JPS6138453A - 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】 本発明は永久磁石へ材料から成り、均一な主要磁場を発
生する磁石装置と、傾斜磁場発生用コイル装置と、無線
周波交流磁場発生用コイルとを具えている核磁気共鳴装
置に関するものである。

斯種の装置はＰＯＴ特許出願第ＷＯ３４１０１２２６号
から既知である。この従来装置の欠点は、永久磁石材料
の所望な磁化方向からのごく僅かのずれが、発生すべき
測定磁場の均一性に厄介な影Ｖを及ぼすため、合成物形
態とする磁石付科製のブロックを方向性の点で十分正確
に磁化するのが困難であると云うことにある。上述した
ようなブロックを半径方向に事後整列させる整列の程度
には限度があるので、これらのブロックによシ得られる
不均一な磁場を均一にすることも屡々困難なことである
０また、磁石をブロックから成るリング形態に構成する
ことも困難である。

本発明の目的は上述したような欠点を克服することにあ
る。

本発明は冒頭にて述べた種類の核磁気共鳴装置において
、前記永久磁石材料が、平坦面によってｉ＋！ｉｉ成さ
れる横方向に磁化したバーにより主として構成され、こ
れらのバーが、長手方向軸線を中心として横断面が実質
上多角形をなす磁場空間を囲むようにしたことを特徴と
する。

永久磁石材料製のバーは、それらの形状によって方向的
に比較的簡単に磁化されることからして、これらのバー
によシ磁場の均一性が十分で、断面が多角形の磁場空間
全形成して、バーを事後整列させなくても医用核磁気共
鳴診断を比較的大きな容積内にて実行することができる
。測定空間の幾例学的構造は、実行すべき診断の性質に
適えるようにすることができる。

本発明の好適例によれば、横断面が直角二等辺三角形と
なり、磁化方向が前記二等辺三角形の頂角の二等分線と
一致する４つのバーで磁石装置を構成する。これら４つ
のバーの側面は、長さ方向に見てこれらのバーによって
囲まれる方形断面の磁場空間を決定する。磁石の側面の
長さと長さ方向の寸法はいずれも自由に選定することが
でき、これｌこよシ磁場を均一とするためには磁石の縦
の長さ方向の寸法を少なくとも側面の長さに等（し・好
ましくは縦の長さを側面の長さの約１．５倍とするのが
好適である。

本発明の他の例によれば、磁石装置に断面が矩形状の磁
場空間を設け、この空間の対向する側面を、断面が直角
二等辺三角形を成す永久磁石バー・の基底面により形成
し、他の２つの側面を断面が台形金成す２つの中間バー
の平坦側面部によって形成する。

さらに本発明の他の例によれば、磁石装置に断面が六角
形の磁場空間を設け、この空間の内の４つの側面を断面
が直角二等辺三角形の永久磁石バーの側面でそれぞれ形
成し、他の２つの側面を断面がほぼ矩形状をしている２
つの中間バーの平坦側面部によって形成する。斯くして
形成した各永久磁石を透磁率の比較的高い材料製のリタ
ーンヨークによって囲んで、このヨーク個所にて生ずる
磁力線全短絡させて戻すようにする。従って、斯種の磁
石装置けによれば、少なくとも横方向における妨害漂遊
磁界はなくなる。リターンヨークの構造は磁束の形状に
局部的に整合させて、磁石装置の全質−ｉｔ低減させる
ことができる。

永久磁石材料、強磁性材料又は電磁コイル形態の特別な
磁石を追加的ｔζ設けたり、又は永久磁石材料製のバー
間の間隔を適当に設定することによって、測定空間内の
磁場の均一性を高めたり、或いは有効測定空間を拡大し
たりすることができる。

また、斯様な手段を講じることによって特に長手方向の
両端面の一方の端面付近における磁場空間内の主要磁場
の均一性を改善することもできる。

強異方性の磁性材料で磁場空間をクラツディングする（
覆う）ことによって、磁化方向の局部的な妨害が測定空
間内の磁場の均一性に及ぼす影響を中和させることがで
きる。

本発明の好適例によれば、断層測定し、ついでその断層
像を表示させるのに必要とされる核磁気共鳴装置の傾斜
磁場発生用コイルを、磁石装置における永久磁石材料の
選定摺造により得られる空間内に組込むことができる。

傾斜磁場発生用コイルの通常の作動周波数では、永久磁
石材料の遮蔽係数が十分に低いので、永久磁石装置はフ
ェライトで形成することができる。

以下図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明による核磁気共鳴装置は安定な均一
磁場Ｈを発生する永久磁石装置２と、通常３−軸電磁コ
イル装置によって形成される傾斜磁・場合発生する磁石
装Ｍ、４と、傾斜磁場発生用コイル装置４に対する電源
６と、無線周波交流磁場発生用の無線周波励起コイル１
０とを具えている。

無線周波交流磁場を発生させるためにコイル１０には無
線周波源】２を接続する。診断下にある物・体中におけ
る無線周波磁場により発生された核磁気共鳴信号を検出
するのにもこ＼では簡単のために無線周波コイル１０を
用い、この目的のためにこれを信号増幅器１４に接続す
る。信号増幅器１４は位相判別整流器】６に接続し、こ
の整流器は中央制御ユニット１８に接続する。この制御
ユニット１８は無線周波源１２用の変調器２０．傾斜磁
場発生用コイル４に対する電源６及び像表示用のモニタ
２２を制御する。高周波発振器２４は変調器２０と、測
定信号を処理する位相判別整流器１６との双方を制御す
る。磁石装置２及び４の内側に設ける励起コイル１０は
測定空間２８を囲み、かつこの測定空間を規定する。斯
かる測定空間は所謂人体全体に対する核磁気共鳴測定用
装置においては患者を収容するのに十分な大きさとする
。従って、測定空間２８内には安定な均一磁場Ｈと、測
定して表示すべき診断下にある物体の断面領域を規定す
る傾斜ｍ場と、核磁気共鳴信号を発生させるための空間
的に均一な無線周波交流磁場を発生させる必要がある。

人体の多くの周辺部位にて行なう上述したような所定の
診断のみならず、例えばを髄の診断のような場合にも、
人体の検査部位に形状を整合させることのできる検出用
の無線周波コイル、例えば心臓及びを髄診断のような人
体の局所診断用のサーフエースコイル又は人体の多くの
周辺部位を入れることのできるソレノイド形のコイルを
用いるのがより一層有利である。後者のコイルは特に、
腕、足及び胸の診断に用いられる。この場合検出コイル
は、励起コイルが局部的に均一な無線周波磁場を発生す
るか、又は測定コイルそのものが無線周波磁場を発生し
得る測定空間内に配置する。特に斯様な用途番ことって
は、磁石装置の一方の軸端に近い部分の主要磁場を十分
に均一なものとすることが屡々望まれる。

第２図は永久磁石材料製の横方向に磁化した平板に基ず
いて、穐々の特定目的用の種々の磁石構造を構成する仕
方を概略的に示したものである。

第２ａ図は各々厚さがｂで、互いに距離ａ離間させた永
久磁石材料製の平板３０を断面１こて示したものであり
、こ＼では簡単のためにａ＝ｂとし・て示しであるが、
このことは下記の有効性に対する条件にはならない。上
記平板３０はｍにて示す矢印の方向に沿って磁化する。

この結果、平板間の空Ｐｌ′ｒ３２には磁場Ｈが発生す
る。平板３０の大きさを大きくすれば、これら平板間の
磁場Ｈの均一度が高くなる。斯種の磁石装置では、永久
磁石材料３０及び中間空所３２を第２ｂ図に示したよう
な構造ｆこ配列しても、空所３２内の磁場のみならず、
磁石材料の磁化には何等変化は起らない。

このことは第２ｂ図の磁石装置を図面の平面でｎｏ’回
転させて第２ｃ図に示した構造の磁石装置に変換する場
合にも云えることである。第２ｂ及び２０図にそれぞれ
示した構造の磁石装置を重ね合わせると、第２ｄ図に示
したような構造となる。

この第２ｄ図に示した構造のものを、コーナーポイント
Ａ、Ｂ、Ｏ及びＤを通る破線３４，８５゜３６及び３７
に沿って切欠した部分は第２ｅ図に示したような断面を
有する磁石となる。透磁率の高い句科製のリターンヨー
ク４０（このヨークの横断面はいずれもの所定コーナー
ポイントにおけ。

る磁束に局部的に整合させることができる）を用いるこ
とによって有効な磁石装置を形成する。リターンヨーク
４０の設計に当っては、このヨークによる磁束が磁石材
料の飽和磁化力の約％以下となるように選択するのが有
利である。このようにすればリターンヨークの外側に妨
害漂遊磁界がなくなる。人体全体の診断用には、こ＼に
示した方形の磁場空間３２の一辺の長さを例えば００７
５　ｍとし、周辺部の診断用には方形磁場空間３２の一
辺の長さを例えば約０．２５　ｍとすれば十分である。

第２ｄ図に示した構造のものを、コーナーポイントＥ、
Ｂ、Ｆ及びＧｔ−通る破ｉ！ｉｌ！３４，３５゜８８及
び８９に沿って切欠した部分は第２ｆ図Ｅこ示したよう
な構造となる。これをライン４２１こ沿って分割し、そ
の後磁化力がライン４２１こよって分割された三角形部
分の磁化残置に等しい磁化力を有する間隔磁石４４形態
の接続片を介在させると、第２ｇ図に示したような磁場
空間２８を有する有効な磁石装置となる。この磁石装置
のまわりにも前述したように透磁率の高いリターンヨー
ク・４０を設ける。このリターンヨーク４０は磁束の導
通観点からして間隔磁石４４の中央部４６に隣接する厚
さをゼロに低減させることができる。その理由は、この
個所には磁束がないからである。

これがため、リターンヨークの形状は第３ａ図にライン
４８で示したようにすることができる。従って、リター
ンヨークの質ｉｔ低減させて、第３図に示したような磁
石とすることができる。また、磁場空間２８内の磁場Ｈ
の均一性を十分に維持するのに、間隔永久磁石Φ４の形
状を例えば半径方向、即ち磁化方向に薄くなるように作
製した別形状とすることができる。しかし、このように
する占磁界の値が変化してしまう。斯（して得られる構
造の永久磁石材料製のものにリターンヨーク４０全整合
させることにより、第３ｂ図に示したような磁石：ｉ　
ｅ’ｔ−形成する。この場合にも間隔磁石４１の各外側
面の中央部ｌこ隣接するヨーク４０の淳さを前述したと
同様に低減させることができる。

ＩＷＩ　４）Ｒに、第２ｅ図（こ基すいてこれを分割ラ
イン４１に沿って分割するさ共に中間接続片（間隔磁・
石）４８及び他のヨーク４０を追加することによって第
３Ｃ図に示すような構造金有している磁石装置を実現す
ることができる。第３ａ及び３ｂ図に示した構造によっ
てもヨーク材料を節約でき、また永久磁石材料の質量の
最適化を図ることができる。第３Ｃ図に示したものに基
ずく構造の磁石装置の主たる利点は、図示の構造から直
接想定し得るように、有効なオープンスペースと全体的
なオープンスペースとの比が極めて好適なものとなるこ
とにある。

総質量全低減させるために、前述したようにして形成さ
れる磁石装置の軸方向の長さは、永久的に磁化したバー
の磁場空間の該当する断面寸法の例えば約１．６〜２倍
に制限することができる。断面を縮小すれば、長さも縮
小されるから、総質量・は直線寸法の８乗にほぼ比例し
て低減される。第２図につき一次元の場合について述べ
た上述したような考え方は三次元の場合についても云え
るため、永久磁石材料の不ぞろいは別として磁場の均一
度が理想的な磁場空間を有する八面体磁石が形成される
。しかし、この場合の測定空間の全側面は永久磁石材料
又はヨーク材料によって囲まれるため、測定空間に診断
すべき物体全接近させることができない。

限定長さの磁石の一例を第４図に示す。この磁′石の断
面は１ｒａａ図に示した磁石にほぼ対応する。

この場合にもリターンヨークの質ｉを低減させることが
できる０こ＼では強異方性の軟磁性材料製のクラツディ
ング層５０を追加することによって磁場空間２８内の磁
界の均一性を改善する。クラツディング層５０を実際に
作製するに当っては、例えば透磁率の高い磁性材料と非
磁性材料の薄板を横に交互に堆積して薄板構造に形成す
ることができる。このクラツディング層はバー３０及び
４４の磁界の不拘−性金それぞれ中和する。磁場空間の
最終的長さのマイナス作用を低減させるために、縦細条
５２及び横細条５４の如き永久磁石材料製の細条を設け
る。このためには、端面５６の近く、又は端面５６と５
８の双方の付近に設けられる電磁コイルを用いることも
できる０コイルを用いることの利点は、磁場の均一度を
現場に８けるユーザの諸要求に迅速、かつ最適に整合さ
せることができると云うことにある。斯くして、例えば
端面付近の磁場の均一性を改善し得るが、中央付近にお
ける磁場の均一性は損なわれることがある。同様な改善
は磁石細条によっても実現することができる。しかし、
磁石細条では磁場の強度を調整することができない。対
称構造とすれば、第４図の例に示したようにクラツディ
ング層を分割ライン４２の横断面に沿って延在させるの
に有利である゛が、これは必ずしもそのようにする必要
はない。

本発明により構成される永久磁石には有効に使用できな
い空の空間が複数存在するが、これらの空間内には断層
測定及びその断層像を表示させるのに必要とされる傾斜
磁場発生用コイルを収納させることができる。これらの
傾斜磁場発生用コイルは必ずしも有効に使用すべき磁場
空間内に収納させる必要はないためにその分だけ磁界空
間を小さくすることができ、従って接近の可能性及び磁
場強度を一定に維持しつつ磁石の質量の低域化を図るこ
とができる。第３ａ図は磁石装置の空の空間内への傾斜
磁場発生用コイル６０の収納の仕方を極めて概略的に示
したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による永久磁石を具えている核磁気共鳴
装置の一例を示すブロック線図；第２ａ〜２ｇ図は第１
図の装置に用いる永久磁石の基本形態の構成及び構造を
示す概略図；第３ａ〜３０図はそれぞれ第２図の磁石か
ら得られる磁石装置の横断面； 第４図は磁場接続磁石を具えている磁石装置を示す斜視
図である。 ２・・・永久磁石装置 令・・・傾斜磁場発生用磁石装置 ６・・・電源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、永久磁石材料から成り、均一な主要磁場（Ｈ）を発
   生する磁石装置（２）を具えている核磁気共鳴装置にお
   いて、前記永久磁石材料が、平坦面によって画成される
   横方向に磁化したバー（３０、４４）により主として構
   成され、これらのバーが、長手方向軸線を中心として横
   断面が実質上多角形をなす磁場空間（２８）を囲むよう
   にしたことを特徴とする核磁気共鳴装置。 ２、前記永久磁石材料を、実質上断面が直角二等辺三角
   形を成す４つのバー（３０）で構成し、これらのバーを
   、断面が方形の磁場空間（３２）を囲むように配置し、
   かつ前記バーを前記二等辺三角形の頂角の二等分線の方
   向に磁化したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の核磁気共鳴装置。 ３、前記永久磁石材料を主として、断面の頂角が直角の
   二等辺三角形を成す２つのバー（３０）と、断面が台形
   を成す２つのバー（４４）とで構成し、前記４つのバー
   によって方形磁場空間（２８）を囲むようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の核磁気共鳴装
   置。 ４、前記永久磁石材料を主として、断面が直角二等辺三
   角形を成す４つのバー（３０）と、断面が矩形の２つの
   バー（４３）とで構成し、これらのバーによって断面が
   六角形の磁場空間（２８）を囲むようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載の核磁気共鳴装置。 ５、前記永久磁石材料のまわりに透磁率が比較的高い材
   料製のリターンヨーク（４０）を設けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の核磁気
   共鳴装置。 ６、局部的に通過する磁束に対して直角となるリターン
   ヨークの局部断面を前記磁束の強度に整合させるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の核
   磁気共鳴装置。 ７、前記永久磁石材料によって囲まれる磁場空間の部分
   を強異方性の磁性材料（５０）によってクラッディング
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１〜
   ６項のいずれかに記載の核磁気共鳴装置。 ８、前記クラッディング材料を、透磁率の高い磁性材料
   と非磁性材料から成る薄板を横に交互に並べて薄板構造
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   核磁気共鳴装置。 ９、前記矩形状の中間バー（４４）の磁化方向の寸法を
   、前記三角形状のバーの高さよりも短くし、かつリター
   ンヨーク（４０）の形状をそれに適合させるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の核磁気
   共鳴装置。 １０、永久磁石バーの縦の長さを、これらのバーによっ
   て形成される磁場空間の断面の辺の長さの１〜２倍とし
   、かつ他の磁石手段（５２、５４）を設けて、磁場空間
   内の磁場の均一性を改善するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の核磁気
   共鳴装置。 １１、前記他の磁石手段によって前記磁石装置の少なく
   とも一方の端面（５６、５８）付近における磁場の均一
   性を改善するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１０項に記載の核磁気共鳴装置。