JP3980105B2

JP3980105B2 - Static magnetic field generator and magnetic resonance imaging apparatus

Info

Publication number: JP3980105B2
Application number: JP35638796A
Authority: JP
Inventors: 川野　　源; 弘隆竹島; 寛田崎; 武八尾; 肇田邊
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2016-12-26
Also published as: JPH10179546A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）などに用いられる静磁場発生装置に係り、特に静磁場発生装置が作る静磁場の磁場均一度を改善するための磁場補正手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間の身体の構造を非破壊的に検査する手段としては、Ｘ線ＣＴ装置や超音波画像診断装置などが広く利用されている。それらの中で、核磁気共鳴（以下、ＮＭＲという）現象を用いて人体内部を画像化することができるＭＲＩ装置は、放射線の被曝がなく良質な画像が得られるという特徴をもっている。
【０００３】
ここで、ＮＭＲ現象について概略を述べると、人体内部の固有の磁気モーメントをもつ原子核の集団は、静磁場中に置かれたときに、その静磁場と同じ方向を向き、特定の周波数で回転する。この回転運動はラーモア歳差運動と呼ばれ、静磁場の磁束密度をＢ_０、特定の周波数（ラーモア周波数）をｆとした場合、両者の間には式（１）の関係がある。
【数１】
ｆ＝γＢ_０（γ：核磁気回転比）…（１）
この静磁場と垂直な方向に高周波磁場を加えると、上記の原子核の集団は励起され、検出器を静磁場と垂直な方向に置くことにより、特定の原子核から放出されるＮＭＲ信号が得られる。
【０００４】
ＭＲＩ装置の場合には、上記の手順のみでは位置情報が得られないため、式（１）を利用して静磁場に一時的に磁場傾斜を与える傾斜磁場を加えることで位置情報を付与し、位置情報に対応する周波数ごとに人体内部から放出されるＮＭＲ信号の強度分布データを収集し、そのＮＭＲ信号をフーリエ変換することで人体内部の画像化を行う。そのため、ＭＲＩ装置によって作られる画像は、静磁場、傾斜磁場、高周波磁場の３つの磁場の磁場特性によって直接的に影響を受ける。たとえば、傾斜磁場の特性が悪いと画像の歪みが生じ、高周波磁場の特性が悪いと画像のぼけが生じる。その中にあって、静磁場の特性は、画像の歪み、画像のぼけ、Ｓ／Ｎに直接影響を与え、ＭＲＩ装置における基本性能を決める最重要な特性である。そのため、撮影空間（計測空間ともいう）内の静磁場としては、数１００ｐｐｍオーダーの高均一性と高安定性が要求されている。この高均一で安定度の高い静磁場を発生するために静磁場発生装置が使用される。
【０００５】
静磁場発生装置では、撮影空間内に高い静磁場を発生させることにより、装置外部に多くの磁場が漏洩するという問題が生じる。一般に、これを漏洩磁場と呼んでいる。この漏洩磁場が大きい場合には、この影響を受けて、装置の周囲にある電気的または磁気的機器、部品などが正常に動作しなくなる。例えば、ＭＲＩ装置のディスプレイ、コンピュータ、時計などが誤動作する場合がある。特に、病院では、心臓病の患者が多いため、心脈数を制御するペースメーカーを持ち歩いている人たちにとっては生死にかかわる問題であり、漏洩磁場に関しては特に配慮が必要である。
【０００６】
そこで、漏洩磁場を低減するために、磁場発生源から発した磁束線の通路（磁路）を作り、その磁路に磁束線を収束することにより装置外部への磁場の漏洩を少なくしようとしている。一般に、この磁束線の通路のことを磁気回路と呼んでいる。
【０００７】
図２１には従来の静磁場発生装置の一例を示す。図２１は静磁場発生装置の全体斜視図である。図２１において、静磁場発生装置１は撮影空間２を間に挾んで上下に配置された静磁場発生源３により撮影空間２内に高い静磁場を発生させている。静磁場発生源３は超電導コイル４とこれを超電導状態まで冷却する冷却容器５から構成されている。上下の超電導コイル４が発生する上下方向の磁束線Ｂ_Zは静磁場発生源３の上下に配置された板状の強磁性体６によって受け止められ、さらに静磁場発生源３の側方に設けられた柱状の強磁性体７を帰路として超電導コイル４に戻るように磁気回路が構成されている。また、柱状の強磁性体７は、磁束線の帰路としての役割とともに、撮影空間２の上下に配置された構造物を機械的に支持する働きもしている。板状の強磁性体６や柱状の強磁性体７の材料としては、機械的な強度や原価の面から一般に鉄が使用されている。
【０００８】
図２１に示した従来例では、前方と後方の２方向が開放されているため、撮影空間２に挿入された被検体は閉塞感を受けずに済み、検査者も前方または、後方から容易に被検体にアクセスすることができる。また、柱状の強磁性体７が撮影空間２に発生される磁束線の帰路となっているために、磁束が装置から離れて遠くまで広がることがなく、漏洩磁場を少なくすることができる。
しかし、柱状の強磁性体７のような複数の帰路をもつ磁気回路においては、この柱状の強磁性体７が撮影空間２内の磁場均一性を阻害する要因となる。
【０００９】
従来の水平磁場方式の静磁場発生装置では、磁気回路がソレノイド形状をしており、帰路が対称に配置されているので、柱状部の磁気モーメントも周方向に一様になっている。これに対し図２１のような柱状の強磁性体７からなる帰路をもつ磁気回路の場合には、磁束線の分布が柱状の強磁性体７の有る方向と無い方向とで異なるため、周方向の磁場分布が変化する。その結果、この周方向の磁場分布の変化に起因して撮影空間２内の静磁場が不均一となるので、設計段階から、この不均一磁場成分の補正が考慮されており、図２１の従来例では、冷却容器５の表面に強磁性体片８を配置して磁場補正が行われている。
【００１０】
磁場均一度の評価方法としては、静磁場内の評価する球面上に測定点をとり、その測定点における磁場の値を式（２）のルジャンドル関数で展開して評価する方法が良く知られている。
【数２】

ここで、（ｒ、θ、φ）は球面座標系を意味し、ｒは座標中心からの距離、θはＺ軸となす角度、φはＺ軸を中心とする回転角度である。
式（２）において、Ａ（ｍ、ｎ）項の値が、静磁場項Ａ（０、０）の値に対して小さければ小さい程、磁場均一度が良いことになる。以下、「Ａ（０、０）項に対する各展開項の係数の比」のことを展開係数比と呼ぶことにする。
【００１１】
式（２）から発生する磁場の成分は、大きく分けて「軸対称成分」と「軸非対称成分」とに分けることができる。軸対称成分とは、Ｚ軸（静磁場方向）に関して対称な磁場成分で、（ｒ、θ）の座標のみに依存する。数学的には、ルジャンドル関数のｍ＝０の項のことである。軸非対称成分とは、（ｒ、θ、φ）の全ての座標に依存し、ルジャンドル関数のｍ≠０の項のことである。
【００１２】
一般的には、静磁場の磁場均一度を補正する手段として、対向する冷却容器５の対向する側の表面に、強磁性体片（鉄を用いているので、以下鉄片と呼ぶ）８を配置する。鉄片８の位置は、不均一磁場成分を消去するように決定される。そのため、不均一磁場成分が大きい程、鉄片８の量が多く必要となり、鉄片８を配置するための広い領域が必要となる。その結果、傾斜磁場コイル（ＧＣ）や高周波コイル（ＲＦコイル）などを配置する領域（クリアボア）内を有効に利用できなくなる。
【００１３】
この対応策として、冷却容器５の対向間隔を広げることで、鉄片８を配置する領域を大きくすることも考えられるが、冷却容器５の対向間隔が広くなるとその中の超電導コイル４の対向間隔も広くなってしまう。超電導コイル４の対向間隔が大きくなると、その大きさの３乗〜５乗に比例して、所望の静磁場強度を発生させるための起磁力が増加する。この起磁力が増加すると、機械的な構造も複雑化し、コスト的にも上昇し大きな問題となる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した如く、従来の静磁場発生装置では、鉄片８によって静磁場内の不均一磁場を精度良く補正しようとすると、補正のための領域が大きくなり、装置外形が大型化し、製造コストも上昇するという問題があった。
本発明では、静磁場を補正する鉄片の総重量および鉄片を配置する領域を最小限にとどめ、かつ磁場均一度の良好な静磁場発生装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の静磁場発生装置は、有限の領域に第１の方向に向かう静磁場を発生させる電流を流す電流搬送手段と、該電流搬送手段を収容し支持する容器とを有する静磁場発生源と、第１の方向とほぼ直交するように配置されて前記静磁場発生源が発生する磁束線を集めるための１対の磁束収束手段と、前記１対の磁束収束手段を磁気的に接続して磁束線を通す磁気回路を形成する少なくとも１個以上の磁束通過手段とを具備する静磁場発生装置において、前記静磁場発生源の外部であって前記磁束収束手段の前記静磁場発生源に対向する領域の少なくとも一部を含む領域に前記有限の領域の静磁場の磁場補正する磁場補正手段が設けられ、前記磁場補正手段は、少なくとも１個以上の比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴を有している。
【００１６】
この構成では、磁束収束手段の一部に磁場補正手段である比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴を設けることにより、磁束収束手段内の磁束線の流れが変化し、その結果として撮影空間である有限の領域内の静磁場が磁場補正される。
【００１７】
本発明の静磁場発生装置では更に、前記比透磁率の低い物質を充填した部分または空隙穴は円形状で、前記磁束収束手段のほぼ中心部に、ほぼ第１の方向に沿って設けられている。この構成では、磁場補正手段が円形状のものであるので、加工性が良く、コスト低減に寄与し、補正効果も大きいという効果がある。
【００１８】
本発明の静磁場発生装置では更に、前記比透磁率の低い物質で充填した部分または空隙穴は楕円形状または長方形状で、前記磁束収束手段のほぼ中心部に、ほぼ第１の方向に沿って設けられている。また、前記磁束通過手段が前記静磁場発生源の第１の方向に沿った中心軸に対し左右に配置されており、前記楕円形状のものまたは長方形状のものの長手方向が前記磁束通過手段の存在する方向にほぼ平行になるように構成されている。
【００１９】
この構成では、磁場補正手段が楕円形状または長方形状で、その長手方向が磁束通過手段の有る側と平行になるので、磁束線の流れの変化が大きく、磁場補正効果が大きい。
【００２０】
本発明の静磁場発生装置では更に、前記比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴が、前記静磁場の中心を通り前記第１の方向に平行な軸を中心軸として半径方向に前記中心軸から離れた位置に複数個設けられている。また、前記の比透磁率の低い物質で充填した部分または／および空隙穴がほぼ第１の方向に沿って設けられた扇形状のものまたは円形状のものであり、あるいは前記中心軸に関し対称の位置に配置されている。
【００２１】
この構成では、磁場補正手段が半径方向に中心軸から離れた位置に設けられているので、局部的な磁場補正に有効である。また、磁場補正手段が複数個設けられ、さらに対称の位置に配置されると大きな磁場補正が可能となる。
【００２２】
本発明の静磁場発生装置では更に、前記空隙穴の１個以上をねじ穴とし、該ねじ穴のうちの１個以上に、全体または一部が強磁性体からなるボルトを挿入したものである。この構成では、磁場補正手段であるねじ穴に強磁性体からなるボルトを挿入して、ねじ穴部に存在する強磁性体の量を調整して磁場補正するものであり、磁場の微調整が可能となる。強磁性体の量が多くなれば磁場補正量は大きく、強磁性体の量が少なくなれば磁場補正量は小さくなる。
【００２３】
本発明の静磁場発生装置では更に、前記比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴の深さ方向にテーパ加工または段付き加工などの断面積を変化させる加工を施したものである。この構成では、テーパ加工または段付き加工を行うことで、単純な穴などの場合よりも、調整幅のある磁場補正をすることができる。
【００２４】
本発明の静磁場発生装置では更に、前記円形の直径、前記楕円形または長方形の長径および短径、前記比透磁率の低い物質で充填した部分または／および空隙穴の個数、位置、大きさ、前記ねじ穴の個数、位置、ねじ穴に挿入する強磁性体の量、前記テーパ加工部または段付加工部の断面積が前記磁束収束手段における磁束線の流れと関連付けて決められている。
【００２５】
磁場補正手段の上掲の諸元の変化が、磁束収束手段内の磁束線の流れを変化させ、その結果として静磁場の磁場補正が行われることに鑑み、この構成では、磁束収束手段の磁束線の流れと関連付けて、上掲の諸元を決めるようにしたものである。
【００２６】
本発明の静磁場発生装置では更に、前記電流搬送手段として超電導体を用い、前記容器として前記超電導体を超電導状態にまで冷却し維持する冷媒を内包する冷却容器を用い、前記冷却容器を冷却するための冷凍機を具備するものである。また、前記冷凍機は、前記比透磁率の低い物質を充填した部分または空隙穴中に配置したものである。この構成では、静磁場発生源を超電導方式とすることにより、高強度かつ高均一の静磁場を実現すると共に、磁場補正手段を冷凍機の取付け場所として活用している。
【００２７】
本発明の磁気共鳴イメージング装置は上記の本発明の静磁場発生装置を用いたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を用いて具体的に説明する。
本発明の静磁場発生装置の第１の実施例を図１〜図３に示す。図１は全体斜視図、図２は上面図、図３は縦断面図である。本実施例の静磁場発生装置１は垂直磁場方式の超電導磁石を有するもので、先ず、撮影空間２に静磁場を発生するための超電導コイル４を内包する静磁場発生源３が、撮影空間２の上下に対向して配置されている。超電導コイル４は冷却容器５内に保持され、所定の超電導特性が得られる温度に冷却される。超電導コイル４は一般に複数個のコイルの組合せからなり、冷却容器５内に支持体にて保持されているが、図では簡単のため支持体を省略してある。超電導コイル４の材料としては多くの場合ＮｂＴｉ線材が使用されているので、冷却容器５は冷媒としての液体ヘリウムを収納する冷媒容器を具備し、その他に熱の対流を防ぐために冷媒容器全体を内包する真空容器と、熱の輻射を防ぐための熱シールド（図示せず）などから構成されている。超電導コイル４はこの冷却容器５の中に収納された状態で使用される。
【００２９】
複数の円形コイルからなる超電導コイル４は装置中央部の均一磁場発生領域である撮影空間２を挾んで上下方向に対称に配置される。それに応じて、超電導コイル４を収納する冷却容器５も円筒形状のものが上下対称に配置され、両冷却容器５はその間にある支柱１４によって所定の距離を維持して支持される。この支柱１４は、上下の冷却容器５を機械的に支える働きをしているが、必要によっては、上下の冷媒容器を熱的に接続させる働きを持たせてもよい。そうすることで、冷凍機１３を上下に１台ずつ設置する必要はなくなり、システムに１台の冷凍機１３で間に合わせることが可能になる。また、支柱１４の本数も図示の２本に限定する必要はなく、３本、４本と増やすこともできるし、開放感を得るためには、片持ちの１本の支柱１４としてもよい。
【００３０】
図３では、超電導コイル４は４個ずつのコイルの組からなる。その働きは装置中央部の撮影空間２内に高強度でかつ均一度の良い静磁場を発生させることである。コイル断面の最も大きい超電導コイル（以下、主コイルという）４Ａにより主な静磁場を発生しておき、コイル断面の小さい超電導コイル（以下、調整コイルという）４Ｂによって磁場の均一性が得られるように各コイルの配置および起磁力の設定をしている。また、調整コイル４Ｂの電流の向きは、主コイル４Ａによって発生する磁場の不均一成分に応じて各コイル毎に決定すればよく、一定方向に限定する必要はない。さらに、超電導コイル４のコイルの個数は図示の４個ずつに限定されることはなく、磁場の不均一成分と製造原価との兼ね合いで最適となるように決定される。一般に、主コイル４Ａの直径が大きいほど磁場不均一成分は少なくなるので、調整コイル４Ｂの個数、あるいは起磁力を少なくすることができる。
【００３１】
次に、板状の強磁性体１１と柱状の強磁性体７によって、従来例の場合と同様に、装置外部に発生する漏洩磁場が効果的に低減されている。さらに、本実施例では、板状の強磁性体１１の中心部に上下方向に沿って円形の穴１２が設けられている。この穴１２は、撮影空間２内の静磁場の磁場補正のために設けられたものである。この穴１２を設けることにより、板状の強磁性体１１内の磁束密度の分布が変化し、その結果として、撮影空間２内の磁場分布が変化する。従って、この穴１２の直径を変化させることで、撮影空間２内の静磁場の磁場分布を調整することができる。この穴１２の働きは、以下に説明する如く、超電導コイル４のうちの主コイル４Ａとは逆向きの電流を流す調整コイル４Ｂと同様な働きである。発明者達は、この穴１２の働きを確認するために、図３に示される磁気回路において、板状の強磁性体１１の中心に円形の穴１２をあけ、穴径を３６４〜９００ｍｍの範囲で変化させた場合の解析を行った。
【００３２】
静磁場における不均一磁場の評価方法としては、撮影空間として半径２２．５ｃｍの球を考え、この球表面および内部（１２層の球面を設定）の評価点における磁場強度を計算し、その結果をルジャンドル関数（式（２）参照）で展開して評価値を出すことにした。
【００３３】
評価を行う展開係数比Ｃ（ｍ、ｎ）（＝Ａ（ｍ、ｎ）／Ａ（０、０）またはＢ（ｍ、ｎ）／Ａ（０、０））としては、以下の項のものを選択した。
軸対称成分：Ａ（０、２）項、Ａ（０、４）項
軸非対称成分：Ａ（２、２）項、Ａ（２、４）項、Ａ（４、４）項
静磁場成分：Ａ（０、２）項
【００３４】
また、穴１２の効果を明確にするために、穴１２の無いモデルに対する差分値を図５（ａ）〜図５（ｃ）にグラフ化した。図５（ａ）は軸対称成分を、図５（ｂ）は軸非対称成分を、図５（ｃ）は静磁場成分をそれぞれ示している。各図で、軸対称成分と軸非対称成分についてはｐｐｍ単位で、静磁場成分についてはガウス単位で表示されている。
【００３５】
また、穴径の変化による漏洩磁場の変化についての評価を図６に示す。漏洩磁場の評価は通常５ガウスラインの位置で行われるが、今回の評価では漏洩磁場の変化が微量であったため、図６（ａ）に示す如く磁場中心からＺ＝２．５ｍの位置での磁場強度で評価し、その結果を図６（ｂ）に示した。
【００３６】
評価結果を纏めると以下の如くなる。
図５（ａ）軸対称成分について
板状の強磁性体１１の中心に直径３６４ｍｍの穴１２を設けることで、Ａ（０、２）項は約２，５００ｐｐｍ程度減少する。また、穴径をさらに大きくすると、穴径にほぼ比例して、−２６．７ｐｐｍ／ｍｍの割合で大きく減少して行く。一方、Ａ（０、４）項はその減少量がＡ（０、２）項の１／１０以下で、−２．２ｐｐｍ／ｍｍ程度しか変化しない。以上のことから、穴１２を用いて、その直径を適当に選択することにより、軸対称成分Ａ（０、２）項を効果的に補正することができることがわかる。
【００３７】
図５（ｂ）軸非対称成分について
穴１２の穴径を３６４ｍｍから９００ｍｍまで変化させることで、Ａ（２、２）項は９０ｐｐｍ程度増加する。一方、Ａ（２、４）項、Ａ（４、４）項は、２ｐｐｍ程度しか変化しない。軸非対称成分の穴径の変化による変化量は少なく、軸対称成分と比べてオーダー的に見て２桁以上少なくなっていることが分かる。
【００３８】
図５（ｃ）静磁場成分について
直径３６４ｍｍの穴１２を設けることで、静磁場中心の磁場強度（約０．７５テラス）が４０ガウス程度低下した。穴径をさらに大きくすると、磁場強度の低下の割合が増加し、直径９００ｍｍの穴１２の場合には、４００ガウス程度の低下を生じている。静磁場強度を１００ガウス程度上昇させる場合には超電導コイル４の電流を上昇することで対応できるので、穴径は５００ｍｍ以下とした方がよい。一方、静磁場強度を１００ガウス以上上昇する場合には、強磁性体内の磁束線量が変化し磁気飽和などの現象が起こることもあるので、磁気回路を見直し、必要な場合は再設計した方がよい。
【００３９】
図６（ｂ）漏洩磁場について
穴１２の直径を大きくすると、板状の強磁性体１１の中心部で受け止められるはずの磁束線がＺ軸方向に漏れるため、Ｚ軸方向の漏洩磁場が増加する。穴１２の直径が５００ｍｍ以下では、漏洩磁場は最大２．５ガウス程度でほとんど変化しないが、穴１２の直径を７００ｍｍ以上にすると急激に増加する。
【００４０】
以上説明した如く、本実施例の場合、板状の強磁性体１１の中心に設けた穴１２の直径を変化させることで、静磁場の軸対称成分Ａ（０、２）項を１，０００ｐｐｍオーダーで制御することができ、穴径を５００ｍｍ程度までに制限すれば漏洩磁場の増加量も少なく、静磁場強度にも殆ど影響を与えることなく、効果的な磁場補正を行うことができる。
【００４１】
また、板状の強磁性体１１の中心に穴１２を設けた構造の静磁場発生装置では、撮影空間２の静磁場強度を従来と同じとしたとき、静磁場発生源３の超電導コイル４の総起磁力を従来より下げることができる。この理由を以下に説明する。図３に示される超電導コイル４において、主コイル４Ａは、正のＡ（０、２）項を発生する。一般に、主コイル４Ａによって発生された正のＡ（０、２）項を打ち消すように、主コイル４Ａの内側に逆向きの電流を流す調整コイル４Ｂが設けられる。これに対し、本実施例の場合、板状の強磁性体１１に穴１２を設けることにより、正のＡ（０、２）項を打ち消すような働きをさせることができる。このことは、板状の強磁性体１１に穴１２を設けることが、主コイル４Ａとは逆向きの電流を流す調整コイル４Ｂを設けることに相当し、負のＡ（０、２）項を発生し、Ａ（０、２）項の不均一磁場成分を消去することができることを意味する。
【００４２】
この結果、上記の負のＡ（０、２）項を発生する調整コイル４Ｂの起磁力を下げることができるので、超電導コイル４の総起磁力も下げることができる。調整コイル４Ｂの起磁力を下げることにより、コイルの寸法も小さくでき、従って、静磁場発生源３も小さくできるので、静磁場発生装置の設置スペースも小さくなる。
【００４３】
また、本実施例のように静磁場発生源３として超電導コイル４を用いる静磁場発生装置の場合には、冷却容器５の外部に冷凍機１３が取り付けられる。この冷凍機１３を板状の強磁性体１１の下側に配置すると、この冷凍機１３のスペース部分だけ無駄な領域ができ、静磁場発生装置の寸法が大きくなってしまう。
【００４４】
そこで、本実施例では、板状の強磁性体１１に設けた穴１２の中に冷凍機１３を配置したものである。設計の段階で、穴１２の位置および直径を、撮影空間２内の磁場均一度が良好になるように決定した後、この穴１２の中に冷凍機１３が全部または部分的に入るようにすることで、効果的なスペース配置を行うことができ、装置も大きくならず、静磁場の磁場均一度も良好にすることができる。
【００４５】
図４は、本発明の第１の実施例の変更例である。この変更例では、第１の実施例と同様に、板状の強磁性体１１に円形の穴１２を設け、この穴１２に比透磁率の低い物質１５を充填したものである。ここで、比透磁率の低い物質を充填した部分１５は、空隙穴１２と同じ働きをするので、第１の実施例と同じ効果をあげることができる。従って、空隙穴１２と比透磁率の低い物質を充填した部分１５とは磁場補正効果上同一視することができる。本変更例では、更に比透磁率の低い物質を充填した部分１５の中に冷凍機１３を埋設したものである。このような構造にすることにより、冷凍機１３の固定が容易に行うことができる。また、この変更例では、比透磁率の小さい円板１５に冷凍機１３を取り付けて、この円板１５を穴１２に挿入してもよい。
【００４６】
本発明の静磁場発生装置の第２の実施例を図７〜図９に示す。図７は全体斜視図、図８は上面図、図９は縦断面図である。本実施例は、板状の強磁性体１１の中心軸に対し対称の位置に４個の扇状の穴１２Ａを設けたもので、他の部分は第１の実施例と同様である。本実施例では、扇状の穴１２Ａの大きさおよび位置を変化させることで、撮影空間２内の静磁場の磁場補正を行うことができる。図８には、扇状の穴１２Ａの大きさおよび位置の一例を示す。扇状の穴１２Ａの位置は内径Ｒ２と、開放側の軸線からの角度θとで表わされ、穴１２Ａの大きさは内径Ｒ２と外径Ｒ１と角度θ１とで表わされる。図示の例では、Ｒ１＝５４６ｍｍ、Ｒ２＝４２５ｍｍ、θ１＝１１．２５°である。
【００４７】
参考までに、図１０に板状の強磁性体１１に穴１２をあけた場合の磁場解析例を示す。図１０（ａ）は中心のみに円形穴１２をあけたモデルのもの、図１０（ｂ）は中心の円形穴１２と扇状の穴１２Ａとをあけたモデルのものである。これらの図は、板状の強磁性体１１および柱状の強磁性体７の強磁性体として鉄材を用いた場合のもので、対称形状の板状の強磁性体１１を４分割した部分における磁束密度の等高線と磁束線の向きを示している。図１０（ｂ）においては、半径方向に設けた扇状の穴１２Ａの周辺で磁束線の向きが歪められる傾向がある。この効果によって、撮影空間２内の静磁場の磁場補正を行うことができる。
【００４８】
本実施例においても、第１の実施例の場合と同様の方法で、静磁場における不均一磁場の評価を行った。評価結果を図１１および図１２に示す。穴１２Ａの効果を明確にするために、穴１２Ａが無いモデルに対する差分値を図１１（ａ）〜図１１（ｃ）にグラフ化した。図１１（ａ）は軸対称成分を、図１１（ｂ）は軸非対称成分を、図１１（ｃ）は静磁場成分を、それぞれ示している。各図で、軸対称成分と軸非対称成分についてはｐｐｍ単位で、静磁場成分についてはガウス単位で表示されている。
【００４９】
また、穴寸法および穴位置によって変化する漏洩磁場の評価については、図６（ａ）と同様に磁場中心からＺ＝２．５ｍの位置での磁場強度で評価し、その結果を図１２に示した。
【００５０】
図１１（ａ）軸対称成分について
穴の位置を開放側から柱側に変化させると、Ａ（０、２）項が＋８ｐｐｍから−３０ｐｐｍに減少する。また、Ａ（０、４）項は穴の位置を変化させても変化量は小さく、２．５ｐｐｍしか変動しない。穴の位置をθ＝２５°の付近に設ければ、Ａ（０、２）項を変化させずに、Ａ（０、４）項のみを調整できるという効果も得られる。
【００５１】
図１１（ｂ）軸非対称成分について
穴の位置を開放側から柱側に変化させると、Ａ（２、２）項が＋１００ｐｐｍから−７８ｐｐｍに減少し、変化量は１７８ｐｐｍで最も大きい。この項は、Ｘ、Ｙ座標に対しては対称性があるので、中間の４５°付近で０になっている。また、Ａ（２、４）項は３４ｐｐｍ程度、Ａ（４、４）項は７ｐｐｍ程度の変化であった。
【００５２】
この結果を第１の実施例の円形穴の場合と比較すると、第１の実施例ではＡ（２、２）項の変化量が大きいだけでなく、軸対称項の変化量も大きくなっている。このため、Ａ（２、２）項を制御するのには本実施例の方が利用しやすい。
【００５３】
本実施例についての上記の評価では、中心軸から扇形穴１２Ａまでの距離Ｒ２を固定しているが、この距離Ｒ２を変化させることによっても軸非対称成分の発生比率を変化させることができる。この場合、距離Ｒ２を大きくすると軸対称成分にも大きな影響を与えるので、軸非対称成分のみの補正を行う場合には、距離Ｒ２を小さくした方が微小な補正が可能となる。
【００５４】
図１１（ｃ）静磁場成分について
穴の位置を開放側から柱側に変化させたときの変化量は−３ｐｐｍから−６ｐｐｍまでの間にあり、非常に少ないので、漏洩磁場に対する影響も小さくなっている。
【００５５】
図１２漏洩磁場について
穴の位置を柱側から開放側に変化させても、漏洩磁場は０．３ガウス程度しか変化がなく、第１の実施例よりも漏洩磁場への影響は非常に小さい。また、本実施例の場合でも穴１２Ａを大きくすると漏洩磁場は増加する。特に、板状の強磁性体１１と柱状の強磁性体７とが接続される部分付近には磁束線が集中しているため、この付近に穴１２Ａを設けると漏洩磁場への影響が大きくなるので、このような場合には穴１２Ａの大きさを小さくした方がよい。
【００５６】
本実施例についての以上の説明では、板状の強磁性体１１に設ける穴１２Ａは４個の扇形の穴であったが、この穴の形状、個数はこれに限定されることはない。穴の形状は、円形、三角形、四角形、多角形などでもよく、図１３、図１４に示す如くテーパを持っている穴１２Ｂでもよく、また、図１５に示す如く段付きの穴１２Ｃであってもよい。穴の大きさを変化させてよいことも当然である。加工性の面からは円形のものがよい。穴の形状を図１４のテーパ穴１２Ｂや図１５の段付き穴１２Ｃの如くすることにより、磁束線の流れを制御し、さらに複雑な磁場補正をすることができる。
【００５７】
穴の個数は４個より多くしても、少なくしてもよい。この個数は、補正したい展開係数項に合わせて設定するのがよい。
また、上記の穴１２Ａ〜１２Ｃには比透磁率の低い物質を充填して、穴を埋めた構造にしてもよい。穴があいていると具合の悪い場合には有効である。
【００５８】
穴の位置は、図１３に示す如く開放側また柱側の軸線上に配置してもよい。また、穴の個数が増加する場合には、他の穴と同じ半径方向に設けてもよいし、他の方向に設けてもよい。また、穴の大きさも、第２の実施例では同一としたが、異なる寸法のものを配置してもよい。また、穴の方向は通常上下方向に沿ってあけられるが、磁束線の流れを調整する上で必要な場合には斜めの方向にあけてもよい。
【００５９】
さらに、第１の実施例と第２の実施例とを組み合わせて実施すること、すなわち中心部に円形の穴、半径方向に複数個の扇状の穴を設けることで磁場補正することが可能である。
【００６０】
本発明の静磁場発生装置の第３の実施例を図１６、図１７に示す。図１６は上面図、図１７は縦断面図である。全体斜視図は第１の実施例の図１とほぼ同じであるので省略した。本実施例では板状の強磁性体１１に上下方向に沿って楕円形の穴１２Ｄが設けられている。この楕円形の穴１２Ｄは柱側が長軸Ｐ１で、開放側が短軸Ｐ２である。本実施例では、長軸Ｐ１と短軸Ｐ２の大きさおよび両者の相対比を変化させることにより、静磁場の磁場補正を行うことができ、円形の穴１２の場合よりも広い範囲の補正を行うことができる。これは、穴の形状を楕円形にしたことにより、磁束線の流れが柱側方向と開放側方向とで非対称で流れるため、軸非対称成分への影響も大きくすることができるためである。
【００６１】
また、本実施例と同様な効果を得るためには、穴の形状を長方形や、楕円形に近い形状の多角形にしてもよい。さらに、本実施例と第２の実施例を組み合わせることも可能である。
また、本実施例においても、楕円形の穴１２Ｄに比透磁率の低い物質を充填して穴を埋めることや、穴１２Ｄの中に冷凍機を配置してよいことは言うまでもない。
【００６２】
本発明の静磁場発生装置の第４の実施例を図１８〜図２０に示す。図１８は上面図、図１９は縦断面図、図２０は一部品であるボルトの全体斜視図である。装置の全体斜視図は第３の実施例の場合と同様省略した。本実施例では、板状の強磁性体１１にねじ穴１５を設け、このねじ穴１５に板状の強磁性体１１の外側から強磁性体のボルト１６をねじ込み、そのねじ込み長さを調整することで、静磁場の磁場補正を行うものである。従って、本実施例での磁場補正は、ねじ穴の個数、位置、大きさ、ボルトのねじ込み長さを調整することによって行うことができる。図２０は本実施例で適用するボルトの例を示したもので、図２０（ａ）のボルト１６は全体が強磁性体からなるもの、図２０（ｂ）のボルト１６Ａはねじ頭からねじ切り部までを非磁性の物質または比透磁率の低い物質で作り、先端部に鉄片などの強磁性体片１７を取り付けたものである。ボルト１６の材料を板状の強磁性体１１の材料と同じものを使用した場合、ねじ込むときに機械的に噛んでしまい出し入れができなくなることがあるので、そのような場合にはねじ切り部の材料が異なるボルト１６Ａを使用するとよい。
【００６３】
ボルト１６Ａを使用する場合、その先端に強磁性体片１７を取り付けることになるが、この強磁性体片１７の長さは補正する磁場の大きさに合わせて調整する。この強磁性体片１７は、長さの短い小片を作っておき、必要な長さに応じて複数個重ねて取り付けてもよい。
【００６４】
本実施例の場合、板状の強磁性体１１に同じ材料の強磁性体ボルト１６を出し入れして、そのねじ込み長さによって磁束線の流れを調整するものであるから、静磁場の微調整が可能である。これに対し、第１〜第３の実施例における穴は大きな磁場補正を目的とするものであり、設計段階で穴の位置を設定する必要がある。従って、第１〜第３の実施例と第４の実施例を組み合わせることにより、大きな磁場補正は穴を設けることで行い、小さな磁場補正は本実施例のねじの調整機構を設けることで行うことができる。特に、製作誤差により非対称な磁場が発生した場合などに、本実施例により後からでも微小な磁場補正ができるという効果がある。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、撮影空間内の静磁場の磁場補正を、板状の強磁性体上で行うことができるので、撮影空間の近くに配置する磁場補正のための鉄片の量およびその配置する領域を激減させ、最小限度にとどめることができ、かつ磁場均一度も向上させることができる。その結果、広い撮影空間をもち、磁場均一度の良い静磁場発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静磁場発生装置の第１の実施例の全体斜視図。
【図２】本発明の静磁場発生装置の第１の実施例の上面図。
【図３】本発明の静磁場発生装置の第１の実施例の縦断面図。
【図４】本発明の静磁場発生装置の第１の実施例の変更例。
【図５】第１の実施例の円形穴の磁場補正効果を示す図。
【図６】本発明の静磁場発生装置の第１の実施例での漏洩磁場。
【図７】本発明の静磁場発生装置の第２の実施例の全体斜視図。
【図８】本発明の静磁場発生装置の第２の実施例の上面図。
【図９】本発明の静磁場発生装置の第２の実施例の縦断面図。
【図１０】板状の強磁性体に穴をあけた場合の磁場解析例。
【図１１】第２の実施例の扇形穴の磁場補正効果を示す図。
【図１２】本発明の静磁場発生装置の第２の実施例での漏洩磁場。
【図１３】本発明の静磁場発生装置の第２の実施例の変更例１の上面図。
【図１４】本発明の静磁場発生装置の第２の実施例の変更例１の縦断面図。
【図１５】本発明の静磁場発生装置の第２の実施例の変更例２の縦断面図。
【図１６】本発明の静磁場発生装置の第３の実施例の上面図。
【図１７】本発明の静磁場発生装置の第３の実施例の縦断面図。
【図１８】本発明の静磁場発生装置の第４の実施例の上面図。
【図１９】本発明の静磁場発生装置の第４の実施例の縦断面図。
【図２０】本発明の静磁場発生装置の第４の実施例に適用するボルトの例。
【図２１】従来の静磁場発生装置の一例。
【符号の説明】
１静磁場発生装置
２撮影空間（計測空間）
３静磁場発生源
４超電導コイル
４Ａ主コイル
４Ｂ調整コイル
５冷却容器
６，１１板状の強磁性体
７柱状の強磁性体
８強磁性体片（鉄片）
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ穴
１３冷凍機
１４支柱
１５ねじ穴
１６，１６Ａボルト
１７強磁性体片[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a static magnetic field generator used in a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus), and more particularly to a magnetic field correction means for improving the magnetic field uniformity of a static magnetic field generated by the static magnetic field generator.
[0002]
[Prior art]
As means for nondestructively examining the structure of the human body, an X-ray CT apparatus, an ultrasonic diagnostic imaging apparatus, and the like are widely used. Among them, an MRI apparatus capable of imaging the inside of a human body using a nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as NMR) phenomenon has a feature that a high-quality image can be obtained without exposure to radiation.
[0003]
Here, to outline the NMR phenomenon, a group of nuclei having a unique magnetic moment inside the human body, when placed in a static magnetic field, turns in the same direction as the static magnetic field and rotates at a specific frequency. . This rotational motion is called Larmor precession, and the magnetic flux density of the static magnetic field is changed to B₀When the specific frequency (Larmor frequency) is f, there is a relationship of the formula (1) between the two.
[Expression 1]
f = γB₀(Γ: Nuclear magnetic rotation ratio) (1)
When a high-frequency magnetic field is applied in a direction perpendicular to the static magnetic field, the above-described group of nuclei is excited, and an NMR signal emitted from a specific nucleus is obtained by placing the detector in a direction perpendicular to the static magnetic field.
[0004]
In the case of an MRI apparatus, position information cannot be obtained only by the above procedure, so position information is given by applying a gradient magnetic field that temporarily gives a magnetic field gradient to a static magnetic field using Equation (1). The intensity distribution data of the NMR signal emitted from the inside of the human body is collected for each frequency corresponding to the position information, and imaging of the inside of the human body is performed by Fourier transforming the NMR signal. For this reason, an image created by the MRI apparatus is directly affected by the magnetic field characteristics of the three magnetic fields of the static magnetic field, the gradient magnetic field, and the high-frequency magnetic field. For example, if the characteristic of the gradient magnetic field is poor, the image is distorted, and if the characteristic of the high frequency magnetic field is poor, the image is blurred. Among them, the characteristics of the static magnetic field are the most important characteristics that directly affect the image distortion, the image blur, and the S / N, and determine the basic performance of the MRI apparatus. For this reason, high uniformity and high stability on the order of several hundred ppm are required for the static magnetic field in the imaging space (also referred to as measurement space). A static magnetic field generator is used to generate this highly uniform and highly stable static magnetic field.
[0005]
In the static magnetic field generation device, there is a problem that a large static magnetic field leaks outside the device by generating a high static magnetic field in the imaging space. In general, this is called a leakage magnetic field. If this leakage magnetic field is large, the electrical or magnetic equipment, parts, etc. around the device will not operate normally due to this influence. For example, the display, computer, clock, etc. of the MRI apparatus may malfunction. Particularly in hospitals, since there are many patients with heart disease, it is a life-and-death problem for those who carry a pacemaker that controls the heart rate, and special consideration is necessary for the leakage magnetic field.
[0006]
Therefore, in order to reduce the leakage magnetic field, we are trying to reduce the leakage of the magnetic field to the outside of the device by creating a path (magnetic path) of magnetic flux lines emitted from the magnetic field generation source and converging the magnetic flux lines in the magnetic path. . In general, the path of the magnetic flux lines is called a magnetic circuit.
[0007]
FIG. 21 shows an example of a conventional static magnetic field generator. FIG. 21 is an overall perspective view of the static magnetic field generator. In FIG. 21, the static magnetic field generation apparatus 1 generates a high static magnetic field in the imaging space 2 by a static magnetic field generation source 3 disposed above and below the imaging space 2. The static magnetic field generation source 3 is composed of a superconducting coil 4 and a cooling container 5 for cooling it to a superconducting state. Vertical magnetic flux lines B generated by the upper and lower superconducting coils 4_ZIs received by the plate-like ferromagnets 6 disposed above and below the static magnetic field generation source 3, and returns to the superconducting coil 4 with the columnar ferromagnet 7 provided on the side of the static magnetic field generation source 3 as a return path. Thus, the magnetic circuit is configured. Further, the columnar ferromagnetic body 7 serves not only as a return path for the magnetic flux lines but also mechanically supports structures disposed above and below the imaging space 2. As a material for the plate-like ferromagnetic body 6 and the columnar ferromagnetic body 7, iron is generally used in view of mechanical strength and cost.
[0008]
In the conventional example shown in FIG. 21, since the front and rear directions are open, the subject inserted into the imaging space 2 does not need to feel a blockage, and the examiner can easily perform from the front or the rear. The subject can be accessed. Further, since the columnar ferromagnetic material 7 serves as a return path of the magnetic flux lines generated in the imaging space 2, the magnetic flux does not spread far away from the apparatus, and the leakage magnetic field can be reduced.
However, in a magnetic circuit having a plurality of return paths such as the columnar ferromagnet 7, the columnar ferromagnet 7 becomes a factor that hinders the magnetic field uniformity in the imaging space 2.
[0009]
In the conventional horizontal magnetic field type static magnetic field generator, the magnetic circuit has a solenoid shape and the return paths are symmetrically arranged, so that the magnetic moment of the columnar portion is also uniform in the circumferential direction. On the other hand, in the case of a magnetic circuit having a return path made of a columnar ferromagnet 7 as shown in FIG. 21, the distribution of magnetic flux lines differs depending on whether the columnar ferromagnet 7 is present or not. The magnetic field distribution changes. As a result, the static magnetic field in the imaging space 2 becomes non-uniform due to the change in the magnetic field distribution in the circumferential direction. Therefore, the correction of the non-uniform magnetic field component is taken into consideration from the design stage. In the example, the magnetic field correction is performed by arranging the ferromagnetic piece 8 on the surface of the cooling vessel 5.
[0010]
As a method for evaluating the uniformity of a magnetic field, a method is known in which a measurement point is taken on a spherical surface to be evaluated in a static magnetic field, and the value of the magnetic field at the measurement point is expanded by the Legendre function of Equation (2). Yes.
[Expression 2]

Here, (r, θ, φ) means a spherical coordinate system, r is a distance from the coordinate center, θ is an angle formed with the Z axis, and φ is a rotation angle about the Z axis.
In equation (2), the smaller the value of the A (m, n) term relative to the value of the static magnetic field term A (0, 0), the better the magnetic field uniformity. Hereinafter, the “ratio of the coefficient of each expansion term to the A (0,0) term” will be referred to as the expansion coefficient ratio.
[0011]
The components of the magnetic field generated from Equation (2) can be broadly divided into “axially symmetric components” and “axially asymmetric components”. The axially symmetric component is a magnetic field component that is symmetric with respect to the Z axis (the direction of the static magnetic field), and depends only on the coordinates of (r, θ). Mathematically, it is the m = 0 term of the Legendre function. The axially asymmetric component is a term of m ≠ 0 of the Legendre function depending on all coordinates of (r, θ, φ).
[0012]
Generally, as a means for correcting the magnetic field homogeneity of the static magnetic field, a ferromagnetic piece (hereinafter referred to as an iron piece because iron is used) 8 is disposed on the opposite surface of the opposing cooling vessel 5. To do. The position of the iron piece 8 is determined so as to eliminate the non-uniform magnetic field component. Therefore, the larger the inhomogeneous magnetic field component, the larger the amount of the iron piece 8 is required, and a wider area for arranging the iron piece 8 is required. As a result, the area (clear bore) in which the gradient coil (GC), the high-frequency coil (RF coil) and the like are arranged cannot be used effectively.
[0013]
As a countermeasure, it is conceivable to increase the region where the iron pieces 8 are arranged by widening the facing interval of the cooling vessel 5, but when the facing interval of the cooling vessel 5 is widened, the facing interval of the superconducting coil 4 therein is also increased. It becomes wide. When the spacing between the superconducting coils 4 increases, the magnetomotive force for generating a desired static magnetic field strength increases in proportion to the third power to the fifth power. When this magnetomotive force increases, the mechanical structure also becomes complicated and the cost increases, which becomes a serious problem.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional static magnetic field generator, if the non-uniform magnetic field in the static magnetic field is accurately corrected by the iron piece 8, the area for correction becomes large, the external shape of the apparatus becomes large, and the manufacturing cost increases. There was a problem to do.
It is an object of the present invention to provide a static magnetic field generating apparatus that minimizes the total weight of iron pieces for correcting a static magnetic field and the area in which the iron pieces are arranged and has good magnetic field uniformity.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a static magnetic field generator of the present invention comprises a current carrying means for supplying a current for generating a static magnetic field directed in a first direction in a finite region, and a container that accommodates and supports the current carrying means. A pair of magnetic flux converging means arranged to be substantially orthogonal to the first direction and collecting magnetic flux lines generated by the static magnetic field generation source, and the pair of magnetic flux convergence A static magnetic field generator comprising at least one magnetic flux passage means for magnetically connecting the means to form a magnetic circuit through which magnetic flux lines pass, wherein the magnetic flux generating means is outside the static magnetic field generation source and Magnetic field correction means for correcting the magnetic field of the static magnetic field of the finite area is provided in an area including at least a part of the area facing the static magnetic field generation source, and the magnetic field correction means has at least one relative permeability. Filled with low substance And a minute or / and voids well.
[0016]
In this configuration, the flow of the magnetic flux lines in the magnetic flux converging means is changed by providing a part of the magnetic flux converging means filled with a substance having a low relative permeability as a magnetic field correcting means or / and a gap hole. As a result, the static magnetic field in the finite area that is the imaging space is corrected.
[0017]
  Further, in the static magnetic field generator of the present invention, the portion or the gap hole filled with the material having a low relative magnetic permeability is circular and is provided substantially at the center of the magnetic flux converging means along the first direction. Have.In this configuration, since the magnetic field correction means has a circular shape, the workability is good, the cost is reduced, and the correction effect is large.
[0018]
  Further, in the static magnetic field generator of the present invention, the portion or gap hole filled with the material having a low relative permeability has an elliptical shape or a rectangular shape, substantially at the center of the magnetic flux converging means, substantially in the first direction. Is provided.Further, the magnetic flux passing means is arranged on the left and right with respect to the central axis along the first direction of the static magnetic field generation source, and the longitudinal direction of the elliptical or rectangular shape is the presence of the magnetic flux passing means. It is configured to be almost parallel to the direction.
[0019]
In this configuration, the magnetic field correction means is elliptical or rectangular, and its longitudinal direction is parallel to the side where the magnetic flux passage means is present, so that the change in the flow of magnetic flux lines is large and the magnetic field correction effect is large.
[0020]
  In the static magnetic field generator of the present invention, the portion or / and the air gap hole filled with the material having a low relative magnetic permeability is a radial direction with an axis passing through the center of the static magnetic field and parallel to the first direction as a central axis. Are provided at positions away from the central axis..Further, the portion or / and the gap hole filled with the material having a low relative permeability are substantially fan-shaped or circular in which the holes are provided substantially along the first direction.,Alternatively, they are arranged at symmetrical positions with respect to the central axis..
[0021]
In this configuration, since the magnetic field correction means is provided at a position away from the central axis in the radial direction, it is effective for local magnetic field correction. In addition, if a plurality of magnetic field correction means are provided and arranged at symmetrical positions, a large magnetic field correction is possible.
[0022]
  Furthermore, in the static magnetic field generator of the present invention, one or more of the gap holes are screw holes, and bolts made entirely or partially of a ferromagnetic material are inserted into one or more of the screw holes..In this configuration, a bolt made of a ferromagnetic material is inserted into a screw hole that is a magnetic field correction means, and the amount of the ferromagnetic material existing in the screw hole is adjusted to correct the magnetic field. It becomes possible. The magnetic field correction amount increases as the amount of ferromagnetic material increases, and the magnetic field correction amount decreases as the amount of ferromagnetic material decreases.
[0023]
  In the static magnetic field generator of the present invention, the portion filled with the material having a low relative permeability or / and the processing of changing the cross-sectional area such as taper processing or stepped processing in the depth direction of the gap hole are performed. is there.In this configuration, by performing taper processing or stepped processing, it is possible to perform magnetic field correction with an adjustment width as compared with a simple hole or the like.
[0024]
  In the static magnetic field generator of the present invention, the circular diameter is further increased.,The major and minor diameters of the ellipse or rectangle,The number, position, and size of the portion or / and void hole filled with the material having the low relative permeability.,The number and position of the screw holes, the amount of ferromagnetic material to be inserted into the screw holes,Cross-sectional area of the tapered or stepped portionButIt is determined in association with the flow of magnetic flux lines in the magnetic flux converging means.
[0025]
In view of the fact that the above-described changes in the specifications of the magnetic field correction means change the flow of the magnetic flux lines in the magnetic flux converging means and, as a result, the magnetic field correction of the static magnetic field is performed, in this configuration, the magnetic flux of the magnetic flux converging means The specifications listed above are determined in association with the flow of lines.
[0026]
  In the static magnetic field generator of the present invention, a superconductor is further used as the current carrying means, and a cooling container containing a coolant that cools and maintains the superconductor to a superconducting state is used as the container, and the cooling container is cooled. Equipped with a refrigerator for.Further, the refrigerator is arranged in a portion or a void hole filled with the material having a low relative permeability..In this configuration, the static magnetic field generation source is a superconducting system, so that a high-intensity and high-uniform static magnetic field is realized, and the magnetic field correcting means is used as a place for installing the refrigerator.
[0027]
  The magnetic resonance imaging apparatus of the present invention uses the above-described static magnetic field generator of the present invention..
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
A first embodiment of the static magnetic field generator of the present invention is shown in FIGS. 1 is an overall perspective view, FIG. 2 is a top view, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view. The static magnetic field generator 1 of this embodiment has a vertical magnetic field type superconducting magnet. First, a static magnetic field generating source 3 including a superconducting coil 4 for generating a static magnetic field in the imaging space 2 is provided in the imaging space 2. Are arranged opposite to each other. The superconducting coil 4 is held in a cooling container 5 and cooled to a temperature at which predetermined superconducting characteristics are obtained. The superconducting coil 4 is generally composed of a combination of a plurality of coils and is held by a support in the cooling vessel 5, but the support is omitted in the figure for simplicity. Since the NbTi wire is often used as the material of the superconducting coil 4, the cooling container 5 is provided with a refrigerant container that stores liquid helium as a refrigerant, and includes the entire refrigerant container to prevent heat convection. And a heat shield (not shown) for preventing heat radiation. The superconducting coil 4 is used in a state of being accommodated in the cooling container 5.
[0029]
The superconducting coil 4 composed of a plurality of circular coils is arranged symmetrically in the vertical direction with respect to the imaging space 2 which is a uniform magnetic field generation region in the center of the apparatus. Correspondingly, the cylindrical cooling containers 5 that house the superconducting coils 4 are also arranged symmetrically in the vertical direction, and both the cooling containers 5 are supported by supporting columns 14 therebetween while maintaining a predetermined distance. The support column 14 functions to mechanically support the upper and lower cooling containers 5, but may have a function of thermally connecting the upper and lower refrigerant containers as necessary. By doing so, it is not necessary to install the refrigerators 13 one by one up and down, and it becomes possible to make the system in time with one refrigerator 13. Also, the number of support posts 14 need not be limited to the two shown in the figure, and can be increased to 3 or 4. In order to obtain a feeling of opening, a single support post 14 can be used.
[0030]
In FIG. 3, the superconducting coil 4 is composed of a set of four coils. Its function is to generate a static magnetic field with high intensity and good uniformity in the imaging space 2 in the center of the apparatus. A main static magnetic field is generated by a superconducting coil (hereinafter referred to as main coil) 4A having the largest coil cross section, and magnetic field uniformity is obtained by a superconducting coil (hereinafter referred to as adjustment coil) 4B having a small coil cross section. The arrangement of each coil and the magnetomotive force are set. Moreover, the direction of the current of the adjustment coil 4B may be determined for each coil in accordance with the non-uniform component of the magnetic field generated by the main coil 4A, and need not be limited to a certain direction. Furthermore, the number of coils of the superconducting coil 4 is not limited to four as shown, but is determined so as to be optimal in consideration of the non-uniform component of the magnetic field and the manufacturing cost. In general, the larger the diameter of the main coil 4A, the smaller the magnetic field inhomogeneity component, so the number of adjusting coils 4B or magnetomotive force can be reduced.
[0031]
Next, as in the case of the conventional example, the leakage magnetic field generated outside the apparatus is effectively reduced by the plate-like ferromagnetic body 11 and the columnar ferromagnetic body 7. Furthermore, in this embodiment, a circular hole 12 is provided in the center of the plate-like ferromagnetic body 11 along the vertical direction. The hole 12 is provided for correcting the magnetic field of the static magnetic field in the imaging space 2. By providing this hole 12, the distribution of magnetic flux density in the plate-like ferromagnetic material 11 changes, and as a result, the magnetic field distribution in the imaging space 2 changes. Therefore, the magnetic field distribution of the static magnetic field in the imaging space 2 can be adjusted by changing the diameter of the hole 12. The function of the hole 12 is the same as that of the adjustment coil 4B for passing a current in the direction opposite to that of the main coil 4A of the superconducting coil 4 as described below. In order to confirm the function of the hole 12, the inventors opened a circular hole 12 at the center of the plate-like ferromagnetic body 11 in the magnetic circuit shown in FIG. 3, and the hole diameter ranged from 364 to 900 mm. The analysis was carried out when changed by.
[0032]
As a method for evaluating the inhomogeneous magnetic field in a static magnetic field, a sphere having a radius of 22.5 cm is considered as an imaging space, and the magnetic field strength at the evaluation points on the sphere surface and inside (12 layers of spheres are set) is calculated. It was decided to expand the Legendre function (see equation (2)) and give an evaluation value.
[0033]
The expansion coefficient ratio C (m, n) (= A (m, n) / A (0,0) or B (m, n) / A (0,0)) to be evaluated is the following item Selected.
Axisymmetric component: A (0,2) term, A (0,4) term
Axis asymmetric component: A (2,2) term, A (2,4) term, A (4,4) term
Static magnetic field component: A (0, 2)
[0034]
Moreover, in order to clarify the effect of the hole 12, the difference value with respect to the model without the hole 12 was graphed in FIGS. 5 (a) to 5 (c). 5A shows an axially symmetric component, FIG. 5B shows an axially asymmetric component, and FIG. 5C shows a static magnetic field component. In each figure, the axially symmetric component and the axially asymmetric component are displayed in ppm, and the static magnetic field component is displayed in Gauss.
[0035]
Moreover, the evaluation about the change of the leakage magnetic field by the change of a hole diameter is shown in FIG. The evaluation of the leakage magnetic field is normally performed at a position of 5 gauss lines. However, in this evaluation, since the change of the leakage magnetic field was very small, as shown in FIG. The magnetic field strength was evaluated, and the result is shown in FIG.
[0036]
The evaluation results are summarized as follows.
Fig.5 (a) Axisymmetric component
By providing the hole 364 mm in diameter at the center of the plate-like ferromagnetic material 11, the A (0,2) term is reduced by about 2,500 ppm. Further, when the hole diameter is further increased, the hole diameter is greatly decreased at a rate of −26.7 ppm / mm in almost proportion to the hole diameter. On the other hand, the amount of decrease in the A (0, 4) term is 1/10 or less of the A (0, 2) term and changes only about -2.2 ppm / mm. From the above, it can be seen that the axially symmetric component A (0,2) term can be effectively corrected by appropriately selecting the diameter of the hole 12.
[0037]
Fig. 5 (b) Axis asymmetric component
By changing the hole diameter of the hole 12 from 364 mm to 900 mm, the A (2, 2) term is increased by about 90 ppm. On the other hand, the terms A (2, 4) and A (4, 4) change only about 2 ppm. It can be seen that the amount of change due to the change in the hole diameter of the axially asymmetric component is small, and is two or more orders of magnitude less than that of the axially symmetric component.
[0038]
Fig. 5 (c) Static magnetic field component
By providing the hole 12 having a diameter of 364 mm, the magnetic field strength (about 0.75 terrace) at the center of the static magnetic field was reduced by about 40 Gauss. When the hole diameter is further increased, the rate of decrease in the magnetic field strength increases, and in the case of the hole 12 having a diameter of 900 mm, a decrease of about 400 gauss occurs. When the static magnetic field strength is increased by about 100 gauss, it can be dealt with by increasing the current of the superconducting coil 4. Therefore, the hole diameter should be 500 mm or less. On the other hand, if the static magnetic field strength is increased by more than 100 gauss, the magnetic flux dose in the ferromagnetic body may change and phenomena such as magnetic saturation may occur. Good.
[0039]
Fig. 6 (b) Leakage magnetic field
When the diameter of the hole 12 is increased, a magnetic flux line that should be received at the center of the plate-like ferromagnetic body 11 leaks in the Z-axis direction, and the leakage magnetic field in the Z-axis direction increases. When the diameter of the hole 12 is 500 mm or less, the leakage magnetic field hardly changes at a maximum of about 2.5 gauss, but increases rapidly when the diameter of the hole 12 is 700 mm or more.
[0040]
As described above, in the case of the present embodiment, by changing the diameter of the hole 12 provided at the center of the plate-like ferromagnetic material 11, the term of the axially symmetric component A (0,2) of the static magnetic field is 1,000 ppm. If the hole diameter is limited to about 500 mm, the amount of increase in the leakage magnetic field is small, and effective magnetic field correction can be performed with little influence on the static magnetic field strength.
[0041]
Further, in the static magnetic field generator having a structure in which the hole 12 is provided at the center of the plate-like ferromagnetic body 11, the superconducting coil 4 of the static magnetic field generation source 3 has the same static magnetic field intensity in the imaging space 2 as the conventional one. The total magnetomotive force can be lowered than before. The reason for this will be described below. In the superconducting coil 4 shown in FIG. 3, the main coil 4A generates a positive A (0,2) term. In general, an adjustment coil 4B is provided inside the main coil 4A to flow a reverse current so as to cancel the positive A (0,2) term generated by the main coil 4A. On the other hand, in the case of the present embodiment, by providing the hole 12 in the plate-like ferromagnetic material 11, it is possible to work to cancel the positive A (0,2) term. This means that providing the hole 12 in the plate-like ferromagnetic body 11 corresponds to providing the adjusting coil 4B that flows a current in the direction opposite to that of the main coil 4A, and the negative A (0,2) term is set. This means that the inhomogeneous magnetic field component of the A (0,2) term can be eliminated.
[0042]
As a result, since the magnetomotive force of the adjustment coil 4B that generates the negative A (0,2) term can be lowered, the total magnetomotive force of the superconducting coil 4 can also be lowered. By reducing the magnetomotive force of the adjustment coil 4B, the size of the coil can be reduced, and therefore the static magnetic field generation source 3 can also be reduced, so that the installation space for the static magnetic field generator is also reduced.
[0043]
Further, in the case of a static magnetic field generation apparatus using the superconducting coil 4 as the static magnetic field generation source 3 as in the present embodiment, the refrigerator 13 is attached to the outside of the cooling vessel 5. If this refrigerator 13 is disposed below the plate-like ferromagnetic body 11, a space area of this refrigerator 13 is formed, and the size of the static magnetic field generator is increased.
[0044]
Therefore, in this embodiment, the refrigerator 13 is disposed in the hole 12 provided in the plate-like ferromagnetic body 11. At the design stage, after determining the position and diameter of the hole 12 so that the uniformity of the magnetic field in the imaging space 2 is good, the refrigerator 13 is inserted into the hole 12 in whole or in part. Thus, effective space arrangement can be performed, the apparatus is not enlarged, and the magnetic field uniformity of the static magnetic field can be improved.
[0045]
FIG. 4 shows a modification of the first embodiment of the present invention. In this modified example, as in the first embodiment, a circular hole 12 is provided in the plate-like ferromagnetic material 11, and the hole 12 is filled with a substance 15 having a low relative magnetic permeability. Here, since the portion 15 filled with the material having a low relative magnetic permeability functions in the same manner as the air gap hole 12, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Therefore, the gap hole 12 and the portion 15 filled with the material having a low relative permeability can be identified with each other in terms of the magnetic field correction effect. In this modified example, the refrigerator 13 is embedded in a portion 15 filled with a material having a lower relative permeability. With such a structure, the refrigerator 13 can be easily fixed. In this modified example, the refrigerator 13 may be attached to the disk 15 having a small relative permeability, and the disk 15 may be inserted into the hole 12.
[0046]
7 to 9 show a second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention. 7 is an overall perspective view, FIG. 8 is a top view, and FIG. 9 is a longitudinal sectional view. In this embodiment, four fan-shaped holes 12A are provided at symmetrical positions with respect to the central axis of the plate-like ferromagnetic body 11, and the other portions are the same as those of the first embodiment. In the present embodiment, the magnetic field correction of the static magnetic field in the imaging space 2 can be performed by changing the size and position of the fan-shaped hole 12A. FIG. 8 shows an example of the size and position of the fan-shaped hole 12A. The position of the fan-shaped hole 12A is represented by an inner diameter R2 and an angle θ from the open-side axis, and the size of the hole 12A is represented by an inner diameter R2, an outer diameter R1, and an angle θ1. In the illustrated example, R1 = 546 mm, R2 = 425 mm, and θ1 = 11.25 °.
[0047]
For reference, FIG. 10 shows an example of magnetic field analysis when a hole 12 is formed in a plate-like ferromagnetic body 11. FIG. 10A shows a model in which a circular hole 12 is formed only in the center, and FIG. 10B shows a model in which a central circular hole 12 and a fan-shaped hole 12A are formed. These figures show the case where an iron material is used as the ferromagnet of the plate-like ferromagnet 11 and the columnar ferromagnet 7, and the magnetic flux in the portion obtained by dividing the symmetric plate-like ferromagnet 11 into four parts. The direction of density contour lines and magnetic flux lines are shown. In FIG. 10B, the direction of the magnetic flux lines tends to be distorted around the fan-shaped hole 12A provided in the radial direction. By this effect, the magnetic field correction of the static magnetic field in the imaging space 2 can be performed.
[0048]
Also in this example, the inhomogeneous magnetic field in the static magnetic field was evaluated by the same method as in the first example. The evaluation results are shown in FIG. 11 and FIG. In order to clarify the effect of the hole 12A, the difference values for the model without the hole 12A are graphed in FIGS. 11 (a) to 11 (c). FIG. 11A shows an axially symmetric component, FIG. 11B shows an axially asymmetric component, and FIG. 11C shows a static magnetic field component. In each figure, the axially symmetric component and the axially asymmetric component are displayed in ppm, and the static magnetic field component is displayed in Gauss.
[0049]
As for the evaluation of the leakage magnetic field that varies depending on the hole size and the hole position, the magnetic field strength at the position of Z = 2.5 m from the magnetic field center is evaluated as in FIG. 6A, and the result is shown in FIG. It was.
[0050]
Fig.11 (a) Axisymmetric component
When the hole position is changed from the open side to the column side, the A (0,2) term is reduced from +8 ppm to −30 ppm. In addition, the amount of change in the A (0, 4) term is small even if the position of the hole is changed, and only changes by 2.5 ppm. If the position of the hole is provided in the vicinity of θ = 25 °, there is also an effect that only the A (0, 4) term can be adjusted without changing the A (0, 2) term.
[0051]
Fig. 11 (b) Axis asymmetric component
When the position of the hole is changed from the open side to the column side, the A (2,2) term decreases from +100 ppm to −78 ppm, and the change amount is the largest at 178 ppm. Since this term is symmetric with respect to the X and Y coordinates, it is zero near the middle 45 °. The A (2, 4) term was about 34 ppm, and the A (4, 4) term was about 7 ppm.
[0052]
When this result is compared with the case of the circular hole of the first embodiment, not only the change amount of the A (2, 2) term is large but also the change amount of the axially symmetric term is large in the first embodiment. . For this reason, the present embodiment is easier to use for controlling the A (2, 2) term.
[0053]
In the above evaluation of the present embodiment, the distance R2 from the central axis to the fan-shaped hole 12A is fixed, but the generation ratio of the axially asymmetric component can also be changed by changing the distance R2. In this case, if the distance R2 is increased, the axially symmetric component is greatly affected. Therefore, when only the axially asymmetric component is corrected, the distance R2 can be corrected more minutely.
[0054]
Fig. 11 (c) Static magnetic field component
When the position of the hole is changed from the open side to the column side, the amount of change is between -3 ppm and -6 ppm and is very small, so the influence on the leakage magnetic field is also small.
[0055]
Fig. 12 Leakage magnetic field
Even if the position of the hole is changed from the column side to the open side, the leakage magnetic field changes only by about 0.3 gauss, and the influence on the leakage magnetic field is much smaller than in the first embodiment. Also in the present embodiment, the leakage magnetic field increases when the hole 12A is enlarged. In particular, the magnetic flux lines are concentrated in the vicinity of the portion where the plate-like ferromagnetic body 11 and the columnar ferromagnetic body 7 are connected. Therefore, if the hole 12A is provided in this vicinity, the influence on the leakage magnetic field is increased. Therefore, in such a case, it is better to reduce the size of the hole 12A.
[0056]
In the above description of the present embodiment, the holes 12A provided in the plate-like ferromagnetic body 11 are four fan-shaped holes, but the shape and number of the holes are not limited to this. The shape of the hole may be a circle, a triangle, a rectangle, a polygon, etc., may be a tapered hole 12B as shown in FIGS. 13 and 14, and may be a stepped hole 12C as shown in FIG. Also good. Of course, the size of the hole may be varied. From the viewpoint of workability, a circular one is preferable. By making the shape of the hole like the tapered hole 12B in FIG. 14 or the stepped hole 12C in FIG. 15, the flow of magnetic flux lines can be controlled and more complicated magnetic field correction can be performed.
[0057]
The number of holes may be more or less than four. This number should be set according to the expansion coefficient term to be corrected.
Further, the holes 12A to 12C may be filled with a material having a low relative permeability so as to fill the holes. It is effective when the hole is not good.
[0058]
As shown in FIG. 13, the positions of the holes may be arranged on the axis of the open side or the column side. In addition, when the number of holes increases, the holes may be provided in the same radial direction as other holes or in other directions. Also, the size of the hole is the same in the second embodiment, but a different size may be arranged. Moreover, although the direction of a hole is normally opened along an up-down direction, when adjusting in the flow of a magnetic flux line, you may open in the diagonal direction.
[0059]
Furthermore, it is possible to correct the magnetic field by combining the first embodiment and the second embodiment, that is, by providing a circular hole in the center and a plurality of fan-shaped holes in the radial direction. .
[0060]
A third embodiment of the static magnetic field generator of the present invention is shown in FIGS. 16 is a top view, and FIG. 17 is a longitudinal sectional view. The overall perspective view is omitted since it is substantially the same as FIG. 1 of the first embodiment. In the present embodiment, an elliptical hole 12D is provided in the plate-like ferromagnetic body 11 along the vertical direction. The elliptical hole 12D has a long axis P1 on the column side and a short axis P2 on the open side. In the present embodiment, the magnetic field correction of the static magnetic field can be performed by changing the size of the major axis P1 and the minor axis P2 and the relative ratio thereof, and a wider range of correction than in the case of the circular hole 12. It can be carried out. This is because the flow of magnetic flux lines flows asymmetrically between the column side direction and the open side direction by making the shape of the hole elliptical, so that the influence on the axial asymmetric component can be increased.
[0061]
In order to obtain the same effect as in the present embodiment, the shape of the hole may be a rectangle or a polygon close to an ellipse. Further, this embodiment and the second embodiment can be combined.
Also in this embodiment, it goes without saying that an elliptical hole 12D may be filled with a material having a low relative magnetic permeability to fill the hole, or a refrigerator may be disposed in the hole 12D.
[0062]
18 to 20 show a fourth embodiment of the static magnetic field generator of the present invention. FIG. 18 is a top view, FIG. 19 is a longitudinal sectional view, and FIG. 20 is an overall perspective view of a bolt as one component. The overall perspective view of the apparatus is omitted as in the case of the third embodiment. In this embodiment, a screw hole 15 is provided in the plate-like ferromagnetic body 11, and a bolt 16 of the ferromagnetic material is screwed into the screw hole 15 from the outside of the plate-like ferromagnetic body 11, and the screwing length is adjusted. Thus, the magnetic field correction of the static magnetic field is performed. Accordingly, the magnetic field correction in this embodiment can be performed by adjusting the number, position, size, and screwing length of the bolt. FIG. 20 shows an example of a bolt applied in this embodiment. The bolt 16 in FIG. 20A is made entirely of a ferromagnetic material, and the bolt 16A in FIG. Are made of a non-magnetic substance or a substance having a low relative permeability, and a ferromagnetic piece 17 such as an iron piece is attached to the tip. When the same material as that of the plate-like ferromagnetic material 11 is used as the material of the bolt 16, it may be mechanically bitten when screwed and cannot be taken in and out. In such a case, the material of the threaded portion It is good to use the bolt 16A from which these are different.
[0063]
When the bolt 16A is used, the ferromagnetic piece 17 is attached to the tip thereof, and the length of the ferromagnetic piece 17 is adjusted according to the magnitude of the magnetic field to be corrected. The ferromagnetic piece 17 may be a small piece having a short length, and a plurality of pieces may be stacked in accordance with the required length.
[0064]
In the case of the present embodiment, the ferromagnetic material bolt 16 made of the same material is taken in and out of the plate-like ferromagnetic material 11, and the flow of magnetic flux lines is adjusted by the screwing length. Is possible. In contrast, the holes in the first to third embodiments are intended for large magnetic field correction, and it is necessary to set the positions of the holes at the design stage. Therefore, by combining the first to third embodiments and the fourth embodiment, large magnetic field correction is performed by providing a hole, and small magnetic field correction is performed by providing the screw adjustment mechanism of the present embodiment. Can do. In particular, when an asymmetric magnetic field is generated due to a manufacturing error, the present embodiment has an effect that a minute magnetic field correction can be performed later.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the magnetic field correction of the static magnetic field in the imaging space can be performed on the plate-like ferromagnetic material, the iron piece for magnetic field correction arranged near the imaging space can be obtained. The quantity and the area in which it is placed can be drastically reduced, kept to a minimum, and the magnetic field uniformity can be improved. As a result, it is possible to provide a static magnetic field generator having a wide imaging space and good magnetic field uniformity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a first embodiment of a static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 2 is a top view of the first embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 4 shows a modification of the first embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the magnetic field correction effect of the circular hole of the first embodiment.
FIG. 6 shows a leakage magnetic field in the first embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 7 is an overall perspective view of a second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 8 is a top view of a second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 10 shows an example of magnetic field analysis when a hole is made in a plate-like ferromagnetic material.
FIG. 11 is a diagram showing the magnetic field correction effect of the sector hole of the second embodiment.
FIG. 12 shows a leakage magnetic field in the second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 13 is a top view of a first modification of the second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a first modification of the second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a second modification of the second embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 16 is a top view of a third embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 18 is a top view of a fourth embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a fourth embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 20 shows an example of a bolt applied to the fourth embodiment of the static magnetic field generator of the present invention.
FIG. 21 shows an example of a conventional static magnetic field generator.
[Explanation of symbols]
1 Static magnetic field generator
2 Shooting space (measurement space)
3 Static magnetic field source
4 Superconducting coil
4A main coil
4B adjustment coil
5 Cooling container
6,11 Plate-like ferromagnet
7 Columnar ferromagnet
8 Ferromagnetic piece (iron piece)
12, 12A, 12B, 12C, 12D hole
13 Refrigerator
14 Prop
15 Screw hole
16,16A bolt
17 Ferromagnetic piece

Claims

有限の領域に第１の方向に向かう静磁場を発生させる電流を流す電流搬送手段と、該電流搬送手段を収容し支持する容器とを有する静磁場発生源と、第１の方向とほぼ直交するように配置されて前記静磁場発生源が発生する磁束線を集めるための１対の磁束収束手段と、前記１対の磁束収束手段を磁気的に接続して磁束線を通す磁気回路を形成する少なくとも１個以上の磁束通過手段とを具備する静磁場発生装置において、
前記静磁場発生源の外部であって前記磁束収束手段の前記静磁場発生源に対向する領域の少なくとも一部を含む領域に、前記有限の領域の静磁場の磁場補正する磁場補正手段が設けられ、
前記磁場補正手段は、少なくとも１個以上の比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴を有し、
前記比透磁率の低い物質を充填した部分または空隙穴はほぼ円形状で、前記磁束収束手段のほぼ中心部に、ほぼ第１の方向に沿って設けられていることを特徴とする静磁場発生装置。A static magnetic field generation source having a current carrying means for supplying a current for generating a static magnetic field in the first direction in a finite region, and a container for accommodating and supporting the current carrying means, and substantially orthogonal to the first direction A pair of magnetic flux converging means for collecting magnetic flux lines generated by the static magnetic field generation source and a magnetic circuit through which the magnetic flux lines pass are formed by magnetically connecting the pair of magnetic flux converging means. In a static magnetic field generator comprising at least one magnetic flux passage means,
Magnetic field correction means for correcting the magnetic field of the static magnetic field of the finite region is provided in a region outside the static magnetic field generation source and including at least a part of a region facing the static magnetic field generation source of the magnetic flux converging unit. ,
It said magnetic field correction means have a portion or / and voids well filled with low least one or more of relative permeability material,
The static magnetic field generation characterized in that the portion or gap hole filled with the material having a low relative magnetic permeability has a substantially circular shape, and is provided substantially at the center of the magnetic flux converging means along the first direction. apparatus.

有限の領域に第１の方向に向かう静磁場を発生させる電流を流す電流搬送手段と、該電流搬送手段を収容し支持する容器とを有する静磁場発生源と、第１の方向とほぼ直交するように配置されて前記静磁場発生源が発生する磁束線を集めるための１対の磁束収束手段と、前記１対の磁束収束手段を磁気的に接続して磁束線を通す磁気回路を形成する少なくとも１個以上の磁束通過手段とを具備する静磁場発生装置において、
前記静磁場発生源の外部であって前記磁束収束手段の前記静磁場発生源に対向する領域の少なくとも一部を含む領域に、前記有限の領域の静磁場の磁場補正する磁場補正手段が設けられ、
前記磁場補正手段は、少なくとも１個以上の比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴を有し、
前記比透磁率の低い物質で充填した部分または空隙穴は楕円形状または長方形状で、前記磁束収束手段のほぼ中心部に、ほぼ第１の方向に沿って設けられていることを特徴とする静磁場発生装置。 A static magnetic field generation source having a current carrying means for supplying a current for generating a static magnetic field in the first direction in a finite region, and a container for accommodating and supporting the current carrying means, and substantially orthogonal to the first direction A pair of magnetic flux converging means for collecting magnetic flux lines generated by the static magnetic field generation source and a magnetic circuit through which the magnetic flux lines pass are formed by magnetically connecting the pair of magnetic flux converging means. In a static magnetic field generator comprising at least one magnetic flux passage means,
Magnetic field correction means for correcting the magnetic field of the static magnetic field of the finite region is provided in a region outside the static magnetic field generation source and including at least a part of a region facing the static magnetic field generation source of the magnetic flux converging unit. ,
The magnetic field correction means has at least one portion filled with a material having a low relative permeability or / and a void hole,
The portion or gap hole filled with the material having a low relative permeability has an elliptical shape or a rectangular shape, and is provided substantially at the center of the magnetic flux converging means along the first direction. Magnetic field generator.

有限の領域に第１の方向に向かう静磁場を発生させる電流を流す電流搬送手段と、該電流搬送手段を収容し支持する容器とを有する静磁場発生源と、第１の方向とほぼ直交するように配置されて前記静磁場発生源が発生する磁束線を集めるための１対の磁束収束手段と、前記１対の磁束収束手段を磁気的に接続して磁束線を通す磁気回路を形成する少なくとも１個以上の磁束通過手段とを具備する静磁場発生装置において、
前記静磁場発生源の外部であって前記磁束収束手段の前記静磁場発生源に対向する領域の少なくとも一部を含む領域に、前記有限の領域の静磁場の磁場補正する磁場補正手段が設けられ、
前記磁場補正手段は、少なくとも１個以上の比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴を有し、
前記比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴が、前記静磁場の中心を通り前記第１の方向に平行な軸を中心軸として半径方向に前記中心軸から離れた位置に複数個設けられていると共に、ほぼ第１の方向に沿って設けられた扇形状のものまたは円形状のものであることを特徴とする静磁場発生装置。 A static magnetic field generation source having a current carrying means for supplying a current for generating a static magnetic field in the first direction in a finite region, and a container for accommodating and supporting the current carrying means, and substantially orthogonal to the first direction A pair of magnetic flux converging means for collecting magnetic flux lines generated by the static magnetic field generation source and a magnetic circuit through which the magnetic flux lines pass are formed by magnetically connecting the pair of magnetic flux converging means. In a static magnetic field generator comprising at least one magnetic flux passage means,
Magnetic field correction means for correcting the magnetic field of the static magnetic field of the finite region is provided in a region outside the static magnetic field generation source and including at least a part of a region facing the static magnetic field generation source of the magnetic flux converging unit. ,
The magnetic field correction means has at least one portion filled with a material having a low relative permeability or / and a void hole,
A plurality of portions or / and gap holes filled with the material having a low relative magnetic permeability are disposed at positions radially away from the central axis with an axis passing through the center of the static magnetic field and parallel to the first direction as a central axis. A static magnetic field generator, wherein the static magnetic field generator is provided in the form of a fan and has a circular shape or a circular shape provided substantially along the first direction .

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静磁場発生装置において、前記比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴の深さ方向にテーパ加工または段付き加工などの断面積を変化させる加工を施したことを特徴とする静磁場発生装置。 The static magnetic field generator according to any one of claims 1 to 3, wherein a cross-sectional area such as a taper process or a step process is performed in a depth direction of a portion or / and a void hole filled with the substance having a low relative magnetic permeability. A static magnetic field generator characterized in that it has been subjected to a process of changing the magnetic field.

請求項２記載の静磁場発生装置において、前記磁束通過手段が前記中心軸に対し左右に配置されており、前記楕円形状のものまたは長方形状のものの長手方向が前記磁束通過手段の存在する方向とほぼ平行になるように構成されていることを特徴とする静磁場発生装置。 3. The static magnetic field generator according to claim 2, wherein the magnetic flux passage means is disposed on the left and right with respect to the central axis , and the longitudinal direction of the elliptical or rectangular shape is a direction in which the magnetic flux passage means exists. A static magnetic field generator characterized by being configured to be substantially parallel .

請求項１記載の静磁場発生装置において、前記円形の直径が前記磁束収束手段における磁束線の流れと関連付けて決められていることを特徴とする静磁場発生装置。 2. The static magnetic field generator according to claim 1, wherein the diameter of the circle is determined in association with a flow of magnetic flux lines in the magnetic flux converging means .

請求項２又は５記載の静磁場発生装置において、前記楕円形または長方形の長径および短径が前記磁束収束手段における磁束線の流れと関連付けて決められていることを特徴とする静磁場発生装置。 6. The static magnetic field generator according to claim 2, wherein a major axis and a minor axis of the elliptical or rectangular shape are determined in association with a flow of magnetic flux lines in the magnetic flux converging means .

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静磁場発生装置において、前記比透磁率の低い物質を充填した部分または／および空隙穴の個数、位置、大きさが前記磁束収束手段における磁束線の流れと関連付けて決められていることを特徴とする静磁場発生装置。 The static magnetic field generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the number, position, and size of the portion or / and the gap hole filled with the material having low relative permeability are magnetic flux lines in the magnetic flux converging means. A static magnetic field generator characterized by being determined in association with the flow of

請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静磁場発生装置において、前記空隙穴の１個以上をねじ穴とし、該ねじ穴のうちの１個以上に、全体または一部が強磁性体からなるボルトが挿入され、前記ねじ穴の個数、位置、ねじ穴に挿入する強磁性体の量が前記磁束収束手段における磁束線の流れと関連付けて決められていることを特徴とする静磁場発生装置。 The static magnetic field generator according to any one of claims 1 to 3, wherein one or more of the gap holes are screw holes, and one or more of the screw holes are entirely or partially ferromagnetic. A static magnetic field generation characterized in that the number of bolt holes, the position, and the amount of ferromagnetic material inserted into the screw holes are determined in association with the flow of magnetic flux lines in the magnetic flux converging means apparatus.

請求項４記載の静磁場発生装置において、前記テーパ加工部または段付き加工部の断面積が前記磁束収束手段における磁束線の流れと関連付けて決められていることを特徴とする静磁場発生装置。 5. The static magnetic field generation apparatus according to claim 4, wherein a cross-sectional area of the tapered processing part or the stepped processing part is determined in association with a flow of magnetic flux lines in the magnetic flux converging means .

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の静磁場発生装置において、前記電流搬送手段として超電導体を用い、前記容器として前記超電導体を超電導状態にまで冷却し維持する冷媒を内包する冷却容器を用い、前記冷却容器を冷却するための冷凍機を具備し、前記比透磁率の低い物質を充填した部分または空隙穴の中に前記冷凍機を配置したことを特徴とする静磁場発生装置。 The static magnetic field generator according to any one of claims 1 to 10, wherein a superconductor is used as the current carrying means, and a cooling container containing a refrigerant that cools and maintains the superconductor to a superconducting state as the container. A static magnetic field generator , comprising a refrigerator for cooling the cooling container, wherein the refrigerator is disposed in a portion filled with the substance having a low relative permeability or a void hole .

請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の静磁場発生装置を備えていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A magnetic resonance imaging apparatus comprising the static magnetic field generation apparatus according to claim 1 .