(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される一対の板状継鉄および前記一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙に発生される磁界を調整するための磁界調整用装置であって、
前記空隙の所定箇所の磁界強度を測定する手段、
磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶する手段、
磁界均一度の目標値を入力する手段、
前記磁界強度と前記磁界変化量と前記目標値とに基づいて前記磁界調整片の位置および個数を算出する手段、
前記磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界均一度の予想値を算出する手段、
前記磁界均一度の予想値が所定値以下のとき前記磁界調整片の位置および個数を出力する手段、
前記磁界均一度の予想値が前記所定値より大きければ、前記磁界調整片をさらに前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を前記磁界調整片の位置ごとに算出する手段、ならびに
前記磁界均一度の予想値が最小となる前記磁界調整片の位置および個数を出力する手段を備える、磁界調整用装置。
【請求項２】
対向配置される一対の板状継鉄および前記一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙に発生される磁界を調整するための磁界調整用装置であって、
前記空隙の所定箇所の磁界強度を測定する手段、
磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶する手段、
前記磁界強度と前記磁界変化量とに基づいて、前記磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を前記磁界調整片の位置ごとに算出する手段、ならびに
前記磁界均一度の予想値が最小となる前記磁界調整片の位置および個数を出力する手段を備える、磁界調整用装置。
【請求項３】
対向配置される一対の板状継鉄および前記一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙に発生される磁界を調整するための磁界調整方法であって、
前記空隙の所定箇所の磁界強度を測定するステップ（ａ）、
磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ（ｂ）、
磁界均一度の目標値を入力するステップ（ｃ）、
前記磁界強度と前記磁界変化量と前記目標値とに基づいて前記磁界調整片の位置および個数を算出するステップ（ｄ）、
前記磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界均一度の予想値を算出するステップ（ｅ）、
前記磁界均一度の予想値が所定値以下のとき前記磁界調整片の位置および個数を出力するステップ（ｆ）、
前記磁界均一度の予想値が前記所定値より大きければ、前記磁界調整片をさらに前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を前記磁界調整片の位置ごとに算出するステップ（ｇ）、
前記磁界均一度の予想値が最小となる前記磁界調整片の位置および個数を出力するステップ（ｈ）、ならびに
前記出力された磁界調整片の位置および個数に基づいて前記磁界発生装置に前記磁界調整片を配置するステップ（ｉ）を備える、磁界調整方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｄ）で算出された前記磁界調整片の個数が上限値以下であるか否かを判断するステップをさらに含み、
前記ステップ（ｆ）では、前記磁界調整片の個数が前記上限値以下である場合の前記磁界均一度の予想値が前記所定値と比較される、請求項３に記載の磁界調整方法。
【請求項５】
対向配置される一対の板状継鉄および前記一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙に発生される磁界を調整するための磁界調整方法であって、
前記空隙の所定箇所の磁界強度を測定するステップ（ａ）、
磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ（ｂ）、
前記磁界強度と前記磁界変化量とに基づいて、前記磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を前記磁界調整片の位置ごとに算出するステップ（ｃ）、
前記磁界均一度の予想値が最小となる前記磁界調整片の位置および個数を出力するステップ（ｄ）、ならびに
前記出力された磁界調整片の位置および個数に基づいて前記磁界発生装置に前記磁界調整片を配置するステップ（ｅ）を備える、磁界調整方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｃ）において前記磁界発生装置に配置された前記磁界調整片の個数が上限値以下であるか否かを判断するステップをさらに含み、
前記ステップ（ｄ）では、前記磁界調整片の個数が前記上限値以下である場合において、前記磁界均一度の予想値が最小となる前記磁界調整片の位置および個数を出力する、請求項５に記載の磁界調整方法。
【請求項７】
前記永久磁石上に珪素鋼板が設けられ、前記磁界調整片は前記珪素鋼板上に配置される、請求項３または５に記載の磁界調整方法。
【請求項８】
前記磁界調整片は磁石である、請求項３または５に記載の磁界調整方法。
【請求項９】
対向配置される一対の板状継鉄および前記一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙に発生される磁界を調整するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
前記空隙の所定箇所の磁界強度を入力するステップ、
磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ、
磁界均一度の目標値を入力するステップ、
前記磁界強度と前記磁界変化量と前記目標値とに基づいて前記磁界調整片の位置および個数を算出するステップ、
前記磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界均一度の予想値を算出するステップ、
前記磁界均一度の予想値が所定値以下のとき前記磁界調整片の位置および個数を出力するステップ、
前記磁界均一度の予想値が前記所定値より大きければ、前記磁界調整片をさらに前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を前記磁界調整片の位置ごとに算出するステップ、ならびに
前記磁界均一度の予想値が最小となる前記磁界調整片の位置および個数を出力するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１０】
対向配置される一対の板状継鉄および前記一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙に発生される磁界を調整するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
前記空隙の所定箇所の磁界強度を入力するステップ、
磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ、
前記磁界強度と前記磁界変化量とに基づいて、前記磁界調整片を前記磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を前記磁界調整片の位置ごとに算出するステップ、ならびに
前記磁界均一度の予想値が最小となる前記磁界調整片の位置および個数を出力するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は磁界調整用装置、磁界調整方法および記録媒体に関し、より特定的には、ＭＲＩ装置等に用いられる磁界発生装置の磁界調整用装置、磁界調整方法および磁界調整用プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置に用いられる磁気回路には非常に厳しい磁界均一度（たとえば３０ｐｐｍ）が要求される。工場出荷時には磁界を調整して磁界均一度を確保するものの、輸送中における振動、設置環境の変化等によって磁界均一度が悪化する（たとえば５０ｐｐｍ程度に）ことが多い。したがって、ＭＲＩ装置が設置する現場に到着した時点で可動ヨークや調整ボルトによって磁界均一度が再調整される。磁界均一度は（磁界強度の最大値−磁界強度の最小値）×１０６／（中心磁界強度あるいは平均磁界強度）で求められ、その値が小さいほど磁界均一性が高いことを意味する。
【０００３】
この調整で磁界均一度が所定範囲に収まらない場合には、たとえば直方体状の小さな磁石からなる磁界調整片を磁極板の珪素鋼板上に貼り付けて最終調整する必要がある。
その場合において、磁極板上に貼り付ける磁界調整片の位置と個数とを線形計画法等によって算出する技術が、特開平９−５６６９２号に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、その具体的なプロセスについては開示されておらず、磁界調整が容易ではない。
それゆえに、この発明の主たる目的は、容易に精度よく磁界調整できる、磁界調整用装置、磁界調整方法および記録媒体を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の磁界調整用装置は、対向配置される一対の板状継鉄および一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙の磁界を調整するための磁界調整用装置であって、空隙の所定箇所の磁界強度を測定する手段、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶する手段、磁界均一度の目標値を入力する手段、磁界強度と磁界変化量と目標値とに基づいて磁界調整片の位置および個数を算出する手段、磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界均一度の予想値を算出する手段、磁界均一度の予想値が所定値以下のとき磁界調整片の位置および個数を出力する手段、磁界均一度の予想値が所定値より大きければ、磁界調整片をさらに磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を磁界調整片の位置ごとに算出する手段、ならびに磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数を出力する手段を備える。
【０００７】
請求項２に記載の磁界調整用装置は、対向配置される一対の板状継鉄および一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙の磁界を調整するための磁界調整用装置であって、空隙の所定箇所の磁界強度を測定する手段、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶する手段、磁界強度と磁界変化量とに基づいて、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を磁界調整片の位置ごとに算出する手段、ならびに磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数を出力する手段を備える。
【０００８】
請求項３に記載の磁界調整方法は、対向配置される一対の板状継鉄および一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙の磁界を調整するための磁界調整方法であって、空隙の所定箇所の磁界強度を測定するステップ（ａ）、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ（ｂ）、磁界均一度の目標値を入力するステップ（ｃ）、磁界強度と磁界変化量と目標値とに基づいて磁界調整片の位置および個数を算出するステップ（ｄ）、磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界均一度の予想値を算出するステップ（ｅ）、磁界均一度の予想値が所定値以下のとき磁界調整片の位置および個数を出力するステップ（ｆ）、磁界均一度の予想値が所定値より大きければ、磁界調整片をさらに磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を磁界調整片の位置ごとに算出するステップ（ｇ）、磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数を出力するステップ（ｈ）、ならびに出力された磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界発生装置に磁界調整片を配置するステップ（ｉ）を備える。
【０００９】
請求項４に記載の磁界調整方法は、請求項３に記載の磁界調整方法において、ステップ（ｄ）で算出された磁界調整片の個数が上限値以下であるか否かを判断するステップをさらに含み、ステップ（ｆ）では、磁界調整片の個数が上限値以下である場合の磁界均一度の予想値が所定値と比較されることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の磁界調整方法は、対向配置される一対の板状継鉄および一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙の磁界を調整するための磁界調整方法であって、空隙の所定箇所の磁界強度を測定するステップ（ａ）、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ（ｂ）、磁界強度と磁界変化量とに基づいて、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を磁界調整片の位置ごとに算出するステップ（ｃ）、磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数を出力するステップ（ｄ）、ならびに出力された磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界発生装置に磁界調整片を配置するステップ（ｅ）を備える。
【００１１】
請求項６に記載の磁界調整方法は、請求項５に記載の磁界調整方法において、ステップ（ｃ）において磁界発生装置に配置された磁界調整片の個数が上限値以下であるか否かを判断するステップをさらに含み、ステップ（ｄ）では、磁界調整片の個数が上限値以下である場合において、磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数を出力することを特徴とする。
請求項７に記載の磁界調整方法は、請求項３または５に記載の磁界調整方法において、永久磁石上に珪素鋼板が設けられ、磁界調整片は珪素鋼板上に配置されることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の磁界調整方法は、請求項３または５に記載の磁界調整方法において、磁界調整片は磁石であることを特徴とする。
請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、対向配置される一対の板状継鉄および一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙の磁界を調整するためのプログラムを記録した記録媒体であって、空隙の所定箇所の磁界強度を入力するステップ、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ、磁界均一度の目標値を入力するステップ、磁界強度と磁界変化量と目標値とに基づいて磁界調整片の位置および個数を算出するステップ、磁界調整片の位置および個数に基づいて磁界均一度の予想値を算出するステップ、磁界均一度の予想値が所定値以下のとき磁界調整片の位置および個数を出力するステップ、磁界均一度の予想値が所定値より大きければ、磁界調整片をさらに磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を磁界調整片の位置ごとに算出するステップ、ならびに磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数を出力するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、対向配置される一対の板状継鉄および一対の板状継鉄のそれぞれの対向面側に設けられる永久磁石を含む磁界発生装置の空隙の磁界を調整するためのプログラムを記録した記録媒体であって、空隙の所定箇所の磁界強度を入力するステップ、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量を記憶するステップ、磁界強度と磁界変化量とに基づいて、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界均一度の予想値を磁界調整片の位置ごとに算出するステップ、ならびに磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数を出力するステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の磁界調整用装置では、磁界発生装置の空隙の磁界強度と、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量と、磁界均一度の目標値とに基づいて、たとえば線形計画法によって磁界調整片を配置する位置および個数が算出される。磁界調整片の位置および個数に基づいて、磁界均一度の予想値が算出される。その磁界均一度の予想値が所定値以下のときの磁界調整片の位置および個数が出力される。作業者は、その出力に基づいて磁界調整片を配置すればよいので、入力された目標値に応じて少ない磁界調整片で容易に精度よく磁界調整できる。
一方、磁界均一度の予想値が所定値より大きければ、さらにたとえば直接探索法によって磁界均一度の予想値が算出され、磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数が選択され、出力される。したがって、作業者が、その出力に基づいて磁界発生装置に磁界調整片を配置することによって、より精度よく磁界調整できる。
請求項３に記載の磁界調整方法、請求項９に記載の記録媒体を用いた場合についても同様である。
【００１６】
請求項４に記載の磁界調整方法では、磁界調整片の個数が上限値以下である場合の磁界均一度の予想値が所定値と比較され、その予想値が所定値以下のとき対応する磁界調整片の位置および個数が出力される。このように配置される磁界調整片の個数に上限を設けることによって、より少ない磁界調整片で磁界調整でき、環状突起の内側に配置される傾斜磁界コイルを邪魔しない。
【００１８】
請求項２に記載の磁界調整用装置では、磁界発生装置の空隙の磁界強度と、磁界調整片を磁界発生装置の所定位置に配置したときの磁界変化量とに基づいて、たとえば直接探索法によって磁界均一度の予想値が磁界調整片の位置ごとに算出される。そして、磁界均一度の予想値が最小となる磁界調整片の位置および個数が選択され、出力される。作業者は、その出力に基づいて磁界発生装置に磁界調整片を配置すればよいので、容易に精度よく磁界調整できる。請求項５に記載の磁界調整方法、請求項１０に記載の記録媒体を用いた場合についても同様である。
【００１９】
請求項６に記載の磁界調整方法では、磁界発生装置に配置される磁界調整片の個数に上限を設けることによって、より少ない磁界調整片で磁界調整でき、傾斜磁界コイルを邪魔しない。
請求項７に記載の磁界調整方法では、磁界調整片は珪素鋼板上に配置されるので、磁界調整片１個当たりの磁界変化量を小さくでき、磁界の微調整が容易になる。
請求項８に記載の磁界調整方法では、磁界調整片は磁石であるので、磁界を正負両方向に調整でき、より柔軟に磁界調整できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態の磁界調整用装置１０は、たとえばＭＲＩ用磁界発生装置１００の空隙１０２の磁界を調整するために用いられる。
磁界発生装置１００は、空隙１０２を形成して対向配置される一対の板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂを含む。
【００２１】
板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂのそれぞれの対向面側には、永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂが配置され、永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂのそれぞれの対向面側には、磁極板１０８ａおよび１０８ｂが固着される。
永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂはそれぞれ、たとえばＲ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石からなりたとえば一辺５０ｍｍの立方体状の磁石単体等を３段に重ねて形成される。Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石は米国特許第４，７７０，７２３号に記載されている。
【００２２】
磁極板１０８ａは、永久磁石群１０６ａの主面に配置されたとえば鉄からなる円板状のベースプレート１１０を含む。ベースプレート１１０の主面には、うず電流の発生を防止するための珪素鋼板１１２が形成される。珪素鋼板１１２は、ベースプレート１１０上に接着剤で固定される。ベースプレート１１０の周縁部には、たとえば鉄からなり周縁部の磁界強度を上げるための環状突起１１４が形成される。磁極板１０８ｂについても同様である。この環状突起１１４によって形成される内側の凹部に傾斜磁界コイル（図示せず）が配置される。
【００２３】
また、板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂの中央にはそれぞれ磁界調整用の可動ヨーク１１６ａおよび１１６ｂが配置される。ボルト１１８によって可動ヨーク１１６ａの上下方向の位置が調整され、延長棒１２０の操作によって可動ヨーク１１６ｂの上下方向の位置が調整される。また、板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂの対向面側でありかつ永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂの外側にはそれぞれ、調整用ボルト１２２ａおよび１２２ｂが取り付けられ、さらに、磁石カバー１２４ａおよび１２４ｂが設けられる。板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂ間は、支持継鉄１２６によって磁気的に結合され、板状継鉄１０４ａの上面から螺入されるギャップ調整ボルト１２７によって板状継鉄１０４ａと支持継鉄１２６との間のギャップが調整される。可動ヨーク１１６ａおよび１１６ｂ、調整用ボルト１２２ａおよび１２２ｂ、ギャップ調整ボルト１２７による機械シミングによって、磁界が粗調整される。
また、板状継鉄１０４ｂの下面には脚部１２８が取り付けられる。
【００２４】
このような磁界発生装置１００の空隙１０２の磁界を調整するための磁界調整用装置１０はたとえばパソコンなどのコンピュータ１２を含む。コンピュータ１２は、コンピュータ１２ひいては磁界調整用装置１０の動作を制御するためのＣＰＵ１４、ハードディスクドライブ１６、フロッピィディスクドライブ１８、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１９、変更不要なプログラムやデータ等が記憶されるＲＯＭ２０、演算データ等を一時的に記憶するためのＲＡＭ２２、キーボードやマウス等からなる入力部２４、およびディスプレイ等からなる表示部２６を含む。ハードディスクドライブ１６によって駆動されるハードディスクには、コンピュータ１２が図３〜図５の動作を実行するためのプログラム等が記憶される。
【００２５】
また、磁界調整用装置１０は、磁界発生装置１００の均一空間Ｆに設置されるプローブ（ＮＭＲ素子）２８を含む。ここで「均一空間」とは、磁界の均一度合いが１００ＰＰＭ以下に収まる磁界空間をいう。プローブ２８は磁極板１０８ｂ上に配置される位置決め装置３０によって、均一空間Ｆの所望の位置にコントロールされ、プローブ２８からの測定データに基づいて磁力計３２によって磁界強度が計測され、その値がＣＰＵ１４に与えられる。磁界強度はＮＭＲ素子のほかホール素子によっても測定することができる。
【００２６】
さらに、ＣＰＵ１４には温度制御装置３４が接続され、コンピュータ１２によって温度制御装置３４は常にモニタされる。温度制御装置３４は、磁界発生装置１００内に配置された温度センサ３６からのデータに基づいて、ヒータ３８を制御する。磁界発生装置１００の温度が低下すると永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂ等の磁石から発生される磁束が多くなり、磁界が不安定となって正確に磁界調整できなくなるため、磁界発生装置１００内に設けられたヒータ３８を温度制御装置３４で制御し、磁界発生装置１００の温度を一定に保つ。
【００２７】
このような磁界調整用装置１０を用いた演算結果に基づいて珪素鋼板１１２上に、磁石からなる磁界調整片（以下「調整片」という）４０が貼り付けられて、パッシブシミングされ、磁界が微調整される。
貼り付け位置は、図２に示すように環状突起１１４に囲まれる珪素鋼板１１２上の領域を３０°毎に分割する放射状の線と、中心から外側に向かって引いた同心円との交点に設定される。具体的には、上側の磁極板１０８ａおよび下側の磁極板１０８ｂのそれぞれの珪素鋼板１１２主面において、それぞれ図２（ａ）および（ｂ）に示すように、径方向７箇所（磁極板１０８ａではＵ１〜Ｕ７、磁極板１０８ｂではＬ１〜Ｌ７）×円周方向１２箇所（０°〜３３０°）＝８４箇所が、貼り付け位置となる。それ以外の場所には工場出荷時に調整片が貼り付けられて、磁界強度が事前に調整されている。調整片を貼り付ける場合には、設置場所で所望の大きさのものを加工できるわけではなく、あらかじめ加工したいくつかの大きさの調整片が使用される。使用される調整片４０の寸法は貼り付け位置ごとに決められており、コンピュータ１２に記憶されている。調整片４０としては、具体的には、径Ｕ１、Ｕ２、Ｌ１、Ｌ２の位置には直径４ｍｍ、径Ｕ３、Ｕ４、Ｌ３、Ｌ４の位置には直径７ｍｍ、径Ｕ５〜Ｕ７およびＬ５〜Ｌ７の位置には直径１１ｍｍで、それぞれ厚さ１ｍｍの異方性を有する円板状ネオジム焼結磁石が使用される。
【００２８】
ついで、この明細書でいう線形計画法の原理について説明する。
線形計画法は、与えられた条件下で目的関数を最大または最小にする手法であり、最適化手法の一つである。調整片４０の位置および個数を特定する方法の設定は以下のような式で表現できる。
【００２９】
制約条件式は数１のようになる。
【数１】
0003559262.tif 000002
【００３０】
数１をマトリックス形式で表現すると数２のようになる。
【数２】
0003559262.tif 000003
【００３１】
この制約条件式下で、数３に示す目的関数を定め、ｚを最小化する［Ｘ］（ｘは絶対値）を求めることが本最適手法である。
【数３】
0003559262.tif 000004
【００３２】
換言すれば、磁界分布［Ｂ］に調整片４０を付加し、最終的に磁界均一度の目標値［Ｅ］が得られる最小の［Ｘ］を求める方法である。なお、［Ａ］については事前に計算、測定等によりマトリックスを保存しておき、計算の実行時にｅを与える必要がある。
【００３３】
この線形計画法では、数２からも明らかなように、磁界均一度の目標値ｅの与え方によって調整片４０の個数［Ｘ］が異なる。たとえば、非常に高い磁界均一度を得ようとしてｅに小さな値を選択すると、調整片４０の個数が非常に大きくなることがある。そこで、計算された調整片４０の個数を見ながら、ｅの値を適宜選択するというのが通常である。
線形計画法では、調整片４０の個数について小数の解が発生するものの、他の手法と比べて原理的に調整片４０の数が少なくてすむという利点がある。
【００３４】
つぎに、この明細書でいう直接探索法の原理について説明する。
通常調整片４０を置く位置は予め定められており、その各々の位置について１個ずつ調整片４０を置くと仮定して、［Ａ］［Ｘ］＋［Ｂ］＝［Ｂ’］によって、調整片４０を置いた後の磁界分布［Ｂ’］を推定し、磁界分布が最良となる調整片４０のみ選択する。つぎに、［Ｂ’］について同様の手順を繰り返し、［Ａ］［Ｘ］＋［Ｂ’］が最良となる、最適な調整片４０を１個定めその調整片４０を選択する。このような手順を次々に繰り返すことによって、均一性の高い磁界が得られることになる。どの位置の調整片４０も磁界均一性の向上に効果がないと判断した時点で、計算を終了する。
【００３５】
直接探索法では、原理的に小数の解が発生しないので、四捨五入で丸めた後の調整片数に基づく磁界均一度と目標値とを比較するという数理計画法に必要な面倒な処理を要せず、容易に磁界均一度を向上できる。
さらに、線形計画法と直接探索法とを組み合わせると、少ない調整片４０で非常によい磁界均一度が得られる。
【００３６】
図３〜図５を参照して、磁界調整用装置１０を用いた磁界調整動作について説明する。
磁界発生装置１０がたとえば病院等の設置場所に到着すると、作業者（フィールドエンジニア）によって、磁気の影響を受けないような場所にコンピュータ１２が設置され、温度制御装置３４によって磁界発生装置１００の温度が一定に保たれ、中心磁界強度を安定させる。
【００３７】
そして、中心磁界強度が安定したか否かをみるために、以下の動作が行われる。
まず、所定時間（たとえば１０分）経過したか否かが判断される（ステップＳ１）。所定時間経過するまで待機し、所定時間経過すると、中心磁界強度がＲＡＭ２２に読み込まれる（ステップＳ３）。ついで、前回と今回の中心磁界強度が比較されその差が所定値（たとえば２０ｐｐｍ）内か否かが判断される（ステップＳ５）。磁界強度差が所定値を超えていればステップＳ１に戻り、所定値内に収まるまで上述の処理が繰り返される。
【００３８】
磁界強度差が所定値内に収まると、中心磁界強度が安定したと判断され、シミング用磁界強度が測定される。すなわち、プローブ２８を回転・移動させて、均一空間Ｆの球体表面および内部における１３０〜１８０箇所の測定点の磁界強度が磁力計３２で測定され、その測定値に基づいて磁界均一度Ｚが計算される（ステップＳ７）。磁界強度の測定値および磁界均一度Ｚはコンピュータ１２のＲＡＭ２２に読み込まれる（ステップＳ９）。
【００３９】
そして、計算条件ファイルがハードディスクドライブ１６やフロッピィディスクドライブ１８からＲＡＭ２２に読み込まれる（ステップＳ１１）。計算条件ファイルには調整片４０に関するデータベースが含まれる。たとえば磁極板１０８ａおよび１０８ｂ表面における貼り付け位置ごとの磁界変化量、すなわち、各貼り付け位置に調整片４０を配置したときの、均一空間Ｆ表面の各測定点における磁界変化量が読み込まれる。また、磁界均一度の仕様Ａｐｐｍ、線形計画法を実行するか否かを判断するための閾値Ｂｐｐｍ、磁界均一度の目標値ｅ（Ｉ）等が読み込まれる。目標値ｅ（Ｉ）としては、ｅ（１）＞ｅ（２）＞・・・＞ｅ（Ｎ）を満たすＮ個の値が入力され、Ｉは、１≦Ｉ≦Ｎを満たす整数であり、目標値ｅ（Ｉ）＜仕様Ａ＜閾値Ｂとされる。なお、一般に、磁界均一度の目標値ｅ（Ｉ）を小さくするほど補正が厳しくなり多くの調整片４０を要し作業が煩雑になるので、磁界均一度の精度と補正作業の手間とを比較考慮した上で磁界均一度の目標値ｅ（Ｉ）を設定すべきである。さらに、貼り付け可能な全調整片４０の上限値（最大数）Ｍおよび貼り付け可能な１箇所当たりの調整片４０の上限値（最大数）Ｐが読み込まれる。
【００４０】
そして、目標値ｅ（Ｉ）の最大値と最小値との差すなわち幅Δｄが求められ（ステップＳ１３）、初回のパッシブシミングか否かすなわち以前に調整片４０による磁界補正がなされたか否か判断される（ステップＳ１５）。すでに調整片４０を貼り付けている場合にはその位置および数量を考慮する必要があるためである。初回のパッシブシミングでなければすでに貼り付けられている調整片４０の位置、個数等がＲＡＭ２２に読み込まれ（ステップＳ１７）、図４に示すステップＳ１９に進む。初回のパッシブシミングであれば直接、ステップＳ１９に進む。
【００４１】
ステップＳ１９では、その時点での磁界均一度Ｚが仕様Ａ、閾値Ｂと比較される。
Ｚ≧Ｂであれば、Ｔａｒｇｅｔ＝ｅ（Ｉ）として予め入力されたＮ個の目標値ｅ（Ｉ）が設定され（ステップＳ２１）、大きい目標値ｅ（１）から順に上述した線形計画法によって調整片４０の位置およびその個数が計算される（ステップＳ２３）。このとき、調整片４０の個数が小数値であれば四捨五入によって端数処理され整数化される。そして、四捨五入後の調整片４０の位置および個数に基づいて、Ｔａｒｇｅｔ＝ｅ（Ｉ）による磁界均一度の予想値が計算される（ステップＳ２５）。
【００４２】
計算の結果、全調整片数がＭ個以下でありかつ１箇所当たりの調整片数がＰ個以下であるか否かが判断される（ステップＳ２７）。たとえば、Ｍ＝５０、Ｐ＝１０に設定される。
全調整片数がＭ個より多いか１箇所当たりの調整片数がＰ個より多ければ、Ｉ＝１か否かが判断される（ステップＳ２９）。Ｉ＝１であれば、その時点で設定されているＮ個の目標値ｅ（Ｉ）を１つも満足させることができないとして、ｅ（Ｉ）＝ｅ（Ｉ）＋Δｄとして目標値を大きくし（ステップＳ３１）、ステップＳ２１に戻る。Ｉ＞１であれば、ステップＳ３３に進む。
一方、ステップＳ２７において、全調整片数がＭ個以下でありかつ１箇所当たりの調整片数がＰ個以下であれば、その目標値ｅ（Ｉ）のときの調整片４０の位置、個数および磁界均一度の予想値が保存される（ステップＳ３５）。
【００４３】
そして、Ｉ＝Ｎか否かが判断される（ステップＳ３７）。Ｉ＝Ｎでなければ、Ｉ＝Ｉ＋１としてＩがインクリメントされ（ステップＳ３９）、ステップＳ２１に戻る。
Ｉ＝Ｎであれば、その時点で設定されているＮ個の全目標値ｅ（Ｉ）について計算を終え、各目標値ｅ（Ｉ）ごとの調整片４０の位置、個数および磁界均一度の予想値が保存されたことになる。したがって、この場合、Ｉ＝１とした後（ステップＳ４１）、ｅ（Ｉ）＝ｅ（Ｉ）−Δｄとして目標値を小さくし（ステップＳ４３）、ステップＳ２１に戻る。
【００４４】
このような処理の後、ステップＳ３３において、（調整片数）２＋（磁界均一度の予想値）２が最小となるｅ（Ｉ）すなわちｅ（ｏｐｔ）が選択され、Ｔａｒｇｅｔ＝ｅ（ｏｐｔ）が設定される。このように目標値ｅ（Ｉ）に対する解の中から、少ない調整片４０で磁界均一度が改善されるように最適な解が選択され、調整精度を向上させる。
選択されたＴａｒｇｅｔ＝ｅ（ｏｐｔ）のときの調整片４０の位置、個数および磁界均一度の予想値が決定され、このときの均一空間Ｆ表面の各測定点の磁界強度の予想値がＲＡＭ２２に読み込まれる（ステップＳ４５）。
【００４５】
その磁界均一度の予想値が仕様Ａ以下か否かが判断される（ステップＳ４７）。磁界均一度の予想値が仕様Ａ以下であれば、その結果がコンピュータ１２の表示部２６に表示され（ステップＳ５１）、終了する。一方、磁界均一度の予想値が仕様Ａより大きければ、図５に示す直接探索法が実行され（ステップＳ４９）、その結果がコンピュータ１２の表示部２６に表示され（ステップＳ５１）、終了する。このとき、表示部２６には、たとえば図６〜図８に示すような調整データが表示される。作業者は、その表示に基づいて珪素鋼板１１２上に調整片４０を配置すればよいので、容易に精度よく磁界調整できる。
ステップＳ１９において、磁界均一度Ｚが仕様Ａより大きくかつ閾値Ｂ未満であれば、線形計画法による計算は実行されず直接、ステップＳ４９に進む。磁界均一度Ｚが仕様Ａ以下であれば、そのまま終了する。
【００４６】
図５を参照して、直接探索法の実行について説明する。
まず、或る位置（たとえば径Ｌ１、角度０°の位置）に調整片４０が１個配置されたとして（ステップＳ１０１）、データベースを参照して、そのときの均一空間Ｆの各測定点での磁界変化量が計算される（ステップＳ１０３）。
ついで、すでに読み込まれた各測定点での磁界強度に、ステップＳ１０３で計算された磁界変化量が加算される（ステップＳ１０５）。ここで磁界変化量は、線形計画法による演算が実行されていないときにはステップＳ９で読み込まれた磁界強度に加算され、線形計画法による演算が実行されたときにはステップＳ４５で読み込まれた磁界強度の予想値に加算される。
【００４７】
そして、ステップＳ１０５での計算結果に基づいて磁界均一度の予想値が計算され、調整片４０の位置、個数とともにＲＡＭ２２内に記憶される（ステップＳ１０７）。
図２に示すすべての貼り付け位置に調整片４０を配置してみたか、すなわち各位置毎に補正後のデータを演算し終えたか否かが判断される（ステップＳ１０９）。すべての貼り付け位置（径Ｌ１、角度０°〜径Ｕ７、角度３３０°の位置）について補正後のデータを演算し終えていなければ、演算を実行していない位置に調整片４０を配置したとして同様の演算が実行される。すべての貼り付け位置について補正後のデータが演算されれば、全調整片数がＭ個以下でありかつ１箇所当たりの調整片数がＰ個以下であるか否かが判断される（ステップＳ１１１）。
【００４８】
全調整片数がＭ個以下でありかつ１箇所当たりの調整片数がＰ個以下である限り、ステップＳ１０１に戻り、或る位置に調整片４０がさらに１個配置された後上述の直接探索法による計算が繰り返される。
全調整片数がＭ個を超えるか１箇所当たりの調整片数がＰ個を超えれば、調整片数がその時点から１個少ないときまでの計算値の中で、磁界均一度の予想値が最小となる調整片４０の位置および個数が選択され（ステップＳ１１３）、その場合の磁界均一度の予想値が決定される（ステップＳ１１５）。そして、図４のステップＳ５１に進み、調整片４０の位置および個数等を含む調整データが表示部２６に表示され、終了する。
【００４９】
このように、１以上の調整片４０を配置することによる空隙１０２中の磁界に与える影響を調べ、最も磁界均一性向上に寄与する調整片４０の位置および個数を選択する。この手法によって、測定反復回数が少なくなり、短時間で磁界均一性を向上できる。
また、配置される調整片４０の個数に上限を設けることによって、より少ない調整片４０で磁界調整できる。
さらに、調整片４０は珪素鋼板１１２上に配置されるので、調整片１個当たりの磁界変化量を小さくでき、磁界の微調整が容易になる。
また、調整片４０は磁石であるので、磁界を正負両方向に調整でき、より柔軟に磁界調整できる。
【００５０】
ついで、表示部２６に表示される調整データ（演算結果）の一例を図６〜図８に示す。
図６に線形計画法（ＬＰ）、図７に直接探索法（ＤＳ）、図８に線形計画法と直接探索法とを組み合わせた場合（ＬＰ＋ＤＳ）の調整データを示す。
図６〜図８の（ａ）では、Ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ  ｉｎ  ＰＰＭは補正前の現状の磁界均一度（ここでは、４５．１ｐｐｍ）、Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ  ＰＰＭ  （ＬＰ  Ｕｎｒｏｕｎｄｅｄ）は四捨五入前の線形計画法による磁界均一度の予想値、Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ  ＰＰＭ  （ＬＰ  Ｒｏｕｎｄｅｄ）は四捨五入後の線形計画法による磁界均一度の予想値  、Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ  ＰＰＭ  （ＤＳ  ａｄｄｅｄ）は直接探索法による磁界均一度の予想値を示す。磁界均一度は（磁界強度の最大値−磁界強度の最小値）×１０６／（中心磁界強度あるいは平均磁界強度）で求められ、その値が小さいほど磁界均一性が高いことを意味する。
【００５１】
図６〜図８の（ｂ）のテーブルには、調整片４０（「Ｓｈｉｍ」と表示）の大きさ、調整片４０の貼り付け位置、各位置に貼る調整片４０の個数（Ｄｅｌｔａ）と過去に貼った調整片４０の個数（ｃｕｒｒｅｎｔ）との合計（Ｔｏｔａｌ）等が表示される。なお、調整片４０の個数が小数値であれば四捨五入されて整数となり、整数化された値が（ｂ）のテーブルに表示される。
図６〜図８の（ｃ）のテーブルには、上部の磁極板１０８ａの貼り付け位置ごとに調整片４０の四捨五入前の個数が表示される。図６〜図８の（ｄ）のテーブルには、下部の磁極板１０８ｂの貼り付け位置ごとに調整片４０の四捨五入前の個数が表示される。ここでマイナスの値は、磁界発生装置１０に発生する磁束とは磁力の方向が逆になるように（反発する方向に）調整片４０を貼り付けることを意味する。
【００５２】
図６からわかるように、予め目標値を設定し線形計画法を用いて演算することによって、少ない調整片４０の貼り付けで磁界の調整が可能となり磁界均一度の予想値を３５．８ｐｐｍまで小さくできる。
図７からわかるように、直接探索法を用いて演算することによって、磁界均一度の予想値を４１．４ｐｐｍまで小さくできる。
図８からわかるように、線形計画法と直接探索法との組み合わせによれば、直接探索法単独の場合よりも少ない調整片数でより効果的に磁界調整でき、磁界均一度の予想値を２６．１ｐｐｍまで小さくできる。
このように数種類の大きさの調整片４０を用いて精度よく磁界調整できる。
【００５３】
この発明は特に、磁界発生装置１０のような輸送中に磁界均一度が不安定になりやすい開放型装置に有効となる。ここで、開放型装置とは、連続して１５０度以上の開放部を有する磁界発生装置をいう。
図６〜図８の（ｃ）および（ｄ）では説明の便宜上、調整片数を小数で表示しているが、さらに作業者にわかりやすくするために、「Ｎ」や「Ｓ」の極性表示または色分けによって判別表示することもできる。計算結果はプリンタによって出力されてもよく、また、任意の手段によって出力されてもよい。
【００５４】
なお、線形計画法、直接探索法、線形計画法＋直接探索法のいずれを用いて磁界調整するかを、作業者に選択させてもよい。
また、上述の実施形態における動作では、磁極板１０８ａ、１０８ｂ上に貼る調整片４０による磁界調整を対象としたが、より大きな磁界調整、たとえば、可動ヨーク１１６ａ、１１６ｂ、調整用ボルト１２２ａ、１２２ｂ、ギャップ調整ボルト１２７による磁界調整を対象に含めることもできる。
【００５５】
さらに上述の実施形態では、珪素鋼板１１２上に直接調整片４０を貼り付ける場合を前提として説明したが、この発明は、珪素鋼板１１２とは別に現場での調整専用の磁界調整板（パッシブボ−ド）（米国特許第６，２７５，１２８  Ｂ１号に開示）を設け、その磁界調整板に調整片４０を貼り付ける場合にも適用できる。
また、図３〜図５に示す動作を実行するためのプログラムは、フロッピィディスクやＣＤ−ＲＯＭに格納されてもよく、この場合、それぞれフロッピィディスクドライブ１８やＣＤ−ＲＯＭドライブ１９を介してコンピュータ１２で利用でき、さらには、インターネット等を通じてダウンロードすることによってコンピュータ１２で利用できる。
【００５６】
【発明の効果】
この発明によれば、貼り付けるべき磁界調整片の位置および個数が出力されるので、作業者はその出力に基づいて磁界調整片を貼り付ければよく、容易に精度よく磁界調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す図解図である。
【図２】磁界調整片の貼り付け位置を示す図解図である。
【図３】この発明の動作の一例を示すフロー図である。
【図４】図３の動作の続きを示すフロー図である。
【図５】直接探索法による動作の一例を示すフロー図である。
【図６】線形計画法による演算のときの表示例を示す図解図である。
【図７】直接探索法による演算のときの表示例を示す図解図である。
【図８】線形計画法と直接探索法とを組み合わせた演算のときの表示例を示す図解図である。
【符号の説明】
１０      磁界調整用装置
１２      コンピュータ
２８      プローブ
３０      位置決め装置
３２      磁力計
４０      磁界調整片
１００      磁界発生装置
１０２      空隙
１０４ａ、１０４ｂ      板状継鉄
１０６ａ、１０６ｂ      永久磁石群
１０８ａ、１０８ｂ      磁極板
１１２      珪素鋼板
１２６      支持継鉄
Ｆ        均一空間
【図１】
0003559262.tif 000005
【図２】
0003559262.tif 000006
【図３】
0003559262.tif 000007
【図４】
0003559262.tif 000008
【図５】
0003559262.tif 000009
【図６】
0003559262.tif 000010
【図７】
0003559262.tif 000011
【図８】
0003559262.tif 000012