JP6875560B2 - 磁界発生システム - Google Patents

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Description

一般に、この発明は、磁気デバイスに関する。特に、この発明は、磁界を発生するシステムに関する。
一般に、磁気共鳴に基づいたデバイスは、例えば、少なくとも患者の一部を撮像して試料の磁気共鳴分光法を実行するために利用することができる。典型的に、磁気共鳴に基づくデバイスは、デバイスの測定量内に実質的に高い、安定した、および／または均一な磁界の発生を必要とする可能性がある。
いくつかの磁気共鳴に基づくデバイスは、磁界を発生するために、永久磁石を含むことができる。磁気共鳴分光法に十分な（例えば、実質的に安定している、および／または均一である）永久磁石（複数の場合もある）を用いる測定量内で、磁界を発生すること、および／または磁気イメージングの１つの困難さは、永久磁石（複数の場合もある）により産出された磁界が非同質（non-homogeneous）であり得、従って、典型的に測定量内に、非同質の磁界を生じる。
永久磁石を用いて、測定量内に同質、および／または安定した磁界を作るための、いくつかの現在の解法は、例えば、さらなるエレメント磁気共鳴に基づくデバイス（例えば、コイル）に追加する、および／または永久磁石のサイズを大きくすることを含み得る。現在の解法を用いた１つの困難性は、例えば、磁気共鳴ベースのデバイスにおけるエレメントの数が増大し、および／または磁気共鳴ベースデバイス内の永久磁石の形状、および／または重量が増大し、デバイス全体の重量、および／またはサイズが増大し、それゆえ、例えば、製造コスト、配送コスト、および／または据付コストが増大する可能性があることである。
他の例において、工業環境における磁気共鳴ベースデバイスの場合（例えば、石油生産施設における掘削泥、および／または流体の特性を測定する核磁気測定（ＮＭＲ）デバイス）、重くて、および／または大きなデバイスは、プロセスの中の種々のロケーションで、人間が流体／泥を測定することを妨げる可能性がある。
したがって、この発明のいくつかの実施形態に従って、所望の磁界強度と所望の磁界方向を有する磁界を発生するための磁石が提供される。この磁石は、複数の磁気セグメントを含み、各磁気セグメントは、複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置し、各磁気セグメントは、磁化方向を有し、この磁化方向は、所望の磁界強度および所望の磁界方向に基づく。いくつかの実施形態において、各磁気セグメントの磁界方向は、さらに、それぞれの隣接する磁気セグメントの、磁化方向に基づく。いくつかの実施形態において、複数の磁気セグメントの各々は、同一の形状を有する。いくつかの実施形態において、複数の磁気セグメントの各々は、同一の磁化方向を有する。いくつかの実施形態において、所望の磁界強度と所望の磁界方向は、磁石のアプリケーションに基づく。いくつかの実施形態において、複数の磁気セグメントの各々は、永久磁石である。いくつかの実施形態において、複数の磁気セグメントの各々は、同一のサイズを有する。いくつかの実施形態において、複数の磁気セグメントの各々は、立法体、超長方形、平行六面体、球体、円柱から構成されたグループから選択された形状を有する。
したがって、この発明のいくつかの実施形態に従って、所望の磁界方向を有する磁界を発生するための、強磁性体素子が提供される。強磁性体素子は、複数の強磁性体セグメントを含み、各強磁性体セグメントは、複数の強磁性体セグメントの少なくとも１つに隣接して位置し、前記複数の強磁性体は、所望の磁界方向を有する強磁性体素子を形成する。
いくつかの実施形態において、複数の強磁性体セグメントの各々は、同一のサイズを有する。いくつかの実施形態において、複数の強磁性体セグメントの各々は、同一の形状を有する。
従って、この発明のいくつかの実施形態によれば、所望の磁界強度と所望の磁界方向を有する磁界を発生するシステムが提供される。このシステムは、各々が、複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置し、各磁気セグメントは、磁化方向を有する複数の磁気セグメントと、各強磁性体セグメントが複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置する複数の強磁性体セグメントを含み、磁化方向は、所望の磁界強度と所望の磁界方向に基づく。
いくつかの実施形態において、各磁気セグメントの磁化方向は、さらに、それぞれの隣接磁気セグメントの磁化方向に基づく。いくつかの実施形態において、システムはさらに、流体が充填された複数のセグメントを含み、複数の流体充填セグメントの各々は、複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置し、流体充填セグメントの少なくとも１つは、空気を備える。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの流体充填セグメントの形状とサイズは、少なくとも１つの磁気セグメントと強磁性体セグメントの少なくとも１つの形状とサイズに相当する。いくつかの実施形態において、磁気セグメントと強磁性体セグメントの少なくとも１つは、立方体、超長方形、平行六面体、および円柱から構成されるグループから選択された形状を有する。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントの磁化方向は、その磁気セグメントの２つの平行な面間を通過する軸に沿っている。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントの磁化方向は、その磁気セグメントの２つの対向するコーナー間を通過する軸に沿っている。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントの磁化方向は、そのセグメントの対向するエッジ間を通過する軸に沿っている。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントの形状は、少なくとも１つの強磁性体セグメントの形状に対応する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントのサイズは、少なくとも１つの強磁性体セグメントのサイズに対応する。
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントの磁化方向は、システム内のそのセグメントの位置決め（positioning）に対応する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントの位置決めの変化は、発生された磁界の変化に対応する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの磁気セグメントの磁化方向における変化は、発生された磁界における変化に対応する。いくつかの実施形態において、システムはさらに、複数のセグメントの各々を、所望の位置に配置するように構成された、あらかじめ定義されたメッシュ（mesh）を含む。この発明としてみなされる主題は、特に明細書の終結部分に指摘され、明示的に請求される。しかしながら、この発明は、動作の組織と方法に関して、目的、特徴および利点と共に、添付した図面とともに、以下の詳細な説明を参照することにより理解することができる。
図１Ａはこの発明のいくつかの実施形態に従う、磁界を発生する磁石を概略的に説明する。 図１Ｂは、この発明のいくつかの実施形態に従う、第１の磁気セグメントの種々の磁化方向を概略的に説明する。 図１Ｃは、この発明のいくつかの実施形態に従う、第１の磁気セグメントの種々の磁化方向を概略的に説明する。 図１Ｄは、この発明のいくつかの実施形態に従う、第１の磁気セグメントの種々の磁化方向を概略的に説明する。 図２は、この発明のいくつかの実施形態に従う、強磁性体素子を概略的に説明する。 図３は、この発明のいくつかの実施形態に従う、異なる数の磁気ブロックおよび／またはセグメントを含む磁界を発生するシステムの、種々の構成を概略的に説明する。 図４は、この発明のいくつかの実施形態に従う、異なる数の磁気ブロックおよび／またはセグメントを含む磁界を発生するシステムの、種々の構成を概略的に説明する。 図５は、この発明のいくつかの実施形態に従う、異なる数の磁気ブロックおよび／またはセグメントを含む磁界を発生するシステムの、種々の構成を概略的に説明する。
説明の簡単かつ明瞭さのために、図に示される素子は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されるであろう。例えば、いくつかの素子の寸法は、明瞭さのために他の素子に比べて誇張されている可能性がある。さらに、適切に考慮すると、参照符号は、対応するまたは類似するエレメントを示すための図中で、反復することができる。
以下の詳細な記述において、この発明を完全に理解するために、多数の特定の詳細が記載されている。しかしながら、当業者には、この発明がこれらの特定の詳細なしに、実施可能であることを理解されるであろう。他のインスタンスにおいて、良く知られた方法、手続およびコンポーネントは、この発明を曖昧にしないように、詳細に記載されていない。
図１Ａを参照すると、この発明のいくつかの実施形態に従う、磁界を発生する第１の磁石１００を、概略的に説明する。磁石１００（例えば、第１の磁石）は、複数の第１の磁界セグメント１１０の（例えば、第１の磁気セグメント）を含むことができる。各第１の磁気セグメント１１０は、複数の第１の磁気セグメント１１０の、他の第１の磁気セグメント１１０に隣接して、位置することができる。各第１の磁気セグメント１１０は、磁化方向１１２（図１Ａにおいて破線矢印により示される）を有することができる。いくつかの実施形態において、第１の磁気セグメント１１０は、永久磁石である。
第１の磁石１００は、所望の磁界強度および／または所望の磁界方向を有する磁界を、発生するために、第１の磁界セグメント１１０（例えば、配置、磁気セグメントの数、および／または方位）の構成を、含むことができる。種々の実施形態において、所望の強度、および／または第１の磁石１００により発生された磁界の所望の強度、および／または方向は、磁石のアプリケーションに基づいて、事前に決定される。例えば、第１の磁石１００は、患者の少なくとも一部を撮像することができるデバイスに使用することができ（例えば、１テスラレンジにおける磁界強度）、および／または試料の磁気共鳴分光法を実行することができるデバイスに使用することができる（例えば、０．１−２テスラレンジの磁界強度）。
第１の磁気セグメント１１０の各々の磁化方向１１２は、第１の磁石１００により発生された磁界の所望の強度、および／または方向に基づいて事前に決定することができる。いくつかの実施形態において、第１の磁石１００内の第１の磁気セグメント１１０は、例えば、図１Ａに示すように、同一の磁化方向１１２を有する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの第１の磁気セグメント１１０の磁化方向１１２は、他の第１の磁気セグメント１１０に比べて異なる。いくつかの実施形態において、第１の磁石１００における第１の磁気セグメント１００の各々の磁化方向１１２は、それぞれの隣接する第１の磁気セグメント１１０の磁化方向１１２に基づいて、事前決定される。例えば、第１の磁気セグメント１１０ａの磁化方向１１２は、隣接する第１の磁気セグメント１１０ｂの磁化方向１１２、および／または隣接する第１の磁気セグメント１１０ｃ（例えば、図１Ａに示すように）の磁化方向１１２に基づいて、事前決定することができる。
種々の実施形態において、第１の磁石１００内の第１の磁気セグメント１１０の各々は、同一の形状（例えば、図１Ａに示す立方体）を有し、および／または第１の磁気セグメント１１０の少なくとも一部は、異なる形状を有する。第１の磁気セグメント１１０の形状は、例えば、立方体、超長方形、平行六面体、球体および／または円柱を含むことができる。
種々の実施形態において、第１の磁石１００内の第１の磁気セグメント１１０は、（例えば、図１Ａに示すように）同一のサイズおよび／または形状を有し、および／または第１の磁気セグメント１１０の少なくとも一部は、異なるサイズおよび／または形状を有する。例えば、第１の磁気セグメント１１０の各々は、立方体の形状を有することができ、および／または７−９００ｍｍの範囲のエッジ長を有することができる。種々の実施形態において、第１の磁石１００は、少なくとも１つの流体充填セグメント１７０を含むことができる。流体充填セグメント１７０は、例えば、図１Ａに示すように、第１の磁気セグメント１１０に隣接して位置することができる。いくつかの実施形態において、流体充填セグメント１７０は、他の第１の磁気セグメント１１０との間のエアーギャップとして空気を含む。種々の実施形態において、少なくとも１つの流体充填セグメント１７０の形状、および／またはサイズは、少なくとも１つの第１の磁気セグメント１１０の形状、および／またはサイズに対応する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの流体充填セグメント１７０の構造は、少なくとも１つの隣接した、第１の磁気セグメント１１０をサポートするフレームを有する。
図１Ｂ−１Ｄを参照すると、この発明のいくつかの実施形態に従う、第１の磁気セグメント１１０の種々の磁化方向１１２を、概略的に説明する。第１の磁気セグメントの磁化方向１１２は、セグメントの平行な面、例えば、図１Ｂに示す面１１４ａ、１１４ｂ間を通過する軸に沿って、位置合わせすることができる。第１の磁気セグメント１１０の磁化方向１１２は、セグメントの対向するコーナー、例えば図１Ｃに示すコーナー１１５ａ、１１５ｂ間を通過する軸に沿って、位置合わせすることができる。第１の磁気セグメント１１０の磁化方向１１２は、セグメントの対向するエッジ、例えば、図１Ｄに示すエッジ１１６ａ、１１６ｂ間を通過する軸に沿って、位置合わせすることができる。
図２を参照すると、この発明のいくつかの実施形態に従う、強磁性体素子２００を概略的に説明する。強磁性体素子２００（例えば、第１の強磁性体素子）、例えばＭＲＩデバイスに関する磁極片（pole piece）は、複数の強磁性体セグメント２１０（例えば、第１の強磁性体セグメント）を含むことができる。第１の強磁性体セグメント２１０の各々は、少なくとも１つの他の第１の強磁性体セグメント２１０に隣接して、位置することができる。
種々の実施形態において、第１の強磁性体エレメント２００内の、第１の強磁性体セグメント２１０の各々は、同一の形状（例えば、図２に示す立方体）を有し、および／または第１の強磁性体セグメントの少なくとも一部は、異なる形状を有する。種々の実施形態において、第１の強磁性体エレメントの、第１の強磁性体セグメント２１０は、同一のサイズ（例えば、図２に示すように）を有し、および／または第１の強磁性体セグメント２１０の少なくとも一部は、異なるサイズを有する。いくつかの実施形態において、第１の強磁性体セグメント２１０は、所望の磁界方向を有した、第１の強磁性体エレメント２００を形成する。
第１の磁界エレメント２００は、少なくとも一つの流体充填セグメント２７０を含むことができる。流体充填セグメント２７０は、例えば、図２に示すように、強磁性体セグメント２１０に隣接して、および／またはその間に位置することができる。いくつかの実施形態において、流体充填セグメント２７０は、他の強磁性体セグメント２１０の間のエアーギャップとして、空気を含む。種々の実施形態において、少なくとも１つの流体充填セグメント２７０の形状および／またはサイズは、少なくとも１つの強磁性体セグメント２１０の形状および／またはサイズに相当する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの流体充填セグメント２７０の構造は、少なくとも１つの隣接する第１の強磁性体セグメント２１０をサポートするための、フレームを有する。
図３−５を参照すると、この発明のいくつかの実施形態に従う、異なる数の磁気ブロックおよび／またはセグメントを含む磁界を発生するための、システムの種々の構成を概略的に説明する。図３は、例えば、１つの第１の磁気ブロック３１０、１つの第２の磁気ブロック３２０、および／または１つの第３の磁気ブロック３３０を含むことができる、磁界を発生するためのシステム３００を説明する。図３は、システム全体３００の一部（例えば、１／８）を概略的に説明する。いくつかの実施形態において、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロックおよび／または第３の磁気ブロック３３０の少なくとも１つは、永久磁石である。第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および／または第３の磁気ブロック３３０の各々は、他の磁気ブロックの少なくとも１つに隣接して、位置することができる。例えば、第１の磁気ブロック３１０は、（例えば、図３に示すように）それぞれ第２および／または第３の磁気ブロック３２０、３３０に隣接して位置することができる。第１の磁気ブロック、第２の磁気ブロックおよび／または第３の磁気ブロック３３０は、システム３００内の所望の強度、および／または方向を持った磁界を生成することができる。種々の実施形態において、第１の磁気ブロック３１０、第の２磁気ブロック３２０および／または第３の磁気ブロック３３０は、立方体、超長方形（hyper-rectangle）、平行六面体および／または円柱から構成されるグループから選択された形状を有する。たとえば、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および／または第３の磁気ブロック３３０の各々は、（例えば、図３に示すように）、超長方形形状、および／または１８０ｍｍの長さ、および／または９０ｍｍの幅を有することができる。
システム３００は、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および／または第３の磁気ブロック３３０の少なくとも１つに隣接して位置することができる。第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および／または第３の磁気ブロックの各々は、所定の磁化方向を有することができる。例えば、第１の磁気ブロック３１０の磁化方向は、Ｚ軸に沿って配列することができ、第２の磁気ブロック３２０の磁化方向は、Ｘ軸に沿って配列することができ、および／または第３の磁気ブロック３３０の磁化方向は、（例えば、図３の破線矢印で示すように）Ｙ軸に沿って配列することができる。当業者には明らかなように、図３は、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および／または第３の磁気ブロック３３０を磁化方向がそれぞれ、Ｚ、Ｘ、Ｙ軸に平行であることを説明するけれども、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および第３の磁気ブロック３３０の各々は、種々の方向に磁化を有することができる。システム３００は、外枠構造（shell）３８０を含むことができる。
外枠構造３８０は、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、第３の磁気ブロック３３０および／または少なくとも１つの強磁性体ブロック３６０を、少なくとも部分的に取り囲むことができる。外枠構造３８０は、金属合金、および／または外枠構造外部にある、磁気フリンジを実質的に減らすことができる。種々の実施形態において、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、第３の磁気ブロック３３０、および／または強磁性体ブロック３８０は、外枠構造３８０内に構成された測定体積（measurement volume）を形成する。外枠構造３８０は、また、測定体積３９０へのアクセスを提供するために（図示しない）開口部を含むことができる。いくつかの実施形態において、測定体積３９０は、空気を含む。
図４は、複数の磁気セグメント、例えば、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２を含むことができる、磁界を発生するシステム４００を説明する。図４は、システム全体４００の一部（例えば、１／８）を概略的に説明する。いくつかの実施形態において、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント４３２の少なくとも一部は、永久磁石である。第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２および／または第４の磁気セグメント４３２は、所望の強度および／または方向を有した磁界をシステム４００内に発生することができる。種々の実施形態において、第２の磁気セグメント４１２は、第１の磁石４１０を作り、第３の磁気セグメント４２２は、第３の磁石４２０を作り、および／または第４の磁気セグメント４３２は、第４の磁石４３０を作る。第２の磁石４１０、第３の磁石４２０、および／または第４の磁石４３０の少なくとも１つは、第１の磁石１００と同一であり得る。第２の磁気セグメント、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２は、図１Ａに関して上述したように、第１の磁気セグメント１１０と同一であり得る。
第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２の各々は、複数の磁気セグメントとの少なくとも１つに隣接して、位置することができる。例えば、第２の磁気セグメント４１２の各々は、少なくとも１つの第２の磁気セグメント４１２に隣接して、位置することができ、および／または少なくとも１つの第２の磁気セグメントは、第３の磁気セグメント（例えば、図４に示すように）４２２に隣接して、位置することができる。
システム４００は、複数の第２の強磁性体セグメント４６２を含むことができる。各第２の強磁性体セグメント４６２は、複数の第２の強磁性体セグメント４６２の少なくとも１つに隣接して、位置することができ、および／または第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２および／または第４の磁気セグメント４３２の少なくとも１つに隣接して位置することができる。第２の強磁性体セグメント４６２は、所望の磁界、および／または所望の強度方向を有した、少なくとも１つの第２の強磁性体素子４６０を形成することができる。図２に関して上述したように、少なくとも１つの第２の強磁性体素子４６０は、第１の強磁性体素子２００と同一であり得、および／または第２の強磁性体素子４６２の各々は、少なくとも１つの第１の強磁性体セグメント２１０と同一であり得る。少なくとも１つの第２の強磁性体素子４６０は、システム４００の、第２の磁石４１０、第３の磁石４２０、および／または第４の磁石の少なくとも１つに隣接して、位置することができる。
システム４００は、複数の流体充填セグメント４７０を含むことができる。流体充填セグメント４７０は、少なくとも１つの第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２（例えば、図４に示すように）に隣接して位置することができ、および／または第２の強磁性体セグメント４６２の少なくとも１つに隣接して位置することができる。いくつかの実施形態において、流体充填セグメント４７０は、空気を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの流体充填セグメント４７０の構造は、隣接する第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント４３２および／または第２の強磁性体セグメント４６２の少なくとも１つをサポートするためのフレームを有する。
種々の実施形態において、少なくとも１つの流体充填セグメント４７０の形状、および／またはサイズは、隣接する第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント３３２、および／または第２の強磁性体セグメント３６２の少なくとも１つの形状、および／またはサイズに、相当する。種々の実施形態において、少なくとも１つの第２の磁気セグメント３１２、第３の磁気セグメント３２２、第４の磁気セグメント４３２、および／または第２の強磁性体セグメント４６２の少なくとも１つは、立方体、超長方形、平行六面体、および／または円柱から構成されるグループから選択された形状を有する。種々の実施形態において、少なくとも１つの第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメントの形状、および／またはサイズは、少なくとも１つの第２の強磁性体セグメント４６２の形状、および／またはサイズに相当する。例えば、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント４３２、および／または第２の強磁性体セグメント４６２の各々は、立方体形状、および／またはエッジ長３０ｍｍ（例えば、図４に示すように）を有することができる。システム４００は、外枠構造４８０を含むことができる。外枠構造４８０は、少なくとも部分的に、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント４３２、第２の強磁性体セグメント４６２、および／または流体充填セグメント４７０を部分的に取り囲むことができる。いくつかの実施形態において、外枠構造４８０は、図３に関して上述したように、外枠構造３８０と同一である。外枠構造４８０は、金属合金を含むことができ、および／または実質的に外枠構造外部の磁気フリンジを、実質的に減らすことができる。種々の実施形態において、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント３３２、強磁性体セグメント４６２および／または流体充填セグメント４７０は、外枠構造４８０内に配列され、測定体積４９０を形成する。外枠構造４８０は、また、測定体積４９０へのアクセスを提供するために（図示しない）開口部を含むことができる。いくつかの実施形態において、測定体積４９０は、空気を含む。いくつかの実施形態において、測定体積４９０は、図３に関して説明したように、測定体積３９０と同一である。
第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２の各々は、所定の磁化方向を有することができる。（例えば、図４の破線で示したように）たとえば、第２の磁気セグメント４１２の磁化方向は、Ｚ軸に沿って配列することができ、第３の磁気セグメント４２２の磁化方向は、Ｘ軸に沿って配列することができ、および／または第４の磁気セグメント４３２の磁化方向は、Ｙ軸に沿って配列することができる。
当業者には明らかなように、図４は、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント４３２の磁化方向がそれぞれ、Ｚ、Ｘ、Ｙ軸に平行であるように説明するけれども、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２および第４の磁気セグメント４３２は、種々の方向に磁化を有することができる。例えば、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２の少なくとも一部の磁化方向は、（例えば、図１Ａ、１Ｂおよび３に示すように）その磁気セグメントの２つの平行な面の間を通過する軸に沿うことができ、（例えば、図１Ｃに示すように）その磁気セグメントの２つの対向するコーナーの間を通過する軸に沿うことができ、および／または（図１Ｄに示すように）その磁気セグメントの２つの対向するエッジの間を通過する軸に沿うことができる。
種々の実施形態において、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２の各々の磁化方向は、システム４００によって発生された磁界の所望の強度、および／または方向に基づくことができる。第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２の各磁化方向は、また、それぞれの隣接する磁気セグメントの磁化方向に、基づくことができる。たとえば、第２の磁気セグメント４１２ａの磁化方向は、隣接する第２の磁気セグメント４１２の磁化方向に基づくことができ、および／または（例えば、図４に示すように）それぞれ、第３および／または第４の磁気セグメント４２２ａ、４３２ａの磁化方向に基づくことができる。
第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２の各々の磁化方向は、システム４００内のそのセグメントの位置決めに対応することができる。例えば、システム４００内の第２の磁気セグメントの位置は、あらかじめ決めることができ、および／または第２の磁気セグメント４１２ａの磁化方向は、それにより第２の磁気セグメント４１２ａの所定の位置に基づくことができる。
種々の実施形態において、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２の少なくとも１つの磁化方向、および／またはポジショニングにおける変化は、システム４００により発生された磁界における変化に、対応することができる。たとえば、第２の磁気セグメント４１２ａの所定の位置、および／または所定の磁化方向における変化は、システム４００により発生された磁界の方向、および／または強度を変更することができる。
システム４００は、あらかじめ定義したメッシュ（mesh）を含むことができる。メッシュは、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、第４の磁気セグメント４３２、および／または第２の強磁性体セグメント４６２の各々を、所定の位置に配置するように構成することができる。メッシュは、非磁性体、および／または常磁性体、例えば、チタニウムから形成することができる。
図５は、複数の磁気セグメント、例えば、第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および／または第７の磁気セグメント５３２を含むことができる磁界を発生するためのシステム５００を説明する。図５は、概略的にシステム５００全体の一部（例えば、１／８）を概略的に説明する。いくつかの実施形態において、第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および第７の磁気セグメント５３２の少なくとも一部は、永久磁石である。第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および／または第７の磁気セグメント５３２は、システム５００内に所望の強度、および／または方向で磁界を発生することができる。
種々の実施形態において、第５の磁気セグメント５１２は、第５の磁石５１０を形成し、第６の磁気セグメント５２２は、第６の磁石５２０を形成し、および／または第７の磁気セグメント５３２は、第７の磁石５３０を形成する。第５の磁石、第６の磁石５２０、および／または第７の磁石４３０は、第１の磁石（例えば、図１Ａに関して上述したように）、第２の磁石４１０、第３の磁石４２０、および／または第４の磁石４４０（例えば、図４に関して上述したように）と同一であり得る。第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および／または第７の磁気セグメント５３２の少なくとも１つは、（例えば、図１Ａに関して上述したように）第１の磁気セグメント１１０、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２および／または第４の磁気セグメント４３２（例えば図４に関して上述したように）と同一であり得る。第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および／または第７の磁気セグメント５３２の各々は、（図４に関して上述したように）複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置することができる。
システム５００は、所望の磁界、および／または所望の強度方向を有した、少なくとも１つの第３の強磁性体素子５６０を形成することができる、複数の第３の強磁性体セグメント５６２を含むことができる。少なくとも１つの第２の強磁性体素子５６０は、（例えば、図２に関して上述したように）第１の強磁性体素子２００と同一であり、および／または（図４に関して上述したように）第２の強磁性体素子４６０と同一であり得る。第３の強磁性体素子５６２の各々は、（図２に関して上述したように）少なくとも１つの第１の強磁性体セグメント２１０と同一であり得、および／または（図４に関して上述したように）第２の強磁性体セグメント４６２と同一であり得る。少なくとも１つの第３の強磁性体素子５６０は、（例えば、図４に関して上述したように）第５の磁石５１０、第６の磁石５２０、および／または第７の磁石５３０の少なくとも１つに隣接して位置することができる。システム５００は、空気を含むことができる複数の流体充填セグメント５７０を含むことができる。流体充填セグメント５７０は、第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および／または第７の磁気セグメント５３２の少なくとも１つに隣接して位置することができ、および／または第３の強磁性体セグメント５６２（例えば、図５に示すように）の少なくとも１つに隣接して位置することができる。
システム５００は、外枠構造５８０、および／または測定体積５９０を含むことができる。種々の実施形態において、図３に関して上述したように、外枠構造５８０は、外枠構造３８０と同一であり、および／または図４に関して上述したように、外枠構造４８０と同一である。種々の実施形態において、測定体積５９０は、図３に関して上述したように測定体積３９０と同一であり、および／または図４に関して上述したように、測定体積４９０と同一である。種々の実施形態において、第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、第７の磁気セグメント５３２、および／または第３の強磁性体セグメント５６２は、立方体、超長方形、平行六面体、および円柱から構成されるグループから選択された形状を有する。例えば、第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、第７の磁気セグメント５３２、および／または第３の強磁性体セグメント５６２は、（例えば、図５に示すように）立方体形状および／または７．５ｍｍのエッジ長を有することができる。
種々の実施形態において、第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２，第７の磁気セグメント５３２、第３の強磁性体セグメント５６２、および／または流体充填セグメント５７０の各々の形状および／またはサイズは、例えば、（例えば、図４に関して上述したように）システム５００により発生された磁界の強度、および／または方向に基づいて事前に決定される。
種々の実施形態において、第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および／または第７の磁気セグメント５３２の各々の磁化方向は、（例えば、図４に関して上述したように）第５の磁気セグメント５１２、第６の磁気セグメント５２２、および／または第７の磁気セグメント５３２の各々の磁化方向は、（例えば、図４に関して上述しように）例えば、システム５００により発生された磁界の強度、および／または方向に基づいてあらかじめ決定される。たとえば、（例えば、図５に示すように）第５の磁気セグメント５１２の磁化方向は、Z軸に沿って整列させることができ、第６の磁気セグメントの磁化方向は、Ｘ軸に沿って整列させることができ、および／または第４の磁気セグメント５３２の磁化方向は、Ｙ軸に沿って配列させることができる。
図３乃至５に戻って参照する。実施形態において、磁界を発生するシステムにおいて、磁気セグメント、および／またはブロック、強磁性体セグメント、および／またはブロック、および／または流体充填セグメントのサイズ、形状、ポジショニング、および／または数、並びに磁気セグメント、および／またはブロックの磁化方向は、例えば、システムの予め決められたパラメータに基づいて、および／またはシステムの所望のアプリケーションに基づいて、予め決定される。システムの所望のアプリケーションは、例えば、患者の少なくとも一部の磁気共鳴イメージング（magnetic resonance imaging）、および／または試料の磁気共鳴分光法を実行することを含むことができる。システムの所定の要件は、例えば、所望の磁界強度、磁界の方向、および／または均一性、フリンジ磁界（magnetic fringe field）の所望の消去、および／またはシステムの合計重量を含むことができる。
種々の実施形態において、いくつかの磁気セグメント、および／またはブロックは、例えば、他の磁気セグメント、および／またはブロックに比べて、より均一な磁界を有することができる。種々の実施形態において、いくつかの磁気セグメント、および／またはブロックは、他の磁気セグメント、および／またはブロックに比べて、より小さな寸法を有することができる。したがって、複数の小さな磁気セグメント、および／またはブロックを用いて磁界を発生するシステムを組み立てることは、例えば、より大きな寸法を有する、より少ない数の磁気セグメント、および／またはブロックを用いて組み立てられたシステムに比べて、使用される磁気マテリアルの合計重量を低減しながら、例えば、発生された磁界の強度を増加し、発生された磁界の均一性を増加するようにシミング（shimming）を改善し、および／または発生されたフリンジ磁界を実質的に低減することができる。（例えば、図４に示すように）３０ｍｍのエッジ長を有する複数の立方体の、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２を含むことができるシステム４００は、（例えば、図３に示すように）１８０ｍｍの長さおよび９０ｍｍの幅を有する超長方形の第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０および／または第３の磁気ブロックを含むことができるシステム３００により発生された磁界に比べて、６．２％だけ、より強い磁界（例えば、測定体積の中心で測定した磁界）を発生することができる。同様に、立方体の磁気セグメント（例えば、立方体の第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２）のエッジ長を、例えば、１５ｍｍ（図示せず）および７．５ｍｍ（例えば、図５に示すシステム５００において）に縮減することは、システム３００に比べて、それぞれ７．１％および７．４％だけ発生された磁界の強度を増強することができる。
他の例において、（例えば、図４に示すように）３０ｍｍのエッジ長を有する複数の立方体の、第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２を含むことができるシステム４００により発生された磁界の均一性（例えば、｛ｍａｘ（Ｂ）−ｍｉｎ（Ｂ）｝／Ｂ０により決定される。ただし、Ｂは、測定体積の中心に対して３０ｍｍの半径における視野における磁界であり、Ｂ０は、その測定体積の中心における磁界である）は、（例えば、図３に示すように）１８０ｍｍの長さと、９０ｍｍの幅を有する、超長方形の第１の超長方形の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および／または第３の磁気ブロック３３０を含むことができる、システム３００により発生された磁界の均一性に比べて、１４％だけ改善することができる。同様に、立方体の磁気セグメント（例えば、立方体の第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２）のエッジ長を、例えば、１５ｍｍ（図示せず）に縮減することはシステム３００に比べて、磁界の均一性を、２４％だけ改善することができる。
他の例において、（例えば、図４に示すように）３０ｍｍのエッジ長を有する、複数の立方体の第２の磁気セグメント４１２、第３の磁気セグメント４２２、および／または第４の磁気セグメント４３２を含むことのできるシステム４００により発生された、フリンジ磁界（例えば、測定体積の中心から２５０ｍｍの所定の距離で測定した磁界）は、（例えば、図３に示すように）１８０ｍｍの長さと９０ｍｍの幅を有する、超長方形の第１の超長方形の、第１の磁気ブロック３１０、第２の磁気ブロック３２０、および／または第３の磁気ブロック３３０を含むことのできるシステム３００により発生されたフリンジ磁界に比べて、３６．２％だけ小さくすることができる。複数の磁気セグメントを用いて磁界を発生するシステム（例えば、それぞれ図４、５に示すシステム４００、５００）を組み立てることは、これに限定されないが、例えば、立方体、超長方形、平行六面体、および円柱に関する種々の形状を含むことができる磁石（例えば、図４に示すように、第２の磁石４１０、第３の磁石４２０、および／または第４の磁石４３０）を形成することができる。実施形態において、磁界を発生するシステム（例えば、それぞれ、図３、４、５に示すシステム２００、４００、５００）における磁気セグメント、強磁性体セグメント、および／または流体充填セグメントは、例えば、（少なくとも、患者の一部における磁気共鳴撮像を行う、および／または試料の磁気共鳴分光法を行う）システムの所望のアプリケーションに基づいて、サイズをスケーリングして、所望の強度を有する磁界を発生し、および／または所望の寸法の測定体積（例えば、それぞれ図３、４、５に示す測定体積３９０、４９０、５９０）を提供することができる。
明示的に述べない限り、ここに記載した方法の実施形態は、時間的に特定の順番、または年代順のシーケンス（chronological sequence）に制約されない。さらに、記載した方法エレメントのいくつかは、（方法の動作期間中）スキップすることができるか、またはそれらは反復することができる。種々の実施形態を提示した。これらの実施形態の各々は、もちろん提示した他の実施形態からの特徴を含むことができ、特に記載していない実施形態は、ここに記載した種々の特徴を含むことができる。

Claims (13)

  1. 所望の磁界強度と、所望の磁界方向を有する磁界を発生するシステムにおいて、
    複数の磁気セグメントと、複数の強磁性体セグメントと、複数の流体充填セグメントと、を備え、
    各磁気セグメントは、前記複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置し、前記所望の磁界強度と前記所望の磁界方向に基づく磁化方向を有し、
    各強磁性体セグメントは、前記複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置し、
    各流体充填セグメントは、前記複数の磁気セグメントの少なくとも１つに隣接して位置し、前記流体充填セグメントの少なくとも１つは空気を備える、システム。
  2. 各磁気セグメントの前記磁化方向は、さらに、それぞれの隣接する磁気セグメントの磁化方向に基づいて、事前に決定される、請求項１に記載のシステム。
  3. 少なくとも１つの流体充填セグメントの形状とサイズは、磁気セグメントと強磁性体セグメントの少なくとも１つの形状とサイズに相当する、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記磁気セグメントと、前記強磁性体セグメントの少なくとも１つは、立方体、超直方体、並行六面体および円柱から構成されるグループから選択された形状を有する、請求項１に記載のシステム。
  5. 少なくとも１つの磁気セグメントの前記磁化方向は、前記少なくとも１つの磁気セグメントの２つの並行な面の間を通過する軸に沿っている、請求項１に記載のシステム。
  6. 少なくとも１つの磁気セグメントの前記磁化方向は、前記少なくとも１つの磁気セグメントの２つの対向するコーナー間を通過する軸に沿っている、請求項１に記載のシステム。
  7. 少なくとも１つの磁気セグメントの前記磁化方向は、前記少なくとも１つの磁気セグメントの２つの対向するエッジ間を通過する軸に沿っている、請求項１に記載のシステム。
  8. 少なくとも１つの磁気セグメントの形状は、少なくとも１つの強磁性体セグメントの形状に相当する、請求項１に記載のシステム。
  9. 少なくとも１つの磁気セグメントのサイズは、少なくとも１つの強磁性体セグメントの前記サイズに相当する、請求項１に記載のシステム。
  10. 少なくとも１つの磁気セグメントの前記磁化方向は、前記システム内の、前記少なくとも１つの磁気セグメントの配置に対応する、請求項１に記載のシステム。
  11. 少なくとも１つの磁気セグメントの配置の変化は、発生される前記磁界の変化に対応する、請求項１に記載のシステム。
  12. 少なくとも１つの磁気セグメントの磁化方向の変化は、発生される前記磁界の変化に対応する、請求項１に記載のシステム。
  13. 前記複数の磁気セグメント及び前記複数の強磁性体セグメントの各々を、所望の位置に配列させるように構成された、予め定義されたメッシュをさらに備えた、請求項１に記載のシステム。
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