KR20040042871A

KR20040042871A - 정자장 형성 장치 및 자기 공명 영상 장치

Info

Publication number: KR20040042871A
Application number: KR1020030080240A
Authority: KR
Inventors: 와타나베다케시
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2004-05-20
Also published as: US6825668B2; US20040095141A1; JP2004159984A; CN1500441A

Abstract

정자장의 조정을 용이하게 하는 영구 자석을 이용한 정자장 형성 장치를 제공하기 위해, 지주 요크(12) 및 대향하는 다른 지주 요크에 홈(310, 320)으로 대표되는 8개의 홈을 형성하며, 삽입 부재(312, 322)의 형상 또는 재질을 변화시킴으로써, 삽입 부재(312, 322)를 장착했을 때의 지주 요크(12) 및 대향하는 다른 지주 요크의 자기 저항을 변화시키며, 그에 따라 영구 자석(30, 31) 사이의 공간에 형성되는 자속을 변화시키고, 이 때문에 정자장도 용이하게 조정할 수 있다.

Description

정자장 형성 장치 및 자기 공명 영상 장치{STATIC MAGNETIC FIELD GENERATING APPARATUS AND MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPARATUS}

본 발명은 자기 회로를 형성하는 지주 요크(columnar yolk) 및 베이스 요크(base yolk)에 의해 지지되는 영구 자석을 이용한 정자장(static magnetic field) 형성 장치 및 자기 공명 영상 장치에 관한 것이다.

최근, 영구 자석에 의해 정자장을 발생시키는 자기 공명 영상 장치가 보급되어 있다. 이러한 장치에서는 높은 정밀도가 요구되기 때문에, 주로 영구 자석 자체 또는 영구 자석이 부착되는 베이스 요크상에 철 부재 등을 사용함으로써 정자장을 조정하는 기술이 적용되어 왔다.

또한, 다른 기술은 영구 자석을 지지하기 위한 지주 요크 주위에 코일(coil)을 권선하여 전기적으로 자속을 형성함으로써 정자장을 보정하는 것을 포함한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 공보 제 2002-238872 호(제 1 페이지, 도 10)

그러나, 상기 종래 기술은 정자장의 조정을 용이하게 실행하는 것을 허용하지 않는다. 즉, 영구 자석 자체 또는 영구 자석이 장착되는 베이스 요크상에서 정자장을 조정하는 기술은, 예를 들어 영구 자석의 중량 때문에, 자기 공명 영상 장치의 조립 단계에서 완료되어야 한다. 한편, 정자장을 전기적으로 보정하는 기술은, 코일 및 그 제어 장치를 이용하기 때문에 여분의 기기를 필요로 한다.

특히, 영구 자석은 온도 변화 등의 환경 조건에 초전도 자석보다 영향을 받기 쉽고, 병원 등의 설치 위치에서 정자장의 정밀도를 유지하기 위한 조정을 용이하게 실행할 수 없다는 것은 성능 및 서비스 효율의 관점에서 바람직한 것이 아니다.

따라서, 정자장의 조정을 용이하게 실행할 수 있는 영구 자석을 이용한 정자장 형성 장치 및 자기 공명 영상 장치를 실현하는 방법을 찾는 것이 중요하다.

본 발명의 목적은 정자장의 조정을 용이하게 실행할 수 있는 영구 자석을 이용한 정자장 형성 장치 및 자기 공명 영상 장치를 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하고 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 피검체가 탑재되는 공간을 가로질러 대향 배치되는 한쌍의 영구 자석과, 상기 영구 자석을 지지하는 한쌍의 베이스 요크와, 상기 베이스 요크를 자기적으로 접속함과 동시에 구조적으로 지지하고, 또한 자기 저항의 가변 수단을 갖는 지주 요크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 1 실시예의 발명에 있어서, 피검체가 탑재되는 공간을 거쳐서 영구 자석을 대향 배치하고, 한쌍의 베이스 요크에 의해 상기 영구 자석을 지지하며, 자기 저항의 가변 수단을 갖는 지주 요크에 의해 베이스 요크를 자기적으로 접속하고 또한 구조적으로 지지하기 때문에, 지주 요크의 자기 저항을 변화시킴으로써, 영구 자석에 의해 공간에 생성되는 자속, 그에 따라 단위 면적당 자속인 정자장을 용이하게 변화시켜 조절할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 가변 수단은 적어도 하나의 상기 지주 요크의 측면상에 홈을 포함하며, 상기 측면은 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 것을 특징으로 한다.

제 2 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단으로서, 홈이 지주 요크의 종방향으로 놓인 지주 요크의 측면상에 형성되기 때문에, 종방향과 수직한 지주 요크의 단면적이 홈에서 작아져 자기 저항을 증대시킨다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 홈이 직사각형의 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

제 3 실시예의 발명에 있어서, 홈이 직사각형의 단면을 갖기 때문에, 홈을용이하게 가공할 수 있다.

본 발명의 제 4 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 가변 수단은 상기 홈에 대체로 합치하는 형상의 삽입 부재를 포함하며, 상기 삽입 부재는 상기 지주 요크에 탈착되는 것을 특징으로 한다.

제 4 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단의 삽입 부재가 홈에 대체로 합치하는 형상을 갖기 때문에, 삽입 부재를 홈에 탈착함으로써, 홈에서 자기 저항을 변화시킬 수 있다.

본 발명의 제 5 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 가변 수단은 적어도 하나의 상기 지주 요크의 측면을 관통하는 관통 구멍을 포함하며, 상기 측면은 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 것을 특징으로 한다.

제 5 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단으로서, 관통 구멍이 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 지주 요크의 측면을 관통하도록 형성되어 있기 때문에, 종축과 수직한 지주 요크의 단면적이 관통 구멍에서 작아져 자기 저항을 증대시킨다.

본 발명의 제 6 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 관통 구멍은 원형의 단면을 갖는 것을 특징으로 한다.

제 6 실시예의 발명에 있어서, 관통 구멍이 원형의 단면을 갖기 때문에, 영구 자석을 지지하기 위한 지주 요크의 강도의 감소를 경감할 수 있다.

본 발명의 제 7 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 가변 수단은 상기 관통 구멍에 대체로 합치하는 형상의 충전 부재를 포함하며, 상기 충전 부재는 상기 지주 요크에 탈착되는 것을 특징으로 한다.

제 7 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단이 지주 요크에 탈착가능하도록 관통 구멍에 대체로 합치하는 형상의 충전 부재를 포함하기 때문에, 충전 부재를 관통 구멍에 탈착함으로써, 관통 구멍에서 자기 저항을 변화시킬 수 있다.

본 발명의 제 8 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 가변 수단은 적어도 하나의 상기 지주 요크의 측면상에 형성된 나사 구멍을 포함하며, 상기 측면은 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 것을 특징으로 한다.

제 8 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단이, 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 지주 요크의 측면상에 형성된 나사 구멍을 포함하기 때문에, 종축과 수직한 지주 요크의 단면적이 나사 구멍에서 작아져 자기 저항을 증대시킨다.

본 발명의 제 9 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 가변 수단은 상기 나사 구멍에 대체로 합치하는 형상의 나사를 포함하며, 상기 나사는 상기 지주 요크에 탈착가능한 것을 특징으로 한다.

제 9 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단으로 기능하는 나사 구멍에 대체로 합치하는 형상의 나사가 지주 요크에 탈착되기 때문에, 나사를 나사 구멍에 탈착함으로써, 나사 구멍에서 자기 저항을 변화시킬 수 있다.

본 발명의 제 10 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 홈, 상기 관통 구멍 또는 상기 나사 구멍은 상기 공간이 위치하는 측의 상기 지주 요크의 측면상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

제 10 실시예의 발명에 있어서, 홈, 관통 구멍 또는 나사 구멍은 공간이 위치하는 측의 지주 요크의 측면상에 배치되기 때문에, 홈, 관통 구멍 또는 나사 구멍으로부터 누설하는 자속을 효율적으로 영구 자석에 리턴시켜, 영구 자석에서 생성된 자속을 효율적으로 변화시킨다.

본 발명의 제 11 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 홈, 상기 관통 구멍 또는 상기 나사 구멍은 상기 영구 자석과 상기 지주 요크가 접합되는 굴곡 부분에 배치되는 것을 특징으로 한다.

제 11 실시예의 발명에 있어서, 홈, 관통 구멍 또는 나사 구멍이 영구 자석과 지주 요크가 접합되는 굴곡 부분에 배치되기 때문에, 자속이 집중되는 굴곡 부분의 자속이 홈, 관통 구멍 또는 나사 구멍에 의해 효율적으로 조정될 수 있다.

본 발명의 제 12 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 가변 수단은, 적어도 하나의 상기 지주 요크내에 제공되고 상기 지주 요크의 재질과 상이한 투자율을 갖는 재질로 구성되는 재질 상이 부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 12 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단이, 지주 요크에 제공되고 지주 요크의 재질과 상이한 투자율을 갖는 재질로 구성되는 재질 상이 부분을 포함하기 때문에, 지주 요크의 자기 저항을 크게 변화시켜 조정할 수 있다.

본 발명의 제 13 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 상기 재질 상이 부분은 상기 지주 요크의 종축과 수직으로 교차하는 단면과 동일한 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

제 13 실시예의 발명에 있어서, 재질 상이 부분의 단면 형상이 지주 요크의 종축과 수직하게 교차하는 단면과 동일하기 때문에, 자속의 누설을 최소화할 수 있다.

본 발명의 제 14 실시예에 따른 정자장 형성 장치는, 다수의 상기 홈, 상기 관통 구멍, 상기 나사 구멍 또는 상기 재질 상이 부분은 상기 피검체의 위치에 대하여 각각의 상기 지주 요크의 대칭 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

제 14 실시예의 발명에 있어서, 다수의 홈, 관통 구멍, 나사 구멍 또는 재질 상이 부분이 피검체의 위치에 대하여 각각의 지주 요크의 대칭 위치에 배치되기 때문에, 지주 요크 사이의 자기 저항을 동일하게 할 수 있고, 공간에 형성되는 자속을 방향성 없이 균일화할 수 있다.

본 발명의 제 15 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는, 영구 자석을 사용하여 정자장을 형성하는 정자장 형성 장치와, 구배 자장을 형성하는 구배 자장 형성 수단과, 상기 정자장내에서 고주파 자장을 송수신하는 송수신 수단과, 상기 구배 자장 형성 수단, 상기 송신 수단 및 상기 수신 수단을 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 자기 공명 영상 장치는, 상기 정자장 형성 장치가, 대향 배치된 한쌍의 상기 영구 자석을 지지하는 베이스 요크를 자기적으로 접속하고 또한 구조적으로 지지하는 지주 요크에, 상기 지주 요크의 자기 저항을 변화시키는 가변 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 15 실시예의 발명에 있어서, 정자장 형성 장치는, 대향 배치되는 한쌍의 영구 자석을 지지하는 베이스 요크를 자기적으로 접속하고 또한 구조적으로 지지하는 지주 요크에, 지주 요크의 자기 저항을 변화시키는 가변 수단을 포함하기 때문에, 지주 요크의 자기 저항을 변화시킴으로써, 영구 자석에 의해 공간에 생성되는 자속, 그에 따라 단위 면적당 자속인 정자장을 용이하게 변화시켜 조절할 수 있다.

본 발명의 제 16 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는, 상기 가변 수단이, 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 적어도 하나의 상기 지지 요크의 측면상의 홈, 상기 측면을 관통하는 관통 구멍 또는 상기 측면에 형성된 나사 구멍과, 상기 홈에 대체로 합치하는 형상의 삽입 부재, 상기 관통 구멍에 대체로 합치하는 형상의 충전 부재 또는 상기 나사 구멍에 결합되는 형상의 나사를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 16 실시예의 발명에 있어서, 가변 수단은, 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 지주 요크의 측면상의 홈, 이 측면을 관통하는 관통 구멍 또는 이 측면상의 나사 구멍과, 홈에 대체로 합치하는 형상의 삽입 부재, 관통 구멍에 대체로 합치하는 형상의 충전 부재 또는 나사 구멍에 대체로 합치하는 형상의 나사를 포함하기 때문에, 삽입 부재, 충전 부재 및 나사를 홈, 관통 구멍 및 나사 구멍에 탈착함으로써, 공간에서의 자속을 고정밀도로 용이하게 조정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 한쌍의 영구 자석을 피검체가 탑재되는 공간을 가로질러 대향 배치하고, 한쌍의 베이스 요크에 의해 영구 자석을 지지하며, 자기 저항의 가변 수단을 갖는 지주 요크에 의해 영구 자석을 자기적으로 접속하고 또한 구조적으로 지지하기 때문에, 지주 요크의 자기 저항을 변화시킴으로써, 영구 자석에 의해 공간에 생성되는 자속, 그에 따라 단위 면적당 자속인 정자장을 용이하게 변화시켜 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 자기 공명 영상 장치의 전체 구성을 나타내는 블록도,

도 2는 제 1 실시예에 따른 마그네트부의 단면도,

도 3은 제 1 실시예에 따른 지주 요크(columnar yoke)를 중심으로 한 마그네트부의 부분 구성을 도시하는 도면,

도 4a 및 도 4b는 제 1 실시예에 따른 마그네트부의 자기 회로를 도시하는 도면,

도 5는 제 2 실시예에 따른 지주 요크를 중심으로 한 마그네트부의 부분 구성을 도시하는 도면(제 1 구성),

도 6은 제 2 실시예의 지주 요크를 중심으로 한 마그네트부의 부분 구성을 도시하는 도면(제 2 구성),

도 7은 제 3 실시예의 지주 요크를 중심으로 한 마그네트부의 부분 구성을 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 11 : 요크12, 13, 42, 43 : 지주 요크

30, 31 : 영구 자석40, 41 : 자기 조절 플레이트

50, 51 : 구배 코일60, 61 : 송신 코일

70, 71 : NMR 프로브80 : 수신 코일

90 : 구성 부분100 : 마그네트부

200 : 캐비닛부300 : 조작 콘솔부

310, 320 : 홈312, 322 : 삽입 부재

500 : 테이블부512, 612, 712 : 지주 요크

521 내지 523 : 관통 구멍531 내지 533 : 충전 부재

621 : 나사 구멍631 : 나사

721 : 재질 상이 부분

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 정자장 형성 장치 및 자기 공명 영상 장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

(제 1 실시예)

우선, 제 1 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치의 전체 구성을 도시하고 있다. 도 1에 있어서, 자기 공명 영상 장치는 마그네트부(Magnet section)(100), 테이블부(500), 캐비닛부(200) 및 조작 콘솔부(300)로 구성된다. 이들 기기는 케이블에 의해 서로 접속되어, 전력, 제어 정보, 또는 데이터를 서로 주고받는다.

마그네트부(100)는, 상하로 대향 배치된 한쌍의 영구 자석 사이의 공간에, 균일한 정자장, 구배 자장 및 RF 자장을 형성한다. 대향 배치된 영구 자석 사이에는 피검체가 배치된다.

테이블부(500)에는 영구 자석 사이의 공간을 통해 이동하는 크레이들(cradle)(도시되지 않음)이 제공되며, 이 크레이들상에 피검체가 탑재된다. 크레이들은 피검체의 촬영 부위가 마그네트부(100)의 중심부에 위치되도록 이동 제어된다.

캐비닛부(200)는 마그네트부(100) 및 테이블부(500)를 제어하는 전자 기기로 구성되며, 주로 피검체의 배치, 구배 자장의 발생, RF 자장의 송신 및 RF 자장의 수신의 제어를 수행한다.

조작 콘솔부(300)는 조작자의 조작에 응답하여 제어 정보의 입력/출력, 출력 화상의 표시 등을 수행한다. 조작자 입력 제어 정보는 캐비닛부(200)로 송신되고, 마그네트부(100) 및 테이블부(500)용 제어 정보로서 이용된다.

도 2는 마그네트부(100)의 상세한 구조를 도시한다. 도 2는 마그네트부(100)의 중심을 통과하는 x-z 단면을 도시하고 있다. 마그네트부(100)는 한쌍의 베이스 요크(10, 11), 한쌍의 영구 자석(30, 31), 한쌍의 구배 코일(50, 51), 한쌍의 NMR 프로브(70, 71) 및 한쌍의 송신 코일(60, 61)을 포함하며, 각 쌍의 부재는 상하로 대향 배치된다. 2개의 대향 배치된 송신 코일(60, 61) 사이의 중앙 촬영 영역에는 수신 코일(80)이 배치된다. 수신 코일(80)내에 피검체가 탑재된다. 송신 코일(60, 61)은 도시되지 않은 수단에 의해 구배 코일로부터 소정 거리에서 고정된다.

대향 배치된 베이스 요크(10, 11)는 지주 요크(12, 13)에 의해 고정 지지된다. 이에 따라, 베이스 요크(10, 11)는 피검체가 탑재된 정자장 균일도가 높은 촬영 영역을 중심부에 규정한다.

영구 자석(30, 31)은 베이스 요크(10, 11)에 고정된다. 베이스 요크(10, 11) 및 지주 요크(12, 13)는 영구 자석(30, 31)에 의해 형성되는 자장의 자기 회로를 형성하여, 외측으로 누설되는 자장을 감소시키고, 중앙 촬영 영역의 자장 균일도를 향상시킨다.

자기 조절 플레이트(magnetic conditioning plate)(40, 41)는 영구 자석(30, 31)에 고정되며, 또한 영구 자석(30, 31)에 의해 형성되는 중앙 촬영 영역의 자장균일도를 향상시킨다.

구배 코일(50, 51)은 중앙 촬영 영역에 선형 구배 자장을 형성한다. 송신 코일(60, 61)은 중앙 촬영 영역에 RF 자장을 형성한다.

NMR 프로브(70, 71)는 황산구리 등의 용액을 포함하는 소형 판톰(phantom)과 소형 판톰을 둘러싸는 소형 코일로 각각 구성되며, 영구 자석에 의해 형성되는 중앙 촬영 영역의 정자장 강도를 검지하는 센서로서 기능한다. 이 센서로부터의 출력은 예를 들어 캐비닛부(200)를 거쳐서 조작 콘솔부(300)상에 표시된다.

다음에, 도 3에 지주 요크(12)를 중심으로 한 마그네트부(100)의 부분 구성도를 도시한다. 도 3은 도 2에 도시된 마그네트부(100)의 대체로 1/4의 구성 부분(90)을 나타내고 있다. 또, 마그네트부(100)는 피검체가 탑재되는 수신 코일(80)에 대하여 대칭 구조를 형성하고, 지주 요크(12)의 z 방향으로의 상반부 및 지주 요크(13)는 구성 부분(90)과 완전히 동일한 구조를 갖는다. 송신 코일(61)은 도시를 생략한다.

지주 요크(12)에는 베이스 요크(10, 11)를 지지하는 종방향과 평행하게 놓이는 측면상에 홈(310, 320)이 제공된다. 홈(310, 320)은 영구 자석(31)이 놓이는 측에 면하는 바닥면을 갖는다. 특히, 홈(310)은 베이스 요크(11) 및 지주 요크(12)의 접합부에 생성된 굴곡 부분에 형성된다. 이 홈의 개수는 2개로 한정되지 않고, 3개 또는 그 이상으로 할 수도 있고, 또한 홈은 영구 자석(31)이 존재하지 않는 측의 지주 요크(12)의 표면상에 형성될 수도 있다.

또한, 홈(310, 320)에 합치하는 형상의 삽입 부재(312, 322)도 이용된다.이 삽입 부재(312, 322)는 홈(310, 320)에 적절히 삽입되어 정자장 강도를 조절한다. 또한, 삽입 부재(312, 322)에 이용되는 예시적인 재료는 지주 요크(12)의 재료와 동일한 철이지만, 정자장 강도의 보정 효과를 고려하여, 고투자율 또는 저투자율을 갖는 자성 재료가 사용될 수도 있다. 또한 삽입 부재(312, 320)는 홈(310, 320)에 합치하는 형상을 갖도록 구성되지만, x-방향의 두께 및 y-방향의 길이를 변경함으로써 정자장 강도의 보정 효과를 변화시킬 수도 있다.

다음에, 홈(310, 320)으로 대표되는 홈 부분을 갖는 지주 요크(12, 13)를 이용하는 마그네트부(100)의 동작이 도 4a 내지 도 4b에 도시된 자기 회로를 참조하여 설명된다. 도 4a 내지 도 4b는 마그네트부(100)의 자기 회로 및 정자장 분포를 개략적으로 도시한다.

이제, 자기 회로에 있어서의 자속(φ), 기자력(F) 및 자기 저항(R)의 관계를 고려하면, 자속(φ), 기자력(F) 및 자기 저항(R) 사이에는, 전기에서의 오옴의 법칙과 같이 하기의 관계가 성립한다.

[수학식 1]

φ = F/R

또한, 자기 저항(R)은 하기와 같이 표현된다.

[수학식 2]

R = (1/μ)×(L/A)

상기 수학식 2에 있어서, μ는 투자율, L은 자기 경로의 길이, A는 자기 경로의 단면적이며, 마그네트부(100)의 지주 요크(12, 13)의 경우에는, μ은 철의 투자율, L은 종방향(z-방향)의 길이, A는 종축과 수직한 단면의 면적이다.

도 4a는 종래의 마그네트부를 도시하고 있으며, 지주 요크(42, 43)는 각각 x-y 평면에서의 균일한 단면적(A2)을 갖는다. 기자력(F)은 영구 자석(30, 31)에 의해 결정되는 정해진 값이다. 또한, 전체 자기 저항(R0)은 피검체 또는 수신 코일(80)이 탑재되는 영구 자석(30, 31) 사이의 공간에서의 자기 저항(R1)과, 베이스 요크(10, 11) 및 지주 요크(42, 43)에 의해 형성된 자속의 리턴 경로에서의 자기 저항(R2)의 합으로 표현되며, 하기와 같다.

[수학식 3]

R0 = R1 + R2

따라서, 수신 코일(80)이 탑재되는 영구 자석(30, 31) 사이의 공간에는 수학식 1에 의해 구해진 자속(φ0)이 형성된다.

도 4b는 제 1 실시예의 지주 요크(12, 13)를 이용한 마그네트부(100)를 도시한다. 이 경우에, 지주 요크(12, 13)는 홈(310, 320)으로 대표되는 8개의 홈을 갖는다. 이들 홈을 포함하는 x-y 평면에서의 단면의 단면적(A3)은 하기와 같다.

[수학식 4]

A3 < A2

따라서, 도 4b에 도시된 베이스 요크(10, 11) 및 지주 요크(12, 13)에 의해 형성되는 자속의 리턴 경로는 자기 저항(R3)을 갖고, 이 자기 저항(R3)은 수학식 2로부터 하기와 같이 된다.

[수학식 5]

R3 > R2

도 4 b의 전체 자기 저항(R4)이 R4 = R1 + R3이기 때문에, 수학식 1에 의해 구해지는 자속(φ1)은 하기와 같이 된다.

[수학식 6]

φ1 < φ0

이 수학식 6은, 자속(φ1)이 도 4a의 경우의 자속보다 작게 되어, 정자속이 감소되거나 또는 단위 면적당 자속인 정자장(B0)도 감소된다는 것을 의미한다.

또한, 홈(310, 320)으로 대표되는 8개의 홈에는 높은 자기 저항이 존재하기 때문에, 자속이 지주 요크(12, 13)로부터 누설하여, 가장 가까운 영구 자석(30 또는 31)에 의해 닫힌 자력선의 폐루프(closed loop)를 형성한다. 이에 따라, 수신 코일(80)이 탑재되는 영구 자석(30, 31) 사이의 공간에 형성되는 자속(φ)은 감소되고, 그에 따라 정자장(B0)도 작아진다.

또한, 홈(310, 320) 또는 지주 요크(12, 13)상의 다른 홈에 삽입 부재(312, 322)를 적절히 끼워맞춤으로써, 지주 요크(12, 13)의 자기 저항이 R3과 R2 사이에서 변화되어, 자속을 φ1과 φ0 사이에서 변경 및 조절할 수 있다. 또한, 삽입 부재(312, 322)의 두께, 길이 또는 재질을 조절 또는 변화시킴으로써, 자기 저항을 보다 미세하게 조절하여 자속을 고정밀도로 미세 조정할 수도 있다.

또한, 삽입 부재(312, 322)의 재료를 지주 요크(12, 13)보다 높은 투자율의 재료로 선택할 수 있어, 전체 자기 저항(R4)을 하기와 같이 감소시키고,

[수학식 7]

R4 < R2

이에 의해, 하기와 같은 자속(φ1)을 얻을 수 있다.

[수학식 8]

φ1 > φ0

이러한 경우에, 공간에 형성되는 자속(φ)은 증가되고, 그에 따라 정자장(B0)도 커진다.

전술한 바와 같이, 제 1 실시예에 있어서, 홈(310, 320)으로 대표되는 8개의 홈이 지주 요크(12, 13)에 제공되며, 삽입 부재(312, 322)의 형상 또는 재질을 변화시킴으로써, 삽입 부재(312, 322)를 장착했을 때의 지주 요크(12, 13)의 자기 저항을 변화시키고, 그에 따라 영구 자석(30, 31) 사이의 공간에 형성되는 자속을 용이하게 변화시키며, 이 때문에 정자장(B0)도 용이하게 조정할 수 있다.

또한, 제 1 실시예에서는 지주 요크(12, 13)의 자기 저항이 동일하지만, 지주 요크(12, 13)의 자기 저항은 삽입 부재(312, 313)의 조절에 의해 상이하게 되어, 공간에 형성되는 자속의 균일도를 조정할 수도 있다.

(제 2 실시예)

제 1 실시예에서는 직사각형 단면을 갖는 홈(310, 320)과, 이 홈(310, 320)과 대체로 합치하는 형상의 삽입 부재(312, 322)를 이용하여 지주 요크(12, 13)의 자기 저항을 변화시켜 자속을 변화시키지만, 관통 구멍 또는 나사 구멍을 지주 요크에 형성함으로써 자기 저항을 변화시킬 수도 있다. 제 2 실시예에 있어서, 관통 구멍 또는 나사 구멍을 지주 요크에 형성하여 지주 요크의 자기 저항을 변화시키는경우를 나타낸다.

도 5는 관통 구멍을 형성한 지주 요크(512)를 중심으로 한 마그네트부의 부분 구성도를 도시한다. 도 5는 도 2에 도시된 마그네트부(100)의 대체로 1/4의 구성 부분(90)을 나타내고 있으며, 도 3에 대응하는 것이다. 도 5에 도시된 지주 요크(512)를 갖는 마그네트부는 지주 요크(12, 13)를 제외하고 마그네트부(100)와 완전히 동일한 구조를 가지며, 따라서 동일 부분의 상세한 설명을 생략한다.

또한, 관통 구멍이 형성된 지주 요크(512)를 갖는 마그네트부는 피검체가 탑재되는 수신 코일(80)에 대하여 대칭 구조를 가지며, 지주 요크(512)의 z-방향 상반부 및 x-방향의 대칭 위치에 놓이는 지주 요크는 완전히 동일한 구조를 갖는다.

지주 요크(512)는 관통 구멍(521 내지 523)을 갖는다. 관통 구멍(521 내지 523)은 원형의 단면을 갖고, 영구 자석(31)이 위치하는 측의 지주 요크(512)의 측면으로부터 x-방향으로 지주 요크(512)를 관통한다. 또한, 관통 구멍(521 내지 523)에 대체로 합치하는 형상의 충전 부재(531 내지 533)가 존재하여, 관통 구멍(521 내지 523)에 적절히 삽입된다. 충전 부재(531 내지 533)에 사용되는 재료가 예컨대 지주 요크(512)와 같은 재료이지만, 자속의 조정 범위에 따라 다른 투자율을 갖는 재료가 적절히 사용될 수도 있다. 또한, 관통 구멍의 개수는 3개로 한정되지 않고, 자기 저항의 변화량에 따라 증감될 수 있고, 또한 관통 방향이 변경될 수도 있다.

지주 요크(512)가 관통 구멍(521 내지 523)중 어느 하나를 포함하는 x-y 단면에 있어서 작은 단면적을 갖기 때문에, 자기 저항은 증대되고, 그에 따라 수학식1에 의해 자속은 감소한다. 또한, 충전 부재(531 내지 533)의 길이 또는 재질 등을 변화시킴으로써, 지주 요크(512)의 자기 저항을 더욱 미세하게 조절하여 자속을 고정밀도로 미세 조정할 수도 있다.

도 6은 나사 구멍(62l)이 형성된 지주 요크(612)를 중심으로 한 마그네트부의 부분 구성도를 도시한다. 도 6은 도 2에 도시된 마그네트부(100)의 대체로 1/4의 구성 부분(90)을 나타내고 있고, 도 3에 대응하는 것이다. 도 6에 도시된 지주 요크(612)를 갖는 마그네트부는 지주 요크(12, 13)를 제외하고 마그네트부(100)와 완전히 동일한 구조를 가지며, 따라서 동일 부분의 상세한 설명을 생략한다.

나사 구멍(621)이 형성된 지주 요크(612)를 갖는 마그네트부는 피검체가 탑재되는 수신 코일(80)에 대하여 대칭 구조를 가지며, 지주 요크(612)의 z-방향의 상반부 및 x-방향의 대칭 위치에 놓이는 지주 요크는 완전히 동일한 구조를 갖는다.

지주 요크(612)는 나사 구멍(621) 및 이 나사 구멍과 완전히 동일한 구조를 갖는 다수의 나사 구멍을 갖는다. 나사 구멍(621) 및 다른 나사 구멍은 영구 자석(31)이 놓이는 측의 지주 요크(612)의 측면으로부터 x-방향으로 지주 요크(612)상에 형성된다. 또한, 나사 구멍(621) 및 다른 나사 구멍에 결합가능한 형상의 적어도 하나의 나사(631)가 제공되어, 나사 구멍(621) 및 다른 나사 구멍에 적절하게 삽입된다.

지주 요크(612)가 나사 구멍(621) 및 다른 나사 구멍중 어느 하나를 포함하는 x-y 단면에 있어서 작은 단면적을 갖기 때문에, 자기 저항은 증대하고, 그에 따라 수학식 1에 의해 자속은 감소한다. 또한, 나사(631)의 길이 또는 재질 등을 변화시킴으로써, 지주 요크(612)의 자기 저항을 더욱 미세하게 조절하여 자속을 고정밀도로 미세 조정할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 제 2 실시예에서는 관통 구멍 또는 나사 구멍을 지주 요크에 형성되고, 또한 충전 부재 또는 나사의 형상 및 재질을 변화시켜 충전 부재 및 나사가 장착될 때 지주 요크의 자기 저항을 조정하고 있기 때문에, 그에 따라 영구 자석(30, 31) 사이의 공간에 형성되는 자속을 용이하게 변화시키고, 이 때문에 정자장(B0)도 용이하게 조정할 수 있다.

(제 3 실시예)

제 2 실시예에서는 관통 구멍 또는 나사 구멍을 지주 요크에 형성하여 자기 저항을 변화시키지만, 재질 상이 부분을 지주 요크에 제공하여 자기 저항을 변화시킬 수도 있다. 제 3 실시예에 있어서, 재질 상이 부분을 지주 요크에 제공하여 지주 요크의 자기 저항을 변화시키는 경우를 나타낸다.

도 7은 재질 상이 부분(721)이 제공된 지주 요크(712)를 중심으로 한 마그네트부의 부분 구성도를 도시한다. 도 7은 도 2에 도시된 마그네트부(100)의 대체로 1/4의 구성 부분(90)을 나타내고 있고, 도 3에 대응하는 것이다. 도 7에 도시된 지주 요크(712)를 갖는 마그네트부는 지주 요크(12, 13)를 제외하고 마그네트부(100)와 완전히 동일한 구조를 가지며, 따라서 동일 부분의 상세한 설명을 생략한다.

또한, 재질 상이 부분(721)이 제공된 지주 요크(712)를 갖는 마그네트부는피검체가 탑재되는 수신 코일(80)에 대하여 대칭 구조를 가지며, 지주 요크(712)의 z-방향의 상반부 및 x-방향의 대칭 위치에 놓이는 지주 요크는 완전히 동일한 구조를 갖는다.

지주 요크(712)는 재질 상이 부분(721)을 갖는다. 재질 상이 부분(721)은 베이스 요크(11)와 지주 요크(712)가 접합되는 굴곡 부분에 위치한다. 재질 상이 부분(721)은 지주 요크(712)의 재질과 상이한 투자율의 재질, 예를 들어 퍼멀로이(Permalloy) 등으로 구성되며, 지주 요크(712)의 자기 저항을 감소시키고, 특히 굴곡 부분에서 발생하는 자기 저항의 증가를 억제하여 누설 자속을 감소시킨다. 또한, 이 재질 상이 부분(721)의 두께를 제조 단계에서 조절함으로써, 영구 자석(30, 31)에 기인하는 자속의 편차를 제어할 수 있다.

전술한 바와 같이, 제 3 실시예에서는 재질 상이 부분을 지주 요크에 제공하여 지주 요크의 자기 저항을 조정하고 있기 때문에, 제조 단계에서 영구 자석(30, 31) 사이의 공간에 형성되는 자속을 변화시킬 수 있고, 그에 따라 정자장(B0)을 조정할 수 있다.

본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명의 많은 다른 실시예가 구성될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 특정 실시예에 한정되지 않고 첨부된 청구범위에 의해 규정된다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명에 따르면, 한쌍의 영구 자석을 피검체가 탑재되는 공간을 가로질러대향 배치하고, 한쌍의 베이스 요크에 의해 한쌍의 상기 영구 자석을 유지하며, 자기 저항의 가변 수단을 갖는 지주 요크에 의해 한쌍의 상기 영구 자석을 자기적으로 접속함과 동시에 구조적으로 지지하기 때문에, 지주 요크의 자기 저항을 변화시킴으로써, 상기 영구 자석이 상기 공간에 생성하는 자속, 그에 따라 단위 면적당의 자속인 정자장을 용이하게 변화시켜 조절할 수 있다.

Claims

정자장 형성 장치(static magnetic field generating apparatus)에 있어서,

피검체가 탑재되는 공간을 가로질러 대향 배치되는 한쌍의 영구 자석과,

상기 영구 자석을 지지하는 한쌍의 베이스 요크와,

상기 베이스 요크를 자기적으로 접속함과 동시에 구조적으로 지지하고, 또한 자기 저항의 가변 장치(modifying device)를 갖는 지주 요크를 포함하는

정자장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가변 장치는 적어도 하나의 상기 지주 요크의 측면상에 홈을 포함하며, 상기 측면은 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는

정자장 형성 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 홈은 직사각형의 단면을 갖는

정자장 형성 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 가변 장치는 상기 홈에 대체로 합치하는 형상의 삽입 부재를 포함하며,상기 삽입 부재는 상기 지주 요크에 탈착되는

정자장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가변 장치는 적어도 하나의 상기 지주 요크의 측면을 관통하는 관통 구멍을 포함하며, 상기 측면은 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는

정자장 형성 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 관통 구멍은 원형의 단면을 갖는

정자장 형성 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 가변 장치는 상기 관통 구멍에 대체로 합치하는 형상의 충전 부재를 포함하며, 상기 충전 부재는 상기 지주 요크에 탈착되는

정자장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가변 장치는 적어도 하나의 상기 지주 요크의 측면상에 형성된 나사 구멍을 포함하며, 상기 측면은 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는

정자장 형성 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 가변 장치는 상기 나사 구멍에 결합가능한 형상의 나사를 포함하며, 상기 나사는 상기 지주 요크에 탈착되는

정자장 형성 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 홈, 상기 관통 구멍 또는 상기 나사 구멍은 상기 공간이 위치하는 측의 상기 지주 요크의 측면상에 배치되는

정자장 형성 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 홈, 상기 관통 구멍 또는 상기 나사 구멍은 상기 베이스 요크와 상기 지주 요크가 접합되는 굴곡 부분에 배치되는

정자장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가변 장치는, 적어도 하나의 상기 지주 요크내에 제공되고 상기 지주 요크의 재질과 상이한 투자율을 갖는 재질로 구성되는 재질 상이 부분(different-material portion)을 포함하는

정자장 형성 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 재질 상이 부분은 상기 지주 요크의 종축과 수직으로 교차하는 단면과 동일한 단면 형상을 갖는

정자장 형성 장치.
제 2 항에 있어서,

다수의 상기 홈, 상기 관통 구멍, 상기 나사 구멍 또는 상기 재질 상이 부분은 상기 피검체의 위치에 대하여 각각의 상기 지주 요크의 대칭 위치에 배치되는

정자장 형성 장치.
자기 공명 영상 장치에 있어서,

영구 자석을 사용하여 정자장을 형성하는 정자장 형성 장치와,

구배 자장을 형성하는 구배 자장 형성 장치와,

상기 정자장내에서 고주파 자장을 송수신하는 송수신 장치와,

상기 구배 자장 형성 장치, 상기 송신 장치 및 상기 수신 장치를 제어하는 제어부를 구비하며,

상기 정자장 형성 장치는, 대향 배치된 한쌍의 상기 영구 자석을 지지하는베이스 요크를 자기적으로 접속하고 또한 구조적으로 지지하는 지주 요크에, 상기 지주 요크의 자기 저항을 변화시키는 가변 장치를 포함하는

자기 공명 영상 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 가변 장치는, 상기 지주 요크의 종축과 평행하게 놓이는 적어도 하나의 상기 지주 요크의 측면상의 홈, 상기 측면을 관통하는 관통 구멍 또는 상기 측면에 형성된 나사 구멍과, 상기 홈에 대체로 합치하는 형상의 삽입 부재, 상기 관통 구멍에 대체로 합치하는 형상의 충전 부재 또는 상기 나사 구멍에 결합되는 형상의 나사를 포함하는

자기 공명 영상 장치.