JP4140141B2 - 磁界発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は磁界発生装置に関し、特にたとえば指などの身体の一部分や食物の中身を検査するために用いられる小型の永久磁石式ＭＲＩ用磁界発生装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この磁界発生装置では、磁気回路の端部で磁束が漏洩するので、その分、撮像領域において磁界強度が低下するという問題点があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、磁界強度が向上する、磁界発生装置を提供することである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の磁界発生装置は、空隙を介して対向配置される一対の磁石を含む複数の磁石によって空隙を通る閉回路が構成される第１磁気回路、および第１磁気回路の磁束方向と直交する方向に磁化された磁石を、第１磁気回路を構成する磁石に接続することによって空隙を通る閉回路が構成される第２磁気回路を含み、空隙における第１磁気回路の磁束方向と空隙における第２磁気回路の磁束方向とが同方向であり、第１磁気回路および第２磁気回路のそれぞれによって発生する磁束が空隙において重畳されるものである。
請求項１に記載の磁界発生装置では、第１磁気回路を構成する磁石に磁化方向が９０度異なる磁石を接続して第２磁気回路が構成され、第１磁気回路の端部から漏洩していた磁束は第２磁気回路を通り、第１磁気回路によって発生する磁束に重畳される。したがって、撮像領域に磁束を集中させることができるので磁界強度が向上する。
【０００４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態のＭＲＩ用の磁界発生装置１０は、Ａｌなどの非磁性材料からなるケース１２を含む。ケース１２は、下板１４、下板１４の両側から立設される側板１６ａおよび１６ｂ、ならびに側板１６ａおよび１６ｂ上に設けられる上板１８を含み、各板は六角ネジなどのネジ２０で接続される。
【０００５】
ケース１２には装置本体２２が収納される。装置本体２２の寸法は、たとえば幅２１０ｍｍ×奥行き２６０ｍｍ×高さ２８０ｍｍ程度に設定される。
図２を参照して、装置本体２２は、下板１４上に取り付けられる断面台形状の永久磁石２４を含む。永久磁石２４の両側には、それぞれ側板１６ａおよび１６ｂに取り付けられる磁石ブロック２６ａおよび２６ｂが立設される。磁石ブロック２６ａは、永久磁石２４上に形成される断面台形状の永久磁石２８ａ、永久磁石２８ａ上に形成される略直方体状の永久磁石３０ａ、３２ａおよび３４ａ、それらの上に形成される断面台形状の永久磁石３６ａを含む。磁石ブロック２６ｂも、磁石ブロック２６ａと同様に形成されるので、参照番号の「ａ」を「ｂ」に置き換えることで重複する説明は省略する。そして、上板１８に取り付けられる永久磁石３８が、永久磁石３６ａおよび３６ｂ上を跨ぐように配置される。このようにして装置本体２２は開口部３７を有する略直方体状に形成される。
【０００６】
なお、各永久磁石の磁化方向は図２において矢印で示される。図２からわかるように、磁化方向をも考慮すると、装置本体２２は、▲１▼永久磁石２４、３８、▲２▼永久磁石２８ａ、３６ａ、▲３▼永久磁石２８ｂ、３６ｂ、▲４▼永久磁石３０ａ、３０ｂ、３４ａ、３４ｂ（図示せず）、▲５▼永久磁石３２ａ、３２ｂの５種類の永久磁石からなる。ここで、注目すべきは、永久磁石３０ａおよび３４ａの磁化方向が永久磁石３２ａの磁化方向と直交しており、同様に、永久磁石３０ｂおよび３４ｂの磁化方向が永久磁石３２ｂの磁化方向と直交していることである。また、装置本体２２内において、磁束は磁極板４０ｂから４０ａに向かって流れる。
【０００７】
装置本体２２内には、空隙Ｇを形成して一対の磁極板４０ａおよび４０ｂが配置される。磁極板４０ａおよび４０ｂは、それぞれ永久磁石３２ａおよび３２ｂ上に形成され、磁極板４０ａおよび４０ｂの間隔はたとえば略６０ｍｍに設定される。磁極板４０ａおよび４０ｂによって、空隙Ｇの磁界均一度を向上できる。
【０００８】
このような磁界発生装置１０は、次のようにして組み立てられる。
図３を参照して、まず、側板１６ａに接着剤等で磁石ブロック２６ａを固定した状態の半組立品４２ａ、同様に、側板１６ｂに磁石ブロック２６ｂを固定した状態の半組立品４２ｂ、上板１８に永久磁石３８を固定した状態の半組立品４４、下板１４に永久磁石２４を固定した状態の半組立品（図３では図示せず）がそれぞれ形成される。そして、テーブル４６上に、半組立品４２ａと４２ｂとが、非磁性材料からなるスペーサ４８を挟んでそれぞれ固定具５０ａと５０ｂとによって固定される。側板１６ａおよび１６ｂには、それぞれ孔５２が６個ずつ形成され、それぞれの両端の孔５２にガイドピン５４が取り付けられる。
【０００９】
このように配置される半組立品４２ａおよび４２ｂに、半組立品４４が接続される。上板１８の両側には、孔５２に対応する孔５６がそれぞれ６個ずつ形成される。まず、たとえば、上板１８の両側で２本ずつ、合計４本の押しネジ５８が、孔５６に貫通されさらに対応する孔５２に螺入され、半組立品４４が位置決めされる。そして、半組立品４４の上板１８がプッシャー６０によって矢印Ａ方向に押圧される。このとき、半組立品４４が一挙に吸引されないように、押しネジ５８を少しずつ締め付けることによって半組立品４４を半組立品４２ａおよび４２ｂに徐々に近づけていき、半組立品４４を位置規制する。なお、プッシャー６０を用いない場合には、押しネジ５８を螺入した孔よりさらに内側にある孔５２に、引っ張りネジを螺入して、徐々に半組立品４４を移動させる。
【００１０】
そして、半組立品５６が半組立品４２ａおよび４２ｂに当接すると、上板１８の両側の空いている孔５６および５２にネジ２０が螺入される。その後、ガイドピン５４および押しネジ５８が抜かれその孔５６および５２にもネジ２０が螺入され、半組立品４２ａおよび４２ｂに半組立品４４が接続される。
下板１４に永久磁石２４が接着された状態の半組立品と半組立品４２ａおよび４２ｂとの接続は、たとえば、その後、テーブル４６を１８０度回転させて、半組立品４４の場合と同様に行えばよい。
このようにして半組立品４２ａ、４２ｂ、４４等が組み立てられた後、固定具５０ａおよび５０ｂが取り外され、磁界発生装置１０が完成する。上述の方法によって磁界発生装置１０を容易に組み立てることができる。
【００１１】
磁界発生装置１０では、図４からわかるように、永久磁石３２ａ→３６ａ→３８→３６ｂ→３２ｂ→磁極板４０ｂ→４０ａ→永久磁石３２ａの経路で磁気回路Ｂ１、永久磁石３２ａ→２８ａ→２４→２８ｂ→３２ｂ→磁極板４０ｂ→４０ａ→永久磁石３２ａの経路で磁気回路Ｂ２が、それぞれ形成される。
さらに、永久磁石３２ａ→３０ａ→３６ａ→３８→３６ｂ→３０ｂ→３２ｂ→磁極板４０ｂ→４０ａ→永久磁石３２ａの経路で磁気回路Ｃ１、永久磁石３２ａ→３０ａ→２８ａ→２４→２８ｂ→３０ｂ→３２ｂ→磁極板４０ｂ→４０ａ→永久磁石３２ａの経路で磁気回路Ｃ２が、それぞれ形成される。図示しないが、同様に、永久磁石３２ａ→３４ａ→３６ａ→３８→３６ｂ→３４ｂ→３２ｂ→磁極板４０ｂ→４０ａ→永久磁石３２ａの経路で磁気回路Ｃ３、永久磁石３２ａ→３４ａ→２８ａ→２４→２８ｂ→３４ｂ→３２ｂ→磁極板４０ｂ→４０ａ→永久磁石３２ａの経路で磁気回路Ｃ４が、それぞれ形成される。
【００１２】
すなわち、永久磁石３２ａの両側に永久磁石３０ａおよび３４ａを配置し、永久磁石３２ｂの両側に永久磁石３０ｂおよび３４ｂを配置することによって、磁気回路Ｂ１、Ｂ２の端部、たとえば永久磁石３２ａや３２ｂの側面から漏洩する可能性のあった磁束を磁気回路Ｃ１〜Ｃ４に取り込むことができ、磁気回路Ｂ１およびＢ２によって発生する磁束に重畳できる。
【００１３】
したがって、磁界発生装置１０によれば、磁極板４０ａと４０ｂとの間すなわち撮像領域における磁界強度を大きくできる。磁極板４０ａと４０ｂとの間の磁界強度は、具体的には、永久磁石３０ａ、３４ａ、３０ｂおよび３４ｂがない場合には０．６６Ｔであったのに対し、永久磁石３０ａ、３４ａ、３０ｂおよび３４ｂを設けて磁気回路Ｃ１〜Ｃ４を追加することによって１．０２Ｔに向上できた。したがって、鮮明な撮影画像が得られる。
【００１４】
また、直方体状または断面略台形状に単純化した永久磁石を組み合わせて装置本体２２を構成し、装置本体２２の外形を略直方体状に形成することによって、従来より組立作業が容易になり、コストを低減できる。
さらに、用いられる永久磁石として、異なる磁化方向を有する５種類の永久磁石だけで足りるので、多種類の磁石を要する従来よりも、生産性を向上できる。
【００１５】
また、磁界発生装置１０では、継鉄を用いないので軽量化でき、持ち運びがさらに容易になる。具体的には、装置本体２２の重量が略１００ｋｇ、ケース１２の重量が略６０ｋｇとなり、磁界発生装置１０の重量を略１６０ｋｇにできる。
このように磁界発生装置１０の重量を小さくできることから、永久磁石使用量を多少増やして磁界強度をさらに大きくすることもできる。
さらに、装置本体２２をケース１２で包囲することによって、磁界発生装置１０の強度を向上でき安全性を確保できる。
【００１６】
なお、図５に示すような装置本体２２ａが用いられてもよい。
装置本体２２ａでは、図２に示す装置本体２２の永久磁石２４の代わりに永久磁石２４ａ〜２４ｃ、永久磁石３８の代わりに永久磁石３８ａ〜３８ｃを、それぞれ用いることで、磁束がスムーズに流れ、撮像領域における磁界強度が向上する。永久磁石２４ａ〜２４ｃ、３８ａ〜３８ｃのそれぞれの磁化方向は図５に矢印で示される。その他の構成については装置本体２２と同様であるので、その重複する説明は省略する。
【００１７】
装置本体２２ａを用いて磁界発生装置を構成した場合も、図１に示す磁界発生装置１０と同様の効果が得られる。ただし、装置本体２２ａでは、装置本体２２の場合より多種類の永久磁石を準備しなければならないが、漏れ磁束をさらに少なくでき磁界強度をさらに大きくできる。具体的には、磁極板４０ａと４０ｂとの間の磁界強度を１．１２Ｔにできた。
なお、ケース１２は、Ａｌで構成すれば軽くてコストを抑えることができるが、強度に重点を置くならばステンレスが望ましい。ケース１２は、任意の非磁性材料で構成され得る。
また、装置本体２２、２２ａの前面および後面の開口部３７を除く部分にも、安全性向上のため非磁性体からなるカバーが設けられてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
この発明によれば、第１磁気回路の磁束に第２磁気回路の磁束を重畳できるので、撮像領域に磁束を集中させることができ、磁界強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】装置本体の一例を示す斜視図である。
【図３】図１の実施形態の組立方法を説明するための図解図である。
【図４】磁気回路を示す図解図である。
【図５】装置本体の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 磁界発生装置
１２ ケース
２２、２２ａ 装置本体
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２８ａ、２８ｂ、３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ、３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃ
永久磁石
４０ａ、４０ｂ 磁極板
Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１〜Ｃ４ 磁気回路

Claims (1)

1. 空隙を介して対向配置される一対の磁石を含む複数の磁石によって前記空隙を通る閉回路が構成される第１磁気回路、および
   前記第１磁気回路の磁束方向と直交する方向に磁化された磁石を、前記第１磁気回路を構成する磁石に接続することによって前記空隙を通る閉回路が構成される第２磁気回路を含み、
   前記空隙における前記第１磁気回路の磁束方向と前記空隙における前記第２磁気回路の磁束方向とが同方向であり、前記第１磁気回路および前記第２磁気回路のそれぞれによって発生する磁束が前記空隙において重畳される、磁界発生装置。

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