JPH0423411A - Ｍｒｉ用磁界発生装置 - 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】 利用産業分野 この発明は、医療用磁気共鳴断層撮影装置（以下ＭＲＩ
という）等に用いられる永久磁石を使用した磁界発生装
置の改良に係り、永久磁石に着設する磁極片をソフトフ
ェライトで構成し、あるいはさらに磁石構成体側に軟鉄
材のベースを敷設して、空隙の磁界均一化、並びに傾斜
磁場コイルによる渦電流、残磁現象の低減を図ったＭＲ
Ｉ用磁界発生装置に関する。

背景技術 医療用磁気共鳴断層撮影装置（以下ＭＨＩという）は、
強力な磁界を形成する磁界発生装置の空隙内に、被検者
の一部または全部を挿入して、対象物の断層イメージを
得てその組織の性質まで描き出すことができる装置であ
る。

上記ＭＲＩ用の磁界発生装置において、空隙は被検者の
一部または全部が挿入できるだけの広さが必要であり、
かつ鮮明な断層イメージを得るために、通常、空隙内の
撮像視野内には、０．０５〜２．０Ｔでかつ１ｘｌＯ’
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。

ＭＲＩに用いる磁界発生装置として、第２図に示す如く
、Ｆｅ−Ｂ−Ｒ系磁石を用いた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
Ｘ２）間の空隙（４）内に、静磁界を発生させる構成が
知られている。

磁極片（２Ｘ２）には、空隙（４）内における磁界分布
の均一度を向上させるために、周辺部に環状突起（５）
を設けてあり、通常、電磁軟鉄、純鉄等の磁性材料を削
り出した板状のバルク（一体物）から構成される（特開
昭６０−８８４０７号公報）。

各磁極片（２Ｘ２）の近傍に配置される傾斜磁界コイル
（６）は、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、図示においてば簡略して記載している。

この傾斜磁界コイル（６）に、パルス電流を印加するこ
とによって台形波状に時間変化する所望方向の傾斜磁界
を発生することができる。

従来技術の問題点 傾斜磁界コイル（６）にパルス電流を流すと、磁極片（
２）は前述した如く板状のバルクから構成されるため、
その電流の立上り、立下がり時には、磁界が急激な変化
をするために、磁極片（２Ｘ２）に渦電流が発生する。

この渦電流は、傾斜磁界コイル（６）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。

上述の問題を解決する手段として、磁極片として軟質磁
性薄板を一方向に積層してなる平板状の積層体を、その
積層方向が互いに略９０度異なるよう二層に配置−磁化
した構成のものを用いた磁界発生装置（特開昭６１−２
０３６０５号）、比抵抗の高い磁性粉を用いた磁界発生
装置（特開昭６３−２５９０７号）が提案されている。

しかしながら、上述の渦電流低減を図った構成において
も、傾斜磁場コイル（ＧＯ）により形成される磁界によ
り磁極片が磁化され、磁気ヒステリシス現象によりＧＣ
パルスを停止後も電磁により、空隙内の均一度が乱れる
問題がある。

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、傾斜磁場コイルによる渦電流、並びに電磁現象を
低減できる磁極片を配置したＭＲＩ用磁界発生装置の提
供を目的とするものである。

発明の概要 この発明は、ＭＲＩ用磁界発生装置において、渦電流、
並びに電磁現象を低減できる磁極片を目的に種々検討し
た結果、磁石構成体側に軟鉄材のベースを敷設して、空
隙に対向する磁極片をソフトフェライトで構成し、軟鉄
材のベース厚みとソフトフェライト磁極片厚み比を最適
化することにより、磁界強度および亀界均−度を低下さ
せることなく、傾斜磁場コイルによる渦電流、並びに電
磁現象を低減できることを知見し、この発明を完成した
ものである。

すなわち、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周辺部
に環状突起を有する磁極片を固着し、該空隙に磁界を発
生させるＭＲＩ用磁界発生装置において、 磁極片用部材に、Ｂｓ（飽和磁束密度）が０．４Ｔ以上
を有するソフトフェライトを用いたことを特徴とするＭ
ＲＩ用磁界発生装置である。

また、この発明は、前記構成において、磁石構成体側に
軟鉄材のベースを敷設し、あるいはさらに周縁突起部に
軟鉄バルク部を設けて、前記ベース上にソフトフェライ
トからなる磁極片を配置することを特徴とする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ソフトフェライトからなる磁
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、磁極片の構
造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磁石構成体の永久磁石は、フェ
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、特に、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。

この発明において、磁極片の材質は、Ｍｎ−Ｚｎフェラ
イト粉、Ｎｉ−Ｚｎフェライト粉等の種々のソフトフェ
ライト材からなり、ソフトフェライト製の大ブロックを
所要形状に加工したもの、あるいは小ブロックを所要形
状に接着剤で組立てたもの等が利用でき、さらに、磁界
の均一度向上を目的に、空隙側周辺部に種々断面形状の
環状突起を設けたり、中央部に円形凸状部や断面台形状
の突起部を設けたり、また、磁極片の所要位置に、磁界
の均一度調整を目的に、磁性材または磁石からなる磁界
調整片を着設してもよい。

また、磁極片を形成する上記の小ブロックを製造するに
は、例えば、Ｍｎ−Ｚｎフェライト粉等を所要形状に圧
縮成形した後、焼結し、さらに密度の向上のため、ＨＰ
、　ＨＩＰ（Ｈｏｔ　ｌ５ｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓ
ｉｎｇ）法等の手段を併用するのもよく、得られた小ブ
ロックを、エポキシ樹脂などの接着剤等を用いて接着し
て、所要形状に組み立てるとよい。

ソフトフェライト材のうち、例えば、Ｍｎ−Ｚｎ系ソフ
トフェライトは、磁界の均等化手段として要求される高
透磁率および高い飽和磁束密度を有し、また渦電流対策
として十分な高い比抵抗と、電磁現象を防止し得る低保
磁力（数Ａ／ｍ）の特性を持っている。

この発明において、０．４Ｔ以上のＢｓを有するソフト
フェライトに限定した理由は、Ｂｓが０．４Ｔ未満では
、磁石構成体から発生する磁束を効率よく空隙に作用さ
せることができないためである。ずなわち、磁極片内を
通過する磁束量は、磁極片のＢｓにより決定され、その
値が小さいと必然的に飽和してしまい、これを防ぐには
、磁極片を厚くする必要があり、磁極片の大型化を招く
こととなる。

従って、Ｂｓは０．４Ｔ好以上が望ましく、好ましくは
０．５Ｔ以上、さらに好ましくは０．５５Ｔ以上である
。

また、ソフトフェライトのＨｅが大きすぎると、電磁現
象が生じるため、Ｈｅは５０Ａ／ｍ以下が望ましく、好
ましくは２ＯＡ／ｍ以下である。

また、渦電流の低減には、比抵抗ｐが１０−５Ω・ｍ以
上が望ましい。

さらに、この発明は、磁石構成体側に軟鉄材のベースを
敷設し、あるいはさらに周縁突起部に軟鉄バルク部を設
けて、前記ベース上にソフトフェライトからなる磁極片
を配置することを特徴とし、軟鉄材のベース厚みとソフ
トフェライト磁極片厚み比を最適化することにより、磁
極片に要求される磁界強度の均等化と渦電流および電磁
現象の防止効果が最大限に発揮され、さらに、ソフトフ
ェライトからなる磁極片の機械的強度の補強を行うこと
ができる。

上記軟鉄材のベースには、材質として、純鉄、低炭素鋼
などが好ましく、所要厚みの一枚のベース上に、空隙側
周辺部に環状突起を設けたソフトフェライトからなる磁
極片を着設することで、磁界の均一化を図ることができ
る。

あるいは、磁極片のみをソフトフェライトとし、ベース
の周縁部にもうける環状突起を軟鉄材とすることも可能
で、この際、渦電流の影響を軽減する目的で、環状突起
に１つ以上のスリットを設けて分割することが望ましく
、さらに、ベースと環状突起間、ベースと磁極片間を電
気的に縁縁することが望ましい。

この発明による磁極片のソフトフェライトと軟鉄材のベ
ースとの組合わせにおいて、その磁極片厚み等の諸条件
は、空隙寸法、要求される空隙内の磁界強度やその均一
度、各部の形状、機械的強度等に応じて制約があり、ソ
フトフェライトの厚みの選定のみで、ＧＣパルスによる
悪影響を低減できるのであれば、軟鉄材のベース厚みは
薄いほどよい。

しかし、軟鉄材のベース厚みが薄い程、通過磁束密度が
高くなり、ベース自体の磁気ヒステリシスが大きくなる
ことから、必要とする渦電流および電磁現象の防止効果
と空隙内の磁界強度やその均−度等に応じて、磁極片に
おけるソフトフェライトとベースとの厚み比を最適化す
る必要がある。

軟鉄材のベース厚みとソフトフェライト厚み比の好まし
い範囲は、 ベース厚み／ソフトフェライト厚み＝Ｑ、２５〜２であ
る。

図面に基づ〈発明の開示 第１図ａ、ｂはこの発明による磁界発生装置の磁極片の
一実施例を示す上面図と横断面図である。

第１図に示す磁極片（１０）は、円板状軟鉄からなるベ
ース部（１１）と、ベース部（１１）の周辺部に周設さ
れた断面矩形の軟鉄製のリング部（１２）と、ソフトフ
ェライト粉を矩形板状に圧縮成形して構成した多数の小
片を接着剤で円板状に組み合せて、ベース部（１１）の
上面に敷設したソフトフェライト部（１３）とからなる
。

ベース部（１１）の周辺部に周設された断面矩形の軟鉄
製のリング部（１２）は、磁極片（１０）の外周部側の
高さを他より高くして、磁束を所要空隙に集中させかつ
均一度を向上させる環状突起を形成するためのものであ
り、ベース部（ＩＪ）との間に絶縁材を介在させてボル
ト止めしてあり、さらにリング部（１２）を周方向に分
割することでスリットを設けて、渦電流の影響を低減す
る構成である。

ソフトフェライト部（１３）は、前述の如く円板状に組
立であるが、中央部には所要直径の円形凸状部（１４）
を形成するため、圧縮成形したソフトフェライト小片の
厚みが異なるものを用いており、当該円形凸状部で磁界
均一度を向上させることができる。

また、ソフトフェライト部（１３）の中心部に、軟鉄製
のコア一部（１５）を設けているが、これは傾斜磁界コ
イルを装着するだめの基台を構成している。

かかる構成からなる磁極片（１０）を、ＭＲＩ用磁界発
生装置に用いると、空隙の磁界が均一化され、傾斜磁場
コイルによる渦電流の低減の効果とともに、ＧＣパルス
により生じる電磁を低減させる効果がある。

実施例 第２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、下
記性状の軟鉄からなるベース部上にソフトフェライト部
を設け、軟鉄からなる環状突起を設けた一対の磁極片の
対向間距離を５００ｍｍに設定し、空隙内の磁界を測定
した。

その結果、空隙中心から半径２００ｍｍ内の計測空間で
の測定値で、磁界均一度；３０ｐｐｍ、磁界強度；２．
ＯｋＧを得た。

ＧＣパルスにより生じる残留磁気は、この発明による磁
極片の場合、同寸法、形状の磁極片をベース部と同軟鉄
のバルク材で構成した従来のものに比較して、１／３以
下に低減された。

ベース部　　　　　　　　純鉄 Ｈｃ　＝　８０Ａ／ｍ Ｂｓ＝２．０Ｔ ｐ＝１ｘｌＯ’Ω・ｍ ソフトフェライト部Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトＨｃ＝６．
ＯＡ／ｍ Ｂｓ＝０．５８Ｔ ｐ＝０．２Ω・ｍ

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂはこの発明による磁界発生装置の磁極片の
一実施例を示す上面図と横断面図である。 第２図は従来の磁界発生装置の縦断面図である。 １・・・永久磁石構成体、２，１ｏ・・・磁極片、３・
・・継鉄、４・・・空隙、５・・・環状突起、６・・・
傾斜磁界コイル、１１・・・ベース部、１２・・・リン
グ部、１３・・・ソフトフェライト部、１４・・・円形
凸状部、１５・・・コア一部。

Claims (1)

1. 【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周辺部
   に環状突起を有する磁極片を固着し、該空隙に磁界を発
   生させるＭＲＩ用磁界発生装置において、 磁極片用部材に、Ｂｓ（飽和磁束密度）が０．４Ｔ以上
   を有するソフトフェライトを用いたことを特徴とするＭ
   ＲＩ用磁界発生装置。 ２ 磁石構成体側に軟鉄材のベースを敷設し、あるいはさら
   に周縁突起部に軟鉄バルク部を設けて、前記ベース上に
   ソフトフェライトからなる磁極片を配置することを特徴
   とする請求項１記載のＭＲＩ用磁界発生装置。