JP2001017405A

JP2001017405A - Ｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP2001017405A
Application number: JP11190078A
Authority: JP
Inventors: Shin Hoshino; 伸星野; Hitoshi Yoshino; 仁志吉野; Masayuki Nakatsu; 真幸中津
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】磁場調整用ボスによる磁極の磁気飽和を防ぐ
ことにより傾斜磁場変化によるベース鉄板部に発生する
渦電流を防止する。【解決手段】ベース鉄板２０１ａ、２０１ｂの中央部
を高透磁率且つ飽和磁化が大きい材質体１３ａ、１３ｂ
で構成し磁気飽和を防ぐ。磁場調整ボス６ａ、６ｂの円
周端面を曲面とし、また、ベース鉄板２０１ａ、２０１
ｂの中央部の外面に突起物１４ａ、１４ｂを設置するこ
とにより磁束の局所集中を拡散させる。【効果】磁極片の磁気飽和を防ぐことにより、ベース
鉄板への傾斜磁場侵入を防ぎ、また、磁束を拡散させる
ことにより磁極片の磁気飽和を軽減することとなり、ベ
ース鉄板部に生じる渦電流を軽減し、歪みのないＭＲＩ
画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴現象を利
用して被検体の所望箇所を画像化する磁気共鳴イメージ
ング装置（以下、ＭＲＩ装置と記す。）に係り、特に傾
斜磁場発生に伴なって磁極片等に生ずる渦電流による傾
斜磁場強度変化を抑止する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５及び図６に静磁場の発生に永久磁石
を用いて磁気回路を構成する静磁場発生部１００を示
す。図５は静磁場発生部の斜視図、図６は磁場発生部以
外についても図示した縦断面図である。図５で、静磁場
発生部１００は、被検体を収容してＭＲ計測を行う測定
空間Ｈを挟んで上下に対向して配置された下部磁極部Ａ
と上部磁極部Ｂと、これらの磁極部Ａ、Ｂの磁気系路を
なすカラム７ａ（７ｂ）より成る。磁極部ＡとＢとは、
基本的にほぼ同様な構成から成り、図５の下部磁極部Ａ
の外観では、ヨーク３ａ、永久磁石１ａ、磁極片２ａと
が示されている。上部磁極部Ｂも同様の構成であるが、
ただし測定空間Ｈを挟んで、下部磁極部Ａと対称に配置
されていることが大きな相違点である。

【０００３】図６において、静磁場発生部１００は一対
の鉄製ヨーク３ａ、３ｂで永久磁石１ａ、１ｂ及び磁極
片２ａ、２ｂをボルト等で各々支持し、ヨーク３ａ、３
ｂをカラム７ａ、７ｂで所定の距離だけ隔てて対向保持
して構成されている。この静磁場発生部１００において
永久磁石１ａ、１ｂとは互いに極性が異なるように対向
されており、磁気回路は永久磁石１ａ⇒磁極片２ａ⇒磁
極片２ｂ⇒永久磁石１ｂ⇒ヨーク３ｂ⇒カラム（磁気系
路体）７ａ〜７ｂ⇒ヨーク３ａ⇒永久磁石１ａで形成さ
れる。磁極片２ａ、２ｂは、円盤状の磁極片本体部２０
ａ、２０ｂと、周縁部に設けた環状突起部２１ａ、２１
ｂとから成る。磁極片本体部２０ａ、２０ｂは、例えば
バルク状ベース鉄板２０１ａ、２０１ｂの上に、高透磁
率で飽和磁化の大きい磁性体２００ａ、２００ｂを配置
したものである。この場合、ベース鉄板２０１ａ、２０
１ｂと環状突起部２１ａ、２１ｂとは同一体、別体の両
者があり得る。さらに、磁性体２００ａ、２００ｂの表
面には略同心円上に配置された鉄片（磁性片）及び／ま
たは磁石片１１ａ、１１ｂが配置されている。環状突起
部２１ａ、２１ｂは、周辺への磁束の漏れを抑え内部空
間の均一度を改善するためのものである（詳細は、特開
昭６０−８８４０７号参照。但し、この公知例では、磁
極片本体２０ａ、２０ｂと環状突起部２１ａ、２１ｂと
は、同一素材から成る例である）。磁石片及び／または
鉄片１１ａ、１１ｂは被検体が入る空間、つまり磁極片
２ａ、２ｂ（正しくは磁極片本体２０ａ、２０ｂ）が存
在する中央の磁場均一度をより均一にするためにある。
ここで、磁場均一度とは、下記の如き算出式によって定
める。磁場均一度＝（ある空間の磁場変化量）÷（中心磁場強
度）×１０の６乗鉄片及び／または磁石片１１ａ、１１ｂは、製造段階で
の、ある空間の磁場均一度調整に特に役立つ（以下、磁
極片２ａ、２ｂの磁性体２００ａ、２００ｂに鉄片及び
または磁石片を配置し磁場均一度調整する方法を鉄片シ
ミングと呼ぶ）。被検体が入り得る有効ギャップＬ
は、環状突起部２１ａ、２１ｂの対向表面間の空間であ
るが、この空間内には、被検体の他、開孔部用外装カバ
ー８ａ、８ｂとイメージングに必要な送信用高周波コイ
ル４ａ、４ｂ、受信用高周波コイル（図示せず）が配置
されている。なお、送信用高周波コイル４ａ、４ｂの内
側の環状突起部２１ａ、２１ｂの凹部には傾斜磁場コイ
ル５ａ、５ｂが配置されている。

【０００４】磁極片本体２０ａ、２０ｂの表面は、平坦
面や折れ線形状面等をなす。磁極片本体２０ａ、２０ｂ
にあってベース鉄板の上に配置した磁性体２００ａ、２
００ｂは、例えば磁性粉の焼結体で構成する。

【０００５】以上のような静磁場発生部１００におい
て、（イ）磁場均一度は環境により変化するため、鉄製
のヨーク３ａ及び／または３ｂを上下動や傾斜動させる
こと、（ロ）鉄製のヨーク３ａ、３ｂの中央部と永久磁
石１ａ、１ｂを貫いた開孔空間内に位置した調整機構の
ボス６ａ、６ｂを上下させること、（ハ）永久磁石１
ａ、１ｂ外周に位置したボルト１０ａ等を上下させるこ
と、の全部又はその一部を用いて磁場均一度の調整を行
う。以上の（イ）、（ロ）、（ハ）の３通りの磁場調整
法をメカニカルシミングと呼び、前述の鉄片シミングと
区別している。製造段階での磁場均一度の調整は鉄片シ
ミングとメカニカルシミングを併用し、イメージング装
置の据え付け時にはメカニカルシミングを用いて調整す
る例が多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】導電性の金属周辺で急
激な磁場変動が生じるとその金属表面には電流が流れ
る。これを渦電流と呼び、渦電流によりその金属からは
その影響を及ぼした外部磁場を打ち消すような磁場を発
生させる。ここで、ＭＲＩ装置では傾斜磁場コイル５
ａ、５ｂからパルス状に傾斜磁場を断続的に発生させる
ことにより被検体部位から発生される信号の位置情報を
得ている。しかし、傾斜磁場変化により生じた渦電流の
ため、パルス状に印加される傾斜磁場の立ち上がり時や
立ち下がり時において、傾斜磁場を打ち消すような磁場
が生じるため、傾斜磁場の立ち上がり立ち下がり時のパ
ルス波形に乱れが生じたり、遅れが生じ、この結果、前
記位置情報をＮＭＲ信号へ正確に付与することができず
に画像が歪むというような悪影響が出る。

【０００７】近年、ＭＲＩ装置では被検体の断層像の撮
影に要する時間を短縮した高速撮像法が要求されてきて
いる。高速撮像法では傾斜磁場コイル５ａ、５ｂに印加
する電流を増加させ、傾斜磁場強度を上げる必要があ
る。また、撮像時間の短縮のために傾斜磁場のパルスや
パルス間隔が狭くなり、短時間の内に急激な磁場変動を
繰り返すことになるため渦電流も増加する。

【０００８】一方、図６で、磁場調整用ボス６ａ、６ｂ
を磁極片本体２０ａ、２０ｂに近づけた場合、磁束の流
れは、図３（ボスが磁極片から遠い）から図４（ボスが
磁極片に近い）のように変化する。磁極片のＣ部で磁束
分布が局所集中し磁気飽和を起こすため、そこでは透磁
率が低下する。従って、傾斜磁場コイルが発生する磁束
を防ぐための磁性板の機能を果たさなくなり、透磁率の
低いところだけ磁束の透過を阻止できなくなってしま
う。これにより下部磁極部Ａでは、例えば、図３、図４
に示すようにベース鉄板部材２０１ａに、磁性板２００
ａ（図では端部が折れ線形状であるが、平坦面の例もあ
りうることは前に述べた）を積層した磁極片本体２０ａ
の場合、永久磁石１ａと磁性板２００ａの間にあるベー
ス鉄板２０１ａを含む部位Ｃで不要な渦電流が生じるこ
とがわかった。この渦電流対策としては傾斜磁場コイル
５ａを磁極片本体２０ａから遠ざけることや、または磁
極片本体２０ａが磁気飽和を起こさない様に厚さを増す
ことが考えられるが、磁極片間の距離は一定の空隙を保
つ必要があるため、永久磁石間の距離を広げる必要が生
じる。永久磁石間の距離を広げると永久磁石の量を増量
しなければならず、これに伴うコストアップ、装置の大
型化、設置スペースの面から得策ではない。また傾斜磁
場コイル５ａは磁性板の空隙側にあり、これを固定する
ためネジ止めが必要であるが、磁性板２００ａは軟磁性
粉体で成型された構造であるためネジ穴加工が不可能で
あり、磁性板２００ａと永久磁石１ａの間にネジ穴加工
が可能な材質であるバルク状ベース鉄板２０１ａを設置
し、傾斜磁場コイル５ａを固定しているため、渦電流が
発生するバルク状ベース鉄板そのものをなくすことは不
可能である。上部磁極部Ｂでも同様である。

【０００９】本発明では、このような問題点を解決し傾
斜磁場の印加によるベース鉄板２０１ａ、２０１ｂでの
渦電流の発生を低減することができるＭＲＩ装置の提供
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、静磁場発生源
に永久磁石を使用したＭＲＩ装置において、計測空間を
挟んで互いに対向した配置関係にある第１、第２の磁極
部と、これらの第１、第２の磁極部を磁気的に結ぶ系路
体を有する永久磁石式静磁場発生部を備えると共に、上
記第１、第２の磁極部は、それぞれ、中央部に開孔部を
持つ永久磁石と、この永久磁石に積層した鉄板と磁性体
とから成る磁極片と、傾斜磁場発生コイルと、送信側高
周波コイルと、計測空間に接する外装カバーとをこの順
に配置した構造体とより成ると共に、上記第１、第２の
磁極部の永久磁石の開孔部内には、磁気調整ボスを持ち
上記磁極片とこの磁気調整ボスとの距離を調整可能なボ
ス移動機構を備え、上記磁極片は、その周囲が環状突起
形状をなすものとし、上記開孔部の接する磁極片の鉄板
の一部を、該鉄板より高透磁率で且つ飽和磁化の大きい
材質体で構成したことを特徴としたものである。更に本
発明は、磁気調整用ボスの磁極片側先端は、曲面構成と
した。更に本発明は、開孔空間に接する上記材質体に
は、開孔空間に向けて磁性突起部を設けた。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図１、図２を用いて説明する。図１は本発明を実施
した磁界発生装置断面図、図２はその説明図である。図
１で、本実施例の特徴の１つは、ボス６ａ、６ｂの移動
する空間と接する磁極片の部分を、従来の鉄板２０１
ａ、２０１ｂよりも高透磁率且つ飽和磁化の大きい材質
体１３ａ、１３ｂで構成したことである。この材質体１
３ａ、１３ｂは、例えば磁性体２００ａ、２００ｂと同
一材質とする。更に、ボス６ａ、６ｂの入る空間の直径
サイズをｄ1、材質体１３ａ、１３ｂの直径サイズをｄ
2、磁性体２００ａ、２００ｂの直径サイズをｄ3とした
ときに、これらの直径サイズの関係をｄ1＜ｄ2＜ｄ3 とした。更に、材質体１３ａ、１３ｂからボスの移動空
間に向けて、磁性体２００ａ、２００ｂと同程度の高透
磁率且つ飽和磁化の大きい突起部１４ａ、１４ｂを設け
た。

【００１２】中央部に材質体１３ａ、１３ｂを設け、ｄ
1＜ｄ2＜ｄ3の関係としたことにより、磁気飽和を起こ
しても、積層体２０ａ、２０ｂ及び磁石１ａ、１ｂでは
渦電流が流れなくなるため、全体として渦電流は、鉄板
２０１ａ、２０１ｂの全てをバルクで製作したものに比
べて、改善される。

【００１３】また、突起部に磁束が集中することを利用
し、図に示されたように突起物１４ａ、１４ｂを固着し
たことにより磁場調整ボス円周付近に局所集中している
磁束を磁束密度の低い磁場調整ボス中心付近に拡散させ
ることができる。

【００１４】他の実施の形態を図７に示す。磁束の流れ
は材質と形状に大きく影響を受け、磁束は突起部に集中
する傾向にある。従来の磁場調整ボス６ａの外周は図７
に示される円筒形状３０ａであるため上端部では凸とな
り磁束が集中し、図３、図４に示される磁束の流れの形
成に関与し、磁場調整ボス中心ではなくボスの円周付近
で磁束が集中し磁気飽和を起こしていた。しかし、ボス
上部の形状を３１ａのように円周部端面に丸みを持たせ
ることにより磁束の局所集中を拡散させることができ
る。ボス上端部形状を３２ａのように寸法Ｒを半球（Ｒ
＝Ｒ２＝ｒ）とすることにより最大効果を得るが、半球
形状とするとボス質量の減少に伴い磁場調整量が減少し
てしまうため、磁束の局所集中の大きさ及び磁場調整量
を考慮し、ボス形状を３１ａのように０＜Ｒ＜Ｒ２とな
るよう適宜選定することが望ましい。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
場調整用ボスにより磁性板に生じる磁束密度の局所集中
を拡散させ、磁束密度の高い個所での磁気飽和を起こさ
ないようにし、ベース鉄板部に生じる渦電流を低減する
ことが可能となり、ＭＲＩ画像の画質向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静磁場発生部を含む断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態の説明図である。

【図３】従来の磁気共鳴イメージング装置のボス位置に
よる磁極周辺部の磁束の流れを示す。

【図４】図３と同様である。

【図５】静磁場発生部の斜視図である。

【図６】従来例図である。

【図７】本発明のボスの改良例の説明図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ永久磁石２ａ、２ｂ磁極片４ａ、４ｂ送信高周波コイル５ａ、５ｂ傾斜磁場コイル６ａ、６ｂ磁場調整ボス１１ａ、１１ｂ磁石片１３ａ、１３ｂ材質体（磁性体）１４ａ、１４ｂ突起物（磁性体）２０ａ、２０ｂ磁性片本体２１ａ、２１ｂ環状突起部２００ａ、２００ｂ磁性体２０１ａ、２０１ｂ鉄板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C096 AB06 AB18 AB32 AD08 AD09 CA01 CA05 CA07 CA16 CA18 CA24 CA25 CA38 CA70 CB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場発生源に永久磁石を使用したＭＲ
Ｉ装置において、計測空間を挟んで互いに対向した配置関係にある第１、
第２の磁極部と、これらの第１、第２の磁極部を磁気的
に結ぶ系路体を有する永久磁石式静磁場発生部を備える
と共に、上記第１、第２の磁極部は、それぞれ、中央部に開孔部を持つ永久磁石と、この永久磁石に積層
した鉄板と磁性体とから成る磁極片と、傾斜磁場発生コ
イルと、送信側高周波コイルと、計測空間に接する外装
カバーとをこの順に配置した構造体とより成ると共に、上記第１、第２の磁極部の永久磁石の開孔部内には、磁
気調整ボスを持ち上記磁極片とこの磁気調整ボスとの距
離を調整可能なボス移動機構を備え、上記磁極片は、そ
の周囲が環状突起形状をなすものとし、上記開孔部の接
する磁極片の鉄板の一部を、該鉄板より高透磁率で且つ
飽和磁化の大きい材質体で構成したことを特徴とするＭ
ＲＩ装置。