(57)【要約】【課題】  ＭＲＩ装置（１０）で使用する磁石組立体（１２）のプレート上に配置された複数の実質的に磁化していないブロック（３８）の１つを磁化させる。【解決手段】  本システムは、互いに作動可能に結合された第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）を含む。本システムはさらに、第１のアーム部分（６２）の第１の端部に配置された第１の電磁コイル（７０）を含み、第１の電磁コイル（７０）は、該第１の電磁コイル（７０）から少なくとも１つの磁化していないブロック及びプレートを貫通し、さらに第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）を貫通して伝播する磁場を生成してブロックを磁化させるように構成される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＲＩ装置で使用する磁石組立体（１２）のプレート（３２）上に配置された複数の実質的に磁化していないブロックの１つを磁化させるためのシステムであって、
互いに作動可能に結合された第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）と、
前記第１のアーム部分（６２）の第１の端部上に配置された第１の電磁コイル（７０）と、を含み、
前記第１の電磁コイル（７０）が、該第１の電磁コイル（７０）から少なくとも１つの磁化していないブロック（３８）及び前記プレート（３２）を貫通し、さらに前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）を貫通して伝播する磁場を生成して、前記ブロック（３８）を磁化させるように構成されている、
システム。
【請求項２】
前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）間に結合されたブラケット（６６）と、
前記ブラケット（６６）に作動可能に結合された可動部分（６８）と、をさらに含み、
エアギャップ（１０５）が、前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）間に形成され、
前記可動部分（６８）が、前記エアギャップ（１０５）内部に位置決めされて前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）間に磁場経路を形成するように構成されている、
請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記ブラケット（６６）が非磁性材料で構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記可動部分（６８）が鉄又は鉄を含む合金で構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の電磁コイル（７０）が、３〜４テスラの大きさを有する磁場を生成する、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）が鉄又は鉄を含む合金で構成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の電磁コイル（７０）が、前記ブロック（３８）の接触表面積よりも大きいか又は等しい接触表面積を有し、
前記第１の電磁コイル（７０）の接触面が、前記ブロック（３８）の磁化の間に、該ブロックの接触面に隣接して配置される、
請求項１記載のシステム。
【請求項８】
ＭＲＩ装置（１０）で使用する磁石組立体（１２）のプレート（３２）上に配置された複数の実質的に磁化していないブロック（３８）の少なくとも１つを磁化させる方法であって、
第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）を、該第１のアーム部分（６２）に第１の電磁コイル（７０）を結合した状態で、それぞれ第１の磁化していないブロック及び前記プレート（３２）に近接させて配置する段階と、
前記第１の電磁コイル（７０）を励磁して、該第１の電磁コイル（７０）から前記第１の磁化していないブロック及びプレート（３２）を貫通し、さらに前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）を貫通して伝播する第１の磁場を生成して前記第１のブロックを磁化させる段階と、
を含む方法。
【請求項９】
前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）を、該第１のアーム（６２）に第１の電磁コイル（７０）を結合した状態でかつ該第１の電磁コイル（７０）が第２の磁化していないブロックに隣接して配置されるように、それぞれ該第２の磁化していないブロック及びプレートに近接させて配置する段階と、
前記第１の電磁コイル（７０）を励磁して、該第１の電磁コイル（７０）から前記第２の磁化していないブロック及びプレートを貫通し、さらに前記第１及び第２のアーム部分（６２、１６２）を貫通して伝播する第２の磁場を生成して前記第２のブロックを磁化させる段階と、
をさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の電磁コイル（７０）が、３〜４テスラの大きさを有する前記第１の磁場を生成する、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＲＩ装置の磁石組立体上のブロックを磁化させるためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石組立体は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムのための均一磁場を生成するために使用されてきた。磁石組立体の製造時に、複数の希土類ブロックを含む磁化していないプレートが鉄ヨーク上に配置されるが、ここで、磁化していないプレートとは、実質的に磁化されていないプレートをいう。複数のブロックを同時に磁化させるためには、磁化していないブロック上全体にわたって比較的大型の磁気コイルを配置し、ブロックを貫通して大きな磁場を伝播させる。
【０００３】
しかしながら、磁化していないブロックを磁化させるための比較的大型の磁気コイルの使用には、いくつかの欠点がある。第１に、大型磁気コイルは、磁石組立体のブロック内及びコイル自体内に比較的大量の熱を発生し、ブロック及びコイルは、それらの構造的健全性を維持するために冷却されなければならない。ブロックを冷却するためには、磁気コイルに隣接して比較的高価な付加的冷却システムを配置しなくてはならない。第２に、大型磁気コイルは、大きな磁場を生成するために大量の電流を必要とし、このことは、比較的高価な電流駆動器を必要とする。第３に、大型磁気コイルは、磁化工程の間に、ブロック上に比較的大きな電磁力を発生しかつコイル上に比較的大きな反力を発生させる。ブロック及びコイルを所望の位置に保持するために、ヨークプレートに対して比較的大型の固定具が締結され、この大型の固定具は比較的高価である。
【特許文献１】米国特許第６６６４８７８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、上記の欠点の１つ又はそれ以上を克服する、ＭＲＩシステムで使用する磁石組立体上のブロックを磁化させる方法に対する要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な実施形態による、ＭＲＩ装置で使用する磁石組立体のプレート上に配置された複数の実質的に磁化していないブロックの１つを磁化させるためのシステムを提供する。本システムは、互いに作動可能に結合された第１及び第２のアーム部分を含む。本システムはさらに、第１のアーム部分の第１の端部に配置された第１の電磁コイルを含み、第１の電磁コイルは、該第１の電磁コイルから少なくとも１つの磁化していないブロック及びプレートを貫通し、さらに第１及び第２のアーム部分を貫通して伝播する磁場を生成してブロックを磁化させるように構成される。
【０００６】
別の例示的な実施形態による、ＭＲＩ装置で使用する磁石組立体のプレート上に配置された複数の実質的に磁化していないブロックの少なくとも１つを磁化させる方法を提供する。本方法は、第１及び第２のアーム部分を、該第１のアームに第１の電磁コイルを結合した状態で、それぞれ第１の磁化していないブロック及びプレートに近接させて配置する段階を含む。最後に、本発明は、第１の電磁コイルを励磁して、該第１の電磁コイルから第１の磁化していないブロック及びプレートを貫通し、さらに第１及び第２のアーム部分を貫通して伝播する第１の磁場を生成して該第１のブロックを磁化させる段階を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１及び図２を参照すると、例示的な実施形態による、人体のディジタル画像を生成するＭＲＩイメージングシステム１０を示している。ＭＲＩイメージングシステム１０は、ハウジング１１と、永久磁石組立体１２と、傾斜コイル組立体１３と、高周波（ＲＦ）コイル組立体１４と、コンピュータ１５と、パルス発生器１６と、傾斜増幅器１７と、高周波（ＲＦ）発生器１８と、高周波（ＲＦ）増幅器１９と、データ収集ボード２０と、高周波（ＲＦ）受信機２１とを含む。
【０００８】
ＲＦ発生器１８は、コンピュータ１５から受信した制御信号に応じて、信号を生成し、この信号は、ＲＦ増幅器１９によって増幅されてＲＦコイル組立体１４に送信される。それに応じて、ＲＦコイル組立体１４は、ＲＦ信号を生成し、このＲＦ信号は、スキャニング領域で人体に伝播し、患者内の原子核を誘発してＲＦ信号を放射させ、このＲＦ信号が、ＲＦ受信機２１によって受信される。受信したＲＦ信号は、データ収集ボード２０内でディジタル化され、次にコンピュータ１５に送信される。
【０００９】
パルス発生器１６は、コンピュータ１５から受信した制御信号に応じて、傾斜信号を生成し、この傾斜信号は、傾斜増幅器１７によって増幅され、傾斜コイル組立体１３に送信される。それに応じて、傾斜コイル組立体１３は、収集信号を空間的にコード化するために使用する傾斜磁場をスキャニング領域内に生成する。
【００１０】
永久磁石組立体１２は、これもまたスキャニング領域内に配置された人体を貫通して伝播する永久磁場を生成するために設けられる。磁石組立体１２は、ヨークプレート３０、３２と、柱３４、３６と、複数のブロック３８と、複数のブロック３９と、磁極ピース４２、４４とを含む。
【００１１】
ヨークプレート３０は、複数のブロック３９を保持するために設けられ、鉄で構成される。同様に、ヨークプレート３２は、ブロック３９と対向する複数のブロック３８を保持するために設けられ、これもまた鉄で構成される。柱３４、３６は、両方ともヨークプレート３０、３２間に配置され、ヨークプレート３０、３２の両端部においてそれぞれヨークプレート３０、３２に作動可能に結合される。
【００１２】
図２及び図４を参照すると、複数のブロック３８は、ヨークプレート３２上に配置され、ネオジム・鉄・ホウ素（ＮｄＦｅＢ）のような希土類材料で構成される。図示するように、ブロック３８は、ほぼ立方体形状であり、ヨークプレート３２上に列の形態で配置されてほぼ円形の外周部を形成する。ヨークプレート３２上に配置された後に、ブロック３８は、ヨークプレート３２に接着される。さらに、ブロック３８が最初にヨークプレート３２上に配置された時は、ブロックは磁化されていない。このブロック３８を磁化させるための本システム及び方法を以下に説明する。
【００１３】
複数のブロック３９は、ヨークプレート３０上に配置され、ネオジム・鉄・ホウ素（ＮｄＦｅＢ）のような希土類材料で構成される。図示するように、ブロック３９は、ほぼ立方体形状であり、ヨークプレート３０上に列の形態で配置されてほぼ円形の外周部を形成する。ヨークプレート３０上に配置された後に、ブロック３９は、ヨークプレート３０に接着される。さらに、ブロック３９が最初にヨークプレート３０上に配置された時は、ブロックは磁化されていない。このブロックを磁化させるための本システム及び方法を以下に説明する。
【００１４】
図５及び図６を参照すると、磁極ピース４２、４４が、任意選択的にそれぞれブロック３８、３９に結合される。磁極ピース４２は、ほぼリング形状をした、鉄のような強磁性体を含み、ブロック３８及びヨークプレート３２の上にボルト止めされる。同様に、磁極ピース４４は、ブロック３９及びヨークプレート３０の上に配置されたほぼリング形状の強磁性体を含む。
【００１５】
次に図３及び図７を参照して、例示的な実施形態による、磁石組立体１２のブロック３８及びブロック３９を磁化させるための磁化システム６０を説明する。本磁化システム６０は、アーム部分６２、６４と、ブラケット６６と、可動リンク部分６８と、電磁コイル７０と、電圧供給源７２と、スイッチ７４とを含む。
【００１６】
アーム部分６２、６４は、ブロックを磁化させる目的で、ヨークプレート及び該ヨークプレート上に配置された複数のブロック上全体にわたって適合するようになったほぼＣ字形状の組立体を形成するために設けられる。アーム部分６２、６４の各々は、鉄又は鉄合金のような強磁性体で構成される。具体的には、アーム部分６２、６４は、互いにほぼ平行に延びる。アーム部分６２は、ボルトを使用して互いに作動可能に結合されたアームセグメント８０、８２及び８４を含み、これらアームセグメント８０、８２及び８４は、ほぼＵ字形状の構造体を形成する。アームセグメント８０は、アームセグメント８２の第１の端部に結合される。さらに、アームセグメント８４は、アームセグメント８２の第２の端部に結合される。図示するように、電磁コイル７０は、アームセグメント８０に結合される。アーム部分６４は、ボルトを使用して互いに作動可能に結合されてほぼＵ字形状の構造体を形成したアームセグメント８６、８８及び９０を含む。アームセグメント８６は、アームセグメント８８の第１の端部に結合される。さらに、アームセグメント９０は、アームセグメント８８の第２の端部に結合される。電磁コイル７０とアームセグメント８６とは、互いから所定の距離（Ｄ）で配置され、この距離（Ｄ）は、ヨークプレート３２及びブロック３８の厚さと実質的に等しい。さらに、アームセグメント８４、９０は、互いに向かって延び、それらの間にエアギャップ１０５を形成する。
【００１７】
ブラケット６６は、アーム部分６２をアーム部分６４に作動可能に結合するために設けられる。ブラケット６６は、非磁性材料で構成され、互いに対向しかつ互いにほぼ平行に配置されたブラケット部分１００、１０２を含む。ブラケット部分１００、１０２は、該部分１００、１０２の各々の第１の端部に配置されたブラケットプレート１０４を介して互いに結合される。ブラケット部分１００、１０２はさらに、それぞれアームセグメント８４、９０に結合される。ブラケット６６はさらに、プッシュロッド１０６を使用してブラケット部分１００、１０２間で移動可能な可動部材６８を含む。可動部材６８は、鉄又は鉄合金で構成される。可動部材６８が第１の作動位置にある時、該部材６８は、アームセグメント８４、９０間のエアギャップ１０５内に配置されて、電磁束がアーム部分６２及び６４間を流れるのを可能にする。可動部材６８が、アームセグメント８４、９０から離れた第２の作動位置に移動された時、エアギャップ１０５が形成されて、電磁束がアーム部分６２及び６４間を流れるのが阻止される。
【００１８】
図７を参照すると、電圧源７２は、スイッチ７４を通して電磁コイル７０を励磁するために設けられる。スイッチ７４が閉鎖作動位置にある時、電磁コイル７０は、約１〜４テスラの電磁場を生成するのが好ましい。もちろん別の実施形態では、電磁コイル７０によって生成される電磁場は、４テスラよりも大きく又は１テスラよりも小さくすることができる。さらに、スイッチ７４が開放作動位置にある時、電磁コイル７０はもはや、電磁場を生成しない。
【００１９】
次に図８を参照して、磁化システム６０を使用して磁石組立体１２内のブロックを磁化させる方法を説明する。具体的には、本方法を、複数のブロック３８の２つのブロックを磁化させる方法に関して説明する。しかしながら、以下の方法を反復して繰り返すことによって、複数のブロック３８の全てを磁化させることになることに注目されたい。さらに、複数のブロック３８の各々を磁化させた後に、本方法は、複数のブロック３９の各々に対して反復して繰り返されることになる。
【００２０】
ステップ１３０において、アーム部分６２、６４は、該アーム部分６２に電磁コイル７０を結合した状態で、それぞれ第１の磁化していないブロック３８及び鉄製プレート３２に近接して配置される。
【００２１】
ステップ１３２において、電磁コイル７０は励磁されて、該電磁コイル７０から第１の磁化していないブロック３８及びプレート３２を貫通し、さらにアーム部分６２、６４を貫通して伝播する第１の磁場を生成して、第１のブロック３８を磁化させる。
【００２２】
ステップ１３４において、電磁コイル７０が所定の時間励磁された後に、該コイル７０は消磁される。
【００２３】
ステップ１３６において、可動リンク部材６８は、アーム部分６２、６４間の領域から離れるように移動されて、アーム部分６２、６４間にエアギャップを形成する。
【００２４】
ステップ１３８において、アーム部分６２、６４は、それぞれ第２の磁化していないブロック３８及び鉄製プレート３２に近接して配置される。
【００２５】
ステップ１４０において、可動リンク部材６８は、アーム部分６２、６４間のエアギャップを満たすようにアーム部分６２、６４間の領域内に移動されて、アーム部分６２、６４を互いに作動可能に結合する。
【００２６】
ステップ１４２において、電磁コイル７０は励磁されて、電磁コイル７０から第２の磁化していないブロック３８及びプレート３２を貫通し、さらにアーム部分６２、６４を貫通して伝播する第２の磁場を生成して、第２のブロック３８を磁化させる。
【００２７】
ステップ１４４において、電磁コイル７０が所定の時間励磁された後に、該コイル７０は消磁される。
【００２８】
最後に、ステップ１４６において、可動リンク部材６８は、アーム部分６２、６４間の領域から離れるように移動されて、アーム部分６２、６４間にエアギャップを形成する。
【００２９】
次に図９及び図１０を参照して、別の例示的な実施形態による、磁石組立体１２のブロック３８及びブロック３９を磁化させるための磁化システム１６０を説明する。本磁化システム１６０は、アーム部分６２、１６２と、ブラケット６６と、可動リンク部分６８と、電磁コイル７０と、電圧供給源７２と、スイッチ７４と、電磁コイル１６４とを含む。
【００３０】
磁石組立体１６０と磁石組立体１２との間の主な差異は、磁石組立体１６０が第２の電磁コイル（すなわち、電磁コイル１６４）を含むことである。さらに、磁石組立体１６０は、アーム部分６４の代わりにアーム部分１６２を含む。アーム部分１６２は、アームセグメント１６６、１６８及び１７０を含む。アームセグメント１６６は、アームセグメント１６８の第１の端部において該アームセグメント１６８に作動可能に結合される。さらに、アームセグメント１７０は、アームセグメント１６８の第２の端部に作動可能に結合される。セグメント１７０は、アームセグメント８４に向かって延び、それらの間にエアギャップを形成する。さらに、電磁コイル１６４は、アームセグメント１６６に作動可能に結合される。電磁コイル７０と電磁コイル１６４との間の距離（Ｄ２）は、ヨークプレート３２及びブロック３８の厚さと実質的に等しい。
【００３１】
次に図１１及び図１２を参照して、磁化システム１６０を使用して磁石組立体１２内のブロックを磁化させる方法を説明する。具体的には、本方法を、複数のブロック３８の２つのブロックを磁化させる方法に関して説明する。しかしながら、以下の方法を反復して繰り返すことによって、ブロック３８の全てを磁化させることになることに注目されたい。さらに、ブロック３８の全てを磁化させた後に、本方法は、複数のブロック３９の各々に対して反復して繰り返されることになる。
【００３２】
ステップ１８０において、アーム部分６２、１６２は、該アーム部分６２に電磁コイル７０を結合しかつ該アーム部分１６２に電磁コイル１６４を結合した状態で、それぞれ第１の磁化していないブロック３８及び鉄製プレート３２に近接して配置される。
【００３３】
ステップ１８２において、電磁コイル７０、１６４は励磁されて、該コイル７０、１６４から第１の磁化していないブロック３８及びプレート３２を貫通し、さらにアーム部分６２、１６２を貫通して伝播する磁場を生成して、第１のブロック３８を磁化させる。
【００３４】
ステップ１８４において、電磁コイル７０、１６４が所定の時間励磁された後に、該コイル７０、１６４は消磁される。
【００３５】
ステップ１８６において、可動リンク部材６８は、アーム部分６２、１６２間の領域から離れるように移動されて、アーム部分６２、１６２間にエアギャップを形成する。
【００３６】
ステップ１８８において、アーム部分６２、１６２は、それぞれ第２の磁化していないブロック３８及び鉄製プレート３２に近接して配置される。
【００３７】
ステップ１９０において、可動リンク部材６８は、アーム部分６２、１６２間のエアギャップを満たすようにアーム部分６２、１６２間の領域内に移動されて、アーム部分６２、１６２を互いに作動可能に結合する。
【００３８】
ステップ１９２において、電磁コイル７０、１６４は励磁されて、電磁コイル７０、１６４から第２の磁化していないブロック３８及びプレート３２を貫通し、さらにアーム部分６２、１６２を貫通して伝播する磁場を生成して、第２のブロック３８を磁化させる。
【００３９】
ステップ１９４において、電磁コイル７０、１６４が所定の時間励磁された後に、該コイル７０、１６４は消磁される。
【００４０】
最後に、ステップ１９６において、可動リンク部材６８は、アーム部分６２、１６２間の領域から離れるように移動されて、アーム部分６２、１６２間にエアギャップを形成する。
【００４１】
ＭＲＩ装置で使用する磁石組立体の複数の実質的に磁化していないブロックを磁化させるための本システム及び方法は、他のシステム及び方法に優る大きな利点をもたらす。具体的には、本システム及び方法は、比較的単純な磁化装置を使用して、磁石組立体の個々のブロックを磁化させることが可能になるという技術的効果をもたらす。その結果、複数のブロックを同時に磁化させるための大型の固定具及び電流駆動器は、もはや必要ない。
【００４２】
例示的な実施形態に関して本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本発明の要素に対して種々の変更を加えることができ、また本発明の要素を均等物で置き換えることができることは、当業者には解るであろう。加えて、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況に適合するように本発明の教示に対して多くの修正を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために開示した実施形態に限定されるものではなく、本発明は、目的とした特許請求の範囲の技術的範囲に属する全ての実施形態を含むことを意図している。さらに、第１の、第２の等の用語の使用は、いかなる重要性の順序をも示すものではなく、むしろ第１の、第２の等の用語は、１つの要素を他と区別するために使用する。さらに加えて、数詞のない用語の使用は、量的な制限を示すものではなく、むしろ記載した項目の少なくとも１つが存在することを示すものである。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ＭＲＩイメージングシステムの概略図。
【図２】図１のＭＲＩイメージングシステムで使用する永久磁石組立体の概略図。
【図３】例示的な実施形態による磁化システムの概略図。
【図４】図２の永久磁石組立体で使用するヨークプレート及びブロックの概略図。
【図５】磁極ピースをさらに含む、図２の永久磁石組立体の概略図。
【図６】磁極ピースをさらに含む、図２の永久磁石組立体の概略図。
【図７】図３の磁化システムを励磁するための電気回路の概略図。
【図８】別の例示的な実施形態による、図２の磁石組立体の磁化していないブロックを磁化させる方法のフローチャート。
【図９】別の例示的な実施形態による磁化システムの概略図。
【図１０】図９の磁化システムを励磁するための電気回路の概略図。
【図１１】別の例示的な実施形態による、図２の磁石組立体の磁化していないブロックを磁化させる方法のフローチャート。
【図１２】別の例示的な実施形態による、図２の磁石組立体の磁化していないブロックを磁化させる方法のフローチャート。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ＭＲＩ装置
１２  磁石組立体
３０、３２  ヨークプレート
３８、３９  磁化していないブロック
４２、４４  磁極ピース
６０、１６０  磁化システム
６２  第１のアーム部分
６６  ブラケット
６８  可動部分
７０、１６４  電磁コイル
７２  電圧供給源
１０５  エアギャップ
１６２  第２のアーム部分
【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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