JPH0537446Y2 - - Google Patents

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JPH0537446Y2
JPH0537446Y2 JP1984053575U JP5357584U JPH0537446Y2 JP H0537446 Y2 JPH0537446 Y2 JP H0537446Y2 JP 1984053575 U JP1984053575 U JP 1984053575U JP 5357584 U JP5357584 U JP 5357584U JP H0537446 Y2 JPH0537446 Y2 JP H0537446Y2
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magnetic pole
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magnetic
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【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、医療用核磁気共鳴断層撮影装置に
用いられる磁界発生源として永久磁石を使用した
磁界発生装置に係り、対向面の周縁部に環状突起
を設けた一対の磁極片の対向面の中央部に凸状突
起を設けて、被検者の一部または全部が挿入可能
な大きな空隙の中央空間部に、強力かつ高精度で
均一な磁界を長時間安定して発生する永久磁石式
磁界発生装置に関する。
従来の技術 医療用核磁気共鳴断層撮影装置{NMR−CT
あるいは医療用MRI(Magnetic Resonance
Imaging)等、以下MRIと称する)}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。
上記医療用MRIの磁気発生装置において、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、空隙内の中央部、例えば、所要
半径の球体空間の撮影視野内には、0.05〜2.0Tで
かつ1×10-4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。
医療用MRIの磁気発生装置としては、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
常伝動磁石あるいは、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を磁
界発生源とする構成が知られている。
前者は構造上安価であるが十分な強力磁界を発
生させるためには、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、コイルが作る漏
洩磁界は使用用途によつては悪影響の要因となる
等の問題があり、一方、後者の超伝導磁石は、電
力の消費が少なく小型で強力な磁界を発生し得る
利点があるが、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という
問題がある。
また、従来から各種試料の分析および測定用の
核磁気共鳴装置用磁気回路(磁界発生装置)とし
て永久磁石を使用した構成が知られている。この
磁気回路は、一対の対向する永久磁石の各々対向
面に磁極片を配置し、その磁極片間の空隙中心部
にX軸方向およびY軸方向のいわゆる平面的に均
一な磁界を形成する構成からなるが、磁極間距離
は数mm〜数十mm程度と小さく、しかも磁極間距離
に対して磁極径が非常に大きく、高均一度が要求
される場合はこれらの比(磁極径/磁極間距離)
は10以上にもなる。
この分析・測定用の核磁気共鳴装置用磁気回路
の構成を医療用MRIに適用することも考えられ
るが、医療用MRIにおける空隙は、少なくとも
人の頭部あるいは全身が入る程度の大きさが必要
であり、しかも、前記磁気回路の空隙とは比較に
ならないほど磁極片間方向(垂直軸Z方向)に著
しく拡大された広大な三次元空間での磁界均一度
が要求されるため、前記磁気回路の構成では工業
的価値の高い汎用性に富んだ医療用MRIの提供
を実現することは不可能であつた。
考案が解決しようとする課題 本出願人は、先に、磁界強度が上記の常電導磁
石と同等以上で電力の消費も少なく、漏洩磁界の
少ない医療用MRIに適する永久磁石式磁界発生
装置として、空隙を形成して対向する一対の磁極
片と、少なくとも1の永久磁石とを継鉄で磁気的
結合し該空隙中央部の所要空間内に高均一磁界を
発生させる永久磁石式磁界発生装置において、上
記磁極片の対向面の各々の周縁部に所要寸法比か
らなる環状突起を設けたことを特徴とする永久磁
石式磁界発生装置を提案(特願昭58−196785号)
した。
上記の永久磁石式磁界発生装置によつて、空隙
に発生する磁界の均一精度を著しく向上させるこ
とができたが、形状の大きな対象物、すなわち高
均一磁界精度を必要とする撮像視野半径が大きい
場合には十分な構成とは言えず、さらに、高精度
で均一かつ安定した磁界の発生が可能な装置が望
まれていた。
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の空隙
において、広範囲に渡つて高精度で均一かつ安定
な磁気が得られる磁気回路を有する永久磁石式磁
界発生装置を目的としている。
課題を解決するための手段 この考案は、 空隙を形成して対向する一対の磁極片と、少な
くとも1の永久磁石とを継鉄で磁気的結合し該空
隙中央部の所要空間内に高均一磁界を発生させる
医療用核磁気共鳴断層撮影装置用の永久磁石式磁
界発生装置において、 円板状磁極片の対向面の各々の周縁部に高さH
の環状突起を有し、各磁極片の環状突起内側の対
向面中央部に、一方磁極片の対向面から他方磁極
片の対向面に向かつて膨出する高さHoの凸状突
起を有し、前記突起高さがH>Hoであることを
特徴とする永久磁石式磁界発生装置である。
作 用 本願考案者は、磁界発生源として永久磁石を用
いて空隙中央部の所要空間内に高均一磁界を発生
させる磁界発生装置において、空隙を形成して対
向する一対の磁極片の構成は、磁極片半径r方向
と垂直軸Z方向との磁界強度分布に大きな影響を
及ぼし、該磁極片を適正な構成とすることによつ
て目的とする広範囲に渡つて高精度で均一かつ安
定な磁界が得られることを知見した。
すなわち、磁極片が円形板の如く平坦面の場
合、空隙中心から半径r方向に遠ざかるにつれて
磁界強度が下がるが、垂直軸Z方向の磁界強度は
上がる傾向になる。
そこで、磁極片の対向面の各々の周縁部に所定
高さHからなる環状突起を設けることにより、半
径r方向の磁界強度を上げ、垂直軸Z方向の磁界
強度を下げることができ、従つて垂直軸Z方向の
磁界分布を半径r方向のそれに一致させることが
でき、空隙に発生する磁界の均一精度を著しく向
上させることができる。
ところが、被検体が大きくなると、空隙中央部
の所要空間も高均一磁界精度を維持したまま大き
くする必要があるが、上記環状突起のみを設けた
磁極片の場合、垂直軸Z方向の磁界分布を半径r
方向のそれに一致させることができるが、空隙中
心から遠ざかるにつれて半径r方向、垂直軸Z方
向ともに磁界強度が下がつており、従来以上の高
均一磁界精度を要求されるMRI用としては十分
とは言えない。
この考案は、環状突起にて平坦化した半径r方
向の磁界分布を変化させることなく、垂直軸Z方
向の磁界分布を平坦化できる構成を目的に検討し
た結果、各磁極片の対向面の各々の中央部に一方
磁極片の対向面から他方磁極片の対向面に向かつ
て膨出する最も高い部位の高さがHo(Ho<H)
の凸状突起を設けることにより、垂直軸Z方向の
磁界分布を半径r方向の磁界分布と一致させるこ
とができ、さらに空隙中心から遠ざかつてもそれ
ぞれ半径r方向、垂直軸Z方向ともに磁界強度を
低下させることなく高均一磁界精度を有する空隙
中央部の所要空間を大きく拡大できることを知見
し、この考案を完成した。
永久磁石 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を必ずしも含有しない新しい
高性能永久磁石としてR−Fe−B系(RはYを
含む希土類元素のうち少なくとも1種)永久磁石
(特願昭57−145072号)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MRIに
適用することにより、装置の小形化が達成でき、
すぐれた性能を得られ、さらに、この永久磁石の
磁気特性が特に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
ができる性質を有効に利用できる。
上記のR−Fe−B系永久磁石は、R(但しRは
Yを含む希土類元素のうち少なくとも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。
図面に基づく開示 以下、この考案による永久磁石式磁界発生装置
を構成する磁気回路の実施例を図面に基づいて詳
述する。第1図は、この考案による磁気回路の全
体を示す概略説明図である。
この考案による磁気回路は、一対のR−Fe−
B系永久磁石1の各々の一方端に磁極片2を固着
して対向させ、他方端を継鉄3で結合し、磁極片
2間の空隙4内に0.1〜1Tの強い磁界を発生さ
せ、この空隙内に人体の一部または全部を入れて
診断する構成である。一対の磁極片2は外径が
D1でその対向面の周縁に、内径D2、高さHなる
環状突起5が突設してあり、さらに、上記対向面
の中央部に、外径D3、高さH3なる凸状突起9
(ただしH>H3)を着設してあり、空隙4を介し
て対向させることにより、該空隙4内に高精度で
均一かつ安定した磁界が得られる。
この凸状突起9は、磁極片2上面に予め一体に
形成したものの他、磁極片2の対向面上に板状の
鉄板等を貼着してもよく、上記の円板や方形状等
あるいはこれら形状のものを複数の分割型に形成
したものなどを適宜選定できる。
ただし、この凸状突起9の高さH3が環状突起
5の高さHより高くなると、環状突起5が有する
本来の効果を損ねることとなるため、図示の如
く、その高さH3は、環状突起5の高さHより低
い範囲で選定することが必要である。
また、上記の環状突起5は内径面が上方へ拡が
る傾斜面が、良好な均一磁界を安定して得るのに
好ましい。
第2図はこの考案による永久磁石式磁界発生装
置に用いる種々の形状からなる磁極片2の縦断面
図を示すもので、 同a図は、中央部に外径D3、高さH3の凸状突
起9を設け、周縁部に内径D2、高さHの斜面6
を有する断面が三角形の環状突起5を設けた場
合、 同b図は、中央部に一辺がW、高さH3の正方
形の凸状突起9を設け、周縁部に内径D2、高さ
Hの斜面6、水平面7を有する断面が台形の環状
突起5を設けた場合、 同c図は中央部に外径D3、高さH3の凸状突起
9を設け、周縁部に内径D2、高さHの斜面6を
有する断面三角形の内径側斜面が湾曲傾斜面8と
なつた環状突起5を設けた場合、 同d図は、中央部に幅がW1、高さH3の複数の
短冊状の凸状突起9を設け、周縁部に内径D2
高さHの断面台形のものの角部の面取りを行ない
曲面構成とした環状突起5を設けた場合、 同e図は、中央部に外径D3、高さH3の凸状突
起9を設けて凸状突起9の周縁部を面取りし、周
縁部に内径D2、高さHの斜面6、水平面7を有
する断面が台形の環状突起5を設けた場合、 同f図は、中央部に外径の異なる複数枚の円板
を同心に積層した外径D3、最も高い部位の高さ
がH3の凸状突起9を設け、周縁部に内径D2、高
さHの斜面6、水平面7を有する断面が台形の環
状突起5を設けた場合の例である。
第3図に示すこの考案による永久磁石式磁界発
生装置を構成する他の実施例である磁気回路は、
一端に磁極片2を固着した継鉄3の一対を対向配
置して空隙4を形成し、他端をR−Fe−B系永
久磁石1で結合した回路であり、磁極片2の対向
面の中央部に凸状突起9と周縁の断面三角形の環
状突起5を設けた構成である。
また、磁気回路も上記の例に限定されるもので
なく、上記の凸状突起及び環状突起を対向面に設
けた一対の磁極片を配置できる構成であればいか
なる磁気回路にも適用でき、凸状突起及び環状突
起の形状寸法も、永久磁石の寸法、磁気特性、空
隙の大きさにより適宜選定すればよいが、特に下
記範囲内が有効である。
D2≧1/2・D1、H≦1/4・Lg H3/H=1/200〜1/10、 S3/S=0.03〜0.4 但し、D1;磁極片外径、D2;環状突起内径、 Lg;空隙、H;環状突起の高さ、 H3;凸状突起高さ、 S;環状突起内の全面積(=1/4IID2 2)、 S3;凸状突起の面積。
実施例 ちなみに、この考案による永久磁石式磁界発生
装置を構成する第1図に示した磁気回路に、常温
時の(BH)maxが30GOeを示すR−Fe−B系永
久磁石を用い、D3=200mm、H3=1.0mmの凸状突
起と、D1=500mm、D2=400mm、H=30mmの環状
突起を有する磁極片を配置した場合と、上記と同
形状寸法の環状突起のみを有する外径500mmの磁
極片を配置した場合のいずれも、Lgを350mmに保
存させた空隙内の磁界分布を測定したところ、凸
状突起を有するこの考案の場合は、比較例の均一
磁界の1×10-3領域が直径100mmであるのに比較
して、直径が200mmへと直径比で2倍に拡大した。
考案の効果 この考案による永久磁石式磁界発生装置は、円
板状磁極片の対向面の周縁部に高さHの環状突起
を設け、さらに環状突起内側の対向面中央部に、
一方磁極片の対向面から他方磁極片の対向面に向
かつて膨出する高さHo(Ho<H)の凸状突起を
設けることにより、被検者の一部または全部が挿
入可能な空隙中央部の広範囲の三次元空間部に、
強力かつ高精度で均一な磁界を長時間安定して発
生することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第3図は、この考案による永久磁石式
磁界発生装置を構成する磁気回路の縦断説明図で
あり、第2図a〜fは磁極片の縦断説明図であ
る。 1……R−Fe−B系永久磁石、2……磁極片、
3……継鉄、4……空隙、5……環状突起、9…
…凸状突起。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 空隙を形成して対向する一対の磁極片と、少な
    くとも1の永久磁石とを継鉄で磁気的結合し該空
    隙中央部の所要空間内に高均一磁界を発生させる
    医療用核磁気共鳴断層撮影装置用の永久磁石式磁
    界発生装置において、 円板状磁極片の対向面の各々の周縁部に高さH
    の環状突起を有し、各磁極片の環状突起内側の対
    向面中央部に、一方磁極片の対向面から他方磁極
    片の対向面に向かつて膨出する高さHoの凸状突
    起を有し、前記突起高さがH>Hoであることを
    特徴とする永久磁石式磁界発生装置。
JP5357584U 1984-04-11 1984-04-11 磁界発生装置 Granted JPS60166110U (ja)

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