｍを打ち消し、上主磁石１ｕと各上補助磁石３ｕの間隔および下主磁石１ｂと各下補助磁石３ｂの間隔を調整すれば、主磁石１ｕ，１ｂの周りへ膨らむように漏れる磁界Ｂｍを抑制することが出来る。

磁性体の充填材（例えばフェライトビーズ）を混入した接着剤によりスペーサ１４ｕ，１４ｂを形成してもよい。
磁性体の材料や混入量を変えることにより、補助磁石３ｕ，３ｂの効果を調整可能となる。

図７，図８に、実施例３のＭＲＩ装置２００を示す。
このＭＲＩ装置２００は、上主磁石１ｕと上補助磁石３ｕの間を空隙ｇにすると共に、下主磁石１ｂと下補助磁石３ｂの間を空隙ｇにしたものである。

図９に示すように、補助磁石３ｕ，３ｂの磁化方向を水平方向にしてもよい。

本発明の静磁場調整方法およびＭＲＩ装置は、ＭＲ画像の撮影に利用できる。

実施例１に係るＭＲＩ装置の静磁場発生用マグネットを示す正面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 図１のＢ−Ｂ’断面図である。 主磁石が形成する磁界を示す説明図である。 補助磁石による磁界均一化効果を示す説明図である。 補助磁石による漏れ磁界抑制効果を示す説明図である。 実施例３に係るＭＲＩ装置の静磁場発生用マグネットを示す正面図である。 図７のＡ−Ａ’断面図である。 実施例４に係るＭＲＩ装置の補助磁石の磁化方向を示す説明図である。

符号の説明

１ｕ 上主磁石
１ｂ 下主磁石
２ｕ 上ヨーク
２ｒ 右ヨーク
２ｂ 下ヨーク
２ｌ 左ヨーク
３ｕ 上補助磁石
３ｂ 下補助磁石
４ｕ 上支持台
４ｂ 下支持台
１０ 間隔調整機構
１１ Ｌ部材
１２ ボルト
１３ 押え板
ｇ 空隙

Claims (8)

1. 被検体が入る空間に面する各々の前面がＳ極の磁極とＮ極の磁極とで対向することにより前記空間に静磁場を形成するとともに、前記各々の前面の周縁部が中央部よりも突出した円盤形状である一対の主磁石と、
   前記主磁石の背面に設けられ、前記主磁石と磁気的に結合される一対の第１ヨークと、
   前記一対の第１ヨークに接続され、前記一対の主磁石と前記一対の第１ヨークとで磁気回路を形成する第２ヨークと、
   前記主磁石の側面の周りに前記主磁石と反発する向きにそれぞれ配置された複数の補助磁石と、
   前記主磁石と前記補助磁石との間隔を調整する間隔調整手段とを具備し、
   各々の前記主磁石の前面及び背面における一方の面はＳ極の磁極を有するとともに他方の面はＮ極の磁極を有することを特徴とするＭＲＩ装置。
2. 請求項１に記載のＭＲＩ装置において、
   前記前面にＳ極を有する主磁石の周りに配置された前記補助磁石の外側はＮ極の磁極を有し、前記前面にＮ極を有する主磁石の周りに配置された前記補助磁石の外側はＳ極の磁極を有することを特徴とするＭＲＩ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のＭＲＩ装置において、
   前記補助磁石の磁化方向が、前記一対の主磁石の対向方向に対して直交する方向から前記被検体が入る空間の中央側へ斜めに傾いた方向であることを特徴とするＭＲＩ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
   前記補助磁石の磁化方向が、前記一対の主磁石の対向方向に対して直交する方向であることを特徴とするＭＲＩ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
   前記主磁石とその周りに配置された前記補助磁石との間にスペーサを挟むことを特徴とするＭＲＩ装置。
6. 請求項５に記載のＭＲＩ装置において、
   前記スペーサが磁性体を含まないことを特徴とするＭＲＩ装置。
7. 請求項５に記載のＭＲＩ装置において、
   前記スペーサが磁性体を含むことを特徴とするＭＲＩ装置。
8. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のＭＲＩ装置において、
   前記主磁石とその周りに配置された前記補助磁石との間を空隙としたことを特徴とするＭＲＩ装置。

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