JPH07163546A - 磁気共鳴画像形成装置（ｍｒｉ）磁石 - Google Patents
磁気共鳴画像形成装置（ｍｒｉ）磁石Info
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- JPH07163546A JPH07163546A JP6233636A JP23363694A JPH07163546A JP H07163546 A JPH07163546 A JP H07163546A JP 6233636 A JP6233636 A JP 6233636A JP 23363694 A JP23363694 A JP 23363694A JP H07163546 A JPH07163546 A JP H07163546A
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- G01R33/383—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using permanent magnets
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- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒステリシスと渦電流の効果が小さく、磁界
の安定度と均一度が優れ、かつ、製造が容易でかつ製造
コストの安く、かつ、高品質の画像を生成することがで
きる、磁気共鳴画像形成磁石を提供する。 【構成】 磁気共鳴画像形成磁石は、対向する磁極を有
する。これらの対向する磁極の間に、画像形成体積領域
が定められる。これらの磁極は、磁極板を有する。これ
らの磁極板は、透磁率が大きくかつ抗磁力が小さい材料
を、半径方向に積層した作成される。
の安定度と均一度が優れ、かつ、製造が容易でかつ製造
コストの安く、かつ、高品質の画像を生成することがで
きる、磁気共鳴画像形成磁石を提供する。 【構成】 磁気共鳴画像形成磁石は、対向する磁極を有
する。これらの対向する磁極の間に、画像形成体積領域
が定められる。これらの磁極は、磁極板を有する。これ
らの磁極板は、透磁率が大きくかつ抗磁力が小さい材料
を、半径方向に積層した作成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴画像形成（Ｍ
ＲＩ）磁石に関する。
ＲＩ）磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】磁気共鳴画像形成に
は、画像形成されるべき物体を、１０万分の１の数倍程
度にまで均一である磁界の中に、配置することが必要で
ある。高磁界（≧０．５Ｔ）は、典型的には、円筒型の
超伝導電磁石で発生される。それより低い磁界（≦０．
３Ｔ）の場合には、永久磁石または「抵抗性」の電磁石
で十分に発生することができる。本発明は、後者の種類
の磁石に関する。この磁石は対向する磁極を有する。磁
石には、いわゆる「Ｈ」型磁石と「Ｃ」型磁石と呼ばれ
る種類がある。これらの磁石の対向する磁極の間に、画
像形成体積領域が定められる。
は、画像形成されるべき物体を、１０万分の１の数倍程
度にまで均一である磁界の中に、配置することが必要で
ある。高磁界（≧０．５Ｔ）は、典型的には、円筒型の
超伝導電磁石で発生される。それより低い磁界（≦０．
３Ｔ）の場合には、永久磁石または「抵抗性」の電磁石
で十分に発生することができる。本発明は、後者の種類
の磁石に関する。この磁石は対向する磁極を有する。磁
石には、いわゆる「Ｈ」型磁石と「Ｃ」型磁石と呼ばれ
る種類がある。これらの磁石の対向する磁極の間に、画
像形成体積領域が定められる。
【０００３】当業者にはよく知られているように、画像
形成工程において、線形に傾斜した磁界がパルス的にオ
ンおよびオフにされ、それにより、画像を発生するのに
必要な空間数端数と位相符号化を得ることが必要であ
る。これらの線形に傾斜した磁界は、傾斜磁界コイルに
より発生される。これらの傾斜磁界コイルは、典型的に
は、導線の組立体であり、その精密な形状が、発生され
る傾斜磁界の方向を定める。傾斜磁界コイルがパルス動
作する際、典型的には６０アンペアないし１００アンペ
アの間の電流変化が１ミリ秒の間に生ずる。この画像形
成工程に付随する問題点の１つは、ヒステリシス効果と
渦電流効果が磁極の中に生ずることである。これらの効
果は、画像形成体積領域内の磁界の安定度、および／ま
たは、均一度を損い、そして、得られる画像の品質を劣
化させるであろう。
形成工程において、線形に傾斜した磁界がパルス的にオ
ンおよびオフにされ、それにより、画像を発生するのに
必要な空間数端数と位相符号化を得ることが必要であ
る。これらの線形に傾斜した磁界は、傾斜磁界コイルに
より発生される。これらの傾斜磁界コイルは、典型的に
は、導線の組立体であり、その精密な形状が、発生され
る傾斜磁界の方向を定める。傾斜磁界コイルがパルス動
作する際、典型的には６０アンペアないし１００アンペ
アの間の電流変化が１ミリ秒の間に生ずる。この画像形
成工程に付随する問題点の１つは、ヒステリシス効果と
渦電流効果が磁極の中に生ずることである。これらの効
果は、画像形成体積領域内の磁界の安定度、および／ま
たは、均一度を損い、そして、得られる画像の品質を劣
化させるであろう。
【０００４】これらの好ましくない効果を小さくするた
めによく知られた１つの方法は、傾斜磁界を発生するた
めに備えられたコイルを活性的に遮蔽することである。
このことを達成するために、電流が反対方向に流れるよ
うにコイルの導電体の層が設計され、それにより対向す
る磁極に備えられた磁極板の中の磁界ができるだけゼロ
に近くすることである。この方法では、使用電力が増大
するために、通常水冷または空冷が必要であり、したが
って磁石全体の設置コストおよび運転コストが増大す
る。
めによく知られた１つの方法は、傾斜磁界を発生するた
めに備えられたコイルを活性的に遮蔽することである。
このことを達成するために、電流が反対方向に流れるよ
うにコイルの導電体の層が設計され、それにより対向す
る磁極に備えられた磁極板の中の磁界ができるだけゼロ
に近くすることである。この方法では、使用電力が増大
するために、通常水冷または空冷が必要であり、したが
って磁石全体の設置コストおよび運転コストが増大す
る。
【０００５】また別の方法は、抗磁力が小さくかつ導電
率が小さい磁極板材料を選定することである。磁極板材
料をこのように選定することにより、ヒステリシスと渦
電流の問題点を事実上回避することができるであろう。
従来、磁極板の構成に対して、種々の材料および種々の
形式の構成が提案されている。とりわけ、フェライトの
利用、または水平方向に配置されたシリコン鉄の積層体
（すなわち、磁極の縦軸に垂直な方向に層状であるシリ
コン鉄の円板を積層して製造された磁極板）が提案され
ている。従来、提案されたこれらの構成体はいずれも重
大な欠点を有していた。画像を劣化させる１つの原因を
抑止すると、他の問題点が発生するという欠点を有して
いる。
率が小さい磁極板材料を選定することである。磁極板材
料をこのように選定することにより、ヒステリシスと渦
電流の問題点を事実上回避することができるであろう。
従来、磁極板の構成に対して、種々の材料および種々の
形式の構成が提案されている。とりわけ、フェライトの
利用、または水平方向に配置されたシリコン鉄の積層体
（すなわち、磁極の縦軸に垂直な方向に層状であるシリ
コン鉄の円板を積層して製造された磁極板）が提案され
ている。従来、提案されたこれらの構成体はいずれも重
大な欠点を有していた。画像を劣化させる１つの原因を
抑止すると、他の問題点が発生するという欠点を有して
いる。
【０００６】したがって、例えば渦電流を小さくするた
めに、もし導電率の小さなフェライトのブロック体で磁
極板が製造されるならば、抗磁力が大きいのでヒステリ
シス効果が大きいであろう。同様に、シリコン鉄または
超高純度の鉄、またはニッケルと鉄の合金、で製造され
た積層体を水平に配置して使用することにより、渦電流
とヒステリシスの大きさが種々に変わるが、そのことは
高品質の画像を生成するためには好ましいことではな
い。さらに、水平積層体の中にニッケル鉄のような高透
磁率の材料が存在すると、半径方向に大きな磁化が生
じ、したがってこの材料の磁化飽和または部分飽和が起
こって非線形の磁気効果が生ずることがある。このこと
は、磁気的安定度を減少させおよび／または画像の品質
を劣化させる。
めに、もし導電率の小さなフェライトのブロック体で磁
極板が製造されるならば、抗磁力が大きいのでヒステリ
シス効果が大きいであろう。同様に、シリコン鉄または
超高純度の鉄、またはニッケルと鉄の合金、で製造され
た積層体を水平に配置して使用することにより、渦電流
とヒステリシスの大きさが種々に変わるが、そのことは
高品質の画像を生成するためには好ましいことではな
い。さらに、水平積層体の中にニッケル鉄のような高透
磁率の材料が存在すると、半径方向に大きな磁化が生
じ、したがってこの材料の磁化飽和または部分飽和が起
こって非線形の磁気効果が生ずることがある。このこと
は、磁気的安定度を減少させおよび／または画像の品質
を劣化させる。
【０００７】また、磁極板を横断して垂直に積層され
た、非常に多数個の平坦なストリップ体を用いること
が、従来の構成体で提案されている。けれども、相互に
垂直なこのような積層体を２組用いることが必要であ
る。このような構造体は、製造が難しく、そして、製造
コストが高くなる。
た、非常に多数個の平坦なストリップ体を用いること
が、従来の構成体で提案されている。けれども、相互に
垂直なこのような積層体を２組用いることが必要であ
る。このような構造体は、製造が難しく、そして、製造
コストが高くなる。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】したがって、本発明の
目的は、前記問題点が事実上解決され、それにより、高
品質の画像を容易に生成することができる、ＭＲＩ磁石
を得ることである。
目的は、前記問題点が事実上解決され、それにより、高
品質の画像を容易に生成することができる、ＭＲＩ磁石
を得ることである。
【０００９】本発明により、磁気共鳴画像形成（ＭＲ
Ｉ）磁石は、対向する磁極を有する。これらの対向する
磁極の間に、画像形成体積領域が定められる。これらの
磁極は、磁極板を有する。これらの磁極板は、透磁率が
大きくかつ抗磁力が小さい材料を、半径方向に積層して
作成される。このことにより、渦電流とヒステリシスの
効果が大幅に減少し、したがって、画像形成体積領域の
中の磁界の安定度が保持され、かつ、画像の高い品質が
保持される。
Ｉ）磁石は、対向する磁極を有する。これらの対向する
磁極の間に、画像形成体積領域が定められる。これらの
磁極は、磁極板を有する。これらの磁極板は、透磁率が
大きくかつ抗磁力が小さい材料を、半径方向に積層して
作成される。このことにより、渦電流とヒステリシスの
効果が大幅に減少し、したがって、画像形成体積領域の
中の磁界の安定度が保持され、かつ、画像の高い品質が
保持される。
【００１０】前記積層体のおのおのを、相互に、絶縁す
ることができる。
ることができる。
【００１１】必要とされる絶縁度の程度は、普通の変圧
器の積層体の程度のようには特に大きくないが、通常
は、隣接する積層体の間の半径方向の抵抗と円周方向の
抵抗との比が有意である、すなわち、約１より大きい程
度である。
器の積層体の程度のようには特に大きくないが、通常
は、隣接する積層体の間の半径方向の抵抗と円周方向の
抵抗との比が有意である、すなわち、約１より大きい程
度である。
【００１２】このような材料体を巻くことによって実効
的に積層体が作成される。このように、磁極板を巻かれ
た材料で製造することは、好都合である。
的に積層体が作成される。このように、磁極板を巻かれ
た材料で製造することは、好都合である。
【００１３】巻いて製造することは、非常に便利な製造
法であるが、他の製造法もまた可能である。例えば、相
互に絶縁された適切な材料の同心円のリングを用いて、
製造することもまたできる。例えば、メッキ技術を用い
て、この同心円のリングの適切な材料を製造することが
できる。
法であるが、他の製造法もまた可能である。例えば、相
互に絶縁された適切な材料の同心円のリングを用いて、
製造することもまたできる。例えば、メッキ技術を用い
て、この同心円のリングの適切な材料を製造することが
できる。
【００１４】前記材料体は、磁極板を作成するために巻
かれたストリップ体材料で構成されることが、便利であ
る。磁極板の厚さは、ストリップ材料体の幅に対応す
る。けれども、その代わりに、絶縁された線を用いるこ
とができる。この線の横断面は、正方形または長方形で
あることが好ましい。
かれたストリップ体材料で構成されることが、便利であ
る。磁極板の厚さは、ストリップ材料体の幅に対応す
る。けれども、その代わりに、絶縁された線を用いるこ
とができる。この線の横断面は、正方形または長方形で
あることが好ましい。
【００１５】透磁率が大きくかつ抗磁力が小さい材料と
しては、シリコン鉄（ＳｉＦｅ）、ニッケル鉄（ＮｉＦ
ｅ）、パーメンデュア（ＦｅＣｏＶ）、または、抗磁力
の小さな他の材料がある。
しては、シリコン鉄（ＳｉＦｅ）、ニッケル鉄（ＮｉＦ
ｅ）、パーメンデュア（ＦｅＣｏＶ）、または、抗磁力
の小さな他の材料がある。
【００１６】磁極板は、市販されている任意の厚さのス
トリップ材料から製造することができるが、厚さが０．
０２５ｍｍないし１．０ｍｍのストリップ材料から製造
されることが好ましい。
トリップ材料から製造することができるが、厚さが０．
０２５ｍｍないし１．０ｍｍのストリップ材料から製造
されることが好ましい。
【００１７】磁極板は、それぞれ、磁極シューおよび傾
斜磁界コイル組立体を有することができる。磁極シュー
は、磁性材料の鉄心に連結される。鉄心は、磁束の復路
である。それぞれの磁極の磁極板は、画像形成領域が傾
斜磁界コイル組立体の間に隣接して存在するように、付
随する磁極シューと傾斜磁界コイル組立体との間に配置
される。
斜磁界コイル組立体を有することができる。磁極シュー
は、磁性材料の鉄心に連結される。鉄心は、磁束の復路
である。それぞれの磁極の磁極板は、画像形成領域が傾
斜磁界コイル組立体の間に隣接して存在するように、付
随する磁極シューと傾斜磁界コイル組立体との間に配置
される。
【００１８】鉄心の形状は、「Ｃ」型磁石であることが
でる、または、「Ｈ」型磁石であることがでる、また
は、他の構成の複数個の平行な磁束復路を有する型の磁
石であることがでる。
でる、または、「Ｈ」型磁石であることがでる、また
は、他の構成の複数個の平行な磁束復路を有する型の磁
石であることがでる。
【００１９】磁石は、鉄心が永久磁化した永久磁石であ
ることができる、または、磁化電流が流れるように構成
されたコイルが鉄心を取り巻いている、抵抗性の電磁石
であることができる。
ることができる、または、磁化電流が流れるように構成
されたコイルが鉄心を取り巻いている、抵抗性の電磁石
であることができる。
【００２０】磁界を整形するために、磁極のおのおのの
磁極板と磁極シューとの間に、磁性材料のシムを配置す
ることができる。
磁極板と磁極シューとの間に、磁性材料のシムを配置す
ることができる。
【００２１】これらのシムは、非磁性材料のキャリアの
上に保持された、または、このキャリアの中に保持され
た、平坦な鉄の環状体であることができる。この非磁性
材料は、例えば、パースペックスのような非導電性のプ
ラスチックであることができる。
上に保持された、または、このキャリアの中に保持され
た、平坦な鉄の環状体であることができる。この非磁性
材料は、例えば、パースペックスのような非導電性のプ
ラスチックであることができる。
【００２２】磁界の整形は、それとは異なって、また
は、それにさらに付加して、磁極のおのおのの磁極板と
傾斜磁界コイル組立体との間に配置された複数個の比較
的小さな永久磁石により、および／または、磁極板のお
のおのの少なくとも１つの表面を整形することにより、
達成することができる。
は、それにさらに付加して、磁極のおのおのの磁極板と
傾斜磁界コイル組立体との間に配置された複数個の比較
的小さな永久磁石により、および／または、磁極板のお
のおのの少なくとも１つの表面を整形することにより、
達成することができる。
【００２３】磁石の傾斜磁界コイルは、従来の技術にお
いて開示されているように、活性的な遮蔽を行うように
製造することができる。
いて開示されているように、活性的な遮蔽を行うように
製造することができる。
【００２４】磁極板を作成しているストリップ材料は、
その長さ方向に配向した粒子を有して構成されることが
ある。それにより、ストリップ体に沿って、および、磁
極板の厚さの方位角方向に、増強された透磁率を得るこ
とができる。
その長さ方向に配向した粒子を有して構成されることが
ある。それにより、ストリップ体に沿って、および、磁
極板の厚さの方位角方向に、増強された透磁率を得るこ
とができる。
【００２５】ストリップ体を巻いて作成された磁極板に
おいて、それぞれのストリップ体の間の絶縁体の厚さ
は、約７０％またはそれ以上のパッキング密度が得られ
るように選定される。
おいて、それぞれのストリップ体の間の絶縁体の厚さ
は、約７０％またはそれ以上のパッキング密度が得られ
るように選定される。
【００２６】
【実施例】本発明の１つの実施例を、例示のためだけの
目的で、添付図面を参照しながら下記で説明する。
目的で、添付図面を参照しながら下記で説明する。
【００２７】図１および図２において、対応する部品に
は同じ番号が付されている。図１および図２に示された
磁石は、１対の対向した磁極１および磁極２を有する。
これらの磁極の間に、画像作成体積領域３が定められ
る。鉄心４により、磁極１と磁極２は磁気的に連結され
る。図１に示された「Ｈ」型磁石の場合には、鉄心４は
並列に磁気的に連結された２個のリム４ａおよび４ｂを
有し、そして、図２に示された「Ｃ」型磁石の場合に
は、１個のリム４ａだけを有する。
は同じ番号が付されている。図１および図２に示された
磁石は、１対の対向した磁極１および磁極２を有する。
これらの磁極の間に、画像作成体積領域３が定められ
る。鉄心４により、磁極１と磁極２は磁気的に連結され
る。図１に示された「Ｈ」型磁石の場合には、鉄心４は
並列に磁気的に連結された２個のリム４ａおよび４ｂを
有し、そして、図２に示された「Ｃ」型磁石の場合に
は、１個のリム４ａだけを有する。
【００２８】磁束は鉄心４の中を通るが、この磁束は環
状の巻線５および６により発生される。巻線５および６
は、それぞれ、鉄心の芯部分７および８を取り巻いてい
る。磁極１および２は、それぞれ、鉄心の芯部分７およ
び８に取り付けられる。磁極１は、磁極シュー１ａと、
傾斜磁界コイル組立体１ｂと、磁極板１ｃとを有する。
磁極板１ｃは、磁極シュー１ａと傾斜磁界コイル組立体
１ｂとの間に挟まれて配置される。磁極シュー１ａは、
磁極端部シム１ｄにより、実効的に、周縁部で軸方向に
延長され、それにより、通常、円柱型の空間ができる。
この円柱型の空間の中に、磁極板１ｃと傾斜磁界コイル
組立体１ｂとがちょうど入る。対向する磁極２が同様に
構成され、磁極シュー２ａと、傾斜磁界コイル組立体２
ｂと、磁極板２ｃと、磁極端部シム２ｄとを有する。
状の巻線５および６により発生される。巻線５および６
は、それぞれ、鉄心の芯部分７および８を取り巻いてい
る。磁極１および２は、それぞれ、鉄心の芯部分７およ
び８に取り付けられる。磁極１は、磁極シュー１ａと、
傾斜磁界コイル組立体１ｂと、磁極板１ｃとを有する。
磁極板１ｃは、磁極シュー１ａと傾斜磁界コイル組立体
１ｂとの間に挟まれて配置される。磁極シュー１ａは、
磁極端部シム１ｄにより、実効的に、周縁部で軸方向に
延長され、それにより、通常、円柱型の空間ができる。
この円柱型の空間の中に、磁極板１ｃと傾斜磁界コイル
組立体１ｂとがちょうど入る。対向する磁極２が同様に
構成され、磁極シュー２ａと、傾斜磁界コイル組立体２
ｂと、磁極板２ｃと、磁極端部シム２ｄとを有する。
【００２９】ヒステリシスと渦電流の効果を最小にする
ために、図１および図２に示された磁極板１ｃおよび２
ｃは、シリコン鉄のストリップ体で作成される。このシ
リコン鉄のストリップ体の粒子は、その長さ方向に配向
していることが好ましい。このシリコン鉄のストリップ
体は、図３ａ、図３ｂ、および、図３ｃに示されている
ように、心棒９のまわりに巻き付けられ、それにより、
磁極板が作成される。したがって、磁極板は半径方向に
複数個の層１０を有する。これらの層のおのおのは、１
巻きのシリコン鉄のストリップ体で構成される。渦電流
効果を最小にするために、巻かれたシリコン鉄のストリ
ップ体は、このストリップ体に備えられた絶縁性被覆体
により、相互に絶縁されることができる。そして、完成
した巻かれたストリップ体は、エポキシ樹脂または他の
適切な含浸剤を用いて、含浸することができる。この構
成方法を用いて、約９５％の積層因子（すなわち、半径
方向における、絶縁体の厚さに対する金属の厚さの比）
を達成することができ、そして実際には、もし積層因子
が約７０％以上であるならば、満足する結果が得られる
ことが分かっている。
ために、図１および図２に示された磁極板１ｃおよび２
ｃは、シリコン鉄のストリップ体で作成される。このシ
リコン鉄のストリップ体の粒子は、その長さ方向に配向
していることが好ましい。このシリコン鉄のストリップ
体は、図３ａ、図３ｂ、および、図３ｃに示されている
ように、心棒９のまわりに巻き付けられ、それにより、
磁極板が作成される。したがって、磁極板は半径方向に
複数個の層１０を有する。これらの層のおのおのは、１
巻きのシリコン鉄のストリップ体で構成される。渦電流
効果を最小にするために、巻かれたシリコン鉄のストリ
ップ体は、このストリップ体に備えられた絶縁性被覆体
により、相互に絶縁されることができる。そして、完成
した巻かれたストリップ体は、エポキシ樹脂または他の
適切な含浸剤を用いて、含浸することができる。この構
成方法を用いて、約９５％の積層因子（すなわち、半径
方向における、絶縁体の厚さに対する金属の厚さの比）
を達成することができ、そして実際には、もし積層因子
が約７０％以上であるならば、満足する結果が得られる
ことが分かっている。
【００３０】磁極板の半径方向に切断面を入れることに
より、また渦電流効果を最小にすることができる。この
磁極板は、磁極板の直径を横断する方向に、連続してい
ることも可能であり、または、連続していないことも可
能である。これらの切断面の数は、磁極板の積層因子を
損なうことなく、１個ないし８個であることができる。
より、また渦電流効果を最小にすることができる。この
磁極板は、磁極板の直径を横断する方向に、連続してい
ることも可能であり、または、連続していないことも可
能である。これらの切断面の数は、磁極板の積層因子を
損なうことなく、１個ないし８個であることができる。
【００３１】厚さが０．０２５ｍｍないし１．０ｍｍの
間にあることが好ましいシリコン鉄のストリップ体を巻
いて磁極板を作成することにより、図３ａに示されてい
るように、ｘ方向およびｙ方向の傾斜磁界による渦電流
とヒテリシスの問題点は、最小になる。ストリップ体を
巻いて作成された磁極板１ｃおよび２ｃの特性を理解す
る際の要点は、その透磁率と導電率の両方が、極めて異
方的であることである。軸方向（ｚ方向）と方位角方向
（φ方向）では、磁束に対する透磁率は、同じ粒子方位
を有するおおきな体積のシリコン鉄の透磁率と同じであ
る。けれども、半径方向では、層状構造になっているた
めに、その透磁率は、大きな体積を有するシリコン鉄の
透磁率の何分の１にも減少する。このことは、磁極板の
中の主磁石による半径方向の磁束を減少させ、それによ
り、磁気飽和効果が起こらないようにする。
間にあることが好ましいシリコン鉄のストリップ体を巻
いて磁極板を作成することにより、図３ａに示されてい
るように、ｘ方向およびｙ方向の傾斜磁界による渦電流
とヒテリシスの問題点は、最小になる。ストリップ体を
巻いて作成された磁極板１ｃおよび２ｃの特性を理解す
る際の要点は、その透磁率と導電率の両方が、極めて異
方的であることである。軸方向（ｚ方向）と方位角方向
（φ方向）では、磁束に対する透磁率は、同じ粒子方位
を有するおおきな体積のシリコン鉄の透磁率と同じであ
る。けれども、半径方向では、層状構造になっているた
めに、その透磁率は、大きな体積を有するシリコン鉄の
透磁率の何分の１にも減少する。このことは、磁極板の
中の主磁石による半径方向の磁束を減少させ、それによ
り、磁気飽和効果が起こらないようにする。
【００３２】ｘ方向およびｙ方向の傾斜磁界のための傾
斜磁束は、巻かれて作成された磁極板の個々のストリッ
プ体の中を、方位角方向に進む。傾斜磁束パルスの最高
周波数に対する表皮効果の深さよりも、もしストリップ
体の厚さが小さいならば、渦電流は検出できない位に小
さいであろう。実験的には、幅が３０ｍｍで厚さが０．
３５ｍｍのシリコン鉄のストリップ体で作成された磁極
板は、ｘ方向とｙ方向の傾斜磁界に対し、生ずる渦電流
は１％以下であることが分かった。これは、同じ材料で
作成されているが、磁極シューの面内に層状になってい
る、すなわち、通常、水平面内に層状になっている、磁
極板に対して生ずる渦電流が、１０％以上であることと
対比される。軸方向（ｚ方向）の傾斜磁界による渦電流
は、横方向の傾斜磁界により誘起される渦電流の大きさ
にまでは小さくはならない。それは、軸方向の傾斜磁界
による磁束は磁極板を通るからであり、そして、下にあ
る磁極シューの中に渦電流を発生するからである。
斜磁束は、巻かれて作成された磁極板の個々のストリッ
プ体の中を、方位角方向に進む。傾斜磁束パルスの最高
周波数に対する表皮効果の深さよりも、もしストリップ
体の厚さが小さいならば、渦電流は検出できない位に小
さいであろう。実験的には、幅が３０ｍｍで厚さが０．
３５ｍｍのシリコン鉄のストリップ体で作成された磁極
板は、ｘ方向とｙ方向の傾斜磁界に対し、生ずる渦電流
は１％以下であることが分かった。これは、同じ材料で
作成されているが、磁極シューの面内に層状になってい
る、すなわち、通常、水平面内に層状になっている、磁
極板に対して生ずる渦電流が、１０％以上であることと
対比される。軸方向（ｚ方向）の傾斜磁界による渦電流
は、横方向の傾斜磁界により誘起される渦電流の大きさ
にまでは小さくはならない。それは、軸方向の傾斜磁界
による磁束は磁極板を通るからであり、そして、下にあ
る磁極シューの中に渦電流を発生するからである。
【００３３】軸方向の傾斜磁界コイルによる磁束は、ス
トリップ体を巻いて作成された磁極板の、巻かれた隣接
するストリップ体の間に、電圧を誘起する。この場合、
磁極板と傾斜磁界コイルは、変圧器とちょうど同じ様に
動作する。変圧器との類似により、磁極板の１つの部分
から他の部分に向かって、数万ボルト程度の非常に高い
電圧が誘起され得ることが明らかにされた。このことに
より、磁極板と磁石の他の部分との間に、電圧のブレー
クダウンが起こることがある。この問題点は、磁極板を
非誘導的に巻いて作成することにより、大幅に軽減する
ことができる。例えば、ストリップ体を巻く工程におい
て、巻く方向を多数回反転する、または、磁極板の隣接
するストリップ体の間にいくらかの導電率が残るように
する、ことにより、この問題点を大幅に軽減することが
できる。実際には、特別に厚い接着剤が用いられなくて
も、または、隣接するストリップ体の間に絶縁体層が挿
入されなくても、このことは自然に起こる。これらの短
絡路が存在しても、ｘ方向またはｙ方向の特性に影響を
与えることはないが、しかし、ｚ軸方向の傾斜磁界のパ
ルス動作に応答して、大きな「渦電流」を生ずる。多数
個の多重巻きストリップ体の組立体で磁極板を作成する
ことにより、磁極板の１つの部分から他の部分に向かっ
て誘起する最大電圧を小さくすることができる。
トリップ体を巻いて作成された磁極板の、巻かれた隣接
するストリップ体の間に、電圧を誘起する。この場合、
磁極板と傾斜磁界コイルは、変圧器とちょうど同じ様に
動作する。変圧器との類似により、磁極板の１つの部分
から他の部分に向かって、数万ボルト程度の非常に高い
電圧が誘起され得ることが明らかにされた。このことに
より、磁極板と磁石の他の部分との間に、電圧のブレー
クダウンが起こることがある。この問題点は、磁極板を
非誘導的に巻いて作成することにより、大幅に軽減する
ことができる。例えば、ストリップ体を巻く工程におい
て、巻く方向を多数回反転する、または、磁極板の隣接
するストリップ体の間にいくらかの導電率が残るように
する、ことにより、この問題点を大幅に軽減することが
できる。実際には、特別に厚い接着剤が用いられなくて
も、または、隣接するストリップ体の間に絶縁体層が挿
入されなくても、このことは自然に起こる。これらの短
絡路が存在しても、ｘ方向またはｙ方向の特性に影響を
与えることはないが、しかし、ｚ軸方向の傾斜磁界のパ
ルス動作に応答して、大きな「渦電流」を生ずる。多数
個の多重巻きストリップ体の組立体で磁極板を作成する
ことにより、磁極板の１つの部分から他の部分に向かっ
て誘起する最大電圧を小さくすることができる。
【００３４】渦電流と電圧の問題点との両方を解決する
１つの方法は、軸方向の傾斜磁界だけを活性的に遮蔽す
ることである。その結果、「混成活性遮蔽」傾斜磁界装
置が得られるが、その場合には、ｘ方向の傾斜磁界とｙ
方向の傾斜磁界とは遮蔽されないまま残る。
１つの方法は、軸方向の傾斜磁界だけを活性的に遮蔽す
ることである。その結果、「混成活性遮蔽」傾斜磁界装
置が得られるが、その場合には、ｘ方向の傾斜磁界とｙ
方向の傾斜磁界とは遮蔽されないまま残る。
【００３５】磁極板１ｃ／２ｃの隣接する巻かれたスト
リップ体の間に起こることがある短絡をなくするため
に、および、軸方向に大きな渦電流が流れることを許容
するために、シリコン鉄の巻かれたストリップ体の間
に、厚さが約５０ミクロンの絶縁体層を備えることがで
きる。しかし、この絶縁層の絶縁度は、市販されていて
容易に入手することができる被覆されたストリップ体材
料を用いて作成される、従来の変圧器の薄板積層体の間
の絶縁度に比べて、さらによい必要はない。
リップ体の間に起こることがある短絡をなくするため
に、および、軸方向に大きな渦電流が流れることを許容
するために、シリコン鉄の巻かれたストリップ体の間
に、厚さが約５０ミクロンの絶縁体層を備えることがで
きる。しかし、この絶縁層の絶縁度は、市販されていて
容易に入手することができる被覆されたストリップ体材
料を用いて作成される、従来の変圧器の薄板積層体の間
の絶縁度に比べて、さらによい必要はない。
【００３６】ストリップ体の透磁率が軸方向では大き
く、そして、半径方向では小さいことは、磁束が、軸方
向には磁極板の中に深く侵入するが、異方的である磁極
板、すなわち、水平方向に積層された磁極板には、あま
り侵入しないことを意味する。このことは、磁極板の中
の傾斜磁界による磁束密度を減少させるのに役立ち、そ
れにより、傾斜磁界パルスが加えられている期間中に、
経験するＢ−Ｈループの大きさが小さくなる。その結
果、磁極板の中の測定されたヒステリシス効果は、等方
的である磁極板、すなわち、水平方向に積層された磁極
板、で測定されるものの１０分の１以下に小さくなる。
シリコン鉄の磁極板の厚さが増加すると、ヒステリシス
が減少することが、実験の結果分かった。もし磁極板１
ｃ／２ｃが、ニッケル鉄合金（パーマロイ）のような、
抗磁力の小さな材料で作成されるならば、磁極板の厚さ
を小さくしても、ヒステリシスが増大することはないで
あろう。
く、そして、半径方向では小さいことは、磁束が、軸方
向には磁極板の中に深く侵入するが、異方的である磁極
板、すなわち、水平方向に積層された磁極板には、あま
り侵入しないことを意味する。このことは、磁極板の中
の傾斜磁界による磁束密度を減少させるのに役立ち、そ
れにより、傾斜磁界パルスが加えられている期間中に、
経験するＢ−Ｈループの大きさが小さくなる。その結
果、磁極板の中の測定されたヒステリシス効果は、等方
的である磁極板、すなわち、水平方向に積層された磁極
板、で測定されるものの１０分の１以下に小さくなる。
シリコン鉄の磁極板の厚さが増加すると、ヒステリシス
が減少することが、実験の結果分かった。もし磁極板１
ｃ／２ｃが、ニッケル鉄合金（パーマロイ）のような、
抗磁力の小さな材料で作成されるならば、磁極板の厚さ
を小さくしても、ヒステリシスが増大することはないで
あろう。
【００３７】磁極板１ｃおよび２ｃの半径方向の透磁率
が小さいことは、ストリップ体を巻いて作成された磁極
板は、それに入射する磁束の大部分を損なうことなく容
易に透過させることを意味し、したがって、磁極板と磁
極シューとの間に、この空間の中に鉄のシムを入れるこ
とにより、または、隣接する磁極シューに対面する磁極
板の表面を成形することにより、磁束の整形またはシミ
ングを実行することができる。もし等方的磁極板、すな
わち、水平方向に積層された磁極板が用いられるなら
ば、入射する磁束の方向および大きさは、磁極板により
大幅に変えらる。このことは、磁界の整形は、画像作成
体積領域に最も近い磁極板の表面上で実行されるべきで
あることを意味する。一方、ストリップ体を巻いて作成
された磁極板の場合には、シミングは磁極板のこの側面
上で実行するのが便利であるけれども、満足な結果は両
方の側面上でシミングすることにより達成されることを
意味する。けれども、傾斜磁界コイルに隣接する磁極板
の表面は多分シミングされた磁石の取り付けに最も便利
である。
が小さいことは、ストリップ体を巻いて作成された磁極
板は、それに入射する磁束の大部分を損なうことなく容
易に透過させることを意味し、したがって、磁極板と磁
極シューとの間に、この空間の中に鉄のシムを入れるこ
とにより、または、隣接する磁極シューに対面する磁極
板の表面を成形することにより、磁束の整形またはシミ
ングを実行することができる。もし等方的磁極板、すな
わち、水平方向に積層された磁極板が用いられるなら
ば、入射する磁束の方向および大きさは、磁極板により
大幅に変えらる。このことは、磁界の整形は、画像作成
体積領域に最も近い磁極板の表面上で実行されるべきで
あることを意味する。一方、ストリップ体を巻いて作成
された磁極板の場合には、シミングは磁極板のこの側面
上で実行するのが便利であるけれども、満足な結果は両
方の側面上でシミングすることにより達成されることを
意味する。けれども、傾斜磁界コイルに隣接する磁極板
の表面は多分シミングされた磁石の取り付けに最も便利
である。
【００３８】本発明の範囲内において、前記で説明され
た構成体を種々に変更した実施例を考案することは容易
である。例えば、鉄心４は永久磁石材料で構成すること
が可能であり、その場合には付勢用巻線５および６は必
要でない。さらに、図１および図２において、それぞれ
「Ｈ」型鉄心構造体および「Ｃ」型鉄心構造体が示され
たけれども、磁束が適切に復帰する磁束経路を有する他
の構造体もまた可能であることは十分に理解されるであ
ろう。さらに、磁極板はストリップ体を巻いた材料で作
成するのが最も好都合であるが、応用によっては良好な
積層因子を達成するために、正方形／長方形の横断面を
有することが好ましい導線を使用することが考えられ
る。
た構成体を種々に変更した実施例を考案することは容易
である。例えば、鉄心４は永久磁石材料で構成すること
が可能であり、その場合には付勢用巻線５および６は必
要でない。さらに、図１および図２において、それぞれ
「Ｈ」型鉄心構造体および「Ｃ」型鉄心構造体が示され
たけれども、磁束が適切に復帰する磁束経路を有する他
の構造体もまた可能であることは十分に理解されるであ
ろう。さらに、磁極板はストリップ体を巻いた材料で作
成するのが最も好都合であるが、応用によっては良好な
積層因子を達成するために、正方形／長方形の横断面を
有することが好ましい導線を使用することが考えられ
る。
【図１】「Ｈ」型磁石の側面横断面図。
【図２】「Ｃ」型磁石の側面横断面図。
【図３】図１および図２に示された磁石の一部分を構成
する磁極板の図であって、ａは平面図、ｂは側面図、ｃ
は側面図の一部分の拡大図。
する磁極板の図であって、ａは平面図、ｂは側面図、ｃ
は側面図の一部分の拡大図。
１，２ 磁極 １ｃ，２ｃ 磁極板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 5/00 Ｃ 4231−5Ｅ (72)発明者 ロビン トーマス エリオット イギリス国ウオンテージ，レットコウム レギス，ティムバーダウン（番地なし) (72)発明者 マイクル ベン セラーズ イギリス国オックスフォード，ウィットニ ー，マノー ロード 155
Claims (19)
- 【請求項１】 それらの間に画像形成体積領域が定めら
れる磁極を有し、かつ前記磁極が半径方向に積層されか
つ透磁率が高くかつ抗磁力が小さい磁石材料で作成され
た磁極板を有する磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）磁石。 - 【請求項２】 請求項１記載の磁石において、前記積層
体が相互に絶縁された前記磁石。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の磁石において、
それらの間に画像形成体積領域が定められる対向した磁
極を有し、かつ前記磁極が透磁率が高くかつ抗磁力が小
さい磁石材料を巻いて作成され、かつ前記材料の一巻き
一巻きが絶縁された前記磁石。 - 【請求項４】 請求項３記載の磁石において、前記材料
がストリップ体材料を有し、かつ前記ストリップ体材料
を巻いて磁極板が作成され、かつ前記磁極板の厚さが前
記ストリップ体の幅に対応する前記磁石。 - 【請求項５】 請求項３または４記載の磁石において、
透磁率が高くかつ抗磁力が小さい前記磁石材料がシリコ
ン鉄（ＳｉＦｅ）である前記磁石。 - 【請求項６】 請求項３または４記載の磁石において、
透磁率が高くかつ抗磁力が小さい前記磁石材料がニッケ
ル鉄合金である前記磁石。 - 【請求項７】 請求項４または５記載の磁石において、
厚さが０．０２５ｍｍないし１．０ｍｍのストリップ体
材料で前記磁極板が製造される前記磁石。 - 【請求項８】 請求項４ないし７のいずれかに記載の磁
石において、２重巻き構成を用いることによりストリッ
プ体間の絶縁が容易に実行され、かつ高性能の誘電的性
質を有する材料が前記ストリップ体材料と一緒に巻かれ
た前記磁石。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載の磁
石において、前記磁極板が事実上半径方向に配置された
複数個の切断面を有して構成され、かつ前記切断面が前
記磁極板を貫通して延長され、それにより渦電流効果が
小さくなる前記磁石。 - 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれかに記載の
磁石において、前記磁極のおのおのが磁極シューおよび
傾斜磁界コイル組立体を有し、かつ、前記磁極シューが
磁束の復路となる磁性材料の鉄心により連結され、かつ
付随する磁極シューと付随する傾斜磁界コイル組立体と
の間に前記磁極のおのおのの前記磁極板が配置され、そ
れにより前記画像形成体積領域が前記傾斜磁界コイル組
立体に隣接して配置される前記磁石。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の磁石において、前記
磁石が抵抗性磁石であり、かつ磁化電流を流すように構
成されたコイルが前記鉄心を取り巻いている前記磁石。 - 【請求項１２】 請求項１０項記載の磁石において、前
記磁石が永久磁石である前記磁石。 - 【請求項１３】 請求項１０ないし１２のいずれかに記
載の磁石において、前記磁極のおのおのの前記磁極板と
前記磁極シューとの間に配置された磁性材料のシムを有
する前記磁石。 - 【請求項１４】 請求項１０ないし１３のいずれかに記
載の磁石において、前記磁極板の少なくとも１つの表面
の上に強磁性材料を有する前記磁石。 - 【請求項１５】 請求項１０ないし１４のいずれかに記
載の磁石において、前記磁極のおのおのの前記磁極板と
前記傾斜磁界コイル組立体との間に配置された複数個の
比較的小さな永久磁石を有する前記磁石。 - 【請求項１６】 請求項１０ないし１５のいずれかに記
載の磁石において、前記磁極板の少なくとも１つの表面
が整形された前記磁石。 - 【請求項１７】 請求項１０ないし１６のいずれかに記
載の磁石において、前記傾斜磁界コイルのみの活性的遮
蔽を実行しかつ横方向の傾斜磁界軸を遮蔽しないままに
残すように前記磁石の前記傾斜磁界コイルが製造された
前記磁石。 - 【請求項１８】 請求項１０ないし１７のいずれかに記
載の磁石において、３つの前記傾斜磁界軸の全部に対し
て活性的遮蔽が実行される前記磁石。 - 【請求項１９】 請求項４ないし１８のいずれかに記載
の磁石において、前記磁極板が作成される前記ストリッ
プ体材料が粒子配向状態を有する前記磁石。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB939320043A GB9320043D0 (en) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Improvements in or relating to mri magnets |
| GB9417541A GB2282451B (en) | 1993-09-29 | 1994-09-01 | Improvements in or relating to MRI magnets |
| GB93200434 | 1994-09-01 | ||
| GB94175411 | 1994-09-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07163546A true JPH07163546A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3548240B2 JP3548240B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=26303594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23363694A Expired - Lifetime JP3548240B2 (ja) | 1993-09-29 | 1994-09-28 | 磁気共鳴画像形成装置（ｍｒｉ）磁石 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5680086A (ja) |
| EP (1) | EP0645641B1 (ja) |
| JP (1) | JP3548240B2 (ja) |
| DE (1) | DE69419096T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6029081A (en) * | 1998-03-19 | 2000-02-22 | Picker International, Inc. | Movable magnets for magnetic resonance surgery |
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| US6150819A (en) * | 1998-11-24 | 2000-11-21 | General Electric Company | Laminate tiles for an MRI system and method and apparatus for manufacturing the laminate tiles |
| GB2400916B (en) * | 1999-10-29 | 2004-12-29 | Oxford Magnet Tech | Improved magnet |
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