JPH0216702A - 磁界発生装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は永久磁石を利用した磁界発生！ｆ￥冒に係り、
特に温度変化による影響を受けに＜＜、常に高精度で均
一な静磁界を形成することができる磁界発生装置に関す
る。

（従来の技術） 物質を一定の磁界内に１１　＜、と、その物質の種類に
応じて特有の周波数の電磁波を吸収・放出づる現象が生
じる。この現象は原子核の磁性の変化によって起る核磁
気共鳴（Ｎｕｃｌｅａｒ　ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎ
ａｎｃｅ　：　Ｎ　Ｍ　Ｒ＞と呼ばれるものである。

医療分野において、人体を静ｌａｄに置き人体そのもの
の特定の断層面に核磁気共鳴を生起ｕしめ、放出された
電磁波を信号としてとらえ、個々の信口をコンピュータ
によってＰＡ粋補正処理してｌ１７ｉ層像を１ｑル核磁
気共鳴１９ｉ　膚ｌｌｌ８Ｗ装置ｉｅ（ＮＭＲＣＴ＞が
広く普及している。

この核磁気共鳴断層ｉＩｄ彰装置おいて１９られる断層
像の画質は、内蔵される磁界発生装置によって形成され
る静磁界の強度と均一性と時間的安定性とに依存してい
る。したがって磁界発生装置としては強力で均一な静ｌ
ａ場領域を安定して発生するものが望まれている。

従来の磁界発生装置の磁石部は、銅線あるいはアルミ線
を円筒状に５回した常電導ソレノイドや超電導線を円筒
状に巻いて形成した超電導ソレノイド磁石等で構成され
る。また、運転時において発生する熱を系外に効率よく
排出するために冷却用配管が磁石部に挿通され、さらに
冷却水を循環させる設備、冷却水用熱交換器などの機器
が付設されている。

磁界発生装置は、被検者を配置した大きな空隙部に強力
かつ高精度で均一な静磁界を発生し、被検者体内の特定
の断層部において核磁気共鳴を生起じしめる。放出され
た電磁波は被検者の周囲に配設した信号検出器によって
受信され、受信信号はコンピュータによって演咋処理さ
れた後に断層像としてモニタに写し出される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来のソレノイド磁石で構成した磁界発生
装置において、常電導ソレノイドでは、磁界を発生させ
るための電力消費が多く、またコイルの冷却を行なうた
めの冷却水が必要とされる一方、超Ｔ１導ソレノイドで
は液体ヘリウムを供給する設備等が必要となるため、装
置構成が？！！雑化するとともに運転コストが増大化す
る問題点がある。

また磁界発生装置から漏洩する磁場の範囲が広いため１
、他のＭＥ（医療用電子＞ｍ器、磁気ディスク、磁気テ
ープなど周囲に配設された装置設備に対する影響を考慮
し、配置間隔を広げたり、特殊な″ｉＪ１閏設備を設け
る必要があった。

上記問題点を解決するために、一対の永久磁石を空隙部
に対向するように設けて構成した磁界発生装置を用いる
断層撮影装置も普及している。この磁界発生装置では電
力、冷却水、液体ヘリウムなどの関連設猫が一切不要で
あるため、設備費および運転費用が安く、また漏洩磁場
の範囲も極めて狭いので設置上の制約が少ない等の利点
を有する。

しかしながら永久磁石を使用した磁界発生装置では、周
囲の温度が変化すると永久磁石から発生する磁界強度が
変化するという温度依存性を有する。すなわち撮影室の
温度が変化すると磁界強度が所定値から偏位し、断層画
像がぼけて高精度の詮所が不可能になるという問題点が
ある。

ちなみに上記の温度依存性を表わす指標として、温度係
数が用いられる。温度係数は温度が１度上昇した場合の
磁束量の減少割合を示し、一般に使用されているネ°オ
ジウムー鉄系磁石で−０，０７〜−０，１３％／℃、サ
マリウム−コバルト系磁石で一〇、０３〜−０．０４％
／℃、フェライト磁石で−０，１７〜０．２０％／℃程
度の値である。

このような撮影室の温度変化に伴う静磁場強度および均
一度の変化を補償するために、磁石を断熱材で被覆しヒ
ータによって温度を一定に保持′したり、特開昭４９−
４０５９１号公報に開示されているように電流ｆ、ｌＪ
御が可能な補償巻線にて発生する磁束によって磁界変動
分を打ち漬り設備を設けるなどの補償対策が講じられた
が、いずれも設備が大掛りになり、また調整操作が煩雑
化する十に、設陥費が増大化でる欠点があった。

また空隙部の側方に上記の補償設備を配置すると、Ｉｌ
ｉ影領域に設けた寝台に被検者が出入りする際の障害と
なり検査の作業性および効率が低下づ゛る問題点もある
。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり永久磁石全体の見掛は上の温度係数を可及的にゼロ
に接近させることによって周囲の温度変化による影響が
少なく、常に高精度で均一な強度を有する静磁界を形成
し得る磁界発生装置を提供づることを目的とづる。

〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、空隙を介して対向して配設した一対の磁極片
に隣接した永久磁石と、空隙側方にｄ３いて永久磁石を
相互に接続した継鉄とによって磁気回路を構成し、空隙
に磁界を発生させる磁界発生装置において、永久磁石の
磁束温度係数より絶対値が大きな磁束１疫係数を有する
磁性体を上記永久磁石内部に磁化方向と平行に配設した
ことを特徴とする。

（作用） 上記構成の磁界発生装置によれば、永久磁石の磁束温度
係数より絶対値が大きな磁束湯度係数を有する磁性体を
永久磁石内部に磁化方向と平行に配設しているため、永
久磁石から発生した磁束は一方の永久磁石から磁極片お
よび空隙を通って対向する！１極片を通り永久磁石に流
れる磁束と、磁極片、永久磁石内に配設された磁性体、
継鉄を通り永久磁石に戻る磁束とに分離される。

装置周辺の湿度が所定の運転温度より低下し、永久磁石
自体から発生ずる磁束量が増加した場合においては、温
度係数が太き’ｒＥ磁性体を通り、単位面積当りに逆向
きに流れる磁束量が大幅に増加する。そのため、温度変
化によって生じた永久磁石からの磁束の増加が磁性体中
を逆向きに流れる磁束の増加分で相殺される結果、空隙
内を流れる磁束量は常に一定値に保持される。

逆に装置周辺温度が上昇した場合には、永久磁石から発
生する磁束量の減少分が磁性体中を逆向きに流れる磁束
量の減少分によって補償される結果、空隙内の磁束量は
同様に一定値に保持される。

本発明装置によれば、温度変化に伴う空隙内の静磁界強
度の変化が少ないため、断層充影装置に使用された場合
において常に鮮明で良好なｇ１７ｉＦＭ画像を提供する
ことができる。また、永久磁石内に磁性体を配設するｒ
’ｉｌｌな構成であり、従来のコイルを一定温度に保持
する恒湿設備や磁界補償コイル、電源設備等が不要とな
るため、設備費が大幅に低減され、かつ運転操作が極め
て容易になる。

（実施例） 以下本発明の一実施例についてｍｌ−Ｊ図面を参照して
説明する。

匿ユｎｕ！ 第１図は本発明に係る磁界発生装置の第１実施例を示す
断面図である。

本実施例に係る磁界発生装置は、空隙１を介して対向し
て配設した一対の磁極片６ａ、６ｂと隣接した永久磁石
２ａ、　２ｂと、空隙１側方において永久磁石２ａ、２
ｂを相互に接続した継鉄３とによって磁気回路を構成し
、空隙１に磁界を発生させる磁界発生装置において、上
記永久磁石２ａ。

２ｂ内部に永久磁石２ａ、２ｂの温度係数より絶対値が
大きな温度係数を有する磁性体４を磁化方向と平行に配
設して構成される。

ここで磁界発生装置を構成する永久磁石としては、Ｎｄ
−Ｆｅ−Ｂ系磁石、希土類−コバルト系磁石、フェライ
ト磁石およびアルニコ磁石等が採用される。また磁束温
度係数の大きな磁性体としては、整磁鋼（ＳＪＫ）や感
温フェライト等が使用される。

また円柱状の継鉄３の上下面に対向して一対の平板状継
鉄５ａ、５ｂが固着され、その平板状継Ｑ　５　ａの下
面に永久磁石２ａが配設される一方、平板状継鉄５ｂの
上面に永久磁石２ｂが配設される。

磁性体４は永久磁石２ａ、２ｂより温度係数が大きな部
材、例えばＮｉ−Ｆｅ合金（ＳＪＫ）等の整磁鋼で形成
され、第２図に示すように永久磁石２ａ、２ｂ内部に磁
化方向と平行にかつ断面形状が格子状になるように配設
される。磁性体４としての整磁鋼と一体に形成された永
久磁石２ａ。

２ｂの全断面積に占める整磁鋼の断面積の割合は、永久
磁石２ａ、２ｂの種類と、定格運転時における空隙部の
磁束密度によって異なるが、通常は１〜２０％程度に設
定される。

本実施例の磁界発生装置において、周囲の温度が所定の
運転温度より低下し、永久磁石２ａ自体から発生ずる磁
束φ１の総量が増加した場合においても、温度係数が大
きな磁性体４を通り逆向きに流れる磁束ψ２の総量が永
久磁石２ａと比較して中位断面積当り大幅に増加づ“る
。そのｋめ温度変化によって永久磁石２ａから発生した
磁束φ１の増加量が、磁性体４中を逆向きに流れる磁束
φ２の増加分で相殺される結果、空隙１内を流れる磁束
φ。の総量は常に一定値に保持される。

逆に周囲温度が上昇した場合には、永久磁石２ａから発
生する磁束φ、の減少分が、磁性体４中を逆向きに流れ
る磁束φ２の減少分によって相補的に補償される結果、
空隙１内を磁極片６ａから磁極片６ｂに流れる磁束φ。

の総♀は同様に一定（ぽｌに保持される。

次に本発明に係るｖＡ５９発生装置のより具体的な実施
例について以下に説明する。

第２実施例 第１図に示した磁気回路に磁束温度係数が一〜０．１０
％／℃、外径１３００ｍ、厚さ１５０ＭのＮｄ−Ｆｅ−
Ｂ系永久磁石と磁束温度係数が１０％／℃の感温フェラ
イトを断面積比が９８＝２になるように格子状に°配置
し、５００履の空隙中心部で磁界の温度係数を測定した
ところ、２５℃付近の温度係数は−０，０２％／℃であ
った。

イ５お感温フェライトを使用しない磁気回路では温度係
数は−０，０８％／℃であった。

１１丈差」 第１実施例と同様の磁気回路に永久磁石として磁束温度
係数が−０，１７％／℃のフェライト磁石を用い、磁性
体として磁束温度係数が−０゜７％／℃の整磁鋼を用い
、断面積比が８３：１７になるように配置し、空隙中心
部の磁界の温度係数を測定したところ、温度係数は−０
，０５％／℃であった。整磁鋼を配設しない磁気回路で
は０．１５％／℃であった。

匙工去遁１ 実施例１と同様の磁気回路に、永久磁石として磁束４度
係数が−０，１７％／℃のフェライト磁石を用い、磁性
体として磁束温度係数が一１０％／℃の感温フエライ１
−を用い、断面積比が９０：１０になるように配置し、
空隙中心部での磁界の温度係数を測定したところ、温度
係数は＋０．００５％であった。感温フェライトを用い
ない磁気回路では−０，１５％／℃であった。

以上説明の各実施例において、永久磁石２ａ。

２ｂ内部に整磁鋼や感温フェライトを配設することによ
り、磁界の湿度係数の絶対値が低減され、温度変化に伴
う空隙内の静磁界強度の変化が少ない磁界発生装置が得
られる。

したがって、１ｇｉ層囮彰装置に使用された場合には常
に鮮明で良好な断層画像を提供することができる。

また本実施例によれば磁性体４を永久磁石２ａ。

２ｂ内部に等間隔で格子状に配設する構造としているた
め、直方体状に成形された永久磁石、ブロックの聞隙部
に板状の磁性体４を差込むだけで磁石部を容易に組立て
ることが可能となる上に、組立てられた磁石部の水平断
面の全領域においてほぼ均一な静磁界を形成することが
できる。

なお、磁性体４の配設形態は第２図に示すような格子状
のみならず、円筒形状または渦巻き形状に形成した磁性
体を磁化方向に中心軸を揃えて配設しても同様な効果を
得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係る磁界発生装置によれば、永
久磁石と、永久磁石内部に配設され、永久磁石より温度
係数が大きな磁性体とによって磁石部を構成しているた
め、周囲温度が変化し、永久磁石自体から発生する磁束
量が変化した場合においても、磁性体中を逆向きに流れ
る単位断面積当りの磁束量が大幅に変化し、磁化方向に
沿ってそれぞれ反対方向に流れる磁束がηいに打ち消し
合う。そのため空隙内を流れる磁束５１１．Ｌ常に一定
値に保持される。

寸なわら本発明装置によれば、磁石郡全体の見１１）け
−Ｆの温度係数が低減される結果、温度変化に伴う静磁
界強度の変化が少ない。そのため本装置を核磁気共鳴断
層忍影装置に適用した場合においては、常に鮮明で良好
な断層画像を得ることができる。

また永久磁石内に磁性体を配設する簡単な構造であるた
め、組立てが容易であるととらに、従来のコイルを一定
温度に保持する恒温設備や磁場補償コイル、電源設置等
が不要となるため、設＆ａ費が大幅に低減され、さらに
運転操作が極めて容易になるという効用を発揮する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る磁界発生装置の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図におりるＵ−ＩＩ矢矢視平面面図
ある。 １・・・空隙、２ａ、２ｂ・・・永久磁石、３・・・継
鉄、４・・・磁性体、５ａ、５ｂ・・・平板状継鉄、６
ａ、６ｂ・・・磁極片、φ０．φ１．φ２・・・磁束。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．空隙を介して対向して配設した一対の磁極片に隣接
   した永久磁石と、空隙側方において永久磁石を相互に接
   続した継鉄とによって磁気回路を構成し、空隙に磁界を
   発生させる磁界発生装置において、永久磁石の磁束温度
   係数より絶対値が大きな磁束温度係数を有する磁性体を
   上記永久磁石内部に磁化方向と平行に配設したことを特
   徴とする磁界発生装置。
2. ２．磁性体は、板状に形成した整磁鋼を格子状に配列し
   て構成した請求項１記載の磁界発生装置。
3. ３．磁性体の断面積が永久磁石の断面積の１〜２０％の
   範囲である請求項１記載の磁界発生装置。