JPH0666185B2 - 磁気共鳴イメージング装置の磁界発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）
現象を利用して被検体の検査部位の断層像を得る磁気共
鳴イメージング装置（以下「ＭＲＩ装置」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関し、特に
永久磁石の着磁処理及び組立て調整が容易で高磁界均一
度を達成することができるＭＲＩ装置の磁界発生装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、ＮＭＲ現象を利用して被
検体中の所望の検査部位における核スピンの密度分布、
緩和時間分布等を計測して、その計測信号を演算処理
し、上記検査部位の断層像として画像表示するものであ
る。ここで、人体などの空間的に広い範囲を計測対象と
する場合には、直径30〜50cmの球空間からなる計測空間
内において0.05〜２Ｔ（テスラ；１テスラは10,000ガウ
ス）程度の静磁場を数10ppm以下の均一度で発生させる
磁界発生装置が必要である。この磁界発生装置として
は、従来から常電導磁石、超電導磁石、永久磁石の三方
式が用いられている。

【０００３】そして、永久磁石を用いた従来のＭＲＩ装
置の磁界発生装置は、特開昭62-177903号公報に記載さ
れているように、多角形筒状に形成された継鉄と、この
継鉄の内壁面にて平行に相対する面に対向して固着され
該平行な面に垂直方向の主磁束を発生させるための一対
の永久磁石から成る主磁石と、上記継鉄の他の内壁面に
それぞれ固着され上記主磁石による磁力線の均一度を補
正するための複数の永久磁石から成る副磁石とを備え、
上記主磁石及び副磁石で囲まれた中心部に被検体が入り
得る空隙を形成すると共に、この空隙内に均一な静磁界
を発生させるようになっていた。

【０００４】これを図５及び図６を参照して説明する。
図において、継鉄１は、後述の主磁石２ａ，２ｂ及び副
磁石３，４，５，６と共に磁気回路を形成する部材とな
るもので、軟質磁性材で四角形筒状に形成されている。
上記継鉄１の内壁面にて上下に位置し平行に相対する面
には、主磁石２ａ，２ｂが対向して固着されている。こ
れらの主磁石２ａ，２ｂは、上記内壁面に対して垂直方
向の主磁束を発生させるもので、例えば台形断面を有す
る板状に形成された一対の永久磁石から成る。また、上
記継鉄１の内壁面にて左右に相対する面には、副磁石
３，４，５，６が固着されている。これらの副磁石３〜
６は、上記主磁石２ａ，２ｂによる磁力線の均一度を補
正するためのもので、それぞれ例えば不等辺三角形断面
を有する板状に形成された永久磁石から成る。そして、
上記副磁石３〜６の例えば短辺側の面を主磁石２ａ，２
ｂの台形の傾斜面にそれぞれ接合した状態で、上記主磁
石２ａ，２ｂ及び副磁石３〜６で囲まれた中心部に、被
検体が入り得る空隙Ｃを形成している。ここで、主磁石
２ａ，２ｂ及び副磁石３〜６を形成する各永久磁石は、
空隙Ｃとの境界面に垂直な方向、すなわち図５において
それぞれの矢印で示す方向に一様に磁化されている。以
上の構成により、上記空隙Ｃ内に矢印Ａで示す方向に均
一な静磁界を発生させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のＭＲＩ装置の磁界発生装置においては、主磁石２
ａ，２ｂが例えば台形断面を有する板状に形成された一
対の永久磁石から成り、副磁石３〜６が例えば不等辺三
角形断面を有する板状に形成された永久磁石から成って
いたので、それぞれの断面形状の永久磁石の着磁におい
て磁気特性の精度を良くし、そのばらつきを少なくする
ことは困難であった。すなわち、台形断面の形状を正し
く出すと共にその厚さ方向において表面に垂直な方向に
一様に磁化するのが難しく、また不等辺三角形断面の形
状において各辺の角度を正しく出すと共に空隙Ｃとの境
界面に位置する中辺に垂直な方向に一様に磁化するのが
難しいものであった。従って、上記台形断面又は不等辺
三角形断面の形状の磁性部材を製作したあとでも、その
着磁の前あるいは後に、台形の傾斜面又は不等辺三角形
の各辺の角度を正しく出すために上記磁性部材を適宜削
らなければならないことがあった。また、前記継鉄１の
内壁面に対して主磁石２ａ，２ｂ及び副磁石３〜６を固
着する際には、上記台形の傾斜面及び不等辺三角形の各
辺を精度良く接合するのが難しいと共にその後の微調整
も難しく、磁界発生装置の組立て調整に時間がかかるも
のであった。これらのことから、主磁石２ａ，２ｂ及び
副磁石３〜６を形成する永久磁石の製作が困難であると
共に歩留まりも低下し、さらに組立てにおいて高磁界均
一度を達成するのが困難であった。

【０００６】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、永久磁石の着磁処理及び組立て調整が容易で高磁
界均一度を達成することができるＭＲＩ装置の磁界発生
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるＭＲＩ装置の磁界発生装置は、多角形
筒状に形成された継鉄と、この継鉄の内壁面にて平行に
相対する面に対向して固着され該平行な面に垂直方向の
主磁束を発生させるための一対の永久磁石から成る主磁
石と、上記継鉄の他の内壁面にそれぞれ固着され上記主
磁石による磁力線の均一度を補正するための複数の永久
磁石から成る副磁石とを備え、上記主磁石及び副磁石で
囲まれた中心部に被検体が入り得る空隙を形成すると共
に、この空隙内に均一な静磁界を発生させる磁気共鳴イ
メージング装置の磁界発生装置において、上記主磁石及
び副磁石は、総て矩形断面を有する直方体状に形成する
と共に、その磁化方向は上記矩形断面の一つの面に対し
て垂直となるようにしたものである。

【０００８】また、上記継鉄は六角形筒状に形成すると
効果的である。

【０００９】さらに、上記副磁石は、継鉄の斜面状の内
壁面に対し所定の長さに形成されたブロック状の継鉄柱
を介して固着し、上記各内壁面における複数の副磁石の
空隙側の端部を同一平面上に揃えて配置してもよい。

【００１０】

【作用】このように構成された磁界発生装置は、総て矩
形断面を有する直方体状に形成されると共にその磁化方
向が上記矩形断面の一つの面に対して垂直となるように
された主磁石及び副磁石により、該主磁石及び副磁石を
形成する永久磁石の着磁処理及び組立て調整が容易とな
り、かつ高磁界均一度を達成することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明によるＭＲＩ装置の磁界
発生装置の実施例を示す正面図である。この磁界発生装
置は、永久磁石を使用して被検体を挿入する空隙内に均
一な静磁界を発生させるもので、図に示すように、継鉄
１と、主磁石１０ａ，１０ｂと、副磁石１１ａ〜１１
ｄ，１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ
とを備えて成る。

【００１２】上記継鉄１は、後述の主磁石１０ａ，１０
ｂ及び副磁石１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄ，１３ａ
〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄと共に磁気回路を形成する部
材となるもので、軟質磁性材で例えば四角形筒状に形成
されている。上記継鉄１の内壁面にて上下に位置し平行
に相対する面には、主磁石１０ａ，１０ｂが対向して固
着されている。これらの主磁石１０ａ，１０ｂは、上記
継鉄１の上下の内壁面に対して垂直方向の主磁束を発生
させるもので、矩形断面を有する直方体状に形成された
一対の永久磁石から成る。また、その磁化方向は、各主
磁石１０ａ，１０ｂを形成する直方体状の永久磁石の矩
形断面の一つの面に対して垂直となるようにされてい
る。そして、この実施例においては、各主磁石１０ａ，
１０ｂの磁化方向は、前記継鉄１の内壁面に固着した状
態で下から上に向かう垂直方向とされている。

【００１３】また、上記継鉄１の内壁面にて左右に相対
する面には、副磁石１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄ，
１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄが固着されている。こ
れらの副磁石１１ａ〜１４ｄは、上記主磁石１０ａ，１
０ｂによる磁力線の均一度を補正するためのもので、そ
れぞれ矩形断面を有する直方体状に形成された複数の永
久磁石から成る。なお、それぞれの磁化方向は、各副磁
石１１ａ〜１４ｄを形成する直方体状の永久磁石の矩形
断面の一つの面に対して垂直となるようにされている。
そして、この実施例においては、副磁石が左内壁面上部
のグループ（１１ａ〜１１ｄ）、左内壁面下部のグルー
プ（１２ａ〜１２ｄ）、右内壁面上部のグループ（１３
ａ〜１３ｄ）、右内壁面下部のグループ（１４ａ〜１４
ｄ）の四つに分けて設けられており、各グループ内は例
えば四つの永久磁石で構成され、それぞれ主磁石１０ａ
又は１０ｂに近い方の永久磁石の矩形断面が大きく、主
磁石から遠去かるに従って矩形断面が小さくなるように
形成されている。

【００１４】さらに、上記各グループ内のそれぞれの副
磁石１１ａ〜１４ｄは、同じく矩形断面を有する直方体
状に形成された継鉄柱１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６
ｄ，１７ａ〜１７ｄ，１８ａ〜１８ｄを介して上記継鉄
１の左右の内壁面に水平方向に固着されている。これら
の継鉄柱１５ａ〜１８ｄは、上記副磁石１１ａ〜１４ｄ
と継鉄１とを磁気的に結合するものであるが、それぞれ
主磁石１０ａ又は１０ｂに近い方のものの矩形断面が大
きく、主磁石から遠去かるに従って矩形断面が小さくな
るように形成されている。従って、上記各副磁石１１ａ
〜１４ｄは、前記継鉄１の中心部側に位置されており、
主磁石に近いところから順に遠去かるに従って段々に傾
斜状に配置されている。そして、この実施例において
は、各副磁石１１ａ〜１４ｄの磁化方向は、第一のグル
ープ１１ａ〜１１ｄ及び第三のグループ１３ａ〜１３ｄ
は継鉄１の左右の内壁面に垂直で外向きの方向とされ、
第二のグループ１２ａ〜１２ｄ及び第四のグループ１４
ａ〜１４ｄは継鉄１の左右の内壁面に垂直で内向きの方
向とされている。

【００１５】以上のような状態で、上記主磁石１０ａ，
１０ｂ及び副磁石１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄ，１
３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄで囲まれた中心部に、被
検体が入り得る空隙Ｃを形成している。そして、上記主
磁石１０ａ，１０ｂ及び副磁石１１ａ〜１４ｄの磁化方
向の合成として、上記空隙Ｃ内に矢印Ａで示す方向に均
一な静磁界が発生することとなる。なお、この静磁界の
方向Ａは、上記主磁石１０ａ，１０ｂによる主磁束の方
向と一致している。また、上記静磁界の方向を矢印Ａと
は反対に下向きに発生させる場合には、主磁石１０ａ，
１０ｂ及び副磁石１１ａ〜１４ｄの磁化方向を図１とは
全く反対方向とすればよい。さらに、図１では、継鉄柱
１５ａ〜１８ｄは、それぞれの副磁石の単位ごとに直方
体の形状に区切って形成されているが、これに限らず、
上記副磁石の各グループ１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２
ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄの単位ごとに一体
化して段々の傾斜状部材に形成してもよい。

【００１６】図２は本発明の第二の実施例を示す正面図
である。この実施例は、継鉄１′を六角形筒状に形成し
たものである。この場合は、図１に示す四角形筒状の継
鉄１の四隅部を斜面状に形成したものとなり、上記六角
形筒状の継鉄１′を構成する部材の使用量を減らすこと
ができる。また、各継鉄柱１５ａ〜１８ｄは、上記継鉄
１′の斜面状の内壁面に水平方向に位置することから、
その突出長さは図１の場合に比べて短くなり、継鉄柱１
５ａ〜１８ｄを構成する部材の使用量も減らすことがで
きる。従って、第二の実施例によれば、磁界発生装置の
重量を軽減できると共に、外形寸法を小形化することが
できる。さらに、図１の場合に比べて、磁束が通る継鉄
１′の部材長が短くなるので、磁気抵抗が減少して、磁
界発生効率を向上することができる。

【００１７】なお、図１及び図２の実施例においては、
継鉄柱１５ａ〜１８ｄを介して副磁石１１ａ〜１４ｄを
継鉄１又は１′の内壁面に固着したものとしたが、これ
に限らず、上記継鉄柱１５ａ〜１８ｄを省略して副磁石
１１ａ〜１４ｄを直接継鉄１又は１′の内壁面に固着し
てもよい。この場合は、上記副磁石１１ａ〜１４ｄの寸
法は、図１又は図２に示す継鉄柱１５ａ〜１８ｄの長さ
を加味して適宜決定すればよい。

【００１８】図３は本発明の第三の実施例を示す正面図
である。この実施例は、継鉄１′を六角形筒状に形成す
ると共に、第一〜第四のグループの副磁石１１ａ〜１１
ｄ，１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ
をそれぞれ上記継鉄１′の斜面状の内壁面に対して垂直
に向けて直接固着したものである。この場合は、図２に
示す継鉄柱１５ａ〜１８ｄを省略しているので、図２の
実施例に比べて更に使用部材を減らして、磁界発生装置
の重量を軽減することができる。また、それぞれの副磁
石１１ａ〜１４ｄを継鉄１′の斜面状の内壁面に対して
垂直に向けて固着しているので、各副磁石１１ａ〜１４
ｄの磁化方向は、図３に示すように、上向きの成分を含
むこととなる。このように、上記各副磁石１１ａ〜１４
ｄの磁化方向は、矢印Ａで示す上向きの均一な静磁界の
方向に沿う成分を含むことから、磁界の発生効率が向上
し、それぞれの副磁石１１ａ〜１４ｄの寸法を小さくす
ることができる。

【００１９】図４は本発明の第四の実施例を示す正面図
である。この実施例は、継鉄１′を六角形筒状に形成す
ると共に、第一〜第四のグループの副磁石１１ａ〜１１
ｄ，１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄ
をそれぞれ上記継鉄１′の斜面状の内壁面に対し、所定
の長さに形成されたブロック状の継鉄柱１５ｂ〜１５
ｄ，１６ｂ〜１６ｄ，１７ｂ〜１７ｄ，１８ｂ〜１８ｄ
を介して固着し、上記斜面状の内壁面における複数の副
磁石の空隙Ｃ側の端部を同一平面上に揃えて配置したも
のである。なお、図４の実施例では、各グループの一番
目の副磁石１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａを固着する
継鉄柱の長さは零として図示してある。この場合は、第
一〜第四のグループの副磁石１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜
１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｄの空隙Ｃ側の
端部が、各グループ毎に同一平面上に揃えられているの
で、それぞれの副磁石の表面近傍での磁場分布が滑らか
となり、均一な静磁界の空間を広げることができる。従
って、より良好なＭＲＩ画像を得ることができる。

【００２０】なお、図１〜図４の実施例においては、副
磁石の個数は、４個を１グループとして４グループ、合
計16個設けたものとして示したが、本発明はこれに限ら
ず、達成すべき磁界均一度の程度と磁界発生装置の製造
に要する工数との兼ね合いを考慮して、効率の良い適宜
の個数に決定すればよい。また、図２〜図４では継鉄
１′を六角形筒状に形成したものを示したが、これに限
られず、他の任意の多角形筒状に形成してもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
主磁石及び副磁石を総て矩形断面を有する直方体状に形
成すると共に、その磁化方向は上記矩形断面の一つの面
に対して垂直となるようにしたことにより、該主磁石及
び副磁石を形成する永久磁石の着磁を容易かつ精度良く
行うことができる。また、磁気回路を組み立てる場合に
は、永久磁石の取扱いが容易となるため、精度良く組み
立てることができると共に、歩留まりを向上することが
できる。さらに、磁界均一度を達成するための調整も容
易となり、高磁界均一度を達成することができる。

【００２２】また、図２に示す実施例によれば、継鉄
１′を六角形筒状に形成したことによって、磁界発生装
置の重量を軽減できると共に、外形寸法を小形化するこ
とができる。さらに、磁束が通る継鉄１′の部材長が短
くなるので、磁気抵抗が減少して、磁界発生効率を向上
することができる。

【００２３】さらに、図４に示す実施例によれば、継鉄
１′の斜面状の内壁面に固着された複数の副磁石の空隙
側の端部を同一平面上に揃えて配置したことにより、そ
れぞれの副磁石の表面近傍での磁場分布が滑らかとな
り、均一な静磁界の空間を広げることができる。従っ
て、より良好なＭＲＩ画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるＭＲＩ装置の磁界発生装置の実
施例を示す正面図、

【図２】 本発明の第二の実施例を示す正面図、

【図３】 本発明の第三の実施例を示す正面図、

【図４】 本発明の第四の実施例を示す正面図、

【図５】 従来例によるＭＲＩ装置の磁界発生装置を示
す正面図、

【図６】 上記従来の磁界発生装置を示す斜視図。

【符号の説明】

１，１′…継鉄、 １０ａ，１０ｂ…主磁石、 １１ａ
〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜
１４ｄ…副磁石、 １５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄ，
１７ａ〜１７ｄ，１８ａ〜１８ｄ…継鉄柱、 Ｃ…空
隙、 Ａ…均一な静磁界の方向。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多角形筒状に形成された継鉄と、この継
   鉄の内壁面にて平行に相対する面に対向して固着され該
   平行な面に垂直方向の主磁束を発生させるための一対の
   永久磁石から成る主磁石と、上記継鉄の他の内壁面にそ
   れぞれ固着され上記主磁石による磁力線の均一度を補正
   するための複数の永久磁石から成る副磁石とを備え、上
   記主磁石及び副磁石で囲まれた中心部に被検体が入り得
   る空隙を形成すると共に、この空隙内に均一な静磁界を
   発生させる磁気共鳴イメージング装置の磁界発生装置に
   おいて、上記主磁石及び副磁石は、総て矩形断面を有す
   る直方体状に形成すると共に、その磁化方向は上記矩形
   断面の一つの面に対して垂直となるようにしたことを特
   徴とする磁気共鳴イメージング装置の磁界発生装置。
2. 【請求項２】 上記継鉄は六角形筒状に形成したことを
   特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置の
   磁界発生装置。
3. 【請求項３】 上記副磁石は、継鉄の斜面状の内壁面に
   対し所定の長さに形成されたブロック状の継鉄柱を介し
   て固着し、上記各内壁面における複数の副磁石の空隙側
   の端部を同一平面上に揃えて配置したことを特徴とする
   請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置の磁界発生装
   置。