JP6046560B2 - Magnet apparatus and magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、磁石装置、及び、これを備えた磁気共鳴撮像装置(以下、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置という)に関する。 The present invention relates to a magnet apparatus and a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus) including the magnet apparatus.
MRI装置は、均一な静磁場の形成された撮像空間に被検体を置き、この被検体に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体の物理的・化学的性質をあらわした画像を得ることができる。そして、この画像は主に医療用に用いられている。MRI装置は、その静磁場の方向の観点から、その方向が水平方向を向いている水平型と、鉛直方向を向いている垂直型とに大別することができる。前者の水平型MRI装置では、水平方向に貫通したトンネル内に撮像空間があり、被検者はそのトンネル内に入って検査を受ける。このため、被検者は圧迫感を受ける場合がある。一方、後者の垂直型MRI装置では、上下に対向して配置された一対の磁極の間に撮像空間が形成され、その磁極間に被検者が入る構造になっているので、被検者は開放感を受けることができる。このため、垂直型MRI装置は開放型MRI装置とも称される。 An MRI apparatus uses a nuclear magnetic resonance phenomenon that occurs when an object is placed in an imaging space in which a uniform static magnetic field is formed and the object is irradiated with a high-frequency pulse. Can be obtained. This image is mainly used for medical purposes. From the viewpoint of the direction of the static magnetic field, the MRI apparatus can be roughly classified into a horizontal type in which the direction is in the horizontal direction and a vertical type in which the direction is in the vertical direction. In the former horizontal MRI apparatus, there is an imaging space in a tunnel penetrating in the horizontal direction, and the subject enters the tunnel for examination. For this reason, a subject may receive a feeling of pressure. On the other hand, in the latter vertical MRI apparatus, since an imaging space is formed between a pair of magnetic poles arranged opposite to each other, and the subject enters between the magnetic poles, You can feel open. For this reason, the vertical MRI apparatus is also referred to as an open MRI apparatus.
垂直型MRI装置の特長を活かし、被検者の周囲の空間を大きく開放するために、一対の磁極に接続するヨークの形状には、C字またはU字形状が採用されている(例えば、特許文献1等参照)。本明細書において、C字またはU字形状は、略円環形状の一部が切除されて開放された形状を指す。しかし、C字またはU字形状のヨークを用いると、撮像空間から見たヨークを含めた磁性体の分布が偏ることになるため、撮像空間における静磁場が非軸対称になりやすく、撮像空間における静磁場の磁場強度が不均一になりやすい。そこで、特許文献1では、C字またはU字形状のヨークの水平方向に延在する上下一対の水平部の厚みを先端側に行くほど薄くしていく構造にすることで、撮像領域におけるC字またはU字形状の開口側と柱側の磁場強度を調整している。 In order to take advantage of the features of the vertical MRI apparatus and open a large space around the subject, the shape of the yoke connected to the pair of magnetic poles is C-shaped or U-shaped (for example, patents) Reference 1 etc.). In the present specification, the C-shape or U-shape refers to a shape in which a part of a substantially annular shape is cut open. However, when a C-shaped or U-shaped yoke is used, the distribution of the magnetic material including the yoke as viewed from the imaging space is biased, so that the static magnetic field in the imaging space tends to be non-axisymmetric, and in the imaging space. The magnetic field strength of the static magnetic field tends to be non-uniform. Therefore, in Patent Document 1, the C-shaped or U-shaped yoke has a structure in which the thickness of the pair of upper and lower horizontal portions extending in the horizontal direction is reduced toward the distal end side, so that the C-shape in the imaging region is obtained. Alternatively, the magnetic field strength on the U-shaped opening side and the column side is adjusted.
垂直型MRI装置は、撮像空間に均一な静磁場を発生させるために、磁石装置を備えている。そして、その磁石装置には、永久磁石や超電導コイルが用いられている。一般に、撮像空間において求められる磁場強度が、0.5T未満なら永久磁石が用いられ、0.5T以上なら超電導コイルが用いられる。 The vertical MRI apparatus includes a magnet device in order to generate a uniform static magnetic field in the imaging space. And the permanent magnet and the superconducting coil are used for the magnet apparatus. Generally, a permanent magnet is used if the magnetic field strength required in the imaging space is less than 0.5T, and a superconducting coil is used if it is 0.5T or more.
また、MRI装置用の磁石装置の重要なパラメータとして、前記磁場強度と前記磁場均一度のほかに、漏洩磁場の広がる領域の大きさが挙げられる。漏洩磁場の広がる領域の大きさの尺度としては、磁場強度が0.5mTに減衰するまでに必要な空間の大きさを用いることが一般的である。この空間の大きさを、MRI装置を設置する部屋より小さくする程度に漏洩磁場を抑制する必要がある。そして、撮像空間の磁場強度が1.0T以下なら、その程度の漏洩磁場の抑制には、鉄などの磁性体のみを配置することで行うことができる。磁場強度が1Tを超えると、磁性体だけを配置して漏洩磁場を抑制するには、数十トンの磁性体が必要になり、磁性体の配置による漏洩磁場の抑制は実用的でない。この場合は、遮蔽コイルと呼ばれる超電導コイルを用いることで漏洩磁場を抑制できる。 In addition to the magnetic field strength and the magnetic field uniformity, important parameters of the magnet device for the MRI apparatus include the size of the region where the leakage magnetic field spreads. As a measure of the size of the area where the leakage magnetic field spreads, it is common to use the size of the space required until the magnetic field strength is attenuated to 0.5 mT. It is necessary to suppress the leakage magnetic field to such an extent that the size of this space is made smaller than the room where the MRI apparatus is installed. If the magnetic field intensity in the imaging space is 1.0 T or less, the leakage magnetic field can be suppressed to such an extent by arranging only a magnetic material such as iron. When the magnetic field intensity exceeds 1T, a magnetic material of several tens of tons is required to suppress the leakage magnetic field by arranging only the magnetic material, and it is not practical to suppress the leakage magnetic field by arranging the magnetic material. In this case, the leakage magnetic field can be suppressed by using a superconducting coil called a shielding coil.
前記をまとめると、撮像空間における磁場強度が、0.5T以下の範囲内であるような垂直型MRI装置においては、静磁場の生成のために磁極に永久磁石を用い、漏洩磁場の抑制のために磁性体を用いることができる。磁性体として、具体的には、鉄製のヨークを用いることができる。また、0.5T以上1.0T以下の範囲内であるような垂直型MRI装置においては、静磁場の生成のために磁性体の磁極とは別に超電導コイルを用い、漏洩磁場の抑制のために磁極の磁性体とは別に磁性体を用いることができる。 In summary, in a vertical MRI apparatus in which the magnetic field strength in the imaging space is within a range of 0.5 T or less, a permanent magnet is used as a magnetic pole for generating a static magnetic field, and a leakage magnetic field is suppressed. A magnetic material can be used. Specifically, an iron yoke can be used as the magnetic body. In addition, in a vertical MRI apparatus that is in the range of 0.5 T or more and 1.0 T or less, a superconducting coil is used separately from the magnetic pole for the generation of a static magnetic field, and the leakage magnetic field is suppressed. A magnetic material can be used separately from the magnetic material of the magnetic pole.
そして、特許文献1では、超電導コイルと磁性体であり空隙の少ない連続した鉄製のヨークとを用いているので、漏洩磁場を抑制しながら高い磁場強度の静磁場を生成できる。さらに、C字またはU字形状のヨークの水平部の厚みを先端側に行くほど薄くすることで、磁場の非軸対称性を軽減させる方法が記載されている。 In Patent Document 1, since a superconducting coil and a continuous iron yoke with a small gap are used, a static magnetic field having a high magnetic field strength can be generated while suppressing a leakage magnetic field. Furthermore, a method for reducing the non-axial symmetry of the magnetic field by reducing the thickness of the horizontal portion of the C-shaped or U-shaped yoke toward the tip side is described.
しかしながら、ヨークの水平部の先端側の厚みを調整する方法では補正できない非軸対称性がある。すなわち、撮像領域中心を通る鉛直軸の周方向角度について、C字またはU字形状の柱側を0度、C字またはU字形状の開口側を180度と設定したときに、0度と180度の方向の磁場の強さをヨークの水平部の先端側の厚みで揃える機構を備えていたとしても、この機構では0度と90度および270度の方向の磁場の強さを揃えることはできない。 However, there is non-axisymmetric property that cannot be corrected by the method of adjusting the thickness of the tip of the horizontal portion of the yoke. That is, with respect to the circumferential angle of the vertical axis passing through the center of the imaging region, when the C-shaped or U-shaped column side is set to 0 degrees and the C-shaped or U-shaped opening side is set to 180 degrees, 0 degrees and 180 degrees are set. Even if a mechanism for aligning the strength of the magnetic field in the direction of degrees with the thickness of the tip side of the horizontal portion of the yoke is used, this mechanism does not match the strength of the magnetic fields in the directions of 0 degrees, 90 degrees, and 270 degrees. Can not.
また、特許文献1では、ヨークの水平部の先端側の厚さを薄くする場合、例えば上側の水平部は、該水平部の外側表面が下に向かって凸の形状、すなわち上から見て凹状にへこんだ形状を基本形状としている。このような外側表面の下に向かって凸の形状は、上に向かって凸の形状と比較して、鉛直上方向を向いて流れてきた磁束をC字またはU字形状の柱側へ急激に曲げることになるため、C字またはU字形状の開口側の磁場が鉛直上方向に流れる距離が短くなり、従って均一磁場が必要とされる撮像領域が小さくなる。 Further, in Patent Document 1, when the thickness of the tip of the horizontal portion of the yoke is reduced, for example, the upper horizontal portion has a shape in which the outer surface of the horizontal portion is convex downward, that is, a concave shape when viewed from above. The indented shape is the basic shape. Such a convex shape toward the lower side of the outer surface causes the magnetic flux flowing in the vertical upward direction to be sharper toward the C-shaped or U-shaped column side than the convex shape toward the upper side. Since it is bent, the distance that the magnetic field on the opening side of the C-shaped or U-shaped flow in the vertically upward direction is shortened, and therefore the imaging area that requires a uniform magnetic field is reduced.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、静磁場の非軸対称性を軽減して均一性を高めることができる磁石装置を提供することである。また、これを搭載したMRI装置を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a magnet device that can reduce non-axial symmetry of a static magnetic field and improve uniformity. Moreover, it is providing the MRI apparatus which mounts this.
前記課題を解決するために、本発明は、
対向して配置される一対の略円盤状の磁極と、
側面視でC字またはU字形状であり、そのC字またはU字形状の両端部が前記磁極に近接して配置されるヨークとを備え、
前記ヨークは、前記磁極に近接して対向するヨーク側対向部を有し、
前記ヨーク側対向部は、
前記ヨークを略二分する鉛直対称面の一部を含む中央帯領域と、
前記鉛直対称面から離れ前記中央帯領域の両側に位置する両側帯領域とを有し、
前記ヨーク側対向部の前記磁極に近接して対向するヨーク側対向表面からの高さにおいて、前記中央帯領域は前記両側帯領域より高くなっている磁石装置である。
そして、本発明は、前記中央帯領域が、前記両側帯領域と比較して、前記磁極の外周に近くなっていることを特徴とする。あるいは、本発明は、前記ヨーク側対向部から前記磁極の外周までの距離が、前記ヨーク側対向部の先端に近づくに従って連続的に減少することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A pair of substantially disk-shaped magnetic poles arranged opposite to each other;
A yoke that is C-shaped or U-shaped in a side view, and that both ends of the C-shaped or U-shaped are arranged close to the magnetic poles,
The yoke has a yoke-side facing portion facing the magnetic pole in the vicinity;
The yoke side facing portion is
A central zone region including a portion of a vertical symmetry plane that substantially bisects the yoke;
Having both side band regions located on both sides of the central band region away from the vertical symmetry plane;
In height from the yoke side facing surface facing in proximity to the magnetic pole of the yoke-side facing portion, the central strip region is magnet apparatus that is higher than the two side zones.
And this invention is characterized by the said center belt | band | zone area | region being near the outer periphery of the said magnetic pole compared with the said both-sides belt | band | zone area | region. Alternatively, the present invention is characterized in that the distance from the yoke-side facing portion to the outer periphery of the magnetic pole continuously decreases as the distance from the tip of the yoke-side facing portion approaches.
また、本発明は、この磁石装置と、
一対の磁極の間に被検者を搬送するベッドとを有し、
前記磁石装置は、一対の前記磁極の間に、均一な静磁場を発生させ、撮像空間を形成することを特徴とするMRI装置である。
The present invention also provides this magnet device,
A bed for transporting a subject between a pair of magnetic poles;
The magnet apparatus is an MRI apparatus that generates a uniform static magnetic field between the pair of magnetic poles to form an imaging space.
本発明によれば、磁極を通ってヨーク側対向部に流れる磁束が鉛直対称面に向かう方向成分を有するようになるため、漏洩磁場を抑制しながら、静磁場の非軸対称性を軽減して均一性を高めることができる磁石装置、及び、これを搭載したMRI装置を提供できる。なお、前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, since the magnetic flux flowing through the magnetic pole to the yoke-side facing portion has a directional component toward the vertical symmetry plane, the non-axial symmetry of the static magnetic field is reduced while suppressing the leakage magnetic field. It is possible to provide a magnet apparatus that can improve uniformity and an MRI apparatus equipped with the magnet apparatus. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1の実施形態)
図1に、本発明の第1の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置(MRI装置)1の斜視図を示す。MRI装置1は、撮像空間9に磁場強度が均一な静磁場を生成する磁石装置2と、被検者を寝かせたまま撮像空間9に搬送するベッド8と、磁石装置2やベッド8等のMRI装置1全体を制御し、被検体に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体の物理的・化学的性質をあらわした画像を得る制御部7とを有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) 1 according to the first embodiment of the present invention. The MRI apparatus 1 includes a
制御部7は、磁石装置2やベッド8等に接続されている。制御部7は、オペレータが操作してその制御の内容を調整できる操作部72と、取得した画像を表示する表示部71とを有している。操作部72は、キーやロータリースイッチなどによってオペレータの操作を受け付けることができる。表示部71は、その操作の情報を表示するとともに、取得した画像を表示する。制御部7は、操作部72でオペレータの種々の操作を受け、その操作に基づいて、磁石装置2を制御して静磁場を生成させ、ベッド8を制御して被検者を水平方向に撮像空間9へ搬送する。
The
ベッド8は、下部に設けられた駆動部81と、この駆動部81によって撮像空間9の方向に水平に移動する天板82とを備えている。天板82には、被検者が横たわることができる。駆動部81は、被検者を天板82ごと移動させて、所望の部位の断面画像(MRI画像)の撮影を可能にする。微小な所定量だけ天板82を移動させる度に断面画像を撮影することで、連続した断面画像、すなわち、三次元画像を得ることができる。
The
磁石装置2は、MRI装置1において、均一な静磁場を発生させ、撮像空間9を形成するものである。磁石装置2は、磁場発生源である1組の円盤状の磁極4Uと磁極4Lとが上下に対向して配置されている。上側の磁極4Uの下には、トーラス(円環)状のコイル格納容器5Uが、近接して配置されている。コイル格納容器5U内には、冷媒とともに、トーラス(円環)状の超電導コイル6U(図2参照)が格納されている。下側の磁極4Lの上には、トーラス(円環)状のコイル格納容器5Lが近接して配置されている。コイル格納容器5L内には、冷媒とともに、トーラス(円環)状の超電導コイル6L(図2参照)が格納されている。コイル格納容器5L(5U)の内周面の側には、円盤状の傾斜磁場コイル10が配置されている。傾斜磁場コイル10は、撮像空間9に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を発生させることができる。
In the MRI apparatus 1, the
磁極4Uと磁極4Lとは、鉄製のヨーク3によって支持されている。ヨーク3は、側面視で略C字またはU字形状になっている。ヨーク3は、該ヨーク3を略二分する鉛直対称面(対称面)αを有し、鉛直対称面αに対して面対称になっている。そして、このC字またはU字形状のヨーク3の両端部に、前記磁極4Uと4Lが近接して配置されている。ヨーク3は、磁極4U(4L)に近接し、かつ、対向するヨーク側対向部(ヨーク水平部)15U(15L)と、上下一対のヨーク水平部15Uと15Lを連結するヨーク連結部(ヨーク垂直部)13とを有している。ヨーク水平部15U(15L)は、先細り形状のヨーク水平先端部14U(14L、図2参照)と、これに連結し略直方体形状のヨーク水平後部12U(12L、図2参照)とを有している。ヨーク水平後部12Uと12Lは、ヨーク垂直部13により繋げられている。なお、ヨーク3を幾つかの部分から組み立てる場合、この構成の部品毎に分かれていることを限定するわけではないし、ヨーク3は一体物として製造されていてもよい。
The
図2に、本発明の第1の実施形態に係る磁石装置2を鉛直対称面αで切断した縦断面図を示す。ヨーク3は、側面視で略C字またはU字形状になっている。このため、ヨーク3は、水平対称面βを有し、水平対称面βに対して面対称になっている。略円盤形状の磁極4Uと磁極4Lは撮像空間9を挟んで上下に対向して配置されている。撮像空間9は略球の形状をしており、その中心は、円盤形状の磁極4Uと磁極4Lの共通の中心軸101上に位置し、かつ、水平対称面βと鉛直対称面αの上に位置している。磁極4Uにはコイル格納容器5Uが結合しており、コイル格納容器5Uの中には超電導コイル6Uが収容されている。同様に、磁極4Lにはコイル格納容器5Lが結合しており、コイル格納容器5Lの中には超電導コイル6Lが収容されている。この上下一対の超電導コイル6Uと6Lに電流を流すことで磁場を発生させ、磁極4Uと磁極4Lを磁化することで、撮像空間9に、磁場強度が均一な静磁場を発生させることができる。なお、磁場強度が0.5Tよりも小さい場合には、図14に示すように、磁極4Uとヨーク水平先端部14Uの間、および磁極4Lとヨーク水平先端部14Lの間に永久磁石16Uと16Lをそれぞれ設置すれば、超電導コイル6Uと6Lを省くことができる。このように、磁石装置2は水平対称面βについて面対称の構造をしているので、以下、水平対称面βの上側の構造について説明し、下側の説明を省略する。
FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the
図2に示した通り、ヨーク水平先端部14Uの磁極4Uと結合したヨーク側対向表面15aの、反対側の外側表面15eは、滑らかな曲面形状をしており、外側に向かって凸に湾曲している。ヨーク水平先端部14Uのヨーク側対向表面15aからの高さW1は、ヨーク水平先端部14Uの先端15dに近づくに従って、すなわち、ヨーク垂直部13から離れていくに従って、広義単調減少し、滑らかに低くなっている。本明細書において、広義単調減少(monotonic decreasing)は、該当する区間において増加しないことを指す。
As shown in FIG. 2, the opposite
図3に、本発明の第1の実施形態に係る磁石装置2の平面図を示す。円盤形状の磁極4Uに対して、ヨーク3、特に、ヨーク垂直部13が一方向に偏在していることが分かる。すなわち、中心軸101上から、中心軸101を法線とする平面、例えば、水平対称面β(図2参照)上において、ヨーク垂直部13を見込む角度θは、0度より大きくて180度以下になっている。
In FIG. 3, the top view of the
また、ヨーク水平先端部14Uは、先細りの形状になっている。具体的に、鉛直対称面αの法線方向の幅W2は、先端15dに近づくに従って(ヨーク垂直部13から離れていくに従って)、連続的にかつ滑らかに減少している。厳密には、幅W2は、広義単調減少し、かつ、その最大値と最小値が異なっていればよい。
Moreover, the yoke horizontal
また、幅W2の最大幅(ヨーク水平後部12Uの幅に等しい)は、円盤形状の磁極4Uの直径より小さくなっている。ヨーク水平先端部14Uの外周ラインには、円盤形状の磁極4Uの半径より小さい曲率半径となる領域がある。特に、先端15dの周辺のヨーク水平先端部14Uの外周ラインでは、曲率半径が円盤形状の磁極4Uの半径より小さくなっている。これらにより、ヨーク水平先端部14Uから磁極4Uの外周4aまでの距離W4は、先端15dに近づくに従って(ヨーク垂直部13から離れていくに従って)、連続的にかつ滑らかに減少している。ヨーク水平先端部14U(ヨーク側対向部15U)を、鉛直対称面αの一部を含む中央帯領域15bと、鉛直対称面αから離れ中央帯領域15bの両側に位置する両側帯領域15cとに分けると、中央帯領域15bから磁極4Uの外周4aまでの距離W4bは、両側帯領域15cから磁極4Uの外周4aまでの距離W4cと比較して、近くなっている。
The maximum width W2 (equal to the width of the yoke horizontal
図4に、本発明の第1の実施形態に係る磁石装置2の上側半分を鉛直対称面αと水平対称面βに直交する平面γ(図3参照)で切断した縦断面図を示す。ヨーク水平先端部14U(ヨーク側対向部15U)のヨーク側対向表面15aからの高さW3は、鉛直対称面αから離れるに従って連続的にかつ滑らかに減少している。厳密には、高さW3は、鉛直対称面αから離れるに従って、広義単調減少し、かつ、その最大値と最小値が異なっていればよい。高さW3において、中央帯領域15bの高さW3bは、両側帯領域15cの高さW3cより高くなっている。
FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of the upper half of the
前記したようなヨーク水平先端部14U(ヨーク側対向部15U)の形状によって、撮像空間9(図2参照)における静磁場の非軸対称性を抑制し、均一性を向上させる原理について、後記する。
The principle of improving the uniformity by suppressing the non-axial symmetry of the static magnetic field in the imaging space 9 (see FIG. 2) by the shape of the yoke horizontal
図5に、本発明の第1の実施形態に係る磁石装置2の平面図を示す。図5では、磁石装置2で発生させた磁束の流れを矢印で示している。磁束の流れ(矢印)では、磁極4Uの外周4a付近からスタートし、ヨーク水平先端部14Uを通って、ヨーク水平後部12Uまでの流れを示している。ヨーク水平先端部14Uが、ヨーク水平後部12Uに向かって円弧形状(略放物線形状)に広がっていくために、磁束(矢印)毎の経路における磁気抵抗をそろえる(等しくする)ことができる。これにより、磁極4Uからヨーク水平先端部14Uへと流れる磁束(矢印)が、磁極4Uの周回方向からバランス良く流れ込むことになる。そして、この周回方向から流れ込んでくる磁束(矢印)は、ヨーク水平先端部14Uにおいて、ヨーク水平後部12Uに直進せずに、ヨーク水平後部12Uへ向かう方向成分だけでなく、鉛直対称面αへ向かう方向成分も有している。
In FIG. 5, the top view of the
図6に、本発明の第1の実施形態に係る磁石装置2の上側半分を平面γ(図5参照)で切断した縦断面図を示す。図6では、磁石装置2で発生させた磁束の流れを矢印で示している。磁束の流れでは、水平対称面βからスタートし、磁極4Uを通って、ヨーク水平先端部14Uまでの流れを示している。図6に示すように、ヨーク水平先端部14Uは、鉛直対称面αに近づくほど高くなっているために、磁束(矢印)は、鉛直対称面αに向かう方向成分を有するようになっている。
FIG. 6 shows a longitudinal sectional view of the upper half of the
これらにより、ヨーク水平先端部14Uが、ヨーク水平後部12Uに向かって円弧形状(略放物線形状)に広がっていく形状をしており、かつ、鉛直対称面αに近づくほど高くなっているために、磁極4Uからヨーク水平先端部14Uに流れ込む磁束(矢印)が、周回方向にバランス良く分布し、鉛直対称面αに向かって流れていくことにより、撮像領域9における磁束の非軸対称性を軽減することができる。また、ヨーク先端部に空隙を設けて磁気抵抗を上昇させることをせずに非軸対称性を軽減する構造であるため、漏洩磁場を抑制するという鉄ヨークの機能を損ねることもない。
As a result, the yoke horizontal
図7に、本発明の第1の実施形態に係る磁石装置2の上側半分を鉛直対称面αで切断した縦断面図を示し、図8に、比較例の磁石装置2の上側半分を鉛直対称面αで切断した縦断面図を示す。図7と8では、磁石装置2で発生させた磁束の流れを矢印で示している。磁束の流れ(矢印)では、水平対称面βからスタートし、磁極4Uとヨーク水平先端部14U(14Ua)を通って、ヨーク水平後部12Uまでの流れを示している。
FIG. 7 shows a longitudinal sectional view of the upper half of the
図7の第1の実施形態のヨーク水平先端部14U(ヨーク水平部15U)の外側表面15eが、上に凸になっているのに対して、比較例のヨーク水平先端部14Ua(ヨーク水平部15Ua)の外側表面15eは、下に凸になっている点が異なっている。比較例では、磁束の流れ(矢印)が、ヨーク水平先端部14Uaに斜めに入射し、入射位置もヨーク垂直部13(ヨーク水平後部12U)側にシフトしている。一方、第1の実施形態では、比較例と比較して、磁束の流れ(矢印)は、ヨーク水平先端部14Uに、より鉛直に近い角度で入射している。これにより、磁極4Uと4Lの間の空間の磁束の、鉛直方向へ向かう方向成分が大きくなり、撮像領域9近傍における磁場の非軸対称性が軽減することができる。以上から、本実施形態によれば、ヨーク水平先端部14Uによって磁束(矢印)を、撮像領域9において、鉛直軸方向へ導くことができるので、漏洩磁場抑制効率を損ねることなく、撮像領域9における磁場の非軸対称性を軽減し、撮像領域を広くとることができる。
The
(第2の実施形態)
図9に、本発明の第2の実施形態に係る磁石装置のヨーク3の上側半分の斜視図を示す。第2の実施形態と第1の実施形態とで異なる点は、ヨーク3の形状であり、その中でも、ヨーク水平先端部14Uの形状である。第1の実施形態のヨーク水平先端部14Uの外側表面15eは、湾曲面を用いて構成されていたが、第2の実施形態のヨーク水平先端部14Uの外側表面15eは、傾斜角度の異なる複数の傾斜面を用いて構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a perspective view of the upper half of the
図10に、本発明の第2の実施形態に係る磁石装置2の平面図を示す。ヨーク水平先端部14Uは、先細りの形状になっている。具体的に、鉛直対称面αの法線方向の幅W2は、先端15dに近づくことにより(ヨーク垂直部13から離れることにより)、2段の段階的に減少している。厳密には、幅W2は、先端15dに近づくに従って、広義単調減少し、かつ、その最大値と最小値が異なっていればよい。幅W2の最大値は、ヨーク水平後部12Uの幅に等しくなっている。幅W2は、2段階で狭まっている。なお、第2の実施形態では幅W2を2段階に設定したが、これに限らず、多段階に設定してもよい。
In FIG. 10, the top view of the
また、ヨーク水平先端部14U(ヨーク側対向部15U)を、鉛直対称面αの一部を含む中央帯領域15bと、鉛直対称面αから離れ中央帯領域15bの両側に位置する両側帯領域15cとに分けると、中央帯領域15bから磁極4Uの外周4aまでの距離W4bは、両側帯領域15cから磁極4Uの外周4aまでの距離W4cと比較して、近くなっている。ヨーク水平先端部14Uの中央帯領域15bは、両側帯領域15cより、ヨーク垂直部13と反対側の方向に向かって伸びている。
Further, the yoke horizontal
図11に、本発明の第2の実施形態に係る磁石装置2の上側半分を平面γ(図10参照)で切断した縦断面図を示す。ヨーク水平先端部14U(ヨーク側対向部15U)のヨーク側対向表面15aからの高さW3は、鉛直対称面αから離れることにより段階的に減少している。厳密には、高さW3は、鉛直対称面αから離れるに従って、広義単調減少し、かつ、その最大値と最小値が異なっていればよい。中央帯領域15bにおける高さW3bは、両側帯領域15cにおける高さW3cより高くなっている。なお、第2の実施形態では高さW3を2段階に設定したが、これに限らず、多段階に設定してもよい。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the upper half of the
図12に、本発明の第2の実施形態に係る磁石装置2の上側半分を鉛直対称面αで切断した縦断面図を示す。ヨーク水平先端部14Uの外側表面15eは、傾斜角度θ1、θ2の異なる2つの傾斜面を用いて構成されている。下側の傾斜面の傾斜角度θ1が、上側の傾斜面の傾斜角度θ2より大きくなっている(θ1>θ2)。これにより、外側表面15eは、外側(上)に向かって凸になっている。なお、第2の実施形態では傾斜角度θ1、θ2を2段階に設定したが、これに限らず、多段階に設定してもよい。ヨーク水平先端部14Uのヨーク側対向表面15aからの高さW1は、ヨーク垂直部13から離れていくに従って、広義単調減少し、滑らかに低くなっている。
FIG. 12 shows a longitudinal sectional view of the upper half of the
第2の実施形態でも、ヨーク水平先端部14Uの形状は、第1の実施形態と共通点を有しており、この共通点により、第1の実施形態と同様に、静磁場の非軸対称性を抑制し、均一性を向上させることができる。
Also in the second embodiment, the shape of the yoke horizontal
(第3の実施形態)
図13に、本発明の第3の実施形態に係る磁石装置のヨーク3の上側半分の斜視図を示す。第3の実施形態と第2の実施形態とで異なる点は、ヨーク3の形状であり、その中でも、ヨーク垂直部13の形状である。第2の実施形態では、ヨーク垂直部13は1本の柱になっていたが、第3の実施形態では、複数本(図13の例では2本)の柱になっている。これによれば、複数本で互いに隣り合うヨーク垂直部13の間に、コイル格納容器5Uと5Lを連通させるパイプ、超電導コイル6Uと6Lに接続する配線、冷凍機等を設置することができる。隣り合うヨーク垂直部の間の領域にパイプや配線等を配置することで、ベッド8が通過する領域を広くとることができ、ベッド8の移動の自由度をより広く確保することができる。また、隣り合うヨーク垂直部の間に冷凍機を設置することで、超電導コイルの近くに冷凍機を設置でき、より効率的に超電導コイルを冷却することができる。
(Third embodiment)
FIG. 13 is a perspective view of the upper half of the
そして、本発明は、前記した第1〜第3の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した第1〜第3の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 The present invention is not limited to the first to third embodiments described above, and includes various modifications. For example, the first to third embodiments described above have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1 磁気共鳴撮像(MRI)装置
2 磁石装置
3 ヨーク
4U、4L 磁極
4a 磁極の外周
5U、5L コイル格納容器
6U、6L 超電導コイル
7 制御部
8 ベッド
9 撮像空間(均一な静磁場)
10 傾斜磁場コイル
12U、12L ヨーク水平後部
13 ヨーク垂直部(ヨーク連結部)
14U、14L ヨーク水平先端部
15U、15L ヨーク水平部(ヨーク側対向部)
15a ヨーク側対向部のヨーク側対向表面
15b ヨーク側対向部の中央帯領域
15c ヨーク側対向部の両側帯領域
15d ヨーク側対向部の先端
15e ヨーク側対向部の外側表面
101 超電導コイルの中心軸
W1 ヨーク側対向部のヨーク側対向表面からの高さ
W2 ヨーク側対向部の鉛直対称面の法線方向の幅
W3 ヨーク側対向部のヨーク側対向表面からの高さ
W3b 中央帯領域での高さ
W3c 両側帯領域での高さ
W4 ヨーク側対向部から磁極の外周までの距離
W4b 中央帯領域からの距離
W4c 両側帯領域からの距離
α ヨークの鉛直対称面(対称面)
β ヨークの水平対称面
γ αとβに直交する平面
θ ヨーク連結部を見込む角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic resonance imaging (MRI)
10
14U, 14L Yoke
15a Yoke-side facing surface of the yoke-
β Horizontal symmetry plane of the yoke γ Plane orthogonal to α and β θ Angle to expect the yoke connection
Claims (13)
側面視でC字またはU字形状であり、そのC字またはU字形状の両端部が前記磁極に近接して配置されるヨークとを備え、
前記ヨークは、前記磁極に近接して対向するヨーク側対向部を有し、
前記ヨーク側対向部は、
前記ヨークを略二分する鉛直対称面の一部を含む中央帯領域と、
前記鉛直対称面から離れ前記中央帯領域の両側に位置する両側帯領域とを有し、
前記ヨーク側対向部の前記磁極に近接して対向するヨーク側対向表面からの高さにおいて、前記中央帯領域は前記両側帯領域より高くなっており、
前記中央帯領域は、前記両側帯領域と比較して、前記磁極の外周に近くなっていることを特徴とする磁石装置。 A pair of substantially disk-shaped magnetic poles arranged opposite to each other;
A yoke that is C-shaped or U-shaped in a side view, and that both ends of the C-shaped or U-shaped are arranged close to the magnetic poles,
The yoke has a yoke-side facing portion facing the magnetic pole in the vicinity;
The yoke side facing portion is
A central zone region including a portion of a vertical symmetry plane that substantially bisects the yoke;
Having both side band regions located on both sides of the central band region away from the vertical symmetry plane;
In the height from the yoke-side facing surface facing the magnetic pole of the yoke-side facing portion close to the magnetic pole, the central band region is higher than the both-side band regions ,
The magnet device according to claim 1, wherein the central band region is closer to the outer periphery of the magnetic pole than the both side band regions .
側面視でC字またはU字形状であり、そのC字またはU字形状の両端部が前記磁極に近接して配置されるヨークとを備え、
前記ヨークは、前記磁極に近接して対向するヨーク側対向部を有し、
前記ヨーク側対向部は、
前記ヨークを略二分する鉛直対称面の一部を含む中央帯領域と、
前記鉛直対称面から離れ前記中央帯領域の両側に位置する両側帯領域とを有し、
前記ヨーク側対向部の前記磁極に近接して対向するヨーク側対向表面からの高さにおいて、前記中央帯領域は前記両側帯領域より高くなっており、
前記ヨーク側対向部から前記磁極の外周までの距離は、前記ヨーク側対向部の先端に近づくに従って連続的に減少することを特徴とする磁石装置。 A pair of substantially disk-shaped magnetic poles arranged opposite to each other;
A yoke that is C-shaped or U-shaped in a side view, and that both ends of the C-shaped or U-shaped are arranged close to the magnetic poles,
The yoke has a yoke-side facing portion facing the magnetic pole in the vicinity;
The yoke side facing portion is
A central zone region including a portion of a vertical symmetry plane that substantially bisects the yoke;
Having both side band regions located on both sides of the central band region away from the vertical symmetry plane;
In the height from the yoke-side facing surface facing the magnetic pole of the yoke-side facing portion close to the magnetic pole, the central band region is higher than the both-side band regions ,
The magnet apparatus according to claim 1, wherein a distance from the yoke-side facing portion to the outer periphery of the magnetic pole continuously decreases as approaching a tip of the yoke-side facing portion .
前記ヨーク側対向部の前記ヨーク側対向表面に対向する外側表面が、外側に向かって凸になっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁石装置。 The height of the yoke-side facing portion from the yoke-side facing surface decreases monotonously in a broad sense as it approaches the tip of the yoke-side facing portion, and
The magnet device according to claim 1 or 2 , wherein an outer surface of the yoke-side facing portion facing the yoke-side facing surface is convex outward.
一対の前記磁極に共通する中心軸上から、前記中心軸を法線とする平面上において前記ヨーク連結部を見込む角度が、0度より大きく180度以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁石装置。 The yoke has a yoke coupling part that couples a pair of yoke side facing parts,
From the central axis common to the pair of the magnetic poles, the angle anticipating the yoke connecting portion on a plane that said central axis and normals, claim 1, characterized in that not more than 180 degrees greater than 0 degrees or The magnet device according to claim 2 .
一対の磁極の間に被検者を搬送するベッドとを有し、
前記磁石装置は、一対の前記磁極の間に、均一な静磁場を発生させ、撮像空間を形成することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 A magnet device according to any one of claims 1 to 12 ,
A bed for transporting a subject between a pair of magnetic poles;
The magnet apparatus generates a uniform static magnetic field between the pair of magnetic poles to form an imaging space.
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