(57)【要約】【課題】棒状材やクリップ材であっても磁気擾乱を低減することが可能な磁気擾乱低減材及びその製造方法を提供すること。【解決手段】磁場の内部又は周囲に配置される材であって、磁場に対する当該材による磁気擾乱を低減するための磁気擾乱低減材であり、長尺状の芯材と、当該芯材の長手方向の端部を覆う被覆材とを備え、芯材と被覆材のうち、一方が常磁性材料を含むと共に、他方が反磁性材料を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場の内部又は周囲に配置される材であって、前記磁場に対する当該材による磁気擾乱を低減するための磁気擾乱低減材であり、
長尺状の芯材と、当該芯材の長手方向の端部を覆う被覆材とを備え、
前記芯材と前記被覆材のうち、一方が常磁性材料を含むと共に、他方が反磁性材料を含む、
磁気擾乱低減材。
【請求項２】
前記長尺状の芯材は、棒状の芯材である、
請求項１に記載の磁気擾乱低減材。
【請求項３】
前記芯材又は前記被覆材の端部を凸曲面状とした、
請求項２に記載の磁気擾乱低減材。
【請求項４】
前記芯材の長手方向の側面を前記被覆材で覆った、
請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気擾乱低減材。
【請求項５】
前記請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気擾乱低減材を使用したインプラント材。
【請求項６】
前記請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気擾乱低減材を使用した建材。
【請求項７】
前記磁場に対する当該材による磁気擾乱を低減するための磁気擾乱低減材を製造するための製造方法であって、
長尺状の芯材を、常磁性材料又は反磁性材料の一方で形成する芯材形成工程と、
前記芯材の長手方向の両端部の各々を、常磁性材料又は反磁性材料の他方を含む被覆材で被覆する被覆工程と、
を含む磁気擾乱低減材の製造方法。
【請求項８】
前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を線材又は帯状体とすることで形成し、
前記被覆工程において、前記被覆材を前記芯材に巻き付ける、
請求項７に記載の磁気擾乱低減材の製造方法。
【請求項９】
前記被覆材を、線材又は帯状体に前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を蒸着又は塗布することで形成し、
前記被覆工程において、前記被覆材を前記芯材に巻き付ける、
請求項７に記載の磁気擾乱低減材の製造方法。
【請求項１０】
前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を含むキャップ体として形成し、
前記被覆工程において、前記被覆材に前記芯材を挿入する、
請求項７に記載の磁気擾乱低減材の製造方法。
【請求項１１】
前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を含む粉末材として形成し、
前記被覆工程において、前記被覆材を前記芯材に蒸着又は塗布する、
請求項７に記載の磁気擾乱低減材の製造方法。
【請求項１２】
前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を含む液状体として形成し、
前記被覆工程において、前記被覆材に前記芯材を入れた後、当該被覆材から当該芯材を引き揚げ、当該芯材に付着した当該被覆材を固化させる、
請求項７に記載の磁気擾乱低減材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁場の内部又は周囲に配置される材であって、この磁場に対する当該材による磁気擾乱を低減するための磁気擾乱低減材と、この磁気擾乱低減材を使用したインプラント材又は建材、及びこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強磁場の内部又は周囲に磁性材料が配置された場合には、この磁性材料が磁化されることで誘導磁場が生成され、磁気擾乱が生じることが知られている。例えば、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）室の内部に磁性材料が配置された場合には、この磁気擾乱が生じることによって人工偽像（ａｒｔｉｆａｃｔ）が形成されてしまう。ＭＲＩにおいては、静磁場の不均一な領域は空間変化として解釈されるので、誘導磁場の強度が強くなるに伴って偽像も大きくなり、ＭＲＩ画像上の歪みや信号欠損の要因になる。
【０００３】
例えば、ＭＲＩ室の内部に配置される可能性がある磁性材料としては、人体内に埋め込まれる金属体内埋め込み材（以下「インプラント材」）がある。インプラント材としては、例えば、人工腰関節、人工歯、冠動脈ステント、あるいは脳動脈瘤クリップがある（例えば、人工歯に関しては非特許文献１、脳動脈瘤クリップに関しては非特許文献２参照）。従来、このようなインプラント材に起因する偽像の大きさは、インプラント材の磁化率の大きさに比例して形成されると考えられていた。このため、インプラント材を構成する材料としては、磁化率が小さい常磁性体材料であって、かつ、所要強度を有すると共に、人体に対する毒性がない材料、例えば、チタン（Ｔｉ）、コバルト・クロム・モリブデン合金（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ）が用いられていた。
【０００４】
また、インプラント材の他に、ＭＲＩ室の内部や周囲に配置される可能性がある磁性材料としては、ＭＲＩ室を建築するために使用される金属建材として、構造材料（柱、梁、床の鉄筋、鉄骨等）や仕上げ材料（天井吊ボルト、天井下地、グレーチング枠、間仕切り壁の下地、ダクト）等がある。このような建材を構成する材料としては、磁化率が小さい常磁性体材料であって、かつ、所要強度を有する材料、例えば、ステンレス鋼材やマンガン鋼材が用いられていた。
【０００５】
ここで、上述のように、インプラント材に起因する偽像の大きさは、インプラント材の磁化率の大きさに比例して形成されると考えられていたが、近年、低磁化率の材料でも偽像を発生させることが認められた。この理由は、主に常磁性体である材料の磁化率と反磁性体である人体組織の磁化率が異なるためであり、偽像の大きさは、材料の磁化率と人体の磁化率の差に比例するものと考えられる。このため、材料の磁化率を低減して人体の磁化率との差を小さくする試みが行われており、例えば、コバルト・クロム・モリブデン合金にジリコリウム（Ｚｒ）を加えることが試みられている。しかしながら、Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ合金の電子軌道はすでに詰まっているので、Ｚｒなどの元素を添加しても、これ以上常磁性磁化率を低減させることは限界であることから（例えば非特許文献３参照）、これまでの材料の改良技術的範囲内で、偽像を低減できる材料を作り出すことが要望されている。
【０００６】
このように、これまでの材料の改良技術的範囲内で偽像を低減するための方法として、誘導磁場の方向が異なる２種類の材料を組み合わせる方法が提案されている。例えば、球形の反磁性体（ビスマス材）の周囲を常磁性体（チタニウム材）で覆うことにより構成された複層球形モデルにおいて、当該複層球形モデルの外側における誘導磁場を完全にキャンセルすることができる関係が解析されている（例えば、非特許文献４参照）。具体的には、反磁性体の透磁率、反磁性体の半径、常磁性体の透磁率、及び常磁性体の半径を所定の関係とすることにより、複層球形モデルの外側の磁力線をほぼゼロにすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ジェイ・スタキュコバ（Ｊ．  Ｓｔａｒｃｕｋｏｖａ），ゼット・スタキュ・ジュニア（Ｚ．  Ｓｔａｒｃｕｋ  Ｊｒ），エイチ・フバルコバ（Ｈ．  Ｈｕｂａｌｋｏｖａ），アイ・リネツキー（Ｉ．  Ｌｉｎｅｔｓｋｉｙ），「金属歯材料における磁化率及び導電率と、ＭＲ偽像におけるその影響（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｄｅｎｔａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｉｍｐａｃｔ  ｏｎ  ＭＲ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｒｔｉｆａｃｔｓ）」，歯科材料（ＤＥＮＴＡＬ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ），２００８年６月，第２４巻，７１５−７２３頁
【非特許文献２】ディー・ウェイシャウプト（Ｄ．  Ｗｅｉｓｈａｕｐｔ），エイチ・エイチ・クイック（Ｈ．  Ｈ．  Ｑｕｉｃｋ），ディー・ナンズ（Ｄ．  Ｎａｎｚ），エム・シュミット（Ｍ．  Ｓｃｈｍｉｄｔ），ピー・シー・カッシーナ（Ｐ．  Ｃ．  Ｃａｓｓｉｎａ），ジェイ・エフ・デバティン（Ｊ．  Ｆ．  Ｄｅｂａｔｉｎ），「１．５Ｔでの３次元ＭＲ血管造影のための結合クリップ：試験管内評価（Ｌｉｇａｔｉｎｇ  Ｃｌｉｐｓ  ｆｏｒ  Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ＭＲ  Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ  ａｔ  １．５  Ｔ：  Ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）」，放射線学（Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ），２０００年３月，９０２−９０７頁
【非特許文献３】能登宏七監修，千葉晶彦他，「磁気活用技術」（３．３  磁場を用いた実用Ｃｏ合金の組織制御），工業調査会，２９−３８頁
【非特許文献４】ビー・チューベル（Ｂ．  Ｃｈａｕｖｅｌ），ジー・カセリネアウ（Ｇ．  Ｃａｔｈｅｌｉｎｅａｕ），ジェイ・ラサーフ（Ｊ．  Ｌａｃｅｒｆ）、ジェイ・ディー・デ・カーテインズ（Ｊ．  Ｄ．  ｄｅ  Ｃｅｒｔａｉｎｅｓ），「常磁性材料と反磁性材料の二重構造による金属誘導ＭＲＩ偽像の除去：数学モデルと実証（Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  ＭＲＩ  Ａｒｔｉｆａｃｔｓ  ｗｉｔｈ  Ｄｕａｌ−  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ  ａｎｄ  Ｄｉａｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌ：  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｅｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」，磁気共鳴画像ジャーナル（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ），１９９６年１１月／１２月，第６巻，第６号，９３７−９３８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記非特許文献２の解析では、数値解析を用いた解析手法の限界から、解析対象を球形モデルに限定しており、現実に使用されるインプラント材や建材の形状に適合しないため、これら現実に使用される材に対して当該解析結果をそのまま適用することができない。特に、インプラント材は一般には棒状材または中空のクリップ状材として形成されることが多く、建材は一般には棒状材として形成されることが多いが、このような棒状材等の場合には球体と異なり、一様磁場の方向と棒状材とが平行の場合と、一様磁場の方向と棒状材とが直交する場合とで、誘導磁場に起因する偽像の範囲が異なる等、従来の解析結果とは異なる新たな知見が必要になっていた。また、上記従来の解析方法では、解析対象である球形モデルの外部が真空状態であることを前提としており、ＭＲＩ撮影時に現実にはあり得ない状態を前提としていたので、現実に想定し得る状況下での解析を行うことが要望されていた。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、棒状材であっても磁気擾乱を低減することが可能な磁気擾乱低減材と、この磁気擾乱低減材を使用したインプラント材又は建材、及びこれらの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る本発明は、磁場の内部又は周囲に配置される材であって、前記磁場に対する当該材による磁気擾乱を低減するための磁気擾乱低減材であり、長尺状の芯材と、当該芯材の長手方向の端部を覆う被覆材とを備え、前記芯材と前記被覆材のうち、一方が常磁性材料を含むと共に、他方が反磁性材料を含む。
【００１１】
請求項２に係る本発明は、請求項１に係る本発明において、前記長尺状の芯材は、棒状の芯材である。
【００１２】
請求項３に係る本発明は、請求項２に係る本発明において、前記芯材又は前記被覆材の端部を凸曲面状とした。
【００１３】
請求項４に係る本発明は、請求項１から３のいずれか一項に係る本発明において、前記芯材の長手方向の側面を前記被覆材で覆った。
【００１４】
請求項５に係る本発明は、前記請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気擾乱低減材を使用したインプラント材である。
【００１５】
請求項６に係る本発明は、前記請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気擾乱低減材を使用した建材である。
【００１６】
請求項７に係る本発明は、前記磁場に対する当該材による磁気擾乱を低減するための磁気擾乱低減材を製造するための製造方法であって、長尺状の芯材を、常磁性材料又は反磁性材料の一方で形成する芯材形成工程と、前記芯材の長手方向の両端部の各々を、常磁性材料又は反磁性材料の他方を含む被覆材で被覆する被覆工程とを含む。
【００１７】
請求項８に係る本発明は、請求項７に係る本発明において、前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を線材又は帯状体とすることで形成し、前記被覆工程において、前記被覆材を前記芯材に巻き付ける。
【００１８】
請求項９に係る本発明は、請求項７に係る本発明において、前記被覆材を、線材又は帯状体に前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を蒸着又は塗布することで形成し、前記被覆工程において、前記被覆材を前記芯材に巻き付ける。
【００１９】
請求項１０に係る本発明は、請求項７に係る本発明において、前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を含むキャップ体として形成し、前記被覆工程において、前記被覆材に前記芯材を挿入する。
【００２０】
請求項１１に係る本発明は、請求項７に係る本発明において、前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を含む粉末材として形成し、前記被覆工程において、前記被覆材を前記芯材に蒸着又は塗布する。
【００２１】
請求項１２に係る本発明は、請求項７に係る本発明において、前記被覆材を、前記常磁性材料又は前記反磁性材料の他方を含む液状体として形成し、前記被覆工程において、前記被覆材に前記芯材を入れた後、当該被覆材から当該芯材を引き揚げ、当該芯材に付着した当該被覆材を固化させる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に係る発明によれば、従来のような球状体ではなく、インプラント材や建材として実際に使用される可能性が高い長尺状の磁気擾乱低減材に関しても磁気擾乱を低減でき、偽像を低減できるので、ＭＲＩ画像の信頼性や有効性を高めることが可能となる。特に、芯材を長尺状とした場合において、特に磁気擾乱が集中する当該芯材の両端部のみを被覆材で覆うことで、最小限の被覆材を用いて磁気擾乱を効果的に低減することが可能となる。例えば、ＭＲＩ装置の磁場は、現在は１．５Ｔや３Ｔが主流であるが、将来はさらに高磁場化することが予測されており、この磁場が７Ｔや１１．７Ｔとなれば、ＭＲＩ装置周辺の建築材料、天井吊ボルト、床鉄筋、グレーチング材料による偽像への影響も大きくなると考えられ、本実施の形態に係る磁気擾乱低減材の有効性は増大する。
【００２３】
また、請求項２に係る発明によれば、インプラント材や建材として実際に使用される可能性が高い棒状状の磁気擾乱低減材に関しても磁気擾乱を低減でき、偽像を低減できるので、ＭＲＩ画像の信頼性や有効性を高めることが可能となる。
【００２４】
また、請求項３に係る発明によれば、芯材を棒状とした場合において、特に磁気擾乱が集中する芯材や被覆材の角部を除去して凸曲面状とすることで、磁気擾乱を一層効果的に低減することが可能となる。
【００２５】
また、請求項４に係る発明によれば、芯材の端部のみでなく側面も被覆材で被覆することで、磁気擾乱を一層低減することができる。
【００２６】
また、請求項５に係る発明によれば、インプラント材を体内に埋め込まれた人がＭＲＩ室に入った場合であっても、このインプラント材による磁気擾乱を低減でき、ＭＲＩ画像の信頼性や正確性を向上させることが可能となる。
【００２７】
また、請求項６に係る発明によれば、建材がＭＲＩ室の内部構造や周囲構造に使用された場合であっても、この建材に起因する磁気擾乱を低減できるので、信頼性の高いＭＲＩ室を構築することが可能となる。
【００２８】
また、請求項７に係る発明によれば、従来のような球状体ではなく、インプラント材や建材として実際に使用される可能性が高い長尺状の磁気擾乱低減材に関してもその端部を被覆材で多くことで磁気擾乱を低減でき、偽像を低減できるので、ＭＲＩ画像の信頼性や有効性を高めることが可能となる。
【００２９】
また、請求項８に係る発明によれば、常磁性材料又は反磁性材料を、線材や帯状体として芯材に巻き付けることで、簡易かつ安価に磁気擾乱低減材を製造できる。
【００３０】
また、請求項９に係る発明によれば、被覆材を、線材又は帯状体に常磁性材料又は反磁性材料の他方を蒸着又は塗布することで形成したので、被覆材自体を線材又は帯状体に加工することが困難な場合であっても、簡易かつ安価に磁気擾乱低減材を製造できる。
【００３１】
また、請求項１０に係る発明によれば、常磁性材料又は反磁性材料をキャップ状に形成し、このキャップに芯材を挿入することで、磁気擾乱低減材を容易に製造でき、必要に応じて現場で磁気擾乱低減材を製造すること等が可能となる。
【００３２】
また、請求項１１に係る発明によれば、被覆材を、常磁性材料又は反磁性材料の他方を含む粉末材として形成して芯材に蒸着又は塗布することで、芯材が複雑な形状であっても、磁気擾乱低減材を容易に製造できる。このため、人工腰関節、人工歯、冠動脈ステント、あるいはクリップのように、複雑な形状のインプラント材についても、磁気擾乱低減材とすることができる。
【００３３】
また、請求項１２に係る発明によれば、常磁性材料又は反磁性材料を液中に入れて固化させることで、芯材が複雑な形状であっても、磁気擾乱低減材を容易に製造できる。このため、人工腰関節、人工歯、冠動脈ステント、あるいはクリップのように、複雑な形状のインプラント材についても、磁気擾乱低減材とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁気擾乱低減材の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】磁気擾乱低減材の各部の最適値を特定するための解析モデルを示す図である。
【図４】図３の解析モデルによる、常磁性材料の磁化率が比較的大きい場合の解析結果を示す図であり、（ａ）は反磁性材料を省略した場合の比較モデルによる解析結果、（ｂ）は本実施の形態１による反磁性材料を用いた解析モデルによる解析結果、（ｃ）は（ｂ）とは被覆材の端面及び側面の厚みを変えた解析モデルによる解析結果を示す図である。
【図５】図３の解析モデルによる、常磁性材料の磁化率が比較的小さい場合の解析結果を示す図であり、（ａ）は反磁性材料を省略した場合の比較モデルによる解析結果、（ｂ）は本実施の形態１による反磁性材料を用いた解析モデルによる解析結果を示す図である。
【図６】第１の製造方法を概念的に示す図である。
【図７】第２の製造方法を概念的に示す図である。
【図８】第３の製造方法を概念的に示す図である。
【図９】第４の製造方法を概念的に示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る磁気擾乱低減材の斜視図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１２】実施の形態２に係る磁気擾乱低減材の変形例の斜視図である。
【図１３】実施の形態３に係る磁気擾乱低減材の斜視図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１５】解析モデルによる解析結果を示す図であり、目的関数を最小にする被覆材の厚みを示す図である。
【図１６】解析モデルによる解析結果（被覆材の端面の厚み）を示す図であり、図１５を常磁性材料の磁化率と反磁性材料の磁化率の２軸で示した図である。
【図１７】解析モデルによる解析結果を示す図であり、最適化された場合の目的関数の値を示す図である。
【図１８】反磁性材料にて形成された被覆材を省略した場合における、常磁性材料の磁化率と目的関数の大きさ（磁気擾乱の最大値）との関係を示す図である。
【図１９】常磁性材料と反磁性材料を組み合わせた場合の解析結果を示す図であり、（ａ）は反磁性材料による被覆材を省略したケースの解析結果を示す図、（ｂ）〜（ｄ）は反磁性材料の磁化率を変えたケースの解析結果を示す図である。
【図２０】反磁性材料の磁化率と被覆材の側面の厚みとの関係を示す図である。
【図２１】反磁性材料の磁化率と目的関数との関係を示す図である。
【図２２】反磁性材料を省略した場合の解析結果を示す図である。
【図２３】反磁性材料を設けた場合の解析結果を示す図である。
【図２４】実施の形態４に係る磁気擾乱低減材を示す図であり、（ａ）は実施の形態４に係る磁気擾乱低減材の側面図、（ｂ）は（ａ）の磁気擾乱低減材の中間解析モデルを示す図、（ｃ）（ｄ）は（ａ）の磁気擾乱低減材の解析モデルと磁場Ｂｏの方向を示す図である。
【図２５】図２４（ｃ）のＡ領域の拡大図である。
【図２６】図２４（ｃ）の解析モデルによる解析結果を示す図であり、常磁性材料の磁化率と反磁性材料の磁化率の絶対値をパラメータとして有限要素法により求めた磁気擾乱の最大値を示す図であって、目的関数を最小にする被覆材の端面の厚みを示す図である。
【図２７】図２６の解析結果（被覆材の端面の厚み）を常磁性材料の磁化率と反磁性材料の磁化率の絶対値の２軸で示した図である。
【図２８】図２４（ｄ）の解析モデルによる解析結果を示す図であり、常磁性材料の磁化率と反磁性材料の磁化率の絶対値をパラメータとして有限要素法により求めた磁気擾乱の最大値を示す図であって、目的関数を最小にする被覆材の端面の厚みを示す図である。
【図２９】図２８の解析結果（被覆材の端面の厚み）を常磁性材料の磁化率と反磁性材料の磁化率の絶対値の２軸で示した図である。
【図３０】図２４（ｃ）の印加方向における、常磁性材料の磁化率と反磁性材料の磁化率をパラメータとして有限要素法により求めた最適化された場合の目的関数の値を示す図である。
【図３１】図２４（ｄ）の印加方向における、常磁性材料の磁化率と反磁性材料の磁化率をパラメータとして有限要素法により求めた最適化された場合の目的関数の値を示す図である。
【図３２】反磁性材料にて形成された被覆材を省略した場合で、図２４（ｃ）の印加方向において、常磁性材料にて形成された芯材のみによって磁気擾乱低減材を構成した場合における、常磁性材料の磁化率と目的関数の大きさ（磁気擾乱の最大値）との関係を示す図である。
【図３３】反磁性材料にて形成された被覆材を省略した場合で、図２４（ｄ）の印加方向において、常磁性材料にて形成された芯材のみによって磁気擾乱低減材を構成した場合における、常磁性材料の磁化率と目的関数の大きさ（磁気擾乱の最大値）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照して、各発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念を説明した後、〔II〕各実施の形態の具体的内容について説明し、〔III〕最後に、各実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、各実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３６】
〔I〕各実施の形態に共通の基本的概念
まず各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る磁気擾乱低減材は、磁場の内部又は周囲に配置される材であり、その具体的な目的な構造は特記する場合を除いて任意であるが、少なくとも、インプラント材自体又は建材自体として使用され、あるいは、これらインプラント材又は建材の少なくとも一部の部材として使用されるものを含む。インプラント材は、上述した人工腰関節、人工歯、冠動脈ステント、あるいは脳動脈瘤クリップ（以下「クリップ」）を含む。建材は、構造材料（柱、梁、床の鉄筋、鉄骨等）や仕上げ材料（天井吊ボルト、天井下地、グレーチング枠、間仕切り壁の下地、ダクト）を含む。
【００３７】
このような前提において、各実施の形態に共通の基本的特徴の一つは、磁気擾乱低減材は、長尺状の芯材と、当該芯材の長手方向の端部を覆う被覆材とを備えて構成されており、これら芯材と被覆材のうち、一方が常磁性材料を含むと共に、他方が反磁性材料を含む点にある。このように、長尺状の常磁性材料の端部を反磁性材料で覆い、あるいは、長尺状の反磁性材料の端部を常磁性材料で覆うことにより、長尺材による磁気擾乱を効率的に低減することが可能となる。
【００３８】
ここで、長尺状とは、棒状（丸棒状及び角棒状を含む）、この棒状の材から形成されたクリップ形状、及び長板状を含む概念であり、例えば、その長手方向寸法と短手方向寸法との比率はインプラント材の場合において５〜２６：１前後である（材の寸法は、一例として、長さ＝１５０ｍｍ〜４００ｍｍに対して直径＝１５ｍｍ〜３０ｍｍとすることができるが、その使用目的及び必要機能に応じて異なる寸法で構成することができる）。以下では、棒状の材について説明する。また、常磁性材料とは、チタンやコバルト・クロム・モリブデン合金に加えて、後述する目的関数を満たす磁化率を有する全ての常磁性材料を含む。また、反磁性材料とは、インジウム、アルミナ、モリブデン、ビスマス、ダイヤモンド、鉛、銀に加えて、後述する目的関数を満たす磁化率を有する全ての反磁性材料を含む。
【００３９】
〔II〕各実施の形態の具体的内容
次に、各実施の形態に係る磁気擾乱低減材及びその製造方法の具体的内容について説明する。
【００４０】
〔実施の形態１〕
最初に、実施の形態１について説明する。この形態は、常磁性材料にて形成した棒状の芯材の端部を、反磁性材料で覆った形態である。
【００４１】
（構成）
図１は本実施の形態１に係る磁気擾乱低減材の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。この磁気擾乱低減材１は、芯材２と被覆材３から構成されている。芯材２は、常磁性材料にて丸棒状に形成されている。一方、被覆材３は、反磁性材料で形成されており、芯材２の長手方向の両端部を覆っている。すなわち、被覆材３は、芯材２の外径よりも大きな径で、かつ、芯材２の半分の長さよりもさらに短い長さの丸筒状体であり、芯材２の長手方向の両端部において、この芯材２と同心状となるように配置されている。
【００４２】
次に、このように構成された磁気擾乱低減材１の各部の最適値を特定するための解析結果について説明する。図３には、この解析に用いた解析モデルを示す。この解析モデルは、長さ１５０ｍｍ×直径４ｍｍの丸棒モデルを簡略化した角棒状の磁気擾乱低減材１であり、常磁性材料（コバルト・クロム・モリブデン合金）により形成した芯材２を、側面の厚みｌ１×端面の厚みｌ２の反磁性材料として形成した被覆材３にて被覆した磁気擾乱低減材１を、長さ１５００ｍｍ×深さ４０ｍｍの水中に配置したものであり、一様な磁束密度の磁場をｚ方向に印加した場合を想定している（図３には磁気擾乱低減材１及び水中の左上４分の１の部分のみを示す）。ここでは、水の磁化率χｗａｔｅｒ＝−９．０３５×１０−６とし、制約条件として、被覆材３の側面の厚みｌ１を、ｌ１≦１．０ｍｍ、被覆材３の端面の厚みｌ２を、ｌ２≦１．０ｍｍ、反磁性材料の磁化率χｄｉａを、−１．０×１０−４≦χｄｉａ≦−１．０×１０−５とした。目的関数Ｗは、磁気擾乱低減材１と水との境界領域Ｒにおける磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅであり、以下の式（１）で表わされる（Ｂｒは図３のｒ方向の磁気擾乱、Ｂｚは図３のｚ方向の磁気擾乱、Ｂ０は印加磁場）。ここでは、目的関数Ｗの最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅの最小値を求めた。また、図３に示す境界領域Ｒ２は、常磁性材料にて形成した芯材２のみを配置した場合における当該芯材２と水との境界領域であり、境界領域Ｒと対比評価される領域である。また、図３において、ｒは境界領域Ｒのｒ方向の厚み、ｚは境界領域Ｒのｚ方向の厚みである（境界領域Ｒに関して、７５．０≦ｚ≦７５．２５かつ０．０≦ｒ≦２．２５、又は、０．０≦ｚ≦７５．０かつ２．０≦ｒ≦２．２５）（境界領域Ｒ２に関して、７４．０≦ｚ≦７４．２５かつ０．０≦ｒ≦１．２５、又は、０．０≦ｚ≦７４．０かつ１．０≦ｒ≦１．２５）。
【００４３】
【数１】
2010227244.tif 000003
【００４４】
このような解析モデルによる解析結果を図４に示す。図４（ａ）には、反磁性材料を省略した場合の比較モデルによる解析結果、図４（ｂ）には、本実施の形態による反磁性材料を用いた解析モデルによる解析結果、図４（ｃ）には、本実施の形態による反磁性材料を用いた解析モデルであって、図４（ｂ）とは被覆材３の端面及び側面の厚みを変えた解析モデルによる解析結果を示す。この図４の解析では、単位磁束密度ベクトルの磁場を１．５×１０−3Ｔ、常磁性材料の磁化率χｐａｒａ＝１．０×１０−3、図４（ｂ）（ｃ）における反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝−１．０×１０−3とした。目的関数Ｗの最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅの最小値は、図４（ａ）でＷ＝１．２×１０−３Ｔ（図３の境界領域Ｒ２に対応する領域における最小値）、図４（ｂ）でＷ＝５．７８×１０−５Ｔ（図３の境界領域Ｒに対応する領域における最小値）、図４（ｃ）でＷ＝７．０３×１０−４Ｔ（図３の境界領域Ｒに対応する領域における最小値）となった。これらの結果から、図４（ａ）に比べて図４（ｂ）（ｃ）は最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅの最小値に関して大きな差異はなく、また、図４（ｂ）（ｃ）の場合において、図３の境界領域Ｒに対応する領域や図４（ｂ）（ｃ）に示した領域Ｐでは、外部への磁束漏れが大きいことが判った。このため、芯材２の端部を被覆材３で覆ったことによる磁気擾乱低減効果は、必ずしも高いとは言えないことが判った。
【００４５】
しかしながら、水の磁化率χｗａｔｅｒと反磁性材料の磁化率χｄｉａが近い場合には、芯材２の端部を被覆材３で覆うことにより、磁気擾乱を有効に低減できることが確認できた。図５は、図４と同じ解析モデルによる解析結果を示す図である。図５（ａ）には、反磁性材料を省略した場合の比較モデルによる解析結果、図５（ｂ）には、本実施の形態による反磁性材料を用いた解析モデルによる解析結果を示す。この図５の解析では、単位磁束密度ベクトルの磁場を２．０×１０−５Ｔ、常磁性材料の磁化率χｐａｒａ＝５．０×１０−６、図４（ｂ）における反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝−１２．０×１０−６とした。目的関数Ｗの最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅの最小値は、図５（ａ）でＷ＝１．０×１０−５Ｔ（図３の境界領域Ｒ２に対応する領域における最小値）、図５（ｂ）でＷ＝１．８６×１０−６Ｔ（図３の境界領域Ｒに対応する領域における最小値）となった。これらの結果から、図５（ａ）に比べて図５（ｂ）は最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅの最小値が大幅に小さくなっており、また、図５（ｂ）の場合において、図３の境界領域Ｒに対応する領域や図５（ｂ）に示した領域Ｐにおける外部への磁束漏れは、図４（ｂ）（ｃ）の場合よりも小さくなっている。このため、水の磁化率χｗａｔｅｒと反磁性材料の磁化率χｄｉａが近い場合には（反磁性材料の磁化率χｄｉａが小さい場合には）、芯材２の端部を被覆材３で覆うことにより、磁気擾乱を有効に低減できることが判った。
【００４６】
（製造方法）
次に、このような磁気擾乱低減材１の製造方法として、第１から第５の製造方法について順次説明する。図６から図９は、第１から第４の製造方法を概念的に示す図である（第５の製造方法については図示を省略する）。これらいずれの製造方法においても、概略的には、芯材２を常磁性材料にて焼結や成型等の任意の方法で形成し（芯材形成工程）、その後に、芯材２の長手方向の両端部の各々を、反磁性材料を含む被覆材３で被覆する（被覆工程）。ただし、芯材２を反磁性材料にて形成し、この芯材２の両端部の各々を、常磁性材料を含む被覆材３で被覆する場合においても、後述する第１から第５の製造方法の説明において常磁性材料と反磁性材料を入れ替えることにより、これら第１から第５の製造方法を同様に適用することができる。また、図６から図９では、芯材２を角棒状とした場合における、その一端部のみを示しているが、芯材２を丸棒状にした場合にも同様の方法を適用できる。
【００４７】
ここで、図６に示す第１の製造方法では、被覆材３は、反磁性材料で形成した線材３ａとして構成されており、被覆工程において、この線材３ａを芯材２の両端部に巻き付けることによって当該両端部を被覆する（ただし、芯材２の端部から、少なくとも側面の被覆材３の厚みと同じ長さだけはみ出した状態で巻きつけ、その結果、線材３ａが中空を形成した場合、この中空部には木、コルクなどの非磁性体を嵌め込み形状を安定させる）。また、被覆材３を巻き付けた後で、さらにその上から樹脂製テープ３ｂ（例えばフッ素樹脂テープ。以下同じ）等を巻き付けることで、被覆材３の保護及び固定を行う。この第１の製造方法に用いる線材３ａとしては、反磁性材料自体によって形成した線材（例えばインジウム線）や、任意の材料によって形成した線状基材に対して反磁性材料（例えばインジウムやアルミナ粉末）を蒸着や塗布することで形成した線材を採用することができる。
【００４８】
また、図７に示す第２の製造方法では、被覆材３は、反磁性材料で形成した帯状体３ｃとして構成されており、被覆工程において、この被覆材３を芯材２の両端部に巻き付けることによって当該両端部を被覆する（ただし、芯材２の端部から、少なくとも側面の被覆材３の厚みと同じ長さだけはみ出した状態で巻きつけ、その結果、帯状体３ｃが中空を形成した場合、この中空部には木、コルクなどの非磁性体を嵌め込み形状を安定させる）。この第１の製造方法に用いる帯状体３ｃとしては、反磁性材料自体によって形成した帯状体や、任意の材料によって形成した帯状基体に対して反磁性材料を蒸着や塗布することで形成した帯状体（例えばインジウムやアルミナ粉末を蒸着した圧延テープ）を採用することができる。
【００４９】
また、図８に示す第３の製造方法では、被覆材３は、芯材２の端部の外径に略適合した中空部を有するキャップ３ｄとして構成されており、被覆工程において、このキャップ３ｄに芯材２の両端部を挿入して嵌合させることによって、芯材２の両端部を被覆する（ただし、キャップは芯材２の端部と密着させず、隙間を確保する方が望ましい）。このキャップ３ｄは、例えば、高分子材料やプラスチックにて形成された弾性力のある基体に対して、反磁性材料を蒸着や塗布することで形成することができる。
【００５０】
また、図９に示す第４の製造方法では、被覆材３は、反磁性材料を液状体（ペースト状体を含む）や粉末材３ｅ（例えばアルミナ粉末材）とすることで構成されており、被覆工程において、芯材２の両端部に液状体や粉末材３ｅを直接蒸着し、吹き付け、あるいは塗布することによって、当該両端部を被覆する（ただし、芯材２の端部から、少なくとも側面の蒸着材の厚みと同じ厚みだけ蒸着させる必要がある。）。このように蒸着、吹き付け、あるいは塗布を行った後で、被覆材３の上から樹脂製テープ３ｂ等を巻き付けることで、被覆材３の保護及び固定を行う。
【００５１】
あるいは、第５の製造方法では、図示は省略するが、被覆材３は、反磁性材料を液状体（ペースト状体を含む。例えばモリブデンペースト）として構成されており、被覆工程において、被覆材３に芯材２の両端部を入れた後、当該被覆材３から当該芯材２を引き揚げ、当該芯材２に付着した当該被覆材３を自然に又は加熱して固化させることによって、当該両端部を被覆する。さらに、被覆材３の上から樹脂製テープ等を巻き付けることで、被覆材３の保護及び固定を行う。
【００５２】
（実施の形態１の効果）
このように実施の形態１によれば、従来のような球状体ではなく、インプラント材や建材として実際に使用される可能性が高い棒状体に関しても磁気擾乱を低減でき、偽像を低減できるので、ＭＲＩ画像の信頼性や有効性を高めることが可能となる。
【００５３】
特に、芯材２を棒状とした場合において、特に磁気擾乱が集中する当該芯材２の両端部のみを被覆材３で覆うことで、最小限の被覆材３を用いて磁気擾乱を効果的に低減することが可能となる。例えば、ＭＲＩ装置の磁場は、現在は１．５Ｔや３Ｔが主流であるが、将来はさらに高磁場化することが予測されており、この磁場が７Ｔや１１．７Ｔとなれば、ＭＲＩ装置周辺の建築材料、天井吊ボルト、床鉄筋、グレーチング材料による偽像への影響も大きくなると考えられ、本実施の形態に係る磁気擾乱低減材１の有効性は増大する。また、芯材２の全体を覆うよりもその端部のみを覆うことで、被覆材３の使用量を低減できると共に、芯材２の特性を損ねることがない。
【００５４】
とりわけ、反磁性材料の磁化率χｄｉａが小さい場合（水よりわずかに小さい値）には、芯材２の端部を被覆材３で覆うことにより、芯材２の周囲が水のみの場合に比べても、磁気擾乱を有効に低減できる。
【００５５】
また、常磁性材料又は反磁性材料を、線材３ａや帯状体３ｃとして芯材２に巻き付けることで、簡易かつ安価に磁気擾乱低減材１を製造できる。
【００５６】
また、常磁性材料又は反磁性材料を、キャップ３ｄとして形成し、このキャップ３ｄに芯材２を挿入することで、磁気擾乱低減材１を容易に製造できる。このため、必要に応じて現場で磁気擾乱低減材１を製造すること等が可能となる。
【００５７】
また、常磁性材料又は反磁性材料を粉末材３ｅとして芯材２に直接蒸着等したり、常磁性材料又は反磁性材料を液中に入れて固化させることで、芯材２が複雑な形状であっても、磁気擾乱低減材１を容易に製造できる。このため、人工腰関節、人工歯、冠動脈ステント、あるいはクリップのように、複雑な形状のインプラント材についても、磁気擾乱低減材１とすることができる。
【００５８】
〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２について説明する。この形態は、芯材の端部を凸曲面状とした形態である。なお、実施の形態２の構成は、特記する場合を除いて実施の形態１の構成と略同一であり、実施の形態１の構成と略同一の構成については、必要に応じて、実施の形態１で用いたのと同一の名称又は符号を付して、その説明を省略する（実施の形態３以降も同じ）。また、本実施の形態２に係る磁気擾乱低減材は、特記する場合を除いて、実施の形態１と同様に製造することができるので、その製造方法の説明を省略する（実施の形態３以降も同じ）。
【００５９】
図１０は本実施の形態２に係る磁気擾乱低減材の斜視図、図１１は図１０のＡ−Ａ矢視断面図である。この磁気擾乱低減材１０は、芯材１１と被覆材１２から構成されている。芯材１１は、常磁性材料にて丸棒状に形成されており、被覆材１２は、実施の形態１の被覆材３と同様に反磁性材料にて構成されている。
【００６０】
ここで、芯材１１の両端部は、凸曲面状とされている。この凸曲面の具体的な形成方法は任意であるが、例えば、凸曲面を有する型枠を用いて常磁性材料を焼結したり、あるいは角部のある芯材１１を形成した後で当該角部全体を切削等してもよい。
【００６１】
また、図１２には本実施の形態２に係る磁気擾乱低減材１０の変形例の斜視図を示す。この例では、芯材１１に加えて、被覆材１２についても端部が凸曲面状とされている。これら図１０から図１２に示す例において、芯材１１や被覆材１２の凸曲面の具体的な曲率は任意であり、例えば、芯材１１や被覆材１２の長さや肉厚をパラメータとした数値計算や、実験により、磁気擾乱が最も低減できる曲率を選択することが好ましい。
【００６２】
（実施の形態２の効果）
このように実施の形態２によれば、芯材１１を棒状とした場合において、特に磁気擾乱が集中する芯材１１や被覆材１２の角部を除去して凸曲面状とすることで、磁気擾乱を一層効果的に低減することが可能となる。
【００６３】
〔実施の形態３〕
次に、実施の形態３について説明する。この形態は、芯材の端部のみでなく長手方向の側面についても被覆材で覆った形態である。
【００６４】
図１３は本実施の形態３に係る磁気擾乱低減材の斜視図、図１４は図１３のＡ−Ａ矢視断面図である。この磁気擾乱低減材２０は、芯材２１と被覆材２２から構成されている。芯材２１は、常磁性材料にて丸棒状に形成されている。被覆材２２は、反磁性材料にて形成されたもので、芯材２１の端部のみでなく側面を覆っており、すなわち芯材２１の全面を覆っていて、芯材２１を外部に対して非露出状としている。芯材２１の端部を覆う被覆材２２の形状や厚みと、芯材２１の側面を覆う被覆材２２の形状や厚みは、任意に変えることができるが、例えば、被覆材２２の厚みを全体に渡りほぼ均一化することができる。
【００６５】
次に、このように構成された磁気擾乱低減材２０の各部の最適値を特定するための解析結果について説明する。この解析に用いた解析モデルは、図３と同様であるが、ここでは、常磁性材料の磁化率χｐａｒａ＝１．０×１０−４〜１．０×１０−２、反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝−１．０×１０−３〜−１．０×１０−５、水の磁化率χｗａｔｅｒ＝−９．０３５×１０−６とし、制約条件として、被覆材２２の側面の厚みｌ１を、０．０１５ｍｍ≦ｌ１≦１．９８５ｍｍ、被覆材２２の端面の厚みｌ２を、０．０１５ｍｍ≦ｌ２≦１．９８５ｍｍとした。目的関数Ｗは、磁気擾乱低減材２０と水との境界領域Ｒにおける磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅであり、上記式（１）で表わされるもので、境界領域Ｒのｒ方向の厚みｒと、境界領域Ｒのｚ方向の厚みｚは、実施の形態１の解析と同じである。
【００６６】
このような解析モデルによる解析結果を図１５、１６に示す。図１５は、常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａをパラメータとして有限要素法により求めた磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅを示す図であり、目的関数Ｗを最小にする被覆材２２の厚みｌ（側面の厚みｌ１、端面の厚みｌ２）を示す図である。また、図１６は、図１５を常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａの２軸で示した図である。これら図１５、１６より、磁気擾乱及び偽像を最小化できる被覆材の厚みｌを容易かつ正確に決定することができる。例えば、磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅが最も小さい値＝０〜０．０００２Ｔとなるのは、常磁性材料の磁化率χｐａｒａ＝約１．０×１０−４〜約５．０×１０−４、反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝約２．０×１０−４〜約１．０×１０−３、かつ、被覆材２２の厚みｌ＝約４．０×１０−４〜約６．０×１０−４の場合となる。
【００６７】
また、図１７には、常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａをパラメータとして有限要素法により求めた、最適化された場合の目的関数の値Ｗｏｐｔｉｍａｌを示す。この図１７から、常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａをパラメータとして被覆材の厚みｌが最適化された場合、常磁性材料の磁化率χｐａｒａによらず、反磁性材料の磁化率χｄｉａのみに依存して、目的関数Ｗの最適値Ｗｏｐｔｉｍａｌが決定されることが判る。これは、反磁性材料にて形成された被覆材２２の表面（特に角部）の磁気擾乱の大きさは、この反磁性体の磁化率χｄｉａに依存するためであり、そのために磁化率χｄｉａが大きくなるに従い、目的関数Ｗの最適値Ｗｏｐｔｉｍａｌが大きくなるためである。また、このことから、実施の形態２で説明したように、被覆材２２の角部を除去することが効果的であることが裏付けられる。
【００６８】
さらに、図１８には、反磁性材料にて形成された被覆材２２を省略し、常磁性材料にて形成された芯材２１のみによって磁気擾乱低減材２０を構成した場合における、常磁性材料の磁化率χｐａｒａと目的関数Ｗの大きさ（磁気擾乱の最大値）Ｗoriginalとの関係を示す。この図１８から、反磁性材料による被覆材２２がない場合には、常磁性材料の磁化率χｐａｒａが大きくなるに伴って、目的関数Ｗの大きさＷｏｒｉｇｉｎａｌが大きくなることが判る。換言すれば、本実施の形態のように反磁性材料による被覆材２２を設けることにより、目的関数Ｗの大きさＷｏｒｉｇｉｎａｌを低減できることが判る。
【００６９】
また、常磁性材料と反磁性材料を組み合わせた場合の最適化の解析例について説明する。ここでは、図３と同様の解析モデルを使用し、常磁性材料（コバルト・クロム・モリブデン合金）として形成した場合において、相互に条件が異なる４つのケース（以下「ケース０〜３」）を対比した。いずれのケース０〜３においても、常磁性材料の磁化率χｐａｒａ＝５．０×１０−６（ただしｃｇｓ単位、SI単位では５０２×１０−６）とし、空気の磁化率χ＝０としている。ケース０は反磁性材料による被覆材２２を省略したケース、ケース１〜３は反磁性材料にて形成した被覆材２２により芯材２１の側面及び端部を覆ったケースであり、ケース１では反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝−１．０×１０−５、ケース２では反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝−１．０×１０−６、ケース３では反磁性材料の磁化率χｄｉａを周囲の空気と同じく磁化率χｄｉａ＝０とした。制約条件として、被覆材２２の側面の厚みｌ１を、０ｍｍ≦ｌ１≦１．０ｍｍ、被覆材２２の端部の厚みｌ２を、０ｍｍ≦ｌ２≦１．０ｍｍとした。目的関数Ｗは、磁気擾乱低減材２０と空気との境界領域Ｒにおける磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅであり、上記式（１）で表わされる。ここで、ｒは境界領域Ｒのｒ方向の厚み、ｚは境界領域Ｒのｚ方向の厚みである（７５．０≦ｚ≦７５．２５かつ０．０≦ｒ≦２．２５、又は、０．０≦ｚ≦７５．０かつ２．０≦ｒ≦２．２５）。
【００７０】
図１９（ａ）〜（ｄ）には、ケース０〜３における各々の解析結果を示す。これら図１９（ａ）〜（ｄ）から判るように、磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅは、ケース０では約４．１９×１０−６Ｔ、ケース１では約２．２７×１０−６Ｔ、ケース２では約０．３９９×１０−６Ｔ、ケース３では約０．９０４×１０−６Ｔとなっており、ケース０に比べて、ケース１では約１／２、ケース２では約１／１０となっていて磁気擾乱が低減できていることが確認され、かつケース３（ｄ）の芯材を（ｃ）と同じ厚みとして被覆材２２なしで空気のみとした場合に比べて、１／２以下に擾乱が低減できた。
【００７１】
図２０は、反磁性材料の磁化率χｄｉａと被覆材２２の側面の厚みｌ１との関係を示し、図２１には、反磁性材料の磁化率χｄｉａと目的関数Ｗとの関係を示す。図２０からは、反磁性材料の磁化率χｄｉａが大きくなるに伴って、被覆材２２の側面の厚みｌ１を小さくできることが判る。図２１からは、反磁性材料の磁化率χｄｉａの最適値が、０から１．０×１０−５の間における１．０×１０−６に存在することが判る。また、目的関数Ｗの最大値は、反磁性材料のコーティングの側面と端面が交わる角部で常に最大となるので、この領域での磁束を最小にできるような、被覆材２２の側面の厚みｌ１、端面ｌ２の厚み、及び反磁性材料の磁化率χｄｉａが、磁気擾乱低減材２０の最適値となる。
【００７２】
この解析結果を踏まえて、磁気擾乱低減材２０の最適値として、ＭＲＩの一様磁場と平行に配置された磁気擾乱低減材２０であって、直径が２ｍｍ、長さが１５０ｍｍの常磁性体（ここではコバルト・クロム・モリブデン合金）の側面と端面に、反磁性材料をコーティングした場合の最適な組み合わせの解析結果を示す。ここでは、反磁性材料の側面の厚みｌ１＝１．０ｍｍ、反磁性材料の端面の厚みｌ２＝０．９９０ｍｍ、反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝−１２．１×１０−６とした。図２２は、反磁性材料を省略した場合の解析結果、図２３は、反磁性材料を設けた場合の解析結果を示す。図２２の結果に比べて図２３の結果では、９％以下に磁気擾乱を低減できることが確認された。
【００７３】
（実施の形態３の効果）
このように実施の形態３によれば、芯材２１の端部のみでなく側面も被覆材２２で被覆することで、磁気擾乱を一層低減することができる。
【００７４】
また、従来のような球状体ではなく、インプラント材や建材として実際に使用される可能性が高い棒状体に関しても磁気擾乱を低減でき、偽像を低減できるので、ＭＲＩ画像の信頼性や有効性を高めることが可能となる。特に、上記解析結果から、被覆材２２の側面の厚みｌ１と端面ｌ２の厚みにより形成される角部での磁気擾乱を最小にするような、被覆材２２の側面の厚みｌ１、端面ｌ２の厚み、及び反磁性材料の磁化率χｄｉａをそれぞれ選択することにより、磁気擾乱を最も効果的に低減できる。例えば、芯材の厚みが２倍になった場合、被覆材の最適厚みは２倍にすれば良い。また、逆に芯材に反磁性材料を用いた場合、被覆材料を常磁性材料とし、同様に被覆材料の最適厚みを設定することができる。
【００７５】
また、磁気擾乱及び偽像を最小化できる被覆材２２の厚み等を容易かつ正確に決定することができる。特に、磁気擾乱低減材２０をインプラント材として使用する場合において、従来のような真空ではなく、体内環境に近い水中での解析結果を得ることで、現実に想定し得る状況下での解析を行うことができた。
【００７６】
〔実施の形態４〕
次に、実施の形態４について説明する。この形態は、磁気擾乱低減材をクリップとして形成した形成である。
【００７７】
図２４（ａ）は本実施の形態４に係る磁気擾乱低減材の側面図、図２４（ｂ）は（ａ）の磁気擾乱低減材の中間解析モデルを示す図、図２４（ｃ）（ｄ）は（ａ）の磁気擾乱低減材の解析モデルを示す図、図２４は、図２４（ｃ）のＡ領域の拡大図である。図２４（ａ）に示すように、本実施の形態に係る磁気擾乱低減材３０は、クリップとして構成されたものであって、常磁性材料にて形成した芯材３１の端部及び側面を、反磁性材料にて形成した被覆材３２にて覆って構成されている。
【００７８】
ここでは、図２４（ａ）の磁気擾乱低減材３０を、図２４（ｂ）のように直径１０ｍｍで厚みが１ｍｍの円環状モデルにモデル化し、この円環状モデルをさらに図２４（ｃ）（ｄ）のように側面Ｌ字状のモデルにモデル化して解析を行った。この側面Ｌ字状のモデルは、一辺の長さ５ｍｍの一対の扁平角棒を相互に直交させたものであり、図２５に示すように、端面の高さ１ｍｍ×厚み０．５ｍｍであって、その周囲に厚み０．０５ｍｍの境界領域Ｒを設定している。このようなモデルに対して、図２４（ｃ）に示すように、磁場Ｂ０をｙ方向と反対方向に印加した場合と、図２４（ｄ）に示すように、磁場Ｂ０をｚ方向と反対方向に印加した場合とを、それぞれ想定して解析を行った。ここでは、常磁性材料の磁化率χｐａｒａ＝１．０×１０−４〜１．０×１０−２、反磁性材料の磁化率χｄｉａ＝−１．０×１０−３〜−１．０×１０−５、水の磁化率χｗａｔｅｒ＝−９．０３５×１０−６とし、制約条件として、被覆材３２の端面の厚みｌを、０ｍｍ≦ｌ≦０．４５ｍｍとした。目的関数Ｗは、磁気擾乱低減材３０と水との境界領域Ｒにおける磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅであり、以下の式（２）で表わされる。
【００７９】
【数２】
2010227244.tif 000004
【００８０】
このような解析モデルによる解析結果を図２６〜３３に示す。図２６、２７、３０、３２は、図２４（ｃ）の印加方向における解析結果であり、図２８、２９、３１、３３は、図２４（ｄ）の印加方向における解析結果である。
【００８１】
図２６、２８は、常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａの絶対値｜χｄｉａ｜をパラメータとして有限要素法により求めた磁気擾乱の最大値Ｂｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅを示す図であって、目的関数Ｗを最小にする被覆材３２の端面の厚みｌを示す図であり、図２７は、図２６の解析結果（被覆材の最適厚み）を常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａの絶対値｜χｄｉａ｜の２軸で示した図、図２９は、図２８の解析結果（被覆材の最適厚み）を常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａの絶対値｜χｄｉａ｜の２軸で示した図である。これら図２６〜２９より、磁気擾乱低減材３０をクリップとして構成した場合における、磁気擾乱及び偽像を最小化できる被覆材３２の端面の厚みｌを容易かつ正確に決定することができる。
【００８２】
図３０、３１は、常磁性材料の磁化率χｐａｒａと反磁性材料の磁化率χｄｉａをパラメータとして有限要素法により求めた最適化された場合の目的関数の値Ｗｏｐｔｉｍａｌを示す。この図３０、３１から、常磁性材料の磁化率χｐａｒａを最適な値にすることにより、反磁性材料の磁化率χｄｉａのみに依存して、目的関数Ｗの値Ｗｏｐｔｉｍａｌが決定されることが判る。これは、反磁性材料にて形成された被覆材３２の表面（特に角部）の磁気擾乱の大きさは、この反磁性体の磁化率χｄｉａに依存するためであり、そのために磁化率χｄｉａが大きくなるに従い、目的関数Ｗの最適値Ｗｏｐｔｉｍａｌが大きくなるためである。また、このことから、実施の形態２で説明したように、被覆材３２の角部を除去することが効果的であることが裏付けられる。
【００８３】
図３２、３３は、反磁性材料にて形成された被覆材３２を省略し、常磁性材料にて形成された芯材３１のみによって磁気擾乱低減材３０を構成した場合における、常磁性材料の磁化率χｐａｒａと目的関数Ｗの大きさ（磁気擾乱の最大値）Ｗorinalとの関係を示す。この図３２、３３から、反磁性材料による被覆材３２がない場合には、常磁性材料の磁化率χｐａｒａが大きくなるに伴って、目的関数Ｗの大きさ（磁気擾乱の最大値）Ｗorinalが大きくなることが判る。換言すれば、本実施の形態のように反磁性材料による被覆材３２を設けることにより、最適値Ｗｏｐｔｉｍａｌを低減できることが判る。
【００８４】
（実施の形態４の効果）
このように実施の形態４によれば、磁気擾乱低減材３０をクリップとして構成した場合においても、芯材３１の端部のみでなく側面も被覆材３２で被覆することで、磁気擾乱を一層低減することができる、
【００８５】
また、磁気擾乱低減材３０をクリップとして構成した場合においても、磁気擾乱及び偽像を最小化できる被覆材３２の厚み等を容易かつ正確に決定することができる。
【００８６】
〔III〕各実施の形態に対する変形例
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００８７】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
また、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
【００８８】
（形状や数値について）
上記実施の形態で示した形状や数値は例示であり、例えば実施例の各寸法値は任意に変更することができる。例えば、芯材の厚みが２倍になった場合、被覆材の最適厚みは２倍にすれば良い。また、逆に芯材に反磁性材料を用いた場合、被覆材料を常磁性材料とし、同様に被覆材料の最適厚みを設定することができる。
【００８９】
（被覆材による被覆範囲について）
上記実施の形態では芯材の両端部を被覆材にて被覆しているが、一端部のみを被覆しても当該被覆された端部における磁気擾乱低減の効果を得ることができる。特に、材の一端部のみが磁場の内部又は周囲に配置され、他端部は磁場の内部又は周囲の外部に配置されるような場合においては、磁場の内部又は周囲に配置される方の端部のみに被覆材を配置することも有効である。あるいは、材が湾曲等されることで磁気特性が変化する場合には、当該湾曲部に被覆材を配置することも有効である。
【符号の説明】
【００９０】
１、１０、２０、３０  磁気擾乱低減材
２、１１、２１、３１  芯材
３、１２、２２、３２  被覆材
３ａ  線材
３ｂ  樹脂製テープ
３ｃ  帯状体
３ｄ  キャップ
３ｅ  粉末材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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