JPH0244486Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業分野 この考案は、対象物の断面イメージを得て組織
の性質まで描き出すことのできる医療用核磁気共
鳴断層装置（以下、NMR−CTという）に用い
られる永久磁石を使用した磁界発生装置に係り、
大きな空隙内に強力かつ高精度で均一な静磁界を
発生する磁界発生装置に関する。

背景技術 NMR−CTは、人体の一部または全部を１〜
10KGの強力な磁界を形成する空隙内に挿入して
所要の断層イメージを得るため、この磁界が強力
かつ10^-4以下の精度で一様で安定していることが
要求され、NMR−CT用の磁界発生装置として
は、銅またはアルミニウムからなる導線を円筒状
に巻着した常伝導磁石あるいは、特殊な導線を用
い、絶対零度付近の温度に冷却して使用する超伝
導磁石が知られている。

前者は構造上安価であるが、膨大な電力と冷却
水が必要であり、ランニングコストが高く、一
方、後者の超伝導磁石は、冷却用冷媒として高価
な液体ヘリウム等の使用が不可欠であり、いわゆ
るイニシヤルコストとともにランニングコストも
著しく高い問題がある。

本出願人は、先に、磁界強度が上記の常伝導磁
石と同等以上で電力の消費もなく、小型軽量で高
精度均一磁界が得られる永久磁石回路を有する磁
界発生装置として、空隙を形成して対向する磁極
片と、少なくとも１の永久磁石とを継鉄で磁気的
結合し該空隙に磁界を発生させる磁界発生装置に
おいて、上記磁極片の対向面の各々に環状突起を
設けたことを特徴とする磁界発生装置を提案（特
開昭60−88407号）した。

また、高精度で均一かつ安定な磁界が得られる
磁気回路を目的に種々検討した結果、第４図に示
す如く、４本の円柱状継鉄１を間隔部材として空
隙５を形成して磁気的に接続されかつ対向する一
対の正方形の板状継鉄２の対向面に永久磁石３を
着設し、各永久磁石の対向面に環状突起を有する
磁極片４を設けて、板状継鉄２間距離を微調整可
能となし、該空隙に磁界を発生させる磁界発生装
置を提案（特願昭59−113713号）した。

上記磁界発生装置は、被診断対象物の空隙５内
への進入方向が四方の任意方向で至便であり、正
方形の板状継鉄２を用いることから、水平面での
磁界均一度が高い利点があるが、例えば、人体全
体を診断する場合は、該板状継鉄２の大きさは、
少なくとも一辺が2000mm程度となり、頭部のみ診
断に用いる場合でも、一辺が1500mm程度の寸法を
要するため、既設建物内への搬入容易性や、設置
スペースの削減などの要求から、すぐれた磁界均
一度を維持したまま、さらに、小型軽量化するこ
とが望まれていた。

考案の目的 この考案は、かかる現状に鑑み、強力な磁界が
得られる永久磁石を使用した磁界発生装置におい
て、空隙内に高精度で均一かつ安定な磁界が得ら
れる小型軽量の磁気回路を有する磁界発生装置を
目的としている。

考案の構成と効果 この考案は、高精度で均一かつ安定な磁界が得
られる小型の磁気回路を目的に種々検討した結
果、前述の第４図の磁気回路において、板状継鉄
を長方形とし、永久磁石の各々の対向面における
磁束発生量を、板状継鉄の長辺側と短辺側とで所
要量異なるように、永久磁石の磁気的なバランス
を調整することによつて、磁気回路の小型軽量化
とともに、磁気回路空隙内の磁界均一度が著しく
向上し、高精度で均一な磁界域を拡大できること
を知見したものである。

すなわち、この考案は、柱状継鉄を間隔部材と
して空隙を形成し磁気的に接続して対向する一対
の板状継鉄の対向面に永久磁石を着設し、各永久
磁石の対向面に磁極片を設けて、該空隙に磁界を
発生させる磁界発生装置において、一対の板状継
鉄を長方形となし、板状継鉄の短辺（Ｌ）と磁極
片の該短辺方向の寸法（Ｄ）との比Ｄ／Ｌを0.6
〜1.2となし、かつ永久磁石の各々の対向面にお
ける磁束発生量が、板状継鉄長辺側対向面より、
板状継鉄短辺側対向面の磁束発生量が多い特性を
有する前記永久磁石よりなることを特徴とする磁
界発生装置である。

考案の好ましい構成 板状磁極片は、板状継鉄の短辺（Ｌ）と長辺
（Ｗ）との比率Ｌ／Ｗを、被診断対象物の大きさ、
磁極片の該短辺方向の寸法（Ｄ）、板状継鉄を磁
気的に接続する継鉄の形状、寸法等の応じて適宜
選定するが、通常1.5〜2.5程度が望ましい。

また、板状継鉄の短辺（Ｌ）と磁極片の該短辺
方向の寸法（Ｄ）との比が0.6未満では、空隙に
おける水平面での磁界均一度の低下は僅かである
が、磁気回路の小型化が実現できず、また、1.2
を越えると、板状継鉄からの突出部が増えて、該
磁極片からの漏洩磁束が増加し、空隙内の磁界均
一度と伴に磁界強度も低下させるため、該比Ｄ／
Ｌを0.6〜1.2とすることが望ましい。

この考案において、永久磁石は、楕円状や、直
径方向外面に別の永久磁石を接続したり、円板状
永久磁石でその厚みを変えたり、磁気特性の異な
る２種の永久磁石を組合せるなど、各々の対向面
における磁束発生量が、板状継鉄長辺側対向面よ
り、板状継鉄短辺側対向面の磁束発生量が多くな
る構成となし、磁極片周囲の磁界分布を、板状継
鉄が正方形である場合と等価にできれば、いかな
る構成でもよく、板状継鉄の寸法、所要空隙の大
きさ等応じて、永久磁石の形状、寸法、磁気特性
を適宜選定するとよい。

板状継鉄の短辺と永久磁石の当該方向の寸法比
は、永久磁石の形状等によるが、磁極片と同程度
とするのが望ましい。

また、板状継鉄を磁気的に接続する柱状継鉄
は、四方を開放できる４本の円柱状継鉄や開口部
を一方向とする一対の板状や角柱状継鉄を適宜選
定できる。

さらに、磁極片は、種々形状が採用でき、磁極
面に環状の突起を設けるのもよく、磁極面平面の
周縁部や任意の箇所に断面三角形や台形の突起と
するなど、種々の形状の突起が採用でき、また、
環状突起の中央に凸状突起を連続、非連続で設け
るのもよい。

この考案において、永久磁石の構成と同様目的
で、磁極片からの磁束の一部を分路して、磁極片
周囲の磁界分布を、板状継鉄が正方形である場合
と等価とする磁束シヤント材を磁極片に近接また
は当接させて配置するのもよく、その形状、寸法
は、磁極片に近接または当接する位置などに応じ
て、適宜選定されるべきであり、さらに、配置方
法も磁極片への距離や位置関係を可変となした
り、磁気回路外に設けたり、直接、板状継鉄の着
設するなど種々の手段が採用できる。

この考案の磁界発生装置に用いる永久磁石は、
フエライト磁石、アルニコ系磁石、希土類コバル
ト系磁石が使用できるが、先に出願人が提案し
た、高価なSmやCoを含有しない新しい高性能永
久磁石としてFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石は、その最
大エネルギー積が大きいだけでなく、残留磁束密
度（Br）の温度係数が、0.07％／℃〜0.15％／℃
なる温度特性を有するため、この永久磁石を上記
のNMR−CTに適用することにより、装置の小
形化が達成でき、すぐれた性能が得られ、さら
に、この永久磁石の磁気特性は、特に０℃以下に
冷却して使用することにより、著しく高い最大エ
ネルギー積を得ることができ、磁石の有効利用が
できる。

上記のFe−Ｂ−Ｒ系永久磁石は、Ｒ（ＲはNd，
Pr，Dy，Ho，Tbのうち少なくとも１種あるい
はさらにLa，Ce，Sm，Gd，Er，Eu，Tm，
Yb，Lu，Ｙのうち少なくとも１種）８原子％〜
30原子％、B2原子％〜28原子％、Fe42原子％〜
90原子％を主成分とし、主相が正方晶相からなる
永久磁石であり、ＲとしてNdやPrを中心とする
資源的に豊富な軽希土類を用い、Ｂ，Feを主成
分として25MGOe以上の極めて高いエネルギー
積を示す、すぐれた永久磁石である。

図面に基づく考案の開示 第１図はこの考案による磁界発生装置を示す横
断上面図と正面説明図である。第２図と第３図は
この考案による永久磁石の構成を示す横断上面説
明図と縦断説明図である。

実施例の磁気回路は、４本の円柱状継鉄１を間
隔部材として、これを長方形主面を有する板状継
鉄２の４隅に配置して、一対の板状継鉄２間に空
隙５を形成し、かつ一対の板状継鉄２を磁気的に
接続し、さらに、各板状継鉄２の対向面に永久磁
石３を着設し、各永久磁石３の対向面に、環状突
起６を有する円板状の磁極片４を設けて、該空隙
５に磁界を発生させる構成からなる。

磁極片４は、周縁部に断面台形の環状突起を６
を設けてあり、さらに環状突起６の中央にも平円
面状の突起部を設けてある。

第１図に示す磁気回路中の永久磁石３は、板状
継鉄２の長辺方向（図中Ｙ方向）が長径の楕円状
永久磁石からなる。

永久磁石３は、板状継鉄２短辺側対向面、図に
おいてＡにて示す範囲の面積を、板状継鉄２長辺
側対向面、図においてＢにて示す範囲の面積を広
くすることにより、永久磁石３の各々の対向面に
おける磁束発生量が、板状継鉄２長辺側対向面よ
り、板状継鉄２短辺側対向面の磁束発生量が多い
特性を有する。

この構成により、磁極片４周囲の磁界分布を、
実質的に、板状継鉄が正方形である場合と等価と
することができる。

また、一対の板状継鉄２の長辺中央部に、長方
形状の磁束シヤント材７を装着し、磁極片４に近
接配置させてあり、磁束シヤント材７の長孔に板
状継鉄２へのボルト止めをする構成により、上下
方向に移動可能となし、磁極片４からの磁束シヤ
ント量を可変となしてある。

この磁束シヤント材７により、磁極片４からの
磁束の一部を分路して、磁極片４周囲の磁界分布
を容易に調整できる。

また、第２図に示す磁気回路中の永久磁石８
は、円板状の永久磁石の該短辺側外周面の直径方
向に、略直方体状の永久磁石８ａを付着したこと
により、第１図の構成と同様に、板状継鉄２短辺
側の永久磁石３対向面からの磁束発生量を多くし
た構成である。

第３図に示す実施例では、永久磁石９は同一組
成の一体の永久磁石からなるが、板状継鉄２短辺
側対向面に配置した永久磁石９ａの厚みを、板状
継鉄２長辺側対向面に配置した永久磁石９ｂの厚
みよりも厚くすることにより、第１図の構成と同
様に、板状継鉄２短辺側の永久磁石３対向面から
の磁束発生量を多くした構成である。

かかる永久磁石の構成とすることにより、第２
図及び第３図の実施例の場合においても、第１図
と同様に磁極片４周囲の磁界分布を、実質的に、
板状継鉄が正方形である場合と等価とすることが
できる。

実施例 第１図に示した構成において、最大エネルギー
積35MGOeの特性を有するFe−Ｂ−Ｒ系板状永
久磁石を、その長径が1010mm、短径が970mmの略
楕円状に構成し、磁極片の対向距離として、450
mmに設定し、板状磁極片寸法、1000mmＬ×1800mm
Ｗ×120mmＴ、磁極片外径Ｄを950mmとし、組立を
行なつたのち、400mm長さ×250mm幅×15mm厚み寸
法の磁束シヤント材を上下動させて調整したとこ
ろ、空隙中心における水平面上の半径100mm内の
磁界均一度は40ppm以下のすぐれた値が得られ
た。

また、上記の構成からなる実施例の磁界発生装
置の場合、その設置スペースは、同等の均一磁界
で比較すると、第４図の比較磁界発生装置の80％
程度でよく、装置の小型軽量化にすぐれているこ
とが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による磁界発生装置を示す横
断上面図と正面説明図である。第２図と第３図は
この考案による永久磁石の構成を示す横断上面説
明図と縦断説明図である。第４図は磁界発生装置
を示す横断上面図と正面説明図である。 １……円柱状継鉄、２……板状継鉄、３，８，
９……Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石、４……磁極片、
５……空隙、６……環状突起、７……磁束シヤン
ト材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 柱状継鉄を間隔部材として空隙を形成し磁気的
   に接続して対向する一対の板状継鉄の対向面に永
   久磁石を着設し、各永久磁石の対向面に磁極片を
   設けて、該空隙に磁界を発生させる磁界発生装置
   において、一対の板状継鉄を長方形となし、板状
   継鉄の短辺（Ｌ）と磁極片の該短辺方向の寸法
   （Ｄ）との比Ｄ／Ｌを0.6〜1.2となし、かつ永久
   磁石の各々の対向面における磁束発生量が、板状
   継鉄長辺側対向面より、板状継鉄短辺側対向面の
   磁束発生量が多い特性を有する前記永久磁石より
   なることを特徴とする磁界発生装置。