JP4642371B2 - 永久磁石ブロックを位置決めするための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）イメージングに関し、より具体的には、ＭＲＩの磁界発生装置に使用される磁化された永久磁石ブロックを組立てるための方法及び装置に関する。

高均一性磁場は、医療用装置又は化学的／生物学的装置としての磁気共鳴画像（ＭＲＩ）システム及び核磁気共鳴（ＮＭＲ）システムに用いるのに有用である。現在入手可能な一般的かつ低維持費のＭＲＩシステムは、所定の空間（イメージングボリューム）内に中間レンジの均一磁場（０．２から０．５テスラ）を作り出す永久磁石システムを使用している。永久磁石システムは通常、ＮｄＦｅＢのような複数の永久磁石ブロックを用いて、単一の磁気物体を形成し、イメージングボリューム内に望ましい高均一性磁場を達成している。

永久磁石を用いるＭＲＩ用の磁界発生装置の場合、このような装置に使用される磁石は、多くの場合、複数の磁化されたブロックから構成される。しかしながら、磁化されていない材料ブロックを最初にヨークプレート上に配置し、次いで各ブロックを磁化することは困難である。従って、実際の製造では、ヨーク上に配置される前にブロックは製作され、かつ磁化される。次ぎに、磁化されたブロックは、磁石ブロックの各々が上向きに向いた同じ磁極を有するように、ヨークプレート上に配列される。次ぎに、磁極片が、磁化されたブロックの上面上に配置される。
米国特許第６４５２４７２号

しかしながら、非常に大きな磁力が互いに及び他の磁気物体（磁極片などの）との間で作用するという特性のため、永久磁石ブロックをＭＲＩシステムのヨーク上に高い均一性をもたせてかつ正確に位置決めすることは困難である。当然、組立てられた磁石システムの磁場均一性は、組立てられた永久磁石ブロックの位置決めに大いに左右される。従って、磁石ブロック外形寸法の位置決めは、磁場の特性、従ってＭＲＩ装置用の磁界発生装置の品質にとって重要である。材料の物理的許容差、磁力相互作用、組立て公差、プロセス変動、及びその他の多くの要因の特性により、組立てられた磁石ブロックは意図するような完全な位置にはならない。多くの場合、磁石ブロックの位置は、所望の磁場を達成するためにより良好に整列されるように、調整される必要がある。

１つの態様においては、永久磁石ブロックを位置決めする方法が、提供される。この方法は、複数の磁化されたブロックを準備する段階と、列の第１の端部において第１のクランプ部材を用いて機械的な力を加え、また該列の第２の端部において第２のクランプ部材を用いて機械的な力を加えることにより、磁化されたブロックをヨーク上に一列に位置決めする段階と、第１のクランプ部材を第１の端部から離れるように移動させることで第１の端部における機械的な力を低減させまた第２のクランプ部材を第２の端部に向かって移動させることによって、ブロックを位置決めし直す段階とを含む。

別の態様においては、磁石ブロック位置決め装置が提供される。この装置は、第１の端部と該第１の端部から遠位の第２の端部とを有するヨークと、第１の端部においてヨークに取付けられた第１のクランプ部材支持体と、第１のクランプ部材支持体に移動可能に結合された第１のクランプ部材と、第２の端部においてヨークに取付けられた第２のクランプ部材支持体と、第２のクランプ部材支持体に移動可能に結合された第２のクランプ部材とを含む。

更に別の態様においては、磁石ブロック位置決め装置は、第１の端部と第２の端部とを有する、直線的に延びる中央セクションと、第１の端部から斜めに延びる第１の端セクションと、第２の端部から斜めに延びる第２の端セクションと
を含むプレート（４０）と、少なくとも中央セクション上にわたって延びる第１のクランプ部材ホルダと、第１の端セクションに取付けられ、第１のクランプ部材ホルダと一直線になっていない第２のクランプ部材ホルダとを含む。

本明細書で使用する場合、「１つの」というような数詞のない形で述べた要素又は段階は、複数は明らかに除外すると述べていない限り、複数のそれら要素又は段階を除外するものでないと理解されたい。更に、本発明の「１つの実施形態」という表現は、挙げた特徴を更に組込んだ付加的な実施形態の存在を除外するものと解釈する意図はない。

図１は、２つのプレートヨーク１２と、該プレートヨーク１２間で延びる複数の支柱ヨーク１４とを含むＭＲＩシステム１０のようなイメージングシステム１０の概略ブロック図である。別の実施形態では、図２に示すように単一のＣ字形ヨーク１６を備えたＭＲＩシステム１０を、使用することができる。システム１０は、ヨーク表面に固定された磁石１８と、該磁石１８に固定された磁極片ベース２０及び支持リング２２と、該磁極片ベース２０及び支持リング２２の各々に固定された磁極片２４とを含む。ギャップ２５が、磁極片２４間に形成される。画像化される身体部分が、ギャップ２５内に挿入される。ＭＲＩシステム１０はまた、電子機器２６とディスプレイ２８とを含む。電子機器２６は、コンピュータ、送信機、受信機、イメージャ、及び／又はメモリなどの制御システムを含むことができる。

図３は、複数の移動可能に結合されたクランプ部材３２を含む位置決め装置３０の概略図を示す。クランプ部材３２は、下記により詳細に説明するように、システム１０の組立て中に磁石ブロック１８（図１に示す）の位置決めを調整するように移動可能である。

図４は、ヨーク１２上に取付けられたクランプ部材支持体３４を含む位置決め装置３０（図３に示す）の１つの実施形態の斜視図である。クランプ部材支持体３４は、クランプ部材３２が螺合可能に結合される複数のネジ部分３６を含む。クランプ部材３２は、ヨーク１２の表面３８によって形成された平面にほぼ平行な平面内で延びる。クランプ部材支持体３４及びクランプ部材３２は、３１６ステンレス鋼などの高強度の非磁性体で製作される。

使用において、第１の装置３０はヨーク１２の一方側に取付けられ、第２の装置３０はヨーク１２の反対側に取付けられて、第１及び第２の装置３０は、該第１の装置３０のクランプ部材３２が該第２の装置３０のクランプ部材３２とほぼ整列した状態に配置されるようにされる。複数のブロック１８が、下記でより詳細に説明するように、対向するクランプ部材３２間に列を形成した状態でクランプされる。ブロック１８を移動させるため、クランプ部材３２を緩めて第１の方向の押圧力を減少させ、反対側のクランプ部材３２を締付けて、第１の方向と反対の第２の方向にブロック１８を移動させる。この例示的な実施形態においてまた図８に最もよく示されるように、４つの装置３０を使用して横列方向位置決め及び縦列方向位置決めの両方を可能にする。

図５は、位置決め装置３０の１つの実施形態の斜視図、また図６は、その平面図である。クランプ部材支持体３４は、直線的に延びる中央セクション４２を備えたプレート４０を含み、該中央セクション４２は、第１の端部４４と第２の端部４６とを有する。プレート４０は更に、第１の端部４４から斜めに延びる第１の端セクション４８と、第２の端部４６から斜めに延びる第２の端セクション５０とを含む。この例示的な実施形態においては、端セクション４８及び５０は、約６０度で延び、４つの位置決め装置３０が四方形に配置されたとき、六角形の開口部が形成されるようになる。第１のクランプ部材ホルダ５２は、少なくとも中央セクション４２上にわたって延びる。この例示的な実施形態においては、第１のクランプ部材ホルダ５２は、端セクション４８及び５０の両方内に延びる。第２のクランプ部材ホルダ５４は、第１の端セクション４８に取付けられる。第３のクランプ部材ホルダ５６は、第２の端セクション５０に取付けられる。第２及び第３のクランプ部材ホルダ５４及び５６は、互いに一直線に整列され、両方とも第１のクランプ部材ホルダ５２とは一直線になっていない。クランプ部材３２は、ホルダ５２、５４及び５６内の穴５８を貫通して延び、複数のナット６０によって所定の位置に保持される。穴５８はネジ付きであっても、ネジ付きでなくてもよい。クランプ部材３２は、クランプ部材３２の少なくとも１部分がその上にネジ山を有するようなネジ付き本体を含む。

図７及び図８は、ブロック１８を位置決めするのに用いる位置決め装置３０を示す。１つの実施形態においては、クランプ部材支持体３４は、最初に複数の側（例えば、前側及び後側）においてボルトによってヨーク１２に取付けられる。複数のクランプ部材３２は、４つの側（前側、後側、左側、及び右側）において、クランプ部材３２の先端が非磁性スペーサ６２を押し、従って磁石ブロック１８に対して力（押圧力）を生じることになるような方法で、取付けられる。

クランプ部材３２がクランプ部材支持体３４に取付けられた後に、同じ横列又は縦列における対向するナット６０（例えば、前後又は左右）が、締付けられて磁石ブロック１８間の間隙が排除されるように押圧力を加え、全ての磁石ブロック１８が前後及び左右方向の両方で良好なパッキング率で締付けられるようになる。

設計磁石中心からの磁石ブロック１８のずれを測定し、一方側のクランプ部材３２を僅かに緩めかつ反対側のクランプ部材３２を締付けて（押圧力を加えて）、ブロック１８をその所望の位置へ押すことによって、ブロック位置が調整される。中央横列から徐々に両側（左右）に向かって作業し、次ぎに中央縦列から徐々に両面側（前後）に向かって作業し、必要があれば、全てのブロック１８が所望の位置になるまで、上記の工程が中央に位置しない横列及び縦列について繰返えされる。全てのブロック１８が所望の位置になった後に、永久クランプ（図示せず）を使用してブロック１８を固定保持し、クランプ部材３２及びクランプ部材支持体３４が除去される。

本明細書に記載した方法及び装置は、磁化されたブロックをＭＲＩ磁界発生装置のヨーク上に位置決めする新規な解決策を提供する。本明細書に記載した方法及び装置はまた、磁化されたブロックを位置決めするための可搬式の方法及び装置を提供する。

磁化されたブロックを位置決めするための方法及び装置の例示的な実施形態を、上に詳細に説明している。この方法及び装置は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものでなく、むしろ、各方法及び装置の構成要素は、本明細書に記載した他の構成要素から独立してかつ別個に使用することができる。更に、各方法及び装置の構成要素は更に、本明細書に記載した他の構成要素と組合わせて使用することができる。

様々な特定の実施形態に関して本発明を説明したが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。

イメージングシステムの概略ブロック図である。 イメージングシステムの概略ブロック図である。 位置決め装置の概略図である。 図３に示す位置決め装置の１つの実施形態の斜視図である。 図３に示す位置決め装置の１つの実施形態の斜視図である。 図３に示す位置決め装置の１つの実施形態の平面図である。 図３に示す位置決め装置の１つの実施形態の使用中の状態を示す図である。 図３に示す位置決め装置の１つの実施形態の使用中の状態を示す図である。

符号の説明

１０ イメージングシステム
１２ プレートヨーク
１４ 円柱ヨーク
１８ 磁石
２０ 磁極片ベース
２２ 支持リング
２４ 磁極片
２５ ギャップ
２６ 電子機器
２８ ディスプレイ

Claims (10)

1. 第１の端部と前記第１の端部から遠位の第２の端部とを有するヨーク（１２）の前記第１の端部において前記ヨークに取付けられた第１のクランプ部材支持体（３４）と、
   前記第１のクランプ部材支持体に移動可能に結合され、第１の磁石ブロック（１８）に押圧力を加える第１のクランプ部材（３２）と、
   を含み、
   前記ヨーク（１２）が、ほぼ平面にヨーク面を形成し、前記第１のクランプ部材（３２）が、前記ヨーク面にほぼ平行な平面内で延びていることを特徴とする磁石ブロック位置決め装置（３０）。
2. 前記第１のクランプ部材支持体（３４）が、ネジ部分（３６）を含み、前記第１のクランプ部材（３２）が前記ネジ部分に螺合可能に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（３０）。
3. 前記第１のクランプ部材支持体（３４）が、穴（５８）を含み、前記第１のクランプ部材（３２）が、ネジ付き本体を含み、該装置が、
   前記穴の第１の側上で前記第１のクランプ部材に螺合可能に係合された第１のナット（６０）と、
   前記穴の第２の側上で前記第１のクランプ部材に螺合可能に係合された第２のナット（６０）と、を更に含む、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の装置（３０）。
4. 前記第１のクランプ部材支持体に移動可能に結合され、前記第１の磁石ブロック（１８）に押圧力を加える第２のクランプ部材（３２）を含み、
   前記第１及び第２のクランプ部材（３２）が、前記ヨーク面にほぼ平行な平面内で延びており、
   前記第２のクランプ部材（３２）が、前記第１のクランプ部材とほぼ軸方向に整列されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の装置（３０）。
5. 前記第１のクランプ部材支持体（３４）が、
   第１の端部（４４）と第２の端部（４６）とを有する、直線的に延びる中央セクション（４２）と、
   前記第１の端部から斜めに延びる第１の端セクション（４８）と、
   前記第２の端部から斜めに延びる第２の端セクション（５０）と、
   を含むプレート（４０）と、
   少なくとも前記中央セクション上にわたって延びる第１のクランプ部材ホルダ（５２）と、
   前記第１の端セクションに取付けられ、前記第１のクランプ部材ホルダと一直線になっていない第２のクランプ部材ホルダ（５４）と、
   を含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の装置（３０）。
6. 前記第１の端セクション（４８）が、前記第１の端部から約６０度で斜めに延び、前記第２の端セクション（５０）が、前記第２の端部から約６０度で斜めに延びており、
   前記第１のクランプ部材ホルダ（５２）が、前記第１の端セクション（４８）及び前記第２の端セクション（５０）内に延びており、前記第２の端セクション（５０）に取付けられ、前記第１のクランプ部材ホルダと一直線になっていない第３のクランプ部材ホルダ（５６）を更に含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置（３０）。
7. 前記ヨークの前記第２の端部において前記ヨークに取付けられた第２のクランプ部材支持体（３４）と、
   前記第２のクランプ部材支持体に移動可能に結合され、第２の磁石ブロック（１８）に押圧力を加える第３のクランプ部材（３２）と、
   前記第２のクランプ部材支持体に移動可能に結合され、前記第２の磁石ブロック（１８）に押圧力を加える第４のクランプ部材（３２）と、
   を含むことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の装置（３０）。
8. 前記ヨークと、
   前記ヨークの前記第１の端部において前記ヨークの表面に固定された前記第１の磁石ブロック（１８）と、
   前記ヨークの前記第１の端部において前記ヨークの複数の側に取付けられた請求項１乃至６のいずれかに記載の複数の磁石ブロック位置決め装置（３０）と、
   前記第１の磁石ブロック（１８）に固定された磁極片ベース（２０）と、
   前記第１の磁石ブロック（１８）に固定された支持リング（２２）と、
   前記磁極片ベース（２０）及び支持リング（２２）の各々に固定された磁極片（２４）とを含み、
   前記第１及び第２のクランプ部材（３２）は、前側、後側、左側、及び右側の４つの側において、前記第１の磁石ブロック（１８）に押圧力を加えることを特徴とする、ＭＲＩシステム（１０）。
9. 永久磁石ブロックを位置決めする方法であって、
   複数の磁化された磁石ブロックを準備する段階と、
   列の第１の端部において第１のクランプ部材を用いて機械的な力を加え、また該列の第２の端部において第２のクランプ部材を用いて機械的な力を加えることにより、磁化されたブロックをヨーク上に一列に位置決めする段階と、
   前記第１のクランプ部材を前記第１の端部から離れるように移動させることで前記第１の端部における機械的な力を低減させまた前記第２のクランプ部材を前記第２の端部に向かって移動させることによって、前記磁石ブロックを位置決めし直す段階と、
   を含み、
   前記ヨークが、ほぼ平面にヨーク面を形成し、前記第１及び第２のクランプ部材が、前記ヨーク面にほぼ平行な平面内で延びている、方法。
10. 前記磁石ブロックを位置決めする段階の前に、
    前記磁石ブロックが前記ヨークと磁極片の間に位置するように、前記ヨークに前記磁極片を取り付ける段階を含み、
    前記磁石ブロックを位置決めし直す段階の後に、
    永久クランプを使用して前記磁石ブロックを固定保持する段階と、
    前記第１及び第２のクランプ部材を除去する段階と、
    を含む請求項９に記載の方法。