JPH05267047A - Mri用磁界発生装置 - Google Patents

Mri用磁界発生装置

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JPH05267047A
JPH05267047A JP4093687A JP9368792A JPH05267047A JP H05267047 A JPH05267047 A JP H05267047A JP 4093687 A JP4093687 A JP 4093687A JP 9368792 A JP9368792 A JP 9368792A JP H05267047 A JPH05267047 A JP H05267047A
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JP
Japan
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permanent magnet
magnetic field
yoke
mri
field generator
Prior art date
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Pending
Application number
JP4093687A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimiharu Ota
公春 太田
Masaaki Aoki
雅昭 青木
Hiroyuki Takeuchi
博幸 竹内
Hirotaka Takeshima
弘隆 竹島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Application filed by Hitachi Medical Corp, Sumitomo Special Metals Co Ltd filed Critical Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁極片を使用しない永久磁石式のMRI用磁
界発生装置において、永久磁石並びに継鉄に発生する渦
電流を低減できる構成の提供。 【構成】 磁極片を使用することなくかつ永久磁石構成
体の磁石ブロックを小さくし、少なくともその磁化方向
に直交方向に電気的に絶縁して一体化することにより、
永久磁石並びに継鉄に発生する渦電流を低減でき、また
さらに、継鉄にけい素鋼板積層体を用いることにより、
磁極片を用いない従来装置に比べ、大幅に渦電流を低減
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、医療用磁気共鳴断層
撮影装置(以下MRIという)等に用いられる磁界発生
装置の改良に係り、磁極片を使用することなくかつ永久
磁石構成体の磁石ブロックを小さくその磁化方向に直交
方向に電気的に絶縁して一体化することにより、永久磁
石並びに継鉄に発生する渦電流を低減したMRI用磁界
発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】MRIは、強力な磁界を形成する磁界発
生装置の空隙内に、被検者の一部または全部を挿入し
て、対象物の断層イメージを得てその組織の性質まで描
き出すことができる装置である。この磁界発生装置の空
隙は被検者の一部または全部が挿入できるだけの広さが
必要であり、かつ鮮明な断層イメージを得るために、通
常、空隙内の撮像視野内には、0.02〜2.0Tでか
つ1×10-4以下の精度を有する安定した強力な均一磁
界を形成することが要求される。MRI用磁界発生装置
の磁界発生源となる永久磁石構成体は、製造上の問題や
組立作業性等の理由から、通常多数の永久磁石ブロック
を組み立てて構成される。
【0003】また、従来から使用される永久磁石構成体
を磁界発生源とするMRI用磁界発生装置では、空隙内
に所定の磁界均一度を得るために、磁極片の配置を必須
としていた。空隙内の位置情報を得るために、通常X、
Y、Zの3方向に対応する3組のコイル群からなる傾斜
磁界コイルが各磁極片の近傍に配置され、この傾斜磁界
コイルに、パルス電流を印加することによって台形波状
に時間変化する所望方向の傾斜磁界を発生することがで
きる。
【0004】しかし、磁極片の配置は傾斜磁界コイルと
の関係において、渦電流や残留磁気の問題を有してい
る。つまり、MRI用磁界発生装置は、通常均一な磁界
に傾斜磁界を与えることによって核磁気共鳴の信号に位
置情報を伝えている。一つの画像を得るためには多数の
パルス磁界を変化させることが必要である。この傾斜磁
界は傾斜磁界コイルにパルス電流を与えて発生させる
が、その近傍に鉄のような導体があると渦電流が発生
し、傾斜磁界が急峻には立ち上がりにくくなる。また、
磁性体の残留磁気が大きいと磁界の均一度が変化して画
像に歪みが生じ、画像の鮮明度が劣化する。
【0005】そこで磁極片を配置しない構成として、多
角筒状の鉄等のバルク体内周部に、複数の永久磁石構成
体を環状に組み合せ配置した磁気回路が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる筒状継鉄内に永
久磁石構成体を環状配置した構成において、通常永久磁
石構成体は小型化の要求から磁気特性にすぐれたFe−
B−R系磁石等を所定方向に磁化した複数の永久磁石バ
ーで構成される。しかし、直接傾斜磁界に晒されるFe
−B−R系磁石等の永久磁石バーは、その電気抵抗率
(比抵抗)が10-6Ω・m程度と小さいため、かかる構
成では永久磁石中に渦電流が発生する。
【0007】さらに、Fe−B−R系磁石の比透磁率は
1に近いために、コイルから発生した磁束は磁石構成体
を透過して継鉄まで到達し、継鉄内でも渦電流が発生す
る。そのため傾斜磁界が所定の強度に達するまでに、多
くの時間を必要とする。
【0008】また、Fe−B−R系磁石以外に希土類コ
バルト磁石、アルニコ等の磁石を用いた場合も同様な問
題点を有する。
【0009】この発明は、磁極片を使用しない永久磁石
式のMRI用磁界発生装置において、永久磁石並びに継
鉄に発生する渦電流を低減できる構成の磁界発生装置の
提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、空隙を形成
して対向配置する少なくとも一対の永久磁石構成体を複
数の永久磁石ブロックから構成するとともに、該磁石構
成体を継鉄にて磁気的に結合配置してなるMRI用磁界
発生装置において、前記永久磁石ブロックの比抵抗が1
-3Ω・m以下であり、かつ各々の永久磁石ブロックが
電気的に絶縁されて一体化されていることを特徴とする
MRI用磁界発生装置である。
【0011】また、この発明は上記の構成において、継
鉄の少なくとも一対の永久磁石構成体との当接部が、け
い素鋼板の積層体から構成されていることを特徴とする
MRI用磁界発生装置である。
【0012】この発明において、磁気回路は少なくとも
一対の永久磁石構成体を対向させ、継鉄で磁気的に結合
されるものであれば、いかなる形状、配置のものでもよ
い。特に、断面三角形、台形または方形の棒状永久磁石
構成体を、多角筒状に組み合わせ配置した構成であれ
ば、磁極片を必要とせず均一磁界を形成することがで
き、また磁気漏洩も少なく、磁石を効率よく使用するこ
とができる。
【0013】上記一対の永久磁石構成体は空隙内の磁界
形成に寄与する主たる磁界発生源であり、通常空隙内の
磁界方向に対して直交する方向に空隙対向面を形成して
いる。これら一対の永久磁石構成体の内周面に沿って配
置される傾斜磁界コイルの影響によって、該永久磁石構
成体の内部にその空隙対向面と平行方向に渦電流が発生
する。この渦電流の発生を低減させるためには、該永久
磁石構成体の空隙対向面に対して平行方向の比抵抗を大
きくすることが必要となる。従って永久磁石構成体の組
み立てに際しては、各々の永久磁石ブロックを完全に電
気的に絶縁することが望ましいが、少なくとも組み立て
完了後の永久磁石構成体内におけるその空隙対向面に対
して平行方向の比抵抗を大きくするように、永久磁石ブ
ロックの形状に応じて所要方向の電気的絶縁を考慮する
必要がある。例えば、後述の実施例においては、永久磁
石構成体は各々の永久磁石ブロックの磁化方向(図中矢
印Mにて示す)に直交方向に電気的に絶縁されることが
重要であり、かかる構成により見かけ上の比抵抗が大き
くなり、渦電流が抑制できる。永久磁石構成体の磁化方
向は、磁気回路の構成や継鉄上の配置箇所などに応じて
種々選定されるが、所要空隙に均一な静磁界が得られる
ように配置されれば、いかなる方向でもよい。
【0014】永久磁石ブロックの絶縁手段は、少なくと
も各永久磁石ブロックの磁化方向に直交方向に隣接する
他永久磁石ブロックとの接触面が電気的に絶縁されるよ
うに、各永久磁石ブロックの当該面に予めエポキシ樹脂
等の樹脂コーティング、電着塗装等の絶縁被膜を設けて
おくほか、永久磁石構成体への組立て時に当該面に絶縁
性接着剤を塗布することもでき、絶縁材料は非導電性の
材料であれば上記例に限定されない。かかる永久磁石ブ
ロック間の電気絶縁度は、少なくとも比抵抗が10-3Ω
・m以上であることが必要であり、さらに、絶縁被膜厚
みは10μm程度以上が望ましい。
【0015】永久磁石ブロックの比抵抗を10-3Ω・m
以下とした理由は、実質的にフェライト磁石を排除する
ためであり、永久磁石ブロックには希土類コバルト磁
石、アルニコ等の永久磁石を用いることができるが、特
に最大エネルギー積30MGOe以上の特性を有するR
−Fe−B系希土類磁石で構成することにより、安定な
均一磁界が得られ、装置の小型化を可能とする。また、
永久磁石ブロックの形状、寸法は、磁界発生装置の形
態、大きさに合わせて種々選択できるが、特に渦電流の
低減効果をたかめるには、永久磁石ブロックの最長辺長
さが100mm以下の小ブロックであることが好まし
い。
【0016】この発明において、永久磁石構成体を内周
面に配置する多角筒状や種々形状の継鉄には、鉄等のバ
ルク体のほかけい素鋼板、鉄等の積層体を用いることが
でき、特に、けい素鋼板を用いることにより、製作が容
易で渦電流の低減効果が大きくなる。積層されるけい素
鋼板は、厚み0.35mmや0.5mm等の通常使用さ
れるものでよい。また、継鉄の全体がけい素鋼板でなく
てもよく、永久磁石構成体や装置を考慮して、けい素鋼
板の積層部を所要位置に配置するなど種々の構成が選定
できる。さらに、磁気回路の構成は上記の構成に限定さ
れるものではなく、空隙を介して対向する一対の永久磁
石構成体を継鉄で磁気的に結合した磁気回路において、
一対の永久磁石構成体に当接する継鉄をけい素鋼板等の
積層体とし、それ以外の継鉄を鉄等のバルク材とした構
成も採用できる。
【0017】さらにこの発明において、開口部からの漏
洩磁束によって永久磁石構成体中心部から遠ざかる方に
(Z軸方向に)小さくなる磁束密度の変化を防ぐため、
例えば多角筒状の継鉄を奥行き方向に分割することによ
り、均一な磁界分布を得ることができる。また、傾斜磁
界コイルは、例えば多角筒状の継鉄を用いた場合、多角
筒状に組合せ配置した永久磁石構成体内周面に沿って設
置される。
【0018】
【作用】この発明によるMRI用磁界発生装置は、磁極
片を使用することなくかつ永久磁石構成体の磁石ブロッ
クを小さくその磁化方向に直交方向に電気的に絶縁して
一体化し、さらには継鉄にけい素鋼板の積層体を使用す
ることにより、磁極片を用いずに永久磁石ブロックに比
透磁率が1に近いFe−B−R系磁石を使用した場合で
も、傾斜磁界コイルから発生する磁束に起因した磁石構
成体内および継鉄内の渦電流を低減することができ、傾
斜磁界の形成が速くできる。
【0019】
【実施例】
実施例1 図1に示すMRI用磁界発生装置は、けい素鋼板の積層
体からなる六角筒状継鉄1を用い、継鉄1内周面に6種
の永久磁石構成体2a〜2fを環状に配置して空隙3を
形成し、空隙3内に傾斜磁界コイル4を設置した磁気回
路からなる。詳述すると、図で六角筒状継鉄1内の上下
対向面には、垂直(上下)方向に磁化方向を有する断面
台形状の永久磁石構成体2a,2dを配置し、図で六角
筒状継鉄1内の左右対向面には、横方向に磁化方向を有
する断面三角形の永久磁石構成体2b,2c,2e,2
fを配置することにより、継鉄1内周面に永久磁石構成
体2a〜2fを環状に配置してある。各永久磁石構成体
は、図2に示す如く、36mm×40mm×40mm寸
法の最大エネルギー積35MGOeを有する複数のR−
Fe−B系希土類磁石ブロックを、互いに電気的に絶縁
して一体化してある。
【0020】上記構成からなる磁気回路に発生する渦電
流特性を、上記傾斜磁界コイルに正弦波電流を流し、そ
の周波数を変化させて空隙中に設置したサーチコイルに
発生する起電力で発生磁界を測定し評価した。この場合
の正弦波電流は450A・Tであった。
【0021】実施例2 実施例1と同様の構成で、継鉄をバルク状の軟鉄からな
る多角筒状継鉄とし、同様に傾斜磁界コイルに正弦波電
流を印加したときの発生磁界を測定し評価した。
【0022】比較例 実施例2と同様に継鉄を鉄等のバルク状の軟鉄からなる
多角筒状継鉄とし、永久磁石構成体の各々の永久磁石ブ
ロックを絶縁せずに、実施例1と同様の測定を行った。
【0023】上記測定結果を周波数と磁場強度比との関
係として図3に示す。図3から明らかなように、永久磁
石ブロックを絶縁しない比較例(×印でプロット)に対
して、絶縁したこの発明の実施例2(△印でプロット)
の場合は、磁界強度比が周波数が高い領域までフラット
になっていることから渦電流の発生が抑制されているこ
とが分かる。また、継鉄をけい素鋼板の積層体から構成
した実施例1(○印でプロット)の場合は、実施例2と
比較して周波数を上げても磁界強度比が低下せず、渦電
流の発生がさらに抑制されていることが分かる。また、
上記の構成において、空隙中心から半径200mm以内
の計測空間で30ppmの磁界均一度が得られ、残留磁
気についてもほぼ問題ないレベルであることが分かっ
た。
【0024】
【発明の効果】この発明によるMRI用磁界発生装置
は、磁極片を使用することなくかつ永久磁石構成体の磁
石ブロックを小さくその磁化方向に直交方向に電気的に
絶縁して一体化することにより、永久磁石並びに継鉄に
発生する渦電流を低減でき、またさらに、継鉄にけい素
鋼板積層体を用いることにより、磁極片を用いない従来
装置に比べ、大幅に渦電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるMRI用磁界発生装置の一構成
例を示す斜視説明図である。
【図2】この発明による永久磁石構成体を示す斜視説明
図である。
【図3】周波数と磁場強度比との関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 継鉄 2a,2b,2c,2d,2e,2f 永久磁石構成体 3 空隙 4 傾斜磁界コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8203−2G G01R 33/22 C 8203−2G D 8203−2G E (72)発明者 竹内 博幸 千葉県柏市新十余二2番1号 株式会社日 立メディコ技術研究所内 (72)発明者 竹島 弘隆 千葉県柏市新十余二2番1号 株式会社日 立メディコ技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空隙を形成して対向配置する少なくとも
    一対の永久磁石構成体を複数の永久磁石ブロックから構
    成するとともに、該磁石構成体を継鉄にて磁気的に結合
    配置してなるMRI用磁界発生装置において、前記永久
    磁石ブロックの比抵抗が10-3Ω・m以下であり、かつ
    各々の永久磁石ブロックが電気的に絶縁され一体化され
    ていることを特徴とするMRI用磁界発生装置。
  2. 【請求項2】継鉄の少なくとも一対の永久磁石構成体と
    の当接部が、けい素鋼板の積層体から構成されているこ
    とを特徴とする請求項1記載のMRI用磁界発生装置。
JP4093687A 1992-03-18 1992-03-18 Mri用磁界発生装置 Pending JPH05267047A (ja)

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JP4093687A JPH05267047A (ja) 1992-03-18 1992-03-18 Mri用磁界発生装置
EP93906787A EP0591542B1 (en) 1992-03-18 1993-03-17 Magnetic field generator for mri
DE69332601T DE69332601D1 (de) 1992-03-18 1993-03-17 Magnetfeld-generator zur bilddarstellung mittels kernresonanz
US08/146,191 US5621324A (en) 1992-03-18 1993-03-17 Magnetic field generator for MRI
PCT/JP1993/000320 WO1993018707A1 (en) 1992-03-18 1993-03-17 Magnetic field generator for mri

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010512911A (ja) * 2006-12-20 2010-04-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 作用領域の磁性粒子に影響を及ぼし、及び/又は該磁性粒子を検出する装置並びに方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010512911A (ja) * 2006-12-20 2010-04-30 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 作用領域の磁性粒子に影響を及ぼし、及び/又は該磁性粒子を検出する装置並びに方法

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