KR100362042B1

KR100362042B1 - Ｍｒｉ용 자계 발생 장치

Info

Publication number: KR100362042B1
Application number: KR1019997011788A
Authority: KR
Inventors: 아오키마사아키; 하시모토시게오
Original assignee: 스미토모 도큐슈 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2002-11-22
Also published as: JP4039495B2; KR20010013771A; WO1999052427A1; EP0998876A1; CA2293308C; EP0998876A4; DE69937722D1; DE69937722T2; US6794973B1; EP0998876B1; CN1232219C; CN1272051A; CA2293308A1

Abstract

본 발명은 공극 내의 자계 균일도를 저하시키지 않고, 경사 자계 코일에 흐르는 펄스 전류의 영향에 의해 발생하는 자극편 내의 과전류 및 잔류 자기의 저감을 가능하게 하는 MRI용 자계 발생 장치의 제공을 목적으로 하고, 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부(41)와 본체부(41)의 공극 대향면측에 배치되는 자성 환상 돌기부(42)를 효과적으로 조합시킨 자극편(40)을 사용함으로써, 상기 환상 돌기부(42) 근방에 자기 포화 상태를 초래하지 않고, 공극 내에 소정의 균일도를 갖는 정자계를 형성시킴과 동시에, 경사 자계 코일에 흐르는 펄스 전류의 영향에 의해 발생하는 자극편(40) 내의 과전류 및 잔류 자기의 저감을 가능하게 한다.

Description

ＭＲＩ용 자계 발생 장치{MAGNETIC FIELD GENERATING DEVICE FOR MRI}

MRI용 자계 발생 장치로서 도 13의 (a) 및 (b)에 도시된 구성이 알려져 있다. 즉, 자계 발생원으로 복수의 블록형 R-Fe-B계 자석을 일체화해서 이루어지는 한쌍의 영구 자석 구성체(1)의 각각 한쪽 단에 자극편(2)을 고착하여 대향시키고, 다른쪽 단을 이음 부재(3)로 연결하여 자극편(2)사이의 공극(4)내에 정자계를 발생하는 구성이다.

도면에서 (5)는 공극(4)내에 있어서의 자계 분포의 균일도를 향상시키기 위해 형성되는 환상 돌기부이며, 자계 분포의 균일도를 한층 더 향상시킬 목적으로 환상 돌기부의 내측부에 볼록형 돌기부(도시하지 않음)를 형성하는 구성도 공지되어 있다.

도면에서 도면 부호 "6"은 경사 자계 코일이며, 공극(4)내의 위치 정보를 얻기 위해서 배치된다. 이 경사 자계 코일(6)은 통상 공극(4)내의 X, Y, Z의 3방향으로 대응하는 3조의 코일군으로 이루어지지만, 도면에서는 간략히 도시하고 있다.

이러한 구성에서, 공극(4)은 피검체의 일부 또는 전부가 삽입될 수 있는 만큼 충분히 커야하고, 또한 0.02∼2.0T에서 1X10^-4이하의 높은 균일도를 갖는 정자계가 공극(4)내의 특정 촬상 시야 내에 형성되어야 한다.

도 13의 (a) 및 (b)에 도시된 구성에서는 이음 부재(3)로서 한쌍의 판형 이음 부재(3a, 3b)와 4개의 기둥형 이음 부재(3c)로 이루어지는 소위 4개의 기둥형 이음 부재가 사용된 구성을 나타내고 있지만, 도 14의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 한쌍의 판형 이음 부재(3a, 3b))와 판형 지지 이음 부재(3d)로 이루어지는 소위 C형 이음 부재 등, 요구되는 여러 가지 특성에 따라서 여러 가지의 구성으로 이루어지는 이음 부재가 사용되고 있다.

또한, 도 13의 (a) 및 (b)에는 자계 발생원으로서 R-Fe-B계 자석 등의 영구 자석이 채용된 구성이 도시되어 있지만, 기타 철심의 주위에 전자 코일(항상 전도 코일, 초전도 코일 등을 포함한다)를 감아 배치한 구성 등도 사용되고 있다.

이들의 어느 쪽 구성에서도 도 13의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 한쌍의 자극편(2)에 의해서 공극(4)이 형성되고, 또한 자극편(2)의 근방에 경사 자계 코일(6)이 배치되어 있다.

통상, 자극편(2)은 전자 연철, 순철 등의 벌크재(일체물)로 구성되어 있기 때문에, 공극(4)내의 위치 정보를 얻기 위해서 경사 자계 코일(6)에 펄스 전류가 흐르도록 하여 소망하는 방향으로 펄스형 경사 자계가 발생하면, 이 경사 자계의 영향에 의해 자극편(2)내에 과전류가 발생하여 경사 자계의 상승 특성을 저하시킴과 동시에, 펄스 전류의 흐름이 정지된 후에도 자극편(2)내에 발생하는 잔류 자기에 의해 공극(4)안의 자계 분포의 균일도가 저하된다.

이러한 문제점을 해결하는 구성으로서 발명자는 먼저 자극편의 주요 부분을 규소 강판의 적층체로써 형성한 것을 특징으로 하는 MRI용 자계 발생 장치(일본 특허 제2649436호, 일본 특허 제2649437호, 미국 특허 제5283544호, 유럽 특허 제04795l4호)를 제안하였다.

발명자가 먼저 제안한 MRI용 자계 발생 장치는 도 15 내지 도 18에 도시된 구성으로 이루어지는 자극편을 사용하는 것을 주된 특징으로 한다.

도 15(a) 및 (b)에 도시된 자극편(10)의 구성은 순철 등의 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재(11)의 공극 대향면측에 환상 돌기부(12)를 구성하고, 단면이 직사각형인 연철제 자성 링과, 복수 매의 규소 강판을 자극편의 대향 방향으로 적층하여 절연성 접착제 등으로 일체화한 복수의 블록형 적층체(13)를 배치하여 이루어진다.

도면에서 도면 부호 "14"는 자계 분포의 균일도 향상을 목적으로 환상 돌기부(12)의 내측부에 형성되는 볼록형 돌기부이며, 상기와 동일하게 복수 매의 규소 강판을 자극편의 대향 방향으로 적층하여 절연성 접착제 등에 의해 일체화한 복수의 블록형 적층체를 필요한 수만큼 적층하여 구성된다.

또한, 도면에서 도면 부호 "l5"는 경사 자계 코일 장착용의 연철제 코어부이다.

도면에서 도면 부호 "16"은 환상 돌기부(12)를 구성하고, 단면이 직사각형인 연철제 자성 링을 원주 방향에서 복수 개로 분할하고, 환상 돌기부(l2)에 발생하는 과전류의 발생을 감소시킬 목적으로 형성된 직경 방향의 슬릿이다.

상기 블록형 적층체(13)는 사용하는 규소 강판이 방향성 규소 강판(JISC 2553 등)인 경우, 자계 균일도의 관점에서 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 소정 매수의 소블록(13a,13b)마다 자화가 용이한 축 방향(압연 방향)을 90도 다르도록 적층 일체화하는 것이 바람직하고, 또한 무방향성 규소 강판(UISC 2552 등)의 경우, 도 16(b)에 도시된 바와 같이 방향성을 고려하지 않고 단순히 두께 방향으로 적층 일체화함으로써 얻어진다.

도 17의 (a) 및 (b)에 도시된 자극편(20) 구성은 순철 등의 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재(21)의 공극 대향면측에 환상 돌기부(22)를 구성하고 단면이 직사각형인 연철제 자성 링과 복수 매의 무방향성 규소 강판을 자극편의 대향 방향과 직교하는 방향으로 적층하여 절연성 접착제 등으로 일체화한 복수의 블록형 적층체(23)를 배치하여 이루어진다.

도면에서 도면 부호 "24"는 자계 분포의 균일도 향상을 목적으로 환상 돌기부(22)의 내측부에 형성되는 볼록형 돌기부이며, 도면 부호 "25"는 경사 자계 코일 장착용의 연철제 코어부이며, 도면 부호 "26"은 환상 돌기부(22)를 구성하는 단면이 직사각형인 연철제 자성 링을 주위 방향에서 복수 개로 분할하는 슬릿이다.

상기 블록형 적층체(23)는 도 17의 (c)에 도시된 바와 같이 공극 대향 방향으로 적층하는 각 소블록(23a,23b)마다 적층 방향이 90도 다르도록 하고 절연성 접착제 등으로 적층 일체화하는 것이 바람직하다.

도 18의 (a) 및 (b)에 도시된 자극편(30) 구성은 도 15의 (a) 및 (b), 도 17의 (a) 및 (b)에 도시된 자극편(10,20)과는 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재(11,21)를 사용하지 않는 점에서 크게 다르다. 즉, 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재(11,21) 대신에 도 18의 (c)에 도시된 바와 같은 복수 매의 무방향성 규소 강판을 자극편의 대향 방향과 직교하는 방향으로 적층하여 절연성 접착제 등으로 일체화한 로드(rod) 적층체(33)가 벌크형 자성재로 이루어지는 환상 지지 부재(34)에 의해 지지되는 구성을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상술하면, 벌크형 자성재로 이루어지는 환상 지지 부재(34)의 중앙부를 직사각형으로 잘라내고, 상기 잘라낸 부분의 안쪽 모서리에 형성되는 챔버(도시하지 않음)에 상기 로드 적층체(33a)의 챔버(38)를 대응시켜 한 방향으로 매달아 배열한다. 또한, 로드 적층체(33a)의 공극 대향면측에 적층 방향이 90도 다르도록 하여 로드 적층체(33b)를 장착하여 2층으로 한다.

자극편 전체가 대략 원판형이 되도록 환상 지지 부재(34)의 내주면과 고정판(35)의 사이에 길이 방향의 길이가 다른 복수의 로드 적층체(33c)를 배치함과 동시에, 환상 지지 부재(34)의 내주 바깥 모서리부의 소정 위치에 고정되는 고정 블록(3l)을 통해 환상 돌기부(32)를 구성하는 사다리꼴 단면의 연철제 자성링을 장착하여 자극편(30)을 형성한다.

도면에서 도면 부호 "36"은 환상 돌기부(32)를 구성하는 사다리꼴 단면의 연철제 자성 링을 원주 방향에서 복수 개로 분할하는 슬릿이다. 또한, 도면 부호 "37"은 절연성 점착 테이프 등으로 이루어지는 절연재이다.

이상과 같은 도 15의 (a) 및 (b), 도 17의 (a) 및 (b), 도 18의 (a) 및 (b)에 도시된 자극편(10,20,30)을 사용함으로써, 도 13의 (a) 및 (b), 도 14의 (a) 및 (b)에 도시된 종래의 벌크형 자성재로 이루어지는 자극편을 사용하는 경우에 비해 경사 자계 코일을 요인으로 하는 자극편내의 과전류 및 잔류 자기의 발생을 크게 감소시킬 수 있다.

그러나, MRI용 자계 발생 장치에 있어서 선명한 화상을 보다 고속으로 촬영하고자 하는 요망이 강해지는 한편, 한층 더 개량이 요구되고 있다.

발명자의 실험에 따르면, 전술의 도 15의 (a) 및 (b), 도 17의 (a) 및 (b)의 자극편(10,20)구성은 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재(11,21)를 사용함으로써 자극편 전체로서의 기계적 강도(강성)에 우수하고, 규소 강판을 소정 방향으로 적층하여 절연성 접착제 등으로 일체화한 복수의 블록형 적층체(13,23)의 적층 배치가 용이하고 조립 작업성에도 우수한 등의 장점을 갖는 반면, 상기 자성 베이스 부재(11,21)의 존재 자체가 자극편내의 과전류 및 잔류 자기의 절감을 더이상 향상시킬 수 없도록 하는 요인이 되는 것이 확인되었다.

즉, 경사 자계 코일에 의해서 발생하는 자계는 상기 경사 자계 코일 바로 밑의 블록형 적층체(13,23)로부터 그 블록형 적층체(13,23)를 장착한 자성 베이스 부재(11,21)를 통해 환상 돌기부(12,22)를 구성하는 연철제 자성 링의 표면에까지 전해지기 때문에, 블록형 적층체(13,23)와 연철제 자성 링과의 자로중에 자성 베이스 부재(11,21)가 존재하게 되고, 그 결과 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재(11,21) 내에 과전류 및 잔류 자기가 발생하는 것이 확인되었다.

도 18의 (a) 및 (b)에 도시된 자극편(30) 구성에 있어서도 환상 지지 부재(34)를 효과적으로 사용함으로써 도 15의 (a) 및 (b), 도 17의 (a) 및 (b)의 자극편(10,20) 구성과 동일하게 우수한 기계적 강도로 조립 작업성이 얻어진다.

이 구성에서는 경사 자계 코일 바로 아래의 로드 적층체(33)의 하측에 도 15의 (a) 및 (b), 도 17의 (a) 및 (b)에서 자극편(10,20)으로 사용되는 것 같은 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재(11,21)는 존재하지 않고, 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과의 관점에서는 바람직하지만 로드 적층체(33)의 하측에 존재하는 환상 지지 부재(34)도 벌크형 자성재로 이루어지기 때문에, 그 결과 반드시 요구되는 과전류 및 잔류 자기의 절감이 달성되어 있지 않은 것이 현실이다.

더구나, 환상 지지 부재(34)의 내주면과 로드 적층체(33c)와의 단면이 완전 접촉하지 않고, 공간(39)이 형성되기 때문에 그 결과, 환상 돌기부(32)의 규소 강판 적층체부에 대향하는 측의 총면적(Sa)과, 규소 강판 적층체부의 환상 돌기부(32)에 대향하는 측의 총면적(Sb)의 비(Sb/Sa)가 80% 미만(70%∼75% 정도)이며, 상기 환상 돌기부(32)와 규소 강판 적층체부와의 접촉 부분에 있어서 자기 포화 상태가 발생하고, 환상 돌기부(32)에서의 자속의 흐름이 어렵게 되며, 자극편 사이의 공극내에 효율적으로 소정의 균일한 자계를 얻기 어려워지는 경우가 있었다.

즉, 환상 돌기부(32)와 규소 강판 적층체부와의 접촉 부분에서 자계 발생원으로부터의 자계에 의한 자속 밀도가 다른 부분에 비해 매우 높고, 특히 환상 돌기부(32)에 접촉하는 규소 강판 적층체부는 자기 포화상태를 초래하지 않을 만큼의 충분한 체적일 필요가 있다. 그러나, 발명자는 도 18의 (a) 및 (b)에 도시된 구성에서는 MRI용 자계 발생 장치로서 요구되는 본래의 균일 자계를 효율적으로 얻을 수 없는 것을 확인하였다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결한 MRI용 자계 발생 장치의 제공을 목적으로 하는 것으로서, 공극내의 자계 균일도를 저하시키지 않고, 경사 자계 코일에 흐르는 펄스 전류의 영향에 의해 발생하는 자극편내의 과전류 및 잔류 자기의 절감을 가능하게 하는 MRI용 자계 발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 규소 강판의 적층체의 배치를 최적화함으로써 유효하게 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 지견하여 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은 공극을 형성하여 대향하는 한쌍의 자극편을 가지고, 상기 공극에 자계를 발생시키는 MRI용 자계 발생 장치에 있어서, 상기 자극편이 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부와 상기 본체부의 공극 대향면측에 배치하는 자성 환상 돌기부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MRI용 자계 발생 장치이다.

또한, 발명자들은 상기 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부가 전기 저항이 높은 비자성 지지 부재에 의해 고정 지지되는 것을 특징으로 하는 구성, 원주 방향에서 복수 개로 분할된 자성 환상 지지 부재에 의해 고정 지지된 구성, 상기 자성 환상 돌기부가 상기 환상 돌기부내에 발생하는 과전류의 절감을 위해서 규소 강판의 적층체로 이루어지는 구성, 또한 원주 방향에서 복수 개로 분할한 구성, 공극내의 자계 분포의 균일도 향상을 위해 자극편 본체부의 공극 대향면측에서 상기 자성 환상 돌기부의 내측부에 규소 강판의 적층체로 이루어지는 볼록형 돌기부를 형성한 구성 등을 바람직한 구성으로서 제안한다.

본 발명은 의료용 자기 공명 단층 촬영 장치(이하, MRI라고 함)에 이용되는 자계 발생 장치의 개량에 관한 것으로서, 특히 경사 자계 코일에 흐르는 펄스 전류의 영향에 의해 발생하는 자극편내의 과전류 및 잔류 자기의 감소를 도모한 MRI용 자계 발생 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 구성을 도시하는 설명도로서, (a)는 종단면을 도시한 도면이고, (b)는 상면을 도시한 도면이며, (c)는 본체부의 사시 설명도이다.

도 2는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 구성을 도시하는 본체부의 사시 설명도이다.

도 3은 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도로서, (a)는 종단면을 도시한 도면이고, (b)는 상면을 도시한 도면이며, (c)는 본체부의 사시 설명도이다.

도 4는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도로서, (a)는 종단면을 도시한 도면이고, (b)는 상면을 도시한 도면이며, (c)는 본체부의 사시 설명도이다.

도 5는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도로서, (a)는 종단면을 도시한 도면이고, (b)는 상면을 도시한 도면이며, (c)는 본체부의 사시 설명도이다.

도 6는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도로서, (a)는 종단면을 도시한 도면이고, (b)는 상면을 도시한 도면이며, (c)는 본체부의 사시 설명도이다.

도 7의 (a),(b),(c),(d) 및 (e)는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 자성 환상 돌기부의 구성을 도시하는 사시 설명도이다.

도 8은 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 상세를 도시하는 주요부 종단 설명도이다.

도 9는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 상세를 도시하는 주요부 종단 설명도이다.

도 10의 (a)는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 상세를 도시하는 주요부 종단 설명도이며, (b)는 상면 설명도이다.

도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명에 의한 MRI용 자계 발생 장치의 상세를 도시하는 주요부 종단 설명도이다.

도 12는 공극내 중심으로부터의 거리와 자계 균일도의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 13은 종래의 MRI용 자계 발생 장치의 구성을 도시하는 설명도이며, (a)는 정면, (b)는 횡단면을 각각 도시한다.

도 14는 종래의 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도이고, (a)는 정면, (b)는 횡단면을 각각 도시한다.

도 15는 종래의 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도이며, (a)는 종단면, (b)는 정면을 각각 도시한다.

도 16의 (a) 및 (b)는 종래의 MRI용 자계 발생 장치에 이용되는 블록형 적층체의 사시 설명도이다.

도 17은 종래의 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도로서, (a)는 종단면, (b)는 정면을 각각 나타내며, (c)는 블록형 적층체의 사시 설명도이다.

도 18은 종래의 MRI용 자계 발생 장치의 다른 구성을 도시하는 설명도로서, (a)는 종단면, (b)는 정면을 각각 도시하며, (c)는 로드 적층체의 사시 설명도이다.

본 발명을 도 1∼도 12에 도시된 실시예에 기초하여 설명한다.

도 1의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 관한 자극편(40)은 전기 저항이 높은 비자성 환상 지지 부재(43)에 의해 고정 지지된 복수 매의 규소 강판을 자극편의 대향 방향으로 적층하여 절연성 접착제 등으로 일체화한 복수 개의 블록형 적층체로 이루어지는 본체부(41)와, 상기 본체부(41)의 공극 대향면측에 장착한 단면이 직사각형인 자성 환상 돌기부(42)를 주된 구성재로 하고 있다.

본체부(41)는 규소로 이루어지는 복수 개의 블록형 적층체를 일단 직사각형의 판형으로 일체화한 후, 전체는 거의 원판형이 되도록 외주부를 워터 제트 가공, 레이저 가공, 기계 가공, 방전 가공 등으로 소정의 형상으로 가공하고, 또한 그 주변에 수지, 베이크라이트(bakelite), FBP 등의 비금속으로 이루어지는 전기 저항이 높은 비자성 환상 지지 부재(43)를 배치하여 고정 지지한다. 또, 이들 복수 개의 블록형 적층재와 비자성 환상 지지 부재(43)를 에폭시 수지 등으로 몰드화함으로써 기계적 강도를 확보하는 것도 가능하다.

또한, 공극내의 자계 분포의 균일도 향상을 목적으로 상기한 거의 원판형으로 가공된 규소 강판 적층체의 공극 대향면측에서 상기 자성 환상 돌기부(42)의 내측부에 형성되는 규소 강판의 적층체로 이루어지는 볼록형 돌기부(44)를 설치할 수도 있다. 이 볼록형 돌기부(44)도 복수 매의 규소 강판을 자극편의 대향 방향으로 적층하여 절연성 접착제 등으로 일체화한 복수 개의 블록형 적층체로 구성되어 있다.

도면에서, 볼록형 돌기부(44)는 자성 환상 돌기부(42)의 내측부 전면에 상기 블록형 적층체를 부설하고, 특히 중앙부의 자극편 대향 방향의 두께를 크게 하여 전체가 볼록형이 되도록 구성하고 있지만, 자성 환상 돌기부(42) 내측 근방에 부설하지 않고, 중앙부에만 부설하는 것도 유효하다.

본 발명에서, 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부는 상기한 볼록형 돌기부(44)를 포함시킨 소위 경사 자계 코일에 대향하는 부분을 나타낸다. 이하에 설명하는 자극편의 구성에 있어서도 볼록형 돌기부를 설치한 구성으로서 설명하지만, 상기 볼록형 돌기부는 본 발명에 있어서 필수적인 것이 아니다. 즉, 공극내의 자계 분포의 균일도를 향상시키기 위해서는 볼록형 돌기부를 설치하지 않고, 예컨대 상기 거의 원판형인 규소 강판 적층체의 공극 대향면(평탄면)의 소정 위치에 철조각이나 영구 자석편(부재)등을 배치하는 등 다른 구성을 채용하는 것도 가능하다.

도 1의 (c)는 본체부(41)를 구성하는 규소 강판의 블록형 적층체의 적층 방향의 관계를 사시도로써 도시한다. 이 각각의 블록형 적층체는 전술한 바와 같이, 사용하는 규소 강판이 방향성 규소 강판(JISC2553등)의 경우 자계 균일도의 관점에서 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 소정 매수의 소블록마다 자화가 용이한 축방향(압연방향)을 90도 다르도록 적층 일체화하는 것이 바람직하며, 또한 무방향성 규소 강판(UBC 2552등)의 경우는 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이 방향성을 고려하지 않고 단순히 두께 방향에 적층 일체화하여 얻어진다.

또, 도 2에 도시된 바와 같이, 인접하는 규소 강판의 블록형 적층체의 각각의 접속 단면(측면)부(41a, 41b)가 각각 적층체의 적층 방향에서 일치하지 않도록 배치함으로써 경사 자계 코일에 의한 과전류나 잔자석의 영향을 한층 더 절감할 수 있다.

즉, 각각의 블록형 적층체의 접속 단면부에 필연적으로 형성되는 간극으로부터 경사 자계 코일에 의해서 발생하는 자계가 누설되고, 그 누설 자계가 자계 발생원이 되는 영구 자석 구성체에 작용하면, 근소하지만 영구 자석 구성체 표면에도 과전류가 발생하며, 상기 과전류를 요인으로 하는 발열등에 의해 공극내의 자계 균일도가 불안정하게 된다.

그러나, 도 2와 같이 규소 강판의 블록형 적층체의 각각의 접속 단면부가 일치하지 않도록 배치함으로써, 블록형 적층체의 적층 방향으로 직교하는 방향(도면에서 수평 방향)의 실질적인 투자율이 커져(자기 저항이 작아져) 경사 자계 코일에 의해서 발생하는 자계가 영구 자석 구성체에 침입하지 않으며, 자극편내에서 자로를 형성한다.

이하 설명하는 자극편에 있어서도 규소 강판의 블록형 적층체의 각각의 접속 단면부의 배치에는 동일한 구성을 채용하는 것이 바람직하다.

도면에서 (46)은 자성 환상 돌기부(42)를 구성하는 단면이 직사각형인 연철제 자성링을 주위 방향에서 복수 개에 분할하여 자성 환상 돌기부(42) 안에 발생하는 과전류의 발생을 절감할 목적으로 형성된 직경 방향의 슬릿이다.

이상의 구성에 있어서, 본체부(41)와 자성 환상 돌기부(42)와의 관계를 도 8을 참조하여 상술한다. 본체부(41)를 구성하는 규소 강판 적층체부는 대략 원판형을 형성하고 있고, 그 외직경 치수(Do)는 자성 환상 돌기부(42)의 외부 지름 치수(D₁)와 거의 동일하게 된다. 따라서, 자성 환상 돌기부(42) 중 본체부(41)와의 대향면측은 전부 규소 강판 적층체부에 접촉하게 된다.

따라서, 자계 발생원이 되는 영구 자석 구성체(1)로부터의 자계에 의한 자속이 규소 강판 적층체부와 자성 환상 돌기부(42)와의 접촉부에서 자기 포화 상태를 초래하지 않고, MRI용 자계 발생 장치의 소정 공극내에 요구되는 본래의 자계 강도를 효율적으로 발생하는 것이 가능해진다.

또한, 본체부(41)에는 자성 환상 돌기부(42)의 내경(D₂)보다도 내측부뿐만아니라 바로 아래부분에도 벌크형 자성재가 배치되어 있지 않다. 즉, 경사 자계 코일의 바로 아래 근방에 벌크형 자성재가 배치되지 않기 때문에 목적으로 하는 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과를 얻는 것이 가능해진다.

또, 본체부(41)를 구성하는 규소 강판 적층체부의 외부 지름 치수(D₀)는 도시된 바와 같이 자성 환상 돌기부(42)의 외부 지름 치수(D₁)와 동일하게 하는 구성에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 자성 환상 돌기부(42)의 외부 지름 치수(D₁)보다 크게 하는 것도 가능하지만, 필요 이상으로 크게 하는 것은 상기 규소 강판 적층체부의 외주부로부터의 자속 누설을 증가시키기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 규소 강판 적층체부의 외부 지름 치수(D₀)를 자성 환상 돌기부(42)의 외부 지름 치수(D₁)보다 작게 하는 것도 가능하지만, 필요이상으로 작게 하는 것은 상기 규소 강판 적층체부와 자성 환상 돌기부(42)와의 접촉부에서의 자기 포화 상태를 초래하기 때문에, 적어도 자성 환상 돌기부(42)의 규소 강판 적층체부에 대향하는 쪽의 총면적(Sa)과 규소 강판 적층체부의 자성 환상 돌기부(42)에 대향하는 쪽의 총면적(Sb)와의 비(Sb/Sa)가 적어도 80% 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 85%이상, 보다 바람직하게는 90% 이상이며, 도면에서는 1OO%의 경우(Sa= Sb)를 나타내고 있다.

도 4는 비자성 환상 지지 부재(43)가 자성 환상 돌기부(42)보다 외측에 배치되는 구성을 나타내고 있지만, 상기한 바와 같이 본체부(41)를 구성하는 규소 강판 적층체부의 외부 지름 치수(D_o)를 자성 환상 돌기부(42)의 외부 지름 치수(D₁)보다 작게 하면, 필연적으로 비자성 환상 지지 부재(43)의 일부 또는 전부가 자성 환상 돌기부(42)의 바로 아래 부분에 배치된다.

그러나, 상기 비자성 환상 지지 부재(43)가 전술한 것과 같은 수지, 베이크라이트, FRP 등의 비금속으로 이루어지는 전기 저항이 높은 재료내로 선정되면, 과전류 및 잔류 자기 절감의 관점에서는 목적하는 효과를 얻는 것이 가능해진다.

도 3의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(50)은 본체부(51)이외에 자성 환상 돌기부(52) 등은 도 1의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 구성과 동일하다. 즉, 도 3의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(50)은 본체부(51)를 구성하는 비자성 환상 지지 부재(63)에 의해 고정 지지되는 대략 원판형 규소 강판 적층체부가 원판형 시트재로 이루어지는 복수 매의 규소 강판을 자극편의 대향 방향으로 적층하여 절연성 접착제등에 의해 일체로 형성되어 있다. 도 3의 (e)에는 볼록형 돌기부재를 포함하는 본체부(51)를 구성하는 규소 강판의 적층 방향의 관계가 사시도로 도시된다.

이 구성에서 볼록형 돌기부(54)이외는 도 1에 도시된 바와 같은 복수 개의 블록형 적층체를 조합시킬 필요가 없기 때문에 제작이 용이할 뿐만 아니라, 기계적 강도도 우수하다. 또한, 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과를 한층 더 높이기 위해서는 상기 원판형 시트재로 이루어지는 규소 강판 적층체부를 주위 방향으로 분할하여 반원형 및 부채형등의 적층체를 조합시킨 구성으로 하는 것이 바람직하다.

도 4의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(60)은 본체부(61)이외에 자성 환상 돌기부(62) 등은 도 1의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 구성과 동일하다. 즉, 도 4의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(60)에서는 본체부(61)를 구성하는 비자성 환상 지지 부재(63)에 의해 고정 지지되는 대략 원판형의 규소 강판 적층체부가 복수 매의 규소 강판을 자극편의 대향 방향과 직교하는 방향으로 적층하여 절연성 접착제등에 의해 일체화한 복수 개의 블록형 적층체를 배치하여 형성된다.

본체부(61)는 먼저 도 17의 (c)를 참조하여 설명한 바와 같이 공극 대향 방향으로 적층하는 각각의 소블록마다 적층 방향이 90도 다르도록 배치함과 동시에, 동일 평면상에 인접하는 각각의 블록형 적층체의 적층 방향이 90도 다르도록 하여 배치하는 것이 자계 균일도의 관점 및 기계적 강도의 관점에서도 바람직하다. 도 4의 (c)에는 볼록형 돌기부재(64)를 포함하는 본체부(61)를 구성하는 규소 강판의 적층 방향의 관계가 사시도로 도시된다.

도 5의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(70)은 본체부(71)이외에 자성 환상 돌기부(72) 등은 도 1의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 구성과 동일하다. 즉, 도 5의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(70)은 본체부(71)를 구성하는 비자성 환상 지지 부재(73)에 의해 고정 지지되는 대략 원판형의 규소강판 적층체부가 복수 매의 띠상 규소 강판을 자극편의 대향 방향과 직교하는 방향으로 적층하여 절연성 접착제에 의해 일체화한 적층체를 배치하여 형성된다. 도 5의 (c)에는 볼록형 돌기부재(74)를 포함하는 본체부(71)를 구성하는 규소 강판의 적층 방향의 관계가 사시도로 도시된다.

조립성 및 기계적 강도를 고려하여 내주측 단부에 규소 강판의 지지부(73a)를 돌출 설치한 비자성 환상 지지 부재(73)를 준비하고, 상기 지지부(73a)의 형상에 대응한 면취부(71a)를 갖는 길이 방향의 길이가 다른 띠상 규소 강판을 순차적으로 매달아 배열하기도 하고, 미리 복수 매마다 적층 일체화하여 절굿공이형 적층체로 한 후에 매달아 배열하는 방법 등이 채용될 수 있다.

또한, 복수 매의 띠상 규소 강판을 일정 방향으로 적층하여 일체화한 직사각형 판형 적층체를 워터 제트 가공등에 의해서 대략 원판형으로 하고, 그 주변부에 비자성 환상 지지 부재(73)의 지지부(73a)의 형상에 대응한 면취부(71a)를 형성하여 매다는 것도 가능하다.

또, 사용하는 규소 강판은 방향성 규소 강판 및 무방향성 규소 강판의 어느 것이라도 좋지만, 적층체를 구성하는 각각 띠상규소 강판편을 필요로 되는 형상으로 절단할 때에 방향성을 고려할 필요가 없는 등 제조성의 관점에서 무방향성 규소 강판을 사용하는 것이 바람직하다.

도 6의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(80)은 볼록형 돌기부(84)이외는 자성 환상 돌기부(82)등 도 1의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 구성과 동일하다. 즉, 도 6의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(80)은 본체부(81)의 공극 대향면측에 형성되는 볼록형 돌기부(84)가 복수 매의 규소 강판을 자극편의 대향 방향과 직교하는 방향으로 적층하여 절연성 접착제등으로 일체화한 복수 개의 블록형 적층체를 배치한 구성으로 이루어진다. 도 6의 (c)에는 볼록형 돌기부(84)를 포함하는 본체부(81)를 구성하는 규소 강판의 적층 방향의 관계가 사시도로 도시된다.

또, 본체부(81)를 구성하는 대략 원판형의 규소 강판 적층체부는 도 17의 (c)를 참조하여 설명한 바와 같이 공극 대향 방향으로 적층하는 각각의 소블록마다 적층 방향이 90도 다르도록 배치함과 동시에, 동일 평면상에서 인접하는 각각의 블록형 적층체의 적층 방향이 90도 다르도록 배치하는 것이 자계 균일도의 관점 및 기계적 강도의 관점에서 바람직하다. 또, 도면 부호 "83"은 비자성 환상 지지 부재이다.

볼록형 돌기부(84)를 구성하는 규소 강판은 방향성 규소 강판 및 무방향성 규소 강판의 어느 것이라도 좋지만, 블록형 적층체를 구성하는 각각의 규소 강판편을 필요로 되는 형상으로 절단할 때에 방향성을 고려하지 않는 등 제조성의 관점에서 무방향성 규소 강판을 사용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 자극편(50,60,70,80)은 본체부(51,61,71,81)와 자성 환상 돌기부(52,62,72,82)와의 관계가, 어느 것이나 도 1의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 본 발명에 따른 자극편(40)의 경우와 동일하고, 목적하는 본체부(51,61,71,81)와 자성 환상 돌기부(52,62,72,82)와의 접촉부에서 자기 포화 상태를 초래하지 않고, MRI용 자계 발생 장치의 소정 공극내에 요구되는 본래의 자계 강도를 효율적으로 발생하는 것이 가능해지다, 더구나, 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과를 얻는 것이 가능해진다.

이상의 구성에 있어서는 본체부를 고정 지지하는 환상 지지 부재가 수지, 베이크라이트 및 FRP 등의 비금속으로 이루어지는 전기 저항이 높은 재료로 구성되기 때문에, 상기 비자성 환상 지지 부재의 일부 또는 전부가 자성 환상 돌기부의 바로 아래 부분에 배치되어도 과전류 및 잔류 자기 절감의 관점에서는 목적하는 효과를 얻는 것이 가능한 것은 전술한 바와 같다.

그러나, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 기계적 강도나 가공성 등의 관점에서 본체부(91)를 고정 지지하는 환상 지지 부재로서 연철제 등의 자성재를 사용하는 경우, 상기 자성 환상 지지 부재(93)의 일부 또는 전부가 자성 환상 돌기부(92)의 바로 아래 부분에 배치되면 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과가 대폭 감소하게 된다.

본 발명자의 실험에 따르면, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 자성 환상 지지 부재(93)를 슬릿(96)에 의해 주위 방향으로 복수 분할(도에서는 8분할의 경우를 도시한다)함으로써, 상기한 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과가 감소되지 않도록 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 자성 환상 지지 부재(93)를 사용한 경우는 비자성 환상 지지 부재를 사용한 경우와는 달리, 자성 환상 지지 부재(93) 자체가 자계 발생원이 되는 영구 자석 구성체(1)로부터의 자계에 의한 자속을 환상 돌기부에 전하는 자석 형성용 부재가 되기 때문에, 자속이 본체부와 자성 환상 돌기부와의 접촉부에서 자기 포화 상태를 초래하지 않고 MRI용 자계 발생 장치의 소정 공극내에 요구되는 본래의 균일한 자계를 효율적으로 형성하는 것이 가능해진다.

따라서, 환상 지지 부재는 본체부를 구성하는 규소 강판의 적층 구성이나 형상 치수등을 요인으로 하는 자극편의 전체적인 기계적 강도와 동시에, 본체부와 자성 환상 돌기부와의 접촉부에서의 자기 포화 상태, 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과 등을 고려하여 수지, 베이크라이트 및 FRP 등의 비금속으로 이루어지는 전기 저항이 높은 비자성재나 연철제 등의 자성재 중 어느 것을 선정하는 것이 바람직하고, 특히 자성재로 이루어지는 경우는 상기와 같은 주위 방향에서 복수 개로 분할한 구성을 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 연철제 지지 부재로 바꿔 Al, Cu 및 스테인레스강 등의 금속으로 이루어지는 비자성재를 사용하는 것도 가능하지만, 이들 재료도 전기 저항이 낮기 때문에 연철제 지지 부재와 동일하게 주위 방향에 복수 개로 분할된 구성을 채용하는 것이 바람직하다.

또, 이상의 구성에 있어서는 어느 것이나 환상 지지 부재를 사용한 구성에 대해 설명했지만, 자극편 전체의 형상 치수, 블록형 규소 강판 적층체 각각의 형상 치수, 서로의 접착 강도 외 일체화 방법등 즉, 자극편 전체를 수지 몰드하는 방법, 금속 섬유로 떠 넣는 방법, 지그에 의해 일체화해 놓고, 자계 발생원이 되는 영구 자석 구성체등의 위에 장착하여 일체화한 후지그를 착탈하는 방법 등에 따라서 필연적으로 결정되는 자극편의 기계적 강도, 예컨대 자계 발생원이 영구 자석 구성체로 이루어지는 경우, 자계 발생원으부터의 흡인력에 의해서 목적으로 하는 형상이 유지될 수 있는가의 여부에 의해서 환상 지지 부재의 필요 여부를 결정하면 좋다. 또한,상기 비자성 환상 지지 부재와 자성 환상 지지 부재를 병용하는 것도 가능하고, 각각의 형상도 도시된 구성에 한정되는 것은 아니다.

각각의 지지 부재는 특히 자계 발생원상에 재치되는 경우에 자극편에 요구되는 상기 기계적 강도를 확보하기 위해서 유효하지만, 자계 발생원상에 장착하여 자계 발생 장치의 조립이 완료하여 목적하는 자극편 형상이 유지할 수 있게 되면, 반드시 필요로 되는 것은 아니라, 자극편 주변에 배치되는 다른 기기 등과의 관계를 고려하여 조립 완료 후 제거하더라도 좋다. 또한, 환상 지지 부재의 유무 외 블록형규소 강판 적층체의 일체화 방법 등에 따라서 본체부의 외주부는 반드시 대략 원판형으로 가공할 필요는 없다.

이상의 구성에 있어서, 어느 것이나 본체부의 공극 대향면측에 장착하는 환상 돌기부로서 단면이 직사각형인 벌크형 자성재를 사용한 구성을 나타냈지만, MRI 장치용 자계 발생 장치에 요구되는 여러 가지 특성을 만족시키기 위해는 환상 돌기부의 과전류 및 잔류 자기의 절감도 효과적이고, 도 7에 도시된 바와 같이 환상 돌기부의 표층부 또는 전체를 규소 강판의 적층체로 구성하는 것이 바람직하다. 도 7로서는 주위 방향으로 분할된 환상 돌기부의 일부분을 사시도로 도시하고 있다.

즉, 도 7의 (a)는 단면이 직사각형인 벌크형 자성재만을 사용한 자성 환상 돌기부(42)이지만, 도 7의 (b)는 환상 돌기부의 표층부만을 규소 강판의 적층체와 전부 단면이 직사각형인 벌크형 자성재(42a)를 코어 재료로 하여, 그 주위 즉, 공극 대향면및 내주면에 자극편의 대향 방향에 적층하도록 하여 규소 강판(42b)의 적층체를 배치한 것이다.

도 7의 (c)는 환상 돌기부 전체를 자극편의 대향 방향으로 적층한 규소 강판(42c)의 적층체로 구성한 것이다. 또한, 도 7의 (d)는 단면이 직사각형인 벌크형 자성재(42a)를 코어 재료로 하여 그 주위(공극 대향면 및 내주면)에 자극편의 대향 방향과 직교하는 방향으로 적층하도록 하여 규소 강판(42d)의 적층체를 배치한 것이다. 또한, 도 7의 (e)는 환상 돌기부 전체를 자극편의 대향 방향과 직교하는 방향 및 동심형으로 적층한 규소 강판(42e)의 적층체로 구성한 것이다.

도 9는 도 1의 구성에 있어서 자성 환상 돌기부(42)를 상기 도 7의 (c)의 구성으로 한 것이기 때문에, 상기 환상 돌기부(42)에의 과전류 및 잔류 자기의 절감도 가능하게 하고, 자극편 전체로서의 특성을 대폭 향상할 수 있다.

이 구성에서는 자성 환상 돌기부(42)도 규소 강판의 적층체로 형성되기 때문에 자극편 전체의 기계적 강도는 도 1의 (a),(b) 및 (c)의 구성보다도 약간 뒤떨어진다. 따라서, 상기 비자성 환상 지지 부재(43a,43b)를 본체부(41)를 구성하는 규소 강판 적층체부의 주변 및 자성 환상 돌기부(42)의 주변에 배치한 후, 이들을 일체적으로 포위하도록 비자성 환상 지지 부재(43c)를 배치하고, 또한 수지 몰드함으로써 자극편 전체의 기계적 강도를 향상하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 자계 발생 장치를 구성하는 자극편은 실질적으로 복수 개의 블록형 규소 강판 적층체로 구성되기 때문에 자극편 전체의 기계적 강도를 향상시키기 위해서는 약간, 본래의 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과가 손상되지만, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 자극편의 저부 즉, 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부(41)의 공극 대향면과의 반대측 표에 자성 박판(47)을 접착 고정하는 것도 유효한다.

이 자성 박판(47)에 의해서 개개의 블록형 규소 강판 적층체의 접착 면적을 증가시켜 서로의 옆으로 어긋남을 막는 것이 가능해진다. 그러나, 이 자성 박판(47)이 필요 이상으로 두껍게 되면 목적하는 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과를 얻을 수 없게 된다.

따라서, 자성 박판(47)의 두께는 극히 얇게 하는 것이 바람직하고, 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부의 두께(볼록형 돌기부를 설치한 경우는, 상기 볼록형 돌기부를 포함한 두께)의 10% 이하로 하는 것이 바람직하다. 자극편의 기계적 강도를 확보하기 위해서는 상기 자성 박판의 두께를 본체부 두께의 3% 이하로 하여 달성할 수 있지만, 자성 환상 돌기부 등의 다른 부재와의 나사에 의한 일체화 등을 고려하면 5% 정도로 하는 것이 취급상의 관점에서도 효과적이다.

상기한 자성 박판을 배치하는 경우에서도 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과의 관점에서 주위 방향에 복수 개로 분할하여 반원형 및 부채형 등을 조합한 구성으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 자성 환상 돌기부와 본체부를 나사에 의해 일체화하기 위해 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 경사 자계 코일에 의해 발생하는 자계의 영향을 비교적 받기 어려운 자성 환상 돌기부(42)의 바로 아래 부분에서 자성 박판(47)의 주변부에 상당하는 위치에 주위 방향으로 복수 개로 분할된 편평링형 자성판(48)[본체부(41) 두께의 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하]을 배치하여도 좋다.

또한, 상기한 자성 박판(47)을 대신하여 수지, 베이크라이트 및 FRP 등의 전기 저항이 높은 비자성 박판을 배치하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 이 비자성 박판의 배치는 과전류 및 잔류 자기의 발생요인이 되지는 않고, 그 두께는 임의로 선정 가능하지만 지나치게 두꺼우면 자계 발생원에서 발생하는 자계를 효율적으로 공극내에 형성할 수 없게 된다.

따라서, 영구 자석 구성체를 자계 발생원으로 이용하는 구성에 있어서 비자성 박판을 배치한 경우에는 영구 자석으로서 통상 보다 높은 자기 특성을 갖는 물질을 사용하거나 영구 자석 구성체의 체적을 약간 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 자계 발생원으로 전자 코일을 이용하는 구성에 있어서 전자 코일에 인가하는 전류를 약간 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 MRI용 자계 발생 장치는 자계 발생원으로 R-Fe-B계 자석 등의 영구 자석을 채용한 구성에 한정되지 않고, 철심의 주위에 전자 코일(항상 전도 코일, 초전도 코일등을 포함한다)를 권취 배치한 구성 등도 포함하지만, 자극편의 본체부를 규소 강판에 적층체에 의해 구성한 특징을 가장 유효하게 활용하기 위해서는 본질적으로 전기 저항이 높고, 투자율이 작은 영구 자석을 채용한 구성이 바람직하다.

즉, 상기 자극편의 본체부가 자계 발생원인 영구 자석 구성체에 장착하는 구성이 바람직하다. 또한, 자극편 본체부의 공극 대향면과의 반대측 표면에 전기 저항이 높은 비자성 박판을 배치한 구성에서는 철심의 주위에 전자 코일을 권취 배치한 구성에서도 본 발명의 자극편 구성의 특징을 유효하게 활용하는 것이 가능하다.

그 외, 본 발명의 자계 발생 장치에 있어서는 상기 도시한 구성에 한정되지않고 필요에 따라 공지 기술을 부가 및 채용하는 것이 가능하다.

실시예

실시예1

본 발명의 MRI용 자계 발생 장치의 효과를 확인하기 위해서 이하의 방법에 의해 과전류 및 잔류 자기의 절감 효과를 평가했다. 즉, 각종 자극편 상에 경사 자계 코일을 장착하고, 상기 자계 코일에 소정의 펄스폭 lmsec, 3msec, 5msec으로 이루어지는 펄스 전류 500AT를 흘리고, 그 잔류 자기의 크기를 밀리가우스미터로 측정하여 그 측정결과를 표1 및 표 2에 도시한다.

자극편 본체부는 외부 지름 1000mm, 두께 60mm(볼록형 돌기부를 포함한 최대 두께)로 했다. 또한, 환상 돌기부는 외부 지름 1000mm, 내경 920mm, 두께 50mm로 하고, 자극편 본체부의 주변부에 장착하였다, 또한, FRP(유리 섬유 첨가 강화 플라스틱)지지 부재의 외부 지름 1040mm, 내경 1000mm, 두께 50mm, 철 지지 부재의외부 지름 1000mm, 내경 960mm, 두께 50mm로 했다.

또한, 통상 금속중에 흐르는 과전류 자체를 측정하는 것은 매우 곤란하기 때문에 펄스폭을 변화시킨 경우의 잔류 자기의 변화량으로 과전류의 크기를 평가했다. 표 내의 값은 1msec의 잔류 자기와 5msec의 잔류 자기와의 차를 나타낸다. 즉, 짧은 펄스폭은 높은 주파수에 상당하고, 반대로 긴 펄스폭은 낮은 주파수에 상당한다. 펄스폭이 변화되어 잔류 자기의 크기가 변화되는 것은 주파수에 좌우되고 있는 것이 된다. 따라서, 변화량이 큰 것은 과전류가 커지게 되고 그 결과 선명한 화상를 얻을 수 없게 된다.

본 발명에 의한 자극편(A∼E)는 도 15에 도시된 종래 구성, 즉 자극편 본체부에 두께(30mm)의 철의 벌크재로 이루어지는 자성 베이스 부재를 배치한 구성으로 이루어지는 자극편에 비해, 어느 쪽의 펄스폭에 있어서도 잔류 자기의 값은 작고, 또한 잔류 자기의 변화량이 작은 것을 알 수 있다. 특히 지지 부재로 FRP를 이용하고, 환상 돌기부를 적층 규소 강판에 의해 구성한 자극편(B)은 다른 구성에 비해 잔류 자기의 값과 동시에 잔류 자기의 변화량이 매우 작고, 잔류 자기 및 과전류의 절감 효과가 매우 높은 것을 알 수 있다.

지지 부재로서 철을 사용한 경우, 상기 지지 부재가 분할되어 있지 않은, 소위 벌크형의 경우(참고예)는 자극편 본체부에 규소 강판의 적층체를 사용하더라도 그 효과를 유효하게 활용할 수 없고, 환상 돌기부의 바로 아래 부분에 배치되는 철제 지지 부재의 영향에 의해서 잔류 자기 및 과전류와 함께 종래 구성과 동등하든가 혹은 오히려 나쁜 결과를 나타내는 경우가 있는 것을 알 수 있다.

그러나, 지지 부재를 분할함으로써 자극편(C)에 도시된 바와 같이, 또한 환상돌기부로서 적층 규소 강판을 이용함으로써 자극편(D)에 도시된 바와 같이, 자극편 본체부에 규소 강판의 적층체를 사용함에 따른 효과를 유효하게 실현할 수 있다.

자극편(E)는 도 3에 도시된 구성에 또한 환상 돌기부로서 적층 규소 강판을 이용한 구성으로, 다른 자극편(A∼D)에 비해 잔류 자기 및 과전류의 절감 효과가 약간 낮지만 종래 구성의 자극편보다 뛰어난 것은 명백하다. 본 발명에 의한 도 4내지 도 6의 구성에 있어서도 자극편(E)으로 도시된 효과와 거의 동등 이상의 효과를 얻을 수 있다.

자극편(B)에 또한 두께 1.5mm의 자성 박판을 배치한 구성(도 11참고)으로 동일한 측정을 실시한 바, 자성 박판에 의한 과전류 및 잔류 자기의 영향은 거의 없고, 자극편(B)의 경우와 동등한 측정 결과를 얻을 수 있었다.

	구성참고도	환상 돌기	지지 부재
	구성참고도	재질	원주 방향 분할	재질	원주 방향 분할
종래예비교예	도 15	철	8분할	없음	-
종래예비교예	도 10	철	8분할	철	없음
본발명	A 도 1	철	8분할	FRP	-
	B 도 9	적층 규소 강판	8분할	FRP	-
	C 도 10	철	8분할	철	8분할
	D 도 10	적층 규소 강판	8분할	철	8분할
	E 도 3	적층 규소 강판	8분할	FRP	-

	구성참고도	잔류 자기 측정 결과	과전류 평가
	구성참고도	1msec	과전류 평가	3msec	5msec
종래예비교예	도 15	95	63	49	46
종래예비교예	도 10	101	60	48	53
본발명	A 도 1	36	26	24	12
	B 도 9	22	21	20	2
	C 도 10	54	29	22	32
	D 도 10	39	27	23	16
	E 도 3	75	52	36	39

과전류 평가 : (1msec의 잔류 자기) - (5msec의 잔류 자기)

실시예2

도 12는 환상 돌기부와 그 바로 아래 부분에 배치되는 자극편 본체부와의 접촉부의 면적비에 의한 MRI용 자계 발생 장치(자계 발생원으로서 R-Fe-B계 자석으로 이루어지는 영구 자석 구성체를 배치)의 공극내에서의 자계 균일성에의 영향을 측정한 결과를 도시하는 그래프이다(자극편의 구성은 도 1의 구성을 채용했다). 즉, 가로축은 MRI용 자계 발생 장치의 공극내의 중심으로부터의 반경 방향의 거리를 나타내고, 세로축은 상기 공극내의 자계 균일도를 나타낸다.

그래프 내의 곡선은 위에서 상기 면적비가 100%, 80%, 70%, 50%인 경우를 나타낸다. 즉, 자극편 본체부의 환상 돌기부로의 접촉부의 면적이 작아짐에 따라서 자계 균일성이 대폭 저하하는 것을 알 수 있다.

본 발명에서는 상기 면적비를 80%이상으로 하는 것이 가능하고, 자계 균일성의 저하를 초래하지 않고 전술한 잔류 자기 및 과전류의 절감 효과를 얻을 수 있는 것이 명확해졌다.

본 발명의 MRI용 자계 발생 장치는 실시예로 분명해진 바와 같이, 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부와 본체부의 공극 대향면측에 배치되는 환상 돌기부를 효과적으로 조합한 자극편을 사용함으로써, 상기 환상 돌기부 근방에 자기 포화 상태를 초래하지 않고 공극내에 소정의 균일도를 갖는 정자계를 형성시킴과 동시에, 경사 자계 코일에 흐르는 펄스 전류의 영향에 의해 발생하는 자극편내의 과전류 및 잔류 자기의 절감을 가능하게 하는 MRI용 자계 발생 장치를 제공하는 것이다.

Claims

공극을 형성하는 한 쌍의 대향 자극편을 구비하고, 상기 공극에 자계를 발생시키는 MRI용 자계 발생 장치에 있어서,

상기 자극편은 규소 강판으로 이루어진 복수 개의 적층형 블록으로 형성된 본체부와 상기 본체부의 공극 대향면측에 배치되는 자성 환상 돌기부를 포함하며,

상기 적층형 블록 중 적어도 공극 대향부의 규소 강판은 상기 자극편의 대향 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 MRI용 자계 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부는 전기 저항이 높은 비자성 지지 부재에 의해 고정 지지되는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 전기 저항이 높은 비자성 지지 부재가 수지, 베이크라이트 및 FRP 등의 비금속을 포함하는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부는 원주 방향에서 복수 개로 분할된 자성 환상 지지 부재에 의해 고정 지지되는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부는 본체부의공극 대향면과의 반대측 표면에 배치되는 본체부 두께의 10% 이하의 두께로 이루어지는 자성 박판에 의해 고정 지지되는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제5항에 있어서, 상기 자성 박판은 원주 방향에서 복수 개로 분할되어 있는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부는 본체부의공극 대향면과의 반대측 표면에 배치되는 전기 저항이 높은 비자성 박판에 의해 고정 지지되는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 자성 환상 돌기부는 규소 강판의 적층체로 이루어지는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제8항에 있어서, 상기 본체부 및 자성 환상 돌기부는 공극 대향 방향에 적층된 규소 강판으로 이루어지는 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 자성 환상 돌기부 중 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부에 대향하는 측의 총면적(Sa)과 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부 중 자성 환상 돌기부와 접촉하는 부분의 총면적(Sb)의 비(Sb/Sa)는 적어도 80% 이상인 것인 MRI용 자계 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 규소 강판의 적층체로 이루어지는 본체부는 자계 발생원이 되는 영구 자석 구성체에 장착되는 것인 MRI용 자계 발생 장치.