JP2002502648A - Ｍｒｉ又はｍｒｔプローブで使用するための開いた磁石及び開いた磁気装置を設計するための方法 - Google Patents

Ｍｒｉ又はｍｒｔプローブで使用するための開いた磁石及び開いた磁気装置を設計するための方法

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パンフィル，シモン
カッツネルソン，エフド
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オーディン・メディカル・テクノロジーズ・リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 実質的に均一な磁場を生成するための開いたヨーク構造の磁気装置（５）に関する。該磁気装置（５）は、開いた強磁性ヨーク（８）と、該ヨーク（８）の両側に取り付けられた２つの相補的な永久磁石アセンブリ（４Ａ、４Ｂ）とを備える。各々の永久磁石アセンブリ（４Ａ、４Ｂ）は、強磁性極部品（２２Ａ，３２Ａ）と、極部品及びヨークの間に配置された第１の磁石構造体（２０Ａ，３０Ａ）と、該極部品（２２Ａ，３２Ａ）と同心で且つそこから径方向に隙間だけ隔てられた少なくとも１つの環状強磁性コリメータ（２２Ｂ〜２２Ｄ，３２Ｂ〜３２Ｄ）と、第１の磁石構造体（２０Ａ，３０Ａ）から径方向に隙間（４５Ａ，４６Ａ）だけ隔てられ、少なくとも１つのコリメータ（２２Ｂ〜２２Ｄ，３２Ｂ〜３２Ｄ）及びヨーク（８）の間に配置された少なくとも１つの第２の磁石構造体（２０Ｂ〜２０Ｅ，３０Ｂ〜３０Ｅ）とを備える。磁石構造体（２０Ａ〜２０Ｅ，３０Ａ〜３０Ｅ）は、磁石材料から作られた固体構造体であっても、区分化されたり、或いは複数の磁石ブロックを備えてもよい。このような装置を設計する方法も開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、慨して磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）及び磁気共鳴治療（ＭＲＴ
）の分野に係り、より詳しくは、ＭＲＩ／ＭＲＴプローブで使用するための開い
たヨーク構造の磁石及びコンパクトなヨーク構造の磁石の設計を最適化するため
の改善された方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）及び磁気共鳴治療（ＭＲＴ）のシステムで使
用するためのコンパクトな磁気プローブが当該技術分野で知られている。
【０００３】 「医療用途で使用するための永久磁石アセンブリ」という標題で１９９７年７
月２３日にカツネルソンらにより出願された米国特許シリアル番号０８／８９８
，７７３号は、共軸環状永久磁石を含むコンパクトなヨークレスの磁石アセンブ
リを開示している。これは、本出願と共通の譲受人に譲渡され、それを参照する
ことによって本明細書に組み込まれる。
【０００４】 「ＭＲＩ用の磁気装置」という標題で１９９８年９月２５日にズックらにより
出願された米国特許シリアル番号０９／１６１，３３６号は、とりわけ、共軸環
状永久磁石を含み、外部勾配コイルを有するヨークレスの磁石アセンブリを開示
している。これは、本出願と共通の譲受人に譲渡され、それを参照することによ
って本明細書に組み込まれる。
【０００５】 そのようなコンパクトなヨークレスの永久磁石アセンブリは多くの利点を有す
る一方で、いくつかのＭＲＩ／ＭＲＴの用途にとっては磁石アセンブリの主要磁
場の強度を増加させることが望ましい。これは、ヨーク構造の環状永久磁石アセ
ンブリの設計を要求し得る。
【０００６】 ヨーク構造及びヨーク構造でない永久磁石を設計する方法が当該技術分野で知
られている。 現在のヨーク構造の磁石の設計方法は、ＭＲＩ／ＭＲＴのヨーク構造磁石の設
計にも適用されており、典型的には、磁気材料と軟鉄などの強磁性材料からでき
た極部品とを典型的に備えるヨーク場生成器の初期設計を基礎としている。この
場生成器は、ＭＲＩ／ＭＲＴ装置の検査場（ＦＯＶ）として当該技術分野でも知
られている、指定されたイメージング体積領域内で指定された磁場強度を達成す
るため、第１の設計段階で予め設計される。理論的には、設計された場生成の表
面が無限のサイズを持った場合、ＦＯＶ内の磁場は非常に均一になり、更なる設
計段階が必要とされないであろう。しかしながら、とりわけ特定の用途で指示さ
れた磁石サイズに関する制約などの実用上の理由や大きな磁石を構成し及びそれ
らを機械的に支持する上で要するコストに起因して、場生成器のサイズは有限で
なければならない。場生成器のこの実用上のサイズ制限は、エッジ効果に起因し
てＦＯＶ内の磁場強度に不均一性を引き起こす。従って、場生成器の有限サイズ
により引き起こされた不均一性を修正するため第２の設計段階が必要となる。こ
の別個の第２の設計段階は、場生成器により生成された磁場の高次成分を相殺す
るため、追加の磁場及び又は強磁性構造の設計を含んでいる。
【０００７】 アーベルらに付与された米国特許５，４９５，２２２号は、ヨーク構造の主要
磁場システムと、多数の多面の永久磁石構造体及び極部品を含む第２の磁石構造
体と、磁場中の磁場歪みを補償するための主要な及び又は第２のフィルター構造
などの場歪み補償手段とを含む、高度均一磁場を生成するためのハイブリッド磁
石構造体を開示している。
【０００８】 アーベルらに付与された米国特許５，４７５，３５５号は、空間フィルターを
使用して磁石構造体の場の歪みを補償するための方法及び装置を開示している。
この方法は、イメージング領域を含む空洞部を画成する２つの間隔をおいて隔て
られた強磁性エレメントと、該イメージング領域で望ましくない調和級数成分を
有する磁場を生成する手段と、当該領域で望ましくない調和級数成分を減少させ
るための手段と、を有する、開いた磁石構造体を設計することを基礎としている
。アーベルらによって知見された設計方法は、開いた磁石構造体を設計し、強磁
性エレメントと、それらに隣接して隔てられた第１及び第２の複数の追加の強磁
性エレメントとの間に所定量の磁化材料を挿入することによって、調和級数項を
連続的に消去することによってイメージング領域内の歪みを減少させる工程を含
む。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
アーベルらの方法は、調和級数項を順次消去するための逐次的なステップを使
用しなければならないという欠点を有する。従って、これらの逐次的なステップ
の各々は特定の調和級数成分を消去することのみを目的とするので、この方法で
は、逐次的なステップの各々は望ましい磁場全体に最適な寄与を与えない。その
結果として、特定の調和級数成分を消去する一方で最終的に設計される磁石構造
体は、設計された開磁石構造体の寸法上のコンパクトさに関して、最適とはなり
得ない。
【００１０】 かくして、従来技術の設計方法の一般的な欠点は、第２の設計段階で追加され
た修正用の磁石構造体が設計される一方で実行される最適化が、ＦＯＶ内の特定
の均一性を達成するため主要には場生成器の磁場の高次振動成分を相殺すること
をねらっているということである。従って、第２の設計段階は、追加された磁石
構造体のＦＯＶ内主要磁場強度への寄与を最適化しない。従って、ＭＲＩ／ＭＲ
Ｔ又は他の用途に対してヨーク構造の磁石アセンブリを設計するため従来技術の
設計方法を使用することは、特定の値内に磁場均一性を達成する一方で、磁石が
必ずしも最適にはコンパクトされないことに帰着する。これは、設計された磁石
又はＭＲＩ／ＭＲＴ磁石アセンブリの主要磁場の達成可能強度を増加させるため
それらの磁場を完全に利用する能力を提供することなく、高次調和級数成分を修
正するため比較的大きくコストのかかる追加の磁石構造体を使用する必要性など
の更なる欠点を持ち得る。
【００１１】 永久磁石アセンブリに関して出くわす更なる共通の問題は、永久磁石が製造さ
れるところの材料の局所的な欠陥によって引き起こされる磁場の不均一性の存在
である。そのような欠陥は、磁場強度の局所的な増加の領域である「ホットスポ
ット」として発生し得る。これらの不均一性はＭＲＩ画像品質を低下させる。か
くして、そのような不均一性を減少させることが望まれている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、対称軸が貫通する実質的に均一な磁場の体積領域を
提供するための開いた磁気装置が提供される。この装置は、第１のヨーク表面及
び該第１のヨーク表面に対向する第２のヨーク表面を有する、開いた強磁性ヨー
クであって、該第２のヨーク表面は、第１のヨーク表面及び第２のヨーク表面か
ら等距離にある中央平面に関して第１のヨーク表面の鏡像となるように形成され
、対称軸は中央平面に垂直である、前記強磁性ヨークと、第１のヨーク表面に取
り付けられた第１の磁石アセンブリと、を備える。該第１の磁石アセンブリは、
中央平面に実質的に平行で外側半径を有する第１の強磁性極部品であって、対称
軸は該第１の極部品の中心を通過し、該第１の極部品は、対称軸に垂直で該第１
の極部品の中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称であり、前記体積領域に
面した第１の表面と、第１のヨーク表面に面した第２の表面とを有する、前記第
１の極部品を備える。第１の磁石アセンブリは、第１の極部品の第２の表面と、
対称軸に平行な方向に第１の極部品の第２の表面を第１のヨーク表面上に投影す
ることによって形成された表面との間に配置された第１の磁石構造体であって、
対称軸に実質的に平行に向けられた第１の磁化ベクトルを有する、前記第１の磁
石構造体を更に備える。第１の磁石アセンブリは、第１の極部品と同心で且つ該
第１の極部品の外側半径より大きい内側半径を有する、少なくとも１つの実質的
に環状の第１の強磁性コリメータも備える。この少なくとも１つの第１の強磁性
コリメータは、第１の極部品から第１の隙間だけ径方向に隔てられると共に、体
積領域に面した第４の表面と、第１のヨーク表面に面した第５の表面とを有する
。第１の磁石アセンブリは、少なくとも１つの第１のコリメータの第５の表面と
、対称軸に平行な方向に第１のコリメータの第４の表面を第１のヨーク表面上に
投影することによって形成された表面との間に配置され、且つ、対称軸に実質的
に平行に向けられた第２の磁化ベクトルを有する、少なくとも１つの第２の磁石
構造体を更に備える。本装置は、第１の磁石アセンブリと対向するように第２の
ヨーク表面に取り付けられた第２の磁石アセンブリを更に備える。体積領域は、
第１の磁石アセンブリと第２の磁石アセンブリとの間に画定された開いた領域内
に配置される。この第２の磁石アセンブリは、中央平面に実質的に平行で且つ第
１の極部品の外側半径に実質的に等しい外側半径を有する第２の強磁性極部品を
備える。対称軸は該第２の極部品の中心を通過する。この第２の極部品は、対称
軸に垂直で該第２の極部品の中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称である
。第２の極部品は、体積領域に面した第５の表面と、第２のヨーク表面に面した
第６の表面とを有する。第２の磁石アセンブリは、第２の極部品の第６の表面と
、対称軸に平行な方向に第２の極部品の第６の表面を第２のヨーク表面上に投影
することによって形成された表面との間に配置された第３の磁石構造体を更に備
える。第３の磁石構造体は、第１の磁化ベクトルと実質的に等しい第３の磁化ベ
クトルを有する。第２の磁石アセンブリは、第２の極部品と同心で、且つ、少な
くとも１つの第１のコリメータの内側半径に実質的に等しく第２の極部品の外側
半径より大きい内側半径を有する、少なくとも１つの実質的に環状の第２の強磁
性コリメータを更に備える。この少なくとも１つの第２のコリメータは、第２の
極部品から第２の隙間だけ径方向に隔てられる。この少なくとも１つの第２のコ
リメータは、体積領域に面した第７の表面と、第２のヨーク表面に面した第８の
表面とを有する。第２の磁石アセンブリは、少なくとも１つの第２のコリメータ
の第８の表面と、対称軸に平行な方向に第２のコリメータの第８の表面を第２の
ヨーク表面上に投影することによって形成された表面との間に配置された少なく
とも１つの第４の磁石構造体を更に備える。この少なくとも１つの第４の磁石構
造体は、第２の磁化ベクトルと実質的に等しい第４の磁化ベクトルを有する。第
１の極部品及び第２の極部品は、円柱状の極部品、環状の極部品、正多角形の極
部品及び正多角形の環状の極部品から選択される。少なくとも１つの第１のコリ
メータ及び少なくとも１つの第２のコリメータは、環状コリメータ及び正多角形
の環状コリメータから選択される。
【００１３】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の磁化ベクトルは、第２の磁
化ベクトルに平行に向けられている。 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の磁化ベクトルは、第２の磁
化ベクトルと平行で且つ向きが反対に向けられている。
【００１４】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、ヨーク、第１の極部品、第２の極
部品、少なくとも１つの第１のコリメータ、及び、少なくとも１つの第２のコリ
メータのうち少なくとも１つが、高い透磁率を持つ材料からできている。
【００１５】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の磁石構造体、第２の磁石構
造体、少なくとも１つの第３の磁石構造体及び少なくとも１つの第４の磁石構造
体のうち少なくとも１つが、永久磁化された材料でできた単一個体部材として構
成されている。
【００１６】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の磁石構造体、第２の磁石構
造体、少なくとも１つの第３の磁石構造体及び少なくとも１つの第４の磁石構造
体のうち少なくとも１つが、永久磁化された材料でできた複数のブロックから構
成されている。
【００１７】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、複数の磁石ブロックのうち少なく
とも１つの磁石ブロックが該少なくとも１つのブロックの磁化ベクトルに垂直で
ある２つの平行平面を有する多面磁石ブロックである。
【００１８】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、複数の磁石ブロックのうち少なく
とも幾つかの磁石ブロックがそれらの間に空洞部を有する。 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、空洞部の少なくとも一部分が非磁
性、非強磁性の材料で満たされている。
【００１９】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の磁石構造体、第２の磁石構
造体、少なくとも１つの第３の磁石構造体及び少なくとも１つの第４の磁石構造
体のうち少なくとも１つが、永久磁化された材料でできた複数の同一の等角度セ
グメントから構成されている。
【００２０】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の表面及び第５の表面の対と
、第２の表面及び第６の表面の対と、第３の表面及び第７の表面の対と、第４の
表面及び第８の表面の対と、から選択された少なくとも１対の相補的な表面が、
中央平面に実質的に平行な一対の平面状表面である。
【００２１】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１のヨーク表面と第２のヨーク
表面とが中央平面に平行な実質的に平坦な表面である。 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１のヨーク表面が、中央平面に
平行で対称軸の回りに同心に配列された、第１の複数の実質的に平坦な表面を含
み、第２のヨーク表面が、中央平面に関して第１の複数の表面の鏡像である、相
補的な第２の複数の実質的に平坦な表面を含む。
【００２２】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の複数の表面のうち少なくと
も１つが、第１の複数の表面のうち残りの表面の少なくとも１つから対称軸に沿
って第１の距離だけ隔てられ、相補的な第２の複数の表面のうち少なくとも１つ
が、対称軸に沿って第１の距離に等しい第２の距離だけ相補的な第２の複数の表
面の残りの表面の少なくとも１つから隔てられる。
【００２３】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、本装置は、第１のヨーク表面と、
第１の磁石構造体及び少なくとも１つの第２の磁石構造体のうち少なくとも１つ
と、の間に配置された少なくとも１つの第１の強磁性スペーサー部材、並びに、
第２のヨーク表面と、第３の磁石構造体及び少なくとも１つの第４の磁石構造体
のうち少なくとも１つと、の間に配置された少なくとも１つの第２の強磁性スペ
ーサー部材を更に備える。
【００２４】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、少なくとも１つの第１の強磁性ス
ペーサー部材と、少なくとも１つの第２の強磁性スペーサー部材とは、実質的に
ディスク状の強磁性スペーサー部材、実質的に正多角形の強磁性スペーサー部材
、実質的に環状の強磁性スペーサー部材、及び、実質的に環状の正多角形の強磁
性スペーサー部材から同一に選択される。
【００２５】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、少なくとも１つの第１の強磁性ス
ペーサー部材と、少なくとも１つの第２の強磁性スペーサー部材とは、高い透磁
率を持つ材料でできている。
【００２６】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、少なくとも１つの第１の強磁性ス
ペーサー部材と、少なくとも１つの第２の強磁性スペーサー部材とは、非磁性、
非強磁性材料でできている。
【００２７】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の極部品及び第２の極部品の
各々は、第１の隙間を間に有する複数の極部品セグメントに区分化され、第１の
磁石構造体及び第３の磁石構造体の各々は、第２の隙間を間に有する磁石構造体
セグメントに区分化される。これらの磁石構造体セグメントの少なくとも幾つか
が、開いた強磁性ヨークの非対称性から生じる磁場の不均一性を少なくとも部分
的に補償するため、第１及び第２の磁石構造体の残りのセグメントの平均残留磁
気値とは異なる平均残留磁気値を持つ。
【００２８】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、少なくとも１つの第１の環状コリ
メータ及び少なくとも１つの第２の環状コリメータは、第１の隙間を間に有する
複数のコリメータセグメントに区分化される。少なくとも１つの第２の磁石構造
体及び少なくとも１つの第４の磁石構造体は、第２の隙間を間に有する磁石構造
体セグメントに区分化される。磁石構造体セグメントの少なくとも幾つかが、開
いた強磁性ヨークの非対称性から生じる磁場の不均一性を少なくとも部分的に補
償するため、第１及び第２の磁石構造体の残りのセグメントの平均残留磁気値と
は異なる平均残留磁気値を持つ。
【００２９】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の磁石構造体の対称軸に沿っ
た厚さが、少なくとも１つの第２の磁石構造体のうち少なくとも１つの対称軸に
沿った厚さとは異なっている。
【００３０】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の磁石構造体の対称軸に沿っ
た厚さが、少なくとも１つの第２の磁石構造体のうち少なくとも１つの対称軸に
沿った厚さと等しい。
【００３１】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の表面及び第５の表面の対、
第２の表面及び第６の表面の対、第３の表面及び第７の表面の対、第４の表面及
び第８の表面の対、から選択された少なくとも１対の相補的表面が１対の非平面
表面である。この少なくとも１対の相補的表面の各表面は、中央平面に関して少
なくとも１対の相補的表面の他方の表面の鏡像となっている。
【００３２】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の表面及び第５の表面の対、
第２の表面及び第６の表面の対、第３の表面及び第７の表面の対、第４の表面及
び第８の表面の対、から選択された少なくとも１対の相補的表面が１対の部分平
面で部分湾曲の表面である。この少なくとも１対の相補的表面の各表面は、中央
平面に関して少なくとも１対の相補的表面の他方の表面の鏡像となっている。
【００３３】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の表面及び第５の表面の対、
第２の表面及び第６の表面の対、第３の表面及び第７の表面の対、第４の表面及
び第８の表面の対、から選択された少なくとも１対の相補的表面が１対の段付け
られた表面である。この少なくとも１対の相補的表面の各表面は、前記中央平面
に関して前記少なくとも１対の相補的表面の他方の表面の鏡像となっている。
【００３４】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の表面及び第３の表面は実質
的に等ポテンシャル表面である。第１の表面は、その磁気ポテンシャルの第１の
値を持ち、第３の表面は、その磁気ポテンシャルの第２の値を持つ。磁気ポテン
シャルの第１の値は磁気ポテンシャルの第２の値とは異なる。第５の表面及び第
７の表面は実質的に等ポテンシャル表面である。第５の表面は、その磁気ポテン
シャルの第３の値を持ち、第７の表面は、その磁気ポテンシャルの第４の値を持
つ。磁気ポテンシャルの第３の値は磁気ポテンシャルの第１の値と実質的に等し
く、磁気ポテンシャルの第４の値は磁気ポテンシャルの第２の値と実質的に等し
い。
【００３５】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、ヨーク、第１の極部品、第２の極
部品、少なくとも１つの第１のコリメータ及び少なくとも１つの第２のコリメー
タのうち少なくとも１つは、軟鉄、鉄及びシリコンを含む合金、並びに鉄及びニ
ッケルを含む合金から選択された材料でできている。
【００３６】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、少なくとも１つの第１の強磁性ス
ペーサー部材及び少なくとも１つの強磁性スペーサー部材は、軟鉄、鉄及びシリ
コンを含む合金、並びに鉄及びニッケルを含む合金から選択された材料でできて
いる。
【００３７】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１の極部品、第２の極部品、少
なくとも１つの第１のコリメータ及び少なくとも１つの第２のコリメータのうち
少なくとも１つは、中央平面に対して調整可能である。
【００３８】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、中央平面と、第１の極部品、第２
の極部品、少なくとも１つの第１のコリメータ及び少なくとも１つの第２のコリ
メータのうち少なくとも１つとの間の角度が、磁場を修正するため調整可能であ
る。
【００３９】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、中央平面と、第１の極部品、第２
の極部品、少なくとも１つの第１のコリメータ及び少なくとも１つの第２のコリ
メータのうち少なくとも１つの少なくとも一部分との間の距離が、磁場を修正す
るため調整可能である。
【００４０】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、本装置は、ヨークに調整可能に取
り付けられた複数の調整ねじを更に含む。第１の極部品、第２の極部品、少なく
とも１つの第１のコリメータ及び少なくとも１つの第２のコリメータのうち少な
くとも１つの位置及び角度のうち少なくとも１つが、複数の調整ねじの少なくと
も１つを回転させることによって調整可能となる。
【００４１】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、実質的に均一な磁場の体積領域を
提供するための開いた磁気装置を構成する方法が提供される。この装置は、体積
領域を貫通する対称軸を有する。本方法は、第１のヨーク表面及び該第１のヨー
ク表面に対向する第２のヨーク表面を有する、開いた強磁性ヨークを提供する工
程を含む。この第２のヨーク表面は、第１のヨーク表面及び第２のヨーク表面か
ら等距離にある中央平面に関して第１のヨーク表面の鏡像となるように形成され
る。対称軸は中央平面に垂直である。本方法は、第１のヨーク表面に取り付けら
れた第１の磁石アセンブリを提供する工程を更に含む。この第１の磁石アセンブ
リは、中央平面に実質的に平行で外側半径を有する第１の強磁性極部品を備える
。この第１の極部品は、対称軸が該第１の極部品の中心を通過すると共に、対称
軸に垂直で該第１の極部品の中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称であり
、体積領域に面した第１の表面と、第１のヨーク表面に面した第２の表面とを有
する。この第１の磁石アセンブリは、第１の磁石構造体を更に備える。この第１
の磁石構造体は、第１の極部品の第２の表面と、対称軸に平行な方向に第１の極
部品の第２の表面を第１のヨーク表面上に投影することによって形成された表面
との間に配置され、対称軸に実質的に平行に向けられた第１の磁化ベクトルを有
する。第１の磁石アセンブリは、少なくとも１つの実質的に環状の第１の強磁性
コリメータを更に備える。この第１の強磁性コリメータは、第１の極部品と同心
で且つ該第１の極部品の外側半径より大きい内側半径を有し、第１の極部品から
第１の隙間だけ径方向に隔てられると共に、体積領域に面した第４の表面と、第
１のヨーク表面に面した第５の表面とを有する。この第１の磁石アセンブリは、
少なくとも１つの第２の磁石構造体を更に備える。この第２の磁石構造体は、少
なくとも１つの第１のコリメータの第５の表面と、対称軸に平行な方向に第１の
コリメータの第４の表面を第１のヨーク表面上に投影することによって形成され
た表面との間に配置され、対称軸に実質的に平行に向けられた第２の磁化ベクト
ルを有する。本方法は、第１の磁石アセンブリと対向するように第２のヨーク表
面に取り付けられた第２の磁石アセンブリを提供する工程を更に備える。体積領
域は、第１の磁石アセンブリと第２の磁石アセンブリとの間に画定された開いた
領域内に配置される。この第２の磁石アセンブリは、中央平面に実質的に平行で
且つ第１の極部品の外側半径に実質的に等しい外側半径を有する第２の強磁性極
部品を備える。対称軸は該第２の極部品の中心を通過し、該第２の極部品は、対
称軸に垂直で該第２の極部品の中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称であ
り、体積領域に面した第５の表面と、第２のヨーク表面に面した第６の表面とを
有する。この第２の磁石アセンブリは、第２の極部品の第６の表面と、対称軸に
平行な方向に第２の極部品の第６の表面を第２のヨーク表面上に投影することに
よって形成された表面との間に配置された第３の磁石構造体を備える。この第３
の磁石構造体は、第１の磁化ベクトルと実質的に等しい第３の磁化ベクトルを有
する。第２の磁石アセンブリは、第２の極部品と同心で、且つ、少なくとも１つ
の第１のコリメータの内側半径に実質的に等しく第２の極部品の外側半径より大
きい内側半径を有する、少なくとも１つの実質的に環状の第２の強磁性コリメー
タを更に備える。この第２のコリメータは、第２の極部品から第２の隙間だけ径
方向に隔てられると共に、体積領域に面した第７の表面と、第２のヨーク表面に
面した第８の表面とを有する。第２の磁石アセンブリは、少なくとも１つの第２
のコリメータの第８の表面と、対称軸に平行な方向に第２のコリメータの第８の
表面を第２のヨーク表面上に投影することによって形成された表面との間に配置
された少なくとも１つの第４の磁石構造体を更に有し、この第４の磁石構造体は
、第２の磁化ベクトルと実質的に等しい第４の磁化ベクトルを有する。本方法に
おいて、第１の極部品及び第２の極部品は、円柱状の極部品、環状の極部品、正
多角形の極部品及び正多角形の環状の極部品から選択され、少なくとも１つの第
１のコリメータ及び少なくとも１つの第２のコリメータは、環状コリメータ及び
正多角形の環状コリメータから選択される。
【００４２】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、実質的に均一な磁場の体積領域を
提供するための開いたヨーク構造の磁気装置を設計する方法が提供される。体積
領域は、該領域を貫通する対称軸に関して径方向の対称性を有する。体積領域は
、中央平面上に配置された中心点を有する。この中央平面は、対称軸に垂直であ
ると共に体積領域を対称的に二等分する。本方法は、体積領域の所望の寸法及び
該体積領域内の磁場の所望の大きさを画定する第１のパラメータ組を提供する工
程と、補償されるべき磁場の高次調和級数項の数を表す整数Ｎを提供する工程と
、対称軸の回りに同心に配置され、該対称軸に垂直な任意軸に関して径方向に対
称的である複数のＫ個の強磁性部材を画定する第２の寸法パラメータ組を提供す
る工程とを含む。この複数のＫ個の強磁性部材は、実質的にディスク状若しくは
環状の極部品と、Ｋ−１個の実質的に環状のコリメータとを備え、複数のＫ個の
強磁性部材の各々は、Ｋ番目の磁石構造体がＫ番目の強磁性部材とヨーク構造の
磁気装置の強磁性ヨークの表面の一部分との間に配置されるように、複数のＫ個
の磁石構造体のうちの磁石構造体と連係する。本方法は、第２の寸法パラメータ
組に基づいて、Ｎ・Ｋマトリックス要素からなるマトリックスＭjKを計算する工
程を更に含む。このマトリックスの各々の要素ｍjKの各々は、Ｋ番目の磁石構造
体のｊ番目の調和展開係数ａjへの寄与を表し、該調和展開係数ａjは、複数のＫ
個の磁石構造体のうちの磁石構造体によって、及び、極部品によって形成された
磁場に対する磁場展開式のゼロ次の項より高いｊ番目の項の係数を表し、磁石構
造体は極部品及びヨークの表面の一部分の間に配置されている。本方法は、マト
リックスＭjKから、及び、高次の係数ａjから複数のＫ個の残留磁気値を計算す る工程を更に含む。この複数のＫ個の残留磁気値のうちの残留磁気値ＪKの各々 は、Ｋ番目の磁石構造体に対する平均残留磁気値を表す。本方法は、残留磁気値
ＪK全ての絶対値が最大の残留磁気値ＪMAX以下であるか否かを判定する工程を更
に含む。この最大の残留磁気値ＪMAXは、磁気装置を構成するため利用可能な磁 石材料の最大の残留磁気値を表す。本方法は、第２のパラメータ組に基づく解が
、磁気装置を構成するため利用可能な磁石材料の許容範囲内の安定解であること
を確認するため解安定性判定を実行する工程と、Ｋ個の強磁性部材のうちの任意
部材が磁気的に飽和したか否かを判定する工程と、Ｋ個の強磁性部材のうちのい
ずれもが磁気的に飽和していない場合、第２のパラメータ組に基づく解を受け入
れる工程と、を更に含む。
【００４３】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第１のパラメータ組は、対称軸に
沿った体積領域の長さと、対称軸に垂直な方向に沿った体積領域の円柱半径と、
極部品及び磁石構造体の磁場に対する磁場展開式のゼロ次項であるゼロ次の係数
ａ0と、を含む。
【００４４】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第２の寸法パラメータ組は、パラ
メータＨＣK、ＨK、ＤK、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTを含み、ＨKは対称軸に沿 って測定されたＫ番目の磁石構造体の厚さを表し、ＨＣKは対称軸に沿って測定 されたＫ番目の強磁性部材の厚さを表し、ＤKは中央平面と該中央平面から離れ た状態で面するＫ番目の強磁性部材の表面との間の距離を表し、Ｒ（Ｋ）INはＫ
番目の強磁性部材の内側半径を表し、Ｒ（Ｋ）OUTはＫ番目の強磁性部材の外側 半径を表す。
【００４５】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、Ｋ個の強磁性部材の極部品は、中
央平面に平行な平面で円状断面を有するディスク状極部品である。このとき、Ｒ
（Ｋ）OUTの値は円状断面の半径であり、Ｒ（Ｋ）INの値はゼロである。
【００４６】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、Ｋ個の強磁性部材の少なくとも１
つは環状強磁性部材である。このとき、Ｒ（Ｋ）OUTの値は、対称軸に関する環 状強磁性部材の少なくとも１つの外側半径であり、Ｒ（Ｋ）INの値は、対称軸に
関する強磁性部材の少なくとも１つの内側半径である。
【００４７】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、Ｋ個の強磁性部材の極部品は、中
央平面に平行な平面で多角形断面を有する直立正多角柱状の極部品である。この
とき、Ｒ（Ｋ）OUTの値は、多角形断面の中心を多角形断面の頂点に接続する線 の長さであり、Ｒ（Ｋ）INの値はゼロである。
【００４８】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、Ｋ個の強磁性部材の極部品若しく
はコリメータの少なくとも１つは、環状多角形断面を有する環状の直立正多角柱
状の極部品若しくはコリメータである。この断面は外側多角形周辺部及び内側多
角形周辺部を持つ。このとき、Ｒ（Ｋ）OUTの値は、環状多角形断面の中心を外 側多角形周辺部の頂点に接続する第１の線の長さであり、Ｒ（Ｋ）INの値は、環
状多角形断面の中心を内側多角形周辺部の辺の中央部に接続する第２の線の長さ
である。この第２の線は当該辺に垂直となる。
【００４９】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、Ｋ個の強磁性部材の極部品若しく
はコリメータの少なくとも１つは、少なくとも１つの環状多角形表面を有する環
状の直立正多角柱状の極部品若しくはコリメータである。この表面は外側多角形
周辺部及び内側多角形周辺部を持つ。このとき、Ｒ（Ｋ）OUTの値は、環状多角 形表面の中心を外側多角形周辺部の頂点に接続する第１の線の長さであり、Ｒ（
Ｋ）INの値は、環状多角形表面の中心を内側多角形周辺部の辺の中央部に接続す
る第２の線の長さである。この第２の線は当該辺に垂直である。
【００５０】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、上記数Ｎは、２乃至４の範囲内に
ある整数である。 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、残留磁気値ＪKのうち１つ又はそ れ以上の絶対値が最大残留磁気値ＪMAX以下であるか否かを判定する第１の判定 工程の後、第３の提供工程と、第１及び第２の計算工程と、第１の判定工程と、
を残留磁気値ＪKの全ての絶対値が最大残留磁気値ＪMAX以下となるまで、十分な
回数、繰り返し実行する工程を更に含む。この繰り返し工程は、第３の提供工程
が繰り返し工程内で実行される各回毎に、第２の寸法パラメータ組の少なくとも
１つの寸法パラメータを変化させる工程を含む。
【００５１】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、解の安定性の判定を実行する工程
は、調和展開係数ａjの各々に対して最悪の場合の値を計算する工程と、次の表 現式の値を計算する工程と、
【００５２】
【数２】
【００５３】 この表現式の値を、体積領域の磁場の値からの許容可能な偏差を表す値εと比較
する工程と、を含む。この解は、上記表現式の値がε値以下である場合に安定し
たとみなされる。
【００５４】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、本方法は、実行工程の後、第２の
パラメータ組に基づく解が磁気装置を構成する上で有用な磁石材料の許容範囲内
にある安定解でない場合、第３の提供工程と、第１及び第２の計算工程と、第１
の判定工程と、実行工程と、を当該解が磁気装置を構成する上で有用な磁石材料
の許容範囲内にある安定解となるまで、十分な回数、繰り返し実行する工程を更
に含む。この繰り返し工程は、第３の提供工程がこの繰り返し工程内で実行され
る各回毎に、第２の寸法パラメータ組のうち少なくとも１つの寸法パラメータを
変化させる工程を含む。
【００５５】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、第２の判定工程の後、Ｋ個の強磁
性部材の少なくとも１つが磁気的に飽和した場合、第３の提供工程と、第１及び
第２の計算工程と、第１の判定工程と、実行工程と、第２の判定工程と、をＫ個
の強磁性部材のいずれもが磁気的に飽和しなくなるまで、十分な回数、繰り返し
実行する工程を更に含む。この繰り返し工程は、該繰り返し工程内に含まれる第
３の提供工程を実行する前に第２の寸法パラメータ組のうち少なくとも１つの寸
法パラメータを変化させる工程を含む。
【００５６】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、本方法は、第２の判定工程の後、
Ｋ個の強磁性部材の少なくとも１つが磁気的に飽和した場合、Ｋ個の強磁性部材
の少なくとも１つ内に含まれる強磁性材料のパラメータを変化させる工程と、第
２の判定工程を繰り返す工程と、を更に含む。
【００５７】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、本方法は、第２の判定工程の後、
本方法の追加のサイクルが希望されているか否かを判定する第３の判定工程と、
該方法の追加のサイクルが希望されている場合、第３の提供工程、第１の計算工
程、第２の計算工程、第１の判定工程、実行工程、及び第２の判定工程、を繰り
返す工程と、を更に含む。この繰り返し工程は、該繰り返し工程内に含まれる第
３の提供工程を実行する前に第２の寸法パラメータ組のうち少なくとも１つの寸
法パラメータを変化させる工程を含む。
【００５８】 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、本方法は、第２の寸法パラメータ
組の最新値を記録する工程を更に含む。 更に、本発明の別の好ましい態様によれば、本方法は、第２の寸法パラメータ
組の最新値を表す出力を提供する工程を更に含む。
【００５９】 最後に、本発明の別の好ましい態様によれば、本方法は、上記出力が、ハード
コピー、記録媒体上に記憶されるデータファイル、及び、ディスプレイ装置に表
示された表象的表現から選択される。
【００６０】 本発明の様々な特徴、利点及び他の使用法は、次の説明及び図面を参照するこ
とによって更に明らかとなろう。
【００６１】
【発明の実施の形態】 本発明は、添付図面を参照して説明される。図面中の同様の参照番号は、同様
の又は対応する構成要素を同定している。
【００６２】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、コンパクトな開いたヨーク構造の
磁気プローブの概略的な等角図である図１を参照されたい。 磁気プローブ１は、それと共に開口５を有する、開いた磁気プローブである。
磁気プローブ１は、２つのプロング８Ａ及び８Ｂを有する、開いたＵ字形状のヨ
ーク８を備える。磁気プローブは、ヨーク８のプロング８Ａ及び８Ｂに夫々取り
付けられた２つの永久磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂも備える。ヨーク８は、鋳鉄
などの強磁性材料からできているが、他の任意の型の適切な強磁性材料も使用す
ることができる。磁気プローブ１は、床上でヨーク８を支持するためヨーク８に
取り付けられたベース６も備える。ヨーク８はベース６に動かないように取り付
けてもよく、或いは、ヨーク８が床平面に垂直な軸（図示せず）の回りに自在に
回転することができるように（図示せず）ベース６に回転可能に取り付けること
もできる。ヨーク８は、床平面に対し選択された角度にヨーク８の傾き角度の調
整を可能とするためベース６に対し傾き調整可能に取り付けてもよい。
【００６３】 患者即ち身体部分である患者の器官を、イメージングを実行するための開口５
の内部に配置することができる。図１に示されたこれに限定されない例では、患
者２の身体の背中領域の一部分が磁気プローブ１のイメージング体積領域（図示
せず）内に配置されるように、患者２が可動可能で調整可能な支持装置９に載っ
た状態で示されている。
【００６４】 本発明の磁気プローブは、勾配コイルと、放射周波数送信及び受信コイルと、
シミングコイルとから構成され得る複数のコイル（図示せず）も備えることに着
目されたい。磁気プローブ内のそのようなコイルの構成及び配置は、当該技術分
野で知られている。従って、本明細書中では、様々なコイルの構成及び配置をこ
れ以上説明しないことにする。
【００６５】 ここで、図２乃至図４を参照されたい。図２は、ラインＩＩ−ＩＩに沿って取
られた、図１の磁気プローブに備えられたヨーク８並びに永久磁石アセンブリ４
Ａ及び４Ｂの概略的な断面図である。図３は、図１の磁気プローブのヨーク８の
概略的な側面図であり、図４は、図２の磁気プローブ１の一部分を詳細に示す概
略的な断面図である。
【００６６】 図２を参照すると、永久磁石アセンブリ４Ａは、５つの同心の略環状磁石構造
体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ及び２０Ｅを備え、永久磁石アセンブリ４Ｂ
は、５つの同心の略環状磁石構造体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅ
を備える。磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ及び２０Ｅ、並びに、磁
石構造体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅは、図２の磁気装置のイメ
ージング体積領域１０の中心部（図示せず）を通過する軸線でもある軸１５に関
して同心である。環状磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ及び２０Ｅは
、隙間４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄによって分離されている。永久磁石ア
センブリ４Ｂの環状磁石構造体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅは、
永久磁石アセンブリ４Ａの対応する隙間４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄと寸
法上同一である隙間４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ及び４５Ｄによって分離されている
。
【００６７】 環状磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ及び２０Ｅ、並びに、環状磁
石構造体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅは、ヨーク８の２つの略平
行表面８Ｃ及び８Ｄに垂直である軸線１５に関して同心に配列されていることに
着目されたい。
【００６８】 隙間の対４５Ａ及び４６Ａ、４５Ｂ及び４６Ｂ、４５Ｃ及び４６Ｃ並びに４５
Ｄ及び４６Ｄの各々で２つの隙間の寸法が同一である一方で、各々の永久磁石ア
センブリ４Ａ及び４Ｂ内に備えられた隙間の寸法は、磁気プローブ１の特定の実
施方法に依存して様々に変更することができることに着目されたい。例えば、永
久磁石アセンブリ４Ｂ（図４）内では、隙間４５Ｃが隙間４５Ａ、４５Ｂ及び４
５Ｄよりも大きくなっている。永久磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂの任意に選択さ
れた一つ内で隙間の少なくともいくつかの寸法が同一であり得ることにも着目さ
れたい。一般には、これら隙間の正確な寸法は、永久磁石アセンブリ４Ａ及び４
Ｂを設計するため使用される最適化手続きによって決定される。
【００６９】 径方向の隙間の対４５Ａ及び４６Ａ、４５Ｂ及び４６Ｂ、４５Ｃ及び４６Ｃ並
びに４５Ｄ及び４６Ｄの各々における径方向の隙間は、例えば空気やプラスティ
ックなどの非磁性、非強磁性材料で満たされていることに更に着目されたい。隙
間の対４５Ａ及び４６Ａ、４５Ｂ及び４６Ｂ、４５Ｃ及び４６Ｃ並びに４５Ｄ及
び４６Ｄの各々における径方向の隙間寸法は、磁石アセンブリ４Ａのうち、極部
品２２Ａの並びにコリメータ２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄの各々のＦＯＶに面する
表面の各々一つが、磁石アセンブリ４Ａのうち、極部品２２Ａの並びにコリメー
タ２２Ｂ、２２Ｃ及び２２Ｄの各々のＦＯＶに面する残りの任意の等磁気ポテン
シャル面の磁気ポテンシャル値とは異なる磁気ポテンシャル値を有する等磁気ポ
テンシャル面であると共に、磁石アセンブリ４Ｂのうち、極部品３２Ａの並びに
コリメータ３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄの各々のＦＯＶに面する表面の各々一つが
、磁石アセンブリ４Ｂのうち、極部品３２Ａの並びにコリメータ３２Ｂ、３２Ｃ
及び３２Ｄの各々のＦＯＶに面する残りの任意の等磁気ポテンシャル面の磁気ポ
テンシャル値とは異なる磁気ポテンシャル値を有する等磁気ポテンシャル面であ
るように定められている。
【００７０】 極部品２２ＡのＦＯＶに面する表面の磁気ポテンシャルの値は、これに対向す
る相補的な極部品３２ＡのＦＯＶに面する表面の磁気ポテンシャルの値と（実用
上、達成可能な製造上の許容誤差範囲内で）等しい。同様に、コリメータ２２Ｂ
、２２Ｃ及び２２Ｄの各々のＦＯＶに面する表面の磁気ポテンシャルの値は、こ
れに対面する相補的なコリメータ３２Ｂ、３２Ｃ及３２Ｄの各々のＦＯＶに面す
る相補的表面の磁気ポテンシャルの値と（実用上、達成可能な製造上の許容誤差
範囲内で）夫々等しい。環状磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ、２０
Ｅ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅの各々は、ヨーク８に取り付け
られたところの第１の表面と、ヨーク８から離れた第２の表面と、を有する。環
状磁石構造体の各々の第１の表面は、例えばエポキシ樹脂接着剤或いは他の任意
の適切な結合材料などの接着剤層（図示せず）によってヨーク８に取り付けられ
ている。その代わりに、環状磁石構造体の各々の第１の表面は、ねじ（図示せず
）或いは他の適当な機械道具（図示せず）によってヨーク８に動かないように取
り付けることもできる。
【００７１】 環状永久磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、３０Ａ、３０
Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅの各々は、ヨーク８から離れた第１の表面と平行
な第２の表面を有する。
【００７２】 環状永久磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、３０Ａ、３０
Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅの各々の磁場極性は矢印２５によって概略的に表
されている。矢印２５が環状永久磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ、２０Ｄ、
２０Ｅ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅの磁化ベクトルの方向（極
性）を指し示しているのに対し、矢印２５は、それらの長さが任意に示され、任
意の磁化ベクトルの磁場の大きさを表さず、その極性のみを表示しているので、
磁化ベクトルそれ自体を表していないということに着目されたい。同様に、本明
細書を通して、任意の磁石構造体の磁化ベクトルの方向（極性）を表すため用い
られる任意の矢印の長さは、これらの磁化ベクトルの大きさを表していない。
【００７３】 図４を参照すると、永久磁石アセンブリ４Ｂは、４つの場コリメータ３２Ｂ、
３２Ｃ、３２Ｄ及び３２Ｅと、極部品３２Ａとを更に備えている。場コリメータ
３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ及び３２Ｅと、極部品３２Ａとは、環状磁石構造体の磁
場を平行化するために使用される。場コリメータ３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ及び３
２Ｅは、ダブルヘッドの矢印でラベルされたＨ１によって表される厚さＨ１を有
し、極部品３２Ａはダブルヘッドの矢印でラベルされたＨ２によって表される厚
さＨ２を有する。ここで、Ｈ２はＨ１よりも大きい。
【００７４】 場コリメータ３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ及び３２Ｅと、極部品３２Ａとの各々は
、第１の表面３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄ、３４Ｅ及び３４Ａを夫々有し、これらは
、例えばエポキシ樹脂接着剤或いは他の任意の適切な接着剤などの接着剤層（図
示せず）又は他の結合材料によって、環状磁石構造体３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、
３０Ｅ及び３０Ａの第２の表面に夫々取り付けられている。
【００７５】 場コリメータ３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ及び３２Ｅと、極部品３２Ａとの各々は
、第２の表面３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ及び３３Ａを夫々有する。第２の
表面３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ及び３３Ａは、実質的に同一平面上にある
。
【００７６】 極部品２２Ａ及び３２Ａの厳密な方向は、１又は複数の調整ねじ１２（図２乃
至図４）を適切に調整することによって、磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂの構築後
にきめ細かくチューニングすることができることに着目されたい。ヨーク８のプ
ロング８Ａ及び８Ｂの各々は、その内部に回転可能に配置された１２の調整ねじ
１２を備える。調整ねじ１２は、プロング８Ａ及び８Ｂを貫通する、内部にねじ
山が形成されたボア３９（図４）内に回転可能に配置される。プロング８Ｂ内の
調整ねじ１２の配列は図３で最も良く示されている。調整ねじ１２は、環状磁石
構造体２０Ａ及び３０Ａの各々の内部を通過する１２の通路内を通過する。軸線
１５に関する極部品３２Ａの第２の表面３３Ａの方向のきめ細かいチューニング
は、とりわけ製造上の不正確さに起因してヨーク８の２つの表面８Ｃ及び８Ｄが
正確に平行でないという事実、或いは、永久磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂの他の
構成部品の形状又は配置の不正確さによって引き起こされる主要磁場の方向及び
均一性の不正確さを補償するため必要とされ得る。図２の永久磁石アセンブリの
好ましい実施形態では、ヨーク８のプロング８Ａ及び８Ｂの各々が１２の調整ね
じを備えているが、他の実施形態がこれ以外の数のねじを備えてもよいことに着
目されたい。典型的には、ヨークプロング当たり３つか或いはそれ以上の任意数
の調整ねじを使用することができる。従って、通路４０の数は、特定の好ましい
実施形態のために使用される調整ねじ１２の数と同一である。
【００７７】 本発明の好ましい一実施形態によれば、永久磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂの直
径ＤＷは約８０ｃｍであり、ダブルヘッドの点線の矢印でラベルされたＷによっ
て表された極部品２２Ａ及び３２Ａを分離する距離は、約５０ｃｍである。これ
らの寸法は例示の寸法であり、これら寸法以外の他の値を、とりわけ開口５に必
要とされる寸法、イメージング体積領域１０のサイズ及び形状、必要とされる主
要磁場強度及び他の構造上の考慮に応じて使用することができることが理解され
よう。
【００７８】 場コリメータ３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ及び３２Ｅと、極部品３２Ａとは、軟鉄
或いは磁場平行化に適した磁気特性を有する他の任意の強磁性材料から作られる
。
【００７９】 場コリメータ３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ及び３２Ｅと、極部品３２Ａとは、その
第２の表面３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ及び３３Ｅと３３Ａとが各々等磁気ポテンシ
ャル面として作用するので、平行化エレメントとして作用する。これらの等磁気
ポテンシャル面の各々は、磁場が等磁気ポテンシャル面にほぼ垂直に向けられる
その全表面に亘って事実上均一な磁場強度分布を生成する。は、場コリメータ３
２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ及び極部品３２Ａの下層に配置された環状磁石構
造体によって生成される磁場の不均一性の効果を減少させる。
【００８０】 永久磁石アセンブリ４Ｂと同様に、永久磁石アセンブリ４Ａは、４つの場コリ
メータ２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ及び２２Ｅと、極部品２２Ａとを更に備えており
、これらは環状磁石構造体２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ及び２０Ａに各々取
り付けられている。
【００８１】 構造上、永久磁石アセンブリ４Ａは、一般に、表面８Ｃ及び８Ｄの平面と略平
行な平面であって且つ表面８Ｃ及び８Ｄの両平面からほぼ等距離だけ離れている
中央平面（図示せず）に関して永久磁石アセンブリ４Ｂの鏡像であることに着目
されたい。従って、永久磁石アセンブリ４Ａを含む様々な構成要素の詳細な構成
は、永久磁石アセンブリ４Ａの構成要素を永久磁石アセンブリ４Ｂの対応する構
成要素から区別する２つの特徴を除いて、これ以上説明しないことにする。
【００８２】 永久磁石アセンブリ４Ａを永久磁石アセンブリ４Ｂから区別する２つの第１の
相違点は、環状磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、３０Ａ、
３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅの磁場の方向及び極性である。図４に最も良
く示されたように、永久磁石アセンブリ４Ｂの環状磁石構造体３０Ａ、３０Ｂ、
３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅの各々は、矢印３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ及び
３５Ｅにより夫々概略的に表された一般的な磁化方向即ち極性を有する。矢印３
５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ及び３５Ｅの各々に対して、ラベルＮ及びＳは、
矢印が内部に引かれたところの関連する環状磁石構造体のＮ極及びＳ極の極性を
各々示している。
【００８３】 磁石構造体の対２０Ａ及び３０Ａ、２０Ｂ及び３０Ｂ、２０Ｃ及び３０Ｃ、２
０Ｄ及び３０Ｄ及び２０Ｅ及び３０Ｅの各々において２つの対向する相補的磁石
構造体の磁場強度の大きさが（製造上の許容誤差範囲内で）等しい一方で、環状
磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ及び２０Ｅ（図２）の磁場の極性は
、これと反対側で対応する環状磁石構造体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び
３０Ｅの磁場の極性の（上記で定義した等距離の中央平面に関して）鏡像である
というよりもこれと同様である。これによって、永久磁石アセンブリ５Ａ及び４
Ｂに共通した対称軸である軸線１５に沿って略整列したＢ0とラベルされた矢印 によって表される一様で均一な磁場が生成される。手短に図２に戻ると、イメー
ジング体積領域１０が磁気プローブ１内で画定される。イメージング体積領域１
０は、２つの永久磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂの間に配置される。イメージング
体積領域１０は、主要磁場が身体部分即ち器官に対する磁気共鳴イメージングを
予め定められたイメージング解像度及び品質で実行する上で適した強度及び均一
性の値を有するような体積領域を表している。
【００８４】 図２の磁気プローブの好ましい実施形態が概略円柱状のイメージング体積領域
を有しているのに対し、磁気プローブの他の好ましい実施形態では、イメージン
グ体積領域がとりわけ磁気プローブ１の構成要素の正確な磁気的及び又は幾何学
的パラメータに応じて異なる形状を有するように実行されてもよい。
【００８５】 おそらくは永久磁石アセンブリ４Ａを永久磁石アセンブリ４Ｂから区別するで
あろうが必ずしもそうでないかもしれない第２の相違点は、環状磁石構造体２０
Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ及び３
０Ａの内部の細かい構造の詳細に関し、詳細は更に後述される。環状磁石構造体
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及
び３０Ｅは、例えば鉄、ネオジム及びホウ素から作られた永久磁化合金（ＦｅＮ
ｄＢ合金）などの永久磁化材料からなる。本発明の実施形態によれば、環状磁石
構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３
０Ｄ及び３０Ｅは、以降で開示される設計方法によって設計された特定の残留磁
気値を有する永久磁化材料のモノリシックの単一部品から各々形成されるという
ことに着目されたい。しかしながら、そのような永久磁化環状形態の製造工程は
法外に高価であり、従って市販され得ないので、環状磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ
、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅの少な
くともいくつかは、詳細を更に後で開示するように、複数の離散的な永久磁化ブ
ロックから作ることができる。
【００８６】 図２の環状磁石構造体２２Ａ及び３２Ａがそれらの内部に通路４７を有するよ
うに示される一方で、それらを内部に通路を持たないディスク状の磁石構造体（
図示せず）に置き換えることができることに着目されたい。
【００８７】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、離散永久磁石ブロックから構成さ
れた環状磁石構造体を有する磁気プローブの一部分の概略的な断面図である図５
を参照されたい。
【００８８】 図５に部分的に示された磁気プローブ１０１は、一つの部分のみのプロング１
０８Ｂが示されたヨーク１０８を備えている。図１の磁気プローブ１に示された
ように、磁気プローブ１０１は２つの永久磁石アセンブリを備えており、そのう
ちの一つの部分である永久磁石アセンブリ１０４Ｂのみが図示されている。この
永久磁石アセンブリは、複数のほぼディスク状或いはほぼ環状の磁石構造体を備
えている。より内側にあるほぼディスク状の磁石構造体８０及びより外側にある
ほぼ環状の磁石構造体６０のみが図示されている。より内側にあるほぼディスク
状の磁石構造体８０及びより外側にあるほぼ環状の磁石構造体６０の間でヨーク
１０８に取り付けられた複数の同心のほぼ環状の磁石構造体の残りの部分は、図
示の明瞭さのため示されていない。これらの環状磁石構造体は、図４の環状磁石
構造体３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅのため開示された構成と同様
に、それらの間に隙間（図示せず）が形成された状態で配列されている。
【００８９】 ディスク状構造８０は、軟鉄或いは別の適当な強磁性材料から作られた極部品
１３２Ａによって覆われている。この極部品１３２Ａは、ディスク状磁石構造体
８０に、それらの間に作用する磁気的引力によって取り付けられている。
【００９０】 同様に、ほぼ環状の構造６０は、軟鉄或いは別の適当な強磁性材料から作られ
た環状場コリメータ１３２Ｅによって覆われている。この環状場コリメータ１３
２Ｅは、ほぼ環状の磁石構造体６０に、それらの間に作用する磁気的引力によっ
て取り付けられている。
【００９１】 他の全ての永久磁石構造体（図示せず）も環状場コリメータ（図示せず）によ
って覆われている。イメージング体積領域１１０と対面する全ての場コリメータ
の表面は、全て事実上同一平面内にある。
【００９２】 ほぼディスク状の磁石構造体８０は複数の磁石ブロック７２を備える。磁石ブ
ロック７２は、ディスク状磁石構造体８０を構成している様々な磁石ブロック７
２の間に複数の空洞部７８が形成されるようにディスク状磁石構造体内に配列さ
れている。様々な磁石ブロック７２は、エポキシ樹脂接着剤又は他の任意の適当
な結合材料などの接着剤層（図示せず）によって互いに取り付けられている。磁
石ブロック７２の各々の磁場極性は、矢印１２５により表されている。ヨーク１
０８の表面１０８Ｄと接触する磁石ブロック７２の層は、エポキシ樹脂接着剤又
は他の任意の適当な結合材料などの接着剤層（図示せず）によって、表面１０８
Ｄに動かないように取り付けられている。
【００９３】 ほぼ環状の磁石構造体６０は、複数の磁石ブロック７４及び７６を備える。磁
石ブロック７６は磁石ブロック７４より大きい。磁石ブロック７４及び７６は、
環状磁石構造体６０を構成するところの様々な磁石ブロック７４及び７６の間に
複数の空洞部７８が形成されるように環状磁石構造体６０内に配列されている。
磁石ブロック７４及び７６は、エポキシ樹脂接着剤又は他の任意の適当な結合材
料などの接着剤層（図示せず）によって互いに取り付けられている。ヨーク１０
８の表面１０８Ｄと接触する磁石ブロック７４の層は、エポキシ樹脂接着剤又は
他の任意の適当な結合材料などの接着剤層（図示せず）によって、表面１０８Ｄ
に動かないように取り付けられている。
【００９４】 磁石ブロック７４及び７６の各々の磁場極性は、矢印１２５により表されてい
る。 ディスク状磁石構造体８０の磁石ブロック７２がサイズ及び寸法の点で同一で
あり、及び、磁石ブロック７４の形状及び寸法が磁石ブロック７６の形状及び寸
法とは異なるが、磁石ブロックの形状及び寸法の様々な変更が可能であることに
着目されたい。例えば、様々な磁石ブロックは、矩形形状若しくは他の異なる多
面形状、或いは、楔形状など（図示せず）を取り得る。好ましくは、磁石ブロッ
ク７２、７４及び７６の各々は、図５で最も良く示されているようにヨーク１０
８の表面１０８Ｄと略平行な層に磁石ブロックを積み重ねることを容易にするた
め、少なくとも１対の平行表面７２Ａ及び７２Ｂ，７４Ａ及び７４Ｂ、並びに７
６Ａ及び７６Ｂを有するのがよい。かくして、磁石構造体６０及び８０からなる
磁石ブロックは、同一の形状及び寸法を持っていても或いは持っていなくてもよ
く、空洞部７８は必ずしも同じ寸法若しくは形状を持っていなくともよく、磁石
ブロック層内の磁石ブロック７２、７４及び７６の正確な配列に従って変更可能
である。
【００９５】 更に加えて、ディスク状及び環状の磁石構造体６０及び８０の上に夫々配置さ
れる極部品１３２Ａ及び場コリメータ１３２Ｅの平行化特性のため、磁石ブロッ
クから磁石構造体を構成する方法は、磁石ブロック７２及び空洞部７８の正確な
配列が重要ではなくなるという利点、及び、磁石ブロックの配列の様々な変更が
可能になるという利点を有する。
【００９６】 更に、上文中で開示された本発明の好ましい実施形態の特徴は、永久磁石構造
体内の磁石ブロックの正確な形状及び寸法がコリメータ及び極部品の平行化作用
のため重要でなくなるということである。
【００９７】 その上、理論的には、磁石構造体８０又は本発明に係る磁石の他の任意の磁石
構造体を構成するため使用される磁石ブロックは、それらが必要とされる平均残
留磁気を提供するように配列することができる限り、及び、全てのブロックの磁
化ベクトルがほぼ均一な磁場の体積領域の対称軸（例えば、図５の軸線１１０）
に平行に整列される限り、完全に不ぞろいの多面でない形状を含む任意の望まし
い形状を持ち得る。しかしながら、実用上、ブロックの磁化ベクトルに垂直な２
つの平行表面を有する多面ブロックが好ましい。このようなブロックは、とりわ
け、磁化ベクトルの整列を実行する上で容易な方法を提供し、高い値の平均残留
磁気が必要とされる場合において、ヨークと極部品若しくはコリメータとの間の
ブロックの詰め方のコンパクトさも改善し得るからである。コリメータ又は極部
品の対称軸に垂直な平面で正六角形の断面を有する多面ブロック（図示せず）の
場合などのようないくつかの場合では、それらのブロックの間に事実上空洞部が
無い状態（磁石構造体の外側周囲近傍を除く）で、六角形のブロックを高密度に
詰めることが可能となり得る。
【００９８】 磁石ブロックの正確な配列が重要でなくなるのに対し、２つの一般的な条件が
合致されるべきであることに着目されたい。第１の条件は、磁石ブロック７２、
７４及び７６の全ては、関連する磁石構造体の名目上の体積内に配置されなけれ
ばならないということである。例えば、環状磁石構造体６０の名目上の体積は、
場コリメータ１３２Ｅの第２の表面１３４Ｅ、ヨーク１０８のプロング１０８Ｂ
の内側表面１０８Ｄ、２つの同心仮想円柱表面１３８Ｅ及び１３９Ｅ（図５）の
間に囲まれた環状体積として定義される。図５の断面図において１３８Ｅ及び１
３９Ｅでラベル付けられた２つの破線によって表される円柱表面１３８Ｅ及び１
３９Ｅは、場コリメータ１３２Ｅの２つの同心円柱表面１３６Ｅ及び１３５Ｅを
内側表面１０８Ｄに向かって、それらが該内側表面と交差するまで延ばすことに
よって形成される。かくして、好ましくは、磁石ブロック７４及び７６の磁石材
料の全てが、環状磁石構造体６０の名目上の体積の境界以内に事実上なければな
らないのである。しかしながら、磁石ブロック７４及び７６の小部分が環状磁石
構造体６０の名目上の体積の境界の外側に配置されるような小さな逸脱は、結果
として生じる磁場の均一性からの逸脱が特定の望ましい値以内である場合には可
能となり得ることに着目されたい。その上、名目上の体積の境界から外側に延び
る磁石ブロック７４及び又は７６のうちいくつかの部分に起因した均一性の望ま
しい度合いからの実用上より大きい逸脱は、磁石の構築が、完成した磁石への受
動的及び又は能動的シミング方法を提供することによって仕上げられた後でもな
おまだ補償即ち修正することができる。そのようなシミング方法は、本発明の重
要事項ではなく、当該技術分野で周知されており、従って、これ以上開示しない
ことにする。
【００９９】 この条件は、好ましくは、磁気プローブ１０１を構成する他のディスク状又は
環状の任意磁石構造体に対して満たされるべきである。 磁石ブロック７４及び７６などの磁石材料の小部分が上文中で開示された名目
上の体積６０の境界外側に配置されることに起因した均一性からの逸脱は、磁石
の構築が完成した後、能動的若しくは受動的シミングによって補償されなければ
ならないことに着目されたい。このことは、環状の又はディスク状の任意磁石材
料の部分が対応する名目上の体積外側に配置されることによって引き起こされる
逸脱に対しても成り立つ。
【０１００】 第２の条件は、磁石材料（例えば磁石ブロック７２、７４及び７６など）の不
均一分布が対応する極部品及びコリメータの下層に存在する磁石構造体内にある
にも係らず、極部品及びコリメータの各々で事実上等磁気ポテンシャルを適切に
（所望の設計上の均一性の範囲内）生じさせるため、コリメータ及び極部品を構
成する強磁性材料が飽和状態から十分に離れていなければならないということで
ある。
【０１０１】 実際には、コリメータ及び極部品を構成する軟鉄若しくは他の強磁性材料は、
理想的な強磁性特性を持っていない。従って、極部品又はコリメータの１又はそ
れ以上は、等磁気ポテンシャルから逸脱しているとわかるかもしれない。そのよ
うな状況では、極部品及び又はコリメータを構成するため異なる型の強磁性材料
、例えば市販されている異なる型の軟鉄又は異なるＢＨ曲線を有するシリコン−
鉄合金などを使用する必要があり得る。その代わりに、対応する極部品及びコリ
メータの下層に存在する磁石構造体内にある磁石材料（例えば磁石ブロック７２
、７４及び７６など）が、等磁気ポテンシャルの必要とされる度合いを提供する
ため再配列されなければならないかもしれない。追加の代替方法は、コリメータ
又は極部品の厚さを変更することである。
【０１０２】 調整ねじ１２が通過するところの通路１４０は、磁石ブロック７２の接着若し
くは結合以前に調整ねじ１２の回りに様々な磁石ブロック７２を適切に配列する
ことによって形成されることに着目されたい。通路１４０は、均一形状を持って
いてもいなくてもよく、均一断面を持っていてもいなくてもよい。
【０１０３】 磁石ブロック７２、７４及び７６は、例えば永久磁化されたＦｅＮｄＢなどの
永久磁化材料から作られるが、イメージング体積領域１１０内部に十分強い磁場
を提供することができる他の任意の適切な永久磁化材料から形成することもでき
る。
【０１０４】 図２の環状磁石構造体２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、３０Ａ、３
０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ及び３０Ｅは、永久磁化材料の単一部品として構築される
ように示されたが、この実施形態は製造上高価であり得ることに着目されたい。
比較的小さな離散的な磁石ブロックから永久磁石構造体を構築する方法が好まし
く使用されており、これは磁気プローブの構成をより簡素にし、よりコスト削減
効果を図ることができるという利点を有する。
【０１０５】 図２の永久磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂの各々に含まれる環状同心磁石構造体
の数は、好ましくは、３及び６の間にあることに更に着目されたい。しかしなが
ら、６より大きい環状磁石構造体の数も用いてもよい。
【０１０６】 図２に示された好ましい実施形態では、永久磁石アセンブリ４Ａ及び４Ｂの各
々の内部にある全ての環状磁石構造体の磁場極性は同一であったが、磁場極性が
永久磁石アセンブリを構成する全ての環状磁石構造体に対して同一でないような
他の異なる手段を構成することができる。しかしながら、磁石構造体の対２０Ａ
及び３０Ａ、２０Ｂ及び３０Ｂ、２０Ｃ及び３０Ｃ、２０Ｄ及び３０Ｄ及び２０
Ｅ及び３０Ｅなどのように対応する環状磁石構造体の対の各々において磁石の極
性は同一でなければならない。
【０１０７】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、離散永久磁石アセンブリの細かい
調整用の調整ねじを有する、開いたヨーク構造の磁気プローブを示す概略的な断
面図である、図６を参照されたい。
【０１０８】 磁気プローブ１５１は、２つの平行な略平坦な表面１５８Ａ及び１５８Ｅを有
するヨーク１５８を備える。磁気プローブ１５１は、表面１５８Ｄに取り付けら
れた磁石構造体１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ及び１６０Ｄと、表面１５８Ｅに
取り付けられた磁石構造体１７０Ａ、１７０Ｂ、１７０Ｃ及び１７０Ｄと、を更
に備える。磁石構造体１６０Ａ及び１７０Ａは、ディスク状の形状をなし、そこ
を通過する複数の通路１８０を有する。磁石構造体１６０Ｂ、１６０Ｃ及び１６
０Ｄは、互いに平行な表面１５８Ｄ及び１５８Ｅに垂直な軸線１７５に関して同
心に表面１５８Ｄに配置された環状磁石構造体である。磁石構造体１７０Ｂ、１
７０Ｃ及び１７０Ｄは、軸線１７５に関して同心に表面１５８Ｅに配置された環
状磁石構造体である。
【０１０９】 磁石構造体１６０Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６０Ｄ、１７０Ａ、１７０Ｂ、
１７０Ｃ及び１７０Ｄの磁化極性は、矢印２５によって表されていることに着目
されたい。
【０１１０】 磁気プローブ１５１は、エポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は他の任意の適当
な接着剤若しくは結合材料によって磁石構造体１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６０Ｄ、
１７０Ｂ、１７０Ｃ及び１７０Ｄに夫々取り付けられた場コリメータ１６２Ｂ、
１６２Ｃ、１６２Ｄ、１７２Ｂ、１７２Ｃ及び１７２Ｄを更に備える。磁気プロ
ーブ１５１は、磁石構造体１６０Ａ及び１７０Ａに磁気的に夫々取り付けられた
２つの極部品１６２Ａ及び１７２Ａを更に備える。
【０１１１】 軸線１７５に関する極部品１６２Ａ及び１７２Ａの正確な整列は、通路１８０
を通過しヨーク１５８内に回転可能に螺合される、ねじ１５２の数を調整するこ
とによってなすことができる。軸線１７５に関する場コリメータ１６２Ｂ、１６
２Ｃ、１６２Ｄ、１７２Ｂ、１７２Ｃ及び１７２Ｄの正確な整列は、ヨーク１５
８内に回転可能に螺合されるねじ１５４の数を調整することによってなすことが
できる。ヨーク１５８内のねじ１５２及びねじ１５４の正確な数及び配列は、変
更することができる。
【０１１２】 図２の磁気プローブ１とは対照的に、ダブルヘッドの矢印Ｈ４により表された
場コリメータ１６２Ｂ、１６２Ｃ、１６２Ｄ、１７２Ｂ、１７２Ｃ及び１７２Ｄ
の厚さは、極部品１６２Ａ及び１７２Ａの厚さに等しいことに着目されたい。
【０１１３】 図２の磁気プローブ１とは対照的に、磁石構造体１６０Ｃの磁化極性は、磁石
構造体１６０Ａ、１６０Ｂ及び１６０Ｄの磁化極性と反対であることに更に着目
されたい。同様に、磁石構造体１７０Ｃの磁化極性は、磁石構造体１７０Ａ、１
７０Ｂ及び１７０Ｄの磁化極性とは反対である。
【０１１４】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、スペーサー部材を有する開いたヨ
ーク構造の磁気プローブを示す概略的な断面図である、図７を参照されたい。 磁気プローブ２５１は、２つの平行な略平坦な表面２５８Ｄ及び２５８Ｅを有
するヨーク２５８を備える。磁気プローブ２５１は、スペーサー部材２６１Ａ、
２６１Ｂ、２６１Ｃ及び２６１Ｄに各々取り付けられた磁石構造体２６０Ａ、２
６０Ｂ、２６０Ｃ及び２６０Ｄを更に備える。スペーサー部材２６１Ａ、２６１
Ｂ、２６１Ｃ及び２６１Ｄは、表面２５８Ｄに取り付けられている。磁気プロー
ブ２５１は、スペーサー部材２７１Ａ、２７１Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄに各々
取り付けられた磁石構造体２７０Ａ、２７０Ｂ、２７０Ｃ及び２７０Ｄを更に備
える。スペーサー部材２７１Ａ、２７１Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄは、表面２５
８Ｅに取り付けられている。
【０１１５】 スペーサー部材２６１Ａ、２６１Ｂ、２６１Ｃ、２６１Ｄ、２７１Ａ、２７１
Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄは、軟鉄又は適切な強磁性特性を有する任意の他の材
料から作るのが好ましい。スペーサー部材２６１Ａ、２６１Ｂ、２６１Ｃ、２６
１Ｄ、２７１Ａ、２７１Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄは、スペーサー部材２６１Ａ
、２６１Ｂ、２６１Ｃ、２６１Ｄ、２７１Ａ、２７１Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄ
の上に配置される磁石構造体の構築に対して必要とされる磁石材料の量を減少さ
せるようにヨーク２５８を効率的に延ばすために役立つ。
【０１１６】 磁石構造体２６０Ａ及び２７０Ａはディスク状の形状をなしている。磁石構造
体２６０Ｂ、２６０Ｃ及び２６０Ｄは、互いに平行な表面２５８Ｄ及び２５８Ｅ
に垂直な軸線２７５に関して同心に表面２５８Ｄ上に配置された環状磁石構造体
である。磁石構造体２７０Ｂ、２７０Ｃ及び２７０Ｄは、軸線２７５に関して同
心に表面２５８Ｅ上に配置された環状磁石構造体である。
【０１１７】 磁石構造体２６０Ａ、２６０Ｂ，２６０Ｃ、２６０Ｄ、２７０Ａ、２７０Ｂ、
２７０Ｃ及び２７０Ｄの磁化極性が矢印２５によって表されていることに着目さ
れたい。
【０１１８】 磁気プローブ２５１は、エポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は他の任意の適当
な接着剤若しくは結合材料によって磁石構造体２６０Ｂ、２６０Ｃ、２６０Ｄ、
２７０Ｂ、２７０Ｃ及び２７０Ｄに夫々取り付けられた場コリメータ２６２Ｂ、
２６２Ｃ、２６２Ｄ、２７２Ｂ、２７２Ｃ及び２７２Ｄを更に備える。磁気プロ
ーブ２５１は、磁石構造体２６０Ａ及び２７０Ａに磁気的に夫々取り付けられた
２つの極部品２６２Ａ及び２７２Ａを更に備える。
【０１１９】 磁気プローブ２５１の構成要素は、極部品２６２Ａ及び２７２Ａがエポキシ樹
脂接着剤又は別の適当な結合材料によって磁石構造体２６０Ａ及び２７０Ａに夫
々動かないように固定された状態で固定されるようにしてもよい。その代わりに
、ヨーク２５８が極部品２６２Ａ及び２７２Ａ及び又は場コリメータ２６２Ｂ、
２６２Ｃ、２６２Ｄ、２７２Ｂ、２７２Ｃ及び２７２Ｄの整列を調整するための
調整可能なねじ（図示せず）を備える場合で上記に開示されたように磁気プロー
ブ２５１の構成要素を調整可能であるようにすることもできる。
【０１２０】 磁気プローブ２５１のスペーサー部材２６１Ａ、２６１Ｂ、２６１Ｃ、２６１
Ｄ、２７１Ａ、２７１Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄは矩形断面を持っていたが、本
発明の磁気プローブの他の好ましい実施形態は、スペーサー部材の少なくともい
くつかが他の型の断面を有するように構成することができる。例えば、図８を手
短に参照すると、同図はスペーサー部材のいくつかが台形断面を有する磁気プロ
ーブ２９０を示している。図８の磁気プローブ２９０は、スペーサー部材２６３
Ｂ及び２７３Ｂが台形断面を有することを除いて、図７の磁気プローブ２５１と
同様である。
【０１２１】 本発明の磁気プローブの追加の好ましい実施形態は、スペーサー部材の少なく
ともいくつかが、例えば、図８の互いに対面する対２６１Ａ及び２７１Ａ、２６
３Ｂ及び２７３Ｂ、２６１Ｃ及び２７１Ｃ、並びに、２６１Ｄ及び２７１Ｄなど
、対面する対のスペーサー部材が同一の断面形状を持つと共にプローブ２９０の
軸線２７５に沿って互いから間隔を隔てた互いの鏡像として配列されている限り
、異なる断面形状を持つように構成することができることに着目されたい。
【０１２２】 磁気プローブ２５１（図７）のスペーサー部材２６１Ａ、２６１Ｂ、２６１Ｃ
、２６１Ｄ、２７１Ａ、２７１Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄの全てはダブルヘッド
の矢印Ｈ５で表された同じ厚さを有するが、本発明の磁気プローブの他の好まし
い実施形態は、上文中で開示された対面する対のスペーサー部材の少なくともい
くつかが異なる厚さの値を有するように構成することもできる。例えば、スペー
サー部材２６１Ａ及び２７１Ａは、磁気プローブ２５１の残りのスペーサー部材
より厚くすることができる。
【０１２３】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、異なる厚さの磁石構造体を備える
開いたヨーク構造の磁気プローブを示す概略的な断面図である、図９を参照され
たい。
【０１２４】 磁気プローブ３５１は、２つの対面する略平坦な円状表面３５９Ｄ及び３５９
Ｅ、並びに、２つの対面する複数の略平坦な環状表面３５６Ｄ、３５７Ｄ及び３
５８Ｄと３５６Ｅ、３５７Ｅ及び３５８Ｅとを有するヨーク３５８を備える。表
面３５９Ｄ、３５６Ｄ、３５７Ｄ及び３５８Ｄは軸線３７５に関して同心であり
、表面３５９Ｅ、３５６Ｅ、３５７ＥＥも軸線３７５に関して同心である。
【０１２５】 表面３５９Ｄ、３５９Ｅ、３５６Ｄ、３５７Ｄ、３５８Ｄ、３５６Ｅ、３５７
Ｅ及び３５８の各々が置かれている平面（図示せず）は軸線３７５に垂直に交差
し、交差した各点は軸線３７５に沿って互いから間隔を隔てる。
【０１２６】 磁気プローブ３５１は、表面３５９Ｄ、３５８Ｄ、３５７Ｄ及び３５６Ｄに各
々取り付けられた磁石構造体３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃ及び３６０Ｄを更に
備える。磁気プローブ３５１は、表面３５９Ｅ、３５８Ｅ、３５７Ｅ及び３５６
Ｅに各々取り付けられた磁石構造体３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ及び３７０Ｄ
も更に備える。磁石構造体３６０Ａ及び３７０Ａは、ディスク状の形状をなし、
磁石構造体３６０Ｂ、３６０Ｃ及び３６０Ｄは、軸線３７５に関して同心に配置
された環状磁石構造体である。磁石構造体３７０Ｂ、３７０Ｃ及び３７０Ｄは、
軸線３７５に関して同心に配置された環状磁石構造体である。
【０１２７】 磁石構造体３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃ、３６０Ｄ、３７０Ａ、３７０Ｂ、
３７０Ｃ及び３７０Ｄの磁化極性は矢印２５によって表される。 磁気プローブ３５１は、エポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は他の任意の適当
な接着剤若しくは結合材料によって磁石構造体３６０Ｂ、３６０Ｃ、３６０Ｄ、
３７０Ｂ、３７０Ｃ及び３７０Ｄに夫々取り付けられた場コリメータ３６２Ｂ、
３６２Ｃ、３６２Ｄ、３７２Ｂ、３７２Ｃ及び３７２Ｄを更に備える。磁気プロ
ーブ３５１は、接着剤又は別の適当な結合材料によって磁石構造体３６０Ａ及び
３７０Ａに夫々取り付けられた２つの極部品３６２Ａ及び３７２Ａも更に備える
。
【０１２８】 磁気プローブ３５１は、極部品３６２Ａ及び３７２Ａの、及び又は、磁石構造
体３６０Ｂ、３６０Ｃ、３６０Ｄ、３７０Ｂ、３７０Ｃ及び３７０Ｄの正確な整
列を調整するため上文中で開示したような、ヨーク３５８内に配列した調整ねじ
（図示せず）を備えていてもよい。そのような場合には、極部品３６２Ａ及び３
７２Ａは磁石構造体３６０Ａ及び３７０Ａに各々接着されないが、それらに磁気
的に取り付けられる。磁石構造体３６０Ｂ、３６０Ｃ、３６０Ｄ、３７０Ｂ、３
７０Ｃ及び３７０Ｄは、表面３５８Ｄ、３５７Ｄ、３５６Ｄ、３５８Ｅ、３５７
Ｅ及び３５６Ｅに各々接着されないが、それらの表面に磁気的に取り付けられる
。
【０１２９】 磁石構造体３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃ、３６０Ｄは、Ｈ６、Ｈ７、Ｈ８及
びＨ９とラベルされたダブルヘッドの矢印によって表され、軸線３７５に平行な
方向に沿って測定された夫々異なる厚さを各々有することに着目されたい。しか
しながら、磁石構造体の対面する対３６０Ａ及び３７０Ａ、３６０Ｂ及び３７０
Ｂ、３６０Ｃ及び３７０Ｃ、並びに、３６０Ｄ及び３７０Ｄ同士の磁石構造体の
各々の厚さは同一である。
【０１３０】 厚さＨ６、Ｈ７、Ｈ８及びＨ９は全て互いに異なっているが、本発明の一実施
形態では、厚さＨ６、Ｈ７、Ｈ８及びＨ９のうち少なくともいくつかを同一とす
ることが可能であることに着目されたい。
【０１３１】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、スペーサー部材を有し且異なる厚
さの磁石構造体を備える開いたヨーク構造の磁気プローブを示す概略的な断面図
である、図１０を参照されたい。
【０１３２】 磁気プローブ４５１は、２つの互いに平行な略平坦な表面４５８Ｄ及び４５８
Ｅを有するヨーク４５８を備える。磁気プローブ４５１は、複数の同心ディスク
状スペーサー部材４８１、４８２、４８３及び４８４を更に備える。スペーサー
部材４８１、４８２、４８３及び４８４はエポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は
任意の他の適当な結合材料によって各々が他方に取り付けられている。スペーサ
ー部材４８４は、エポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は任意の他の適当な結合材
料によってヨーク４５８の表面４５８Ｄにも取り付けられている。
【０１３３】 磁気プローブ４５１は、別の複数の同心のディスク状スペーサー部材４９１、
４９２、４９３及び４９４を更に備える。スペーサー部材４９１、４９２、４９
３及び４９４は、エポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は任意の他の適当な結合材
料によって各々が他方に取り付けられている。スペーサー部材４９４は、エポキ
シ樹脂接着剤（図示せず）又は任意の他の適当な結合材料によってヨーク４５８
の表面４５８Ｅにも取り付けられている。磁気プローブ４５１は、エポキシ樹脂
接着剤（図示せず）又は任意の他の適当な結合材料によって、或いは、磁気的引
力によってスペーサー部材４８１、４８２、４８３及び４８４に各々取り付けら
れた磁石構造体４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃ及び４６０Ｄを更に備える。
【０１３４】 磁気プローブ４５１は、上文中で開示されたように、スペーサー部材４９１、
４９２、４９３及び４９４に取り付けられた磁石構造体４７０Ａ、４７０Ｂ、４
７０Ｃ及び４７０Ｄを更に備える。
【０１３５】 スペーサー部材４８１、４８２、４８３、４８４、４９１、４９２、４９３及
び４９４は、軟鉄又は適切な強磁性特性を有する任意の他の材料から作るのが好
ましい。スペーサー部材４８１、４８２、４８３、４８４、４９１、４９２、４
９３及び４９４は、スペーサー部材４８１、４８２、４８３、４８４、４９１、
４９２、４９３及び４９４の上に配置される磁石構造体の構築に対して必要とさ
れる磁石材料の量を減少させるようにヨーク４５８を効率的に延ばすために役立
つ。
【０１３６】 磁石構造体４６０Ａ及び４７０Ａはディスク状の形状をなしている。磁石構造
体４６０Ｂ、４６０Ｃ及び４６０Ｄは、互いに平行な表面４５８Ｄ及び４５８Ｅ
に垂直な軸線４７５に関して同心に配置された環状磁石構造体である。磁石構造
体４７０Ｂ、４７０Ｃ及び４７０Ｄは、軸線４７５に関して同心に配置された環
状磁石構造体である。
【０１３７】 磁石構造体４６０Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃ、４６０Ｄ、４７０Ａ、４７０Ｂ、
４７０Ｃ及び４７０Ｄの磁化極性が矢印２５によって表されている。 磁気プローブ４５１は、エポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は他の任意の適当
な接着剤若しくは結合材料によって磁石構造体４６０Ｂ、４６０Ｃ、４６０Ｄ、
４７０Ｂ、４７０Ｃ及び４７０Ｄに夫々取り付けられた場コリメータ４６２Ｂ、
４６２Ｃ、４６２Ｄ、４７２Ｂ、４７２Ｃ及び４７２Ｄを更に備える。磁気プロ
ーブ４５１は、磁石構造体４６０Ａ及び４７０Ａに磁気的に夫々取り付けられた
２つの極部品４６２Ａ及び４７２Ａを更に備える。
【０１３８】 磁気プローブ４５１の構成要素は、極部品４６２Ａ及び４７２Ａがエポキシ樹
脂接着剤又は別の適当な結合材料によって磁石構造体４６０Ａ及び４７０Ａに夫
々動かないように固定された状態で固定されるようにしてもよい。その代わりに
、磁気プローブ４５１が、極部品４６２Ａ及び４７２Ａ及び又は場コリメータ４
６２Ｂ、４６２Ｃ、４６２Ｄ、４７２Ｂ、４７２Ｃ及び４７２Ｄの整列を調整す
るため、ヨーク４５８に回転可能に取り付けられてヨーク４５８を通過し、スペ
ーサー部材４８１、４８２、４８３、４８４、４９１、４９２、４９３及び４９
４を適切に通過する調整可能なねじ（図示せず）を備える場合で上記に開示され
たように磁気プローブ４５１の構成要素を調整可能であるようにすることもでき
る。
【０１３９】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、極部品を持たない開いたヨーク構
造の磁気プローブ５０１を示す概略的な断面図である、図１１を参照されたい。 磁気プローブ５０１は、２つの平行な略平坦な表面５０８Ａ及び５０８Ｅを有
するヨーク５０８を備える。磁気プローブ５０１は、表面５０８Ｄに取り付けら
れた磁石構造体５６０Ａ、５６０Ｂ及び５６０Ｃと、表面５０８Ｅに取り付けら
れた磁石構造体５７０Ａ、５７０Ｂ及び５７０Ｃと、を更に備える。磁石構造体
５６０Ａ、５６０Ｂ及び５６０Ｃは、互いに平行な表面５０８Ｄ及び５０８Ｅに
垂直な軸線５７５に関して同心に表面５０８Ｄに配置された環状磁石構造体であ
る。磁石構造体５７０Ａ、５７０Ｂ及び５７０Ｃは、軸線５７５に関して同心に
表面５０８Ｅに配置された環状磁石構造体である。
【０１４０】 磁石構造体５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５７０Ａ、５７０Ｂ及び５７０Ｃ
の磁化極性が矢印２５によって表されている。 磁気プローブ５０１は、エポキシ樹脂接着剤（図示せず）又は他の任意の適当
な接着剤若しくは結合材料によって磁石構造体５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、
５７０Ａ、５７０Ｂ及び５７０Ｃに夫々取り付けられた場コリメータ５６２Ａ、
５６２Ｂ、５６２Ｃ、５７２Ａ、５７２Ｂ及び５７２Ｃを更に備える。
【０１４１】 磁気プローブ５０１の構成要素は接着剤によってヨーク５０８に固定されてい
るが、磁気プローブの他の実施形態は、上文中で詳細に開示されたように調整可
能な構成要素及び調整ねじ（図示せず）を持ち得るように構成することもできる
ことに着目されたい。そのような好ましい実施形態では、環状磁石構造体５６０
Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５７０Ａ、５７０Ｂ及び５７０Ｃのうち１つ又はそれ
以上がヨーク５０８に接着されないことになるが、調整ねじを適切に回転させる
ことにより調整可能な磁石構造体の再整列を可能にするため磁気的に取り付けら
れる。
【０１４２】 本発明の磁気プローブに、イメージングされる器官即ち身体部分（図示せず）
へのアクセスを提供するため追加の開口を備えることが有効であることに更に着
目されたい。ここで、手短に参照される図１２は、ヨーク内に通路を有する磁気
プローブ６０１を示す概略的な断面図である。図１２の磁気プローブ６０１は、
ヨーク５０８（図１１）とは対照的に図１２の磁気プローブ６０１のヨーク６０
８がそこを通過する２つの通路６０９Ａ及び６０９Ｂを有することを除いて、図
１１の磁気プローブ５０１と同様である。通路６０９Ａ及び６０９Ｂは、プロー
ブ６０１内の空間６０５にイメージング又は外科手術の目的のため役立つ手術道
具又は他の任意の器具をイメージング又は手術の間に挿入するため使用すること
ができる。
【０１４３】 上文中で開示された好ましい実施形態では、様々な磁石構造体又は極部品のう
ち幾つか又は全てが、同心の環状磁石構造体の軸線に対してある角度に傾けるこ
とができるが、単一の磁石構造体又は単一の極部品のみが全体ユニットとして傾
けることができることに着目されたい。
【０１４４】 ここで、本発明の別の好ましい実施形態に係る、多重区分の同心環状でディス
ク状をなした磁石構造体を有する、磁気プローブの部分を示す側面図である、図
１３を参照されたい。
【０１４５】 図１３は、磁気プローブ（図示せず）のヨーク（図示を明瞭にするためその全
体が図示されていない）のプロング７０８Ａを示している。プロング７０８Ａは
、磁気プローブのイメージング体積領域（図示せず）に向かって対面するその内
側から示されている。この側面図は、４つの極部品セグメント７６０Ａ、７６０
Ｂ、７６０Ｃ及び７６０Ｄと、１２のアーク状場コリメータセグメント７７０Ａ
、７７０Ｂ、７７０Ｃ、７７０Ｄ、７８０Ａ、７８０Ｂ、７８０Ｃ、７８０Ｄ、
７９０Ａ、７９０Ｂ、７９０Ｃ及び７９０Ｄとを示している。極部品セグメント
７６０Ａ、７６０Ｂ、７６０Ｃ及び７６０Ｄと、アーク状場コリメータセグメン
ト７７０Ａ、７７０Ｂ、７７０Ｃ、７７０Ｄ、７８０Ａ、７８０Ｂ、７８０Ｃ、
７８０Ｄ、７９０Ａ、７９０Ｂ、７９０Ｃ及び７９０Ｄとは、磁気プローブのヨ
ークのプロング７０８Ａに取り付けられた磁石構造体（図示せず）の上に載って
いる。極部品セグメントと、アーク状場コリメータセグメントとの磁石構造体上
の配列は、図６のプローブ１５１に示された配列と同様である。しかしながら、
モノリシックなディスク状構造である、図６の磁石構造体１６０Ａ及び極部品１
６２Ａとは対照的に、図１３の極部品は、４つのセグメント７６０Ａ、７６０Ｂ
、７６０Ｃ及び７６０Ｄに区分されている。
【０１４６】 同様に、モノリシックな環状強磁性構造である、図６の磁気プローブ１５１の
場コリメータ１６２Ｂ、１６２Ｃ及び１６２Ｄとは対照的に、図１３の場コリメ
ータは、場コリメータセグメント７７０Ａ、７７０Ｂ、７７０Ｃ、７７０Ｄ、７
８０Ａ、７８０Ｂ、７８０Ｃ、７８０Ｄ、７９０Ａ、７９０Ｂ、７９０Ｃ及び７
９０Ｄに区分されており、それらの下には対応する磁石構造体（図示せず）が存
在している。
【０１４７】 極部品セグメント７６０Ａ、７６０Ｂ、７６０Ｃ及び７６０Ｄと、アーク状場
コリメータセグメント７７０Ａ、７７０Ｂ、７７０Ｃ、７７０Ｄ、７８０Ａ、７
８０Ｂ、７８０Ｃ、７８０Ｄ、７９０Ａ、７９０Ｂ、７９０Ｃ及び７９０Ｄと、
それらの下に存在する磁石構造体（図示せず）とは、ヨークプロング７０８Ａの
表面に達する隙間７４５によって分離されている。
【０１４８】 この磁気プローブ設計のこの好ましい実施形態の利点は、セグメント７６０Ａ
、７６０Ｂ、７６０Ｃ及び７６０Ｄと、セグメント７７０Ａ、７７０Ｂ、７７０
Ｃ、７７０Ｄ、７８０Ａ、７８０Ｂ、７８０Ｃ、７８０Ｄ、７９０Ａ、７９０Ｂ
、７９０Ｃ及び７９０Ｄとの各々が、上文中で開示された他の調整ねじの調整と
同様の仕方で各々のセグメント下のプロング１０８Ａに調整可能に取り付けられ
た複数の調整ねじ（図示せず）を使用してセグメントの方向を変化させることに
よって個別に調整可能とされているということである。更に加えて、イメージン
グ体積領域１０（図２）内の磁場の均一性の調整即ちチューニングを実行するた
め上記開示された任意セグメントの下にある磁石材料の量を調整することが可能
である。
【０１４９】 このことは、イメージング体積領域（図示せず）内の磁場整列及び他の特性を
より正確にチューニングすることを可能にする。 図１３の好ましい実施形態は、プロング当たり１６個のセグメントを有してい
たが（かくして、磁気プローブは全体として３２個のセグメントを有する）、磁
気プローブは、他の異なる数のセグメントを用いて構成することも可能であるこ
とに着目されたい。セグメントの数は、とりわけ、きめ細かいチューニングの必
要とされる度合い、並びに、値段及び構成の容易さを実用上考慮することによっ
て決定される。
【０１５０】 極部品、コリメータ及びそれらの下にある磁石構造体の各々は、異なる数のセ
グメントを持つことができるということに更に着目されたい。例えば、本発明の
別の好ましい実施形態では、極部品（図示せず）及びその下にある磁石構造体（
図示せず）が４個のセグメントを持ち、第１のコリメータ（図示せず）及びその
下にある磁石構造体（図示せず）が８個のセグメントを持ち、並びに、第２のコ
リメータ（図示せず）及びその下にある磁石構造体（図示せず）が１６個のセグ
メントを持ち得る。加えて、本発明の更に別の好ましい実施形態によれば、コリ
メータ（図示せず）及びそれらの下にある磁石構造体（図示せず）は、残りのコ
リメータ（図示せず）及びそれらの下にある磁石構造体（図示せず）が区分化さ
れない一方で、区分化され得る。かくして、極部品、コリメータ及びそれらの下
にある磁石構造体の各セグメントにおける区分化の度合い及びセグメント数に関
する多数の変更及び置換が本発明の範囲以内で可能となる。
【０１５１】 図６乃至図１２に示された好ましい実施形態が固体のモノリシックな構造とし
て各々作られた磁石構造体を開示しているが、図６乃至図１２の好ましい全実施
形態の磁石構造体を図５に示され上文中で詳細に開示されたように一緒に接着さ
れた複数の磁石ブロックから構成することもできることに更に着目されたい。
【０１５２】 上文中で開示された磁気プローブの全ての好ましい実施形態では、磁気プロー
ブのイメージング体積領域に面するヨークの単一プロングの全ての場コリメータ
及び極部品の表面が、最適化手続きを簡単に且つ容易にするため同一平面にあっ
たが、本発明の他の好ましい実施形態は、磁気プローブのイメージング体積領域
に面するヨークの単一プロングの全ての場コリメータ及び極部品の表面が同一平
面でないということに更に着目されたい（例えば、以下の図１７に示された磁石
の好ましい実施形態を見よ）。
【０１５３】 更になお、上文中に開示された全ての好ましい実施形態では、全ての場コリメ
ータが同一の厚さを有していたが、本発明の他の好ましい実施形態では、ヨーク
の同じプロングに取り付けられた場コリメータの少なくとも幾つかが異なる値の
厚さを持つことが可能である。
【０１５４】 更に、上文中に開示された好ましい実施形態の全ての場コリメータ及び極部品
の厚さは、その下にある対応する磁石構造体の磁場強度レベルで磁気飽和に達し
ないように選択されている。
【０１５５】 本明細書中では、構成要素の厚さという用語は、磁気プローブの２つの対面す
る同心の複数の場コリメータの中心点の間を通過する軸線に平行な軸線に沿って
構成要素の寸法を指し示すために常に使用される、ということに着目されたい。
【０１５６】 更に、上文中で開示された好ましい実施形態の磁石構造体は、単一型式の永久
磁化材料を含むように開示されたが、本発明の範囲及び精神の範囲内で様々な型
式のハイブリッドの磁石設計を使用することも可能である。例えば、図２の磁石
構造体の対２０Ｅ及び３０Ｅなどの本発明の磁気プローブの好ましい実施形態に
おけるいくつかの対面する磁石構造体対の少なくとも一つが、異なる永久磁化材
料から作られた少なくとも２層から構成することができる。これに限定されない
例では、層のうち一つが永久磁化されたＦｅＮｄＢから作ることができ、他の層
がサマリウム−コバルトの永久磁石から作られてもよい。
【０１５７】 ハイブリッド磁気プローブ設計に関するこれに限定されない別の例は、対向す
る相補的な異なる磁石構造体対が異なる型の永久磁化材料から作られた磁気プロ
ーブである。例えば、図２の好ましい実施形態では、対向する相補的な磁石構造
体の対２０Ｅ及び３０Ｅが永久磁化されたサマリウム−コバルト合金から作られ
、その一方で、対向する相補的な磁石構造体の他の対２０Ａ及び３０Ａ、２０Ｂ
及び３０Ｂ、２０Ｃ及び３０Ｃ、並びに２０Ｅ及び３０Ｅが永久磁化されたＦｅ
ＮｄＢ合金から作られてもよい。様々な磁石の材料及び設計の多数の組み合わせ
並びに置換が本発明の範囲内で可能であることは当業者に理解されよう。
【０１５８】 本発明に係る磁気プローブの永久磁石アセンブリの構成を決定するための方法
は、イメージング体積領域内の望ましい主要磁場強度と共に磁気プローブの特定
の望ましい手段に対して要求される寸法Ｗ（図２）及びＤＷ（図３）を選択する
工程と、様々な磁石構造体、場コリメータ及び又は極部品の空間配置工程と、を
含み、更に加えて、充填因子（filling factor）が様々な場コリメータ及び極部
品の下にある環状磁石構造体の各々に対して計算される。
【０１５９】 充填因子は、上文中に開示された環状磁石構造体に対して定義された名目上の
体積内に含まれる磁石材料のトータルの体積と、この名目上の体積内に含まれる
トータルの空洞体積と、の比率として定義される。この充填因子は、磁石ブロッ
クの数、並びに、特有の充填比率が決定された特定の永久磁石構造体内に含まれ
るべき当該磁石ブロックの空洞部の配列を決定するため使用することができる。
【０１６０】 磁気プローブ設計を最適化する方法は、他の型式の最適化手法を含むように様
々に変更することも可能である。例えば、磁気プローブの構造上の寸法及びスタ
ーティングパラメータとしてのイメージング体積領域内で必要とされる磁場強度
を提供し、最小コストとなるように設計を最適化してもよい。
【０１６１】 寸法上のパラメータ及び永久磁石アセンブリの様々な構成要素の充填比率の最
適化及び計算の方法が当該技術分野で周知されているので、本明細書では、これ
以上説明しないことにする。
【０１６２】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、開いたヨーク構造の磁石を設計す
るための方法を理解する上で役立つ場生成器の概略的な断面図である、図１４を
参照されたい。
【０１６３】 図１４は、２つの場生成器の構造８００及び８００Ａの断面を示している。場
生成器８００は、極部品Ｃ（３）と、磁石構造体Ｍ（３）と、を備える。場生成
器８００Ａは、極部品Ｃ（３）Ａと、磁石構造体Ｍ（３）Ａと、を備える。極部
品Ｃ（３）及びＣ（３）Ａは、強磁性材料から作られ、且つ、共通軸線８１５に
沿って距離２Ｚ0だけ互いから分離された２つの平行なディスク状極部品である 。軸線８１５は、この平行な極部品Ｃ（３）及びＣ（３）Ａの中心を通過し、極
部品Ｃ（３）の表面Ｓ０に垂直である。軸線８１５は交差点８１７でＺ＝０平面
（図示せず）と交差する。表面Ｓ０は、ポイント８１７に面する、極部品Ｃ（３
）の側に存在する。極部品Ｃ（３）の表面Ｓ１は表面Ｓ０に平行である。表面Ｓ
１はポイント８１９において軸線８１５と交差する。
【０１６４】 磁石構造体Ｍ（３）及びＭ（３）Ａは磁石材料を備える。上文中で詳細に開示
され、図２、４、５及び１３に示されたように、磁石構造体Ｍ（３）及びＭ（３
）Ａの磁石材料は、固体磁石材料のモノリシックなディスク又は環状構造であっ
てもよく、或いは、磁気的引力によって一緒に保持された又は適切な接着剤によ
って一緒に接着された磁石材料のブロック若しくはセグメントから構成されたデ
ィスク状若しくは環状構造であってもよい。磁石材料のブロックはそれらの間に
空洞部（図示せず）を有していてもよい。ブロック又はセグメントは、例えばエ
ポキシ樹脂、プラスティックなどの非磁性若しくは非強磁性材料など内部に埋め
込まれてもよい。
【０１６５】 極部品Ｃ（３）の表面Ｓ０から延びるシリンダー８１０を考えてみよう。シリ
ンダー８１０の軸線は軸線８１５と一致する。シリンダー８１０は高さＺ0及び 半径ｒ0≦Ｒ、ここでＲは中央極部品Ｃ（３）の半径である。磁気ポテンシャル は極部品Ｃ（３）の表面Ｓ０上で一定であり、対称条件の故にＺ＝０平面でゼロ
でなければならない。図１４のＺ＝０平面は、極部品Ｃ（３）及びＣ（３）Ａか
ら等距離に配置された中央平面（図示せず）であり、当該図面頁の平面に垂直で
ある。ライン８１６は、Ｚ＝０平面（図示せず）の該当図面頁の平面への交差を
表している。シリンダー８１０の内側の磁気ポテンシャルφ（ｒ，Ｚ）は（１）
式によって与えられる。
【０１６６】
【数３】
【０１６７】 ここで、Ｉ0（ｘ）はｘの変形ベッセル関数（modified Bessel function）を表 す。（１）式の磁気ポテンシャルφ（ｒ，Ｚ）に対応する磁場Ｈ（ｒ，ｚ）は、
（２）式で与えられる。
【０１６８】
【数４】
【０１６９】 表現ａ0／ｚ0は、基本の磁場展開項（ゼロ次の調和級数項）を表し、（２）式
の右辺の残りの項は、磁場のより高次な調和級数項を表している。 シリンダー８１０内の磁場を特定レベルの均一性に持っていくため、ある一定
数の高次調和級数項が、相殺若しくは補償される必要がある。
【０１７０】 相殺される必要がある調和級数項の数Ｎは、中央極部品Ｃ（３）の半径Ｒによ
って決定される。より大きいＲに対してより小さいＮが必要とされる。実際には
、磁石の設計は、中央極部品の半径寸法（及び従って磁石全体の寸法）と、（２
）式の係数ａ1，ａ2，．．．ａNを含むＮ個の調和級数項を相殺するため必要と される追加の環状コリメータ及び磁石構造体の残りの構造の複雑さとの間のトレ
ードオフである。
【０１７１】 典型的には、３乃至４個の調和級数項（Ｎ＝３乃至４）を相殺するための磁石
設計は、百万（ｐｐｍ）当たり±５０の部品の磁場均一性でＦＯＶを有するヨー
ク構造のＭＲＩ磁石のために合理的で実用的に開始するための選択である。しか
しながら、Ｎの他の値も、とりわけ許容誤差及び他の因子を作り出すＦＯＶの望
ましいサイズ及び均一性に依存して使用することもできる。
【０１７２】 上文中で開示された従来技術の設計方法では、永久磁石は、典型的に、２つの
異なる分離して設計された構造で設計される。第１に、場生成器は、特定の場強
度を達成するため設計され、次いで、１又はそれ以上の磁石エレメント及びコリ
メータを含むフィルター構造が調和級数項を相殺するため設計される。
【０１７３】 これとは対照的に、本発明の設計方法によって使用されるアプローチは、最初
に設計された多重エレメント構造が、特有の均一性を備えた磁場を生成するよう
に最初の設計段階で一つの多重エレメント構造に場生成器及びフィルター構造を
結合することである。このアプローチの利点は、比較的コンパクトな磁石の設計
を可能とするということである。
【０１７４】 この改善されたコンパクトさは、最初の設計工程が、設計された磁石の全エレ
メントの所望の磁場への寄与を考慮するという事実から生じる。 ここで、本発明の磁石設計方法で開始する設計として役立つ一例としての予備
的な磁石の概略断面図である、図１５を参照されたい。
【０１７５】 図１５の開始磁石構成８０１は、図１４の２つの場生成器の構造８００及び８
００Ａを備える。開始磁石構成８０１は、軟鉄又は別の適当な強磁性材料から作
られた、開いた強磁性ヨーク８０８を更に備える。ヨーク８０８は、Ｚ＝０平面
（図示せず）に平行な２つの平行平面対向表面８０８Ｅ及び８０８Ｄを有する。
磁石構造体Ｍ（３）は、ヨーク表面８０８Ｅ及び極部品Ｃ（３）の間に配置され
ている。磁石構造体Ｍ（３）Ａはヨーク表面８０８Ｄと極部品Ｃ（３）Ａとの間
に配置されている。
【０１７６】 開始磁石構成８０１は、２つの相補的に対向する対の同心環状コリメータＣ（
２）及びＣ（１）、並びに、Ｃ２（Ａ）及びＣ（１）Ａと、以下で環状磁石構造
体Ｍ（Ｋ）及びＭ（Ｋ）Ａとしても言及される、２つの相補的に対向する対の同
心環状磁石構造体Ｍ（２）及びＭ（１）、並びに、Ｍ（２）Ａ及びＭ（１）Ａと
、を更に備える。ここで、Ｋ＝１，２，．．．Ｎ＋１は、磁石構造体Ｍ（Ｋ）及
び相補的な磁石構造体Ｍ（Ｋ）Ａの位置を示す位置インデックスである。例えば
、図１５に例として示した開始磁石設計では、Ｍ（１）及びＭ（１）Ａが場生成
構造８００及び８００Ａを各々取り囲む相補的な最も外側にある対の磁石構造体
（Ｋ＝１）を表している。Ｍ（２）及びＭ（２）Ａは、磁石構造体Ｍ（１）及び
Ｍ（１）Ａの内側に配置された次の対（Ｋ＝２）の相補的な磁石構造体を表して
いる。Ｍ（３）及びＭ（３）Ａは、場生成器構造８００及び８００Ａの最も内側
磁石構造体である。
【０１７７】 相補的な環状（又はディスク状）磁石構造体Ｍ（Ｋ）及びＭ（Ｋ）Ａの選択さ
れた任意の対に含まれる２つの環状磁石構造体の磁場極性（図示せず）は同一で
あり、軸線８１５に平行に向けられている。しかしながら、異なる相補的な対Ｍ
（Ｋ）及びＭ（Ｋ）Ａの極性は、上文中で開示したように互いに異なっていても
よい（その一つに対して、これに限定されない例示の実施形態である図６を見よ
）。磁石構造体Ｍ（３）及びＭ（３）Ａの磁場極性が、磁石構造体Ｍ（３）及び
Ｍ（３）Ａ両方のＮ極（図示せず）が最初に左方又は右方に面する状態でセット
されてもよいが、残りの対向する磁石構造体の対の磁場極性は、詳細を後述して
開示されるように設計方法の各工程によって決定されることに着目されたい。
【０１７８】 磁石構造体Ｍ（２）は、ヨーク表面８０８ＤとコリメータＣ（２）Ａとの間に
配置され、磁石構造体Ｍ（１）は、ヨーク表面８０８ＥとコリメータＣ（１）と
の間に配置される。磁石構造体Ｍ（２）Ａは、ヨーク表面８０８Ｄとコリメータ
Ｃ（２）Ａとの間に配置され、磁石構造体Ｍ（１）Ａは、ヨーク表面８０８Ｅと
コリメータＣ（１）Ａとの間に配置される。
【０１７９】 コリメータＣ（２）、Ｃ（１）、Ｃ（２）Ａ及びＣ（１）Ａの、及び、極部品
Ｃ（３）及びＣ（３）Ａの各々の厚さは、ＨＣKで示される。ここで、Ｋは上文 中で説明したインデックスである。
【０１８０】 磁石構造体Ｍ（３）、Ｍ（３）Ａ、Ｍ（２）、Ｍ（２）Ａ、Ｍ（１）及びＭ（
１）Ａの各々の厚さは、ＨKで示される。ここで、Ｋは上文中で説明したインデ ックスである。
【０１８１】 図１５の磁石設計の最初のステップでは、極部品Ｃ（３）及びＣ（３）Ａの各
々の、及び、コリメータＣ（２）、Ｃ（１）、Ｃ（２）Ａ及びＣ（１）Ａの各々
における軸線８１５の方向に沿った厚さＨKは、共通値ＨＣにセットされ得る。 同様に、図１５の設計の最初のステップでは、磁石構造体Ｍ（３）、Ｍ（３）Ａ
、Ｍ（２）、Ｍ（２）Ａ、Ｍ（１）及びＭ（１）Ａの各々は、軸線８１５の方向
で同一の厚さＨを有するようにセットされ得る。各々のコリメータ及び極部品に
対して、Ｚ＝０平面と、このＺ＝０平面から離れて面したコリメータ又は極部品
の表面との間の距離は、ＤKとして定義され、関係式ＤK＝Ｚ0＋ＨＣKによって与
えられる。極部品及びコリメータの各々は、内側半径値Ｒ（Ｋ）IN及び外側半径
値Ｒ（Ｋ）OUTが割り当てられる。ここで、Ｋ＝１、２、．．．Ｎ＋１は、上文 中で開示された位置インデックスである。
【０１８２】 図１５に示されたこれに限定されない例では、極部品Ｍ（３）は、内側半径Ｒ
（３）IN＝０（図示せず）（極部品がディスクであり環状構造でないので）及び
外側半径Ｒ（３）OUT＝Ｒを有する。コリメータＣ（２）は内側半径Ｒ（２）IN 及び外側半径Ｒ（２）OUTを有し、コリメータＣ（１）は内側半径Ｒ（１）IN及 び外側半径Ｒ（１）OUTを有する。
【０１８３】 極部品Ｍ（３）及びＭ（３）Ａは、隙間８４５及び８４５Ａによって、対応す
る隣接するコリメータＣ（２）及びＣ（２）Ａから各々分離されている。コリメ
ータＣ（２）及びＣ（２）Ａは、隙間８４６及び８４６Ａによって、対応する隣
接するコリメータＣ（１）及びＣ（１）Ａから各々分離されている。
【０１８４】 隙間８４６及び８４５の径方向寸法は、同一であっても、又は、そうでなくて
もよい。隙間８４６Ａ及び８４５Ａの径方向寸法は、同一であっても、又は、そ
うでなくてもよい。しかしながら、設計上対称性を考慮した故に、対向する相補
的な隙間８４５及び８４５Ａの径方向寸法は同一であり、対向する相補的な隙間
８４６及び８４６Ａの径方向寸法は同一である。例えば、隙間８４５及び８４５
Ａの径方向寸法はＲ（２）IN−Ｒに等しく、隙間８４６及び８４６Ａの径方向寸
法はＲ（１）IN−Ｒ（２）OUTに等しい。
【０１８５】 上文中で詳細に開示し、図２、４、５及び１３で示したように、磁石構造体Ｍ
（３）、Ｍ（２）、Ｍ（１）、Ｍ（３）Ａ、Ｍ（２）Ａ及びＭ（１）Ａの磁石材
料は、固体磁石材料のモノリシックな環状構造であってもよく、或いは、磁石材
料のセグメント又はブロックから構成することもできる。磁石材料のブロックは
、それらの間に空洞部（図示せず）を持つ。これらのブロックは、磁気的引力に
より一緒に保持され又は適切な接着剤により一緒に接着されてもよく、或いは、
その代わりに、例えばエポキシ樹脂、プラスティックなどの非磁性、非強磁性の
材料内に埋め込むこともできる。磁石構造体Ｍ（３）、Ｍ（３）Ａ、Ｍ（２）、
Ｍ（１），Ｍ（２）Ａ及びＭ（１）Ａは全て同様の構成を持つ。例えば、本発明
の好ましい実施形態によれば、磁石構造体Ｍ（３）、Ｍ（３）Ａ、Ｍ（２）、Ｍ
（１），Ｍ（２）Ａ及びＭ（１）Ａは、エポキシ樹脂内に埋め込まれた非均一ブ
ロックの磁石材料から全て構成することができる。その代わりに、本発明の別の
好ましい実施形態によれば、磁石構造体Ｍ（３）、Ｍ（３）Ａ、Ｍ（２）、Ｍ（
１），Ｍ（２）Ａ及びＭ（１）Ａは、磁化材料のモノリシックな環状構造として
全て構成することができる。その代わりに、磁石構造体Ｍ（３）、Ｍ（３）Ａ、
Ｍ（２）、Ｍ（１），Ｍ（２）Ａ及びＭ（１）Ａの１又はそれ以上は、残りの磁
石構造体がエポキシ樹脂に埋め込まれた磁石材料の不均一ブロックから構成する
ことができる一方で、磁化材料のモノリシックな環状構造として構成することが
できる。
【０１８６】 理論的には、磁石８０１の磁石構造体のうち任意磁石構造体の構成方法の任意
の組み合わせが可能であるということが当業者には理解されよう。しかしながら
、以下に詳細に開示されたように、実用上の考慮によって磁石構造体構成の選択
は限定され得る。
【０１８７】 図示を明瞭にするため、図１５の予備的な磁石設計８０１は、２つだけの予備
的な対の環状コリメータＣ（２）、Ｃ（１）、Ｃ（２）Ａ及びＣ（１）Ａと、シ
リンダー８１０内の磁場の２つの調和級数項（Ｎ＝２）を相殺するように設計さ
れた、２つの相補的な対の対応する環状磁石構造体Ｍ（２）、Ｍ（１）、Ｍ（２
）Ａ及びＭ（１）Ａと、を含んで示されているが、この設計は例示の方法のみに
よって与えられ、他の開始設計は、追加の相補的な対の環状コリメータ、及び、
より大きな数Ｎの調和級数項を相殺するための環状磁石構造体とを備える本発明
の設計方法で使用することができる。
【０１８８】 高次調和級数項を相殺するための計算は、（１）式及び（２）式の係数ａ1， ．．．ａNが対応する相補的な環状磁石構造体Ｍ（Ｋ）及びＭ（Ｋ）Ａの平均磁 化値ＪK（Ｋ＝１，２，．．．Ｎ＋１）の線形関数であるという事実に基づいて いる。
【０１８９】
【数５】
【０１９０】 ここで、ｊ＝１，．．．Ｎであり、マトリックスＭjkはＫ番目の相補的な磁石構
造体対を有する磁石に対して次のように定義される。
【０１９１】
【数６】
【０１９２】 ここで、ｍ11は、Ｋ＝１である最外側の磁石構造体の（２）式及び（３）式の
調和展開係数ａ1への寄与、ｍ23は、Ｋ＝３である磁石構造体の調和展開係数ａ2 への寄与であり、及びその他も同様である。
【０１９３】 マトリックスＭjKは、磁石の幾何学形状（全ての強磁性コリメータ及び極部品
並びに全ての磁石構造体の寸法及び位置）にのみ依存し、有限要素法（ＦＥＭ）
又は境界要素法（ＢＥＭ）を使用して、数値的にのみ計算することができる。こ
れらの数値計算法は磁石設計の分野で周知されており、従って、これ以上説明し
ないことにする。
【０１９４】 シリンダー８１０内の磁場のばらつきΔＨがεＨ（例えば、ε＝１０-4＝１０
０ｐｐｍ）より小さいことを望む場合、次の（４）式を満足しなければならない
。
【０１９５】
【数７】
【０１９６】 ａ1，ａ2，ａ3，．．．ａNの厳密な相殺は、（４）式の不等式が満たされるこ
とに対して十分条件ではあるが必要条件ではないことに着目されたい。これは、
ＦＯＶ内の磁場における望ましい度合いの均一性が、必ずしも全ての調和級数項
を完全に相殺することなく達成し得るということを意味する。例えば、設計は、
ａj値がゼロではないが、（４）式の不等式が満たされるほど十分に小さくする ように選択することができる。更に、設計は、ａｊ値のいくつかがゼロではない
が、それらの総和が（４）式の不等式が満たされるほど十分小さい値を持つこと
ができるように反対符号を持ち得るように選択することができる。実際には、そ
のような解が望ましい磁石を実施するために使用される。
【０１９７】 ここで、本発明の好ましい実施形態に係る、磁石設計方法の各工程を示す概略
的な制御流れ図である、図１６を参照されたい。 本方法は、発明者らにより書かれたプログラムによって実行される。
【０１９８】 本方法は、設計されるべき磁石のａ0，ｚ0及びｒ0の望ましい値（図１５を見 よ）をセットすることによって開始される（ステップ８５０）。次に、設計者が
設計された磁石により相殺されるべき調和級数項の数であるＮの値をセットする
工程に移行する（ステップ８５２）。実用上、とりわけｚ0の選択値及び製造上 の許容範囲に依存してＮ＝２〜６の範囲でセットされる。
【０１９９】 次に、設計者が、初期設計における極部品、コリメータ及び磁石構造体の初期
寸法パラメータをセットする工程に移行する。これらのパラメータは、位置イン
デックスＫ（図１５）を有する、極部品及びコリメータの初期の厚さであるＨＣ K の値を含む。実際には、ＨＣKの値は、全ての対の極部品及びコリメータに対し
て２．５ｃｍとして最初に設定され得るが、他の異なる値も使用することができ
る。これらのパラメータは、設計された磁石の磁石構造体のＫ番目の対の初期の
厚さを表すＨKも含んでいる。ＨKの初期値は、均等にＨK＝Ｈとしてセットされ 、これは、ａ０の望ましい値及び場生成器の磁石構造体（例えば図１５のＭ（３
）及びＭ（３）Ａ）を構成するため使用される磁石材料の残留磁気値Ｂｒから大
まかに推定される。
【０２００】 ステップ８５４におけるパラメータセットは、ポイント８１７とポイント８１
９との間の軸線８１５上の距離Ｄとして最初にセットされるＤKも含んでいる。 Ｄの値は、与えられた値ｚ0及びＨＣのセット値（Ｄ＝ｚ0＋ＨＣ）から計算する
こともできる。
【０２０１】 ステップ８５４におけるパラメータセットは、磁石の初期設計における極部品
及びコリメータの内側半径Ｒ（Ｋ）IN及び外側半径Ｒ（Ｋ）OUTを各々表す複数 の値も含む。例えば、図１５の初期磁石設計に対して、ステップ８５４における
複数の内側及び外側半径パラメータセットは、Ｒ（３）IN＝０、Ｒ（３）OUT＝ Ｒ、Ｒ（２）IN、Ｒ（２）OUT、Ｒ（１）IN及びＲ（１）OUTを含む。実際には、
当該技術分野で周知されている経験に基づく指針は、極部品の外側半径（図１５
で示されるようにディスク状の極部品であると仮定する）をＲ（Ｎ＋１）OUT＝ Ｒ≧２ｒ０（ｒ０は図１４のシリンダーＦＯＶの半径である）としてセットする
ことである。
【０２０２】 典型的には、コリメータの内側及び外側半径に対する初期の推定は、公式Δｒ K ≒ｚ0／Ｋπを用いることによって実行される。ここでΔｒKは、位置インデッ クスＫを有する、コリメータ又は極部品の外側及び内側半径の間の差異を表す。
【０２０３】 更に、設計者は、コリメータ間の隙間の全ての半径寸法の初期値として、及び
、中央の極部品及び最内側コリメータの間の隙間の半径寸法に対して２．５ｃｍ
の値を使用してもよい。例えば、図１５の全ての隙間８４５、８４６、８４５Ａ
及び８４６Ａは、２．５ｃｍの半径分離距離に最初にセットされてもよいが、そ
の隙間が、ポイント８１７（図１５）に面する、異なるコリメータ及び極部品の
表面が実用上夫々の等ポテンシャル面を構成するほど十分な大きさである限り、
他の異なる値も使用してもよい。
【０２０４】 マトリックスＭjKは、周知されたＦＥＭ又はＢＥＭ法を使用することによって
上文中に開示されたように数値的に計算される（ステップ８５６）。マトリック
スＭjKは、上文中で開示されたように磁石構造体の平均残留磁気値ＪKを計算す るため使用される（ステップ８５８）。この計算は、主要磁場の磁化方向に対す
る、位置インデックスＫを持つ磁石構造体の磁石材料の磁化方向を定義する、異
なるＪK値の符号も決定する。ＪKの負の符号は、インデックスＫを持つ磁石構造
体の磁石材料の磁化方向が主要磁場の方向に１８０°をなして方向付けられてい
るということを示している。
【０２０５】 このプログラムは、Ｋの全ての値に対してＪKの絶対値がＪMAXより小さいか或
いは等しいか否かを判定する（ステップ８６０）。ＪMAXは、当該磁石の磁石構 造体を構成するため利用可能な任意の磁石材料のうち最も高い残留磁気である。
【０２０６】 Ｋの一つ又はそれ以上の値に対してＪKの絶対値がＪMAXより大きい場合、この
ことは、利用可能な磁石材料を使用しては最初の磁石設計を実際に構成すること
ができないということを示しており、本プログラムは、初期設定されたパラメー
タＨＫ、ＨＣＫ、ＤＫ、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTの一つ又はそれ以上をリセ ットするためステップ８５４に制御を戻す。例えば、ＪK値の一つがＪMAX値より
大きい場合、位置インデックスＫを持つ対応する磁石構造体は、軸線８１５の方
向に沿ってそれらの厚さＨKを増加させることによって、或いは、距離ＤKを短く
することによって調整されることができる。
【０２０７】 特定の磁石構造体の厚さＨK若しくは対応する距離ＤKの何らかの変化、或いは
、ＨK及びＤK両方が組み合わさった変化に対して、異なる方法を使用して設計上
の変更を実行してもよいことに着目されたい。そのような方法の一つがヨーク構
造を変化させることによる変更手段である。例えば、図７では、強磁性のディス
ク状若しくは環状構造２７１Ａ、２７１Ｂ、２７１Ｃ及び２７１Ｄがヨーク２５
８と磁石構造体２７０Ａ、２７０Ｂ、２７０Ｃ及び２７０Ｄの間に挿入される。
その代わりに、ヨークそれ自体の対面する両表面を、図９のヨーク３５８で示さ
れたように変更してもよい。更に、異なる半径を持つ複数の積み上げられたディ
スク状又は環状形状の強磁性エレメントを複数の磁石構造体とヨークとの間に配
置してもよい。例えば、図１０では、複数のスペーサー部材４８１、４８２、４
８３及び４８４がヨーク表面４５８Ｄ及び４５８Ｅと、複数の磁石構造体４６０
Ａ、４６０Ｂ、４６０Ｃ及び４６０Ｄとの間に各々配置される。
【０２０８】 典型的には、獲得可能な磁場を最大にするため、ヨーク表面と任意の磁石構造
体との間、或いは、任意の磁石構造体と対応するその上に載っているコリメータ
若しくは極部品との間に挿入されるスペーサーが、例えば軟鉄、シリコン鉄合金
、ニッケル鉄合金などの高透磁率を持つ強磁性構造又は別の適当な強磁性材料か
ら作られることに更に着目されたい。しかしながら、プラスティックなどの非強
磁性材料から作られたスペーサーを使用してもよい。非強磁性スペーサーのその
ような使用は、変更された磁石構造体（非強磁性スペーサーを含む）の平均残留
磁気値におけるその結果としての減少が、最初に望まれた磁場の強度及び均一性
に照らし合わせて受容可能である場合に、実施されてもよい。かくして、非強磁
性スペーサーを含むそのような設計は、磁石材料の獲得可能な最大の残留磁気値
を完全には利用することができないが、それらは、構成及び製造上の容易さとい
う利点、並びに、磁石整列手続きを容易に行えるという利点を持ち得る。
【０２０９】 Ｋの全ての値に対するＪKの絶対値がＪMAXより小さいか或いは等しい場合、本
プログラムは、この解に対して安定性の判定を実行する（ステップ８６２）。こ
の解の安定性判定は、磁石の構成で使用される磁石材料がある一定の許容誤差範
囲内で供給されるために必要とされる。例えば、市販されているＦｅＮｄＢ磁石
は、典型的には、公称残留磁気の±１％以内にある残留磁気値を持っている。か
くして、実際には、達成可能な真の残留磁気値は、ＪK±Ｘ％であり得る。ここ で、Ｘは磁石材料の製造上の許容誤差である。
【０２１０】 従って、安定性の判定は、係数ａjの各々に対して最も悪い場合の値で計算す ることによって実行することができる。これは、異なるＪK値の各々に対して、 ＪK＋Ｘ％及びＪK−Ｘ％の範囲（この例に限定されない例では、ＪK＋Ｘ％及び ＪK−Ｘ％の範囲は、ＪKから等間隔に隔てられた１００個の値の組を与えるよう
に分割される）内にある多数組の可能な値を計算し、計算されたＪK値の可能な 置換の各々に対して、上記した（３）式で表される係数ａjの代わりに当該式に 計算された全ての組のＪK値の可能な置換値を代入することによって、ａjの結果
値を計算することによってなすことができる。次に、係数ａjの結果値の全ては 、各々のａjに対して最も悪い場合を見出すため処理される。次に、係数ａjの最
悪値が（４）式に代入され、不等式（４）の右辺が計算される。
【０２１１】 不等式（４）の左辺がεより大きい場合、この解は不安定であり、当該制御は
、初期セットされたパラメータＨK、ＨＣK、ＤK、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTの
うち一つ又はそれ以上をリセットするためステップ８５４に移行される。
【０２１２】 不等式（４）の左辺がεより小さいか或いは等しい場合、この解は安定であり
、当該プログラムは飽和判定を実行する（ステップ８６４）。このステップでは
、設計された磁石の極部品及びコリメータを構成するため使用される強磁性材料
の既知のＢＨ曲線から得られる既知のパラメータを使用して非線形計算が当該磁
石に対して計算される。この非線形計算の結果は、Ｋ個の極部品及びコリメータ
の任意の強磁性材料が飽和状態に達したか否かを判定するため使用される。この
種の非線形飽和計算は当該技術分野で周知されており、例えばアメリカ合衆国、
ＰＡ、スワンソン・アナリシス・システムズ会社から販売されている、プログラ
ム「ＡＮＳＹＳ」（５．１以上のバージョン）などの直ぐに手に入るソフトウェ
アプログラムを使用することによって実行することができる。
【０２１３】 その代わりに、コリメータ若しくは極部品を作っている強磁性材料の透磁率を
一定と仮定し（ＢＨ曲線を直線と概算する）、強磁性材料内の磁場が予めセット
されたカットオフ値より大きいか否かを計算することで飽和状態を判定すること
によって飽和判定を実行してもよい。強磁性材料内の磁場がカットオフ値より大
きい場合、コリメータ若しくは極部品の強磁性材料が飽和状態とみなされる。線
形計算を用いるこの飽和判定方法は、当該技術分野で周知されており、従って、
これ以上詳しくは開示しないことにする。
【０２１４】 Ｋ個の極部品及びコリメータのうち任意の一つのみが飽和した場合、この飽和
判定は肯定的と判定される。このプログラムは、使用者が、ヨーク、極部品及び
コリメータで使用される強磁性材料の種類を変更したいか否かを判定する（ステ
ップ８６５）。使用者が強磁性材料の種類を変更する方を選択した場合、このプ
ログラムは、使用者により選択された磁石材料の関連するパラメータ、例えば当
該材料に対するＢＨ曲線のパラメータなどを読み出し（磁石の種類を選択し、パ
ラメータを読み出すステップは図示されていない）、選択された強磁性材料の新
しく読み出されたパラメータを使用した安定性判定計算を実行するためステップ
８６４に戻る。
【０２１５】 使用者が新しい強磁性材料を選択することを希望しなかった場合、当該制御は
、初期セットされたパラメータＨK、ＨＣK、ＤK、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTの
うち一つ又はそれ以上をリセットするためステップ８５４に移行される。
【０２１６】 ステップ８６５はオプションであり、強磁性材料の変更が望ましくないか又は
可能でない場合には無くすこともできることに着目されたい。 Ｋ個のコリメータ又は極部品のいずれもが飽和状態でない場合、使用者は更な
る最適サイクルを希望するか否かを尋ねられる（ステップ８６６）。設計者が更
なる最適化サイクルを要求した場合、本プログラムは、追加の最適化サイクルを
実行するためステップ８５４に制御を移行する。更なる最適化サイクルは、パラ
メータＨK、ＨＣK、ＤK、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTの最新値のうち一つ又はそ
れ以上を変更することによって実行され得る。これらの追加のサイクルは、とり
わけ当該磁石の全体に亘る寸法を減少させるため、当該磁石の材料コストを減少
させるため、当該磁石を製造し及び又はチューニングを行う際の複雑さを減少さ
せるため、或いは、当該技術分野で知られているような他の最適化目的のため、
実行される。寸法減少サイクル（図示せず）は、製造容易化判定ステップ（図示
せず）などの他のサイクルが人間の介入を必要として非自動的に実行されなけれ
ばならないのに対して、本プログラムによって自動的に行われる。
【０２１７】 例えば磁石の構造上の寸法及びイメージング体積領域内で必要とされる磁場強
度を開始パラメータとして提供し、コスト削減、重量軽減などのための設計を最
適化することができる。他の類似の最適化手法も使用することができる。しかし
ながら、この方法の基本的なステップは、図１６のステップ８５０乃至８６４と
同一若しくは類似のステップを含むであろう。即ち、この方法においても、基本
の所望値がセットされ（ステップ８５０及び８５２）、開始する寸法パラメータ
の組がセットされ（ステップ８５４）、マトリックスＭjK及び残留磁気値ＪKが 計算され（ステップ８５６及び８５８）、計算されたＪK値を実際に実行する際 の実現可能性が判定され（ステップ８６０）、解の安定性が判定され（ステップ
８６２）、及び、強磁性コリメータ及び極部品のための飽和判定が実行される（
ステップ８６４）。次に、追加のサイクルが、コスト、重量或いは当該技術分野
で知られている他の磁石パラメータに関する設計を改善するため実行され得る。
【０２１８】 現在の磁石設計が、もはやこれ以上のサイクルが必要とされないように、使用
者により受容可能とみなされた場合、本プログラムは最新のパラメータＨK、Ｈ ＣK、ＤK、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTとＪKとをセーブ（ステップ８６８）して
終了する。このプログラムは、設計事項のハードコピーのプリントアウト（図示
しないステップ）又は電子コピー（図示しないステップ）も提供することができ
る。この電子コピーには、例えば磁気媒体、或いは、磁気、光学、光磁気若しく
はホログラフィーを利用した記憶媒体など、据付型若しくはリムーバル型の他型
式の任意の記憶媒体に記憶されたデータファイルなどがある。このプログラムは
、当該プログラムを実行するため使用されるコンピュータのディスプレイなどの
ディスプレイ装置上に解の表象的な表現を提供することもできる。この表象的な
表現は、磁石設計を表すグラフィックデータ、及び又は、例えばパラメータＨK 、ＨＣK、ＤK、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTとＪKなどの磁石構成要素のパラメー
タの数値を表す、数、文字及び他のシンボルを含む英数字データを含むことがで
きる。
【０２１９】 本発明に係る磁石の極部品の寸法に対する最初の推定は、極部品及び対応する
その下にある磁石構造体がディスク状構造であると仮定するのに対し、設計者は
、極部品と、該極部品及びヨークの間に配置されたその下にある磁石構造体とを
、環状の極部品と対応する環状磁石構造体とに、各々変更するように、繰り返し
サイクルの後の方で選択することができることに着目されたい。これは、パラメ
ータＲ（Ｎ＋１）INをゼロからゼロでない値に変化させることによってなされる
。例えば、図１１の磁石構造体７０Ａ及び５６Ａは環状である。
【０２２０】 ここで、本発明の別の好ましい実施形態に係る、図１６の設計方法によって設
計された開いたヨーク構造のＭＲＩ磁石を示す概略的な断面図である、図１７を
参照されたい。
【０２２１】 磁石９０１は、図１５のヨーク８０８に類似し、軟鉄から作られた強磁性ヨー
ク９０８を備える。ヨーク９０８は、２つの平行な平坦表面９０８Ｅ及び９０８
Ｄを有する。設計の対象性の故に、図示の簡素化及び明瞭化のため、図示された
磁石９０１の右側部分のみが説明され、参照番号が割り当てられていることに着
目されたい。磁石９０１の左側部分は、寸法上では図示の右側の対応する部分の
鏡像である。そうではあるが、上文中で詳細に開示したように、対向する相補的
な磁石構造体の任意対の２つの磁石構造体の磁石材料の磁化方向は同一であるこ
とに着目すべきである。しかしながら、異なる対の磁石構造体は、以下で開示さ
れるように、同一でない磁化方向を持ち得る。
【０２２２】 磁石９０１の右側は、軟鉄でできた２つのディスク状部材Ｃ（５）Ａ及びＣ（
５）Ｂを備える極部品Ｃ（５）と、ヨーク表面９０８Ｅ及び極部品Ｃ（５）のデ
ィスク状部材Ｃ（５）Ａの間に配置された磁石構造体Ｍ（５）と、を含む。軸線
９１５は極部品Ｃ（５）の中心部を通過する。ライン９１６は、Ｚ＝０平面（図
示せず）と当該頁の平面とが交差したラインを表す。Ｚ＝０平面は、ヨーク表面
９０８Ｅ及び９０８Ｄに平行で且つこれらの表面から等距離にある中央平面であ
る。磁石９０１の右側は、軸線９１５の回りに同心であり且つヨーク表面９０８
Ｅ及び９０８Ｄの平面に略平行である４つの環状コリメータＣ（１）、Ｃ（２）
、Ｃ（３）及びＣ（４）も備える。４つの環状コリメータＣ（１）、Ｃ（２）、
Ｃ（３）及びＣ（４）は軟鉄でできている。磁石９０１の右側は、４つの磁石構
造体Ｍ（１）、Ｍ（２）、Ｍ（３）及びＭ（４）も備える。磁石構造体Ｍ（３）
は、ヨーク表面９０８Ｅとディスク状部材Ｃ（３）との間に配置される。磁石構
造体Ｍ（２）は、ヨーク表面９０８Ｅと環状コリメータＣ（２）との間に配置さ
れる。磁石構造体Ｍ（１）は、環状コリメータＣ（２）と環状コリメータＣ（１
）との間に配置される。磁石構造体Ｍ（１）は、環状コリメータＣ（４）と極部
品Ｃ（５）のディスク状部材Ｃ（５）Ａとの間に配置される。
【０２２３】 ヨーク９０８、磁石構造体Ｍ（５）及びディスク状部材Ｃ（５）Ａは、上文中
で詳細に開示され，図２乃至４に示されたように、表面９０８Ｅに対する極部品
Ｃ（５）の角度を調整するための調整ねじ（図示せず）を通過させるための通路
９４０を有する。
【０２２４】 磁石構造体Ｍ（１）、Ｍ（２）、Ｍ（３）及びＭ（５）の磁石材料の磁化ベク
トルの方向は、矢印９２５によって示されている。磁石構造体Ｍ（４）の磁石材
料の磁化ベクトルの方向は、磁石構造体Ｍ（１）、Ｍ（２）、及びＭ（５）の磁
石材料の磁化ベクトルの方向と同一である（図示の明瞭さのためこの方向の矢印
は図示されていない）。磁石構造体Ｍ（３）内の磁石材料の磁化ベクトルの方向
は、磁石構造体Ｍ（１）、Ｍ（２）、Ｍ（４）及びＭ（５）の磁石材料の磁化ベ
クトルの方向と１８０°反対向きであるということに着目されたい。矢印９２５
の長さは任意に選択された長さであり、磁石構造体Ｍ（１）、Ｍ（２）、Ｍ(３)
及びＭ（５）の磁石材料の磁化ベクトルの大きさを表していないことに着目され
たい。
【０２２５】 環状コリメータＣ（１）及びＣ（２）と、磁石構造体Ｍ（１）及びＭ（２）と
は全て同一の内側半径Ｒ（１）IN及び同一の外側半径Ｒ（１）OUTを有すること に着目されたい。かくして、環状構造Ｃ（１）、Ｃ（２），Ｍ（１）及びＭ（２
）が図示のように積み重ねられる。環状コリメータＣ（１）及びＣ（２）と、磁
石構造体Ｍ（１）及びＭ（２）とは、表面９０８Ｅ及び９０８Ｄに平行な平面に
おいて同一の重ね合わさった断面積を持つが、パラメータＤ1及びＤ2が互いに異
なり、コリメータの厚さパラメータＨＣ1及びＨＣ2が互いに異なり、磁石構造体
の厚さパラメータＨ1及びＨ2が互いに異なっている。
【０２２６】 最初には、環状体積を一緒に占める１つの環状コリメータ(図示せず)及び１つ
の磁石構造体（図示せず）を備えた磁石に対する初期に開始される設計は、環状
構造Ｃ（１）、Ｃ（２）、Ｍ（１）及びＭ（２）の環状体積に等しい。当該磁石
の構造が磁石材料のコストに対して最適化されている繰り返しサイクルの間、最
初に計画された磁石構造体のコストが法外に高いということがわかった場合、設
計パラメータが、環状コリメータＣ（２）、磁石構造体Ｍ（１）及びＭ（２）を
特定するため変えられる。これは、磁石９０１の構成に必要とされる磁石材料の
量を大きく減少させ、これに付随して製造コストも減少する。
【０２２７】 環状コリメータＣ（４）及び環状磁石構造体Ｍ（４）が、ディスク状部材Ｃ（
５）Ａ及び磁石構造体Ｍ（５）の外側半径と同一である外側半径Ｒ（４）OUTを 持つが、環状コリメータＣ（４）及び環状磁石構造体Ｍ（４）の内側半径Ｒ（４
）INはディスク状部材Ｃ（５）Ａ及び磁石構造体Ｍ（５）の内側半径Ｒ（５）IN ＝０とは異なっていることに着目されたい。
【０２２８】 本発明の全ての好ましい実施形態のヨーク構造は開いているので、それは非対
称であることに着目されたい。そのような非対称性の結果、磁石の磁場に不均一
性が生じる。この不均一性を修正するためには、極部品或いは磁石のコリメータ
の１つ若しくはそれ以上の角度を変える必要がある。これは調整ねじを使用する
ことによって達成することができる。例えば、図１２の調整ねじ１２は、磁場の
不均一性を補償するため極部品２２Ａの角度を変えるため使用することができる
。
【０２２９】 開ヨーク構造により引き起こされる磁場の不均一性を修正するため使用し得る
別の方法は、本発明の磁石のいくつかで使用される磁石材料の区分化された性質
を利用する。図１３に手短に戻ると、コリメータセグメント７７０Ａ、７８０Ａ
、７９０Ａ、７７０Ｂ、７８０Ｂ、７９０Ｂ、７７０Ｃ、７８０Ｃ、７９０Ｃ、
７７０Ｄ、７８０Ｄ及び７９０Ｄ、並びに、極部品セグメント７６０Ａ、７６０
Ｂ、７６０Ｃ及び７６０Ｄの下にある磁石構造体（図示せず）は、予め計算され
た異なる平均残留磁気値を有する磁石材料から構成することができる。かくして
、コリメータセグメント７７０Ａ、７８０Ａ、７９０Ａ、７７０Ｂ、７８０Ｂ及
び７９０Ｂ、並びに、極部品セグメント７６０Ａ及び７６０Ｂの下にある磁石構
造体は、コリメータセグメント７７０Ｃ、７８０Ｃ、７９０Ｃ、７７０Ｄ、７８
０Ｄ及び７９０Ｄ、並びに、極部品セグメント７６０Ｃ及び７６０Ｄの下にある
磁石構造体の平均残留磁気より高い平均残留磁気を持つように構成することがで
きる。磁場不均一性の修正のより細かいチューニングを可能にするため、個々の
コリメータセグメント（図示せず）の下にある個々の磁石構造体（図示せず）の
セグメント数をより大きくして使用してもよい。しかしながら、コスト及び構成
の複雑さによって、利用可能なセグメント数に制限が課される。
【０２３０】 ここで、図１７のヨーク構造の磁石の撮像場内部における均一性からの計算さ
れた偏差を示す概略グラフである、図１８を参照されたい。グラフ９０２の垂直
軸は、図１７の軸線９１５に沿ったｃｍ単位での距離を表し、その水平軸は、軸
線９１５に垂直な方向で図１７のポイント９１９からのｃｍ単位での径方向距離
を表している。実線曲線９０５は、図１７の磁石９０１の磁場強度がＦＯＶ内の
主要磁場の百万当たり±５０部分（ｐｐｍ）内で均一であるような軸中心の回転
体積の境界を表している。破線の曲線９０７は、ＦＯＶ内の主要磁場の±１００
ｐｐｍ内で均一であるような軸中心の回転体積の境界を表している。
【０２３１】 上文中で開示され図示された磁石の全ての好ましい実施形態では、好ましくは
イメージング体積領域の対称軸に垂直な強磁性極部品及びコリメータの全表面が
平面であったが、本発明の他の好ましい実施形態では、イメージング体積領域の
対称軸に垂直な強磁性極部品及びコリメータの表面が平面でない表面であっても
よいことに着目されたい。例えば、これらの表面は、階段が付けられた表面又は
湾曲表面であってもよい。
【０２３２】 ここで、本発明の追加の好ましい実施形態に係る、非平面の表面を備えた極部
品を有する場生成器の概略的な部分断面図である、図１９Ａ及び１９Ｂを参照さ
れたい。
【０２３３】 図１９Ａは、開いたヨーク構造の磁石の一部分である場生成器９２０の詳細を
示している（磁石のヨーク及び他の部分は図示の明瞭化のため示されていない）
。場生成器９２０は、磁石構造体ＭＳと、該磁石構造体に取り付けられた極部品
ＣＳ１と、を備える。軸線１５Ｍは極部品ＣＳ１の対称軸である。極部品ＣＳ１
は、磁石のヨーク（図示せず）に面した表面ＳＦ２と、磁石のイメージング体積
領域（図示せず）に面した表面ＳＦ１とを有する。表面ＳＦ１は、階段ＳＴを有
する段付け表面である。表面ＳＦ１は、平面の中央表面部分ＳＦ１Ａと、別の平
面表面部分ＳＦ１Ｂと、を備える。極部品ＣＳ１の表面ＳＦ１は単一の階段ＳＴ
を有するが、本発明の磁気装置の他の好ましい実施形態は、１つより大きい数の
階段が形成された極部品を持っていてもよいことに着目されたい（多段表面）。
単一段又は多段の表面は、本発明の開いたヨーク構造の磁石の環状コリメータ（
図示せず）の設計で使用することもできる。
【０２３４】 図１９Ｂは、開いたヨーク構造の磁石の一部分である場生成器９３０の詳細を
示している（磁石のヨーク及び他の部分は図示の明瞭化のため示されていない）
。場生成器９３０は、磁石構造体ＭＳと、該磁石構造体に取り付けられた極部品
ＣＳ２と、を備える。軸線１５Ｔは極部品ＣＳ２の対称軸である。極部品ＣＳ２
は、磁石のヨーク（図示せず）に面した表面ＳＦ４と、磁石のイメージング体積
領域（図示せず）に面した表面ＳＦ３とを有する。表面ＳＦ３は、湾曲表面であ
る。表面ＳＦ３は、湾曲した表面部分ＳＦ５と、平面の中央表面部分ＳＦ７と、
を備える。表面ＳＦ３の湾曲は磁石の別の構成要素（図示せず）により引き起こ
された磁場の不均一性を補償するため必要とされる。図１９Ｂの表面ＳＦ３は特
定型式の湾曲部分ＳＦ５を有するが、他の好ましい実施形態は、とりわけ修正さ
れる必要のある磁場不均一性の型に応じて、他型式の湾曲表面又は表面のうち湾
曲部分を持つ極部品又はコリメータを持っていてもよいことに着目されたい。平
面表面部分、湾曲表面部分及び階段の任意の組み合わせを含む湾曲表面又は表面
形状は、本発明の開いたヨーク構造の磁石の環状コリメータの１つ又はそれ以上
において、ＦＯＶに面する表面として、及び又は、ヨーク表面（図示せず）に面
した表面として、使用することもできる。
【０２３５】 図１９Ａ及び１９Ｂの極部品９２０及び９３０に各々対面する相補的な極部品
（図示せず）は、本発明の他の好ましい実施形態に対して、上文中に定義された
ような磁石の中央平面（図示せず）に関して、各々表面ＳＦ１及びＳＦ３の鏡像
である表面（図示せず）を有することに着目されたい。
【０２３６】 図１９Ａに示したコリメータＣＳ１の表面ＳＦ１は段付けられた平面状表面で
あり、図１９Ｂに示したコリメータＣＳ２の表面ＳＦ３は平面の表面部分と湾曲
した表面部分とを持っていたが、本発明の他の好ましい実施形態では、表面ＳＦ
１及びＳＦ３が、段付けられた表面、平面の表面部分と湾曲した表面部分とを持
つ表面、及び、平面の表面部分と湾曲した表面部分とを持つ段付けられた表面か
ら任意に選択され得ることが可能であることに更に着目されたい。
【０２３７】 任意型式の表面形状が当該磁気装置の極部品及びコリメータの１つ又はそれ以
上で使用されるときはいつでも、対面する１つ又はそれ以上の対応する極部品及
びコリメータの相補的な表面は、該磁気装置の中央平面（図示せず）に関して当
該１つ又はそれ以上の対応する極部品及びコリメータの鏡像として形成されると
いうことに更に着目されたい。
【０２３８】 その上、図１９Ａ及び１９ＢのコリメータＣＳ１及びＣＳ２の表面ＳＦ２及び
ＳＦ４が各々平坦な平面状表面であったが、本発明の他の好ましい実施形態では
、表面ＳＦ２及びＳＦ４が、段付けられた表面、平面の表面部分と湾曲した表面
部分とを持つ表面、及び、平面の表面部分と湾曲した表面部分とを持つ段付けら
れた表面から任意に選択され得ることが可能である。
【０２３９】 典型的には、極部品ＣＳ１の表面ＳＦ１の中央平面表面部分ＳＦ１Ａ及び極部
品ＣＳ２の表面ＳＦ３の中央平面表面部分ＳＦ７は、極部品の外側半径の５０％
乃至１００％の間で変動可能な半径を有する。中央平面表面部分の半径が極部品
の外側半径の１００％を占める極端な場合は、完全平面のコリメータ表面の場合
を表している。例えば、後者の場合は、図２及び図６乃至１０の好ましい実施形
態で示されている。
【０２４０】 本発明の磁気装置の１つ又はそれ以上の相補的なコリメータ対が、ＦＯＶに面
して対向する相補的な表面対及びコリメータの下にある磁石構造体に面して対向
する相補的な表面対のうち１つ又はそれ以上を有しており、これらの相補的な表
面対が、湾曲表面、段付け表面若しくは平面状の表面の部分、或いは、それらの
任意の組み合わせを備えるようにすることができることに更に着目されたい。
【０２４１】 一般には、本発明の磁気装置の任意極部品の表面、例えば例示した極部品ＣＳ
１の表面ＳＦ１及びＳＦ２、或いは、例示した極部品ＣＳ２の表面ＳＦ３及びＳ
Ｆ４などを、ｊ＞Ｎ＋１に対するａjの値の全てが次の不等式（（５）式）を満 足させる限り、磁石の設計者により所望された任意の仕方で平面から逸脱させる
ことができる。
【０２４２】
【数８】
【０２４３】 ここで、本発明に係る磁石のいくつかの好ましい実施形態で使用する上で適し
た磁石構造体の等角図である、図２０Ａ乃至図２０Ｆを参照されたい。 図２０Ａは、ディスク状の形状を持つ磁石構造体９４０を示している。そのよ
うな磁石構造体は、例えば、図１４の場生成器８００及び８００Ａなどの場生成
器の一部分として使用することができる。磁石構造体９４０は、ＦｅＮｄＢ永久
磁石や他の任意の適当な永久磁石などの磁石材料から作られた単一固体部材であ
ってもよい。その代わりに、磁石構造体９４０は、適切なプラスティック材料、
エポキシ樹脂などの非磁性、非強磁性材料のディスクに埋め込まれた永久磁石材
料から作られた複数のブロック（図示せず）から作られてもよい。上文中で詳細
に開示したように、これらのブロックは、任意の適切な形状を持ち、本発明の設
計方法によって要求された所望の平均残留磁気値ＪKを提供するため埋め込まれ た材料内に任意の適切な配列で配列させることができる。
【０２４４】 図２０Ｂは、側辺９４４を持つ正多角形構造のように形成された磁石構造体９
４２を示している。そのような磁石構造体は、例えば、図１４の場生成器８００
及び８００Ａなどの場生成器（図示せず）の一部分として使用することができる
。磁石構造体９４２は、ＦｅＮｄＢ永久磁石や他の任意の適当な永久磁石などの
磁石材料から作られた単一固体部材であってもよい。その代わりに、磁石構造体
９４２は、適切なプラスティック材料、エポキシ樹脂などの非磁性、非強磁性材
料のディスクに埋め込まれた永久磁石材料から作られた複数のブロック（図示せ
ず）から作られてもよい。上文中で詳細に開示したように、これらのブロックは
、任意の適切な形状を持ち、本発明の設計方法によって要求された所望の平均残
留磁気値ＪKを提供するため埋め込まれた材料内に任意の適切な配列で配列させ ることができる。
【０２４５】 好ましくは、磁石構造体の側辺Ｇの数は、上文中で開示した設計方法で補償さ
れる調和級数項の数Ｎより遥かに大きい偶数（Ｇ＞＞Ｎ）であるのがよい。これ
に限定されない例では、Ｎ＝３の調和級数項を補償するため本発明の方法によっ
て設計された磁石に対して、Ｇ＝１６が磁石構造体９４２用の側辺の適切な数で
あり得る。しかしながら、Ｇの他のより高い値又はより低い値を、とりわけ、磁
場の均一性の要求された度合い、磁気装置の極部品及びコリメータの寸法、並び
に、様々な製造上の拘束条件に依存して、用いることができる。
【０２４６】 図２０Ｃは、環状の形状を持つ磁石構造体９４６を示している。そのような磁
石構造体は、例えば、図１４の場生成器８００及び８００Ａなどの場生成器の一
部分として、或いは、上記した環状コリメータの下にある磁石構造体のうち任意
のものとして、使用することができる。磁石構造体９４６は、ＦｅＮｄＢ永久磁
石や他の任意の適当な永久磁石などの磁石材料から作られた単一固体部材であっ
てもよい。その代わりに、磁石構造体９４６は、適切なプラスティック材料、エ
ポキシ樹脂などの非磁性、非強磁性材料のディスクに埋め込まれた永久磁石材料
から作られた複数のブロック（図示せず）から作られてもよい。上文中で詳細に
開示したように、これらのブロックは、任意の適切な形状を持ち、本発明の設計
方法によって要求された所望の平均残留磁気値ＪKを提供するため埋め込まれた 材料内に任意の適切な配列で配列させることができる。
【０２４７】 図２０Ｄは、正多角形環状構造を持つ正多角形環状磁石構造体９４８を示して
いる。そのような磁石構造体は、例えば、多角形の場生成器（図示せず）の一部
分として、或いは、上記した環状コリメータの下にある磁石構造体のうち任意の
ものとして、使用することができる。磁石構造体９４８は、Ｇ個の側辺を有し、
ＦｅＮｄＢ永久磁石や他の任意の適当な永久磁石などの磁石材料から作られた単
一固体部材であってもよい。好ましくは、側辺Ｇの数は、図２０Ｂの磁石構造体
９４２に対して上文中で詳細に開示したように、偶数で且つＧ＞＞Ｎであるのが
よい。その代わりに、磁石構造体９４８は、適切なプラスティック材料、エポキ
シ樹脂などの非磁性、非強磁性材料のディスクに埋め込まれた永久磁石材料から
作られた複数のブロック（図示せず）から作られてもよい。上文中で詳細に開示
したように、これらのブロックは、任意の適切な形状を持ち、本発明の設計方法
によって要求された所望の平均残留磁気値ＪKを提供するため埋め込まれた材料 内に任意の適切な配列で配列させることができる。
【０２４８】 図２０Ｅは、環状形状を持つ区分化された環状磁石構造体９５２を示している
。そのような磁石構造体は、例えば、環状の場生成器（図示せず）の一部分とし
て、或いは、上記した環状コリメータの下にある磁石構造体のうち任意のものと
して、使用することができる。磁石構造体９５２は、ＦｅＮｄＢ永久磁石や他の
任意の適当な永久磁石などの永久磁石材料でできた複数のセグメント９５４から
作られてもよい。
【０２４９】 図２０Ｆは、正多角形環状構造を持つ正多角形環状磁石構造体９５６を示して
いる。そのような磁石構造体は、例えば、多角形の場生成器（図示せず）の一部
分として、或いは、上記した環状コリメータの下にある磁石構造体のうち任意の
ものとして、使用することができる。磁石構造体９５２は、ＦｅＮｄＢ永久磁石
や他の任意の適当な永久磁石などの磁石材料でできた複数のＧ個の等角度台形セ
グメント９５８から作られる。これらのセグメント９５８は台形側面９６０を有
し、該側面９６０に平行な平面において台形断面を有する。好ましくは、Ｇの数
は、上文中で詳細に開示したように偶数で且つＧ＞＞Ｎであるのがよい。ここで
、Ｎは上文中で詳細に開示したように補償された調和級数項の数である。
【０２５０】 上文中で開示された多角形磁石構造体のうち１つ又はそれ以上が本発明の磁気
装置の一部分として使用された場合、それらの上に載っている極部品（図示せず
）又はコリメータ（図示せず）が多角形に形成されるということに着目されたい
。
【０２５１】 ここで、図２１乃至図２２を参照されたい。図２１は、本発明の好ましい実施
形態に係る、磁気装置の極部品として役立つ強磁性正多角形構造を示す概略的な
等角図である。極部品９６２は１６個の側部９６４を持つが、他の任意の適当な
偶数の側部を持っていてもよい。極部品９６２は、場生成器（図示せず）を実施
するため、図２０Ｂの磁石構造体９４２と一緒に使用しても、或いは、図２０Ｆ
の磁石構造体９５６と一緒に使用してもよい。この場合には、極部品９６２の側
部数は、上文中で詳細に開示したように図２０Ｂの磁石構造体９４２或いは図２
０Ｆの磁石構造体９５６の側辺Ｇの数に各々等しくなる。極部品９６２の中心部
を通過する対称軸線１５Ｚは、極部品９６２を備える磁気装置（図示せず）のＦ
ＯＶの対称軸と一致する。極部品９６２は、多角形表面９６３の中心点９６７を
多角形表面９６３の頂点の一つに接続するダブルヘッドの矢印９６６によって表
された最大径寸法ＲMAXを有する。
【０２５２】 上文中に開示され図１６に示された磁気装置を設計する方法が、極部品又はコ
リメータ９６２などの直立正多角柱状の極部品又はコリメータを有する磁気装置
を設計するため使用された場合、図１６のステップ８５４での寸法パラメータ組
におけるＲ（Ｋ）INパラメータに対して使用される値は、Ｒ（Ｋ）IN＝０となり
、図１６のステップ８５４での寸法パラメータ組におけるＲ（Ｋ）OUTパラメー タの概算値として使用される値は、Ｒ（Ｋ）OUT＝ＲMAXとなる。この概算は、上
文中に開示されたようにＧ＞＞Ｎである限り有用である。
【０２５３】 図２２は、本発明の好ましい実施形態に係る、磁気装置の極部品又はコリメー
タとして役立つ環状の強磁性正多角形構造を示す概略的な等角図である。極部品
９７２は、１６個の側部９７４を持つが、他の任意の適当な偶数の側部を持って
いてもよい。極部品９７２は、本発明の磁石の一部分として、図２０Ｅの磁石構
造体９５２と一緒に使用しても、或いは、図２０Ｆの磁石構造体９５６と一緒に
使用してもよい。この場合には、極部品又はコリメータ９７２の側部数は、上文
中で詳細に開示したように図２０Ｆの磁石構造体９５６或いは図２０Ｅの磁石構
造体９５２のセグメント９５４の数に各々等しくなる。極部品９７２の中心部を
通過する対称軸線１５Ｙは、極部品又はコリメータ９７２を備える磁気装置（図
示せず）のＦＯＶの対称軸と一致する。極部品又はコリメータ９７２は、２つの
同一の環状多角形表面９７３を有する。多角形表面９７３の各々は、複数の頂点
を持つ（図２２に示された特定例の極部品又はコリメータ９７２では１６個の頂
点）。
【０２５４】 ここで、図２２で示された極部品又はコリメータにおける環状の正多角形表面
の一方を示す概略的な前面図である、図２３を参照されたい。 極部品又はコリメータ９７２は、環状多角形表面９７３の中心点９７８を環状
多角形表面９７３の頂点９７６の一つに接続するダブルヘッドの矢印９８０によ
って表された最大半径寸法ＲMAXを有する。極部品又はコリメータ９７２は、環 状多角形表面９７３の中心点９７８を中央点９８２に接続するダブルヘッドの矢
印９８６によって表された最大半径寸法ＲMINを有する。中央点９８２は、環状 多角形表面９７３の正多角形内周の辺９８４の一つを２つの等しいセグメントに
二等分する点であり、ダブルヘッドの矢印９８６によって表されたラインは、こ
れによって二等分される辺９８４に垂直である。
【０２５５】 上文中に開示され図１６に示された磁気装置を設計する方法が、極部品又はコ
リメータ９７２などの正直立多角柱状の極部品又はコリメータを有する磁気装置
を設計するため使用された場合、図１６のステップ８５４での寸法パラメータ組
におけるパラメータＲINの概算値として使用される値は、Ｒ（Ｋ）IN＝ＲMINと なり、図１６のステップ８５４での寸法パラメータ組におけるＲ（Ｋ）OUTパラ メータの概算値として使用される値は、Ｒ（Ｋ）OUT＝ＲMAXとなる。この概算は
、上文中に開示されたようにＧ＞＞Ｎである限り有用である。
【０２５６】 更に加えて、表面９７３の１つ又はそれ以上が平面でない場合、ＲMAX及びＲM IN の概算値は、磁気装置の対称軸に垂直な平面で強磁性部材（図示せず）の断面
を取ることによって形成された環状多角形表面に当てはめられた表面９７３に対
して、詳細に上記された同じ方法を使用して得られる値を用いることによって決
定される。
【０２５７】 本発明の設計方法を使用した場合、磁気装置の対称性の故に磁気装置の一方の
側のみのパラメータを入力するだけで十分であることが理解されよう。得られた
解のパラメータは、磁気装置の一方の側にある磁石構造体各々の磁化ベクトルが
、磁気装置の対向する相補的な側にある相補的な対向する磁石構造体の磁化ベク
トルと方向において同一であり、大きさにおいて実質的に同一であるようにされ
た磁気装置全体を特定するため用いられる。
【０２５８】 典型的には、本発明の磁石のヨーク、極部品及びコリメータを構成するため使
用される強磁性材料は、例えば軟鉄などの（磁気的に）高透磁率を有し且つ狭い
ヒステリシスループを有する材料であることに更に着目されたい。しかしながら
、他の強磁性材料も、極部品及びコリメータを構成するため使用してもよい。そ
のような強磁性材料は、シリコン鉄合金、ニッケル鉄合金及び高い磁気透磁率を
持つ他の強磁性材料を含み得る。
【０２５９】 本発明の磁気装置で用いられる様々な強磁性極部品及び強磁性コリメータは、
「強磁性部材」としても一括して言及することができることに着目されたい。 本発明を通して、磁石設計に関連した「最適化」、「最適化するため」、「最
適化手法」などの表現の使用は、設計上有意義な改善という一般的な意味で使用
され、本発明の設計方法を使用することで到達される磁石設計が理論的に可能な
最良の設計であることを必ずしも意味しないことに更に着目されたい。磁石設計
のための本方法は、様々な設計要素、例えば、とりわけ、設計のコンパクトさ、
トータルコスト、製造上の許容誤差、磁石の最終的な重量、並びに、製造及び構
成上の複雑さといった要素間の妥協点を含むことに当業者は理解されよう。
【０２６０】 本発明に係る磁気装置の全ての好ましい実施形態は、ＭＲＩ／ＭＲＴプローブ
のための磁気装置として構成されたが、本磁気装置及びその設計方法は、実質的
に均一磁場の領域を必要とする他の用途に対しても構成することができることに
最後に着目されたい。
【０２６１】 上文中で開示され図面に示された好ましい実施形態は例示の方法によって与え
られ、本発明の多数の変形及び変更を、本発明の範囲及び精神の範囲内でなすこ
とができることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好ましい実施形態に係る、ＭＲＩ又はＭＲＴのためのコンパクトな開
いたヨーク構造の磁気プローブの概略的な等角図である。
【図２】 ラインＩＩ−ＩＩに沿って取られた、図１の磁気プローブに備えられた永久磁
石アセンブリの概略的な断面図である。
【図３】 図１の磁気プローブの一部分の概略的な側面図である。
【図４】 図２の磁気プローブの一部分を詳細に示す概略的な断面図である。
【図５】 本発明の好ましい実施形態に係る、離散永久磁石ブロックから構成された環状
磁石構造体を有する磁気プローブの一部分の概略的な断面図である。
【図６】 本発明の好ましい実施形態に係る、離散永久磁石アセンブリの細かい調整用の
調整ねじを有する、開いたヨーク構造の磁気プローブを示す概略的な断面図であ
る。
【図７】 本発明の好ましい実施形態に係る、スペーサー部材を有する、開いたヨーク構
造の磁気プローブを示す概略的な断面図である。
【図８】 スペーサー部材のいくつかが台形断面を有する磁気プローブを示す概略的な断
面図である。
【図９】 本発明の好ましい実施形態に係る、異なる厚さの磁石構造体を備える、開いた
ヨーク構造の磁気プローブを示す概略的な断面図である。
【図１０】 本発明の好ましい実施形態に係る、スペーサー部材を有し且異なる厚さの磁石
構造体を備える、開いたヨーク構造の磁気プローブを示す概略的な断面図である
。
【図１１】 本発明の好ましい実施形態に係る、極部品を持たない、開いたヨーク構造の磁
気プローブを示す概略的な断面図である。
【図１２】 ヨーク構造内に通路を有する、開いたヨーク構造の磁気プローブを示す概略的
な断面図である。
【図１３】 本発明の別の好ましい実施形態に係る、多重区分の同心環状でディスク状をな
した磁石構造体を有する、磁気プローブの部分を示す側面図である。
【図１４】 本発明の好ましい実施形態に係る、開いたヨーク構造の磁石を設計するための
方法を理解する上で役立つ場生成器の概略的な断面図である。
【図１５】 本発明の磁石設計方法で開始する設計として役立つ一例としての予備的な磁石
の概略断面図である。
【図１６】 本発明の好ましい実施形態に係る、磁石設計方法の各工程を示す概略的な制御
流れ図である。
【図１７】 本発明の別の好ましい実施形態に係る、図１６の設計方法によって設計された
、開いたヨーク構造のＭＲＩ磁石を示す概略的な断面図である。
【図１８】 図１７のヨーク構造の磁石の撮像場内部における均一性からの計算された偏差
を示す概略グラフである。
【図１９】 図１９Ａは、本発明の追加の好ましい実施形態に係る、非平面の表面を備えた
極部品を有する場生成器の概略的な部分断面図である。 図１９Ｂは、本発明の追加の好ましい実施形態に係る、非平面の表面を備えた
極部品を有する場生成器の概略的な部分断面図である。
【図２０】 図２０Ａ乃至図２０Ｆは、本発明に係る磁石のいくつかの好ましい実施形態で
使用する上で適した磁石構造体の等角図である。
【図２１】 本発明の好ましい実施形態に係る、磁気装置の極部品として役立つ強磁性正多
角形構造を示す概略的な等角図である。
【図２２】 本発明の好ましい実施形態に係る、磁気装置の極部品又はコリメータとして役
立つ環状の強磁性正多角形構造を示す概略的な等角図である。
【図２３】 図２２で示された極部品又はコリメータにおける環状の正多角形表面の一方を
示す概略的な前面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年３月１２日（２００１．３．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 る方法も開示される。

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対称軸が貫通する実質的に均一な磁場の体積領域を提供する
    ための開いた磁気装置であって、 第１のヨーク表面及び該第１のヨーク表面に対向する第２のヨーク表面を有す
    る、開いた強磁性ヨークであって、該第２のヨーク表面は、前記第１のヨーク表
    面及び前記第２のヨーク表面から等距離にある中央平面に関して前記第１のヨー
    ク表面の鏡像となるように形成され、前記対称軸は前記中央平面に垂直である、
    前記強磁性ヨークと、 前記第１のヨーク表面に取り付けられた第１の磁石アセンブリであって、該第
    １の磁石アセンブリは、 前記中央平面に実質的に平行で外側半径を有する第１の強磁性極部品であ
    って、前記対称軸は該第１の極部品の中心を通過し、該第１の極部品は、前記対
    称軸に垂直で該第１の極部品の中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称であ
    り、前記体積領域に面した第１の表面と、前記第１のヨーク表面に面した第２の
    表面とを有する、前記第１の極部品、 前記第１の極部品の前記第２の表面と、前記対称軸に平行な方向に前記第
    １の極部品の前記第２の表面を前記第１のヨーク表面上に投影することによって
    形成された表面との間に配置された第１の磁石構造体であって、前記対称軸に実
    質的に平行に向けられた第１の磁化ベクトルを有する、前記第１の磁石構造体、 前記第１の極部品と同心で且つ該第１の極部品の前記外側半径より大きい
    内側半径を有する、少なくとも１つの実質的に環状の第１の強磁性コリメータで
    あって、前記第１の極部品から第１の隙間だけ径方向に隔てられると共に、前記
    体積領域に面した第４の表面と、前記第１のヨーク表面に面した第５の表面とを
    有する、前記第１のコリメータ、及び、 前記少なくとも１つの第１のコリメータの前記第５の表面と、前記対称軸
    に平行な方向に前記第１のコリメータの前記第４の表面を前記第１のヨーク表面
    上に投影することによって形成された表面との間に配置された少なくとも１つの
    第２の磁石構造体であって、前記対称軸に実質的に平行に向けられた第２の磁化
    ベクトルを有する、前記第２の磁石構造体、 を有する、前記第１の磁石アセンブリと、 前記第１の磁石アセンブリと対向するように前記第２のヨーク表面に取り付け
    られた第２の磁石アセンブリであって、前記体積領域は、前記第１の磁石アセン
    ブリと前記第２の磁石アセンブリとの間に画定された開領域内に配置され、前記
    第２の磁石アセンブリは、 前記中央平面に実質的に平行で且つ前記第１の極部品の前記外側半径に実
    質的に等しい外側半径を有する第２の強磁性極部品であって、前記対称軸は該第
    ２の極部品の中心を通過し、該第２の極部品は、前記対称軸に垂直で該第２の極
    部品の前記中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称であり、前記体積領域に
    面した第５の表面と、前記第２のヨーク表面に面した第６の表面とを有する、前
    記第２の極部品、 前記第２の極部品の前記第６の表面と、前記対称軸に平行な方向に前記第
    ２の極部品の前記第６の表面を前記第２のヨーク表面上に投影することによって
    形成された表面との間に配置された第３の磁石構造体であって、前記第１の磁化
    ベクトルと実質的に等しい第３の磁化ベクトルを有する、前記第３の磁石構造体
    、 前記第２の極部品と同心で、且つ、前記少なくとも１つの第１のコリメー
    タの前記内側半径に実質的に等しく前記第２の極部品の前記外側半径より大きい
    内側半径を有する、少なくとも１つの実質的に環状の第２の強磁性コリメータで
    あって、前記第２の極部品から第２の隙間だけ径方向に隔てられると共に、前記
    体積領域に面した第７の表面と、前記第２のヨーク表面に面した第８の表面とを
    有する、前記第２のコリメータ、及び、 前記少なくとも１つの第２のコリメータの前記第８の表面と、前記対称軸
    に平行な方向に前記第２のコリメータの前記第８の表面を前記第２のヨーク表面
    上に投影することによって形成された表面との間に配置された少なくとも１つの
    第４の磁石構造体であって、前記第２の磁化ベクトルと実質的に等しい第４の磁
    化ベクトルを有する、前記第４の磁石構造体、 を有する、前記第２の磁石アセンブリと、 を含み、 前記第１の極部品及び前記第２の極部品は、円柱状の極部品、環状の極部品、
    正多角形の極部品及び正多角形の環状の極部品から選択され、前記少なくとも１
    つの第１のコリメータ及び前記少なくとも１つの第２のコリメータは、環状コリ
    メータ及び正多角形の環状コリメータから選択される、前記磁気装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の磁化ベクトルは、前記第２の磁化ベクトルに平行
    に向けられている、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の磁化ベクトルは、前記第２の磁化ベクトルと平行
    で且つ向きが反対に向けられている、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記ヨーク、前記第１の極部品、前記第２の極部品、前記少
    なくとも１つの第１のコリメータ、及び、前記少なくとも１つの第２のコリメー
    タのうち少なくとも１つが、高い透磁率を持つ材料からできている、請求項１に
    記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の磁石構造体、前記第２の磁石構造体、前記少なく
    とも１つの第３の磁石構造体及び前記少なくとも１つの第４の磁石構造体のうち
    少なくとも１つが、永久磁化された材料でできた単一個体部材として構成されて
    いる、請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記第１の磁石構造体、前記第２の磁石構造体、前記少なく
    とも１つの第３の磁石構造体及び前記少なくとも１つの第４の磁石構造体のうち
    少なくとも１つが、永久磁化された材料でできた複数のブロックから構成されて
    いる、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記複数の磁石ブロックのうち少なくとも１つの磁石ブロッ
    クが該少なくとも１つのブロックの磁化ベクトルに垂直である２つの平行平面を
    有する多面磁石ブロックである、請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記複数の磁石ブロックのうち少なくとも幾つかの磁石ブロ
    ックがそれらの間に空洞部を有する、請求項６に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記空洞部の少なくとも一部分が非磁性、非強磁性の材料で
    満たされている、請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１の磁石構造体、前記第２の磁石構造体、前記少な
    くとも１つの第３の磁石構造体及び前記少なくとも１つの第４の磁石構造体のう
    ち少なくとも１つが、永久磁化された材料でできた複数の同一の等角度セグメン
    トから構成されている、請求項１に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の表面及び前記第５の表面の対と、前記第２の表
    面及び前記第６の表面の対と、前記第３の表面及び前記第７の表面の対と、前記
    第４の表面及び前記第８の表面の対と、から選択された少なくとも１対の相補的
    な表面が、前記中央平面に実質的に平行な一対の平面状表面である、請求項１に
    記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１のヨーク表面と前記第２のヨーク表面とが前記中
    央平面に平行な実質的に平坦な表面である、請求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１のヨーク表面が、前記中央平面に平行で前記対称
    軸の回りに同心に配列された、第１の複数の実質的に平坦な表面を含み、前記第
    ２のヨーク表面が、前記中央平面に関して前記第１の複数の表面の鏡像である、
    相補的な第２の複数の実質的に平坦な表面を含む、請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１の複数の表面のうち少なくとも１つが、前記第１
    の複数の表面のうち残りの表面の少なくとも１つから前記対称軸に沿って第１の
    距離だけ隔てられ、相補的な前記第２の複数の表面のうち少なくとも１つが、前
    記対称軸に沿って第１の距離に等しい第２の距離だけ前記相補的な第２の複数の
    表面の残りの表面の少なくとも１つから隔てられる、請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１のヨーク表面と、前記第１の磁石構造体及び前記
    少なくとも１つの第２の磁石構造体のうち少なくとも１つと、の間に配置された
    少なくとも１つの第１の強磁性スペーサー部材、並びに、前記第２のヨーク表面
    と、前記第３の磁石構造体及び前記少なくとも１つの第４の磁石構造体のうち少
    なくとも１つと、の間に配置された少なくとも１つの第２の強磁性スペーサー部
    材を更に備える、請求項１に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記少なくとも１つの第１の強磁性スペーサー部材と、前
    記少なくとも１つの第２の強磁性スペーサー部材とは、実質的にディスク状の強
    磁性スペーサー部材、実質的に正多角形の強磁性スペーサー部材、実質的に環状
    の強磁性スペーサー部材、及び、実質的に環状の正多角形の強磁性スペーサー部
    材から同一に選択される、請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記少なくとも１つの第１の強磁性スペーサー部材と、前
    記少なくとも１つの第２の強磁性スペーサー部材とは、高い透磁率を持つ材料で
    できている、請求項１５に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記少なくとも１つの第１の強磁性スペーサー部材と、前
    記少なくとも１つの第２の強磁性スペーサー部材とは、非磁性、非強磁性材料で
    できている、請求項１５に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記第１の極部品及び前記第２の極部品の各々は、第１の
    隙間を間に有する複数の極部品セグメントに区分化され、前記第１の磁石構造体
    及び前記第３の磁石構造体の各々は、第２の隙間を間に有する磁石構造体セグメ
    ントに区分化され、前記磁石構造体セグメントの少なくとも幾つかが、前記開い
    た強磁性ヨークの非対称性から生じる磁場の不均一性を少なくとも部分的に補償
    するため、前記第１及び第２の磁石構造体の残りのセグメントの平均残留磁気値
    とは異なる平均残留磁気値を持つ、請求項１に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記少なくとも１つの第１の環状コリメータ及び前記少な
    くとも１つの第２の環状コリメータは、第１の隙間を間に有する複数のコリメー
    タセグメントに区分化され、前記少なくとも１つの第２の磁石構造体及び前記少
    なくとも１つの第４の磁石構造体は、第２の隙間を間に有する磁石構造体セグメ
    ントに区分化され、前記磁石構造体セグメントの少なくとも幾つかが、前記開い
    た強磁性ヨークの非対称性から生じる磁場の不均一性を少なくとも部分的に補償
    するため、前記第１及び第２の磁石構造体の残りのセグメントの平均残留磁気値
    とは異なる平均残留磁気値を持つ、請求項１に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記第１の磁石構造体の前記対称軸に沿った厚さが、前記
    少なくとも１つの第２の磁石構造体のうち少なくとも１つの前記対称軸に沿った
    厚さとは異なっている、請求項１に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１の磁石構造体の前記対称軸に沿った厚さが、前記
    少なくとも１つの第２の磁石構造体のうち少なくとも１つの前記対称軸に沿った
    厚さと等しい、請求項１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記第１の表面及び前記第５の表面の対、前記第２の表面
    及び前記第６の表面の対、前記第３の表面及び前記第７の表面の対、前記第４の
    表面及び前記第８の表面の対、から選択された少なくとも１対の相補的表面が１
    対の非平面表面であり、前記少なくとも１対の相補的表面の各表面が、前記中央
    平面に関して前記少なくとも１対の相補的表面の他方の表面の鏡像である、請求
    項１に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記第１の表面及び前記第５の表面の対、前記第２の表面
    及び前記第６の表面の対、前記第３の表面及び前記第７の表面の対、前記第４の
    表面及び前記第８の表面の対、から選択された少なくとも１対の相補的表面が１
    対の部分平面で部分湾曲の表面であり、前記少なくとも１対の相補的表面の各表
    面が、前記中央平面に関して前記少なくとも１対の相補的表面の他方の表面の鏡
    像である、請求項１に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 前記第１の表面及び前記第５の表面の対、前記第２の表面
    及び前記第６の表面の対、前記第３の表面及び前記第７の表面の対、前記第４の
    表面及び前記第８の表面の対、から選択された少なくとも１対の相補的表面が１
    対の段付けられた表面であり、前記少なくとも１対の相補的表面の各表面が、前
    記中央平面に関して前記少なくとも１対の相補的表面の他方の表面の鏡像である
    、請求項１に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記第１の表面及び前記第３の表面が実質的に等ポテンシ
    ャル表面であり、前記第１の表面は、その磁気ポテンシャルの第１の値を持ち、
    前記第３の表面は、その磁気ポテンシャルの第２の値を持ち、前記磁気ポテンシ
    ャルの第１の値は前記磁気ポテンシャルの第２の値とは異なり、前記第５の表面
    及び前記第７の表面が実質的に等ポテンシャル表面であり、前記第５の表面は、
    その磁気ポテンシャルの第３の値を持ち、前記第７の表面は、その磁気ポテンシ
    ャルの第４の値を持ち、前記磁気ポテンシャルの第３の値は前記磁気ポテンシャ
    ルの第１の値と実質的に等しく、前記磁気ポテンシャルの第４の値は前記磁気ポ
    テンシャルの第２の値と実質的に等しい、請求項１に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記ヨーク、前記第１の極部品、前記第２の極部品、前記
    少なくとも１つの第１のコリメータ及び前記少なくとも１つの第２のコリメータ
    のうち少なくとも１つは、軟鉄、鉄及びシリコンを含む合金、並びに鉄及びニッ
    ケルを含む合金から選択された材料でできている、請求項１に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 前記少なくとも１つの第１の強磁性スペーサー部材及び前
    記少なくとも１つの強磁性スペーサー部材は、軟鉄、鉄及びシリコンを含む合金
    、並びに鉄及びニッケルを含む合金から選択された材料でできている、請求項１
    ５に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 前記第１の極部品、前記第２の極部品、前記少なくとも１
    つの第１のコリメータ及び前記少なくとも１つの第２のコリメータのうち少なく
    とも１つは、前記中央平面に対して調整可能である、請求項１に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記中央平面と、前記第１の極部品、前記第２の極部品、
    前記少なくとも１つの第１のコリメータ及び前記少なくとも１つの第２のコリメ
    ータのうち少なくとも１つとの間の角度が、前記磁場を修正するため調整可能で
    ある、請求項２９に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記中央平面と、前記第１の極部品、前記第２の極部品、
    前記少なくとも１つの第１のコリメータ及び前記少なくとも１つの第２のコリメ
    ータのうち少なくとも１つの少なくとも一部分との間の距離が、前記磁場を修正
    するため調整可能である、請求項２９に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記ヨークに調整可能に取り付けられた複数の調整ねじを
    更に含み、前記第１の極部品、前記第２の極部品、前記少なくとも１つの第１の
    コリメータ及び前記少なくとも１つの第２のコリメータのうち少なくとも１つの
    位置及び角度のうち少なくとも１つが、前記複数の調整ねじの少なくとも１つを
    回転させることによって調整可能である、請求項２９に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 対称軸が貫通する実質的に均一な磁場の体積領域を提供す
    るための開いた磁気装置を構成する方法であって、 第１のヨーク表面及び該第１のヨーク表面に対向する第２のヨーク表面を有す
    る、開いた強磁性ヨークであって、該第２のヨーク表面は、前記第１のヨーク表
    面及び前記第２のヨーク表面から等距離にある中央平面に関して前記第１のヨー
    ク表面の鏡像となるように形成され、前記対称軸は前記中央平面に垂直である、
    前記強磁性ヨークを提供する工程と、 前記第１のヨーク表面に取り付けられた第１の磁石アセンブリであって、該第
    １の磁石アセンブリは、 前記中央平面に実質的に平行で外側半径を有する第１の強磁性極部品であ
    って、前記対称軸は該第１の極部品の中心を通過し、該第１の極部品は、前記対
    称軸に垂直で該第１の極部品の中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称であ
    り、前記体積領域に面した第１の表面と、前記第１のヨーク表面に面した第２の
    表面とを有する、前記第１の極部品、 前記第１の極部品の前記第２の表面と、前記対称軸に平行な方向に前記第
    １の極部品の前記第２の表面を前記第１のヨーク表面上に投影することによって
    形成された表面との間に配置された第１の磁石構造体であって、前記対称軸に実
    質的に平行に向けられた第１の磁化ベクトルを有する、前記第１の磁石構造体、 前記第１の極部品と同心で且つ該第１の極部品の前記外側半径より大きい
    内側半径を有する、少なくとも１つの実質的に環状の第１の強磁性コリメータで
    あって、前記第１の極部品から第１の隙間だけ径方向に隔てられると共に、前記
    体積領域に面した第４の表面と、前記第１のヨーク表面に面した第５の表面とを
    有する、前記第１のコリメータ、及び、 前記少なくとも１つの第１のコリメータの前記第５の表面と、前記対称軸
    に平行な方向に前記第１のコリメータの前記第４の表面を前記第１のヨーク表面
    上に投影することによって形成された表面との間に配置された少なくとも１つの
    第２の磁石構造体であって、前記対称軸に実質的に平行に向けられた第２の磁化
    ベクトルを有する、前記第２の磁石構造体、 を有する、前記第１の磁石アセンブリを提供する工程と、 前記第１の磁石アセンブリと対向するように前記第２のヨーク表面に取り付け
    られた第２の磁石アセンブリであって、前記体積領域は、前記第１の磁石アセン
    ブリと前記第２の磁石アセンブリとの間に画定された開領域内に配置され、前記
    第２の磁石アセンブリは、 前記中央平面に実質的に平行で且つ前記第１の極部品の前記外側半径に実
    質的に等しい外側半径を有する第２の強磁性極部品であって、前記対称軸は該第
    ２の極部品の中心を通過し、該第２の極部品は、前記対称軸に垂直で該第２の極
    部品の前記中心を通過する任意軸に沿って径方向に対称であり、前記体積領域に
    面した第５の表面と、前記第２のヨーク表面に面した第６の表面とを有する、前
    記第２の極部品、 前記第２の極部品の前記第６の表面と、前記対称軸に平行な方向に前記第
    ２の極部品の前記第６の表面を前記第２のヨーク表面上に投影することによって
    形成された表面との間に配置された第３の磁石構造体であって、前記第１の磁化
    ベクトルと実質的に等しい第３の磁化ベクトルを有する、前記第３の磁石構造体
    、 前記第２の極部品と同心で、且つ、前記少なくとも１つの第１のコリメー
    タの前記内側半径に実質的に等しく前記第２の極部品の前記外側半径より大きい
    内側半径を有する、少なくとも１つの実質的に環状の第２の強磁性コリメータで
    あって、前記第２の極部品から第２の隙間だけ径方向に隔てられると共に、前記
    体積領域に面した第７の表面と、前記第２のヨーク表面に面した第８の表面とを
    有する、前記第２のコリメータ、及び、 前記少なくとも１つの第２のコリメータの前記第８の表面と、前記対称軸
    に平行な方向に前記第２のコリメータの前記第８の表面を前記第２のヨーク表面
    上に投影することによって形成された表面との間に配置された少なくとも１つの
    第４の磁石構造体であって、前記第２の磁化ベクトルと実質的に等しい第４の磁
    化ベクトルを有する、前記第４の磁石構造体、 を有する、前記第２の磁石アセンブリを提供する工程と、 を含み、 前記第１の極部品及び前記第２の極部品は、円柱状の極部品、環状の極部品、
    正多角形の極部品及び正多角形の環状の極部品から選択され、前記少なくとも１
    つの第１のコリメータ及び前記少なくとも１つの第２のコリメータは、環状コリ
    メータ及び正多角形の環状コリメータから選択される、前記方法。
  34. 【請求項３４】 実質的に均一な磁場の体積領域を提供するための開いたヨ
    ーク構造の磁気装置を設計する方法であって、前記体積領域は、該領域を貫通す
    る対称軸に関して径方向の対称性と、中心点とを有し、該中心点は中央平面上に
    配置され、該中央平面は、前記対称軸に垂直であると共に前記体積領域を対称的
    に二等分し、 前記方法は、 前記体積領域の所望の寸法及び該体積領域内の磁場の所望の大きさを画定する
    第１のパラメータ組を提供する工程と、 補償されるべき前記磁場の高次調和級数項の数を表す整数Ｎを提供する工程と
    、 前記対称軸の回りに同心に配置され、該対称軸に垂直な任意軸に関して径方向
    に対称的である複数のＫ個の強磁性部材を画定する第２の寸法パラメータ組を提
    供する工程であって、前記複数のＫ個の強磁性部材は、実質的にディスク状若し
    くは環状の極部品と、Ｋ−１個の実質的に環状のコリメータとを備え、前記複数
    のＫ個の強磁性部材の各々は、Ｋ番目の磁石構造体がＫ番目の強磁性部材と前記
    ヨーク構造の磁気装置の強磁性ヨークの表面の一部分との間に配置されるように
    、複数のＫ個の磁石構造体のうちの磁石構造体と連係する、前記工程と、 前記第２の寸法パラメータ組に基づいて、Ｎ・Ｋマトリックス要素からなるマ
    トリックスＭjKを計算する工程であって、前記マトリックスの各々の要素ｍjKは
    、前記Ｋ番目の磁石構造体のｊ番目の調和展開係数ａjへの寄与を表し、該調和 展開係数ａjは、前記複数のＫ個の磁石構造体のうちの磁石構造体によって、及 び、前記極部品によって形成された磁場に対する磁場展開式のゼロ次の項より高
    いｊ番目の項の係数を表し、前記磁石構造体は前記極部品及び前記ヨークの前記
    表面の一部分の間に配置されている、前記工程と、 前記マトリックスＭjKから、及び、高次の係数ａjから複数のＫ個の残留磁気 値を計算する工程であって、該複数のＫ個の残留磁気値のうちの残留磁気値ＪK の各々は、Ｋ番目の磁石構造体に対する平均残留磁気値を表す、前記工程と、 前記残留磁気値ＪK全ての絶対値が最大の残留磁気値ＪMAX以下であるか否かを
    判定する工程であって、該最大の残留磁気値ＪMAXは、前記磁気装置を構成する ため利用可能な磁石材料の最大の残留磁気値を表す、前記工程と、 前記第２のパラメータ組に基づく前記解が、前記磁気装置を構成するため利用
    可能な磁石材料の許容範囲内の安定解であることを確認するため解安定性判定を
    実行する工程と、 前記Ｋ個の強磁性部材のうちの任意部材が磁気的に飽和したか否かを判定する
    工程と、 前記Ｋ個の強磁性部材のうちのいずれもが磁気的に飽和していない場合、前記
    第２のパラメータ組に基づく前記解を受け入れる工程と、 を含む前記方法。
  35. 【請求項３５】 前記第１のパラメータ組は、前記対称軸に沿った前記体積
    領域の長さと、前記対称軸に垂直な方向に沿った前記体積領域の円柱半径と、前
    記極部品及び前記磁石構造体の磁場に対する前記磁場展開式のゼロ次項であるゼ
    ロ次係数ａ0と、を含む、請求項３４に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記第２の寸法パラメータ組は、パラメータＨＣK、ＨK、
    ＤK、Ｒ（Ｋ）IN及びＲ（Ｋ）OUTを含み、ＨKは前記対称軸に沿って測定された Ｋ番目の磁石構造体の厚さを表し、ＨＣKは前記対称軸に沿って測定されたＫ番 目の強磁性部材の厚さを表し、ＤKは前記中央平面と該中央平面から離れた状態 で面するＫ番目の強磁性部材の表面との間の距離を表し、Ｒ（Ｋ）INは前記Ｋ番
    目の強磁性部材の内側半径を表し、Ｒ（Ｋ）OUTは前記Ｋ番目の強磁性部材の外 側半径を表す、請求項３４に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 前記Ｋ個の強磁性部材の前記極部品は、前記中央平面に平
    行な平面で円状断面を有するディスク状極部品であり、前記Ｒ（Ｋ）OUTの値は 前記円状断面の半径であり、前記Ｒ（Ｋ）INの値はゼロである、請求項３４に記
    載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記Ｋ個の強磁性部材の少なくとも１つは環状強磁性部材
    であり、前記Ｒ（Ｋ）OUTの値は、前記対称軸に関する前記環状強磁性部材の前 記少なくとも１つの外側半径であり、前記Ｒ（Ｋ）INの値は、前記対称軸に関す
    る前記強磁性部材の前記少なくとも１つの内側半径である、請求項３４に記載の
    方法。
  39. 【請求項３９】 前記Ｋ個の強磁性部材の前記極部品は、前記中央平面に平
    行な平面で多角形断面を有する直立正多角柱状の極部品であり、前記Ｒ（Ｋ）OU T の値は、前記多角形断面の中心を前記多角形断面の頂点に接続する線の長さで あり、前記Ｒ（Ｋ）INの値はゼロである、請求項３４に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記Ｋ個の強磁性部材の前記極部品若しくは前記コリメー
    タの少なくとも１つは、環状多角形断面を有する環状の直立正多角柱状の極部品
    若しくはコリメータであり、前記断面は外側多角形周辺部及び内側多角形周辺部
    を持ち、前記Ｒ（Ｋ）OUTの値は、前記環状多角形断面の中心を前記外側多角形 周辺部の頂点に接続する第１の線の長さであり、前記Ｒ（Ｋ）INの値は、前記環
    状多角形断面の中心を前記内側多角形周辺部の辺の中央部に接続する第２の線の
    長さであり、前記第２の線は前記辺に垂直である、請求項３４に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記Ｋ個の強磁性部材の前記極部品若しくは前記コリメー
    タの少なくとも１つは、少なくとも１つの環状多角形表面を有する環状の直立正
    多角柱状の極部品若しくはコリメータであり、前記表面は外側多角形周辺部及び
    内側多角形周辺部を持ち、前記Ｒ（Ｋ）OUTの値は、前記環状多角形表面の中心 を前記外側多角形周辺部の頂点に接続する第１の線の長さであり、前記Ｒ（Ｋ） IN の値は、前記環状多角形表面の中心を前記内側多角形周辺部の辺の中央部に接
    続する第２の線の長さであり、前記第２の線は前記辺に垂直である、請求項３４
    に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記数Ｎは、２乃至４の範囲内にある整数である、請求項
    ３４に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 前記残留磁気値ＪKのうち１つ又はそれ以上の絶対値が前 記最大残留磁気値ＪMAX以下であるか否かを判定する前記第１の判定工程の後、 前記第３の提供工程と、前記第１及び第２の計算工程と、前記第１の判定工程と
    、を前記残留磁気値ＪKの全ての絶対値が前記最大残留磁気値ＪMAX以下となるま
    で、十分な回数、繰り返し実行する工程を更に含み、前記繰り返し工程は、前記
    第３の提供工程が前記繰り返し工程内で実行される各回毎に、前記第２の寸法パ
    ラメータ組の少なくとも１つの寸法パラメータを変化させる工程を含む、請求項
    ３４に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記解の安定性の判定を実行する前記工程は、前記調和展
    開係数ａjの各々に対して最悪の場合の値を計算する工程と、次の表現式の値を 計算する工程と、 【数１】 前記表現式の値を、前記体積領域の前記磁場の値からの許容可能な偏差を表す値
    εと比較する工程と、を含み、前記解は、前記表現式の値が前記ε値以下である
    場合に安定したとみなされる、請求項３４に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記実行工程の後、前記第２のパラメータ組に基づく解が
    前記磁気装置を構成する上で有用な磁石材料の許容範囲内にある安定解でない場
    合、前記第３の提供工程と、前記第１及び第２の計算工程と、前記第１の判定工
    程と、前記実行工程と、を前記解が前記磁気装置を構成する上で有用な磁石材料
    の許容範囲内にある安定解となるまで、十分な回数、繰り返し実行する工程を更
    に含み、該繰り返し工程は、前記第３の提供工程が前記繰り返し工程内で実行さ
    れる各回毎に、前記第２の寸法パラメータ組のうち少なくとも１つの寸法パラメ
    ータを変化させる工程を含む、請求項３４に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 前記第２の判定工程の後、前記Ｋ個の強磁性部材の少なく
    とも１つが磁気的に飽和した場合、前記第３の提供工程と、前記第１及び第２の
    計算工程と、前記第１の判定工程と、前記実行工程と、前記第２の判定工程と、
    を前記Ｋ個の強磁性部材のいずれもが磁気的に飽和しなくなるまで、十分な回数
    、繰り返し実行する工程を更に含み、該繰り返し工程は、該繰り返し工程内に含
    まれる前記第３の提供工程を実行する前に前記第２の寸法パラメータ組のうち少
    なくとも１つの寸法パラメータを変化させる工程を含む、請求項３４に記載の方
    法。
  47. 【請求項４７】 前記第２の判定工程の後、前記Ｋ個の強磁性部材の少なく
    とも１つが磁気的に飽和した場合、前記Ｋ個の強磁性部材の少なくとも１つ内に
    含まれる強磁性材料のパラメータを変化させる工程と、前記第２の判定工程を繰
    り返す工程と、を更に含む、請求項３４に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記第２の判定工程の後、前記方法の追加のサイクルが希
    望されているか否かを判定する第３の判定工程と、前記方法の追加のサイクルが
    希望されている場合、前記第３の提供工程、前記第１の計算工程、第２の計算工
    程、前記第１の判定工程、前記実行工程、及び前記第２の判定工程、を繰り返す
    工程と、を更に含み、該繰り返し工程は、該繰り返し工程内に含まれる前記第３
    の提供工程を実行する前に前記第２の寸法パラメータ組のうち少なくとも１つの
    寸法パラメータを変化させる工程を含む、請求項３４に記載の方法。
  49. 【請求項４９】 前記第２の寸法パラメータ組の最新値を記録する工程を更
    に含む、請求項３４に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 前記第２の寸法パラメータ組の最新値を表す出力を提供す
    る工程を更に含む、請求項３４に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 前記出力は、ハードコピー、記録媒体上に記憶されるデー
    タファイル、及び、ディスプレイ装置に表示された表象的表現から選択される、
    請求項５０に記載の方法。
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