JP2018051068A - External magnetic field generator for electron spin resonance/nuclear magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置に関し、特に、高強度の磁場を発生する電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置に関する。 The present invention relates to an external magnetic field generator for an electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus, and more particularly to an external magnetic field generation apparatus for an electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus that generates a high-intensity magnetic field.
電子スピン共鳴画像法（ＥＳＲＩ）とは、フリーラジカルの不対電子スピンの磁気モーメントを電磁波の共鳴吸収で観測する分析方法をいう。核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）とは、強い静磁場中に置いた水素原子核にパルス状の電磁波を照射して共鳴させ、電磁波の照射を停止してからの緩和速度を観測する分析方法をいう。 Electron spin resonance imaging (ESRI) refers to an analysis method that observes the magnetic moment of unpaired electron spins of free radicals by resonance absorption of electromagnetic waves. Nuclear magnetic resonance imaging (MRI) refers to an analysis method in which a hydrogen nucleus placed in a strong static magnetic field is irradiated with a pulsed electromagnetic wave to resonate and the relaxation rate is observed after the irradiation of the electromagnetic wave is stopped. .
電子スピン共鳴画像法及び核磁気共鳴画像法を利用した分析装置としては、分析対象物に存在する活性酸素・フリーラジカルの画像(ＥＳＲＩ)に、水素原子核を含む組織の画像（ＭＲＩ）を重畳できる、電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置が知られている。 As an analysis apparatus using electron spin resonance imaging and nuclear magnetic resonance imaging, an image of an oxygen-free radical (ESRI) existing in an analysis object can be superimposed on an image (MRI) of a tissue containing hydrogen nuclei. Electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging devices are known.
特許文献１には、所定の大きさの磁場を発生させる第１の磁場発生手段と、前記第１の磁場発生手段の磁場よりも大きい磁場を発生させる第２の磁場発生手段と、計測対象生体を、ＲＦパルスの照射に同期させて前記第１、第２の磁場発生手段の間で移動させる計測対象物移動手段と、前記ＲＦパルスに応じて検出される信号に基づいて計測対象生体中の組織像を計測する計測手段とを有する生体計測装置が記載されている。 Patent Document 1 discloses a first magnetic field generating unit that generates a magnetic field having a predetermined magnitude, a second magnetic field generating unit that generates a magnetic field larger than the magnetic field of the first magnetic field generating unit, and a living body to be measured. Is moved between the first and second magnetic field generating means in synchronization with the irradiation of the RF pulse, and in the living body to be measured based on the signal detected according to the RF pulse. A living body measuring apparatus having a measuring means for measuring a tissue image is described.
特許文献１の生体計測装置で使用されている外部磁場発生装置は、特許文献１の要約書を参照して、低磁場用（ＥＳＲＩ／ＰＥＤＲＩ）の電磁石１１と、高磁場用（ＭＲＩ／ＰＥＤＲＩ）の超伝導磁石６とが同軸状に配置され、これらは、装置のフレーム４に固定されて移動しないものである。 The external magnetic field generator used in the living body measuring apparatus of Patent Document 1 refers to the abstract of Patent Document 1 and the electromagnet 11 for low magnetic field (ESRI / PEDRI) and the high magnetic field (MRI / PEDRI). These superconducting magnets 6 are coaxially arranged, and are fixed to the frame 4 of the apparatus and do not move.
特許文献２には、所定の大きさの磁場を発生させる第１の磁場発生手段と、前記第１の磁場発生手段の磁場の大きさと異なる大きさの磁場を発生させる第２の磁場発生手段と、前記第１及び第２の磁場発生手段を回転移動させることにより、前記計測対象物を前記第１及び第２の磁場発生手段の磁場中を順に通過させる回転移動手段と、前記回転移動手段によって前記第１及び第２の磁場発生手段が回転移動している間に、前記第１及び第２の磁場発生手段を停止させることなく、前記計測対象物中の画像を異なる磁場下で計測する計測手段と、を有する計測装置が記載されている。 Patent Document 2 discloses a first magnetic field generation unit that generates a magnetic field having a predetermined magnitude, and a second magnetic field generation unit that generates a magnetic field having a magnitude different from the magnitude of the magnetic field of the first magnetic field generation unit. Rotating and moving the first and second magnetic field generating means to sequentially pass the measurement object through the magnetic fields of the first and second magnetic field generating means, and the rotating and moving means. Measurement in which an image in the measurement object is measured under different magnetic fields without stopping the first and second magnetic field generating means while the first and second magnetic field generating means are rotating. And a measuring device having a means.
特許文献２の計測装置で使用されている外部磁場発生装置は、特許文献２の図８を参照して、測定対象を挟む２つのリングの先端部に、それぞれ、電子スピン共鳴用弱磁力磁石と核磁気共鳴用強磁力磁石とを配置し、測定対象は固定しておきながら、２つのリングを回転させるものである。 With reference to FIG. 8 of Patent Document 2, an external magnetic field generation device used in the measurement apparatus of Patent Document 2 has a weak magnetic force magnet for electron spin resonance, respectively, at the tips of two rings sandwiching the measurement object. A strong magnetic magnet for nuclear magnetic resonance is disposed, and two rings are rotated while a measurement object is fixed.
図１（Ａ）は、従来の回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置の磁石ハウス部を上部から見たもの、図１（Ｂ）はその構造を示す断面図である。この外部磁場発生装置は中心軸Ｉに沿った心棒１０１と、心棒に固定され、盤面が水平になる向きに配置された第１の基盤１０２と、心棒に固定され、第１の基盤に対して平行に間隔を開けて配置された第２の基盤１０３と、両基盤の内側の盤面に配置された電子スピン共鳴用弱磁力磁石１０４と核磁気共鳴用強磁力磁石１０５とを有する。心棒はモーター等の駆動機構（非表示）に連結されている。測定部位１０６は磁場が最も高く安定する位置であり、一般に、磁石の中心部が通過する軌道Ｖ上の領域、即ち、その一部が上記軌道と重複する領域である。 FIG. 1A is a top view of a magnet house portion of an external magnetic field generator for a conventional rotary electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing the structure thereof. . The external magnetic field generator includes a mandrel 101 along the central axis I, a first base 102 fixed to the mandrel and arranged in a direction in which the board surface is horizontal, and fixed to the mandrel, with respect to the first base It has the 2nd base | substrate 103 arrange | positioned at intervals in parallel, and the weak magnetic force magnet 104 for electron spin resonance and the strong magnetic force magnet 105 for nuclear magnetic resonance arrange | positioned at the board | substrate surface inside both bases. The mandrel is connected to a drive mechanism (not shown) such as a motor. The measurement site 106 is a position where the magnetic field is the highest and stable, and is generally a region on the trajectory V through which the central portion of the magnet passes, that is, a portion of which overlaps the trajectory.
測定を行う際には測定対象物（非表示）を測定部位１０６に固定し、中心軸Iを中心にして心棒１０１を回転させる。そのことで基盤１０２及び１０３が同時に同一速度で回転し、測定対象物は静止したまま、周期的に、高磁場中及び低磁場中に置かれることができる。 When performing measurement, a measurement object (not shown) is fixed to the measurement site 106 and the mandrel 101 is rotated about the central axis I. As a result, the substrates 102 and 103 are simultaneously rotated at the same speed, and the measurement object can be placed periodically in a high magnetic field and a low magnetic field while being stationary.
電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置の実用性を向上させるためには、測定部位の寸法を拡大することで、人体等の寸法が大きい測定対象にも対応することが不可欠である。測定部位の寸法を拡大するためには、高磁場用の磁石が生成する磁場をより強力化及び均一化し、磁石対の間隔を大きくする必要がある。磁石対の間隔とは、第１の基盤及び第２の基盤に備えられ、向かい合った一対の磁石、即ち、電子スピン共鳴用弱磁力磁石１０４同士、又は核磁気共鳴用強磁力磁石１０５同士の間に形成される空間の中で最も短い距離をいう。 In order to improve the practicality of the electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus, it is indispensable to cope with a measurement object having a large size such as a human body by enlarging the size of the measurement site. In order to enlarge the size of the measurement site, it is necessary to make the magnetic field generated by the high magnetic field magnet stronger and uniform, and to increase the interval between the magnet pairs. The distance between the magnet pairs is provided between the first base plate and the second base plate, and a pair of opposing magnets, that is, between the weak magnetic magnets 104 for electron spin resonance or between the strong magnetic magnets 105 for nuclear magnetic resonance. This is the shortest distance in the space formed.
磁場を強力化及び均一化するための現実的な方法は、より大型の磁石を使用することである。ここで、従来の回転型外部磁場発生装置では、磁石が固定される盤面に、心棒１０１が存在する。心棒１０１は、第１の基盤１０２及び第２の基盤１０３を所定の間隔に支持する機能、又は第１の基盤及び第２の基盤を駆動する機能を奏する部材である。従来の回転型外部磁場発生装置では、核磁気共鳴用強磁力磁石１０５の直径は、心棒１０１を超えて中心方向に拡大することができない。 A practical way to strengthen and homogenize the magnetic field is to use larger magnets. Here, in the conventional rotating external magnetic field generator, the mandrel 101 exists on the surface of the board on which the magnet is fixed. The mandrel 101 is a member having a function of supporting the first base 102 and the second base 103 at a predetermined interval or a function of driving the first base and the second base. In the conventional rotating external magnetic field generator, the diameter of the strong magnetic magnet 105 for nuclear magnetic resonance cannot extend beyond the mandrel 101 in the central direction.
つまり、磁石対の間隔を大きくするには核磁気共鳴用強磁力磁石１０５の直径を拡大することが必要となるが、その場合、基盤の半径も拡大し、これを回転させるために必要なエネルギー量が増大し、回転速度の制御も困難になる。 That is, in order to increase the distance between the magnet pairs, it is necessary to enlarge the diameter of the nuclear magnetic resonance strong magnet 105, but in this case, the radius of the base is also enlarged and the energy required to rotate the magnet is increased. The amount increases and control of the rotational speed becomes difficult.
また、現実的な問題として、外部磁場発生装置が大型化した場合、装置の製造に要する労力及びコストが増大する。電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置についても、大型化した外部磁場発生装置を備えるために大型化する必要があり、装置の製造に要する労力及びコストが過大になる。 Moreover, as a practical problem, when the external magnetic field generator is increased in size, labor and cost required for manufacturing the device are increased. The electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus also needs to be enlarged in order to include the enlarged external magnetic field generator, and labor and cost required for manufacturing the apparatus become excessive.
つまり、従来の回転型外部磁場発生装置の構造では高磁場用の磁石の寸法を拡大する余地が狭いため、人体等の寸法が大きい測定対象を測定できる程度にまで測定部位の寸法を拡大することが困難である。 In other words, the structure of the conventional rotating external magnetic field generator has a small scope for expanding the size of the magnet for high magnetic field, so the size of the measurement site should be expanded to such an extent that a measurement object such as a human body can be measured. Is difficult.
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、外部磁場発生装置の直径を拡大する必要なく高磁場用の磁石を大型化することが可能な回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置を提供することにある。 The present invention solves the above-described conventional problems, and the object of the present invention is to provide a rotary electron spin resonance capable of increasing the size of a high magnetic field magnet without increasing the diameter of an external magnetic field generator. / To provide an external magnetic field generator for a nuclear magnetic resonance imaging apparatus.
本発明は、盤面に配置された電子スピン共鳴用弱磁力磁石と核磁気共鳴用強磁力磁石とを備え、該盤面が直立する向きに配置された第１の基盤、
第１の基盤に対応するように配置された電子スピン共鳴用弱磁力磁石と核磁気共鳴用強磁力磁石とを備え、第１の基盤に対して平行に間隔を開けて配置された第２の基盤、及び
第１の基盤及び第２の基盤を同期回転させる手段
を備える電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置を提供する。
The present invention comprises a first base plate comprising a weak magnetic magnet for electron spin resonance and a strong magnetic magnet for nuclear magnetic resonance arranged on a board surface, the board surface arranged in an upright direction,
An electron spin resonance weak magnetic magnet and a nuclear magnetic resonance strong magnetic magnet arranged so as to correspond to the first base, and a second base arranged at a distance in parallel to the first base Provided is an external magnetic field generator for electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus, comprising a base and means for synchronously rotating a first base and a second base.
ある一形態においては、前記第１の基盤及び第２の基盤が、実質的に、円形、円筒形又は円盤形である。 In one certain form, the said 1st base and the 2nd base are substantially circular, cylindrical shape, or a disk shape.
ある一形態においては、前記第１の基盤及び第２の基盤に挟まれた空間に、第１の基盤及び第２の基盤を駆動するとともに、両基盤を所定の間隔に保つ機能を奏する部材が存在しない。 In one certain form, the member which plays the function which drives the 1st base and the 2nd base in the space between the 1st base and the 2nd base, and keeps both bases at a predetermined interval is provided. not exist.
ある一形態においては、第１の基盤及び第２の基盤は外周部及び基盤の盤面において支持される。 In one certain form, a 1st base | substrate and a 2nd base | substrate are supported in the outer peripheral part and the board | substrate surface of a base | substrate.
ある一形態においては、第１の基盤及び第２の基盤は外周部に駆動力をかけることにより回転させる。 In one certain form, a 1st base | substrate and a 2nd base | substrate are rotated by applying a driving force to an outer peripheral part.
ある一形態においては、前記核磁気共鳴用強磁力磁石の磁力が約０．１テスラ以上である。 In one certain form, the magnetic force of the said strong magnet for nuclear magnetic resonance is about 0.1 Tesla or more.
ある一形態においては、磁石対の間隔が約２ｃｍ以上である。 In one certain form, the space | interval of a magnet pair is about 2 cm or more.
また、本発明は、上記いずれかに記載の電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置を備える電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置を提供する。 The present invention also provides an electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus comprising the external magnetic field generator for electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus described above.
本発明によれば、外部磁場発生装置の直径を拡大する必要なく高磁場用の磁石を大型化することが可能な回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the external magnetic field generator for rotary electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatuses which can enlarge the magnet for high magnetic fields without having to enlarge the diameter of an external magnetic field generator is provided. .
図２は、本発明の回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置の構造を示す断面図である。この外部磁場発生装置は第１の基盤１及び第２の基盤２を有する。第１の基盤１は、盤面、即ち、実質的に面積を有する、平行な相対する二枚の平面、を有する。図２では、第１の基盤１の外側の盤面を１ａと表示し、内側の盤面を１ｂと表示する。第２の基盤２も同様である。それぞれの基盤の盤面は、一対の磁石を一定間隔で支持する機能を奏する。第１の基盤１及び第２の基盤２の盤面は、一対の磁石の間に形成される磁界を均一にするために、実質的に平行である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the external magnetic field generator for rotary electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus of the present invention. This external magnetic field generator has a first base 1 and a second base 2. The first base 1 has a board surface, that is, two parallel opposing planes having a substantially area. In FIG. 2, the outer board surface of the 1st base | substrate 1 is displayed as 1a, and an inner board surface is displayed as 1b. The same applies to the second base 2. Each board surface has a function of supporting a pair of magnets at regular intervals. The board surfaces of the first base 1 and the second base 2 are substantially parallel to make the magnetic field formed between the pair of magnets uniform.
一対の磁石の間には磁路（非表示）を形成する。磁路は、磁束を通過させることで一対の磁石に挟まれた空間の磁界を均一にする機能を奏する部材であり、一対の磁石同士を磁性材料で連結することにより形成する。基盤が磁性材料である場合は、第１の基盤と第２の基盤を磁性材料で連結して磁路を形成してもよい。磁路の形状は、幅約１〜５ｍｍの線状又はテープ状であってよい。磁路を形成する磁性材料の一例としては鉄が挙げられる。 A magnetic path (not shown) is formed between the pair of magnets. The magnetic path is a member having a function of making a magnetic field in a space sandwiched between a pair of magnets uniform by allowing magnetic flux to pass through, and is formed by connecting a pair of magnets with a magnetic material. When the base is a magnetic material, the first base and the second base may be connected with the magnetic material to form a magnetic path. The shape of the magnetic path may be a linear or tape shape having a width of about 1 to 5 mm. An example of a magnetic material that forms a magnetic path is iron.
磁路は、第１の基盤及び第２の基盤を回転させて測定を行う際に、測定対象の設置を妨害しない位置に形成する。磁路の形成位置は、例えば、測定部位と部分的にも完全にも重複しない、又は干渉しない位置である。本発明で使用する磁路は、第１の基盤及び第２の基盤を所定の間隔に保つ機能、又は第１の基盤及び第２の基盤を駆動する機能を奏しない部材である。 The magnetic path is formed at a position that does not interfere with the installation of the measurement object when the measurement is performed by rotating the first base and the second base. The formation position of the magnetic path is, for example, a position that does not partially or completely overlap with the measurement site or does not interfere. The magnetic path used in the present invention is a member that does not perform the function of keeping the first base and the second base at a predetermined interval or the function of driving the first base and the second base.
基盤は中心軸Ｉを有する。本明細書において単に「基盤」というときは、第１の基盤１及び第２の基盤２の両方を意味する。基盤の形状は特に限定されないが、円形が好ましい。基盤は盤面を有する部材であれば足り、全体的に板状である必要はない。例えば、基盤は一部がスポーク又は網で構成された板状部材であってよく、全体的に磁石を収納するハウジングを有する箱状部材、円筒状部材又は円盤状部材であってもよい。 The base has a central axis I. In the present specification, the term “base” simply means both the first base 1 and the second base 2. The shape of the substrate is not particularly limited, but a circular shape is preferable. The base need only be a member having a board surface, and need not be plate-like as a whole. For example, the base may be a plate-like member partially composed of spokes or nets, and may be a box-like member, a cylindrical member, or a disk-like member having a housing that entirely accommodates a magnet.
基盤は盤面が直立する向きに配置される。直立とは、水平面に対して実質的に垂直に立っている様子をいう。そのことにより、基盤は外周部で支持及び駆動し易くなる。基盤の盤面は水平面に対して正確に垂直である必要はなく、基盤の支持及び駆動に支障がない限り、多少傾いていてもよい。図２の外部磁場発生装置は、基盤の外周部を支持するローラー５を有する。ローラーは基盤を支持する手段の一例である。基盤を支持するローラーは、基盤が安定して回転かつ適切な間隔を保つように、複数設置することが好ましい。図２に示された２個のローラーは、例えば、軸の部分が連結した形態であってもよい。 The base is arranged in the direction in which the board faces upright. Upright means standing substantially perpendicular to the horizontal plane. This makes it easier to support and drive the base at the outer periphery. The board surface of the base does not need to be exactly perpendicular to the horizontal plane, and may be slightly inclined as long as it does not hinder support and drive of the base. The external magnetic field generator of FIG. 2 has a roller 5 that supports the outer periphery of the substrate. The roller is an example of a means for supporting the base. It is preferable to install a plurality of rollers that support the base so that the base rotates stably and maintains an appropriate interval. The two rollers shown in FIG. 2 may have, for example, a form in which shaft portions are connected.
測定を行う際に、第１の基盤１及び第２の基盤２は中心軸Ｉを中心にして同期回転する。同期回転とは、同時に同一速度で回転することをいう。基盤の駆動は、基盤の外周部に駆動力をかけることにより行うことが好ましい。基盤の駆動は、例えば、モーターの駆動力をプーリー、ローラー、ギア又はベルト等を介して盤面の外周部に伝達する等の従来知られた駆動機構を利用して行うことができる。 When performing the measurement, the first base 1 and the second base 2 rotate synchronously about the central axis I. Synchronous rotation refers to simultaneous rotation at the same speed. It is preferable to drive the base by applying a driving force to the outer peripheral portion of the base. The base can be driven by using a conventionally known driving mechanism such as transmitting the driving force of the motor to the outer peripheral portion of the board surface via a pulley, a roller, a gear, a belt, or the like.
第１の基盤及び第２の基盤を支持し、回転させるためのその他の形態として、第１の基盤１の外側の盤面１ａに心棒を付けてターンテーブルの構造とし、第２の基盤２の外側の盤面２ａに心棒を付けてターンテーブルの構造とし、両心棒を固定することによって、第１の基盤及び第２の基盤を支持してもよい。その場合、基盤の外周部を支持するローラー５は設置しなくてもよい。また、基盤の駆動は、例えば、モーターの駆動力を直接、又は、要すればプーリー、ローラー、ギア又はベルト等を介して、心棒に伝達する等の従来知られた駆動機構を利用して行うことができる。 As another form for supporting and rotating the first base plate and the second base plate, a mandrel is attached to the outer surface 1a of the first base plate 1 to form a turntable structure. A mandrel may be attached to the board surface 2a to form a turntable structure, and both mandrels may be fixed to support the first base and the second base. In that case, it is not necessary to install the roller 5 which supports the outer peripheral part of a base | substrate. The base is driven using a conventionally known drive mechanism such as transmitting the driving force of the motor to the mandrel directly or, if necessary, via a pulley, roller, gear or belt. be able to.
第１の基盤１及び第２の基盤２は、それぞれ、電子スピン共鳴用弱磁力磁石３と核磁気共鳴用強磁力磁石４とを備える。磁石は、第１の基盤１のいずれか一方の盤面、及び第２の基盤２のいずれか一方の盤面に配置される。図２では、磁石は盤面１ｂと２ｂに備えられているが、これは一例である。磁石を備える盤面は、１ａと２ｂ、１ｂと２ａ、又は１ａと２ａであってもよい。 Each of the first base 1 and the second base 2 includes a weak magnetic magnet 3 for electron spin resonance and a strong magnetic magnet 4 for nuclear magnetic resonance. The magnet is disposed on any one of the board surfaces of the first base 1 and on any one of the board surfaces of the second base 2. In FIG. 2, the magnets are provided on the board surfaces 1b and 2b, but this is an example. The board surface provided with a magnet may be 1a and 2b, 1b and 2a, or 1a and 2a.
電子スピン共鳴用弱磁力磁石３は約１〜約１００ミリテスラの磁場を発生させる。電子スピン共鳴用弱磁力磁石が発生する磁場が約１ミリテスラ未満であると測定感度が低下し易くなり、約１００ミリテスラを超えると測定対象物が生体である場合に、生体の機能に悪影響を与える可能性がある。電子スピン共鳴用弱磁力磁石が発生する磁場の大きさは、好ましくは約３〜約５０ミリテスラであり、より好ましくは約５〜約３０ミリテスラである。 The weak magnetic magnet 3 for electron spin resonance generates a magnetic field of about 1 to about 100 millitesla. If the magnetic field generated by the weak magnetic magnet for electron spin resonance is less than about 1 millitesla, the measurement sensitivity tends to decrease, and if it exceeds about 100 millitesla, the function of the living body is adversely affected when the object to be measured is a living body. there is a possibility. The magnitude of the magnetic field generated by the weak magnetic magnet for electron spin resonance is preferably about 3 to about 50 millitesla, more preferably about 5 to about 30 millitesla.
核磁気共鳴用強磁力磁石４は約０．１テスラ以上の磁場を発生させる。核磁気共鳴用強磁力磁石が発生する磁場が約０．１テスラ未満であると測定部位における磁場の強度が不十分になり、得られる画像の質が低下する。核磁気共鳴用強磁力磁石が発生する磁場の大きさは、好ましくは約０．２〜約１テスラであり、より好ましくは約０．３〜約０．６テスラである。 The strong magnetic magnet 4 for nuclear magnetic resonance generates a magnetic field of about 0.1 Tesla or more. If the magnetic field generated by the strong magnetic magnet for nuclear magnetic resonance is less than about 0.1 Tesla, the strength of the magnetic field at the measurement site becomes insufficient, and the quality of the obtained image decreases. The magnitude of the magnetic field generated by the strong magnetic magnet for nuclear magnetic resonance is preferably about 0.2 to about 1 Tesla, more preferably about 0.3 to about 0.6 Tesla.
磁石対の間隔は、測定対象物が測定部位に入る寸法に調節する。測定対象が小物又は分離した生体の一部（例えば、歯）等である場合、磁石対の間隔は、約２ｃｍ以上であることが好ましい。測定対象が小型動物又は生体の一部（例えば、関節）等である場合、磁石対の間隔は、約１０ｃｍ以上であることが好ましい。測定対象が大型動物又は人体全部等である場合は、磁石対の間隔は約５０ｃｍ以上であることが好ましい。磁石対の間隔の上限は必要になる磁力及び設備の寸法等を考慮して、約１ｍと考えられる。 The distance between the magnet pairs is adjusted so that the measurement object enters the measurement site. When the measurement object is a small object or a part of a separated living body (for example, a tooth), the interval between the magnet pairs is preferably about 2 cm or more. When the measurement target is a small animal or a part of a living body (for example, a joint), the interval between the magnet pairs is preferably about 10 cm or more. When the measurement target is a large animal or the entire human body, the interval between the magnet pairs is preferably about 50 cm or more. The upper limit of the distance between the magnet pairs is considered to be about 1 m in consideration of the required magnetic force and the size of the equipment.
使用しうる磁石の具体例としては、永久磁石、電磁石、及び超伝導磁石等が挙げられる。これらの磁石は併用してもよい。磁石の種類は、要求される磁場の大きさを考慮して適宜選択される。本発明では、磁石は基盤に固定した状態で回転させる必要があり、かかる使用形態を考慮すると、電力供給が不要の永久磁石が望ましい。磁石の形状は、特に限定されないが、実質的に円柱形又は多角柱形のものを使用してよい。 Specific examples of magnets that can be used include permanent magnets, electromagnets, and superconducting magnets. These magnets may be used in combination. The type of magnet is appropriately selected in consideration of the required magnetic field size. In the present invention, the magnet needs to be rotated in a state of being fixed to the base. In consideration of such usage, a permanent magnet that does not require power supply is desirable. The shape of the magnet is not particularly limited, but a substantially cylindrical or polygonal column may be used.
図３は、本発明で使用する磁石の配置を示す平面図である。第１の基盤１の盤面１ｂの上に、電子スピン共鳴用弱磁力磁石３及び核磁気共鳴用強磁力磁石４が備えられている。測定を行う際に、第１の基盤１は中心軸Ｉを中心にして回転する。 FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of magnets used in the present invention. On the board surface 1b of the first substrate 1, a weak magnetic magnet 3 for electron spin resonance and a strong magnetic magnet 4 for nuclear magnetic resonance are provided. When performing the measurement, the first base 1 rotates about the central axis I.
核磁気共鳴用強磁力磁石４は、直径が盤面１ｂの半径よりも大きい大型のものを使用しており、その外周の最も中心軸Ｉに近い位置が中心軸Ｉを覆う状態になっている。核磁気共鳴用強磁力磁石４の中心部が通過する軌道Ｖは磁場が最も高く安定する位置である。測定部位６は軌道Ｖが通過する領域、即ち、その一部が上記軌道と重複する領域に設定される。電子スピン共鳴用弱磁力磁石３は複数の磁石から成ってよい。電子スピン共鳴用弱磁力磁石３を構成する各磁石は、その中心部が軌道Ｖを通過するような位置に配置される。 As the strong magnetic magnet 4 for nuclear magnetic resonance, a large magnet having a diameter larger than the radius of the board surface 1b is used, and a position closest to the central axis I on the outer periphery covers the central axis I. The trajectory V through which the central portion of the strong magnetic magnet 4 for nuclear magnetic resonance passes is a position where the magnetic field is the highest and stable. The measurement site 6 is set in an area where the trajectory V passes, that is, an area where a part thereof overlaps the trajectory. The weak magnetic magnet 3 for electron spin resonance may be composed of a plurality of magnets. Each of the magnets constituting the electron spin resonance weak magnetic force magnet 3 is disposed at a position such that its central portion passes the orbit V.
本発明の回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置は、第１の基盤及び第２の基盤に挟まれた空間に、例えば心棒のような、第１の基盤及び第２の基盤を所定の間隔に支持する機能、又は第１の基盤及び第２の基盤を駆動する機能を奏する部材を有しない。ある一形態においては、本発明の回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置は、磁石が配置される盤面に、第１の基盤及び第２の基盤を支持するための心棒を有しない。 The external magnetic field generator for a rotary electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention includes a first base and a second base, such as a mandrel, in a space between the first base and the second base. There is no member having a function of supporting the base at a predetermined interval or a function of driving the first base and the second base. In one certain form, the external magnetic field generator for rotary electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus of the present invention is a mandrel for supporting the first base and the second base on the board surface on which the magnet is disposed. Does not have.
そのため、核磁気共鳴用強磁力磁石４の直径は、中心軸Ｉを越えて中心方向に拡大することができる。換言すると、高磁場用の磁石を大型化する場合に、外部磁場発生装置の直径を対応して拡大する必要がない。更に、測定部位６は核磁気共鳴用強磁力磁石４の中心部が通過する領域であるから、核磁気共鳴用強磁力磁石４の直径が中心軸Ｉを越えて中心方向に拡大した場合であっても、測定部位６の中心軸Ｉからの距離（半径）が対応して拡大することはない。 Therefore, the diameter of the strong magnetic magnet 4 for nuclear magnetic resonance can be expanded beyond the central axis I in the central direction. In other words, when the size of the high magnetic field magnet is increased, there is no need to correspondingly increase the diameter of the external magnetic field generator. Further, since the measurement site 6 is a region through which the central portion of the nuclear magnetic resonance strong magnetic magnet 4 passes, the diameter of the nuclear magnetic resonance strong magnetic magnet 4 exceeds the central axis I in the central direction. However, the distance (radius) from the central axis I of the measurement site 6 does not increase correspondingly.
更に、本発明の回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置は、第１の基盤及び第２の基盤に挟まれた空間に、第１の基盤及び第２の基盤を支持する機能、又は第１の基盤及び第２の基盤を駆動する機能を奏する部材を有しないために、第１の基盤と第２の基盤の間隔を変化させ易い。そのことで、測定対象の寸法に応じて測定部位６の寸法を最適なものに調節することが可能になる。 Furthermore, the external magnetic field generator for a rotary electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus of the present invention supports the first base and the second base in a space between the first base and the second base. Since there is no member having a function to perform or a function to drive the first base and the second base, the interval between the first base and the second base is easily changed. This makes it possible to adjust the dimension of the measurement site 6 to an optimum one according to the dimension of the measurement target.
図４は、本発明の回転型電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置の一実施形態を示す斜視図である。この外部磁場発生装置１０は、平坦面が直立し、相互に平行になる向きに配置された第１のドラム１１及び第２のドラム１２を有する。これらのドラムは、電子スピン共鳴用弱磁力磁石３と核磁気共鳴用強磁力磁石４とを備えた本願発明の基盤及び磁石を円筒形又は円盤形のハウジングに収納したものである。 FIG. 4 is a perspective view showing an embodiment of an external magnetic field generator for a rotary electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention. The external magnetic field generator 10 includes a first drum 11 and a second drum 12 that are arranged in a direction in which flat surfaces are upright and parallel to each other. These drums are obtained by housing the base and magnets of the present invention including the weak magnetic magnet 3 for electron spin resonance and the strong magnetic magnet 4 for nuclear magnetic resonance in a cylindrical or disk-shaped housing.
外部磁場発生装置１０は、第１のドラム１１及び第２のドラム１２の外周部に接する複数のローラー１３を有する。これらのドラムはローラー１３によって回転可能に支持される。外部磁場発生装置１０は、第１のドラム１１及び第２のドラム１２の外周部に接するプーリー１４及びプーリーの心棒に結合したモーター１５を有する。これらのドラムはモーターの駆動力により、中心軸Ｉを中心にして回転する。 The external magnetic field generator 10 includes a plurality of rollers 13 that are in contact with the outer peripheral portions of the first drum 11 and the second drum 12. These drums are rotatably supported by rollers 13. The external magnetic field generator 10 includes a pulley 14 that contacts the outer peripheral portions of the first drum 11 and the second drum 12, and a motor 15 that is coupled to a pulley shaft. These drums rotate around the central axis I by the driving force of the motor.
外部磁場発生装置１０は、第１のドラム１１及び第２のドラム１２の間の空間（即ち、電子スピン共鳴用弱磁力磁石同士、又は核磁気共鳴用強磁力磁石同士の間に形成される空間）にプラットフォーム１６を有してよい。例えば、プラットフォーム１６は測定部位に対応する高さ及び奥行きに設置することができ、測定対象を固定する台として使用することができる。 The external magnetic field generator 10 has a space between the first drum 11 and the second drum 12 (that is, a space formed between weak magnetic magnets for electron spin resonance or strong magnetic magnets for nuclear magnetic resonance). ) May have a platform 16. For example, the platform 16 can be installed at a height and depth corresponding to the measurement site, and can be used as a platform for fixing the measurement object.
本発明の電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置は、本発明の電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置、通常の様式により上記外部磁場発生装置に接続された、ＲＦパルス照射装置、測定対象が発信する信号を検出する装置及び検出した信号を画像化する装置等の通常使用される周辺機器、及び要すれば、これらを適当な配置で固定するフレーム等を有するものである。 The electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus of the present invention is an external magnetic field generation apparatus for an electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus of the present invention, an RF pulse irradiation apparatus connected to the external magnetic field generation apparatus in a normal manner. The apparatus includes a normally used peripheral device such as a device for detecting a signal transmitted from a measurement object and a device for imaging the detected signal, and, if necessary, a frame for fixing them in an appropriate arrangement.
本発明は電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像化装置としてだけでなく、外部磁場に依存する磁気共鳴画像装置に広く活用できる。即ち、本発明は電子スピン共鳴を行わない場合でも外部磁場が画像に影響する全ての核磁気共鳴画像法に応用できる。 The present invention can be widely used not only as an electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus but also as a magnetic resonance imaging apparatus depending on an external magnetic field. That is, the present invention can be applied to all nuclear magnetic resonance imaging methods in which an external magnetic field affects an image even when electron spin resonance is not performed.
Ｉ…中心軸、
Ｖ…磁石の中心部が通過する軌道、
１、１０２…第１の基盤、
２、１０３…第２の基盤、
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ…盤面、
３、１０４…電子スピン共鳴用弱磁力磁石、
４、１０５…核磁気共鳴用強磁力磁石、
５…ローラー、
６、１０６…測定部位、
１０…外部磁場発生装置、
１１…第１のドラム、
１２…第２のドラム、
１３…ローラー、
１４…プーリー、
１５…モーター、
１６…プラットフォーム。
I ... central axis,
V: orbit through which the center of the magnet passes,
1, 102 ... first base,
2, 103 ... second base,
1a, 1b, 2a, 2b ... board surface,
3, 104 ... weak magnetic magnet for electron spin resonance,
4, 105 ... strong magnetic magnet for nuclear magnetic resonance,
5 ... Roller,
6, 106 ... measurement site,
10: External magnetic field generator,
11 ... first drum,
12 ... The second drum,
13 ... Roller,
14 ... pulley,
15 ... motor,
16 ... Platform.
Claims (8)
第１の基盤に対応するように配置された電子スピン共鳴用弱磁力磁石と核磁気共鳴用強磁力磁石とを備え、第１の基盤に対して平行に間隔を開けて配置された第２の基盤、及び
第１の基盤及び第２の基盤を同期回転させる手段
を備える電子スピン共鳴／核磁気共鳴画像装置用外部磁場発生装置。 A first base comprising a weak magnetic magnet for electron spin resonance and a strong magnetic magnet for nuclear magnetic resonance arranged on a board surface, the board being arranged in an upright direction;
An electron spin resonance weak magnetic magnet and a nuclear magnetic resonance strong magnetic magnet arranged so as to correspond to the first base, and a second base arranged at a distance in parallel to the first base An external magnetic field generator for electron spin resonance / nuclear magnetic resonance imaging apparatus, comprising: a base; and means for synchronously rotating the first base and the second base.
Priority Applications (1)
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| JP2016192152A JP2018051068A (en) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | External magnetic field generator for electron spin resonance/nuclear magnetic resonance imaging apparatus |
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