JPH03272581A - 核磁気共鳴装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所定の空間に均一な磁場を発生する核磁気共
鳴装置に係り、特に、磁場均一度を向上させながら磁石
全体の容積を削減するための前記静磁場補正用磁性体小
片の配置方式とその固定手段とに関するものである。

〔従来の技術〕

磁性体小片の配置による磁場調整については、例えば、
マグネティック　レゾナンス　イン　メデイスン　１す
なわちＭａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ。

Ｍ　ｅ　ｄ　、　１　（１９８４）　４４頁〜６５頁に
おいて論じられている。

この文献によれば、磁石ボア内の磁場は、領域を球にと
れば１球面調和関数であるから、ルジャンドル関数、ル
ジャンドル陪関数で展開できる。

このうち、ルジャンドル関数による展開項をＺＯｎａ１
項、ルジャンドル陪関数による展開項をＴｅ５ｓｅｒａ
１項という。

磁性体による磁場補正とは、磁性体を適切に配置するこ
とにより、定数項以外のＺｏｎａ１項とＴｅ５ｓｅｒａ
１項とを任意の大きさに発生させ、測定領域の磁場の展
開係数をＯにすなわち定数項のみとすることである。

第１１図に示すように、−様な磁場中のｒの位置に置か
れた鉄片が作る磁場は、下記の式で表せる。

Ｘ　ｒ”Ｐｎ、ｍ　（ｃｏｓθ）　ｃｏａｍ（θ−φ）
］　　　　　　　・（Ｉ−１）このよるに、展開項は、
静磁場コイル周方向不均一度の次数を表すｍおよび軸方
向不均一度を表すｎを用いて表示される。

上記文献には１ｍ≦２次の項を発生させるための磁性体
の配置方法が示されている。

第１１図に示す座標において、磁場をルジャンドル関数
およびルジャンドル陪関数で展開した場合、展開項ｍ＝
ｏ次項に関しては、磁性体小片を周方向に一様に配置す
れば、補正可能であることが示されている。

また、展開項ｍ＝１次項に関しては、磁性体小片を第１
２図に示す角度分割の位置および各位置を９０＠、１８
０”　、２７０°回転させた位置に配置すれば、補正可
能であることが示されている。

さらに、展開項ｍ＝２次項に関しては、第１３図に示す
角度分割の位置および各位置を４５゜９０”　　１３５
°回転させた位置に磁性体小片を配置すれば、補正可能
であることが示されている。

一方、各々の展開項ｍ次項における展開項ｎ次項を補正
するには、各々の磁性体小片の配置を静磁場コイル軸方
向に移動させれば、補正可能であることが示されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、磁場をルジャンドル関数およびルジャ
ンドル陪関数で展開した場合のｍ≦２次項について、磁
性体小片の配置位置を示しているのみであり、磁性体小
片の支持固定方法については何も示していない。

従来は、上記ｍ≦２次項までの補正で十分とされていた
が、最近は、より高い分解能が求められることから、磁
場精度に関する要求が厳しくなっており、また、設置容
積の小さな磁石システムが求められることから、磁場の
展開項ｍ＝３．ｍ＝４次項についても、磁場補正を行う
ことが必要となってきており、その場合の磁性体小片の
支持固定方法も考慮しなければならなくなった。

本発明の目的は、磁場の展開項ｍ＝ｏ〜４次項を考慮し
た磁性体小片の配置取り付けが可能であり、合理的かつ
効果的に磁場を補正できる核磁気共鳴装置を提供するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、一定の静磁場を
発生し中心に均一な磁場を形成する磁場コイルと、前記
静磁場を補正する磁性体小片と、この磁性体小片を装置
本体側に固定する非磁性体とを含む核磁気共鳴装置にお
いて、前記非磁性体が、円筒面上の円周方向で４８×ｎ
（ｎ：自然数）に角度分割した位置に取り付けられ円筒
軸方向に可動の同一形状の部材からなり、前記磁性体小
片が、前記軸方向可動非磁性体上に取り付けられる核磁
気共鳴装置を提案するものである。

本発明は、また、一定の静磁場を発生し中心に均一な磁
場を形成する磁場コイルと、前記静磁場を補正する磁性
体小片と、当該磁性体小片を装置本体側に固定する非磁
性体とを含む核磁気共鳴装置において、前記磁性体小片
が、円筒面上の円周方向に隣合う角度７．５＠で形成さ
れるグループの集合として設定された位置に取り付けら
れた核磁気共鳴装置を提案するものである。

この場合、前記非磁性体は、円筒状非磁性体と、当該非
磁性体上に取り付けられ軸方向に可動の非磁性体とで構
成してもよい。

いずれの場合も、前記軸方向可動非磁性体の各々は、隣
合う非磁性体間に自らの幅の約１０％の隙間を有し、局
方向にも可動の部材とすることもできる。

前記非磁性体は、隣合う非磁性体同士で支え合い軸方向
に可動の同一部材で形成することも可能である。

さらに、任意の磁性体小片の周方向取り付け位置から４
５°毎の位置または各々隣合う非磁性体により決定され
た位置の中で該当する位置のうち少なくとも１個所を磁
性体小片またはその固定用非磁性体を直接的にまたは間
接的に装置本体側に支持する位置とする。

また、前記磁性体小片は、前記非磁性体にねじにより固
定される小片からなりまたはねじそのものである。

前記軸方向可動非磁性体は、引き抜き加工で製造するこ
ともできる。

〔作用〕

本発明においては、非磁性体を、円筒面上の円周方向で
４８×ｎ　（ｎ：自然数）に角度分割した位置に取り付
けられ円筒軸方向に可動の同一形状の部材とし、磁性体
小片を前記軸方向可動非磁性体上に取り付けるので、実
施例に関して後述するように、展開項ｍ＝４次項までの
すべてについて補正する磁性体小片の配置が可能となる
。

具体的に実現する最も単純な構成は、磁性体小片を、円
筒面上の円周方向に隣合う角度７．５゜すなわち４８分
割で形成されるグループの集合として設定された位置に
取り付けることである。

この場合、非磁性体は、円筒状非磁性体と、この非磁性
体上に取り付けられ軸方向に可動の非磁性体との２重構
造とすることもできる。

いずれの場合も、前記軸方向可動非磁性体の各々は、隣
合う非磁性体間に自らの幅の約１０％の隙間を設けると
、周方向にも可動となり、より細かい磁場調整が可能と
なる。

前記非磁性体は、２重構造とせず、隣合う非磁性体同士
で支え合い、軸方向に可動の同一部材で形成することも
できる。

さらに、任意の磁性体小片の周方向取り付け位置から４
５°毎の位置または各々隣合う非磁性体により決定され
た位置の中で該当する位置のうち少なくともＩＩＩ所を
磁性体小片またはその固定用非磁性体を直接的にまたは
間接的に装置本体側に支持する位置とすると、十分な支
持固定強度が確保される。

また、前記磁性体小片は、前記非磁性体にねじにより固
定される小片とし、またはねじそのものとすることがで
き、非磁性体が軸方向に引き出し可能であることと相俟
って１位置調整や固定が非常に楽となる。

その軸方向可動非磁性体は、同一形状の長尺物の形状で
あるから、従来のようにモールディング等の方式で製造
する必要はなく、引き抜き加工した部材を切断して簡単
にかつ大量に製造でき、コストを大幅に下げることが可
能となる。

結局、本発明によれば、設置容積を縮小した核磁気共鳴
装量においても、磁場展開項ｍ＝＝３以上の項を補正で
きるので１例えば静磁場コイル中心付近の８０ｍ球領域
では、不均一度が５ｐｐｍ以下の均一磁場を達成できる
。

〔実施例〕

次に、第１図〜第１０図を参照して、本発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明による磁性体小片の固定方式の一実施例
を示すＸ−Ｙ平面方向の断面図である。

本実施例においては、円筒状非磁性体４９の上に４８本
の軸方向に可動の非磁性体１〜４８を取り付け、その軸
方向可動非磁性体１〜４８上に磁性体小片を固定するよ
うになっている。この場合、円周を４８等分しであるの
で、軸方向可動非磁性体１〜４８は７．５＠毎の位置に
配置されることになる。

これらの軸方向可動非磁性体１〜４８の円筒状非磁性体
４９への支持固定位置を、第６図に示すように、１，７
，１３，１９，２５，３１，３７゜４４の位置すなわち
非磁性体１の位置から周方向でＯ’、４５”、９０’　
　１３５°　１８０”２２５＠、２７０＠、３１５°の
位置のうち、少なくとも１個所とした場合は、以下の手
順で、磁場補正を実行する。

上記文献ｌに示される決定方法を参照すると。

磁場展開項ｍ＝３次項を補正するための周方向磁性体小
片の配置位置は、例えばどの磁性体小片に対してもπ／
２．π／４の角度をなす磁性体小片が存在するような配
電とすればよく、第２図または第３図に示す配置等が考
えられる。

また、展開項ｍ＝４次項を補正するための周方向磁性体
小片配置検電は、同様にして、例えばどの磁性体小片に
対してもπ／２．π／８の角度をなす磁性体小片が存在
するような配置とすればよく、第４図または第５図に示
す配置等が考えられる。

ここでは、展開項ｍ　＝　３次項の場合には第２図に示
す配電を用いて、また、展開項ｍ＝４次項の場合は第５
図に示す配電を用いて補正するものとして説明する。

磁場展開項ｍ＝３次偶関数項を補正する場合、周方向の
磁性体小片取り付け位置は、第２図に示される位置であ
り、静磁場コイル中心から等距離の軸方向位置に配置す
ることにより補正可能である。したがって、第１図の一
方向可動非磁性体２゜４．１４，１６，１８，２０，３
０，３２，３４゜３６．４６．４８の１２本だけを軸方
向に引き出して取り外し、磁性体小片を取り付ける。

また、磁場展開項ｍ＝４次偶関数項を補正する場合、周
方向の磁性体小片取り付け位置は、第５図に示される位
置であり、静磁場コイル中心から等距離の軸方向位置に
配置することにより補正可能である。したがって、第１
図の軸方向可動非磁性体２，４，１０，１２，１４，１
６，２２，２４．２６．２８，３４，３６，３８，４０
，４６゜４８の１６本だけを軸方向に引き出して取り外
し、磁性体小片を取り付ける。

さらに、磁場展開項ｍ＝ｏ次項を補正する場合、例えば
支持固定位置を軸方向可動非磁性体位１７゜１９．３１
，４４としたときは、それ以外の軸方向可動非磁性体を
軸方向に引き出して取り外し、磁性体小片を取り付ける
。

一方、各々のｍ次項における軸方向不均一度に対応する
ｎ次の項に関しては、その補正量が、第７図に示すよう
に、その軸方向取り付け位置により変化するので、その
最適取り付け位置および最適取り付け重量を決定し、そ
れに対応した軸方向可動非磁性体の上に取り付ければよ
い。

第７図は、磁場展開項ｍ　−４次項を補正した場合の各
項の発生量すなわち補正すべき量を示したものである。

磁場展開項ｍ＝ｏ次項も同時に発生している。したがっ
て、軸方向取り付け位置によっては、磁場展開項ｍ　＝
　Ｏ次項についても同時に補正することになる。

奇数関数項の補正の場合は、前述の各ｍ次項に対応した
磁性体小片取り付け位置と、展開項ｍ＝３次項の場合は
周方向に６０’回転した位置すなわち軸方向可動非磁性
体位置６，８，１０，１２゜２２．２４，２６，２８，
３８，４０，４２，４４の１２本を使用し、展開項ｍ　
＝　４次項の場合は局方向に４５°回転した位置すなわ
ち軸方向可動非磁性体位置５，６，８，９，１７，１８
，２０゜２１．２９，３０，３２，３３，４１，４２，
４４．４５の１６本を使用すれば、支持固定位置と干渉
を生ずることがなく、補正可能である。

さて、非磁性体１〜４８は、第８図に示すように、軸方
向に引き出し可能である。さらに、第９図に示すように
、自らの幅の約１０％程度の間隔をもって１例えば５０
■ピツチであれば、約５−の間隔を空けて取り付けるよ
うに幅を決めると。

隣合う非磁性体がそれぞれを引き出す際に互いのガイド
となることができ１作業効率が非常に良くなる。

なお、軸方向可動非磁性体の断面形状を、第１０図に示
すように形威し、それらを組合せて互いを支持するよう
にさせると、第１図の円筒状非磁性体４９のような支持
用非磁性体を用いることなく、磁性体小片を取り付ける
ことができる。

さらに、第８図または第９ＷＩの軸方向可動非磁性体１
〜４８は、その幅を統一して製造するだけで、磁性体小
片を適切な位置に固定するという目的が達成されるから
、従来のようなモールディング製法により製造する必要
はなく、引き抜き加工した長尺物を切断するだけで、安
価に大量生産できる。

また、ここでは図示していないが、磁性体小片は、軸方
向可動非磁性体の孔または溝に非磁性体のねじにより固
定してもよいし、磁性体小片自体をねじに形成してもよ
い。

以上の実施例は、軸方向可動非磁性体を周方向７．５°
毎の位置すなわち４８分割した位置に取り付けた場合で
あるが、このようにすると、第２図の展開項ｍ＝３次項
と第５図のｍ＝４次項およびｍ＝ｏ、１．２次項のすべ
てについて補正可能となる（それ以外、例えば第３図と
第４図の位置を組み合わせても、このように一定ピツチ
は得られない）、シたがって、製造においても、調整に
おいても、最も合理的な配置となっている。

この場合、磁性体小片の最小取り付け重量を小さくすれ
ば、各々の磁場展開項の最小補正量を、測定誤差等を含
めて、ｉｐｐｍ以下とすることも可能であり、結果とし
て、磁石中心付近の３０ａｉ球領域の磁場均一度を５ｐ
ｐｍ以下とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以下の効果が得られる。

（１）本発明においては、非磁性体を、円筒面上の円周
方向で４８×ｎ　（ｎ：自然数）に角度分割した位置、
特に４８分割の７．５°毎に取り付けられ円筒軸方向に
可動の同一形状の部材とし、磁性体小片を軸方向可動非
磁性体上に取り付けるので、展開項ｍ＝４次項までのす
べてについて補正する磁性体小片の配置が可能となる。

（２）　　この場合、非磁性体は、円筒状非磁性体と、
この非磁性体上に取り付けられ軸方向に可動の非磁性体
との２重構造とし、隣合う非磁性体間に自らの幅約１０
％の隙間を設けると、周方向にも可動となり、より細か
い磁場調整が可能となり、お互い挿入時のガイドとなる
ので、調整作業の効率が上がる。

（３）一方、非磁性体は、２重構造とせず、隣合う非磁
性体同士で支え合い、軸方向に可動の同一部材で形成す
ることもできる。この場合は、内部の円筒状非磁性体が
不要となるから、コストダウンにつながる。

（４）なお、任意の磁性体小片の周方向取り付け位置か
ら４５１毎の位置または各々隣合う非磁性体により決定
された位置の中で該当する位置のうち少なくとも１４１
所を磁性体小片またはその固定用非磁性体を直接的にま
たは間接的に装置本体側に支持する位置とすると、十分
な支持固定強度が確保される。

（５）　　また、前記磁性体小片は、非磁性体にねじに
より固定される小片とし、またはねじそのものとするこ
とができ、非磁性体が軸方向に引き出し可能であること
と相俟って１位置調整や固定が非常に楽となる。

（６）その軸方向可動非磁性体は、同一形状の長尺物の
形状であるから、従来のようにモールディング等の方式
で製造する必要はなく、引き抜き加工した部材を切断し
て簡単にかつ大量に製造でき、コストを大幅に下げるこ
とが可能となる。

（７）結局、設置容積を縮小した核磁気共鳴装置におい
て、特に円筒構造以外の磁性体構造物で自己磁気シール
ドを形成しているものにおいても、磁場展開項ｍ＝３以
上の項を補正できるので、例えば静磁場コイル中心付近
の３０ａ１球領域では、不均一度が５ｐｐｍ以下の均一
磁場を遠戚できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁性体小片の固定方式の一実施例
を示すＸ−Ｙ平面方向の断面図、第２図および第３図は
磁場展開項ｍ＝３次項を補正する場合の磁性体小片の周
方向配置位置の例を示す図、第４図および第５図は磁場
展開項ｍ＝４次項を補正する場合の磁性体小片の周方向
配置位置の例を示す図、第６図は磁場補正のための磁性
体小片を配置しなくともよい周方向位置すなわち磁性体
小片固定用非磁性体を支持するために使える周方向位置
を示す図、第７図は磁性体小片の軸方向取り付け位置に
よる補正量の変化を示す図、第８図は軸方向可動非磁性
体の一つを少し引き出した状態を示す図、第９図は軸方
向可動非磁性体相互の許容間隔を示す図、第１０図は軸
方向可動非磁性体を隣合うもの同士で支持させる方式を
示す図、第１１図は−様な磁場中の磁性体と測定位置を
示す図、第１２図は展開項ｍ＝１次項を補正する場合の
磁性体小片配置位置を示す図、第１３図は展開項ｍ＝２
次項を補正する場合の磁性体小片配置位置を示す図であ
る。 １〜４８・・・軸方向可動非磁性体、 ４９・・・円筒状非磁性体。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一定の静磁場を発生し中心に均一な磁場を形成する
   磁場コイルと、前記静磁場を補正する磁性体小片と、当
   該磁性体小片を装置本体側に固定する非磁性体とを含む
   核磁気共鳴装置において、 前記非磁性体が、円筒面上の円周方向で４８×ｎ（ｎ：
   自然数）に角度分割した位置に取り付けられ円筒軸方向
   に可動の同一形状の部材からなり、 前記磁性体小片が、前記軸方向可動非磁性体上に取り付
   けられることを特徴とする核磁気共鳴装置。 ２、一定の静磁場を発生し中心に均一な磁場を形成する
   磁場コイルと、前記静磁場を補正する磁性体小片と、当
   該磁性体小片を装置本体側に固定する非磁性体とを含む
   核磁気共鳴装置において、 前記磁性体小片が、円筒面上の円周方向に隣合う角度７
   ．５゜で形成されるグループの集合として設定された位
   置に取り付けられることを特徴とする核磁気共鳴装置。 ３、請求項２に記載の核磁気共鳴装置において、前記非
   磁性体が、円筒状非磁性体と、当該非磁性体上に取り付
   けられ軸方向に可動の非磁性体とからなることを特徴と
   する核磁気共鳴装置。 ４、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の核磁気共
   鳴装置において、 前記軸方向可動非磁性体の各々が、隣合う非磁性体間に
   自らの幅の約１０％の隙間を有し周方向にも可動である
   ことを特徴とする核磁気共鳴装置。 ５、請求項２に記載の核磁気共鳴装置において、前記非
   磁性体が、隣合う非磁性体同士で支え合い軸方向に可動
   の同一部材からなることを特徴とする核磁気共鳴装置。 ６、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の核磁気共
   鳴装置において、 任意の磁性体小片の周方向取り付け位置から４５゜毎の
   位置または各々隣合う非磁性体により決定された位置の
   中で該当する位置のうち少なくとも１個所を磁性体小片
   またはその固定用非磁性体を直接的にまたは間接的に装
   置本体側に支持する位置としたことを特徴とする核磁気
   共鳴装置。 ７．請求項１ないし６のいずれか一項に記載の核磁気共
   鳴装置において、 前記磁性体小片が、前記非磁性体にねじにより固定され
   る小片からなりまたはねじそのものであることを特徴と
   する核磁気共鳴装置。 ８．請求項１または３ないし７のいずれか一項に記載の
   核磁気共鳴装置において、 前記軸方向可動非磁性体が、引き抜き加工された同一断
   面形状の部材からなることを特徴とする核磁気共鳴装置
   。