JPH0782930B2 - 磁気共鳴イメ−ジング装置の静磁界磁石 - Google Patents
磁気共鳴イメ−ジング装置の静磁界磁石Info
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- JPH0782930B2 JPH0782930B2 JP62115801A JP11580187A JPH0782930B2 JP H0782930 B2 JPH0782930 B2 JP H0782930B2 JP 62115801 A JP62115801 A JP 62115801A JP 11580187 A JP11580187 A JP 11580187A JP H0782930 B2 JPH0782930 B2 JP H0782930B2
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- superconducting
- resonance imaging
- field magnet
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、磁気共鳴(MR:Magnetic Resonance)現象を
利用して生体である被検体の特定の断面における特定原
子核スピンの密度分布に基づくいわゆるコンピュータ断
層(CT:ComputedTomography)によりCT像(ComputedTom
ogram)として画像化(Imaging)する磁気共鳴イメージ
ング装置に使用される静磁界磁石に関する。
利用して生体である被検体の特定の断面における特定原
子核スピンの密度分布に基づくいわゆるコンピュータ断
層(CT:ComputedTomography)によりCT像(ComputedTom
ogram)として画像化(Imaging)する磁気共鳴イメージ
ング装置に使用される静磁界磁石に関する。
(従来の技術) 例えば生体診断に用いる医用磁気共鳴イメージング装置
では、生体である被検体の特定部位における断層像を得
るために、第9図に示すように被検体Pに対して図示Z
方向に沿う非常に均一な静磁界H0を図示しない静磁界マ
グネットにより発生させて作用させ、さらに一対のグラ
ジェントコイル100A,100Bにより上記静磁界H0に線形磁
界勾配Gxを印加する。ここで、静磁界H0に対する特定原
子核は、次式で示される角周波数ω0で共鳴する。
では、生体である被検体の特定部位における断層像を得
るために、第9図に示すように被検体Pに対して図示Z
方向に沿う非常に均一な静磁界H0を図示しない静磁界マ
グネットにより発生させて作用させ、さらに一対のグラ
ジェントコイル100A,100Bにより上記静磁界H0に線形磁
界勾配Gxを印加する。ここで、静磁界H0に対する特定原
子核は、次式で示される角周波数ω0で共鳴する。
ω0=γH0 …(1) この(1)式において、γは磁気回転比であり、原子核
の種類に固有のものである。そこでさらに、特定原子核
のみを共鳴させる角周波数ω0の回転磁界H1をRFコイル
(プローブヘッド)内に設けられた例えば一対の送信コ
イル200A,200Bを介して被検体Pに作用させる。
の種類に固有のものである。そこでさらに、特定原子核
のみを共鳴させる角周波数ω0の回転磁界H1をRFコイル
(プローブヘッド)内に設けられた例えば一対の送信コ
イル200A,200Bを介して被検体Pに作用させる。
このようにすると、上記線型磁界勾配GxによりZ軸方向
について選択設定される図示x−y平面部分についての
み選択的に作用し、断層像を得る特定のスライス部分S
(平面上の部分であるが現実にはある厚みを持つ)のみ
に磁気共鳴現象が生じる。この磁気共鳴現象は上記RFコ
イル内に設けられた例えば一対の受信コイル300A,300B
を介して自由誘導減衰信号(free inducton decay信
号:以下「FID信号」と略称する。)として観測され、M
R信号として用いられる。このFID信号をフーリエ変換す
ることにより、特定原子核スピンの回転周波数について
単一スペクトルが得られる。
について選択設定される図示x−y平面部分についての
み選択的に作用し、断層像を得る特定のスライス部分S
(平面上の部分であるが現実にはある厚みを持つ)のみ
に磁気共鳴現象が生じる。この磁気共鳴現象は上記RFコ
イル内に設けられた例えば一対の受信コイル300A,300B
を介して自由誘導減衰信号(free inducton decay信
号:以下「FID信号」と略称する。)として観測され、M
R信号として用いられる。このFID信号をフーリエ変換す
ることにより、特定原子核スピンの回転周波数について
単一スペクトルが得られる。
断層像をCT像として得るには、スライス部分Sのx−y
平面内の多方向についての投影が必要である。そのた
め、スライス部分Sを励起して磁気共鳴現象を生じさせ
た後、第10図に示すように磁界H0にx′軸方向(x軸よ
り角度θ回転した座標系)に直線的な傾斜を持つ線型磁
界勾配GxYを図示しないグラジェントコイルにより作用
させると、被検体Pのスライス部分Sにおける等磁界線
Eは直線となり、この等磁界線E上の特定原子核スピン
の回転周波数は上記(1)式であらわされる。
平面内の多方向についての投影が必要である。そのた
め、スライス部分Sを励起して磁気共鳴現象を生じさせ
た後、第10図に示すように磁界H0にx′軸方向(x軸よ
り角度θ回転した座標系)に直線的な傾斜を持つ線型磁
界勾配GxYを図示しないグラジェントコイルにより作用
させると、被検体Pのスライス部分Sにおける等磁界線
Eは直線となり、この等磁界線E上の特定原子核スピン
の回転周波数は上記(1)式であらわされる。
ここで説明の便宜上、等磁界線EをE1〜Enとし、これら
等磁界線E1〜En上の磁界により一種のFID信号である信
号D1〜Dnをそれぞれ生ずると考える。信号D1〜Dnの振幅
はそれぞれスライス部分Sを貫く等磁界線E1〜En上の特
定原子核スピン密度に比例することになる。ところが、
実際に観測されるFID信号は、信号D1〜Dnを全て加え合
せた合成FID信号となる。そこで、合成FID信号をフーリ
エ変換することによってスライス部分Sのx′軸への投
影情報(一次元像)PDを得る。次に、このx′軸をx−
y平面内で回転させるが、これはたとえば二対のグラジ
ェントコイルによるx,y方向についての磁界勾配GX,GY
の合成磁場として磁界勾配GXYを作り、上記磁界勾配
GX,GYの合成比を変化させることにより行う。この磁界
勾配GXYの回転により上記と同様にしてx−y平面内の
角方向への投影情報が得られ、これらの情報に基づいて
CT像が合成されることになる。
等磁界線E1〜En上の磁界により一種のFID信号である信
号D1〜Dnをそれぞれ生ずると考える。信号D1〜Dnの振幅
はそれぞれスライス部分Sを貫く等磁界線E1〜En上の特
定原子核スピン密度に比例することになる。ところが、
実際に観測されるFID信号は、信号D1〜Dnを全て加え合
せた合成FID信号となる。そこで、合成FID信号をフーリ
エ変換することによってスライス部分Sのx′軸への投
影情報(一次元像)PDを得る。次に、このx′軸をx−
y平面内で回転させるが、これはたとえば二対のグラジ
ェントコイルによるx,y方向についての磁界勾配GX,GY
の合成磁場として磁界勾配GXYを作り、上記磁界勾配
GX,GYの合成比を変化させることにより行う。この磁界
勾配GXYの回転により上記と同様にしてx−y平面内の
角方向への投影情報が得られ、これらの情報に基づいて
CT像が合成されることになる。
以上が磁気共鳴イメージングの原理であるが、次に具体
例として、第11図に従来の磁気共鳴イメージング装置を
示す。被検体すなわち患者1はベッド2の上に載置され
る。この患者1を取り囲んでRFコイル(プローブヘッ
ド:高周波送受信コイル)3、さらにその外周に磁界補
正用のシムコイル4、傾斜磁界発生用のグラジェントコ
イル5が配置されている。これらすべてのコイル系は、
大型の静磁界磁石6の常温ボアー7(通常はボアー内径
約1m)内部に収納されている。静磁界磁石としては、超
電導磁石、常電導磁石、永久磁石のいずれかが使用され
る。
例として、第11図に従来の磁気共鳴イメージング装置を
示す。被検体すなわち患者1はベッド2の上に載置され
る。この患者1を取り囲んでRFコイル(プローブヘッ
ド:高周波送受信コイル)3、さらにその外周に磁界補
正用のシムコイル4、傾斜磁界発生用のグラジェントコ
イル5が配置されている。これらすべてのコイル系は、
大型の静磁界磁石6の常温ボアー7(通常はボアー内径
約1m)内部に収納されている。静磁界磁石としては、超
電導磁石、常電導磁石、永久磁石のいずれかが使用され
る。
この静磁界磁石6は、励磁電源8により電流リード9を
介して励消磁される(永久磁石方式の場合は、これは不
用)。なお、超電導磁石の場合は、永久電流モードで運
転されるためと冷媒である液体ヘリウム消費量を低減さ
せるために通常は電流リード9は励磁後に取りはずし
て、常に磁場が発生している状態となっている。通常こ
の静磁界の方向は、多くのマグネットで図示の10方向、
すなわち患者1の体軸方向である。グラジェントコイル
5は、X軸方向の磁界傾斜を与えるGXコイル、Y軸方向
のGYコイル、Z軸方向のGZコイルより構成され、それぞ
れ励磁電源11,12,13に接続されている。これら励磁電源
11,12,13は中央制御装置14に接続されている。RFコイル
3は送信コイルと受信コイルにより構成され、それぞれ
RF発振装置15、RF受信装置16に接続され、これらは更に
中央制御装置14に接続されている。中央制御装置14は表
示・操作盤17に接続され、これにより運転操作される。
介して励消磁される(永久磁石方式の場合は、これは不
用)。なお、超電導磁石の場合は、永久電流モードで運
転されるためと冷媒である液体ヘリウム消費量を低減さ
せるために通常は電流リード9は励磁後に取りはずし
て、常に磁場が発生している状態となっている。通常こ
の静磁界の方向は、多くのマグネットで図示の10方向、
すなわち患者1の体軸方向である。グラジェントコイル
5は、X軸方向の磁界傾斜を与えるGXコイル、Y軸方向
のGYコイル、Z軸方向のGZコイルより構成され、それぞ
れ励磁電源11,12,13に接続されている。これら励磁電源
11,12,13は中央制御装置14に接続されている。RFコイル
3は送信コイルと受信コイルにより構成され、それぞれ
RF発振装置15、RF受信装置16に接続され、これらは更に
中央制御装置14に接続されている。中央制御装置14は表
示・操作盤17に接続され、これにより運転操作される。
以上の静磁界磁石の説明は主に超電導磁石について記述
した。ここで、従来の磁気共鳴イメージング装置用永久
磁石の構造と動作を第12図、第13図を用いて説明する。
この永久磁石については、例えば、“DIAGNOSTIC IMAGI
NG"誌1984年4月号に詳述されている。
した。ここで、従来の磁気共鳴イメージング装置用永久
磁石の構造と動作を第12図、第13図を用いて説明する。
この永久磁石については、例えば、“DIAGNOSTIC IMAGI
NG"誌1984年4月号に詳述されている。
第12図は永久磁石の外観を示している。永久磁石材料で
作られた8個の台形ブロック19を円環状に配置して永久
磁石20が構成されている。磁石の中心には常温ボアー7
があいている。この場合、患者に印加される磁界は、患
者の体軸とは直角となる。永久磁石材料としては、フェ
ライトセラミックス、希土類サマリウム・コバルト、ネ
オジウム・ポロン・鉄等が使用されている。
作られた8個の台形ブロック19を円環状に配置して永久
磁石20が構成されている。磁石の中心には常温ボアー7
があいている。この場合、患者に印加される磁界は、患
者の体軸とは直角となる。永久磁石材料としては、フェ
ライトセラミックス、希土類サマリウム・コバルト、ネ
オジウム・ポロン・鉄等が使用されている。
第13図に各台形ブロック19の磁化方向21と永久磁石とし
て組み立てられた時の磁力線22を示す。常温ボアー7内
で均一な磁界すなわち均一な磁力線分布を得るために各
台形ブロックの磁化方向は図示の如く個別に決められて
いる。このような磁化方向により磁力線は永久磁石外部
にほとんど漏洩することなく円環状に配置された台形ブ
ロック内を貫通し、かつ常温ボアーに於いて均一な磁力
線分布が得られるようになっている。
て組み立てられた時の磁力線22を示す。常温ボアー7内
で均一な磁界すなわち均一な磁力線分布を得るために各
台形ブロックの磁化方向は図示の如く個別に決められて
いる。このような磁化方向により磁力線は永久磁石外部
にほとんど漏洩することなく円環状に配置された台形ブ
ロック内を貫通し、かつ常温ボアーに於いて均一な磁力
線分布が得られるようになっている。
次に、上記のように構成された従来の磁気共鳴イメージ
ング装置の動作について述べる。
ング装置の動作について述べる。
患者1の全身断層画像を得るために、磁界均一空間18は
通常40〜50cm球と広く、しかも50ppm以下の高均一度を
要求される。このため、静磁界磁石6は、例えば、超電
導方式の場合長さ2.4m、幅2m、高さ2.4m、重量5〜6ト
ンと巨大なものが必要となる。
通常40〜50cm球と広く、しかも50ppm以下の高均一度を
要求される。このため、静磁界磁石6は、例えば、超電
導方式の場合長さ2.4m、幅2m、高さ2.4m、重量5〜6ト
ンと巨大なものが必要となる。
このように大きなマグネットであっても、マグネットの
みによる40〜50cm球内の均一度はせいぜい数百ppmにし
かならない。これを50ppm以下とするために磁界補正用
のシムコイル4が使用される。この磁界均一空間18内に
患者の診断部位をもってくる。そして、静磁界10と直角
方向にRF発振装置15、RFコイル3により高周波磁界を印
加し人体細胞内の所要の原子核、例えば水素原子核を励
起させる。又、これと同時にGX励磁電源11,GY励磁電源1
2,GZ励磁電源13およびグラジェントコイル5により傾斜
磁界をX,Y,Z方向に印加する。
みによる40〜50cm球内の均一度はせいぜい数百ppmにし
かならない。これを50ppm以下とするために磁界補正用
のシムコイル4が使用される。この磁界均一空間18内に
患者の診断部位をもってくる。そして、静磁界10と直角
方向にRF発振装置15、RFコイル3により高周波磁界を印
加し人体細胞内の所要の原子核、例えば水素原子核を励
起させる。又、これと同時にGX励磁電源11,GY励磁電源1
2,GZ励磁電源13およびグラジェントコイル5により傾斜
磁界をX,Y,Z方向に印加する。
このRFとグラジェントのパルスシーケンスは病変部位お
よび画像処理方法によって最適な方法が選択される。
よび画像処理方法によって最適な方法が選択される。
このパルスシーケンス動作は、中央制御装置14により制
御される。グラジェント、RF印加後に、患者1の体内よ
り磁気共鳴信号が発せられる。この信号はRF受信装置16
により受信・増幅され、中央制御装置14に入力される。
ここで画像処理され、所要の人体断層画像が表示・操作
盤17のCRT上に表示される。
御される。グラジェント、RF印加後に、患者1の体内よ
り磁気共鳴信号が発せられる。この信号はRF受信装置16
により受信・増幅され、中央制御装置14に入力される。
ここで画像処理され、所要の人体断層画像が表示・操作
盤17のCRT上に表示される。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、上記の従来の磁気共鳴イメージング装置用静
磁界磁石には次のような利点・欠点がある。
磁界磁石には次のような利点・欠点がある。
すなわち超電導磁石の場合には利点として高磁界が容易
に発生できるので15000ガウス以上の磁界が必要とされ
るスペクトロスコピー診断にも適用できる。
に発生できるので15000ガウス以上の磁界が必要とされ
るスペクトロスコピー診断にも適用できる。
欠点としては現状の超電導コイルは4Kの極低温状態では
じめて超電導現象を呈する。このため、極低温状態を保
持するために超電導コイルを冷却している液体ヘリウム
の定期的な注液が必要となる。また、液体ヘリウムは高
価なため運転コストが高くなり高額医療機器であるMRI
を病院が導入しても投資資金が回収できぬ事になる。更
に、極低温冷媒である液体ヘリウムの取扱いはむづかし
く、定期的な注液作業は煩雑である。
じめて超電導現象を呈する。このため、極低温状態を保
持するために超電導コイルを冷却している液体ヘリウム
の定期的な注液が必要となる。また、液体ヘリウムは高
価なため運転コストが高くなり高額医療機器であるMRI
を病院が導入しても投資資金が回収できぬ事になる。更
に、極低温冷媒である液体ヘリウムの取扱いはむづかし
く、定期的な注液作業は煩雑である。
永久磁石の場合には利点として電力、冷媒は一切不用な
ので運転コストは零であり定期メンテナンスも不要であ
る。
ので運転コストは零であり定期メンテナンスも不要であ
る。
欠点としては次のようなものがある。
高磁界を発生させる事ができない。3000ガウスが限
度である。このため、本質的にスペクトロスコピー診断
できぬうえ、プロトンイメージングに於いても磁界が弱
いために画質が超電導方式に比べて劣化する、又高磁界
を必要とする高速イメージングが出来ないため診断時間
が長くなり診断効率が低下するために病院収益が悪くな
る。
度である。このため、本質的にスペクトロスコピー診断
できぬうえ、プロトンイメージングに於いても磁界が弱
いために画質が超電導方式に比べて劣化する、又高磁界
を必要とする高速イメージングが出来ないため診断時間
が長くなり診断効率が低下するために病院収益が悪くな
る。
永久磁石材料の磁気特性は外界温度変化の影響を容
易に受ける。このため、磁石設置場室の気温が変動する
と磁界強度が変動する。MRI用磁石は磁界の均一度、安
定度が本質であり、これらが変動すると画質が劣化す
る。
易に受ける。このため、磁石設置場室の気温が変動する
と磁界強度が変動する。MRI用磁石は磁界の均一度、安
定度が本質であり、これらが変動すると画質が劣化す
る。
通常の永久磁石はこれを回避するために煩雑な温度コン
トロールを行なっている。
トロールを行なっている。
永久磁石材料は、ほぼ鉄の比重と同じために磁石は
10トン〜100トンの重量物となる。一般の病院の設置床
強度は10トン以下であり永久磁石を設置できる病院が限
定されてしまう。
10トン〜100トンの重量物となる。一般の病院の設置床
強度は10トン以下であり永久磁石を設置できる病院が限
定されてしまう。
以上のように現在使われている超電導磁石・永久磁石は
一長一短があり、市場ニーズを完全に具現できる磁石が
なかった、これがためにMRIの普及が阻害されていた。
一長一短があり、市場ニーズを完全に具現できる磁石が
なかった、これがためにMRIの普及が阻害されていた。
そこで、本発明の目的は従来の超電導磁石、永久磁石が
持っていた欠点を取りのぞき、両磁石が持っている利点
を有する静磁界磁石を供給することにある。すなわち、 高磁界を発生する事ができる。
持っていた欠点を取りのぞき、両磁石が持っている利点
を有する静磁界磁石を供給することにある。すなわち、 高磁界を発生する事ができる。
運転コストをほぼ零にする。
メンテナンス作業をなくす。
軽量・コンパクト 低価格 という特徴を有する静磁界磁石を提供し、MRIの普及を
促進させることを目的としている。
促進させることを目的としている。
(問題点を解決するための手段) 本発明による磁気共鳴イメージング装置用静磁界磁石は
上記問題点を解決しかつ目的を達成するために次のよう
に構成する。すなわち、超電導材料は液体チッ素温度以
上で超電導現象を呈するセラミックス系超電導材料を用
い、これを焼結して筒状あるいはリング状の超電導体を
作る。この筒状あるいはリング状の超電導体を励磁し磁
界方向を一致させて複数個集合させて作った複数個の超
電導ブロックを空隙が形成される様に対向させ、該空隙
内にほぼ一様な静磁界が発生する様に超電導ブロックを
配置する。
上記問題点を解決しかつ目的を達成するために次のよう
に構成する。すなわち、超電導材料は液体チッ素温度以
上で超電導現象を呈するセラミックス系超電導材料を用
い、これを焼結して筒状あるいはリング状の超電導体を
作る。この筒状あるいはリング状の超電導体を励磁し磁
界方向を一致させて複数個集合させて作った複数個の超
電導ブロックを空隙が形成される様に対向させ、該空隙
内にほぼ一様な静磁界が発生する様に超電導ブロックを
配置する。
(作用) 筒状あるいはリング状の超電導体は、外部より磁界を印
加し電磁誘導により該超電導体の筒壁内を円周方向に永
久電流を環流させると、超電導の基本性質により外部磁
界を取り除いた後も永久電流は残るので、筒状超電導体
の軸方向に所要強度の磁界がこの永久電流により発生し
ている状態となる。したがって、この超電導体の複数個
を磁界方向を一致させて集合した超電導ブロックは永久
磁石と同等に機能する。
加し電磁誘導により該超電導体の筒壁内を円周方向に永
久電流を環流させると、超電導の基本性質により外部磁
界を取り除いた後も永久電流は残るので、筒状超電導体
の軸方向に所要強度の磁界がこの永久電流により発生し
ている状態となる。したがって、この超電導体の複数個
を磁界方向を一致させて集合した超電導ブロックは永久
磁石と同等に機能する。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図ないし第5図を用いて説明す
る。
る。
(実施例の構成) 液体チッ素温度(77K)以上で超電導現象を呈するセラ
ミックス(例えば、Y−Ba−Cu−O)系超電導材料を焼
結させて第3図に示す筒状超電導体23あるいは第4図に
示すリング状超電導体24を作る。
ミックス(例えば、Y−Ba−Cu−O)系超電導材料を焼
結させて第3図に示す筒状超電導体23あるいは第4図に
示すリング状超電導体24を作る。
焼結の際に、セラミックスのみの場合は粒界間に大きな
空隙が発生するが、セラミックス粉末中にPb,Id,Cu,Al
等の高い電気伝導度を有する金属粉末を混合する事によ
り、金属粉末はこの空隙をうめる事が出来、より電気特
性の良好な筒状あるいはリング状超電導体を得ることが
できる。
空隙が発生するが、セラミックス粉末中にPb,Id,Cu,Al
等の高い電気伝導度を有する金属粉末を混合する事によ
り、金属粉末はこの空隙をうめる事が出来、より電気特
性の良好な筒状あるいはリング状超電導体を得ることが
できる。
第5図に示す如く、外部超電導磁石25によって生成され
た磁界B26の方向と同軸に筒状超電導体23またはリング
状超電導体24を置く。この時各超電導体は液体チッ素浸
漬等により超電導状態になっている。常温超電導体の場
合は、そのままの状態で配置する。この外部磁界26を取
りさると超電導の基本的性質として元の磁界を保存しよ
うとするので、この取りさった外部磁界26と等価の磁界
が発生するように筒状あるいはリング状の超電導体の筒
壁内の円周方向に永久電流28が流れ磁界Bが保存され
る。すなわち、超電導体内を流れる永久電流28により一
定磁界27が常に筒状超電導体23あるいはリング状超電導
体24の軸方向に発生している。
た磁界B26の方向と同軸に筒状超電導体23またはリング
状超電導体24を置く。この時各超電導体は液体チッ素浸
漬等により超電導状態になっている。常温超電導体の場
合は、そのままの状態で配置する。この外部磁界26を取
りさると超電導の基本的性質として元の磁界を保存しよ
うとするので、この取りさった外部磁界26と等価の磁界
が発生するように筒状あるいはリング状の超電導体の筒
壁内の円周方向に永久電流28が流れ磁界Bが保存され
る。すなわち、超電導体内を流れる永久電流28により一
定磁界27が常に筒状超電導体23あるいはリング状超電導
体24の軸方向に発生している。
一定磁界27の均一度、強度精度、磁界方向精度をより高
めるために第4図に示す如く軸方向に薄いリング状超電
導体24を軸方向に積層し筒状超電導体を形成しても良
い。この理由は、薄いリングとした場合に、永久電流の
軸方向に流れる成分はほとんど無視でき完全な円周方向
電流となり精度の高い一定磁界27が得られるからであ
る。
めるために第4図に示す如く軸方向に薄いリング状超電
導体24を軸方向に積層し筒状超電導体を形成しても良
い。この理由は、薄いリングとした場合に、永久電流の
軸方向に流れる成分はほとんど無視でき完全な円周方向
電流となり精度の高い一定磁界27が得られるからであ
る。
上記の如く構成された複数個の筒状超電導体23(単体形
成のもの、リング積層のもの、どちらでもよい。)を、
第2図のように液体チッ素29で満された液体チッ素容器
30の中に収納する。この際、筒状超電導体23の磁界方向
を一致させて集合させる。液体チッ素容器30の外周は真
空層31で取り囲まれており、断熱性を高めるため真空層
31は多層断熱材32が充てんされている。これらすべて
は、真空容器33に収納されている。このように構成され
た保冷容器(クライオスタット)を超電導ブロック34と
呼ぶ。なお、液体チッ素容器30はGM(ギフォードマクマ
ホン)方式等の小形冷凍機で直接冷却してもよい。
成のもの、リング積層のもの、どちらでもよい。)を、
第2図のように液体チッ素29で満された液体チッ素容器
30の中に収納する。この際、筒状超電導体23の磁界方向
を一致させて集合させる。液体チッ素容器30の外周は真
空層31で取り囲まれており、断熱性を高めるため真空層
31は多層断熱材32が充てんされている。これらすべて
は、真空容器33に収納されている。このように構成され
た保冷容器(クライオスタット)を超電導ブロック34と
呼ぶ。なお、液体チッ素容器30はGM(ギフォードマクマ
ホン)方式等の小形冷凍機で直接冷却してもよい。
この超電導ブロック34を複数個用いて第1図に示す静磁
界磁石6を構成する。すなわち、6個の超電導ブロック
34a,34b,34c,34d,34e,34fを3個づつ対向して常温ボア
ー7を形成する空隙ができるようにかつ空隙側面が空隙
に対して凹状湾曲面を形成する様に配置する。真中の超
電導ブロック34a(34b)に対する両端超電導ブロック34
c,34e(34d,34f)の傾斜角度は、常温ボアー7内の診断
空間内で所要の磁界均一度が達成できる様に選ばれる。
超電導ブロックの空隙側と反対の面に沿って継鉄35が6
個の超電導ブロック34a,34b,34c,34d,34e,34fを包囲し
ている。
界磁石6を構成する。すなわち、6個の超電導ブロック
34a,34b,34c,34d,34e,34fを3個づつ対向して常温ボア
ー7を形成する空隙ができるようにかつ空隙側面が空隙
に対して凹状湾曲面を形成する様に配置する。真中の超
電導ブロック34a(34b)に対する両端超電導ブロック34
c,34e(34d,34f)の傾斜角度は、常温ボアー7内の診断
空間内で所要の磁界均一度が達成できる様に選ばれる。
超電導ブロックの空隙側と反対の面に沿って継鉄35が6
個の超電導ブロック34a,34b,34c,34d,34e,34fを包囲し
ている。
なお、リング状あるいは筒状超電導体の磁化は超電導ブ
ロックに組立てたのちにおこなってもよい。
ロックに組立てたのちにおこなってもよい。
(実施例の作用) 筒状超電導体23によって発生する一定磁界27は超電導ブ
ロック34内で集合され、均一に分布した磁界となり超電
導ブロックより発せられる。この状況はあたかも超電導
ブロック34が1つの永久磁石の如き磁界発生源になって
いる事に相当する。超電導ブロック34の磁界発生面の面
積に対して筒状超電導体の断面積を十分に小さくする事
によって超電導ブロックより発する磁界の均一度を磁気
共鳴イメージング装置で要求されるレベルに充分対応す
る値にすることができる。
ロック34内で集合され、均一に分布した磁界となり超電
導ブロックより発せられる。この状況はあたかも超電導
ブロック34が1つの永久磁石の如き磁界発生源になって
いる事に相当する。超電導ブロック34の磁界発生面の面
積に対して筒状超電導体の断面積を十分に小さくする事
によって超電導ブロックより発する磁界の均一度を磁気
共鳴イメージング装置で要求されるレベルに充分対応す
る値にすることができる。
発生磁界が同一方向になる様に相対峙して平行におかれ
た超電導ブロック34aおよび34bにより診断に供せられる
主磁界10が形成される。主磁界10のエンド部は磁極面の
エンド効果により磁力線が外に向かって広がろうとす
る。このような状況になると磁力線の乱れが中心にまで
影響をおよぼし診断空間における磁界均一度が劣化して
しまう。これを回避するために、磁力線の拡がりを押え
る磁力線を発生させる超電導ブロック34c,34dおよび34
e,34fを適当な傾斜をもって超電導ブロック34a,34bの端
部に取付けてある。34c,34dおよび34e,34fによって発生
する中心方向に湾曲した磁力線により主磁界10の端部磁
力線が押えこまれ、その結果診断空間での磁界均一度が
確保される。
た超電導ブロック34aおよび34bにより診断に供せられる
主磁界10が形成される。主磁界10のエンド部は磁極面の
エンド効果により磁力線が外に向かって広がろうとす
る。このような状況になると磁力線の乱れが中心にまで
影響をおよぼし診断空間における磁界均一度が劣化して
しまう。これを回避するために、磁力線の拡がりを押え
る磁力線を発生させる超電導ブロック34c,34dおよび34
e,34fを適当な傾斜をもって超電導ブロック34a,34bの端
部に取付けてある。34c,34dおよび34e,34fによって発生
する中心方向に湾曲した磁力線により主磁界10の端部磁
力線が押えこまれ、その結果診断空間での磁界均一度が
確保される。
超電導ブロック34a,34b,34c,34d,34e,34fの外周に取付
けらけた継鉄35により磁路のリターンパス36が形成され
磁束は静磁界磁石6の外部に漏れない。
けらけた継鉄35により磁路のリターンパス36が形成され
磁束は静磁界磁石6の外部に漏れない。
尚、以上の実施例は筒状あるいはリング状の超電導体2
3,24を液体チッ素温度以上で超電導現象を呈する材料で
構成した場合について説明したが、常温超電導材料を用
いる場合は、当然のことながら冷媒、クライオスタット
は不用となる。
3,24を液体チッ素温度以上で超電導現象を呈する材料で
構成した場合について説明したが、常温超電導材料を用
いる場合は、当然のことながら冷媒、クライオスタット
は不用となる。
(実施例の効果) 上記の実施例には下記の効果がある。
超電導現象を利用しているのでスペクトロスコピー診
断、高速イメージングに必要な高磁界を発生させる事が
できる。
断、高速イメージングに必要な高磁界を発生させる事が
できる。
超電導状態の保持は液体チッ素で出来るため運転コスト
を従来の液体ヘリウムを使用する場合に比べて激減でき
る。
を従来の液体ヘリウムを使用する場合に比べて激減でき
る。
超電導材料を線材化させることなく焼結体で使用できる
ので製造が容易であると共に製造コストが激減する。
ので製造が容易であると共に製造コストが激減する。
液体チッ素を取扱うため、従来の液体ヘリウムに見られ
るメンテナンス作業の煩雑さは低減する。
るメンテナンス作業の煩雑さは低減する。
磁界発生源単位である筒状あるいはリング状の超電導体
の断面を小さくし集合体個数を増大させることにより磁
界均一度を向上させることができる。
の断面を小さくし集合体個数を増大させることにより磁
界均一度を向上させることができる。
セラミックス系材料を用いるため従来の永久磁石に比べ
て重量を低減させることができる。
て重量を低減させることができる。
継鉄により漏洩磁界を低減させることができる。
(他の実施例1) 第6図に他の実施例1を示す。発生する磁力線が同一方
向になるように1対の超電導ブロック34が平行に相対峙
して配置されている。この超電導ブロックの外周を包囲
して継鉄35が取付けられている。
向になるように1対の超電導ブロック34が平行に相対峙
して配置されている。この超電導ブロックの外周を包囲
して継鉄35が取付けられている。
本実施例の場合は、前記実施例に対して主磁界の拡ろが
りを押えこむ超電導ブロックが取付けられていないので
その分だけ磁界均一度は劣化するが製造コストは大巾に
減少するという利点がある。
りを押えこむ超電導ブロックが取付けられていないので
その分だけ磁界均一度は劣化するが製造コストは大巾に
減少するという利点がある。
(他の実施例2) 第7図に他の実施例2を示す。8個の台形超電導ブロッ
ク37が環状に配置されリング状磁石が形成されている。
リング中心が常温ボアー7になっている。
ク37が環状に配置されリング状磁石が形成されている。
リング中心が常温ボアー7になっている。
第13図に示した従来の永久磁石20と同じ磁力線分布22が
得られるように、各台形超電導ブロック37の磁化方向21
を第7図に示す如く設定する。各台形超電導ブロック37
の磁化方向が図示の如くなるために、複数個の筒状超電
導体23の軸がこの所要の磁化方向と同軸になるように複
数個の筒状超電導体23を集合させ台形超電導ブロック37
を構成する。この際、筒状超電導体の集積により台形を
形作るために筒状超電導体長さは一致せず長短が生ずる
のは第7図の如くである。
得られるように、各台形超電導ブロック37の磁化方向21
を第7図に示す如く設定する。各台形超電導ブロック37
の磁化方向が図示の如くなるために、複数個の筒状超電
導体23の軸がこの所要の磁化方向と同軸になるように複
数個の筒状超電導体23を集合させ台形超電導ブロック37
を構成する。この際、筒状超電導体の集積により台形を
形作るために筒状超電導体長さは一致せず長短が生ずる
のは第7図の如くである。
以上のような構成をとれば、第7図の台形超電導ブロッ
ク37は第13図の従来の永久磁石の台形ブロック19と同一
の磁気機能を有する事になる。したがって、発生する磁
力線は常温ボアー7内では均一となり、台形超電導ブロ
ック37そのものが磁路リターンパスとなるので磁石外部
への磁力線の漏れはほとんどない。すなわち、第13図の
従来例とまったく同一の作用となる。
ク37は第13図の従来の永久磁石の台形ブロック19と同一
の磁気機能を有する事になる。したがって、発生する磁
力線は常温ボアー7内では均一となり、台形超電導ブロ
ック37そのものが磁路リターンパスとなるので磁石外部
への磁力線の漏れはほとんどない。すなわち、第13図の
従来例とまったく同一の作用となる。
効果については第1図の第一の実施例と同一である。
(他の実施例3) 第8図に他の実施例3を示す。各筒状超電導体23をその
軸方向に微調移動できる構造とする。この微調移動の機
構はどのようなものでもよい。
軸方向に微調移動できる構造とする。この微調移動の機
構はどのようなものでもよい。
筒状超電導体23がその軸方向に常温ボアー7側に移動す
ると、この筒状超電導体が寄与する診断空間での磁界強
度は微増する。逆に、常温ボアー7と反対側に移動させ
ると磁界強度は微減する。この効果により各筒状超電導
体を移動させれば診断空間に於ける磁界均一度を微調整
することができる。
ると、この筒状超電導体が寄与する診断空間での磁界強
度は微増する。逆に、常温ボアー7と反対側に移動させ
ると磁界強度は微減する。この効果により各筒状超電導
体を移動させれば診断空間に於ける磁界均一度を微調整
することができる。
以上により、磁気共鳴イメージング装置に要求される高
い磁界均一度を達成する事ができる。
い磁界均一度を達成する事ができる。
本発明によれば、従来の超電導磁石、永久磁石が持って
いる欠点をとりのぞき、両磁石が持っている利点、すな
わち高磁界発生、運転コスト低減、メンテナンス低減、
軽量・コンパクト・低価格という特徴を有する高性能な
磁気共鳴イメージング装置用静磁界磁石を提供すること
ができる。もって、磁気共鳴イメージング装置の普及を
促進できるという効果がある。
いる欠点をとりのぞき、両磁石が持っている利点、すな
わち高磁界発生、運転コスト低減、メンテナンス低減、
軽量・コンパクト・低価格という特徴を有する高性能な
磁気共鳴イメージング装置用静磁界磁石を提供すること
ができる。もって、磁気共鳴イメージング装置の普及を
促進できるという効果がある。
第1図は本発明の一実施例の静磁界磁石の構成図、第2
図は本発明の一実施例に用いる超電導ブロックの構成
図、第3図は本発明の一実施例に用いる筒状超電導体の
構造図、第4図は本発明の一実施例に用いるリング状超
電導体の構造図、第5図(a),(b)は本発明の一実
施例における一定磁界印加の方法を示す図、第6図は本
発明の他の第1の実施例の静磁界磁石の構成図、第7図
は本発明の他の第2の実施例の静磁界磁石の構成図、第
8図は本発明の他の第3の実施例の静磁界磁石の構成
図、第9図は従来の磁気共鳴イメージング装置の構成
図、第10図は磁気共鳴イメージングの原理図、第11図は
従来の磁気共鳴イメージング装置のシステム図、第12図
は従来の磁気共鳴イメージング装置用永久磁石の構造
図、第13図は従来の磁気共鳴イメージング装置用永久磁
石の磁力線分布図である。 6…静磁界磁石、7…常温ボアー 10…静磁界方向、19…台形ブロック 20…永久磁石、21…磁化方向 22…磁力線、23…筒状超電導体 24…リング状超電導体 34,34a,34b,34c,34d,34e,34f…超電導ブロック 35…継鉄、37…台形超電導ブロック
図は本発明の一実施例に用いる超電導ブロックの構成
図、第3図は本発明の一実施例に用いる筒状超電導体の
構造図、第4図は本発明の一実施例に用いるリング状超
電導体の構造図、第5図(a),(b)は本発明の一実
施例における一定磁界印加の方法を示す図、第6図は本
発明の他の第1の実施例の静磁界磁石の構成図、第7図
は本発明の他の第2の実施例の静磁界磁石の構成図、第
8図は本発明の他の第3の実施例の静磁界磁石の構成
図、第9図は従来の磁気共鳴イメージング装置の構成
図、第10図は磁気共鳴イメージングの原理図、第11図は
従来の磁気共鳴イメージング装置のシステム図、第12図
は従来の磁気共鳴イメージング装置用永久磁石の構造
図、第13図は従来の磁気共鳴イメージング装置用永久磁
石の磁力線分布図である。 6…静磁界磁石、7…常温ボアー 10…静磁界方向、19…台形ブロック 20…永久磁石、21…磁化方向 22…磁力線、23…筒状超電導体 24…リング状超電導体 34,34a,34b,34c,34d,34e,34f…超電導ブロック 35…継鉄、37…台形超電導ブロック
Claims (12)
- 【請求項1】超電導材料より成り永久電流が筒壁内を円
周方向に環流し筒軸方向に所要強度の磁界が発生してい
る筒状超電導体を磁界方向を一致させて複数個集合させ
た複数個の超電導ブロックを空隙が形成される様に対向
させ該空隙内にほぼ一様な静磁界が発生する様に配置し
たことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の静磁界
磁石。 - 【請求項2】超電導ブロックは、液体チッ素で満された
液体チッ素容器内に筒状超電導体が収納され、該液体チ
ッ素容器の周囲を断熱材および真空層で取り囲み、これ
ら全体を真空容器に収納したクライオスタット構造を有
することを特徴とする特許請求の範囲第一項記載の磁気
共鳴イメージング装置の静磁界磁石。 - 【請求項3】液体チッ素容器をGM方式等の小型冷凍機で
直接冷却する構造としたことを特徴とする特許請求の範
囲第二項記載の磁気共鳴イメージング装置の静磁界磁
石。 - 【請求項4】筒状超電導体はリング状超電導体を複数個
軸方向に同軸に積層して形成したことを特徴とする特許
請求の範囲第一項記載の磁気共鳴イメージング装置の静
磁界磁石。 - 【請求項5】複数個の超電導ブロックの空隙側面が空隙
に対して凹状湾曲面を形成したことを特徴とする特許請
求の範囲第一項記載の磁気共鳴イメージング装置の静磁
界磁石。 - 【請求項6】超電導ブロックの空隙と反対の面に沿って
複数個の超電導ブロックを継鉄で包囲した事を特徴とす
る特許請求の範囲第一項記載の磁気共鳴イメージング装
置の静磁界磁石。 - 【請求項7】磁化方向がそれぞれ異なった複数個の超電
導ブロックが環状に配置され磁石がリング状に構成され
ている事を特徴とする特許請求の範囲第一項記載の磁気
共鳴イメージング装置の静磁界磁石。 - 【請求項8】超電導ブロック内の筒状超電導体を軸方向
に微調移動することにより空隙内の磁界均一度を調整す
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第一項記
載の磁気共鳴イメージング装置の静磁界磁石。 - 【請求項9】超電導材料は液体チッ素温度以上で超電導
現象を呈するセラミックス系超電導材料であり、筒状超
電導体あるいはリング状超電導体を該セラミックス材に
より焼結させて形成した事を特徴とする特許請求の範囲
第一項記載の磁気共鳴イメージング装置の静磁界磁石。 - 【請求項10】セラミックス系超電導材料を焼結させる
際に、セラミックス粉末にPb,Id,Cu,Al等の高い電気伝
導度を有する金属粉末を混合しセラミックス粒界の空隙
を金属母材でうめた事を特徴とする特許請求の範囲第九
項記載の磁気共鳴イメージング装置の静磁界磁石。 - 【請求項11】筒状あるいはリング状超電導体はその軸
方向の強度の磁界を印加する外部超電導磁石を用いた磁
界印加、非印加の工程により円周方向に電磁誘導に基づ
く永久電流を還流させたものであることを特徴とする特
許請求の範囲第一項記載の磁気共鳴イメージング装置の
静磁界磁石。 - 【請求項12】筒状あるいはリング状超電導体のかわり
に超電導体ブロックにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第十一項記載の磁気共鳴イメージング装置の静磁界
磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62115801A JPH0782930B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 磁気共鳴イメ−ジング装置の静磁界磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62115801A JPH0782930B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 磁気共鳴イメ−ジング装置の静磁界磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63281411A JPS63281411A (ja) | 1988-11-17 |
| JPH0782930B2 true JPH0782930B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=14671417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62115801A Expired - Lifetime JPH0782930B2 (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 磁気共鳴イメ−ジング装置の静磁界磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782930B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004349276A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-12-09 | Japan Science & Technology Agency | 超電導永久磁石装置 |
| GB2468359B (en) * | 2009-03-06 | 2013-09-11 | 3 Cs Ltd | Magnetic resonance system |
| AU2015306082B2 (en) * | 2014-08-18 | 2020-04-30 | Magnetica Limited | Magnet for head and extremity imaging |
| CN106904682A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-06-30 | 中科圣泉(深圳)生物有限公司 | 一种非接触式分子低频共振活化水装置 |
| EP4257999A1 (en) * | 2022-04-04 | 2023-10-11 | Renaissance Fusion | Modular mri machine |
| US20250216486A1 (en) * | 2022-04-04 | 2025-07-03 | Renaissance Fusion | Modular mri machine |
-
1987
- 1987-05-14 JP JP62115801A patent/JPH0782930B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63281411A (ja) | 1988-11-17 |
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