JPH0479935A - 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】 ［産業上の利用分野〕 この発明は、核磁気共鳴断層診断装置（ＭＲＩ）に用い
られ、複数の永久磁石ブロックが環状に配置されて静磁
界を発生する磁界発生装置に関する。

〔従来の技術］ 核磁気共鳴断層診断装置（ＭＲＩ）は、主静磁界中に置
かれたスピン及び磁気モーメントを持つ原子核が特定の
周波数の電磁波のみを共鳴的に吸収・放出する核磁気共
鳴（ＮＭＲ）を用いて人体等の断層を表示する装置であ
る。核磁気共鳴は下記に示す角周波数ω。で共鳴する。

ωｏ＝ｌ。

ここでＴは原子核の種類に固有の磁気回転比であり、Ｈ
，は静磁場強度である。ＭＲＩに用いられる静磁場Ｈ０
は一般に０．１Ｔ以上の強度とρｐｍオーダーの均一性
が要求されている。

この静磁場を発生する磁界発生装置は超伝導コイルを用
いたもの、常伝導コイルを用いたもの、永久磁石を用い
たものが知られており、このうち永久磁石型は磁界発生
のための電力が不要であり、運転経費が安く、設置スペ
ースが小さくて良いなどの利点を有している。

永久磁石を用いて均一な磁界空間を得ようとする提案は
種々なされており、例えば、米国特許筒４．４９８，０
４８号及び４，５８０．０９８号明細書には、複数個の
異方性永久磁石が環状に設置された複数個のリングより
なる磁界発生装置が示されている。この磁界発生装置は
磁気ヨークが不要であり、小型化できるという大きな利
点を有している。

しかし、上記の装置では、永久磁石の加工精度や組立精
度、永久磁石自体の不均一によって、装置を組み立てた
後に磁界調整を行う必要がある。

この調整は例えば、各永久磁石ブロック（上記米国特許
ではセグメントとよんでいる）を軸心線上に沿って移動
させたり、径方向に移動させたりして行う。さらに、特
開昭６３−２２６００９号には磁界の不均一、特に高調
衣の不均一を補正するために上記磁界発生装置内に複数
の永久磁石小片を配置することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の装置においては、磁界を均一化するために各永久
磁石ブロックをそれぞれ移動させて磁界均一性の微調整
を行うために、各永久磁石ブロックは調整治具に取りつ
けられ、さらに架台に固定されている。永久磁石ブロッ
クは強い磁石間の大きな力を受けているために、永久磁
石ブロックを移動させるためには複雑で高価な移動手段
が必要であり、また十分な小型・軽量化が出来なかった
。

上記移動手段を省略して永久磁石小片のみで磁界の調整
をすると、加工精度・組立精度・設置場所の磁性体の影
響・温度分布など大きな磁界の乱れの全てを調整するに
は永久磁石小片の数、大きさ及び調整工程の増大などの
問題があった。

この発明は、以上の点に鑑み、大きな乱れを簡単に調整
し、永久磁石小片で微調整できる磁界発生装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、複数の永久磁石ブロックが環状に配置され
て静磁界を発生する磁界発生装置において、前記環状の
永久磁石ブロックの内壁近傍に設置された非磁性体の保
持体と、その保持体に保持される複数の永久磁石小片と
からなる第１の静磁界均一化手段と、前記環状の永久磁
石ブロックの外壁近傍に設置され、磁性体からなる第２
の静磁界均一化手段とを有することを特徴とするもので
ある。

〔作　用］ 複数の永久磁石ブロックが環状に配置された磁界発生装
置の周囲には比較的小さいがわずかに洩れ磁束が存在す
る。このようなリング状の磁石の周囲に例えば鋼板のよ
うな磁性体を配設すると、その磁性体が磁石によって磁
化され、磁束を変化させる。このため、従来では磁界発
生装置の周辺に磁性体を配設することを極力避け、永久
磁石ブロックの移動や永久磁石小片のみで磁界を調整し
ていた。この発明は上記の磁性体による磁束の変化を利
用して、磁界の調整を行うものである。この発明の構成
によれば、磁性体の大きさ及び配設位置を制御すること
により磁界の粗い調整をする事ができる。この粗い調整
の後、永久磁石小片で微調整すれば極めて均一な磁界を
発生することができる。

〔実施例］ 以下に、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明による磁界発生装置の一実施例の正
面図、第２図は側面図である。第１図ムこおいて、８個
の永久磁石ブロック２をリング状に配置してリング状磁
石１を構成している。各永久磁石ブロック２はフェライ
ト系の磁石が用いられ、台形柱状をしており、これらの
複数を順次ならべて環状に形成することができる。リン
グ状磁石１が複数個用いられる場合には、複数のリング
状磁石１がそのリングの軸線に沿って配置される。この
実施例ではリングの数は３である。隣接する永久磁石ブ
ロック２間にはそれぞれスペーサ３が設けられ、永久磁
石ブロック２はスペーサ３を介して隣接する永久磁石ブ
ロック２と接合されている。

スペーサ３は非磁性体の例えばアルミニウム等が使用で
き、近接する永久磁石ブロック２とは例えばユポキシ系
の接着剤で接着している。

各永久磁石ブロック２の磁化方向の例を第１図の矢印７
で示す。磁化方向７は上部及び下部の永久磁石ブロック
２ば共に右方向に、左右の永久磁石ブロック２は共に左
方向に、右上及び左下の永久磁石ブロック２は共に下方
向に、右下及び左上の永久磁石ブロック２は共に上方向
になるように配置されている。このようにすると、リン
グ状磁石ｌ内の空間３１には左方向の磁束が形成される
。

リング状磁石１の外周面には各永久磁石ブロック２ごと
に例えばアルミニウム板のような非磁性体の保護部材４
が貼り付けられる。この保護部材４は各永久磁石ブロッ
ク２の外表面保護の役目を果たす。さらに永久磁石ブロ
ック２同士の固定を強固にするために隣接永久磁石ブロ
ック２の外面にわたって保持部材５を保護部材４上に固
着してもよい。

リング状磁石１の内壁には第１の静磁界均一化手段が設
けられており、第１の静磁界均一化手段は非磁性の保持
体である保持板２１と、この保持板２１に任意に配置さ
れる永久磁石小片２３とからなる。保持板２１は各永久
磁石ブロック２の内面に設けられ、第３図に永久磁石小
片２３が保持板２１に配置された状態を示す。保持板２
１には等間隔の磁石取付は位置２２にビス孔が設けられ
ており、永久磁石小片２３は各磁石取付は位置２２に任
意に配置される。永久磁石小片２３は例えばフェライト
系の永久磁石でよく、その大きさは一片が２〜１０ｍの
立方体である。永久磁石小片２３は例えば第４図に示す
ように非磁性体の台座２４に接着され、その台座２４が
非磁性体のネジ２５で保持板２１に配設される。永久磁
石小片２３は例えば樹脂等で覆って保持板２１に埋め込
んでもよい。

さらに第１図、第２図に示すようにリング状磁石１の外
壁には磁性体からなる第２の静磁界均一化手段である磁
界調整用鋼板１１ａ〜ｌｉｄが設けられており、保護部
材４又は５にビス等で固定される。第２の静磁界均一化
手段としては鋼板のような構造材が強度があり安価であ
るが、種々の炭素鋼や軟鉄等も使用可能であり、磁性体
であればよい。

磁界調整用鋼板１１ａ〜ｌｉｄはおおまかな磁界の乱れ
を予想しておき、その調整に応してその大きさ、位置が
決められる。例えば、磁界発生装置の設置される場所に
は温度分布があり、通常は対流により上部が高く、下部
が低い。永久磁石の温度特性により、温度が高い上部で
は残留磁束密度Ｂｒが小さくなり、また温度が低い下部
では残留磁束密度Ｂｒが大きくなる。このため、リング
状磁石１内の空間３１に上部が弱くて、下部が強いとい
う磁界の不均一を生しる。このためこの例では磁界調整
用鋼板１１ｃを下部永久磁石ブロックの下側に配置し、
その下部永久磁石ブロックの底面より左右に突出させ、
下部永久磁石ブロックのつくる磁束の流れを変化させ、
つまり下部永久磁石ブロックから、リング状磁石１の外
側に流れる漏洩磁束の通路における磁気抵抗が鋼板１１
ｃの存在により小さくなり、それだけこの漏洩磁束が多
くなり、この結果、下部永久磁石ブロックがリング状磁
石１内の空間３１につくる磁界が弱くなり、温度分布の
影響と相殺してバランスすることができる。この調整量
に応じて綱板１１ｃの周方向の長さ１．を選定する。１
１が小さくなるに従って漏洩磁束は少なくなる。

上記のリング状磁石の上下の温度分布のように、あらか
しめ予想される磁界の乱れ以外にも、磁石材料の特性（
王にＢｒ）のバラツキ・や永久磁石ブロック２の位置精
度の問題からさまざまの磁界の乱れが生じる。このよう
な乱れについても磁界調整用鋼板１１により、おおまか
な調整が可能である。

例えば、第１図、第２図に示すように磁界調整用鋼板１
１ａ、ｌｉｄを各リング状磁石の右側の側面部に各磁石
ブロックの周方向の長さとほぼ一致して配置すると、磁
界調整用鋼板１１ａ、１１ｄを配置された永久磁石ブロ
ック側のリング状磁石内部空間３１の磁界を強くする。

つまり、この場合は永久磁石ブロックの磁化方向と直角
に鋼板１１ａ、ｌｉｄが配され、永久磁石ブロックの磁
極の一端にこれを延長するように磁性体が付けられたこ
とになり、それだけ磁束の集束が強くなり、反対（左側
）の永久磁石ブロック側よりも相対的に磁界を強くする
ことが出来る。

この効果は永久磁石ブロックの鋼板１１を配置された部
分のみに生じるので、リング状磁石の軸方向の乱れに関
しても有効である。

すなわち、中央のリング状磁石のみに磁界調整用鋼板ｌ
ｉｄを設置すると磁界発生装置内部の空間は両端に比べ
中央部の磁界を強くすることが出来るし、両端のリング
状磁石のみに磁界調整用鋼板１１ａを設置すると装置内
部の空間は中央部に比べ両端部の磁界を強くすることが
出来る。更に、両端のリング状磁石の一方に磁界調整用
鋼板１１ａを設置するとその部位の磁界が強くなるよう
に軸方向に磁界分布を変化させることが出来る。

磁界の調整はまず、磁界調整用鋼板１１を必要な位置に
配置して粗調整をする。このとき、磁界発生装置が設置
される環境を予想して、予め磁界調整用綱板１１の大き
さ、位置を決めてもよいし、実際に磁界の乱れを測定し
て磁界調整用鋼板１１の大きさ、位置を決めてもよい。

次に特開昭６３−２２６００９号に示されているように
して、永久磁石小片２３により磁界の微調整を行う。

以上のように大きな磁界の乱れを磁界調整用鋼板により
調整し、磁界の＠調整を永久磁石小片２３で行うため、
永久磁石小片２３の大きさ、数を小さくすることができ
、その設置スペースも小さくすることが出来る。

〔発明の効果〕 以上述べたように、この発明の磁場発生装置によれば、
大きな磁界の乱れがあっても、高価で複雑な永久磁石ブ
ロックの移動手段を設けることなく、粗調整する事がで
きる。この粗調整をしたのちに永久磁石小片によって微
調整を行うため、極めて均一な磁界空間が得られる。

また、永久磁石小片のみによる調整に比較して、永久磁
石小片の数、大きさを減少することができるため、その
設置スペースを小さくすることができ、従来に比ベリン
グ状磁石の内径を小さくすることが出来、これによって
磁界発生装置をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による磁界発生装置の実施例を示す正
面図、第２図はその側面図、第３圀は永久磁石小片が保
持板に配置された状態の例を示す斜視図、第４図は永久
磁石小片および台座を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の永久磁石ブロックが環状に配置されて静磁
   界を発生する磁界発生装置において、前記環状の永久磁
   石ブロックの内壁近傍に設置された非磁性体の保持体と
   、その保持体に保持される複数の永久磁石小片とからな
   る第１の静磁界均一化手段と、 前記環状の永久磁石ブロックの外壁近傍に設置され、磁
   性体からなる第２の静磁界均一化手段とを有することを
   特徴とする磁界発生装置。