JPH01206605A - 磁界発生装置 - Google Patents
磁界発生装置Info
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- JPH01206605A JPH01206605A JP63030803A JP3080388A JPH01206605A JP H01206605 A JPH01206605 A JP H01206605A JP 63030803 A JP63030803 A JP 63030803A JP 3080388 A JP3080388 A JP 3080388A JP H01206605 A JPH01206605 A JP H01206605A
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は磁界発生装置に係わり、特に、医療用核磁気共
鳴診断装置（ＭＨＩ）等に適した磁界発生装置に関する
。
鳴診断装置（ＭＨＩ）等に適した磁界発生装置に関する
。
（従来の技術）
ＭＲＩは１〜２０ＫＧ程度の強力な磁界を形成する空隙
に人体を挿入し所望の断層イメージを得るものである。
に人体を挿入し所望の断層イメージを得るものである。
この強力な磁界を発生する磁界発生装置には、銅、アル
ミニウム等からなる導線をコイル状に巻回した常電導磁
石または超電導線を用いた超電導磁石が用いられている
。最近では、Ｎｄ −Ｆｅ−Ｂ系等の永久磁石を用いた
磁界発生装置が研究されている（特公昭６０−７６１０
４号公報等）。
ミニウム等からなる導線をコイル状に巻回した常電導磁
石または超電導線を用いた超電導磁石が用いられている
。最近では、Ｎｄ −Ｆｅ−Ｂ系等の永久磁石を用いた
磁界発生装置が研究されている（特公昭６０−７６１０
４号公報等）。
このＭＲＩシステムには基本的には以下の４つの主要部
からなる。即ち、ＭＲＩシステムは上記の磁界発生装置
、空間位置選定用の傾斜磁場コイル（ｘ、ｙ、ｚ方向の
磁場勾配をつけるため通常３個のコイルからなる。）、
磁界内の被検査物質に核磁気共鳴を起こさせる高周波コ
イル（ＲＦコイル）および受信器から構成される。
からなる。即ち、ＭＲＩシステムは上記の磁界発生装置
、空間位置選定用の傾斜磁場コイル（ｘ、ｙ、ｚ方向の
磁場勾配をつけるため通常３個のコイルからなる。）、
磁界内の被検査物質に核磁気共鳴を起こさせる高周波コ
イル（ＲＦコイル）および受信器から構成される。
ここでＭＲＩシステムの基本的な原理について簡単に説
明する。まず、Ｘ軸、Ｙ軸方向にＹ軸（Ｘ軸）傾斜磁場
コイルによって、磁界の方向がＺ軸方向であって、その
強度がＹ座標（Ｘ座標）によって異なる傾斜磁場を作る
。この磁場を磁石からの静磁界）１０に重責すると、共
鳴角周波数ωはω＝ω。＋γＧＸ−Ｘ＋γＧｙ−Ｙ 但し、ω。＝γＨＯ１γは核磁気回転比、ＧＸ、Ｇｙは
Ｘ軸、Ｙ軸方向の傾斜磁場、 となり、Ｘ座標、Ｙ座標に応じて共鳴角周波数が異なる
様な静磁界空間が得られる。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸傾斜磁
界として、 Ｇｙ＝ＧＱｃｏｓθ、Ｇｙ＝Ｇｕｓｉｎθを重畳して印
加し、θを変化させれば磁場勾配ＧＭは一定で、勾配の
方向（１軸）を自由に制御できる様な傾斜磁場が得られ
る。
明する。まず、Ｘ軸、Ｙ軸方向にＹ軸（Ｘ軸）傾斜磁場
コイルによって、磁界の方向がＺ軸方向であって、その
強度がＹ座標（Ｘ座標）によって異なる傾斜磁場を作る
。この磁場を磁石からの静磁界）１０に重責すると、共
鳴角周波数ωはω＝ω。＋γＧＸ−Ｘ＋γＧｙ−Ｙ 但し、ω。＝γＨＯ１γは核磁気回転比、ＧＸ、Ｇｙは
Ｘ軸、Ｙ軸方向の傾斜磁場、 となり、Ｘ座標、Ｙ座標に応じて共鳴角周波数が異なる
様な静磁界空間が得られる。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸傾斜磁
界として、 Ｇｙ＝ＧＱｃｏｓθ、Ｇｙ＝Ｇｕｓｉｎθを重畳して印
加し、θを変化させれば磁場勾配ＧＭは一定で、勾配の
方向（１軸）を自由に制御できる様な傾斜磁場が得られ
る。
以上のよ、うに、傾斜磁場を変化させて空間的に異なる
共鳴角周波数が求められ、この周波数を測定することで
空間的位置を知ることができる。
共鳴角周波数が求められ、この周波数を測定することで
空間的位置を知ることができる。
ところで、上述の様にＭＨＩにとって不可欠な傾斜磁場
は第５図に示す様にパルスで加えられる。
は第５図に示す様にパルスで加えられる。
このパルスの立上がり時間ｔ１と立下がり時間ｔ２が断
層イメージの画像のＳ／Ｎ比に影響することが知られて
いる。即ち、これら立上がり時間ｔ□と立下がり時間ｔ
２が大きくなるとＳ／Ｎ比が低下する。
層イメージの画像のＳ／Ｎ比に影響することが知られて
いる。即ち、これら立上がり時間ｔ□と立下がり時間ｔ
２が大きくなるとＳ／Ｎ比が低下する。
実際のＭＲＩシステムにおいては、傾斜磁場を発生させ
るために傾斜磁場コイルにパルス電流を流すと、傾斜磁
場コイルの近くに配置された磁界発生装置の常電導磁石
または超電導磁石のコイルに渦電流が流れ、この渦電流
により副次的に生じる磁界のために傾斜磁場パルスの立
上がり時間ｔ工と立下がり時間ｔ２が大きくなりＳ／Ｎ
比が低下してしまう不都合がある。また、この渦電流に
よるエネルギー消費のため、必要以上のパルス電流を流
す必要があり、電源が大きくなるという問題点もある。
るために傾斜磁場コイルにパルス電流を流すと、傾斜磁
場コイルの近くに配置された磁界発生装置の常電導磁石
または超電導磁石のコイルに渦電流が流れ、この渦電流
により副次的に生じる磁界のために傾斜磁場パルスの立
上がり時間ｔ工と立下がり時間ｔ２が大きくなりＳ／Ｎ
比が低下してしまう不都合がある。また、この渦電流に
よるエネルギー消費のため、必要以上のパルス電流を流
す必要があり、電源が大きくなるという問題点もある。
さらに、現実のＭＲＩシステムでは、ｔｌおよびｔ２を
２ ｍ５ｅｃ以下程度に抑えるために、電気回路の補償
を行う必要があり、そのためにコストアップとなる不都
合が生じる。また、本発明者らの実験によれば、この様
な問題点は永久磁石を用いた磁界発生装置においても同
様に生じることが分った。即ち、永久磁石からの磁界を
均一にするための磁極片に渦電流が流れ、この渦電流に
より副次的に生じる磁界のために傾斜場パルスの立上が
り時間ｔ□と立下がり時間ｔ２が大きくなりＳ／Ｎ比が
低下してし□まう。
２ ｍ５ｅｃ以下程度に抑えるために、電気回路の補償
を行う必要があり、そのためにコストアップとなる不都
合が生じる。また、本発明者らの実験によれば、この様
な問題点は永久磁石を用いた磁界発生装置においても同
様に生じることが分った。即ち、永久磁石からの磁界を
均一にするための磁極片に渦電流が流れ、この渦電流に
より副次的に生じる磁界のために傾斜場パルスの立上が
り時間ｔ□と立下がり時間ｔ２が大きくなりＳ／Ｎ比が
低下してし□まう。
（発明が解決しようとする課題）
前述した様に、従来の磁界発生装置を用いると、傾斜磁
場パルスの立上がり時間および立下がり時間が大きくな
り断層イメージの画像のＳ／Ｎ比が低下するばかりでな
く、渦電流のために傾斜磁場の発生に用いられる電源が
大きくなり、コストアップになるという問題点があった
。
場パルスの立上がり時間および立下がり時間が大きくな
り断層イメージの画像のＳ／Ｎ比が低下するばかりでな
く、渦電流のために傾斜磁場の発生に用いられる電源が
大きくなり、コストアップになるという問題点があった
。
本発明の目的は傾斜磁場コイルが発生するパルス磁場の
立上がりおよび立下がりを急峻とし、断層イメージの画
像のＳ／Ｎ比が低下することなく、かつ経済的に有利な
磁界発生装置を提供することにある。
立上がりおよび立下がりを急峻とし、断層イメージの画
像のＳ／Ｎ比が低下することなく、かつ経済的に有利な
磁界発生装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段および作用）本発明は、永
久磁石と、この永久磁石と磁気的に結合され、空隙に磁
界を発生するように対向配置され、かつ、透磁率が２０
０以上で比抵抗が２０．Ω印以上である磁極片とを具備
することを特徴とする磁界発生装置である。
久磁石と、この永久磁石と磁気的に結合され、空隙に磁
界を発生するように対向配置され、かつ、透磁率が２０
０以上で比抵抗が２０．Ω印以上である磁極片とを具備
することを特徴とする磁界発生装置である。
本発明の磁界発生装置に用いられる磁極片としでは、飽
和磁化が大きく、ソフト磁性であり、その透磁率が２０
０以上であり、比抵抗が２０μΩ■以上であれば、特に
限定されるものではない。例えば、パーマロイ、けい素
鋼、アモルファス磁性合金、フェライト等のソフト磁性
材料の他、鉄粉等の磁性粉と電気的絶縁材料からなる結
合材（例えば、ゴム、樹脂等）とからなる磁性複合材料
等を用いることができる。この磁性複合材料は例えば数
１００ΩＧ以上と大きい比抵抗を容易に実現できるため
に、好ましい材料である。また、実質的に鉄とシリコン
とからなる合金を含む軟磁性材料、例えばＦｅ −Ｓｉ
鋳造材および鍛造材は透磁率が７０００と大きく、比抵
抗も４５２Ω■であり、低コストで大型の磁極片が得ら
れるために、特に、好ましい材料である。ここで、実質
的に鉄とシリコンとからなる合金を含む軟磁性材料とは
、鉄とシリコンとの含有量が９５原子％以上である磁性
材料を意味し、通常許容される程度の不純物を含んでも
差支えない。また、シリコンが０．１〜７原子％で、残
部が実質的にＦｅの組成が好ましい。
和磁化が大きく、ソフト磁性であり、その透磁率が２０
０以上であり、比抵抗が２０μΩ■以上であれば、特に
限定されるものではない。例えば、パーマロイ、けい素
鋼、アモルファス磁性合金、フェライト等のソフト磁性
材料の他、鉄粉等の磁性粉と電気的絶縁材料からなる結
合材（例えば、ゴム、樹脂等）とからなる磁性複合材料
等を用いることができる。この磁性複合材料は例えば数
１００ΩＧ以上と大きい比抵抗を容易に実現できるため
に、好ましい材料である。また、実質的に鉄とシリコン
とからなる合金を含む軟磁性材料、例えばＦｅ −Ｓｉ
鋳造材および鍛造材は透磁率が７０００と大きく、比抵
抗も４５２Ω■であり、低コストで大型の磁極片が得ら
れるために、特に、好ましい材料である。ここで、実質
的に鉄とシリコンとからなる合金を含む軟磁性材料とは
、鉄とシリコンとの含有量が９５原子％以上である磁性
材料を意味し、通常許容される程度の不純物を含んでも
差支えない。また、シリコンが０．１〜７原子％で、残
部が実質的にＦｅの組成が好ましい。
更に、このＦｅ −Ｓｉ材を圧延加工等により異方性化
することにより高透磁率化が図り得るほか、その表面に
ガラス質の被膜を形成して残留歪をもたせることにより
、渦電流損の一層の軽減を図ることができる。
することにより高透磁率化が図り得るほか、その表面に
ガラス質の被膜を形成して残留歪をもたせることにより
、渦電流損の一層の軽減を図ることができる。
永久磁石としては、フェライト磁石、アルニコ磁石、希
土類コバルト系磁石、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（ここで、Ｒ
はイツトリウムを含む希土類元素の少なくとも一種）等
が挙げられる。永久磁石を用いた磁界発生装置はコイル
を用いる場合に比べて消費電力が少なく、また漏洩磁界
が小さいという特徴がある。また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
等の強力な磁石を用いると装置の小型化も達成できる。
土類コバルト系磁石、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石（ここで、Ｒ
はイツトリウムを含む希土類元素の少なくとも一種）等
が挙げられる。永久磁石を用いた磁界発生装置はコイル
を用いる場合に比べて消費電力が少なく、また漏洩磁界
が小さいという特徴がある。また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系磁石
等の強力な磁石を用いると装置の小型化も達成できる。
このＲ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石としては起磁力（（ＢＨ
）ｍａｘ）が大きいものが好ましく、ネオジウム（Ｎｂ
）１３〜１６原子％、はう素（Ｂ）１〜８原子％、残部
が実質的に鉄からなるものを用いると良い。この他に、
ネオジウムの一部をプラセオジウム（Ｐｒ）、テルビウ
ム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）などの他の希土類
元素で置換するか、鉄をコバルト、アルミニウム、ガリ
ウムなどの元素を１種類または複合で添加しても良い。
）ｍａｘ）が大きいものが好ましく、ネオジウム（Ｎｂ
）１３〜１６原子％、はう素（Ｂ）１〜８原子％、残部
が実質的に鉄からなるものを用いると良い。この他に、
ネオジウムの一部をプラセオジウム（Ｐｒ）、テルビウ
ム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）などの他の希土類
元素で置換するか、鉄をコバルト、アルミニウム、ガリ
ウムなどの元素を１種類または複合で添加しても良い。
これにより、保磁力あるいは残留磁束密度の温度特性が
改善され、発生磁界の温度安定性が増す。
改善され、発生磁界の温度安定性が増す。
本発明者らは傾斜磁場−コイルの発生するパルス磁場の
立上がりおよび立下がり時間の小さい磁気回路を検討し
た結果、磁極片の透磁率を２００以上とし、さらにその
比抵抗を２０．＆Ω口以上にすることが有効であること
を見出だした。この様に透磁率および比抵抗の大きなも
のを用いると、磁性体に渦電流が流れにくくなり、パル
ス磁場の立上がりおよび立下がり時間を例えば、２ ｍ
５ｅｃ以下と小さくすることができ、ＭＨＩにおける画
像のＳＺＮ比を向上することができる。また、渦電流に
よるエネルギー消費を低減することもできる。さらに、
磁極片の透磁率を２００以上にすることによって磁極片
の薄型化が可能である。磁極片の透磁率は高い方が効果
的であり、５００以上、特に、１０００以上であること
が好ましい。
立上がりおよび立下がり時間の小さい磁気回路を検討し
た結果、磁極片の透磁率を２００以上とし、さらにその
比抵抗を２０．＆Ω口以上にすることが有効であること
を見出だした。この様に透磁率および比抵抗の大きなも
のを用いると、磁性体に渦電流が流れにくくなり、パル
ス磁場の立上がりおよび立下がり時間を例えば、２ ｍ
５ｅｃ以下と小さくすることができ、ＭＨＩにおける画
像のＳＺＮ比を向上することができる。また、渦電流に
よるエネルギー消費を低減することもできる。さらに、
磁極片の透磁率を２００以上にすることによって磁極片
の薄型化が可能である。磁極片の透磁率は高い方が効果
的であり、５００以上、特に、１０００以上であること
が好ましい。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図ないし第４図は本発明に基づく磁界発生装置の
断面図である。第１図の磁界発生装置は永久磁石■、磁
極片■および継鉄■からなり、磁極片■の間の空隙に−
様な強い磁界を発生する。この空隙に傾斜磁場コイルに
）を磁極片■に接近して配置しく図ではＸ方向の傾斜磁
場コイルのみを示しである。）、このコイル（イ）にパ
ルス電流を流して、傾斜磁場を発生させて、その立上が
りおよび立下がり時間を磁極片■の材質を変えて測定し
た。その結果を第１表に示す。また、磁界発生装置の中
心から直径５００ ａｎの球内の磁場の変化を２０ｐｐ
ｍ以内に抑えるための磁極片■の必要な厚みについても
、各種材料を変えて調べた。その結果を第２表に示す。
。第１図ないし第４図は本発明に基づく磁界発生装置の
断面図である。第１図の磁界発生装置は永久磁石■、磁
極片■および継鉄■からなり、磁極片■の間の空隙に−
様な強い磁界を発生する。この空隙に傾斜磁場コイルに
）を磁極片■に接近して配置しく図ではＸ方向の傾斜磁
場コイルのみを示しである。）、このコイル（イ）にパ
ルス電流を流して、傾斜磁場を発生させて、その立上が
りおよび立下がり時間を磁極片■の材質を変えて測定し
た。その結果を第１表に示す。また、磁界発生装置の中
心から直径５００ ａｎの球内の磁場の変化を２０ｐｐ
ｍ以内に抑えるための磁極片■の必要な厚みについても
、各種材料を変えて調べた。その結果を第２表に示す。
なお、比較例として、電磁軟鉄からなる磁極片を用いた
ものを同様に測定した。
ものを同様に測定した。
（以下余白）
第１表
第２表
末圧粉磁心 Ｆｅ粉またはＦｅ合金粉とエポキシ樹脂の
複合材料これらの結果から分る様に、磁極片の比抵抗が
２０μΩ■以上であり、その透磁率が２００以上の場合
、傾斜磁場パルスのｔｌおよびｔ２を２ｍ５ｅｃ以下に
抑えることができ、しかも、低コストの磁界発生装置が
実現できる。また、磁極片の比抵抗が１５０１Ω■以上
ではｔ工およびｔ２を１ ｍ５ｅｃ程度に抑止できるこ
とができる。
複合材料これらの結果から分る様に、磁極片の比抵抗が
２０μΩ■以上であり、その透磁率が２００以上の場合
、傾斜磁場パルスのｔｌおよびｔ２を２ｍ５ｅｃ以下に
抑えることができ、しかも、低コストの磁界発生装置が
実現できる。また、磁極片の比抵抗が１５０１Ω■以上
ではｔ工およびｔ２を１ ｍ５ｅｃ程度に抑止できるこ
とができる。
本発明の他の実施例として、第２ないし第４図に示した
構造の磁界発生装置であって、磁極片の比抵抗が２０２
Ω印以上であり、その透磁率が２００以上であれば良い
。
構造の磁界発生装置であって、磁極片の比抵抗が２０２
Ω印以上であり、その透磁率が２００以上であれば良い
。
以上の様に、本発明によれば、比抵抗が２０μΩＧ以上
であり、透磁率が２００以上の磁極片を用いることによ
り、傾斜磁場パルスの立ち上がりおよび立ち下がり時間
を小さく抑えることができ、ＭＨＩ装置のＳ／Ｎ比を向
上することができる効果を奏すると共に、磁極片の小型
軽量化が図れ、経済的に有利なＭＨＩ装置が提供できる
。
であり、透磁率が２００以上の磁極片を用いることによ
り、傾斜磁場パルスの立ち上がりおよび立ち下がり時間
を小さく抑えることができ、ＭＨＩ装置のＳ／Ｎ比を向
上することができる効果を奏すると共に、磁極片の小型
軽量化が図れ、経済的に有利なＭＨＩ装置が提供できる
。
第１図ないし第４図は本発明に基づく磁界発生装置の概
略断面図、第５図は傾斜磁場パルスの波形図である。
略断面図、第５図は傾斜磁場パルスの波形図である。
Claims (2)
- （１）永久磁石と、この永久磁石と磁気的に結合され、
空隙に磁界を発生するように対向配置され、かつ、透磁
率が２００以上で比抵抗が２０μΩｃｍ以上である磁極
片とを具備することを特徴とする磁界発生装置。 - （２）磁極片が実質的に鉄とシリコンからなる合金を含
む軟磁性材料からなることを特徴とする請求項１記載の
磁界発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030803A JPH01206605A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 磁界発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030803A JPH01206605A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 磁界発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206605A true JPH01206605A (ja) | 1989-08-18 |
Family
ID=12313838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63030803A Pending JPH01206605A (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | 磁界発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01206605A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04138131A (ja) * | 1990-09-29 | 1992-05-12 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | Ｍｒｉ用磁界発生装置 |
| US5459362A (en) * | 1994-05-19 | 1995-10-17 | Seagate Technology, Inc. | Small form factor actuator for improved functionality and linearity |
| US5659215A (en) * | 1994-05-19 | 1997-08-19 | Seagate Technology, Inc. | Small form factor actuator for improved functionality and linearity |
-
1988
- 1988-02-15 JP JP63030803A patent/JPH01206605A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04138131A (ja) * | 1990-09-29 | 1992-05-12 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | Ｍｒｉ用磁界発生装置 |
| US5459362A (en) * | 1994-05-19 | 1995-10-17 | Seagate Technology, Inc. | Small form factor actuator for improved functionality and linearity |
| US5659215A (en) * | 1994-05-19 | 1997-08-19 | Seagate Technology, Inc. | Small form factor actuator for improved functionality and linearity |
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