JPH0287505A

JPH0287505A - Ｍｒｉ用磁界発生装置

Info

Publication number: JPH0287505A
Application number: JP63238369A
Authority: JP
Inventors: Hideya Sakurai; 桜井　秀也; Shigeru Sato; 茂佐藤
Original assignee: Hitachi Medical Corp; Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-03-28

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】利用産業分野この発明は、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撮影装置
（以下ＭＨＩという）等に用いられる永久磁石を使用し
た磁界発生装置に係り、大きな空隙内に安定した均一な
静磁界を形成するとともに、磁極片の空隙対向面を中央
バルク部とその外周に放射状の溝またはスリットを設け
、傾斜磁界コイルの影響による磁極片に発生ずる渦電流
の低減を図ったＭＲＩ用磁界発生装置に関する。

背景技術ＭＨＩに用いる磁界発生装置として、第１０図に示す如
き構成が知られている。

すなわち、一対の永久磁石構成体（ＩＸＩ）の各々の一
方端に磁極片（２Ｘ２）を固着して対向させ、他方端を
継鉄（３）にて連結し、磁極片（２）（２）間の空隙（
４）内に、静磁界を発生させる構成である。

傾斜磁界コイル（１０）は、各磁極片（２Ｘ２）の近傍
に配置され、空隙（４）内の位置情報を得るために、通
常ｘ、　ｙ、　ｚの３方向に対応する３組のコイル群か
らなるが、図示においては簡略して記載している。

この傾斜磁界コイルに、パルス電流を印加することによ
って短時間で所要方向に傾斜した磁界を発生することが
できる。

上記構成からなるＭＲＩ用磁界発生装置（以下磁界発生
装置という）において、空隙（４）は、人体の一部また
は全部が挿入できるだけの広さが必要であり、しかも鮮
明な断層イメージを得るためには、通常空隙（４）内に
１〜１０ｋＧでかつｌＸｌ０−４以下の精度を有する安
定した強力な均一磁界を形成することが要求される。

従来技術の問題点第１０図に示す如く、従来の磁界発生装置において１傾
斜磁界コイル（ｌＯ）は、被検体が入る空隙（４）の高
さを高く確保するため、通常、磁極片（２に２）の近傍
に配置される。

この磁極片（２）は、通常電磁軟鉄等の磁性材料を削り
出した板状のバルク、すなわち、一体物から構成される
。

従って、傾斜磁界コイル（１０）にパルス電流を流すと
、その電流の立上り、立下がり時に発生するパルス状の
磁界により、磁極片（２）（２）に渦電流が発生する。

この渦電流は、傾斜磁界コイル（１０）にて形成される
磁界と反対方向の磁界を形成するため、傾斜磁界が所定
の強度に達するのに多くの時間を要することになり、必
然的に高速スキャン等の新イメージングテクニックが使
用できなかった。

かかる時間を短縮するために、容量の大きな電源を用い
る手段もあるが効率が悪く、装置全体のコストを高騰さ
せる要因ともなっていた。

上述の問題を解決する手段として、第９図に示す如く、
磁極片（６）として軟質磁性薄板を一方向に積層してな
る平板状の積層体（７Ｘ７）を、その積層方向が互いに
略９０度異なるよう二層に配置−水化した構成のものを
用いた磁界発生装置が提案（特開昭６１−２０３６０５
号）されている。

しかし、上記構成の磁極片（６）は実用面において多く
の欠点を有していることが解った。すなわち、渦電流の
発生を防ぐためには、積層体を構成する軟質磁性薄板を
十分に薄くする必要があり、さらに、実用化するために
は２０００〜３０００枚の軟質磁性薄板を積層する必要
がある。

また、これら軟質磁性薄板を一体化するためには通常エ
ポキシ系接着剤等を用いるが、積層−水化作業は極めて
繁雑なものとなる。

さらに、接着後の機械的強度が乏しいため、装置への組
立作業の際に、磁石による吸引力によって破損しやすい
等の問題があった。

また、前記従来の構成では、渦電流の発生を防ぐ効果は
あるが、その反面、従来のバルク材（一体物）から構成
される磁極片に比べて空隙内の磁界均一度が低下するこ
とが解った。

すなわち、積層体からなる磁極片の空隙対向面は、積層
一体止後、所謂サーフエサ−とよばれる研削機等にて加
工されるが、各々軟質磁性薄板間には非磁性部材が介在
し、積層方向と非積層方向とで見掛上の透磁率が異なる
ため、空隙内に発生される磁束も部分的に不均一になる
ものと思われる。

発明の目的この発明は、上記現状に鑑み提案するもので、加工、製
造が容易で、かつ空隙内の磁界均一度を低下させること
なく、渦電流の発生を防ぐことができる磁極片を配置し
た磁界発生装置の提供を目的とするものである。

発明の概要この発明は、磁界発生装置において、空隙に対向する磁
極片をバルク材で構成し、特に、傾斜磁界コイルが配置
される近傍、すなわち、磁極片の外周部に放射状の溝を
設けることにより、磁極片の中央部の磁界均一度を低下
させることなく、渦電流防止を可能にし、また磁極片全
体の機械的強度を確保できることを知見し、発明を完成
したものである。

ずなわち、この発明は、空隙を形成して対向する一対の永久磁石構成体を継鉄で
磁気的結合し、各永久磁石構成体の空隙対向面に磁極片
を固着し、該空隙に磁界を発生させる磁界発生装置にお
いて、磁極片の空隙対向面の中央部が平坦面からなる中央バル
ク部で形成され、中央バルク部の外周側がバルク部中心
から放射状に配置された複数の半径方向の溝を有する外
周部から形成されたことを特徴とするＭＲＩ用磁界発生
装置である。

また、磁極片が、磁極片の空隙対向面の中央部が平坦面からなる中央バル
ク部で形成され、中央バルク部の外周側がバルク部中心
から放射状に配置された複数の半径方向のスリットを有
する外周部から形成されたことを特徴とするＭＲＩ用磁
界発生装置である。

発明の構成この発明において、磁気回路は、空隙を形成して対向す
る一対の永久磁石構成体を継鉄で磁気的結合し、各永久
磁石構成体の空隙対向面に磁極片を固着した構成であれ
ば、いかなる構成であってもよく、永久磁石の磁気特性
、形状寸法、継鉄の形状寸法及び所要空隙の大きさ等に
応じて、例えば、磁極片の中央バルク部径、溝数、磁極
片を構成する磁性板の積層構造の構築手段やその位置等
を適宜選定することが望ましい。

かかる磁気回路に用いる永久磁石は、フェライＨｉｆ１
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、先に提案（特願昭５７−１４５０７２号）された
、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３０ＭＧＯｅ以
上の極めて高いエネルギー積を示す、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系永
久磁石を使用することにより、著しく小型化することが
できる。

また、磁極の形状は後述する実施例において詳述するが
、特に、空隙対向面の周縁部に環状の凸状突起を設けた
り、さらに中央部に断面台形状の凸状突起を設けること
によって、磁束を空隙内に集中し易いようにするととも
に、磁界均一度を一層向上させることが可能となる。

発明の好ましい実施態様第１図ａ、ｂはこの発明の一実施例を示す磁界発生装置
の縦断面図と横断面図である。

第２図ａ、ｂから第６図ａ、ｂは各々この発明による磁
極片を示す平面図とａ図Ｂ−Ｂ縦断説明図である。

第１図に示す磁界発生装置は、一対の永久磁石構成体（
ＩＸＩ）の各々の一方端に磁極片（２０Ｘ２０）を固着
して対向させ、他方端を継鉄（３）にて連結し、磁極片
（２０Ｘ２０）間の空隙（４）内に静磁界を発生する構
成である。

また、磁界発生装置の各々磁極片（２０Ｘ２０）の近傍
に、傾斜磁界コイル（ＩＯＸＩＯ）が配置される。

このような構成において、円板状の磁極片（２０Ｘ２０
）は、その空隙対向面の中央部が平坦面からなる中央バ
ルク部（２１）で形成され、さらに外周側がバルク部（
２１）中心から放射状に配置された複数、図では８本の
半径方向の溝（２３）を有する外周部（２２）から形成
されている。

通常、渦電流は傾斜磁界コイル（１０）と対向する磁極
片表面（空隙対向面）近傍に発生するが、図示の如く、
傾斜磁界コイル（１０）と対向する外周部（２２）の表
面は、溝（２３）にて複数に分割されて実質的に隣接す
る表面部分は互いに電気的に絶縁されるため、渦電流の
発生を防止することができる。

また、中央バルク部（２１）は平坦面となっており、空
隙（４）内に均一に磁束を発生することができるため、
空隙（４）内の磁界均一度の低下を招くことがない。

さらに、中央バルク部（２１）と外周部（２２）とは一
体物にて形成されるため取扱いが容易で、しかも機械的
強度も十分確保できる。

第２図に示す磁極片は前述した第１図の磁極片（２０）
と同一構成からなる。

すなわち、磁極片（２０）は、円板状部材の一方主面に
溝フライス等の加工機にて複数の溝（２３）を加工する
だけでよく、空隙対向面の中央部が平坦面からなる中央
バルク部（２１ンで形成され、さらに外周側がバルク部
（２１）中心から放射状に配置された８本の半径方向の
溝（２３）を有する外周部（２２）から形成された磁極
片（２０）を極めて容易に作成できる。

第３図に示す磁極片（３０）は、円板状部材の外周部に
メタルソー等の加工機にて複数のスリット（３３）を加
工し、空隙対向面の中央部が平坦面からなる中央バルク
部（３１）で形成され、さらに外周側がバルク部（３１
）中心から放射状に配置された８本の半径方向のスリッ
ト（３３）を有する外周部（３２）から形成され、第２
図の構成と同様な効果を得ることができる。

第４図に示す磁極片（４０）は、実質的に第２図の構成
と同様であり、円板状磁性体（４４）の上に配置された
ことを特徴とする。

すなわち、円板状磁性体（４４）の上に第３図の磁極片
（３０）と同様構成のスリットを設けた円板状磁性体を
積層固着して、空隙対向面の中央部が平坦面からなる中
央バルク部（４１）で形成され、さらに外周側にバルク
部（４１）中心から放射状に配置された８本の半径方向
の溝（４３）を有する外周部（４２）を形成した構成で
ある。

第５図に示す磁極片（５０）は、中央部に凸状突起とし
て中央バルク部（５１）を形成する円板状磁性体（５４
）の上面に、扇形の複数の外周部材（５２）を間隙（５
３）を形成して環状に配置したもので、第２図及び第４
図の構成と実質的に同一構成となる。第２図の溝（２３
）に相当する間隙（５３）は電気的に絶縁されていれば
良く、接着剤等が介在してもよい。

第６図に示す磁極片（６０）は、実質的に第２図、第４
図、第５図と同様構成であり、周縁部に環状突起（６５
）を設け、さらに中央バルク部を断面台形状の凸状突起
にて形成した構成からなる。

すなわち、円板状磁性材（６４）の上に断面台形状の凸
状突起を構成する中央バルク部利（６１）と、その周辺
に環状突起（６５）を有する形状のものに第３図に示す
磁極片（３０）と同様構成のスリットを設けた円板状磁
性体を積層固着した構成からなる。

第６図の磁極片（６０）は、第２図〜第５図の構成と同
様な効果を有するが、これらに比べより一層高い磁界均
一度を得ることができる。

以上に示す如く、この発明による磁極片は、いずれの構
成においても、溝フライス、メタルソー、エンドミル、
ブローチ等の切削加工機による溝加工あるいはスリット
加工、または、所要形状からなる部材をエポキシ系の接
着剤等にて固着する等、極めて容易な方法にて作製する
ことができる。

第１図〜第６図に示す実施例においては、磁極片の外周
部に形成した溝またはスリットを、いずれも８本で構成
した場合のみ示しているが、任意の本数とすることがで
きる。

発明者らの実験によれば、溝またはスリットは、１本で
も渦電流の防止効果が得られるが、特に、２本以上の場
合に効果が大きく、その本数が増える程好ましく、磁極
片の形状寸法、及び加工方法等を考慮して選定すること
が望ましい。また、これらの溝またはスリットは必ずし
も対称位置に設ける必要はない。

溝またはスリットの幅は、磁極片外周部の表面を複数に
分離して実質的に隣接表面部分を電気的に絶縁する効果
が得られれば良く、必要以上に幅を広くすることは、磁
界均一度の低下を招くことから通常１〜４ｍｍ程度が有
効である。

また、溝の深さ、スリットの高さは磁極片の材質や傾斜
磁界コイルに流す電流の特性等に応じて適宜選定する必
要があるが、通常５〜３０ｍｍ程度が有効である。

中央バルク部は、磁界均一度及び機械的強度の向上から
はできるだけ広いほうが望ましいが、渦電流防止の目的
からは溝、スリットをできるだけバルク中心部まで長・
、することが望ましく、傾斜磁界コイルの位置等を考慮
して、その広さを決定することが必要である。

実施例実施例１第１図と同様構成の磁界発生装置に、（ＢＨ）ｍａｘ３
５ＭＧＯｅを有するＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石を用い、磁
極片周縁部に第６図に示す環状突起を設け、さらにバル
ク中央部を断面台形状の凸状突起に形成した構成からな
る磁極片を用い、磁極片直径８５０ｍｍ、一対の磁極片
間距離４５０ｍｍに設定し、空隙内の磁場を測定した。

磁極片の中央バルク部直径を３００ｍｍとし、幅１ｍｍ
の溝（間隙）の本数を増した場合の渦電流防止効果を調
べ、その結果を第７図に示す。

第７図は、横軸に溝の数、縦軸に２方向傾斜磁界コイル
に１００Ｈｚの正弦波電流を流したときに得られる空隙
内における相対傾斜磁界強度比、すなわち、磁極片がバ
ルク状態での傾斜磁界強度と磁極片に溝を入れた状態で
の傾斜磁界強度との比を示す。

なお、測定時の２方向傾斜磁界コイルの外径は６００ｍ
ｍであった。

第７図から明らかなように、溝数が２本となることで磁
極片表面に生じる渦電流が減少するため傾斜磁界強度は
大幅に増加し、さらに溝数を増すことによって徐々に強
度が増加することが解かる。

実施例２実施例１で用いた磁界発生装置の構成において、溝数を
８本に限定し、中央バルク部の直径を変化させた時の磁
界均一度と渦電流防止効果との変化を調べ、その結果を
第８図に示す。

第８図は、横軸に磁極片直径（Ｄｌ）と中央バルク部直
径（Ｄ２）の比（Ｄ２／Ｄ１）、縦軸に磁界均一度及び
相対傾斜磁界強度比を示す。

第８図から明らかなように、中央バルク部の直径が小さ
くなるほど傾斜磁界強度は強くなるが、磁界均一度が低
下することが解かる。

発明の効果以上に詳述した如く、この発明による磁界発生装置は、
磁極片の中央バルク部を残して外周部に溝加工やスリッ
ト加工を施すだけで、容易に渦電流防止が可能となり、
また、磁極片中央部に空隙対向面が平担面からなるバル
ク部が存在するため、磁界均一度の低下を招くことなく
、さらに、機械的強度が確保できることから、磁気回路
の組立時の取扱いが容易となり、実用面においてすぐれ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂはこの発明の一実施例を示す磁界発生装置
の縦断面図と横断面図である。第２図ａ、ｂから第６図ａ、ｂは各々この発明による磁
極片を示す平面図とａ図Ｂ−Ｂ縦断説明図である。第７図はこの発明の磁界発生装置の効果を示すグラフで
あり、溝の数と相対傾斜磁場強度比との関係を示すグラ
フである。第８図はこの発明の磁界発生装置の効果を示すグラフで
あり、中央バルク部と磁極片の直径比と相対傾斜磁場強
度比及び磁界均一度との関係を示すグラフである。第９図ａ、ｂは従来の磁界発生装置に用いられた磁極片
を示す平面と正面説明図である。第１０図は従来の磁界発生装置の縦断説明図である。 ■・・・永久磁石構成体、２，６・・・磁極片、３・・
・継鉄、４・・・空隙、７・・・積層体、１０・・・傾
斜磁界コイル、２０．３０，４０，５０．６０・・・磁
極片、２１．３１，４１，５１，６１・・・中央バルク
部、２２．３２．４２・・・外周部、２３．４３・・・
溝、３３・・・スリット、５２．６２・・・外周部材、
５３．６３・・・１７ＪＪｌ涼、５４．６４・・・円板
状磁性体、６５・・・環状突起。

Claims

【特許請求の範囲】１空隙を形成して対向する一対の永久磁石構成体を継鉄で
磁気的結合し、各永久磁石構成体の空隙対向面に磁極片
を固着し、該空隙に磁界を発生させるＭＲＩ用磁界発生
装置において、磁極片の空隙対向面の中央部が平坦面からなる中央バル
ク部で形成され、中央バルク部の外周側がバルク部中心
から放射状に配置された複数の半径方向の溝を有する外
周部から形成されたことを特徴とするＭＲＩ用磁界発生
装置。２空隙を形成して対向する一対の永久磁石構成体を継鉄で
磁気的結合し、各永久磁石構成体の空隙対向面に磁極片
を固着し、該空隙に磁界を発生させるＭＲＩ用磁界発生
装置において、磁極片の空隙対向面の中央部が平坦面からなる中央バル
ク部で形成され、中央バルク部の外周側がバルク部中心
から放射状に配置された複数の半径方向のスリットを有
する外周部から形成されたことを特徴とするＭＲＩ用磁
界発生装置。