JPS63222406A - 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］ 本発明は、核磁気共鳴映像法を利用した画像診断装置等
に用いられる磁界発生装置に関し、特に装置の所定区域
全体にわたって均一な磁界を得られるようにしたもので
ある。

［従来の技術］ 画像処理を利用した形態診断用断層装置とじて、核磁気
共鳴映像法による画像診断装置が開発され、その医学的
利用価値が注目を集めている。

この診断装置は、生体の大部分を構成する水素原子核の
磁気共鳴現像が組織によって異なることを利用して、生
体の一部又は全体を磁界中に挿入して、生体軟部組織を
画像化するもので、共鳴の強さや共鳴の時間的変化の大
きさを画面上の濃淡として与えている。

上記の画像診断装置によって得られた画像は、磁界の強
さやその分布によって変化する。現在の技術では、１．
５Ｔｅ＋１ａ（１５，０００Ｇ　）以下の磁界では磁場
が強い程画質の優れた像が得られることがわかっている
。ただし磁場が強い程装置が高価となりかつ保守に難を
要すため、現状では画像処理技術の点から比較的低磁場
（０，１５〜０．２↑ｅｓｌａ）での画質向上が検討さ
れている。

上記の装置における磁界発生装置として現在実用化され
ているのは常伝導磁石方式と超伝導磁石方式である。し
かるに常伝導磁石方式では、電力使用量が大でかつ冷却
水も必要となるので運転経費が高くなるという難点があ
る。超伝導磁石方式は、０．３Ｔｅｓｌａ以上の高磁場
が簡単に得られるため画質は良いが、冷媒として高価な
ＨｅガスやＮ２ガスを消費するので運転経費は前者より
高くなり、又漏洩磁界が大であるため極めて広い設置ス
ペースを要するという難点がある。

これらの難点を解消し、保守を安価かつ容易に行なえる
ようにするため磁界発生装置の永久磁石化が検討されて
いる。

例えば、特開昭８０−７８１０４号公報は、ｒ１１気回
路の小型化及び軽量化のために最大エネルギー積が３０
ＭＧＯｅのＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石を用いることを開示
している。また、特開昭８０−２３９００５号公報は、
磁界発生装置の空隙に発生する磁界を均一にするために
、主磁界を発生する永久磁石゛と楠−磁化方向を有する
少なくとも一つの補助磁石を主磁石内に移動自在に設け
て、空隙への磁束発生量を調整拳均−化することを開示
している。さらに特開昭８１−３８４５２号公報は、均
一磁界を得るために、主磁界を発生する永久磁石を複数
個のバーの形に形成し、これらのバーを磁化方向に関し
て：Ａ整し得るように設けることを開示している。

また円筒形の一対の永久磁石を使用した磁界発生装置が
各種提案されているが、永久磁石の磁束をその両者間空
間の所定区域に集中させるため永久磁石の内周に設ける
磁極片の大きさや、一対の磁極片間距離が、空隙での磁
場にどのような影響を与えるかは検討されていない。

〔発明が解決しようとする問題点１ 核磁気共鳴映像法を利用した画像診断装置においては、
共鳴する周波数領域をせばめて高画質を得るために、所
定の区域全体にわたって均一な磁界分布、具体的には１
０′５（ａｌｏｐｐｍ）以下の均一性が要求される。そ
のため永久磁石方式の磁界発生装置においては、主磁界
発生用磁石を分割しかつそれらを移動させることあるい
は永久磁石の内部に補助永久磁石を移動自在に設けるこ
となどが提案されている。

しかしながら、従来の構造では、磁気回路部が大きくて
重量が大であり、磁界分布の調整が比較的面倒であると
いう欠点があった。

そこで本発明は、簡単な構造であってしかも所定空間領
域に所定の磁場強度および均一磁場強度を得ることので
きる磁界発生装置を提供する。

〔問題点を解決するための手段１ 本発明は、空間を挟んで対向する一対の円筒形永久磁石
と、円筒形永久磁石の内周に設けて永久磁石の磁束を空
間の所定区域に集中させる一対の磁極片と、永久磁石同
志を磁気的に結合するヨークとを有する磁界発生装置に
おいて、円筒形永久磁石の内周に設ける磁極片の大きさ
と、一対の磁極片間距離とを適切な関係にすることによ
り、空間の所定区域での磁場の強度と磁場の均一性を望
ましいものにした。

すなわち磁極片の外形を円形にして、一対の磁極片間圧
１１Ｌと磁極片外径りとの比Ｄ／Ｌを１．４〜１．８の
範囲に設定した。

「実施例」 本発明の一実施例を、ラジアル界磁型の磁界発生装置の
断面図と平面図を表わした第１．２因により説明する。

磁界発生装置ｌは、一対の円筒形の永久磁石２．２′を
同一軸線上に空間５を挟んで対向させ、各永久磁石２．
２°の外周にヨーク４を設けて永久磁石２．２′を磁気
的に結合し、各永久磁石２．２′の内周にそれぞれ磁極
片３．３′を設けて永久磁石２．２′の磁束を空間５の
中央部の測定空間５ａ内に集中させるようになっている
。

永久磁石２．２′は、測定空間内に１０００〜３０００
Ｇの磁界を発生させるために、フェライト磁石、希土類
コバルト磁石あるいは希土類・鉄・ポロン磁石のような
材料から選ばれる。これらの材料の内では、できるだけ
少量の材料で上記のような強さの磁界を得るために、起
磁力の大きな希土類・鉄・ポロン磁石が好適である。

なお永久磁石２．２°は、その磁化方向が第２図に示す
ごとく全て半径方向を向いており、永久磁石２′のＮ極
は永久磁石２のＳ極と磁気的に結合され、第１図に矢印
で示すように永久磁石２のＮ極から出る磁束は磁極片３
を通り、空間５を通過して磁極片３゛を通り、さらに永
久磁石２′のＳ様に戻るようになっている。

磁極片３．３′とヨーク４は、軟鉄等の軟磁性材料で形
成される。磁極片３．３′は、外形が円形に形成され、
永久磁石２，２°の磁束を測定空間５ａに有効に収束さ
せるために、外周から中心に向って段階的にその厚さを
減少させたが、連続的に減少させてもよい。

ここで前記第１．２図の磁界発生装置における測定空間
５ａでの磁場を計算値により説明する。

［計算例］ 第１図において磁極片の直径Ｄ、磁極片間距離りをパラ
メータとしてその比Ｄ／Ｌを１．１１〜２．８０の範囲
で変化させた場合の磁場解析をコンピュータにより行な
った解析結果を表１に示す。

表１においてＢｏは第３図に示すように測定空間５ａの
中心（０）における磁場強度、Ｘは中心（０）よりＸ方
向上２００ｍｍ離れた位置でのＢＯに対する磁場強度比
を示し、次式で表わされる。

Ｘ　（＄）−（Ｂｘ　−Ｂｏ）　／　ＢｏＸ　１００　
（＄）（但し、ＢｘはＸ−Ｘ−２Ｏ０での磁場強度）２
は中心（０）よりＺ方向２００ｍ層でのＢｏに対する磁
場強度比を示し次式で表わされる。

Ｚ　（＋）−（Ｂｚ　−Ｂｏ）　／ＢｏＸ　１００　（
駕）（但しＢｚはＺ＝　２００■での磁場強度）Ｘ−Ｚ
は、中心（０）ヨリＸ−Ｚ方向２００ｍｍテ（７）Ｂｏ
に対する磁場強度比を表わし、次式で表わされる。

Ｘ　−Ｚ　（＄）−（Ｂｘ−ｚ　−Ｂｏ）　／ＢｏＸ　
１００　（＄）（但しＢ！−２はＸ　−Ｚ　＝　　２０
ｈｍでの磁場強度）また表１においてＴは次式のように
ｘ、Ｚおよびｘ−Ｚの絶対値の総和である。

Ｔ＝　Ｉｘｌ＋　Ｉｚｌ＋１ｘ−ｚｌ 第４図に横軸にＤ／Ｌ、縦軸にｘ、ｚ、ｘ−ｚおよびＴ
を表わしたグラフを示す。

第４図より、ｘ、Ｚおよびｘ−Ｚは横軸に対して２次関
数的な自然増加、減少の傾向を示すが、その総和ＴはＤ
／Ｌの一定時において最小値を示す。即ち、本磁気回路
においてＤ／Ｌを特定の範囲に収めることにより、中心
磁場強度に対して任意空間のバラツキを最小にすること
ができることを本発明者等は知った。

本磁気回路において、ｘ、Ｚおよびｘ−Ｚの絶対値の総
和であるＴは零であることが望ましく、計算結果より最
適Ｄ／Ｌの範囲は１．４〜１．８である。１．４未満あ
るいは１．８より大きい範囲においては、Ｔは大となる
ため磁気回路的には不適である。

次に前記計算とは別に実際に装置を製造して空間での磁
場強度を測定した結果を説明する。

［実験例］ 第１図に示す磁気回路において磁極片３．３゜の外径り
を２９５ｍｍとし、磁極片間距離りを可変してＤ／Ｌを
１．２０〜２．０３とした時の空間５の中心磁束密度の
実測値（Ｂｏ）および任意の点（Ｘ、Ｚ、Ｘ−Ｚ）の磁
場強度比および磁場強度の絶対値の総和（Ｔ）を表２に
示す。

実験に使用した永久磁石２．２′の寸法は、外径３５２
ｍｍ、内径２９５ｍｍ、厚さ７３５ｍであり、数個のア
ーク状の磁石を接着して円筒状の磁石を製作した。また
一対の永久磁石２，２゛は磁極片３．３°とともに移動
し、各磁極片間の距離を２４５〜１４５履層に可変した
。

永久磁石２．２′の磁石材質は、Ｗｂ−Ｆｅ−Ｂ系の磁
石であり、残留磁束密度Ｂｒ＝　１２１００　Ｇ、保磁
力ｂＨｃ　＝　１１００００ｇ、最大エネルギー積　（
ＢＨ）ｍ　＝３５．０ＭＧＯｅの磁気特性を有するもの
を使用した。

また磁極片３．３°とヨークは軟鉄部とした。

表２において、Ｄ／Ｌを大にすることによりＢ。

は比例して増加の傾向を示すが、磁場強度比の絶対値の
総和は、Ｄ　／　Ｌ　＝　１．８９付近で極小の値を得
る。

またＤ／Ｌの値は、１．６９より小さくなってもＴは大
きな値を示し、これは前記の計算値と良く一致する。

「発明の効果」 本発明の磁界発生装置は、一対の磁極片距離りと磁極片
外径りとの比Ｄ／Ｌを１．４〜１．８の範囲内にするこ
とにより、望ましい磁力であって均一性の優れた磁気回
路を得ることができ、極めて実用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁界発生装置の断面図、第２図は第１
図の平面図、第３図はコンピュータ解析を行なった時の
解析値を示す説明図、第４図は空間での磁場強度比を計
算値にもとづいて示すグラフである。 ２．２”；永久磁石　　３．３°；磁極片４；ヨーク　
　　　　　　５；空間 第１図 第３図 Ｚ軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一対の円筒形永久磁石を同一中心軸線上に空間を挟ん
   で対向させ、各永久磁石同志をヨークで磁気的に結合し
   、各永久磁石の内周に外形が円形の磁極片をそれぞれ配
   置して前記空間の所定区域に磁束を集中させるようにし
   た磁界発生装置において、一対の磁極片間距離Ｌと磁極
   片外径Ｄとの比Ｄ／Ｌが１．４〜１．８の範囲にあるこ
   とを特徴とする磁界発生装置。