JP4214736B2 - Magnetic field generator for MRI - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はMRI用磁界発生装置に関し、より特定的には、複数層からなる磁極片が用いられるMRI用磁界発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6に、従来のMRI用磁界発生装置に用いられる磁極片1を示す。
磁極片1はベースプレート2を含む。ベースプレート2の一主面には、環状突起3および珪素鋼板の積層体4が形成され、磁極片1の積層体4の近傍には、位置情報を得るための傾斜磁界コイル(図示せず)が配置される。傾斜磁界コイルにパルス電流を通電して所望方向のパルス状傾斜磁界を発生させると、この傾斜磁界の影響によって磁極片1内に渦電流が発生する。
この磁極片1における渦電流を低減させる技術が、たとえば国際出願の国際公開WO99−52427号や特許第2561591号において提案されている。
【0003】
国際公開WO99−52427号には、珪素鋼板の積層体からなる本体部と本体部の空隙対向面側に配置する磁性環状突起部とを効果的に組み合わせた磁極片を使用することにより、傾斜磁界コイルに流れるパルス電流の影響にて発生する磁極片内の渦電流を低減させる技術が開示されている。
特許第2561591号には、空隙側からソフトフェライト、積層珪素鋼板を積層させた磁極片を用いることによって、傾斜磁界コイルによる渦電流を低減させる技術が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
国際公開WO99−52427号に示すように、本体部を構成する珪素鋼板個々の大きさを全体的に小さくすれば、渦電流の電流路が細分化され、見かけ上の電気抵抗が増加し全体として渦電流が小さくなる。しかし、実際には、珪素鋼板を小さくする分、部品点数が増加し製造上のコストが増大するという問題がある。また、珪素鋼板の大きさを小さくすれば、接着剤の使用量が増えるために本体部における珪素鋼板の占積率が低下し、珪素鋼板の積層方向に直交する方向への透磁率が減少するため、傾斜磁界コイルによって発生した磁束がベースプレートにまで到達し易くなり、そのベースプレートにおいて渦電流が発生する。その結果、傾斜磁界の立ち上がり特性が悪化し、良好な画像が得られなくなる。そのため、渦電流を低減させようとして珪素鋼板を単純に細分化することは必ずしも得策ではない。
【0005】
一方、特許第2561591号の技術では、ソフトフェライトの飽和磁化は相対的に(珪素鋼板より)低く、ソフトフェライトにおいて磁束が飽和しやすい。したがって、ソフトフェライトおよび積層珪素鋼板の積層部分における実質的な飽和磁化は小さくなり、その結果、傾斜磁界コイルによって発生した磁束が飽和しやすくなり、磁性体ベース(図6に示すベースプレート2に相当)をさらに設けた場合には当該磁束が磁性体ベースに達し渦電流が発生する。したがって、ソフトフェライトを設けてもあまり効果的ではない。
【0006】
それゆえに、この発明の主たる目的は、製造コストの増大を招くことなく、磁極片に発生する渦電流を低減でき、傾斜磁界の立ち上がり特性を向上できる、MRI用磁界発生装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項1に記載のMRI用磁界発生装置は、空隙を形成して対向する一対の磁極片を有し、空隙に磁界を発生させるMRI用磁界発生装置であって、磁極片は、空隙側中央部に突起部を有する表層部、および表層部によって空隙側の表面を覆われる深層部を含む積層体を備え、表層部および深層部はそれぞれ複数の珪素鋼板を含み、表層部の珪素鋼板の大きさは深層部の珪素鋼板の大きさの10%以上50%以下に設定されることを特徴とする。
請求項2に記載のMRI用磁界発生装置は、請求項1に記載のMRI用磁界発生装置において、表層部は各辺略50mm以下の角形状の珪素鋼板を含むことを特徴とする。
【0008】
求項に記載のMRI用磁界発生装置は、請求項1または2に記載のMRI用磁界発生装置において、表層部の厚みが積層体の厚みの10%以上50%以下に設定されることを特徴とする。
【0009】
請求項1に記載のMRI用磁界発生装置では、積層体のうち空隙側に設けられる表層部を構成する珪素鋼板を小さくすることによって、渦電流の電流路が細分化され、見かけ上の電気抵抗が増加し、磁極片の空隙側表面付近の渦電流が小さくなる。一方、深層部を構成する珪素鋼板は比較的大きいので磁束が通過しやすい。したがって、傾斜磁界がベースプレートに到達するのを抑制でき、ベースプレートでの渦電流を抑制できる。このように表層部の珪素鋼板のみを小さくし、磁極片に使用する珪素鋼板の大きさを部分的に小さくすることによって、全体として渦電流を低減できるともに、部品点数がさほど増加しないので製造コストを抑制でき、また、傾斜磁界の立ち上がり特性を向上できる。
【0010】
請求項2に記載のMRI用磁界発生装置では、製造・入手が容易な各辺略50mm以下の角形状の珪素鋼板を用いることによって、積層体の表層部を容易に製造できる。
【0011】
請求項3に記載のMRI用磁界発生装置では、表層部の電気抵抗を深層部の電気抵抗より大きく設定することによって、磁極片の空隙側表面付近の渦電流が小さくなる。また、表層部および深層部の飽和磁化が1.0T以上であるので、積層体全体の磁気飽和を防止することができる。したがって、傾斜磁界がベースプレートに到達するのを抑制でき、ベースプレートでの渦電流を抑制できる。また、部品点数を増やさなくてもよいので製造コストを抑制でき、さらに、傾斜磁界の立ち上がり特性を向上できる。
【0012】
請求項4に記載するように、表層部の厚みを積層体の厚みの10%以上50%以下に設定することによって、磁極片の特に表面付近における渦電流をより効果的に抑制できるとともに、磁束が積層体を通過しやすくベースプレートにおける渦電流をさらに効果的に抑制できる。
【0013】
【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。
【0014】
図1に、この発明の一実施形態のMRI用磁界発生装置10を示す。
MRI用磁界発生装置10は、開放型のMRI用磁界発生装置であり、空隙12を形成できるように対向配置される一対の板状継鉄14aおよび14bを含む。板状継鉄14aおよび14bのそれぞれの対向面側にはたとえばR−Fe−B系磁石等の永久磁石16aおよび16bが配置され、永久磁石16aおよび16bのそれぞれの対向面側には、磁極片18aおよび18bが固着される。磁極片18aおよび18bのそれぞれの空隙12側(対向面側)近傍には、画像信号に対して空隙12内の位置情報を与えるための傾斜磁界コイル20aおよび20bが配置される。傾斜磁界コイル20aおよび20bは、通常、空隙12内のX,Y,Zの3方向に対応する3組のコイル群からなるが、図示は簡略化する。傾斜磁界コイル20aおよび20bにパルス電流を通電することによって、台形波状に時間変化する所望方向の傾斜磁界が発生する。発生する傾斜磁界の強さ(傾斜度合い)は、通常、5mT/m以上20mT/m以下に設定されるが、高速撮像するためには10mT/m以上に設定されることが好ましい。傾斜磁界の強度が大きいほど渦電流は発生し易くなる。
【0015】
板状継鉄14aおよび14bは一枚の板状の支持継鉄22によって磁気的に結合される。すなわち、支持継鉄22の上端面に板状継鉄14aの一端縁側下面が、支持継鉄22の下端面が板状継鉄14bの一端縁側上面にそれぞれ位置するように、支持継鉄22が板状継鉄14aおよび14bに接続される。したがって、板状継鉄14aおよび14bと支持継鉄22とはその接続部が略90度の角度を有し側面視コ字状になるように接続される。
【0016】
そして、板状継鉄14bと支持継鉄22との接続部内面側の両端にそれぞれ補強部材24が形成される。同様に、板状継鉄14aと支持継鉄22との接続部内面側の両端にそれぞれ補強部材24が形成される。したがって、この実施の形態では、合計4個の補強部材24が用いられ、板状継鉄14aと支持継鉄22とが、板状継鉄14bと支持継鉄22とがそれぞれより強く固定される。
また、板状継鉄14bの下面には、4つの脚部26が取り付けられる。
【0017】
図2を参照して、磁極片18bについて説明する。
磁極片18bは、純鉄や炭素鋼などのバルク材からなり磁性を有するベースプレート28を含む。ベースプレート28の対向面側には、磁極片18aおよび18b間で発生する磁界の均一化を図るために環状突起30が形成される。環状突起30は、断面矩形状の軟鉄からなる複数の環状突起片30aから構成される。各環状突起片30a間に直径方向の間隙32を形成することによって、環状突起30に発生する渦電流を低減できる。
【0018】
また、ベースプレート28の対向面側には、積層体34が設けられる。積層体34は、空隙12側から表層部34aおよび深層部34bを有する。この実施形態では、積層体34は、磁界分布の均一度向上を図るために中央部に凸状突起部を有する。
【0019】
図3をも参照して、表層部34aは複数の珪素鋼板ブロック36aを絶縁性接着剤によって一体化して形成され、同様に、深層部34bは複数の珪素鋼板ブロック36bを絶縁性接着剤によって一体化して形成される。表層部34aを構成する珪素鋼板ブロック36aの大きさは、深層部34bを構成する珪素鋼板ブロック36bの大きさより小さく設定され、この実施形態では、珪素鋼板ブロック36aの典型的な大きさは、珪素鋼板ブロック36bを4分割した大きさとなる。
【0020】
珪素鋼板ブロック36aは複数の珪素鋼板38aを磁極片18a,18bの対向方向(空隙12における磁界発生方向)に積層して絶縁性接着剤によって一体化して形成され、同様に、珪素鋼板ブロック36bは複数の珪素鋼板38bを磁極片18a,18bの対向方向(空隙12における磁界発生方向)に積層して絶縁性接着剤によって一体化して形成される。珪素鋼板ブロック36aを構成する珪素鋼板38aの大きさは、珪素鋼板ブロック36bを構成する珪素鋼板38bの大きさより小さく設定され、この実施形態において典型的には、珪素鋼板38aの大きさは珪素鋼板38bを4分割した大きさとなり、珪素鋼板38aおよび38bは正方形状に形成される。珪素鋼板38aは各辺略50mm以下の角形状に形成されることが好ましい。珪素鋼板38aの大きさは珪素鋼板38bの大きさの10%以上50%以下に設定される。
【0021】
表層部34aの厚みは積層体34の厚みの10%以上50%以下に設定することが好ましく、この場合、磁極片18a,18bの特に表面付近における渦電流を効果的に抑制できる。また、磁束が積層体34を通過し易くベースプレート28における渦電流を効果的に抑制できる。たとえば、積層体34の厚みを20mmとすると表層部34aの厚みは2mm以上10mm以下に設定される。なお、珪素鋼板38aと38bとの間に、珪素鋼板38aより大きく珪素鋼板38bより小さい面積を有する珪素鋼板を設けてもよい。
磁極片18aについても磁極片18bと同様に構成される。
【0022】
MRI用磁界発生装置10によれば、傾斜磁界コイル20a,20bに近い側の珪素鋼板すなわち表層部34aを構成する珪素鋼板38aの大きさを小さくすることによって、渦電流の電流路が細分化され、見かけ上の電気抵抗が増加し、磁極片18a,18bの空隙12側表面付近の渦電流が小さくなる。
一方、珪素鋼板38bは比較的大きいので磁束は深層部34bを通過しやすく、積層体34全体の透磁率を高く保つことができる。
【0023】
したがって、磁極片18b側では図4(a)に示すように、傾斜磁界コイル20bによる磁束はベースプレート28には流れず、あるいは流れたとしても少量にとどめることができる。磁極片18a側においても同様に、傾斜磁界コイル20aによる磁束はベースプレート28には流れず、あるいは流れたとしても少量にとどめることができる。
【0024】
一方、図4(b)に示すように、積層体4を構成する珪素鋼板を全体にわたって小さくすると、傾斜磁界コイルによって発生された磁束がベースプレート2にまで到達し易くなるので、ベースプレート2においてより大きな渦電流が発生する。
【0025】
上述のように、一部分の珪素鋼板のみを小さくすることによって、製造コストを増大させることなく、磁極片18aおよび18bにおける渦電流を低減でき、傾斜磁界の立ち上がりを速くでき、さらに、空隙12における磁界均一性の悪化を抑えることができる。
【0026】
特に、高速撮影と精細画像の取得とを目的として空隙に0.25T以上の静磁界を発生させるMRI用磁界発生装置では、傾斜磁界も大きくなる(たとえば、10mT/m以上になる)ので、傾斜磁界コイルを環状突起の内側でかつベースプレートに近接して配置すると、渦電流がより発生しやすくなる。しかし、この発明によれば、このように構成され強い傾斜磁界を発生させるMRI用磁界発生装置であっても渦電流を抑制でき、効果的である。
【0027】
また、製造・入手が容易な各辺略50mm以下の角形状の珪素鋼板38aを用いることによって、積層体34の表層部34aを容易に形成することができる。
【0028】
ついで、他の実施形態において、表層部34aと深層部34bとは別材料によって構成されてもよい。この場合、表層部34aを構成する材料の電気抵抗は深層部34bを構成する材料の電気抵抗より大きく設定され、かつ表層部34aおよび深層部34bの飽和磁化が1.0T以上に設定される。
【0029】
たとえば、図5に示す材料のうち、鉄粉と樹脂との焼結体等からなる磁性複合材(比抵抗1×10-6Ω・m、飽和磁化1.4T)を表層部34aに用いる場合には、珪素鋼板(比抵抗5.6×10-7Ω・m、飽和磁化1.97T)や純鉄(比抵抗1×10-7Ω・m、飽和磁化2.15T)を深層部34bに用いることができる。また、珪素鋼板を表層部34aに用いる場合には、純鉄を深層部34bに用いることができる。
【0030】
表層部34aおよび深層部34bにこのような材料を用い、表層部34aの電気抵抗を深層部34bの電気抵抗より大きく設定することによって、磁極片18aおよび18bの空隙12側表面付近の渦電流が小さくなる。
【0031】
また、表層部34aおよび深層部34bの飽和磁化を1.0T以上とし、表層部34aとして飽和磁化がソフトフェライトより大きい材料を用いることによって、積層体34全体の磁気飽和を防止することができる。したがって、傾斜磁界がベースプレート28に到達するのを抑制でき、ベースプレート28での渦電流を抑制できる。さらに、部品点数が増えないので製造コストを抑制でき、空隙12における磁界均一性の悪化を抑制できる。
【0032】
【発明の効果】
この発明によれば、MRI用磁界発生装置において全体として渦電流を低減できるともに、製造コストを抑制でき、また、傾斜磁界の立ち上がり特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を示す図解図であり、(a)は正面図、(b)は横断面図である。
【図2】この発明に用いられる磁極片の一例を示す図解図であり、(a)は断面図、(b)は平面図、(c)は要部拡大図解図である。
【図3】珪素鋼板ブロックの一例を示す斜視図である。
【図4】磁極片を通過する磁束を示す図解図であり、(a)は当該実施形態における磁束、(b)は従来技術における磁束を示す。
【図5】各種材料の比抵抗および飽和磁化を示すテーブルである。
【図6】従来の磁極片を示す図解図であり、(a)は断面図、(b)は平面図、(c)は要部拡大図解図である。
【符号の説明】
10 MRI用磁界発生装置
12 空隙
18a,18b 磁極片
20a,20b 傾斜磁界コイル
28 ベースプレート
34 積層体
34a 表層部
34b 深層部
36a,36b 珪素鋼板ブロック
38a,38b 珪素鋼板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an MRI magnetic field generator, and more particularly to an MRI magnetic field generator in which a magnetic pole piece composed of a plurality of layers is used.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a pole piece 1 used in a conventional magnetic field generator for MRI.
The pole piece 1 includes a base plate 2. On one main surface of the base plate 2, an annular protrusion 3 and a laminated body 4 of silicon steel plates are formed. In the vicinity of the laminated body 4 of the pole piece 1, a gradient magnetic field coil (not shown) for obtaining positional information is provided. Be placed. When a pulse current is applied to the gradient magnetic field coil to generate a pulsed gradient magnetic field in a desired direction, an eddy current is generated in the magnetic pole piece 1 due to the influence of the gradient magnetic field.
Techniques for reducing the eddy current in the pole piece 1 have been proposed in, for example, international applications WO99-52427 and JP2561591.
[0003]
In International Publication No. WO99-52427, by using a magnetic pole piece that effectively combines a main body made of a laminate of silicon steel plates and a magnetic annular protrusion disposed on the air gap facing surface side of the main body, a gradient magnetic field is used. A technique for reducing eddy current in a magnetic pole piece generated by the influence of a pulse current flowing in a coil is disclosed.
Japanese Patent No. 2561591 discloses a technique for reducing an eddy current caused by a gradient magnetic field coil by using a pole piece in which soft ferrite and a laminated silicon steel plate are laminated from the air gap side.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in International Publication No. WO99-52427, if the size of each silicon steel plate constituting the main body is reduced as a whole, the current path of eddy currents is subdivided, and the apparent electrical resistance is increased as a whole. Eddy current is reduced. However, in practice, there is a problem that the number of parts increases and the manufacturing cost increases as the silicon steel sheet is made smaller. Further, if the size of the silicon steel plate is reduced, the amount of adhesive used increases, so the space factor of the silicon steel plate in the main body portion decreases, and the magnetic permeability in the direction perpendicular to the stacking direction of the silicon steel plates decreases. Therefore, the magnetic flux generated by the gradient magnetic field coil easily reaches the base plate, and an eddy current is generated in the base plate. As a result, the rising characteristic of the gradient magnetic field is deteriorated and a good image cannot be obtained. Therefore, simply subdividing the silicon steel sheet to reduce eddy current is not always a good idea.
[0005]
On the other hand, in the technique of Japanese Patent No. 2561591, the saturation magnetization of soft ferrite is relatively lower (than that of a silicon steel plate), and the magnetic flux is easily saturated in soft ferrite. Therefore, the substantial saturation magnetization in the laminated portion of the soft ferrite and the laminated silicon steel sheet is reduced, and as a result, the magnetic flux generated by the gradient magnetic field coil is easily saturated, and a magnetic base (corresponding to the base plate 2 shown in FIG. 6). Is further provided, the magnetic flux reaches the magnetic base and an eddy current is generated. Therefore, providing soft ferrite is not very effective.
[0006]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a magnetic field generator for MRI that can reduce the eddy current generated in the pole piece and improve the rising characteristic of the gradient magnetic field without increasing the manufacturing cost. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the magnetic field generator for MRI according to claim 1 is an MRI magnetic field generator for generating a magnetic field in a gap having a pair of magnetic pole pieces facing each other by forming a gap. The pole piece includes a laminate including a surface layer portion having a protrusion at the center portion on the air gap side, and a deep layer portion whose surface is covered with the surface layer portion, and each of the surface layer portion and the deep layer portion includes a plurality of silicon steel plates. In addition, the size of the silicon steel plate in the surface layer portion is set to 10% or more and 50% or less of the size of the silicon steel plate in the deep layer portion.
The magnetic field generator for MRI according to claim 2 is the magnetic field generator for MRI according to claim 1, characterized in that the surface layer portion includes square-shaped silicon steel plates each having a side of approximately 50 mm or less.
[0008]
MRI magnetic field generator according to Motomeko 3, in the MRI magnetic field generator according to claim 1 or 2, the thickness of the surface layer portion is set at 10% to 50% of the thickness of the laminate It is characterized by.
[0009]
In the magnetic field generator for MRI according to claim 1, the current path of the eddy current is subdivided by reducing the silicon steel plate constituting the surface layer portion provided on the air gap side of the laminate, and the apparent electrical resistance Increases, and the eddy current in the vicinity of the air gap side surface of the pole piece decreases. On the other hand, since the silicon steel plate which comprises a deep layer part is comparatively large, magnetic flux passes easily. Therefore, it is possible to suppress the gradient magnetic field from reaching the base plate, and to suppress eddy currents in the base plate. In this way, by reducing only the surface silicon steel plate and partially reducing the size of the silicon steel plate used for the pole piece, the eddy current can be reduced as a whole and the number of parts does not increase so much. And the rising characteristics of the gradient magnetic field can be improved.
[0010]
In the magnetic field generator for MRI according to claim 2, the surface layer portion of the laminate can be easily manufactured by using a square-shaped silicon steel plate having a side of approximately 50 mm or less that is easy to manufacture and obtain.
[0011]
In the magnetic field generator for MRI according to the third aspect, the eddy current in the vicinity of the air gap side surface of the magnetic pole piece is reduced by setting the electric resistance of the surface layer portion to be larger than the electric resistance of the deep layer portion. In addition, since the saturation magnetization of the surface layer portion and the deep layer portion is 1.0 T or more, magnetic saturation of the entire stacked body can be prevented. Therefore, it is possible to suppress the gradient magnetic field from reaching the base plate, and to suppress eddy currents in the base plate. Further, since it is not necessary to increase the number of parts, the manufacturing cost can be suppressed, and the rising characteristics of the gradient magnetic field can be improved.
[0012]
As described in claim 4, by setting the thickness of the surface layer portion to 10% or more and 50% or less of the thickness of the laminated body, eddy current particularly in the vicinity of the surface of the pole piece can be more effectively suppressed, and the magnetic flux Can easily pass through the laminate, and eddy currents in the base plate can be more effectively suppressed.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows an MRI magnetic field generator 10 according to an embodiment of the present invention.
The magnetic field generator for MRI 10 is an open-type magnetic field generator for MRI, and includes a pair of plate yokes 14a and 14b arranged to face each other so that the gap 12 can be formed. Permanent magnets 16a and 16b such as R-Fe-B magnets are disposed on the opposing surface sides of the plate yokes 14a and 14b, respectively, and pole pieces are provided on the opposing surface sides of the permanent magnets 16a and 16b. 18a and 18b are fixed. Near each gap 12 side (opposite surface side) of the pole pieces 18a and 18b, gradient magnetic field coils 20a and 20b are provided for giving positional information in the gap 12 to the image signal. Although the gradient magnetic field coils 20a and 20b are usually composed of three sets of coil groups corresponding to the three directions of X, Y, and Z in the gap 12, the illustration is simplified. By applying a pulse current to the gradient magnetic field coils 20a and 20b, a gradient magnetic field in a desired direction that changes in a trapezoidal waveform is generated. The strength (gradient degree) of the generated gradient magnetic field is normally set to 5 mT / m or more and 20 mT / m or less, but is preferably set to 10 mT / m or more for high-speed imaging. As the strength of the gradient magnetic field increases, eddy currents are more likely to occur.
[0015]
The plate yokes 14 a and 14 b are magnetically coupled by a single plate-like support yoke 22. That is, the support yoke 22 is positioned such that the lower end surface of the plate yoke 14a is positioned on the upper end surface of the support yoke 22 and the lower end surface of the support yoke 22 is positioned on the upper surface of the end edge side of the plate yoke 14b. Connected to the plate yokes 14a and 14b. Accordingly, the plate yokes 14a and 14b and the support yoke 22 are connected such that the connecting portion has an angle of approximately 90 degrees and is U-shaped in a side view.
[0016]
And the reinforcement member 24 is formed in the both ends of the connection part inner surface side of the plate-shaped yoke 14b and the support yoke 22, respectively. Similarly, reinforcing members 24 are formed at both ends on the inner surface side of the connecting portion between the plate-shaped yoke 14a and the support yoke 22, respectively. Therefore, in this embodiment, a total of four reinforcing members 24 are used, and the plate-like yoke 14a and the supporting yoke 22 are more firmly fixed to the plate-like yoke 14b and the supporting yoke 22 respectively. .
Further, four leg portions 26 are attached to the lower surface of the plate yoke 14b.
[0017]
The magnetic pole piece 18b will be described with reference to FIG.
The pole piece 18b includes a base plate 28 made of a bulk material such as pure iron or carbon steel and having magnetism. An annular protrusion 30 is formed on the opposite surface side of the base plate 28 in order to make the magnetic field generated between the magnetic pole pieces 18a and 18b uniform. The annular protrusion 30 is composed of a plurality of annular protrusion pieces 30a made of soft iron having a rectangular cross section. By forming the diametrical gap 32 between the annular protrusions 30a, eddy currents generated in the annular protrusion 30 can be reduced.
[0018]
A laminated body 34 is provided on the opposite surface side of the base plate 28. The stacked body 34 has a surface layer portion 34a and a deep layer portion 34b from the space 12 side. In this embodiment, the stacked body 34 has a convex protrusion at the center in order to improve the uniformity of the magnetic field distribution.
[0019]
Referring also to FIG. 3, surface layer portion 34a is formed by integrating a plurality of silicon steel plate blocks 36a with an insulating adhesive, and similarly, deep layer portion 34b is formed by integrating a plurality of silicon steel plate blocks 36b with an insulating adhesive. Formed. The size of the silicon steel plate block 36a constituting the surface layer portion 34a is set smaller than the size of the silicon steel plate block 36b constituting the deep layer portion 34b. In this embodiment, the typical size of the silicon steel plate block 36a is silicon. The steel plate block 36b is divided into four parts.
[0020]
The silicon steel plate block 36a is formed by laminating a plurality of silicon steel plates 38a in the opposing direction of the magnetic pole pieces 18a, 18b (the magnetic field generation direction in the gap 12) and integrating them with an insulating adhesive. A plurality of silicon steel plates 38b are laminated in the opposing direction of the magnetic pole pieces 18a, 18b (the magnetic field generation direction in the gap 12) and integrated with an insulating adhesive. The size of the silicon steel plate 38a constituting the silicon steel plate block 36a is set smaller than the size of the silicon steel plate 38b constituting the silicon steel plate block 36b. In this embodiment, the size of the silicon steel plate 38a is typically 38b is divided into four, and the silicon steel plates 38a and 38b are formed in a square shape. The silicon steel plate 38a is preferably formed in a square shape with sides of approximately 50 mm or less. The size of the silicon steel plate 38a is set to 10% or more and 50% or less of the size of the silicon steel plate 38b.
[0021]
The thickness of the surface layer portion 34a is preferably set to 10% or more and 50% or less of the thickness of the stacked body 34. In this case, eddy currents particularly in the vicinity of the surface of the pole pieces 18a and 18b can be effectively suppressed. Further, the magnetic flux easily passes through the laminated body 34, and the eddy current in the base plate 28 can be effectively suppressed. For example, when the thickness of the laminated body 34 is 20 mm, the thickness of the surface layer portion 34a is set to 2 mm or more and 10 mm or less. A silicon steel plate having an area larger than the silicon steel plate 38a and smaller than the silicon steel plate 38b may be provided between the silicon steel plates 38a and 38b.
The pole piece 18a is configured in the same manner as the pole piece 18b.
[0022]
According to the magnetic field generator 10 for MRI, the current path of the eddy current is subdivided by reducing the size of the silicon steel plate near the gradient magnetic field coils 20a, 20b, that is, the silicon steel plate 38a constituting the surface layer portion 34a. The apparent electric resistance increases, and the eddy current near the surface of the magnetic pole piece 18a, 18b near the gap 12 decreases.
On the other hand, since the silicon steel plate 38b is relatively large, the magnetic flux easily passes through the deep layer portion 34b, and the magnetic permeability of the entire laminate 34 can be kept high.
[0023]
Therefore, on the side of the magnetic pole piece 18b, as shown in FIG. 4A, the magnetic flux generated by the gradient magnetic field coil 20b does not flow into the base plate 28, or even if it flows, it can be kept to a small amount. Similarly, on the side of the magnetic pole piece 18a, the magnetic flux generated by the gradient coil 20a does not flow into the base plate 28, or even if it flows, it can be kept to a small amount.
[0024]
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the silicon steel plate constituting the laminated body 4 is made small as a whole, the magnetic flux generated by the gradient magnetic field coil easily reaches the base plate 2, so that it is larger in the base plate 2. Eddy current is generated.
[0025]
As described above, by reducing only a part of the silicon steel plate, the eddy current in the pole pieces 18a and 18b can be reduced without increasing the manufacturing cost, the rise of the gradient magnetic field can be accelerated, and the magnetic field in the gap 12 can be increased. The deterioration of uniformity can be suppressed.
[0026]
In particular, in a magnetic field generator for MRI that generates a static magnetic field of 0.25 T or more in a gap for the purpose of high-speed shooting and acquisition of a fine image, the gradient magnetic field also increases (for example, 10 mT / m or more). If the magnetic field coil is disposed inside the annular projection and close to the base plate, eddy currents are more likely to be generated. However, according to the present invention, even an MRI magnetic field generator configured as described above and generating a strong gradient magnetic field can effectively suppress eddy currents.
[0027]
Moreover, the surface layer part 34a of the laminated body 34 can be easily formed by using the square-shaped silicon steel plate 38a having a side of approximately 50 mm or less that is easy to manufacture and obtain.
[0028]
Next, in another embodiment, the surface layer portion 34a and the deep layer portion 34b may be made of different materials. In this case, the electric resistance of the material constituting the surface layer portion 34a is set larger than the electric resistance of the material constituting the deep layer portion 34b, and the saturation magnetization of the surface layer portion 34a and the deep layer portion 34b is set to 1.0 T or more.
[0029]
For example, among the materials shown in FIG. 5, a magnetic composite material (specific resistance 1 × 10 −6 Ω · m, saturation magnetization 1.4 T) made of a sintered body of iron powder and resin is used for the surface layer portion 34a. For example, a silicon steel plate (specific resistance 5.6 × 10 −7 Ω · m, saturation magnetization 1.97 T) or pure iron (specific resistance 1 × 10 −7 Ω · m, saturation magnetization 2.15 T) is used for the deep layer portion 34b. Can be used. Moreover, when using a silicon steel plate for the surface layer part 34a, pure iron can be used for the deep layer part 34b.
[0030]
By using such a material for the surface layer portion 34a and the deep layer portion 34b and setting the electric resistance of the surface layer portion 34a to be larger than the electric resistance of the deep layer portion 34b, eddy currents near the surface of the magnetic pole piece 18a and 18b on the air gap 12 side Get smaller.
[0031]
In addition, by setting the saturation magnetization of the surface layer portion 34a and the deep layer portion 34b to 1.0 T or more and using a material having a saturation magnetization larger than soft ferrite as the surface layer portion 34a, magnetic saturation of the entire stacked body 34 can be prevented. Therefore, it is possible to suppress the gradient magnetic field from reaching the base plate 28 and to suppress the eddy current in the base plate 28. Furthermore, since the number of parts does not increase, the manufacturing cost can be suppressed, and the deterioration of the magnetic field uniformity in the gap 12 can be suppressed.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, the eddy current can be reduced as a whole in the magnetic field generator for MRI, the manufacturing cost can be suppressed, and the rising characteristic of the gradient magnetic field can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an illustrative view showing one embodiment of the present invention, in which (a) is a front view and (b) is a cross-sectional view.
FIG. 2 is an illustrative view showing one example of a pole piece used in the present invention, in which (a) is a cross-sectional view, (b) is a plan view, and (c) is an enlarged schematic view of a main part.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a silicon steel plate block.
FIG. 4 is an illustrative view showing a magnetic flux passing through a magnetic pole piece, where (a) shows a magnetic flux in the embodiment, and (b) shows a magnetic flux in the prior art.
FIG. 5 is a table showing specific resistance and saturation magnetization of various materials.
FIG. 6 is an illustrative view showing a conventional magnetic pole piece, in which (a) is a cross-sectional view, (b) is a plan view, and (c) is an enlarged schematic view of a main part.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic field generator for MRI 12 Air gap 18a, 18b Magnetic pole piece 20a, 20b Gradient magnetic field coil 28 Base plate 34 Laminated body 34a Surface layer part 34b Deep layer part 36a, 36b Silicon steel plate block 38a, 38b Silicon steel plate

Claims (3)

空隙を形成して対向する一対の磁極片を有し、前記空隙に磁界を発生させるMRI用磁界発生装置であって、
前記磁極片は、前記空隙側中央部に突起部を有する表層部、および前記表層部によって前記空隙側の表面を覆われる深層部を含む積層体を備え、
前記表層部および前記深層部はそれぞれ複数の珪素鋼板を含み、前記表層部の珪素鋼板の大きさは前記深層部の珪素鋼板の大きさの10%以上50%以下に設定される、MRI用磁界発生装置。
A magnetic field generator for MRI that has a pair of opposing magnetic pole pieces forming a gap and generates a magnetic field in the gap,
The magnetic pole piece includes a laminate including a surface layer portion having a protrusion at the air gap side central portion, and a deep layer portion whose surface on the air gap side is covered by the surface layer portion,
The surface layer portion and the deep layer portion each include a plurality of silicon steel plates, and the size of the silicon steel plate of the surface layer portion is set to 10% or more and 50% or less of the size of the silicon steel plate of the deep layer portion. Generator.
前記表層部は各辺略50mm以下の角形状の珪素鋼板を含む、請求項1に記載のMRI用磁界発生装置。  The MRI magnetic field generator according to claim 1, wherein the surface layer portion includes a square silicon steel plate having sides of approximately 50 mm or less. 前記表層部の厚みが前記積層体の厚みの10%以上50%以下に設定される、請求項1または2に記載のMRI用磁界発生装置。  The magnetic field generator for MRI according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the surface layer portion is set to 10% or more and 50% or less of the thickness of the laminate.
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