JP6259303B2 - 磁石装置および磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁石装置、および、これを備えた磁気共鳴撮像装置に関する。

磁気共鳴撮像装置（以下、「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と記載している場合がある。）は、核磁気共鳴現象を利用して、被検体の物理的性質や化学的性質をあらわした画像(以下、「ＭＲＩ画像」と記載している場合がある。)を撮像するものである。このＭＲＩ画像は、主に医療診断に使用される。この磁気共鳴撮像装置は、自身が備える磁石装置によって撮像領域に均一な磁場を形成して被検体を配置し、この被検体に高周波パルスを照射して、核磁気共鳴現象を発生させる。

磁気共鳴撮像装置の画質を向上させるには、磁石装置が撮像領域に形成する静磁場の均一度を向上することが必要である。磁石装置は、磁場発生源の配置や形状により、所定の磁場の均一度を実現可能である。磁気共鳴撮像装置に要求される磁場の均一度は、極めて厳しいものである。例えば、磁石装置の部品の寸法誤差や組み立て誤差、および、磁気共鳴撮像装置の据付場所の影響により、この磁石装置が撮像領域に形成する静磁場は、磁気共鳴撮像装置が要求する均一度を満たさなくなる。
磁気共鳴撮像装置に要求される磁場の均一度を満たすため、磁石装置には、磁場調整機構が設けられている。この磁場調整機構による補正方法のひとつとして、磁性体片や永久磁石片（以下、シム部材という。）を磁石装置に配置することで行う「受動シミング」という方法が知られている。

磁気共鳴撮像装置は、水平方向の磁場を形成する水平型ＭＲＩ装置と、垂直方向の磁場を形成する垂直型ＭＲＩ装置とに大別される。後者の垂直型ＭＲＩ装置の磁場は、上下に対向して配置される超電導コイル（磁場発生部）に流れる電流により発生する。後者の垂直型ＭＲＩ装置の受動シミングによる磁場補正方法は、シム部材を上下の超電導コイルに挟まれた空間内に適宜配置することで行われる。

受動シミングによる磁場補正では、最初に撮像領域における磁場を測定して目標磁場との差を算出する。次に、測定磁場と目標磁場との差を補正するため、シム部材の理想的配置を計算機上で数値シミュレーションする。数値シミュレーションしたシム部材の理想的配置に基づいて、磁石装置にシム部材を適宜配置する。そして、撮像領域における磁場を再び測定し、目標磁場との差を算出する。作業者は、これら一連の受動シミング作業を、測定磁場と目標磁場との差が収束して、撮像領域における磁場の均一度が目標値に達するまで繰り返す。

磁場均一度を目標値に到達させ、一連の受動シミング作業を効率よく、少ない繰り返し回数で完了するためには、配置される各シム部材の物量と配置に関する自由度が重要である。配置されるシム部材の物量と配置に関する自由度が少ない場合は、磁場の調整精度が粗くなり、磁場を補正できず目標均一度に到達できない虞がある。他方で、配置されるシム部材の物量と配置に関する自由度が多すぎると、理想的配置への分解能が細かくなり過ぎて、受動シミング作業の効率が悪くなり、受動シミングが完了するまでに要する時間が増大する虞がある。

特許文献１には、受動シミングの効率の向上に係る発明が開示されている。特許文献１の要約の課題には、「磁場均一度調整のためのシミングに要する時間を比較的抑制できかつ高い磁場均一度を達成できるＭＲＩ装置を提供する。」と記載され、その解決手段には、「磁石装置１０の磁性体シム配置領域３２上へ配置される複数の単位磁性体シム３４の設置可能位置３６の間隔を、その単位磁性体シム３４の大きさより小さくする。これにより、磁場均一度の調整作業において、高い磁場均一度を、効率良く達成できる。」と記載されている。更に明細書の段落００２０には、「単位磁性体シム３４の一次配置位置から移動を許される第２のパターンの隣接する二次配置可能位置までの距離を更に細かくした例である。」と記載されている。つまり、特許文献１には、シム部材の配置自由度数を適切に確保して磁場調整を効率化する発明が開示されている。

特開２００１−０７８９８４号公報

受動シミング作業において、作業者がシム部材を理想的な配置位置に固定する際には、すでにシム部材がその位置に固定されている場合がある。この場合には、既存のシム部材の物量に新たに配置するシム部材の物量を加え、その物量に応じたシム部材に交換する。
しかし、そのような物量のシム部材が用意されていない場合には、その物量を複数のシム部材に分割し、それらを可能な限り纏まった複数個所に配置しなければならない。シム部材の分割配置により、計算機を用いた数値シミュレーションとの差異が生じ、磁場補正の誤差が発生するからである。
従来、この分割配置で許容される範囲は、作業者が自身の経験に基づいて判断していた。そのため、初心者と熟練者とで一回当たりの受動シミング作業による磁場均一度の改善度に大きな差が生じる虞がある。この磁場均一度の改善度の差は、受動シミングの繰り返し回数の差となる。目標とする磁場均一度に到達するまでの磁場調整作業全体に掛かる時間は、初心者は、熟練者の３倍以上もの時間が掛かる場合がある。

そこで、本発明は、受動シミング作業において、シム部材を分割配置するときに許容される範囲が、シム部材の配置位置ごとに定量的に視認可能な磁場調整機構を備えた磁石装置、および、その磁石装置を搭載した磁気共鳴撮像装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の磁石装置は、上下に対向して配置されて撮像領域に磁場を生成する１組の磁場発生部と、前記撮像領域を挟んで上下に対向して配置されて前記磁場の均一度を調整する磁場調整機構と、を備え、前記磁場調整機構は、磁性体または永久磁石のシム部材と、略円または略多角形の外周形状を有し、表面が複数の升目に区切られ、かつ、前記シム部材を固定するシム部材固定板と、を備え、各前記升目は、環状の周方向枠線および放射状の径方向枠線によって区切られて形成され、自身に設置される前記シム部材の、相対的な位置による前記磁場の調整感度に応じた面積を有している。各前記升目の面積は、前記シム部材固定板の中心から離れるにつれて大きくなり、前記中心からみた前記升目の角度幅は、前記中心から離れるにつれて一度減少した後に増加に転じ、極小値を有する。
本発明の磁気共鳴撮像装置は、前記磁石装置を有する。

これにより、作業者は、受動シミング作業において、配置されるシム部材の位置ごとの調整精度を定量的に示した升目を、視覚的に認識しながら作業できるようになる。よって、作業者は、シム部材を的確に配置して、補正磁場の誤差を低減させ、受動シミングの繰り返し回数を低減させることができる。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、受動シミング作業において、シム部材を分割配置するときに許容される範囲が、シム部材の配置位置ごとに定量的に視認可能な磁場調整機構を備えた磁石装置、および、その磁石装置を搭載した磁気共鳴撮像装置を提供することができる。

第１の実施形態における磁気共鳴撮像装置の斜視図である。 第１の実施形態における磁石装置の縦断面図である。 第１の実施形態におけるシム部材固定板とシム部材とを示す斜視図である。 第１の実施形態におけるシム部材固定板を示す平面図である。 シム部材が撮像領域上に生成する磁場を示す図である。 中心からの距離ごとに、各位置のシム部材が生成する磁場の角度の等高線を示すグラフである。 中心からの距離ごとに、各位置のシム部材が生成する磁場の角度の等高線の径方向幅と周方向幅とを示すグラフである。 中心からの距離の絶対値ごとに、各位置のシム部材が生成する磁場のなす角度の等高線の角度を示すグラフである。 第２の実施形態におけるシム部材固定板を示す平面図である。 第３の実施形態におけるシム部材固定板とシム部材固定板カバーとを示す斜視図である。 第４の実施形態におけるシム部材固定板カバーとシム部材固定板とを示す斜視図である。

以降で、本発明を実施するための形態を、各図を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における磁気共鳴撮像装置１の斜視図である。
図１に示すように、磁気共鳴撮像装置１は、撮像領域９に均一な磁場を生成する磁石装置２と、被検体である被検者を寝かせたまま撮像領域９に搬送する寝台８と、磁石装置２や寝台８などを含む磁気共鳴撮像装置１全体を制御する制御部７とを有している。磁気共鳴撮像装置１は、均一な磁場が形成された撮像領域９の被検体に、高周波パルスを照射しときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体の物理的性質や化学的性質をあらわしたＭＲＩ画像を撮像するものである。

制御部７は、磁石装置２と寝台８とに接続されている。制御部７は、オペレータの操作により制御内容を調整可能な操作部７２と、撮像したＭＲＩ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。表示部７１は、操作部７２による操作の情報を表示するとともに、撮像したＭＲＩ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を制御して磁場を生成させ、寝台８を制御して被検者を水平方向に撮像領域９へ搬送する。

寝台８は、下部に設けられた駆動部８１と、この駆動部８１によって撮像領域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、その位置を調整しつつ、被検者の所望部位のＭＲＩ画像を撮像する。

磁石装置２は、撮像領域９内で均一な磁場を生成する。磁石装置２は、１組の円盤状の磁極４Ｕと磁極４Ｌ（磁場発生部の一例）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、円環状のコイル格納容器５Ｕが近接して配置されている。下側の磁極４Ｌの上には、円環状のコイル格納容器５Ｌが近接して配置されている。磁極４Ｕと磁極４Ｌとは、連結柱３の上下の張り出し部分によって支持されている。鉛直対称面αは、磁石装置２の対称面である。この磁石装置２の詳細は、後記する図２で説明する。

図２は、第１の実施形態における磁石装置２の縦断面図である。図２は、図１に示す磁石装置２を鉛直対称面αで切断した図である。
磁石装置２は、１組の磁極４Ｕと磁極４Ｌ（磁場発生部の一例）とが、撮像領域９を挟んで上下に対向して配置されている。これら磁極４Ｕと磁極４Ｌとは、連結柱３で支持されている。
上側の磁極４Ｕの下には、円環状のコイル格納容器５Ｕが配置されている。コイル格納容器５Ｕ内には、円環状の超電導コイル６Ｕが格納されている。この超電導コイル６Ｕは、冷媒によって冷却されている。
下側の磁極４Ｌの上には、円環状のコイル格納容器５Ｌが配置されている。コイル格納容器５Ｌ内には、円環状の超電導コイル６Ｌが格納されている。この超電導コイル６Ｌは、冷媒によって冷却されている。

コイル格納容器５Ｌの内周面の側には、円盤状の傾斜磁場コイル１０Ｌが配置されている。同様に、コイル格納容器５Ｕの内周面の側には、円盤状の傾斜磁場コイル１０Ｕが配置されている。磁石装置２は、傾斜磁場コイル１０Ｕ，１０Ｌに電流を流すことで、撮像領域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。均一磁場が形成されている撮像領域９に傾斜磁場を重畳することによって、核磁気共鳴現象の位置情報が取得可能になり、よってＭＲＩ画像を撮像することができる。
磁極４Ｕと傾斜磁場コイル１０Ｕとの間には、磁場調整機構１１Ｕが設置されている。磁極４Ｌと傾斜磁場コイル１０Ｌとの間には、磁場調整機構１１Ｌが設置されている。磁場調整機構１１Ｕ，１１Ｌは、撮像領域９を挟んで上下に対向して配置されて、磁場の均一度を調整するものである。平面βは、撮像領域９の中心を通る水平面であり、平面βに対して磁場調整機構１１Ｕ，１１Ｌは、面対称に配置されている。
以下、磁場調整機構１１Ｌの構成を説明し、これと面対称に配置された磁場調整機構１１Ｕの構成の説明を省略する。

図３は、磁場調整機構１１Ｌを構成するシム部材固定板１９とシム部材２０とを示す斜視図である。
磁場調整機構１１Ｌは、シム部材固定板１９と、シム部材２０とを含んで構成される。
シム部材固定板１９は、略円の外周形状を有する略円盤形状であり、その表面に複数のシム部材固定穴１２が密に形成されている。シム部材２０は、雄ネジ状であり、磁性体または永久磁石で構成されている。雄ネジ状のシム部材２０は、このシム部材固定穴１２にネジ止めされて固定する。
シム部材固定板１９の表面には、その表面の中心に円形の中心升目１３が描かれており、中心升目１３の外側には、環状の周方向枠線１７と放射状の径方向枠線１８とによって、部分環状である複数の升目１４に区切られている。各升目１４は、自身に設置されるシム部材２０の、相対的な位置による磁場の調整感度に応じた面積を有している、この升目１４は、後記する図４で詳細に説明する。

図４は、磁場調整機構１１Ｌであるシム部材固定板１９の平面図である。図４では説明のため、シム部材固定板１９の右側部分において、シム部材固定穴１２を省略して示している。
周方向に位置する８個の升目１４−１は、中心升目１３に隣接し、同一形状かつ部分環状である。各升目１４−１は、中心Ｃから見たときには角度φ１であり、径方向には幅ＷＲ１である。
周方向に位置する１２個の升目１４−２は、８個の升目１４−１の外周にそれぞれ隣接し、同一形状かつ部分環である。各升目１４−２は、中心Ｃから見たときには角度φ２であり、径方向には幅ＷＲ２である。

周方向に位置する１６個の升目１４−３は、１２個の升目１４−２の外周にそれぞれ隣接し、同一形状かつ部分環状である。各升目１４−３は、中心Ｃから見たときには角度φ３であり、径方向には幅ＷＲ３である。
周方向に位置する１６個の升目１４−４は、１２個の升目１４−３の外周にそれぞれ隣接し、同一形状かつ部分環状である。各升目１４−４は、中心Ｃから見たときには角度φ４であり、径方向には幅ＷＲ４である。
周方向に位置する１２個の升目１４−５は、１６個の升目１４−４の外周にそれぞれ隣接し、同一形状かつ部分環状である。各升目１４−５は、中心Ｃから見たときには角度φ５であり、径方向には幅ＷＲ５であり、周方向には長さＷＡ５である。これら升目１４−１〜１４−５は、いずれもシム部材固定板１９の表面に存在する。

各升目１４−１〜１４−５の幅ＷＲ１〜ＷＲ５は、中心升目１３から外側に離れるにつれて広がっている。すなわち、中心升目１３に隣接した升目１４−１の幅ＷＲ１よりも、中心升目１３から離れた最も外側の升目１４−５の幅ＷＲ５の方が広い。
各升目１４−１〜１４−５の角度φ１〜φ５は、中心升目１３から外側に離れるにつれて変化する。この角度φ１〜φ５と、中心Ｃからの距離との関係については、図６から図８によって説明する。本実施形態では一例として、以下の角度と距離の関係を示すが、これに限定されない。
升目１４−１の角度φ１は、４５度である。升目１４−２の角度φ２は、３０度である。升目１４−３の角度φ３は、２２．５度である。升目１４−４の角度φ４は、２２．５度である。升目１４−５の角度φ５は、３０度である。
各升目１４−１〜１４−５の面積は、中心升目１３から離れるにつれて大きくなり、中心升目１３からみた各升目１４−１〜１４−５の角度φ１〜φ５は、中心升目１３から離れるにつれて一度減少した後に増加に転じ、升目１４−３，１４−４で極小値である角度φ３，φ４となる。

このシム部材固定板１９を用いた受動シミング方法は、以下に示す手順となる。
作業者は、一般的手順に従い、シム部材２０をシム部材固定板１９の表面に配置する。図示していないが、シム部材２０としては大きさや材質の異なる複数種類のものを用意しておく。シム部材２０を複数個所に分割して配置する場合があるからである。作業者は、複数のシム部材２０を分割して配置する場合には、同一の升目１４内に配置する。

どの升目１４であっても、升目１４の中心においたシム部材２０が撮像領域９に生成する磁場と、この升目１４の枠に配置されたシム部材２０が撮像領域９に生成する磁場との誤差が略同一となるように、その升目１４の形状（幅と角度）が構成される。この升目１４は、シム部材固定板１９上の周方向枠線１７で環形状に区切られ、この環形状が径方向枠線１８で部分環状に区切られて形成されている。この径方向枠線１８は、９０度を整数で除算した角度で配置されている。これにより、作業者は、シム部材２０の横方向の配置バランスと縦方向の配置バランスとを容易に視認することができる。
この升目１４は、受動シミング方法の作業者に対して、シム部材２０の配置誤差の許容範囲を、配置位置ごとに視覚的に示している。よって、受動シミング方法の作業者は、シム部材２０による磁場の所望の調整精度を確保しつつ、シム部材２０を配置できるようになる。これにより、１回あたりの受動シミング作業による磁場均一度の改善度が向上する、目標の磁場均一度に到達するまでの受動シミング作業の繰り返し回数も低減し、磁場調整作業の全体の時間を短縮することができる。

次に、図５〜図８により、シム部材固定板１９の升目１４の設計手順について説明する。
図５は、シム部材２０が撮像領域９上に生成する磁場を示す図である。
撮像領域９は、その上側にシム部材固定板１９Ｕが配置され、その下側にシム部材固定板１９Ｌが配置されている。シム部材固定板１９Ｌ上には、中心Ｃに対する位置ベクトルｒ１にシム部材２０−１が配置され、中心Ｃに対する位置ベクトルｒ２にシム部材２０−２が配置されている。
位置ベクトルｒ１に配置されたシム部材２０−１は、磁気モーメントｍ１を有する。これにより、撮像領域９の各磁場評価点上には、式（１）に示すように、磁場ｂ１₁〜ｂ１_nが生成される。ここで、撮像領域９における磁場評価点は、ｎ個である。

位置ベクトルｒ２に配置されたシム部材２０−２は、磁気モーメントｍ２を有する。これにより、撮像領域９の各磁場評価点上には、式（２）に示すように、磁場ｂ２₁〜ｂ２_nが生成される。

磁場ｂ１₁〜ｂ１_nは、磁気モーメントｍ１の大きさと位置ベクトルｒ１とに依存し、特に磁気モーメントｍ１に比例する。磁場ｂ２₁〜ｂ２_nも同様に、磁気モーメントｍ２の大きさと位置ベクトルｒ２とに依存し、磁気モーメントｍ２に比例する。
磁場ｂ１，ｂ２の間のｎ次元における角度θは、以下の式（３）の関係を有している。

ここで、磁場ｂ１，ｂ２と磁気モーメントｍ２と比例関係にあるので、角度θは、磁気モーメントｍ１，ｍ２に依存せず、位置ベクトルｒ１，ｒ２に依存する。よって、ｃｏｓθは、シム部材２０の相対設置位置の精度の尺度として用いることができる。
すなわち、ｃｏｓθの値が１に近いほど、位置ベクトルｒ１と位置ベクトルｒ２とは近い。位置ベクトルｒ１を固定して位置ベクトルｒ２を動かし、ｃｏｓθが所定値γとなるような等高線を考える。その等高線の内部領域は、すべてｃｏｓθが所定値γ以上である。シム部材２０を分割配置するときには、ｃｏｓθが所定値γ以上である各位置は同一視できるものと仮定すれば、同一の等高線内に分割配置すればよい。

図６は、中心Ｃからの距離ごとに、各位置のシム部材２０が生成する磁場の角度の等高線を示すグラフである。図６の横軸は、中心Ｃからの距離を示している。
図６のグラフは、図５のシム部材２０−１を固定し、シム部材２０−２の位置ベクトルｒ２を変えた場合における、式（３）のｃｏｓθの等高線を示している。

等高線Ｒ０１は、中心Ｃからの距離が０で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ１以上のときの等高線である。等高線Ｒ００は、中心Ｃからの距離が０で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ０以上のときの等高線である。なお、所定値γ０は、所定値γ１よりも大きい。
等高線Ｒ１１は、中心Ｃからの距離がｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ１以上のときの等高線である。等高線Ｒ１０は、中心Ｃからの距離がｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ０以上のときの等高線である。

等高線Ｒ２１は、中心Ｃからの距離が２ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ１以上のときの等高線である。等高線Ｒ２０は、中心Ｃからの距離が３ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ０以上のときの等高線である。
等高線Ｒ３１は、中心Ｃからの距離が３ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ１以上のときの等高線である。等高線Ｒ３０は、中心Ｃからの距離が３ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ０以上のときの等高線である。

等高線Ｒ４１は、中心Ｃからの距離が４ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ１以上のときの等高線である。等高線Ｒ４０は、中心Ｃからの距離が４ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ０以上のときの等高線である。
等高線Ｒ５１は、中心Ｃからの距離が５ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ１以上のときの等高線である。等高線Ｒ５０は、中心Ｃからの距離が５ｄ［ｍ］で、かつ、式（３）のｃｏｓθが所定値γ０以上のときの等高線である。等高線Ｒ５０の長さＷａ／２は、半径５ｄ[ｍ]の円周Ｒ１００のうちで、等高線Ｒ５０で切り取られた弧長の長さの半分を示している。これを等高線Ｒ５０の周方向の長さという。幅Ｗｒは、中心Ｃと距離５ｄ[ｍ]の位置を結ぶ直線のうちで、等高線Ｒ５０が切り取る長さを示している。これを等高線Ｒ５０の径方向の幅という。等高線Ｒ００，Ｒ１０，Ｒ２０，Ｒ３０，Ｒ４０に対しても、等高線Ｒ５０と同様な方法で周方向の長さと径方向の長さとを定義する。
図６に示すように、式（３）のｃｏｓθの等高線は、シム部材固定板１９の中心Ｃから遠ざかるにつれて、次第に広がっていく。
方位角φは、中心Ｃから等高線Ｒ５０をみた角度であり、以下の式（４）によって求めることができる。他の等高線Ｒ００〜Ｒ４０についても、同様にして方位角φを求めることができる。

図７は、中心Ｃからの距離ごとに、式（３）のｃｏｓθの等高線の周方向の長さＷａと径方向の幅Ｗｒとを示すグラフである。図７の横軸は、中心Ｃからの距離を示している。
図７に示すように、周方向の長さＷａは、中心Ｃに近いときにはＷ０であり、中心Ｃから離れるほど増大する。径方向の幅Ｗｒは、中心Ｃに近いときにはＷ０であり、長さＷａよりも増減は緩やかである。
このグラフは、中心Ｃからの距離により、幅ＷＲ０／２，ＷＲ１，ＷＲ２，ＷＲ３，ＷＲ４，ＷＲ５の区間にそれぞれ分割されている。これらの幅は、図４に示された中心部の円の直径ＷＲ０と、それぞれの径方向の幅ＷＲ１〜ＷＲ５とに対応している。
Ａ０〜Ａ５は、これらの幅ＷＲ０／２，ＷＲ１〜ＷＲ５を決定するための値である。

図８は、中心Ｃからの距離の絶対値ごとに、各位置のシム部材２０が生成する磁場のなす角度の等高線について、このシム部材固定板１９の中心Ｃからみた角度である方位角φを示すグラフである。等高線Ｒ５０の角度φは、周方向の長さＷａに、１８０／（π×５ｄ）を掛けて角度に変換した値である。換言すると、中心Ｃからの距離５ｄの位置についてｃｏｓθが一定値以上となる領域を求めた場合、その領域は中心Ｃを原点として、方位角φ内におおよそ納まる程度の大きさになる。他の等高線Ｒ００〜Ｒ４０についても、方位角φを同様に定義する。したがって、図８のグラフは、中心Ｃからの距離を複数考えた際に、それぞれの距離でｃｏｓθによって定まる領域が、中心Ｃを通過する直線に対してどの様な方位角φ内に納まるかを示しているグラフということもできる。

以下、図７と図８と図４とを用いて、シム部材固定板１９の升目１４が決定される手順を説明する。
まず、ｃｏｓθの等高線の値、すなわちシム部材の配置に関して許容できる誤差の範囲を一つ決めて、図７の関数Ｗａと関数Ｗｒとを求める。
次に、シム部材固定板１９上の領域を、このシム部材固定板１９の中心Ｃと中心が一致する周方向枠線１７によって円領域と円環領域とに分ける。図４では、直径ＷＲ０の円領域と、幅ＷＲ１〜ＷＲ５の円環領域によってシム部材固定板１９上の領域が分割されている。
ここで、図７のように中心Ｃからの距離を幅ＷＲ０／２、ＷＲ１からＷＲ５の区間にわけ、それぞれの区間における関数Ｗｒの最小値をＡ０からＡ５とする。このとき、ＷＲ０≦Ａ０，ＷＲ１≦Ａ１，ＷＲ２≦Ａ２，ＷＲ３≦Ａ３，ＷＲ４≦Ａ４，ＷＲ５≦Ａ５が成り立っていなければならない。そして、ＷＲ０／２とＷＲ１からＷＲ５との和は、シム部材固定板１９の半径に等しくなっていなければならない。
次に、図８に示したように、中心Ｃから距離を幅ＷＲ０／２、ＷＲ１からＷＲ５の区間に分けたとき、例えば幅ＷＲ１から幅ＷＲ５の区間内で、角度φより小さく、かつ９０度を整数で割った値として最大という条件を満たす角度を選ぶ。図８の幅ＷＲ１の区間では、角度φより小さく、かつ９０度を整数で割った値として最大という条件を満たす角度は４５度である。幅ＷＲ２の区間では、角度４５度は角度φよりも大きい場合があるので、この条件を満たす角度は３０度である。以下同様に、幅ＷＲ３の区間では、この条件を満たす角度は２２．５度である。幅ＷＲ４の区間では、この条件を満たす角度は２２．５度である。幅ＷＲ５の区間では、この条件を満たす角度は３０度である。
更に、これらの角度を用いてシム部材固定板１９上の径方向枠線１８を描く。すなわち、幅ＷＲ１の円環領域は、４５度間隔の径方向枠線１８によって分割する。幅ＷＲ２の円環領域は３０度間隔の径方向枠線１８によって分割する。幅ＷＲ３と幅ＷＲ４の円環領域は２２．５度間隔の径方向枠線１８によって分割する。幅ＷＲ５の円環領域は３０度間隔の径方向枠線１８によって分割する。
以上の手順で升目１４を区切ることにより、シム部材固定板１９上は隙間なく升目１４に分割される。そして、それぞれの升目１４の内部は、設定したｃｏｓθの等高線の値以上の位置精度が保証されることになる。

第１の実施形態において、この周方向枠線１７や径方向枠線１８は、シム部材固定穴１２を避けるように波線状に描かれている。これにより、シム部材固定穴１２は、いずれかの升目１４に属することが作業者に明確に認識できるので、作業効率が向上する。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態において、磁場調整機構１１Ｌを構成するシム部材固定板１９Ａとシム部材２０Ａとを示す斜視図である。図３に示す第１の実施形態の磁場調整機構１１Ｌと同一の要素には同一の符号を付与している。
図９に示すように、第２の実施形態の磁場調整機構１１Ｌは、第１の実施形態とは異なるシム部材固定板１９Ａと、シム部材２０Ａとを含んで構成されている。
第２の実施形態のシム部材固定板１９Ａは、第１の実施形態のシム部材固定穴１２が形成されておらず、その表面に周方向枠線１７および径方向枠線１８が描かれて、各升目１４を形成している。第２の実施形態のシム部材２０Ａは、円盤状であり、第１の実施形態のシム部材２０とは異なり、ネジ部を備えていない。
第２の実施形態において作業者は、受動シミング作業を行うときに、シム部材固定板１９Ａ上に、円盤状のシム部材２０Ａを接着剤などで接着して固定する。シム部材固定板１９Ａは、シム部材固定穴１２を形成する必要はないため、升目１４を形成するため、その表面に周方向枠線１７や径方向枠線１８を、容易かつ明瞭に描くことができる。

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態において、磁場調整機構１１Ｌを構成するシム部材固定板１９Ｂとシム部材固定板カバー１９１とを示す斜視図である。図３に示す第１の実施形態の磁場調整機構１１Ｌと同一の要素には同一の符号を付与している。
図１０に示すように、第３の実施形態の磁場調整機構１１Ｌは、シム部材固定板１９Ｂと、シム部材固定板カバー１９１と、シム部材２０とを含んで構成される。
第３の実施形態では、例えば繊維強化プラスチックなどの非磁性体で構成されたシム部材固定板カバー１９１には、周方向枠線１７Ｂと径方向枠線１８Ｂとが描かれて升目１４Ｂを構成し、更にシム部材２０が貫通可能な複数の穴１２Ｂが穿たれている。シム部材固定板１９Ｂには、シム部材固定穴１２が形成されているが、第１の実施形態とは異なり、升目１４Ｂを形成するための枠線は描かれていない。シム部材固定板１９Ｂは、複数の升目１４Ｂに区切られたシム部材固定板カバー１９１によって覆われることで、自身の表面が複数の升目１４Ｂに区切られる。

シム部材固定板カバー１９１に穿たれている複数の穴１２Ｂは、シム部材２０を通すためのものであり、シム部材固定板１９Ｂのシム部材固定穴１２の位置と一致している。しかし、穴１２Ｂの数と、シム部材固定穴１２の数とは、必ずしも一致していなくてもよい。
シム部材固定板カバー１９１の周方向枠線１７Ｂと径方向枠線１８Ｂとは、シム部材２０を通すための穴１２Ｂを避けるように、例えば波線状に描かれている。これにより、穴１２Ｂは、いずれかの升目１４に属することが作業者に明確に認識できるので、作業効率が向上する。
第３の実施形態において作業者は、受動シミング作業を行うときに、シム部材固定板カバー１９１を、シム部材固定板１９Ｂの表面を覆うように装着する。これにより、例えば、升目１４Ｂの大きさがそれぞれ異なる複数のシム部材固定板カバー１９１を予め用意し、磁石装置２に最適な精度のシム部材固定板カバー１９１を選択させることができる。その他の受動シミング作業方法は、第１の実施形態と同様である。

一般的に、シム部材固定穴１２は、受動シミング作業に対して充分な余裕を持たせて形成される。よって、シム部材固定板カバー１９１の升目１４Ｂの各中央部分にのみ、穴１２Ｂが穿たれていても、磁場を調整することができる。このようにすることで、作業効率が向上し、磁場調整回数を低減することができる。
ただし穴１２Ｂの数が減ると、配置できるシム部材２０の量が減るので、多量のシム部材２０の配置を要する環境では、穴１２Ｂの数の多い、または穴１２Ｂの面積が広いシム部材固定板カバー１９１を用いる。どの程度の穴１２Ｂの数が必要かは、撮像領域９内の受動シミング作業の前に、磁場を測定した結果をもとにして判断すればよい。

（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態において、磁場調整機構１１Ｌを構成するシム部材固定板カバー１９１Ｃとシム部材固定板１９Ｂとを示す斜視図である。図１０に示す第３の実施形態の磁場調整機構１１Ｌと同一の要素には同一の符号を付与している。
図１１に示すように、第４の実施形態の磁場調整機構１１Ｌは、シム部材固定板１９Ｂと、シム部材固定板カバー１９１Ｃと、シム部材２０とを含んで構成される。
第４の実施形態のシム部材固定板１９Ｂは、第３の実施形態と同様に、その表面にはシム部材固定穴１２のみが形成されており、枠線などは描かれていない。
第４の実施形態のシム部材固定板カバー１９１Ｃは、第３の実施形態とは異なり、周方向枠線１７Ｃと径方向枠線１８Ｃとから構成されており、これら周方向枠線１７Ｃと径方向枠線１８Ｃとの間は、中空である。この中空部分により、升目１４Ｃが形成される。シム部材固定板１９Ｂは、升目１４Ｃに区切られたシム部材固定板カバー１９１Ｃによって覆われることで、自身の表面が各升目１４Ｃに区切られる。
第４の実施形態において作業者は、受動シミング作業を行うときに、シム部材固定板カバー１９１Ｃをシム部材固定板１９Ｂの上に装着する。その他の受動シミング作業方法は、第１の実施形態や第３の実施形態と同様である。これにより、複数のシム部材固定板カバー１９１を予め用意し、磁石装置２に最適なものを選択させることができる。作業者は更に、受動シミング作業が終了すると共にシム部材固定板１９Ｂからシム部材固定板カバー１９１Ｃを取り外し、他の磁石装置２の受動シミング作業に再利用することができる。

（変形例）
本発明は上記した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。例えば上記した実施形態は、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。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が可能であり、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。

上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路などのハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈して実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、フラッシュメモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの記録媒体に置くことができる。
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
本発明の変形例として、例えば、次の（ａ），（ｂ）のようなものがある。

（ａ） 第１の実施形態では、升目１４の形状は部分円環状である。しかし、これに限られず、周方向枠線１７の弧の部分がそれぞれ直線として描かれ、各升目１４が台形状に形成されてもよい。

（ｂ） 第１〜第４の実施形態では、シム部材固定板１９，１９Ｂの外周形状は円形である。しかし、これに限られず、シム部材固定板１９，１９Ｂは、例えば８角形、１２角形、１６角形など、略多角形の外周形状を有していてもよい。

１ 磁気共鳴撮像装置
２ 磁石装置
３ 連結柱
４Ｕ，４Ｌ 磁極
５Ｕ，５Ｌ コイル格納容器
６Ｕ，６Ｌ 超電導コイル
７ 制御部
８ 寝台
９ 撮像領域
１０Ｕ，１０Ｌ 傾斜磁場コイル
１１Ｕ，１１Ｌ 磁場調整機構
１２ シム部材固定穴
１３ 中心升目
１４，１４Ｂ，１４Ｃ 升目
ＷＲ１〜ＷＲ５ 幅
φ，φ１〜φ５ 角度
１７，１７Ｂ，１７Ｃ 周方向枠線
１８，１８Ｂ，１８Ｃ 径方向枠線
１９、１９Ｂ シム部材固定板
１９１，１９１Ｃ シム部材固定板カバー
２０，２０Ａ シム部材
７１ 表示部
７２ 操作部
８１ 駆動部
８２ 天板
β 平面
α 鉛直対称面
ｒ１，ｒ２ 位置ベクトル
ｍ１，ｍ２ 磁気モーメント
ｂ１，ｂ２ 磁場

Claims (9)

1. 上下に対向して配置されて撮像領域に磁場を生成する１組の磁場発生部と、
   前記撮像領域を挟んで上下に対向して配置されて前記磁場の均一度を調整する磁場調整機構と、
   を備え、
   前記磁場調整機構は、
   磁性体または永久磁石のシム部材と、
   略円または略多角形の外周形状を有し、表面が複数の升目に区切られ、かつ、前記シム部材を固定するシム部材固定板と、
   を備え、
   各前記升目は、環状の周方向枠線および放射状の径方向枠線によって区切られて形成され、自身に設置される前記シム部材の、相対的な位置による前記磁場の調整感度に応じた面積を有しており、
   各前記升目の面積は、前記シム部材固定板の中心から離れるにつれて大きくなり、
   前記中心からみた前記升目の角度幅は、前記中心から離れるにつれて一度減少した後に増加に転じ、極小値を有する、
   ことを特徴とする磁石装置。
2. 前記シム部材固定板は、
   前記シム部材を固定するためのシム部材固定穴を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
3. 前記升目の枠線は、前記シム部材固定穴を避けるように描かれている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の磁石装置。
4. 前記シム部材固定板は、
   前記シム部材を接着して固定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
5. 前記シム部材固定板は、
   複数の前記升目に区切られたシム部材固定板カバーによって覆われることで、自身の表面が複数の前記升目に区切られる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
6. 前記シム部材固定板は、前記シム部材を固定するためのシム部材固定穴を有し、
   前記シム部材固定板カバーは、前記シム部材を通すための穴を有している、
   ことを特徴とする請求項５に記載の磁石装置。
7. 前記シム部材固定板カバーの前記升目の枠線は、前記シム部材を通すための穴を避けるように描かれている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の磁石装置。
8. 前記シム部材固定板カバーは、前記升目を区切る枠により構成される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の磁石装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の磁石装置を有する、
   ことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。

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