JPS60257109A - 磁界発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業分野 この発明は、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装置（以
下、ＮＭＲ−ＣＴという）等に用いられる大きな空隙内
に強力かつ高精度で均一な磁界を発生ずる磁界発生装置
に関する。

背景技術 ＮＭＲ−ＣＴは、人体の一部または全部を１〜１０Ｋ　
Ｇの強力な磁界を形成する空隙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
の精度で一様で安定していることが要求され、ＮＭＲ−
ＣＴ用の磁界発生装置どしては、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ける
ためには、膨大な電力と冷却水が必要であり、ランニン
グコストが高く、コイルが作る漏洩磁界は使用用途によ
っては悪影響の要因となる等の問題があり、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、冷媒どして高価な液体ヘリ
ウム等の使用が不可欠であり、いわゆるイニシャルコス
トとともにランニングコストも著しく高い問題があり、
汎用されるには至っていない。

本出願人は、先に、磁界強度が上記の常電導磁石と同等
以上で電力の消費も少なく、漏洩磁界の少ない永久磁石
回路として、空隙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隙に磁界
を発生させる磁界発生装置においで、上記磁極ハの対向
面の各々に環状突起を設けたことを特徴とする磁界発生
装置を提案（特願昭５８−１９６７８５号）した。

上記の磁界発生装置によって、空隙に発生づる磁界の均
一精度を著しく向」ニさせることができたが、さらに、
大きな対象物に対しても十分な高精度で均一かつ安定し
た磁界を得ることができる磁界発生装置が望まれていた
。

また、上記磁界発生装置を設計する際に、永久磁石の磁
気特性、各種構成部品の形状に基づいた解析により、最
も効率のよい磁気回路を設則するが、磁気特性のばらつ
き、各構成部品の寸法精度のばらつき等により、設計ど
うりの磁界を高精度で得るのが困難であり、また、保守
管理上、設泪値どうりの磁界を維持するのが困難であっ
た。

発明の目的 この発明は、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隙において、高精
度で均一かつ安定な磁界が得られ、保守管理上でも均一
かつ安定な磁界が得られる磁気回路を有する磁界発生装
置を目的としている。

発明の構成と効果 この発明は、高精度で均一かつ安定な磁界が得られる磁
気回路を目的に種々検討した結果、磁気回路の一対の磁
極片対向面間距離を僅かに変化させることにより、磁気
回路空隙内の磁界均一度が著しく向上することを知見し
たものである。

すなわち、この発明は、空隙を形成して対向する磁極片
と、少なくとも１の永久磁石を継鉄で磁気的結合し、該
空隙に磁界を発生させる磁界発生装置において、磁極片
の対向面距離を可変となした調節機構をｍ鉄に設けたこ
とを特徴とする磁界発生装置である。

磁気回路は、実施例に示す回路のほか、空隙を形成して
対向する磁極片と、少なくとも１の永久磁石を継鉄で磁
気的結合し、該空隙に磁界を発生させる磁界発生装置で
あれば、いかなる構成でもよい。

継鉄に設（プる磁極片の対向面間距離を可変にす３− る調節機構は、実施例に示す如く、対向する磁極片を磁
気的に結合しかつ空隙を形成保持する継鉄の長さを変化
させるなど、いかなる調節機構でも適用できるが、可変
調節機構を絹込んだ磁気回路における各磁極片への影響
が磁気的に等価であることが最も望ましく、永久磁石の
磁気特性、形状寸法、継鉄の形状寸法及び空隙の大きさ
等に応じて適宜選定することが望ましい。

また、磁極片の対向距離の変化量が大きいと、磁石重量
が大きいため大型の調節機構を必要とし、あるいは継鉄
での切断接触面が大きくなりすぎきたりするため好まく
しなく、また、変化量が小さすぎると均一磁界を得る効
果が少ないため、設定した設計対向面間距離に対して、
その０．１％〜１０％の可変量が好ましい。

発明に用いる永久磁石 この発明の磁界発生装置に用いる永久磁石は、フェライ
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６を含
有しない新しい高性能永久磁石５− ４− 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５７−１４５０７２
号）は、その最大エネルギー積が大きいだけでなく、残
留磁束密度（Ｂｒ　）の温度係数が、０．０７％／℃〜
０．１５％／℃なる温度特性を有するため、この永久磁
石を上記のＮＭＲ−０丁に適用することにより、装置の
小形化が達成でき、すぐれた性能を得られ、さらに、こ
の永久磁石の磁気特性が特に０℃以下に冷却して使用す
ることにより、著しく高い最大エネルギー積を得ること
ができる性質を有効に利用できる。

上記のＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁石は、Ｒ（但しＲはＹを含
む希土類元素のうち少なくとも１種）８原子％〜３０原
子％、Ｂ　２原子％〜２８原子％、Ｆｅ４２原子％〜９
０原子％を主成分とし、主相が正方晶相からなる永久磁
石であり、Ｒとして陶や円を中心とする資源的に豊富な
軽希土類を用い、Ｂ、Ｆｅを主成分として２５ＭＧＯｅ
以上の極めて高いエネルギー積を示す、すぐれた永久磁
石である。

実施例 ６− 以下、この発明を図面に基づいて詳述する。

第１図は、この発明によるＮＭＲ−ＣＴ装置に使用する
磁気回路の説明図であり、一対のＦｅ−Ｂ−Ｒ系永久磁
石（１）の各々の一方端に磁極片（２）を固着して対向
させ、他方端を継鉄（３）で結合し、磁極片（２）間の
空隙（４）内に１〜ｌ０ＫＧの強い磁界を発生させ、こ
の空隙内に人体の一部または全部を入れて診断する構成
である。

ここでは、一対の磁極片（２）は、ぞの対向面の周縁に
、所定の内径、高さからなる断面略三角形の環状突起（
５）が突設してあり、空隙を介して対向させることによ
り、高精度で均一かつ安定した磁界が得られる。この環
状突起（５）は内径面が上方へ広がる傾斜面であれば、
良好な均一磁界が安定して得られる。また、磁極片の対
向面の全面に単一あるいは複合曲率平径のなだらかな曲
面を有する凹状湾曲面としても同様の効果が得られる。

継鉄（３）は、永久磁石（１）を着設した２枚の円板状
継鉄（６）と、円板状継鉄（６）を磁気的に結合する円
筒状継鉄（刀とからなり、各円板状継鉄（６）は円筒状
継鉄（７）の上下開口に嵌入するもので、円筒状継鉄（
刀の上下の聞「−１部内縁周面にはそれぞれ周縁突起（
８）が設（プられ、円板状継鉄（６）の平面周縁部に一
定間隔で貫通螺着したポル１〜（９）の先端が該周縁突
起（８）に当接して、嵌入時の円板状ＩＲ１ｆｌｌＪ　
（６１が支持され、さらにポルｔ−ｆ９１の螺合進退に
より、円板状継鉄（６）が円筒状継鉄（刀の軸方向に移
動し、永久磁石（１）先端に着設された磁極片（２）間
距離が調節できる構成である。この調節機構は対向する
一対の磁極片（２）の平行度の微調節にも有効である。

一対の磁極片（２）間の図面における上下方向の距離を
調節することにより、永久磁石（１）からの発生磁束の
空隙（４）への実質的な作用が調節されることになり、
空隙（４）への磁束発生量が均一拡大されて良好な均一
磁界が安定して得られる。

第２図に示す他の実施例の場合は、永久磁石（１）と磁
極片（２）の構成は」：記の第１図と同構成であるが、
継鉄（１０）が永久磁石（１）を着設する２枚の正方形
板状ｍ鉄（１１）と、正方形板状ｍ鉄（ｉｉ）ノ四隅に
穿孔した穴部に、円柱本体より小径とな１ツアー た先端部（１３）を嵌合させて立設される４本の円柱状
継鉄（１２）とから構成されている。

空隙（４）で対向する一対の磁極片（２）間距離を調節
するには、円柱状継鉄（１２）の上先端部（１３）で、
正方形板状継鉄（１１）と円柱状継鉄（１２）との間に
、馬蹄形磁性材（１４）を介装することにより、馬蹄形
磁性材（１４）の厚み（１）だけ磁極片（２）間距離を
調節でき、一対の磁極片（２）間距離の調節ならびに磁
極片（２）の平行度微調節に有効である。

ちなみに、第１図に示した構成のＮＭＲ−０丁装置に、
最大エネルギー積３８ＭＧＯｅの特性を有するＦａ−Ｂ
−Ｒ系永久磁石を用い、［）　１＝　２３００ｍｍ、０
２　＝１８００ｍｍ、Ｈ＋　＝　１６０ｍｍ寸法の磁極
片並びに、磁極片の対向距ＭＬとして、１６００ｍｍを
設定し、組立を行ない空隙中央部（０）の磁束密度（Ｂ
（１）を測定したところ、２１００Ｇであり、図面の７
方向及びＲ方向の均一磁界（３００ｐｐｍ以下）範囲は
、半径２５０ｍｍであった。イこで、円板状１部鉄のボ
ルトを螺合退出させて、磁極片対向距離を１０ｍｍだけ
減少させて、１５９０　ｍｍとしたところ、磁束密度・
（Ｂ（］　）８− は２１８０Ｇとなり、上記の均一磁界範囲も半径３３０
ｍｍに拡大させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による磁界発生装置に用いる磁気回路
の縦断説明図、第２図はこの発明による磁界発生装置に
用いる他の磁気回路の縦断説明図と平面説明図、及び馬
蹄形磁性材の斜視図である。 １・・・永久磁石、２・・・磁極片、３，１０・・・継
鉄、４・・・空隙、５・・・環状突起、６・・・円板状
継鉄、７・・・円筒状継鉄、８・・・周縁突起、９・・
・ポル１〜．１１・・・正方形板状継鉄、１２・・・円
柱状継鉄、１３・・・先端部、１４・・・馬蹄形磁性材
。 出願人　住友特殊金属株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　空隙を形成して対向する磁極片と、少なくとも１の
   永久磁石を１１鉄で磁気的結合し、該空隙に磁界を発生
   させる磁界発生装置において、磁極片の対向面距離を可
   変となした調節機構を継鉄に設置プたことを特徴とする
   磁界発生装置。