JPH0356005Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 利用産業分野 この考案は、対象物の断面イメージを得て組織
の性質まで描き出すことのできる医療用核磁気共
鳴断層撮像装置（以下、NMR−CTという）に
用いられる永久磁石を使用した磁界発生装置に係
り、大きな空〓内に強力かつ高精度で均一な静磁
界を発生する磁界発生装置に関する。

背景技術 NMR−CTは、人体の一部または全部を１〜
10kGの強力な磁界を形成する空〓内に挿入して
所要の断層イメージを得るため、この磁界が強力
かつ10^-4以下の精度で一様に安定していることが
要求され、NMR−CT用の磁界発生装置として
は、銅またはアルミニウムからなる導線を円筒状
に巻着した常伝導磁石あるいは、特殊な導線を用
い、絶対零度付近の温度に冷却して使用する超伝
導磁石が知られている。

前者は構造上安価であるが十分な強力磁界を発
生させるためには、膨大な電力と冷却水が必要で
あり、ランニングコストが高い等の問題があり、
一方、後者の超伝導磁石は、電力の消費が少なく
小型で強力な磁界を発生し得る利点があるが、冷
媒として高価な液体ヘリウム等の使用が不可欠で
あり、いわゆるイニシヤルコストとともにランニ
ングコストも著しく高い問題がある。

本出願人は、先に、磁界強度が上記の常伝導磁
石と同等以上で電力の消費もなく、漏洩磁界の少
ない永久磁石を使用するNMR−CT用磁界回路
として、空〓を形成して対向する磁極片と、少な
くとも１の永久磁石とを継鉄で磁気的結合し該空
〓に磁界を発生させる磁界発生装置において、少
なくとも永久磁石または磁極片の周囲を断熱材で
包囲したことを特徴とする磁界発生装置を提案
（実開昭61−152956号）した。

上記の磁界発生装置によつて、空〓に発生する
磁界の均一精度を向上させるとともに、装置全体
の周囲温度変化による磁界強度の変化を少なくす
ることができた。

しかし、NMR−CTとして診断時に安定した
鮮明な画像を得るためには、装置の周囲温度変化
に対し、数ppm／hrの磁界均一性が要求され、上
記提案の構成では、今日の高精度、高安定均一磁
場の要求に対して十分対応できない問題があつ
た。

考案の目的 この考案は、かかる現状に鑑み、強力な磁界が
得られる永久磁石を使用した磁界発生装置の空〓
において、該装置の周囲温度変化による磁界強度
の変化を最小にし、高精度で均一かつ安定な磁界
が得られる磁界発生装置の提供を目的としてい
る。

考案の概要 本考案者は、周囲温度の変化を断熱材等によつ
て遮断し、その変化量を緩和するよりも、一旦、
該装置を周囲温度より十分低い温度（例えば、周
囲温度より10℃程度低い温度）に冷却したのち、
さらにこの温度域を高精度で維持することによ
り、高精度に高安定均一磁界を達成できるとの観
点から種々実験を繰返した結果、ペルチエ効果を
利用した電子冷却素子を有する冷却装置、さらに
は該冷却装置と他の加熱装置とを併用配置した構
成にて、高精度で均一かつ安定な磁界が得られる
ことを知見した。

すなわち、この考案は、空〓を形成して対向す
る一対の永久磁石を継鉄で磁気的結合し、各永久
磁石空〓対向面に磁極片を固着し、該空〓に磁界
を発生させる磁界発生装置において、 該装置を冷却し得る位置にペルチエ効果を利用
した電子冷却素子を有する冷却装置を少なくとも
１個配設するとともに、前記永久磁石、磁極片及
び継鉄の周囲を断熱材で包囲したことを特徴とす
る磁界発生装置である。

さらに、上記構成の磁界発生装置に少なくとも
１個の加熱装置を配設することによつてより一層
高精度な温度制御が可能となる。

考案の構成 この考案の磁界発生装置に用いる永久磁石は、
フエライト磁石、アルニコ系磁石、希土類コバル
ト系磁石が使用できるが、先に出願人が提案し
た、高価なSmやCoを必須としない新しい高性能
永久磁石としてFe−Ｂ−Ｒ系（ＲはＹを含む希
土類元素のうち少なくとも１種）永久磁石（特願
昭57ー145072号）を使用することにより、装置の
小型化が促進される。

磁界発生装置を構成する継鉄には、種々の構
成、形状ものが利用でき、例えば、一対の板状継
鉄を対向配置し、複数の柱状継鉄にて連結した構
成、円板状継鉄を対向配置し、両者を円筒状継鉄
にて接続た構成、開口方向を水平にした四角筒状
継鉄等が用いられる。

また、永久磁石の空〓対向面に固着する磁極片
も、その対向面の周縁に、所定の内径、高さから
なる環状突起を突設したり、さらに磁極片中央部
に所定の外径、高さからなる凸状突起を設けた構
成等、永久磁石や継鉄と同様に要求される磁界強
度、磁界均一度に応じて適宜選定することが望ま
しい。

前記永久磁石、磁極片及び継鉄の周囲を包囲す
る断熱材としては、非磁性、軽量、薄厚で種々形
状に馴染みのよい材質のものが好ましく、ユリア
系、フエノール、ウレタンなどの発泡プラスチツ
ク、ゴム、フエルトなどの繊維類、炭化コルクな
どの天然材料、石綿、ロツクウール、ガラス繊
維、あるいはれんが、プラスチツク耐火物などの
耐火物、その他気体断熱材など、種々の断熱材料
が適用でき、磁気回路や永久磁石等の形状に応じ
て種々材料を選定すればよい。

この考案の主たる特徴である冷却装置は、ペル
チエ効果を利用した電子冷却素子を有する構成で
あれば良く、該電子冷却素子の吸熱部には被冷却
体（例えば継鉄）の形状にあわせて冷却プレート
等を配置したり、また、電子冷却素子の放熱部に
は放熱フイン等を配置する等の他放熱フインを空
冷する他、強制空冷あるいは水冷等にて冷却して
もよく、ペルチエ効果を利用した電子冷却素子を
有効に作動させる構成があれば、公知の熱交換器
技術が適宜採用できる。

この考案では、磁界発生装置全体を雰囲気温度
より10℃〜50℃程度低い温度範囲に冷却し、その
後の雰囲気温度変化を、装置全体の断熱材で緩和
し、かつ電子冷却素子からなる冷却装置にて微調
整し、一定に保持することを主眼としている。

ペルチエ効果とは、金属と半導体の接触部など
に電流を流すと、その接触部でジユール熱以外の
熱の発生または吸収の起こる現象であり、電流の
向きを逆にすると吸熱部が発熱部に、また、発熱
部が吸熱部に変わることから本考案の装置におい
ては、該冷却装置のみで一旦冷却したのち加熱す
ることも可能であるが、より一層安定度が要求さ
れる場合には、加熱のみを加熱ヒーター等を具備
した加熱装置にて行うことが望ましい。

これらの冷却装置及び加熱装置は、磁界発生装
置の大きさ、形状等によつて、その熱容量及び設
置数等を選定するとともに、配置箇所は最も効率
よく温度制御を行うことができる位置、すなわち
冷熱等の伝達効率を考慮した位置を、磁界発生装
置の構成に応じて、適宜選定することが望まし
い。

また、一旦、所要の温度域に冷却した後の温度
制御には、永久磁石または磁極片等に公知の温度
センサーを配置し、該センサーの検知出力に応じ
て冷却装置または加熱装置への印加電圧を制御す
ることによつて、磁界発生装置全体を±２℃以下
の温度変動に制御でき、極めて安定かつ高精度な
磁場調整が可能となる。

図面に基づく考案の開示 第１図はこの考案によるNMR−CTに用いる
磁気回路の縦断正面図である。

第１図に示す磁気回路は、継鉄３の内周面（図
中上下継鉄内周面）に一対のFe−Ｂ−Ｒ系永久
磁石１，１を着設して、所要の空〓４を形成して
いる。

永久磁石１，１の対向面に配置される一対の磁
極片２，２には、その対向面周縁の内側に、所定
の内径、高さからなる断面略台形の環状突起５を
突設してある。

さらに、永久磁石１と磁極片２及び継鉄３の外
周面に、ロツクウール６を被着して、一体に被包
してある。

継鉄３を介して各々永久磁石１と対向する位
置、すなわち、最も永久磁石１に近い継鉄３上に
冷却装置７を配置してある。

冷却装置７は、継鉄３に当接する冷却プレート
７ｂと冷却フアン７ｄに近接する放熱フイン７ｃ
との間に、ペルチエ効果を有する電子冷却素子７
ａを配置した構成からなる。

作用・効果 上記構成において冷却装置７により、一旦装置
全体を周囲温度（室温）より10℃程度低くなるよ
う冷却する。

一旦冷却された装置は、断熱材のロツクウール
６によつて周囲温度の変化の影響を緩和するする
とともに、冷却装置７に印加する電圧を永久磁石
１に貼着した温度センサー（図示せず）の検知出
力に応じて制御することによつて、装置全体の温
度変化を±２℃以下に制御することが可能とな
る。

すなわち、NMR−CT周囲の温度変化が発生
しても、永久磁石１の現在温度を保持させること
ができ、空〓内の均一磁界強度の安定化を計るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による磁界発生装置に用いる
磁気回路の縦断正面図である。 １……Fe−Ｂ−Ｒ系永久磁石、２……磁極片、
３……継鉄、４……空〓、５……環状突起、６…
…ロツクウール、７……冷却装置、７ａ……電子
冷却素子、７ｂ……冷却プレート、７ｃ……放熱
フイン、７ｄ……冷却フアン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 空〓を形成して対向する一対の永久磁石を継
   鉄で磁気的結合し、各永久磁石の空〓対向面に
   磁極片を固着し、該空〓に磁界を発生させる磁
   界発生装置において、 該装置を冷却し得る位置にペルチエ効果を利
   用した電子冷却素子を有する冷却装置を少なく
   とも１個配設するとともに、前記永久磁石、磁
   極片及び継鉄の周囲を断熱材で包囲したことを
   特徴とする磁界発生装置。 ２ 磁界発生装置に少なくとも１個の加熱装置を
   配設したことを特徴とする請求項１記載の磁界
   発生装置。