(57)【要約】いくつかの側面によれば、B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するよう構成された永久磁石シムを製造する方法が提供される。本方法は、B0磁場の、所望されるB0磁場からの逸脱を決定する段階と、磁性材料に加えられたときに、決定された逸脱の少なくとも一部を補正する補正磁場を生成する磁気パターンを決定する段階と、前記磁気パターンを前記磁性材料に加えて前記永久磁石シムを製造する段階とを含む。いくつかの側面によれば、B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するための永久磁石シムが提供される。本永久磁石シムは、前記B0磁場のプロファイルを改善するための補正磁場を生成する所定の磁気パターンが加えられている磁性材料を有する。
2019515710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するよう構成された永久磁石シムを製造する方法であって：
前記B0磁場の、所望されるB0磁場からの逸脱を決定する段階と；
磁性材料に加えられたときに、決定された逸脱の少なくとも一部を補正する補正磁場を生成する磁気パターンを決定する段階と；
前記磁気パターンを前記磁性材料に加えて前記永久磁石シムを製造する段階とを含む、
方法。
【請求項２】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記磁性材料を複数の領域に論理的に分割することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記複数の領域のうちのどれが前記補正磁場に寄与するかを示す磁気パターンを決定することを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記補正磁場に寄与すると示される領域の磁化極性を示す磁気パターンを決定することを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記補正磁場に寄与すると示される領域の磁化強度を示す磁気パターンを決定することを含む、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記複数の領域のうちのどれが前記補正磁場に寄与しないかを示す磁気パターンを決定することを含む、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記磁気パターンを加えることが、前記補正磁場に寄与しないと示される領域に対応する磁性材料を除去する少なくとも一つの減法的プロセスを実行することを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記磁気パターンを加えることが、前記補正磁場に寄与しないと示される領域を除去するよう前記磁性材料をカットすることを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記磁気パターンを加えることが、前記補正磁場に寄与すると示される領域に磁性材料を与える少なくとも一つの加法的プロセスを実行することを含む、請求項３記載の方法。
【請求項１０】
前記磁気パターンを加えることが、前記補正磁場に寄与すると示される各領域を磁化する磁化ヘッドを用いて前記磁性材料をたどることを含む、請求項３記載の方法。
【請求項１１】
前記磁気パターンを加えることが、前記補正磁場に寄与すると示される領域に、それぞれの示される磁化強度に対応する量で磁性材料を与える少なくとも一つの加法的プロセスを含む、請求項５記載の方法。
【請求項１２】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記磁性材料のモデルを取得することを含み、前記磁性材料を論理的に分割することが、前記モデルを前記複数の領域に論理的に分割することを含む、請求項３記載の方法。
【請求項１３】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記磁気パターンを決定する前記モデルを使う最適化を実行することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記モデルを論理的に分割することが、前記モデルをモザイク化することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記最適化を複数の反復工程にわたって繰り返すことを含み、各反復工程について、前記モデルの少なくとも一部が、前の反復工程よりも高い分解能でモザイク化される、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
各反復工程で中間的な磁気パターンが決定され、それぞれの中間的パターンによって前記補正磁気パターンに寄与すると示される領域が、次の反復工程のために、より高い分解能でモザイク化される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記補正磁場が、前記B0磁石を製造する際の変動性から帰結する少なくともいくらかの非一様性を補正する、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記補正磁場が、前記B0磁石の設計に内在するおよび／または前記B0磁石の設計によって導入される少なくともいくらかの非一様性を補正する、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
前記補正磁場が、強磁性ヨークの存在から帰結する少なくともいくらかの非一様性を補正する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記補正磁場が、少なくとも部分的にはB0オフセットを補正する、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが第一の極性の磁化をもち、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが第二の極性の磁化をもつ、請求項２記載の方法。
【請求項２２】
前記第一の極性が前記第二の極性の逆である、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが、前記複数の領域のうちの他の少なくとも一つとは異なる場の強さで磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項２４】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に平行な方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項２５】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に整列した方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項２６】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に逆の方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項２７】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に逆の方向に磁化され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に整列した方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項２８】
前記磁性材料が、前記複数の領域に論理的に分割された実質的に平面状の表面を有しており、前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面に実質的に垂直な方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項２９】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場に実質的に垂直な方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項３０】
前記磁性材料が、前記複数の領域に論理的に分割された実質的に平面状の表面を有しており、前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面に実質的に平行な方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項３１】
前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に平行な方向に磁化され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に垂直な方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項３２】
前記磁性材料が、前記複数の領域に論理的に分割された実質的に平面状の表面を有しており、前記磁気パターンを前記磁性材料に加える結果として、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面と実質的に平行な方向に磁化され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面と実質的に垂直な方向に磁化される、請求項２記載の方法。
【請求項３３】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記補正磁場に寄与する前記磁性材料の体積を最小化する磁気パターンを決定することを含む、請求項２記載の方法。
【請求項３４】
前記磁気パターンを決定する段階が、前記補正磁場に寄与する前記磁性材料の体積を最大化する磁気パターンを決定することを含む、請求項２記載の方法。
【請求項３５】
前記B0磁場の逸脱を決定する段階が、前記B0磁場によって生成される前記B0磁場を測定することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３６】
前記B0磁場の逸脱を決定する段階が、前記B0磁石の属性に基づいて前記逸脱を計算することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３７】
B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するための永久磁石シムであって、前記永久磁石シムは、
前記B0磁場のプロファイルを改善するための補正磁場を生成する所定の磁気パターンが加えられている磁性材料を有する、
永久磁石シム。
【請求項３８】
前記補正磁場が、前記B0磁石を製造する際の変動性から帰結する少なくともいくらかの非一様性を補正する、請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項３９】
前記補正磁場が、前記B0磁石の設計に内在するおよび／または前記B0磁石の設計によって導入される少なくともいくらかの非一様性を補正する、請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項４０】
前記補正磁場が、強磁性ヨークの存在から帰結する少なくともいくらかの非一様性を補正する、請求項３９記載の永久磁石シム。
【請求項４１】
前記補正磁場が、少なくとも部分的にはB0オフセットを補正する、請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項４２】
前記磁性材料が複数の領域に論理的に分割されている、請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項４３】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが第一の極性の磁化をもち、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが第二の極性の磁化をもつ、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項４４】
前記第一の極性が前記第二の極性の逆である、請求項４３記載の永久磁石シム。
【請求項４５】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが、前記複数の領域のうちの他の少なくとも一つとは異なる場の強さで磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項４６】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に平行な方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項４７】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に整列した方向に磁化される、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項４８】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に逆の方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項４９】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に整列した方向に磁化され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に逆の方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項５０】
前記磁性材料が、前記複数の領域に論理的に分割された実質的に平面状の表面を有しており、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面に実質的に垂直な方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項５１】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場に実質的に垂直な方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項５２】
前記磁性材料が、前記複数の領域に論理的に分割された実質的に平面状の表面を有しており、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面に実質的に平行な方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項５３】
前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に平行な方向に磁化され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記B0磁場と実質的に垂直な方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項５４】
前記磁性材料が、前記複数の領域に論理的に分割された実質的に平面状の表面を有しており、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面と実質的に平行な方向に磁化され、前記複数の領域のうちの少なくとも一つが前記平面状の表面と実質的に垂直な方向に磁化されている、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項５５】
前記B0磁石は約0.2T以下かつ約0.1T以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、前記B0磁石と組み合わせた請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項５６】
前記B0磁石は約0.1T以下かつ約50mT以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、前記B0磁石と組み合わせた請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項５７】
前記B0磁石は約50mT以下かつ約20mT以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、前記B0磁石と組み合わせた請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項５８】
前記B0磁石は約20mT以下かつ約10mT以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、前記B0磁石と組み合わせた請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項５９】
当該永久磁石シムは、低磁場磁気共鳴撮像システムの二平面B0磁石によって生成される前記B0磁場のプロファイルを改善する補正磁場を生成する、請求項３７記載の永久磁石シム。
【請求項６０】
前記複数の領域はサイズが一様でない、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項６１】
前記複数の領域はサイズが一様である、請求項４２記載の永久磁石シム。
【請求項６２】
約0.2T以下の磁場強度でB0磁場を生成するよう構成されたB0磁石と；
前記B0磁場のプロファイルを改善する補正磁場を生成する所定の磁気パターンが加えられている磁性材料を有する少なくとも一つの永久磁石シムとを有する、
低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項６３】
前記補正磁場が、前記B0磁場の均一性を改善することによって前記B0磁場のプロファイルを改善する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項６４】
前記補正磁場が、前記B0磁石の製造から帰結する少なくともいくらかの非一様性を補正することによって前記B0磁場の均一性を改善する、請求項６３記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項６５】
前記補正磁場が、前記B0磁石の設計に内在するまたは前記B0磁石の設計によって導入される少なくともいくらかの非一様性を補正することによって前記B0磁場の均一性を改善する、請求項６３記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項６６】
当該低磁場磁気共鳴撮像システムの撮像領域内の磁束密度を増すよう前記B0磁石に磁気的に結合された強磁性ヨークをさらに有しており、前記補正磁場が、前記強磁性ヨークから帰結する少なくともいくらかの非一様性を補正することによって均一性を改善する、請求項６３記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項６７】
前記補正磁場が、少なくとも部分的にはB0オフセットを補正することによって前記B0磁場のプロファイルを改善する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項６８】
前記B0磁石が永久B0磁石を有する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項６９】
前記永久B0磁石が、複数の同心リングに配置された複数の永久磁石セグメントを含む、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項７０】
前記B0磁石が少なくとも一つのB0電磁石を有する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項７１】
前記B0磁石は約0.2T以下かつ約0.1T以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項７２】
前記B0磁石は約0.1T以下かつ約50mT以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項７３】
前記B0磁石は約50mT以下かつ約20mT以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項７４】
前記B0磁石は約20mT以下かつ約10mT以上のB0磁場強度のB0磁場を生成する、請求項６２記載の低磁場磁気共鳴撮像システム。
【請求項７５】
B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するための永久磁石シムを製造するためのシステムであって、当該システムは：
前記永久磁石シムを製造するために磁化されるべき磁性材料を受け入れるよう構成された支持フレームと；
前記磁性材料の論理的に分割された領域を磁化するのに十分な磁場を生成できる少なくとも一つの磁化ヘッドと；
前記B0磁場のプロファイルを改善する補正磁場を生成する所望される磁気パターンに従って前記磁性材料を磁化するために、一連の位置において前記磁性材料の近傍に前記磁化ヘッドを自動的に位置させるよう構成された少なくとも一つのコントローラとを有する、
システム。
【請求項７６】
前記少なくとも一つの磁化ヘッドが、動作させられたときに前記磁性材料の諸領域を磁化することを容易にする磁場を生成する少なくとも一つのコイルを有する、請求項７５記載のシステム。
【請求項７７】
前記少なくとも一つの磁化ヘッドが、永久磁石を有する、請求項７５記載のシステム。
【請求項７８】
前記少なくとも一つの磁化ヘッドが、前記B0磁場と実質的に平行な方向に諸領域を磁化させるよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項７９】
前記少なくとも一つの磁化ヘッドが、前記B0磁場と実質的に整列したおよび実質的に反整列した方向に諸領域を磁化させるよう構成されている、請求項７８記載のシステム。
【請求項８０】
前記磁性材料が、選択的に磁化される実質的に平面状の表面を有しており、前記少なくとも一つの磁化ヘッドが、前記平面状の表面に実質的に垂直な方向に諸領域を磁化するよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項８１】
前記磁化ヘッドが、前記B0磁場に実質的に垂直な方向に諸領域を磁化させるよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項８２】
前記磁性材料が、選択的に磁化される実質的に平面状の表面を有しており、前記少なくとも一つの磁化ヘッドが、前記平面状の表面に実質的に平行な方向に諸領域を磁化させるよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項８３】
前記少なくとも一つの磁化ヘッドが：
前記B0磁場と実質的に平行な方向に諸領域を磁化させるよう構成された第一の磁化ヘッドと；
前記B0磁場と実質的に垂直な方向に諸領域を磁化させるよう構成された第二の磁化ヘッドとを含む、
請求項７５記載のシステム。
【請求項８４】
前記磁性材料が、選択的に磁化される実質的に平面状の表面を有しており、
前記少なくとも一つの磁化ヘッドが：
前記平面状の表面と実質的に平行な方向に諸領域を磁化させるよう構成された第一の磁化ヘッドと；
前記平面状の表面と実質的に垂直な方向に諸領域を磁化させるよう構成された第二の磁化ヘッドとを含む、
請求項７５記載のシステム。
【請求項８５】
前記少なくとも一つのコントローラが、前記少なくとも一つの磁化ヘッドが少なくとも一つの次元で制御されることを許容するよう前記少なくとも一つの磁化ヘッドに結合された一つまたは複数の線形ステージを有する、請求項７５記載のシステム。
【請求項８６】
前記一つまたは複数の線形ステージが、前記少なくとも一つの磁化ヘッドが少なくとも二つの次元で制御されることを許容するよう前記少なくとも一つの磁化ヘッドに結合されている、請求項８５記載のシステム。
【請求項８７】
前記少なくとも一つのコントローラが、前記第一の磁化ヘッドおよび前記第二の磁化ヘッドの間で選択することができる、請求項８４記載のシステム。
【請求項８８】
前記第一の磁化ヘッドおよび前記第二の磁化ヘッドは回転可能なコンポーネントに結合され、前記少なくとも一つのコントローラは、前記回転可能なコンポーネントを回転させることにより、前記第一の磁化ヘッドおよび前記第二の磁化ヘッドの間で選択する、請求項８７記載のシステム。
【請求項８９】
前記コントローラが、前記少なくとも一つの磁化ヘッドが上げられたり下げられたりすることを許容する少なくとも一つの機構を含む、請求項７５記載のシステム。
【請求項９０】
前記少なくとも一つのコントローラが、前記少なくとも一つの磁化ヘッドによって生成される磁場をオンにしたりオフにしたりするよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項９１】
前記少なくとも一つのコントローラが、前記磁性材料を磁化させるよう動作可能になるよう前記磁化ヘッドを従事させるよう構成され、前記磁性材料を磁化させることを妨げられるよう前記磁化ヘッドを解放するよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項９２】
前記少なくとも一つのコントローラが、前記少なくとも一つのコイルに電流を提供することにより前記少なくとも一つの磁化ヘッドによって生成される磁場をオンにするよう構成され、前記少なくとも一つのコントローラが、前記少なくとも一つのコイルに電流を提供することを中断することにより前記少なくとも一つの磁化ヘッドによって生成される磁場をオフにするよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項９３】
前記少なくとも一つのコントローラは、前記少なくとも一つの磁化ヘッドによって生成される磁場の極性を制御するよう構成されている、請求項７５記載のシステム。
【請求項９４】
前記少なくとも一つのコントローラは、所望される極性の磁場を生成するよう前記少なくとも一つのコイルを動作させることによって、前記少なくとも一つの磁化ヘッドによって生成される磁場の極性を制御するよう構成されている、請求項９３記載のシステム。
【請求項９５】
前記少なくとも一つの磁化ヘッドは：
第一の極性で諸領域を磁化させるよう構成された第一の永久磁化ヘッドと；
第二の極性で諸領域を磁化させるよう構成された第二の永久磁化ヘッドとを含み、
前記少なくとも一つのコントローラは、前記第一の永久磁化ヘッドおよび前記第二の永久磁化ヘッドの間で選択することによって前記極性を制御する、
請求項９３記載のシステム。
【請求項９６】
回転可能なコンポーネントをさらに有しており、前記回転可能なコンポーネントは、前記磁性材料が前記回転可能なコンポーネントに結合されているとき、前記磁性材料が回転されるよう回転されることができる、請求項７５記載のシステム。
【請求項９７】
前記磁化ヘッドの近傍に位置された前記磁性材料の部分を加熱して、前記永久磁石シムの前記部分を磁化するために必要とされる磁場を低減するよう構成された加熱コンポーネントをさらに有する、請求項７５記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
磁気共鳴撮像（MRI）は、数多くの用途のための重要な撮像モダリティーであり、人体内部の画像を生成するために臨床および研究の場面において幅広く利用されている。一般論として、MRIは磁気共鳴（MR）信号を検出することに基づく。磁気共鳴信号は、加えられた電磁場の結果として生じる状態変化に応答して原子によって放出される電磁波である。たとえば、核磁気共鳴（NMR）技法は、撮像されるオブジェクトにおける原子（たとえば人体の組織内の原子）の核スピンの再整列または緩和の際に励起された原子の核から放出されるMR信号を検出することに関わる。検出されたMR信号は処理された画像を生成してもよい。該画像は、医療用途の文脈では、診断、治療および／または研究目的のために体内の内部構造および／または生体過程の調査を許容する。
【０００２】
MRIは、他のモダリティーの安全上の懸念なしに（たとえば撮像される被験体を電離放射線、たとえばX線にさらしたり体内に放射性物質を導入したりする必要なしに）比較的高い解像度およびコントラストをもつ非侵襲的な画像を生成できるため、生体撮像のための魅力的な撮像モダリティーを提供する。さらに、MRIは、他の撮像モダリティーが取得するのに好適でないまたは取得できない構造および／または生体過程についての情報を捕捉することができる。たとえば、MRIは軟組織の間のコントラストを提供するのに特に好適である。しかしながら、通常のMRI技法にはいくつかの欠点がある。それには、所与の撮像用途について、相対的に高い設備費用、限られた可用性（たとえば臨床MRIスキャナへのアクセスを得ることの困難および費用）、画像取得プロセスの長さなどが含まれる。
【０００３】
臨床MRIにおける潮流は、スキャン時間、画像解像度および画像コントラストの一つまたは複数を改善するためにMRIスキャナの磁場強度を高めることであったが、それはMRI撮像の費用を押し上げる。大半の設置されているMRIスキャナは少なくとも1.5または3テスラ（T）を使って動作する。これはスキャナの主磁場B0の磁場強度をいう。臨床MRIスキャナについての大まかな推定費用はテスラ当たり百万ドルのオーダーである。これは、そのようなMRIスキャナを運用することに関わるかなりの運用、サービスおよびメンテナンス費用は考慮に入れてもいない。
【０００４】
さらに、通常の高磁場MRIシステムは典型的には、その中で被験体（たとえば患者）が撮像される強い一様な静磁場（B0）を生成するために大きな超伝導磁石および付随する電子回路系を必要とする。超伝導磁石はさらに、導体を超伝導状態に保つために低温設備を必要とする。そのようなシステムのサイズは、磁気コンポーネント、電子回路系、熱管理システムおよび制御コンソール領域のために複数の部屋を含む典型的なMRI設備ではかなりのものである。制御コンソール領域は、MRIシステムの磁気コンポーネントを隔離するための特別にシールドされた部屋を含む。MRIシステムのサイズおよび費用は一般にその使用を、病院および学術研究センターのような、MRIシステムを購入して維持する十分なスペースおよびリソースをもつ施設に限定する。高磁場MRIシステムの高いコストおよび実質的なスペース要件は、MRIスキャナの限られた可用性につながる。よって、MRIスキャンが有益なのに上記の制限のために実際的でないまたは不可能である臨床状況がよくある。これについては下記でさらに論じる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの実施形態は、B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するよう構成される永久磁石シムを製造する方法であって、B0磁場の、所望されるB0磁場からの逸脱を決定する段階と、磁性材料に加えられたときに、決定された逸脱の少なくとも一部を補正する補正磁場を生成する磁気パターンを決定する段階と、前記磁気パターンを前記磁性材料に加えて前記永久磁石シムを製造する段階とを含む、方法を含む。
【０００６】
いくつかの実施形態は、B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するための永久磁石シムであって、前記永久磁石シムは、前記B0磁場のプロファイルを改善するための補正磁場を生成する所定の磁気パターンが加えられている磁性材料を有する、永久磁石シムを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態は、約0.2T以下の磁場強度でB0磁場を生成するよう構成されたB0磁石と、前記B0磁場のプロファイルを改善するための補正磁場を生成する所定の磁気パターンが加えられている磁性材料を有する少なくとも一つの永久磁石シムとを有する低磁場磁気共鳴撮像システムを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態は、B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するための永久磁石シムを製造するためのシステムであって、前記システムは、前記永久磁石シムを製造するために磁化されるべき磁性材料を受け入れるよう構成された支持フレームと、前記磁性材料の論理的に分割された領域を磁化するのに十分な磁場を生成できる少なくとも一つの磁化ヘッドと、前記B0磁場のプロファイルを改善するための補正磁場を生成する所望される磁気パターンに従って前記磁性材料を磁化するために一連の位置において前記磁性材料の近傍に前記磁化ヘッドを自動的に位置させるよう構成された少なくとも一つのコントローラとを有する、システムを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態は、B0磁石によって生成されるB0磁場を調整するための永久磁石シムであって、前記永久磁石シムは、複数の領域に論理的に分割された磁性材料の少なくとも一つのシートを有し、前記複数の領域は、前記B0磁石によって生成されるB0磁場を調整するための磁場を生成するための所定のパターンに従って選択的に磁化されている、永久磁石シムを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態は、B0磁石によって生成されるB0磁場を調整するために磁性材料からシムを製造する方法であって、前記方法は、B0磁石によって生成されるB0磁場を測定する段階と、B0磁場のプロファイルを改善するための補正磁場を決定する段階と、前記磁性材料に加えられたときに、前記補正磁場を少なくとも部分的には生成する磁気パターンを決定する段階と、前記磁気パターンに従って前記磁性材料の諸領域を磁化する段階とを含む、方法を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態は、B0磁石によって生成されるB0磁場を調整するための永久磁石シムを製造するためのシステムであって、前記システムは、前記永久磁石シムを製造するために磁化されるべき磁性材料を受け入れるよう構成された支持フレームと、前記磁性材料の諸領域を磁化するのに十分な磁場を生成できる少なくとも一つの磁化ヘッドと、所望されるパターンに従って前記磁性材料を磁化するために一連の位置において前記磁性材料の近傍に前記磁化ヘッドを自動的に位置させるよう構成された少なくとも一つのコントローラとを有する、システムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
開示される技術のさまざまな側面および実施形態は以下の図面を参照して記述される。図面は必ずしも同縮尺で描かれてはいないことは理解しておくべきである。
【００１３】
【図１】ＡおよびＢは、いくつかの実施形態に基づく、所望されるパターンに従って材料を磁化するための自動化された装置のそれぞれ側面図および上面図である。
【００１４】
【図２】いくつかの実施形態に基づく、所望されるパターンに従って材料を磁化するための自動化された装置のための別の構成を示す図である。
【００１５】
【図３】いくつかの実施形態に基づく、所望されるパターンに従って材料を磁化するための自動化された装置のための別の構成を示す図である。
【００１６】
【図４】いくつかの実施形態に基づく、所望されるパターンに従って材料を磁化するための自動化された装置のためのさらなる構成を示す図である。
【００１７】
【図５】ＡおよびＢは、いくつかの実施形態に基づく、所望されるパターンに従って材料を磁化するための二連磁化ヘッドを有する自動化された装置を示す図である。
【００１８】
【図６】いくつかの実施形態に基づく、B0磁場のプロファイルを改善するよう構成された永久磁石シムを製造する方法を示す図である。
【００１９】
【図７Ａ】いくつかの実施形態に基づく、B0磁石のB0磁場を測定するための技法を示す図である。
【図７Ｂ】いくつかの実施形態に基づく、B0磁石のB0磁場を測定するための技法を示す図である。
【図７Ｃ】いくつかの実施形態に基づく、B0磁石のB0磁場を測定するための技法を示す図である。
【図７Ｄ】いくつかの実施形態に基づく、B0磁石のB0磁場を測定するための技法を示す図である。
【００２０】
【図８】いくつかの実施形態に基づく、B0磁石のB0磁場を測定するためのさらなる技法を示す図である。
【００２１】
【図９】Ａ〜Ｃは、いくつかの実施形態に基づく、磁性材料を複数の領域に論理的に分割するための例示的な技法を示す図である。
【００２２】
【図１０】Ａ〜Ｃは、いくつかの実施形態に基づく、磁性材料を複数の領域に論理的に分割するための例示的な技法を示す図である。
【００２３】
【図１１】いくつかの実施形態に基づく、永久磁石シムを提供するために磁性材料に加える磁気パターンを決定する方法を示すフローチャートである。
【００２４】
【図１２】Ａは、いくつかの実施形態に基づく、磁性材料のモデルのモザイク状にされた論理的分割の例を示す図である。
【００２５】
Ｂは、少なくとも部分的には図１に示した方法を実行することによって決定される例示的な磁気パターンを示す図である。
【００２６】
【図１３】いくつかの実施形態に基づく、適応的な論理的分割を使って磁気パターンを決定する方法を示すフローチャートである。
【００２７】
【図１４】Ａは、いくつかの実施形態に基づく、磁性材料の例示的な論理的分割を示す。
【００２８】
Ｂは、いくつかの実施形態に基づく、第一の論理的分割を使った第一の反復工程の間に決定される磁気パターンを示す。
【００２９】
Ｃは、決定された磁気パターンに基づいて分割し直された図１４のＢに示される磁気パターンの一部を示す。
【００３０】
Ｄは、図１４のＢに示される磁気パターンによって補正磁場に寄与するとして示される諸エリアにおける論理的分割の分解能を増すことによって生成される適応された論理的分割を示す。
【００３１】
【図１５Ａ】いくつかの実施形態に基づく、前の反復工程で決定された磁気パターンに基づいて論理的分割を洗練する複数の反復工程のそれぞれで決定された磁気パターンを示す図の一つである。
【図１５Ｂ】いくつかの実施形態に基づく、前の反復工程で決定された磁気パターンに基づいて論理的分割を洗練する複数の反復工程のそれぞれで決定された磁気パターンを示す図の一つである。
【図１５Ｃ】いくつかの実施形態に基づく、前の反復工程で決定された磁気パターンに基づいて論理的分割を洗練する複数の反復工程のそれぞれで決定された磁気パターンを示す図の一つである。
【図１５Ｄ】いくつかの実施形態に基づく、前の反復工程で決定された磁気パターンに基づいて論理的分割を洗練する複数の反復工程のそれぞれで決定された磁気パターンを示す図の一つである。
【図１５Ｅ】いくつかの実施形態に基づく、前の反復工程で決定された磁気パターンに基づいて論理的分割を洗練する複数の反復工程のそれぞれで決定された磁気パターンを示す図の一つである。
【００３２】
【図１６】いくつかの実施形態に基づく、磁場補正に寄与する領域の数を最大化する最適化を使って決定された磁気パターンを示す図である。
【００３３】
【図１７】ＡおよびＢは、いくつかの実施形態に基づく、B0電磁石を示す。該B0電磁石のために永久磁石シムが製造されうる。
【００３４】
【図１８】いくつかの実施形態に基づく、そのために永久磁石シムが製造されうるところの例示的な永久B0磁石を示す図である。
【００３５】
【図１９】いくつかの実施形態に基づく、そのために永久磁石シムが製造されうるところのもう一つの例示的な永久B0磁石を示す図である。
【００３６】
【図２０】いくつかの実施形態に基づく、磁性材料に加えられたときに、ヨーク効果を補償するよう構成された補正磁場を生成する磁気パターンを示す図である。
【００３７】
【図２１】いくつかの実施形態に基づく、図２０に示した磁気パターンを加えることによって製造された永久磁石シムが、ヨーク効果を補償するために永久B0磁石の永久磁石リングの上に位置されたところを示す図である。
【００３８】
【図２２】いくつかの実施形態に基づく、図２０に示した磁気パターンを加えることによって製造された永久磁石シムが、ヨーク効果を補償するために永久B0磁石の永久磁石リングの上に位置されたものと、図１５Ｅの磁気パターンを加えることによって製造された永久磁石シムとを示す図である。
【００３９】
【図２３】ＡおよびＢは、いくつかの実施形態に基づく、永久磁石シムを製造するために磁気パターンに従って磁性材料を磁化するための磁気ヘッドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
一般に、MRIにおいて使うために満足のいくプロファイル（たとえば所望される磁場強度および／または均一性のB0磁場）をもつB0磁場を生成するために、B0磁石は何らかのレベルのシミングを必要とする。シミング（shimming）とは、磁気共鳴撮像装置の磁場、しばしばB0磁場を調整、補正および／または改善するためのさまざまな技法の任意のものをいう。同様に、シム（shim）とは、（たとえば磁場を生成、変更または他の仕方で修正することによって）シミングを実行する何か（たとえばオブジェクト、コンポーネント、デバイス、システムまたはそれらの組み合わせ）をいう。シミングのための通常の技法は、比較的時間および／またはコストがかかり、意図される目的のために好適になるようB0磁場を調整するためには、専門家によるかなりの手作業の努力を要することがしばしばである。本発明者らは、いくつかの実施形態によれば、MRIのためのB0磁石のための、より効率的であるおよび／またはコスト効率のよいシミングを容易にするいくつかの技法を開発した。いくつかの実施形態は、低磁場MRIにおける使用に好適であるが、本稿に記載される技法は低磁場コンテキストでの使用のために限定されるものではない。
【００４１】
MRIスキャナ市場は、特に医療または臨床MRI用途については、圧倒的に高磁場システムが優勢である。上記で論じたように、医療撮像における一般的な潮流は、ますます大きな磁場強度をもつMRIスキャナを生産することであり、臨床MRIスキャナの大半は1.5Tまたは3Tで動作する。研究場面では7Tおよび9Tといった、より高い磁場強度が使われる。本稿での用法では、「高磁場」とは一般に、臨床場面において現在使われているMRIシステムを指し、より具体的には、1.5T以上の主磁場（すなわちB0磁場）で動作するMRIシステムを指す。ただし、0.5Tから1.5Tまでの間で動作する臨床システムもしばしば「高磁場」と特徴付けられる。約0.2Tから0.5Tまでの間の磁場強度は「中磁場」と特徴付けられ、高磁場領域での場の強さが増し続けるにつれて、0.5Tから1.5Tまでの間の範囲の磁場強度は中磁場と特徴付けられたこともある。対照的に、「低磁場」は一般に約0.2T以下のB0磁場で動作するMRIシステムを指す。ただし、0.2Tから約0.3Tまでの間のB0磁場をもつシステムは、高磁場領域のハイエンドにおける磁場強度の上昇の結果として、時に低磁場と特徴付けられてきた。低磁場領域内で、0.1T未満のB0磁場で動作する低磁場MRIシステムは、本稿では「超低磁場」（very  low-field）と称され、10mT未満のB0磁場で動作する低磁場MRIシステムは本稿では「極低磁場」（ultra-low  field）と称される。
【００４２】
高磁場MRIシステムの魅力は、より低磁場のシステムに比して、改善される分解能および／または短縮されるスキャン時間を含む。それが、臨床および医療MRI用途における使用のためのますます高い磁場強度への圧力の動機となっている。しかしながら、上記で論じたように、MRIシステムの磁場強度を増すことは、MRIスキャナのコストおよび複雑さを増し、よって、その可用性を制限し、汎用および／または広く利用可能な撮像解決策としてのその使用を妨げる。上記で論じたように、高磁場MRIの高いコストへのかなりの寄与要因は、高価な超伝導ワイヤおよび該ワイヤを超伝導状態に保つための低温冷却システムである。たとえば、高磁場MRIシステムのためのB0磁石はしばしば超伝導ワイヤを使うが、超伝導ワイヤはそれ自身高価であるばかりでなく、超伝導状態を維持するために高価で複雑な低温設備を必要とする。
【００４３】
低磁場MRIは、高磁場MRIの費用、複雑さおよび可用性の欠如に寄与する要因の多くをなくすことができる、比較的低コストで高い可用性の、高磁場MRIへの代替を提供する魅力的な撮像解決策を提示する。高磁場MRIの高いコストに寄与する比較的有意な要因は、B0磁場の生成後フィールド補正の費用を含む。特に、B0磁石によって生成される磁場を調整するためにB0磁石の製造および組み立て後に使われる通常のシミング技法は、時間がかかり、高価である。より具体的には、B0磁石が製造されるとき、該B0磁石は典型的には、要求される精度レベルで所望されるプロファイル（たとえば、所望される場の均一性）をもつB0磁場を生成しない。特に、設計、製造公差、環境などを含む要因が、場の変動を生じさせ、そのため、組み立て後、B0磁場は満足いかないプロファイルをもつことは確実である。
【００４４】
結果として、MRIシステムが配備され、運用されることができる前に、B0磁石によって生成されるB0磁場の補正が一般に必要とされる。B0磁場を補正するために、通常のシミング技法は典型的には、専門家がかなりの時間をかけることを要する手作業のシミング・プロセスを用い、そのためかなりのコストを伴う。たとえば、通常のシミング技法は典型的には、B0磁場が測定され、必要な補正が決定されて配備され、そのプロセスが満足のいくB0磁場が生成されるまで繰り返されるという逐次反復プロセスに関わる。この逐次反復プロセスは通常、かなりの手作業の関わりをもって実行され、専門知識およびかなりの時間（たとえば最低でも一日、より典型的にはより長い時間）を要する。
【００４５】
別のシミング技法は、MRIシステムの視野に対して空間的に配列された補正コイルまたはシム・コイル（たとえば高周波磁気コイル）のアレイを提供することに関わる。満足のいくB0磁場が生成されるようB0磁場を調整するために、組み立てられたB0磁石の測定されたB0磁場およびそれから計算される磁場補正に基づいて、適切な電流が計算され、対応する補正コイルに加えられる。この解決策は比較的ストレートで、B0磁場補正を実行するために必要とされる時間を短縮するが、補正コイルのアレイがスペースを取り、電力を消費し、コストを増す。特に、補正コイルは典型的には、厳密な安定性要求をもつ電流源を必要とする。そのような電流源は一般に高価であり、比較的著しい量の電力を消費する。さらに、補正コイルおよび付随する電流源は典型的には、動作中に傾斜コイルによって誘起される潜在的に高い電圧に耐えるよう設計されなければならない。結果として、補正コイルによるシミングは典型的にはこれらの欠点を伴い、いくつかのシステムにとっては好適であるものの、いくつかのシステムにとっては、それほど魅力的ではない解決策となる。
【００４６】
上記で論じたように、たとえば高磁場MRIにおいて使われる通常のシミング技法はしばしばかなりの専門家の寄与を要する。受動的シミングと称される一つのそのような技法は、主磁場を補正するために必要に応じてB0磁場を調整するよう、鋼片を加えることに関わる。これは、典型的には、鋼片をMRI装置のボアのあたりで、専門家によって計算された位置に注意深く配置することによる。たとえば、満足のいく磁場プロファイルを生成するためにB0磁場を調整するための特定の諸位置に手作業で配置されることのできる鋼「トークン」（すなわち、磁化されたときに既知の磁場を生じる鋼片）を保持するよう構成された一連のトレイをもつMRI装置が製造されてもよい。鋼トークンは、さらなる電力入力を要求することなく、システムの主磁場によって磁化される。
【００４７】
しかしながら、B0磁石の近傍に（たとえばボアのあたりに）トークンを手作業で配置するプロセスは時間がかかり、一般に、このシミング・プロセスを実行するために専門家の手が空いていることを必要とする。そのような受動的シミング技法の、特に高磁場コンテキストにおけるさらなる欠点は、B0磁場調整がB0磁場の方向に制限されるということである。具体的には、上記で論じたように、そのような受動的シムはB0磁場によって磁化され、よって同じ方向の磁場を生じる。他の方向では磁場寄与は一般には可能ではない。たとえば典型的な材料の事前に磁化されたシムが他の方向の磁場を生成するよう設けられたとしても、通常のMRIシステムの比較的高い磁場強度が一般に、そのような受動的シムの磁場をB0磁場の方向に再整列させるよう十分な強制力を提供するからである。よって、通常のMRIシステムにおいてB0磁石の近傍に強磁性材料を位置させる技法は、一般に、主B0磁場と同じ方向に配向した補正磁場に限定される。
【００４８】
さらに、通常の受動的シミング技法が時間がかかり高価であることに加えて、その使用には、特に低磁場コンテキストにおいて、さらなる課題がある。特に、低磁場MRIの低磁場特性では、受動的なシムのためのよく使われる材料（たとえば鋼）は、目標B0磁場の低い磁場強度（たとえば、限定しない例として、10〜50mTの範囲の磁場強度）によっては飽和まで駆動されないことがありうる。その結果生じる非線形の磁気挙動が、シミング・プロセスを複雑化し、および／または満足いくように用いることを難しく（潜在的には不可能に）する。このように、通常の受動的シミング技法は、この追加的な理由により、低磁場MRIのためには好適でないことがありうる。
【００４９】
本発明者らは、永久磁石シムが任意の配向で多くの低磁場コンテキストにおいて利用されて、低磁場MRI装置のB0磁場を補正することにおける柔軟性および精密性の手段を提供しうることを認識するに至った。そのような受動的シミング技法は、一般に、B0磁石によって生成される高い磁場強度のため、高磁場コンテキストでは利用可能でない。B0磁石はたとえば、磁性材料の磁化を、B0磁場の方向に整列させてしまう。永久磁石とは、いったん磁化されたらそれ自身の持続的な磁場を維持する任意のオブジェクトまたは材料をいう。磁化されて永久磁石を生じることのできる材料は、本稿では、強磁性体または単に磁性体と称され、限定しない例として、鉄、ニッケル、コバルト、ネオジム（NdFeB）合金、サマリウムコバルト（SmCo）合金、アルニコ（AlNiCo）合金、ストロンチウムフェライト、バリウムフェライトなどを含む。永久磁石材料（たとえば、磁化させる場によって飽和まで駆動された磁化可能な材料）は、駆動場が取り除かれたときにその磁場を保持する。特定の材料によって保持される磁化の量はその材料の残留磁気と称される。ひとたび飽和まで駆動されたときの材料を消磁するために必要とされる反対方向の磁場の強さは、その物質の保持力と称される。
【００５０】
いくつかの例示的な低磁場MRIシステムの低磁場強度特性は典型的には、たいていの一般的に使われる磁性材料の保持力を超えるには不十分なので、消磁されたりB0磁場に揃うよう再磁化されたりすることなく、永久磁石シムがB0磁場に沿う以外の配向に配列されることができる。たとえば、永久磁石シムは、低磁場MRIシステムのB0磁場を、B0磁場の方向に、B0磁場の逆方向に、B0磁場と平行または横方向に、あるいは中間の方向もしくは配向で調整するために使われることができ、B0磁場を補正するための解決策のスペースを有意に拡大する。いくつかの実施形態によれば、低磁場MRIシステムによって生成されたB0磁場の補正を容易にするために、少なくとも一つの永久磁石シムが、B0磁場に整列されていない磁場を生成するために配列される。この技法は、B0磁場の強さがシムをB0磁場の方向に磁化し直すには不十分なままである限り、低磁場コンテキストに限定されない。
【００５１】
上記で論じたように、多くの通常のシミング技法は、MRIシステムのB0磁石（たとえば製造後の未補正のB0磁石）によって生成される満足いかない磁場変動を評価し、補正するために、大かがりな手作業の関与を必要とする。本発明者らは、B0磁石によって生成されるB0磁場を補正すること、たとえば不完全な製造プロセスから帰結する少なくとも一部の磁場不均一性を補正することに関わる手作業の努力を最小限にする技法を開発した。特に、本発明者らは、B0磁石によって生成されるB0磁場に対する磁場補正を提供するために磁性材料をパターニングするための自動化された技法を開発した。自動化されたまたは自動的にという用語は、実質的に人間の関与なしに所与の工程または機能の実質を実行するプロセスをいう。自動化されたプロセスにおいて、たとえば所与の工程または機能を実行するよう装置をプログラムしたこと、あるいは装置にデータを与え、自動化されたプロセスを実行するよう装置に命令するまたは装置を従事させることによって人間が関わっていてもよいが、自動化されたプロセス、工程または機能の実質的部分は、人間ではなく装置によって実行される。少なくとも部分的に永久磁石シムを製造するために磁性材料に磁気パターンを自動的に加えるためのいくつかの例示的な自動化されたプロセスが、下記でさらに詳細に論じられる。
【００５２】
いくつかの実施形態によれば、材料の磁化されていないシートが、MRIシステム（たとえば低磁場MRIシステム）によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するよう構成されたパターンで磁化される。たとえば、磁化されていない材料のシートは、MRIシステムのB0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善する（たとえばB0磁場不均一性を改善する）磁場を生成する所望されるパターンで該材料を磁化するようプログラムされることのできる自動化された磁化ヘッドによって磁化されてもよい。いくつかの実施形態では、磁化されていない領域（たとえば切磁化パターンの外部の領域）はそのまま残され、自動化された磁化ヘッドを介して材料に加える磁気パターンを決定するときには、B0磁場におけるその磁化が、かかる磁化が生起する限りにおいて、考慮に入れられる。他の実施形態では、磁化されていない領域は、結果として得られるシムをシステム、たとえば低磁場MRIシステムに組み込むのに先立って（たとえば切断により）除去される。
【００５３】
他の実施形態によれば、磁化の所望されるパターンは、自動化された磁化ヘッドによって達成される。該磁化ヘッドは、結果として得られる磁気パターンがMRIシステムのB0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善する磁場を生成するよう、離散的な諸位置において磁場を配向させるよう、磁化された材料片に対して作用する。たとえば、材料片は初期には、高い空間周波数で交互の極性で磁化されていてもよく、それにより生成される磁場は材料から短い距離で打ち消し合う。こうして、最大限に磁化されている（たとえば飽和されている）ものの、磁化した材料はB0磁場の関心領域において（たとえばMRIシステムの視野内で）磁化されていないように見える。材料に所望される磁気パターンを加えるために、自動化された磁化システムは、所望されるパターンに従って材料を磁化する一方、残りの材料は手つかずにして、これらの領域では高い空間周波数の極性が保持されるよう、磁化ヘッドを制御してもよい。このようにして、パターニングされたシムがシステムに加えられるとき、これらの領域は関心領域における磁場に影響しないが、磁化されているので、MRIシステムのB0磁場の影響にはそれほど感受性はない。
【００５４】
いくつかの実施形態によれば、自動化された減法的プロセスを使って磁気パターンが磁性材料に加えられる。たとえば、磁性材料は、自動化された切削技法を使って（たとえばコンピュータ数値制御（CNC:  computer  numerical  control）ルーター（router）、レーザー・カッターなどを使って）パターニングされて、MRIシステムのB0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善する磁化された材料のパターンを生成してもよい。たとえば、B0磁石（たとえば低磁場MRI装置のB0磁石）によって生成されたB0磁場の補正を容易にするための所望される磁場を残りの材料が生成するよう、所望されるパターンに従って永久磁性材料を磁化する代わりに、事前に磁化された材料が磁気パターンに従ってカットされてもよい。あるいはまた、B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するよう構成された決定されたパターンに従って磁性材料をカットすることによって磁性材料がパターニングされた後に、磁性材料が磁化されてもよい。他の自動化された減法的プロセスは、さまざまな減法式3Dプリンティング・プロセスなどの任意のものを含む。
【００５５】
いくつかの状況では、B0磁場のプロファイルを改善するために決定された磁気パターンが、分離されていてもよい。それにより、材料をカットしたりまたは他の仕方で除去したりした後の結果として得られる材料は、複数の別個のつながっていない領域をもつ。これらの状況に対処するために、磁性材料をパターニングするプロセスの間、磁性材料はまず、カットされていないまたは完全にはカットされていない基板層に接着されてもよく、それにより、つながっていない領域はそれらの互いに対する関係を維持し、それにより、所望される補正磁場が生成される。あるいはまた、磁性材料がカットされるのと同じパターンが基板（たとえば接着基板）上にトレースされてもよく、加工された片が対応するトレースの位置において該基板に取り付けられてもよい。つながっていない磁性材料の片が決定されたパターンに従って配列されることを許容する他の技法が使われてもよい。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００５６】
いくつかの実施形態によれば、一つまたは複数の自動化された加法的プロセスを使って、B0磁場のプロファイルを改善するために決定された磁気パターンが磁性材料に加えられて、永久磁石シムを作り出してもよい。たとえば、磁気パターンは、該磁気パターンに従って種々の位置で種々の量で磁性材料を付加するさまざまな加法式3Dプリンティング・プロセスの任意のものを使って磁性材料に加えられてもよい。自動化された加法的プロセスのもう一つの例は、所望される磁気パターンに従って基板上に磁性材料を堆積させることのできる冷間吹き付け、溶射（たとえばプラズマ溶射、アーク溶射など）といったいくつもある吹き付け（spraying）技法を含む。たとえば、気体力学吹き付けとしても知られる冷間吹き付けを使って、磁性材料（たとえば強磁性体粉）は、気体ジェットにより基板上に堆積されて、磁気パターンに従って基板を被覆しうる。加法式および減法式技法の組み合わせが使われてもよいことを理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されない。
【００５７】
いくつかの実施形態によれば、10mT未満（たとえば約6.5mT以上約10mT以下）のB0磁場をもつ極低磁場MRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムが作り出される。いくつかの実施形態によれば、約10mT以上約20mT以下のB0磁場をもつ超低磁場MRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムが作り出される。いくつかの実施形態によれば、約20mT以上約50mT以下のB0磁場をもつ超低磁場MRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムが作り出される。いくつかの実施形態によれば、約50mT以上約0.1T以下のB0磁場をもつ超低磁場MRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムが作り出される。いくつかの実施形態によれば、約0.1T以上約0.2T以下のB0磁場をもつ低磁場MRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムが作り出される。いくつかの実施形態によれば、約0.2T以上約0.3T以下のB0磁場をもつMRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムが作り出される。いくつかの実施形態によれば、約0.3Tより大きくてたとえば0.5TまでのB0磁場をもつMRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムが作り出される。いくつかの実施形態によれば、0.5Tより大きいB0磁場をもつMRIシステム、たとえば中磁場または高磁場MRIシステムと一緒に使うための永久磁石シムがに作り出される。
【００５８】
下記は、たとえばMRIシステムのB0磁場のプロファイルを改善することにおいて使うためのシミング技法に関係するさまざまな概念およびその実施形態の、より詳細な記述である。本稿に記載される技法のいくつかは低磁場MRIに好適であるが、本稿に記載される技法は低磁場コンテキストでの使用のために限定されるものではない。本稿に記載されるさまざまな側面は数多くの仕方の任意の仕方で実装されうることは理解しておくべきである。個別的実装の例は本稿では単に例解目的のために与えられる。さらに、下記の実施形態において記載されるさまざまな側面は、単独でまたは任意の組み合わせにおいて使用されてもよく、本稿に明示的に記載される組み合わせに限定されない。
【００５９】
図１のＡおよびＢは、いくつかの実施形態に基づく、所望されるパターンで材料を磁化するための自動化されたシステムのそれぞれ側面図および上面図である。システム１００はたとえば、MRIシステム、たとえば低磁場MRIシステムによって生成されるB0磁場を補正するための永久磁石シムを生成するために使われてもよい。図１のＡおよびＢにおいて、システム１００は、磁気コイルに磁気的に結合された磁化ヘッド１５０を含む。各磁気コイルは磁場を生成するよう構成され、該磁場は磁化ヘッド１５０を通じてチャネルを伝えられ、磁化ヘッド１５０の先端（本稿では「磁極」とも称される）の間の位置において材料１０５（たとえば、ハード・フェライト、希土類磁石または他の好適な材料といった永久磁石材料のシートであって、下記でさらに詳細に論じるように、初期には磁化されていないか、高い空間周波数で事前磁化されている）を磁化する。材料１０５の望まれない部分を磁化することを避けるために、材料１０５の磁化は、磁化ヘッド１５０の先端の間のギャップに局所化されるべきである。これを達成するために、任意の好適な磁性材料で構築されるフレーム１４０が磁気回路を形成して、磁束のための帰路を提供し、コイル１１０によって生成された磁場を閉じ込めるはたらきをする。磁気回路は、磁極ギャップとともに形成された磁化ヘッド１５０を含む。磁化ヘッド１５０は、磁極の間に与えられる局在化された領域において材料を磁化するために、磁化ヘッド１５０の磁極の間の十分な高められた磁束密度を提供するよう、磁場を集束させる。
【００６０】
材料を磁化するには、一般には、使用される特定の材料についての保持力の少なくとも三倍の磁化場を加えることが推奨される。本発明者らは、何らかの例示的な低磁場MRIシステムに関わる低い磁場強度は、磁化するためにより弱い磁場を必要とする材料を使うことを容易にし、使用できる材料の型に対する制約条件をなくすことを認識するに至った。たとえば、ネオジム（NdFeB）のような材料は通例は3Tを超える場を必要とするが、かかる材料が使用されてもよい。さらに、（より簡単に生成される）〜1Tの磁場強度で磁化できるストロンチウムまたはバリウムフェライトのようなハード・フェライトが低磁場コンテキストでは利用されうる。これらの材料は広く入手可能であり、比較的安価であり、カットして所望される幾何に形づくられるのが比較的容易な柔軟なシートを含めさまざまな形で生産されることができ、この点で魅力的な永久磁石材料となっている。しかしながら、いかなる好適な材料が使用されてもよい。本稿に記載される技法は、いかなる特定の型（単数または複数）の磁性材料と一緒に使うためにも限定されない。
【００６１】
いくつかの実施形態によれば、より強い磁性材料（たとえば、より高い保持力および残留磁気値をもつ材料）を使うことを容易にするために、該材料を磁化するために必要とされる磁場の強さを低下させるために、材料は加熱されてもよい。たとえば、材料は、低下した強さの磁場を使って加熱された領域の材料を磁化ヘッドが磁化できるよう、材料は（たとえばレーザーまたは誘導加熱により）局所的に加熱されてもよい。あるいはまた、材料のシート全体が加熱されてもよい。諸側面はこの点で限定されない。結果として、常温では必要とされる高い磁場強度のために好適でないことがありうる材料が、熱により支援される磁化技法を介して、利用されてもよい。
【００６２】
磁化ヘッド１５０は、該ヘッドが所望に応じて材料１０５の表面上を並進される（たとえば図１のＢに示される方向矢印参照）ことができるよう、フレーム１４０に可動に結合されてもよい。たとえば、磁化ヘッド１５０は、一つまたは複数の線形ステージを使って並進されてもよく、それにより磁化ヘッドの制御が自動化されることができる。いくつかの実施形態によれば、磁化ヘッドのための所望されるパターンが、システムに入力されることができ、制御プログラムが前記一つまたは複数のステージを制御して、材料１０５の表面上で該所望されるパターンをなぞるよう、磁化ヘッドを並進させることができる。磁化ヘッド１５０は、磁化ヘッドが並進される際のある種の位置で材料１０５の磁化を防止するよう、磁極間の距離を増すよう（たとえば両磁極を材料１０５から離す方向に動かすよう）、垂直方向にも制御されてもよい。これは、所望される位置がスキップされることを許容し、連続的でないパターンの磁化を許容する。あるいはまた、磁化ヘッドが磁化が望まれない位置に位置されるときに磁場を生成しないようコイル１１０を制御することによって所望される位置で磁化プロセスが停止されてもよい。いくつかの実施形態によれば、材料１０５上で磁化の所望されるパターンを生成するために、これらの技法のどちらも使われなくてもよく、一つが使われてもよく、あるいは両方が使われてもよい。
【００６３】
図２は、いくつかの実施形態に基づく、自動化された磁化システムのためのもう一つの構成を示している。システム２００は、単一の先端をもつ磁化ヘッド２５０を含む。磁化ヘッド２５０は、延長部分２４０に結合されるおよび／または統合される。鋼などの強磁性材料のプレート２６０が材料２０５を支持するために設けられる。コイル２１０が磁場を提供し、その磁束は、前記先端の下の位置で材料２０５を通じて与えられ、プレート２６０および延長部分２４０が磁束のための帰路を提供する。この幾何を使うと、磁化ヘッドの先端における磁束密度は、材料２０５を磁化するために十分強いが、プレート２６０を介した帰路に沿っては十分に拡散し、そのため磁束密度は他の箇所では材料２０５を磁化するためには不十分である。結果として、材料２０５は、磁化ヘッド２０５の先端の下の位置でのみ磁化される。磁化ヘッド２５０および延長部分２４０は、線形ステージに載せられてもよく、それにより磁化ヘッドは、所望されるパターンで材料を磁化するよう材料２０５の表面上を動かされることができる。図１のＡおよびＢとの関連で論じたように、材料２０５上の諸位置をスキップするために、磁化ヘッド２５０は、ヘッドを材料２０５から離れるように持ち上げるために垂直方向（Z方向）に移動可能であってもよく、および／または磁気コイル２１０が巡回的にオン、オフされてもよい。それにより、材料２０５の所望される位置が磁化されないままとなる。
【００６４】
代替的に（または追加的に）、プレート２６０および／または材料２０５はXY平面（すなわち材料２０５の平面）内で並進されてもよい。それにより、磁化ヘッド２０５の先端は、固定したままであり、材料２０５が磁化ヘッド２５０の磁極の下を通る際に材料２０５の所望される部分を磁化する。たとえば、プレート２６０は、XY平面内で動かされることのできる並進テーブルの上に置かれてもよく、あるいはそれ自身がかかる並進テーブルであってもよい。
【００６５】
図３は、いくつかの実施形態に基づく、自動化された磁化システムのためのもう一つの例示的構成を示している。図３の構成では、材料３０５は、回転可能なコンポーネント３６０として概略的に図示されている回転可能なコンポーネントによって支持され、回転可能なコンポーネントは（たとえば一つまたは複数のモーターにより）中心軸３１５のまわりに回転させられることができ、それにより材料３０５を同じ軸のまわりに回転またはスピンさせる。いくつかの実施形態によれば、回転可能なコンポーネントがスピンするレートも制御されてもよい。回転可能なコンポーネントが、その上に材料３０５がほぼ載り、固定されることのできるプラットフォームまたは他の仕方で材料３０５が取り付けられるまたは固定されることのできる片であってもよいことを理解しておくべきである。それにより、コンポーネント３６０の回転が、材料３０５の対応する回転を引き起こす。この目的のために好適ないかなるコンポーネントが使われてもよい。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００６６】
磁化ヘッド３５０およびコイル３１０（もし存在すれば）は、（たとえば一つまたは複数の線形ステージにより）矢印３２５によって示されるようにX方向に並進するよう構成される。材料３０５の所望される領域を磁化するよう（たとえば回転可能なコンポーネント３６０による）材料３０５の回転と磁化ヘッドの並進とを協調させるよう、制御コンポーネントが結合されてもよい。特に、製造および組み立て後のB0磁石によって生成された所与のB0磁場について決定された磁場補正に基づいて、補正磁場を生成するパターンで材料３０５を磁化するよう、磁化ヘッド３５０がX方向に（すなわち、材料３０５に関して動径方向に）並進される間に、材料３０５を回転させるよう、制御プログラムが提供されることができる。このようにして、磁化ヘッド３５０は、単一のアクセスに沿って可動であるだけでよいので、簡略化されうる。
【００６７】
B0磁石（たとえば低磁場MRI装置による使用のためのB0磁石、ただしそのような装置に限定されない）のB0磁場のプロファイルを改善するよう構成された磁気パターンを生成するよう所望された位置で磁性材料が磁化されるようにするために、磁化ヘッド、磁性材料および／または磁性材料を支持するために設けられるコンポーネントの任意のものまたは組み合わせの並進および／または回転の任意の組み合わせが用いられてもよいことは理解しておくべきである。技法はこの点で使用のために限定されない。
【００６８】
いくつかの実施形態によれば、磁化ヘッド（たとえば磁化ヘッド１５０、２５０、３５０）は、永久磁石によって形成される。よって、永久磁石ヘッドを使ういくつかの実装では、磁気コイル（たとえば磁気コイル１１０、２１０、３１０）は必要なくてもよい。特に、磁化ヘッドは、磁気パターンが加えられるべき前記磁性材料の領域を磁化するのに十分な磁場を生成できる磁性材料でできていてもよい。磁化ヘッドのために永久磁石を利用する実施形態では、磁化ヘッドのために、それぞれ互いに反対方向に磁化された二つの永久磁化ヘッドを設けることが有益であることがある。それにより、前記磁性材料の領域はどちらの方向にも磁化されうる。しかしながら、永久磁化ヘッドの使用はこの点で限定されない。
【００６９】
いくつかの実施形態によれば、磁気コイルが永久磁石磁化ヘッドと組み合わせて使用されてもよい。それにより、磁気コイルだけを使うのと同じ電力レベルで、増大した磁化場の強さを提供するのが容易にされる、あるいは同じ磁化場の強さを提供するために使われる電力をより少なくすることができる。関心対象の磁性材料を好適に磁化して永久磁石シムを作り出すことができる所望される動作特性をもつ自動化された磁化システムを達成するために、磁気コイルおよび／または永久磁石磁化ヘッドは単独でまたは任意の組み合わせで使用されることができることは理解しておくべきである。さらに、所与の位置に固定されたときに磁化ヘッドが任意の所望される体積の領域を磁化するよう構成されることができることを理解しておくべきである。たとえば、磁化ヘッドは、該磁化ヘッドが所与の位置に位置されるときに1cm3の体積が磁化されるように選ばれてもよい。しかしながら、任意のサイズの磁化ヘッドが使われてもよいことは理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されるものではない。より小さな磁化ヘッドの使用は、より細かい特徴をもつ磁化パターンが磁性材料に加えられることを許容する。より大きな磁化ヘッドの使用は、所与の磁化パターンが、より短い時間で磁化されることを許容する。
【００７０】
図４は、いくつかの実施形態に基づく、補正が所望されるB0磁場に平行なまたは横向きの方向で永久磁石シムを磁化するための装置のさらなる構成を示している。磁化装置４００は、磁性材料４０５の所望される領域を磁化する磁場を生成するためのコイル４１０ａおよび４１０ｂを有する。磁束は、矢印によって示される方向で磁化ヘッド４５０を通じてチャネルを伝えられる。反対方向に流れる電流でコイル４１０ａおよび４１０ｂを駆動することにより、磁束は反対方向で生成されることができる。ギャップ４５３をまたぐ磁束４５５がギャップの下の領域の材料４０５を、実質的に材料４０５の平面内の方向に磁化する。このようにして、材料４０５は、材料４０５の平面に実質的に平行な方向において磁化されることができる。二平面または片側幾何をもつB0磁石については、材料４０５は補正が所望されるB0磁場に横向きの（たとえば実質的に垂直な）方向で磁化されることができる。円筒状幾何をもつB0磁石（たとえばソレノイドまたはハルバッハ（Halbach）型磁石）については、材料はB0磁場と実質的に平行な（たとえば整列されたおよび／または反整列された）方向に磁化されることができる。
【００７１】
磁化ヘッド４５０は、磁化ヘッド４５０がX方向および／またはZ方向に動かされることを許容する一つまたは複数の線形ステージを介してフレーム４００に結合されてもよい。それにより、磁化ヘッド４５０は、磁性材料４０５の所望される領域の上に位置されて、材料４０５に磁気パターンを加え、B0磁石、たとえば低磁場MRI装置において使うために構成されたB0磁石のB0磁場のプロファイルを改善する磁場を生成することができる。一例として、磁化ヘッド４５０は、該磁化ヘッドがX方向およびZ方向に制御されることを許容する線形ステージを介して結合されてもよく、それにより磁化ヘッドは材料４０５のXZ平面内の所望される位置に動かされることができる。あるいはまた、材料４０５が（たとえば図３との関連で述べたような回転可能なコンポーネントにより）回転される間に、磁化ヘッド４５０はX軸に沿った（すなわち、X−X方向での）制御を許容するよう結合されてもよく、それにより、磁化ヘッドは材料４０５の所望される領域の上に位置されることができる。磁化ヘッド４５０を位置決めするための他の方法が使われてもよい。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００７２】
いくつかの実施形態によれば、磁化ヘッド４５０は、該磁化ヘッドが軸４１５のまわりに旋回されることを許容するよう、フレーム４００に回転可能に結合されてもよい。このようにして、材料４０５の諸領域が、磁性材料４０５の平面内で任意の所望される方向で磁化されることができる。ただし、磁化ヘッド４５０を回転できることは、必須ではなく、磁化ヘッド４５０はいくつかの実施形態では配向において固定されていてもよいことは理解しておくべきである。
【００７３】
いくつかの状況では、補正されるB0磁場に実質的に整列して、実質的に反整列して、および／または実質的に横向きの方向で領域が磁化できる磁気パターンを加える能力をもつことが望ましいことがありうる。このように、いくつかの実施形態によれば、永久磁石シムを作り出すために磁気パターンを加えるための自動化された装置は、永久磁石シムの諸領域がB0磁場に実質的に平行および実質的に垂直な方向に磁化されることを許容する、二連の磁化ヘッドを設けられてもよい。いくつかの実施形態によれば、B0磁場に実質的に平行な方向に（たとえば、B0磁場と整列してまたは反整列して）永久磁石シムの諸領域を磁化するために第一の磁化ヘッドが設けられ、B0磁場に実質的に垂直な方向に（たとえば、B0磁場に横向きの方向に）永久磁石シムの諸領域を磁化するために第二の磁化ヘッドが設けられる。いくつかの実施形態によれば、二連の磁化ヘッドは近接して（たとえば隣り合わせに）設けられる。
【００７４】
ある領域を所望される方向に磁化するために、それぞれの磁化ヘッドは、他方の磁化ヘッドが（たとえば対応するコイル（単数または複数）に電流を提供しないことによっておよび／または磁化ヘッドを磁化される磁性材料から離す方向に動かすことによって）動作しないままである間に、（たとえば選択された磁化ヘッドに結合されたコイル（単数または複数）を動作させる電流を提供することによって）動作させられてもよい。いくつかの実施形態によれば、それぞれの磁化ヘッドを動作させることの間の切り換えの量を減らすために、永久磁石シム上の第一のパス（pass）は前記第一の磁化ヘッドを使って実行され、永久磁石シム上の第二のパスは前記第二の磁化ヘッドを使って実行される、あるいはその逆である。
【００７５】
図５のＡおよびＢは、いくつかの実施形態に基づく、二連磁化ヘッドをもつ、永久磁石シムに磁気パターンを加える装置を示している。装置５００は、Yおよび−Y方向に（たとえば二平面または片面B0磁石のB0磁場に実質的に平行な方向に）磁性材料５０５の諸領域を磁化するよう構成された第一の磁化ヘッド５５０ａと、XZ平面内の方向に（たとえば二平面または片面B0磁石のB0磁場に実質的に垂直な方向に）磁性材料５０５の諸領域を磁化するよう構成された第二の磁化ヘッド５５０ｂとを有する。たとえば、磁化ヘッド５５０ａは、図１および図３に示された磁化ヘッドと同様であってもよく、あるいは他のいかなる好適な磁化ヘッドであってもよく、磁化ヘッド５５０ｂは、図４に示された磁化ヘッドと同様であってもよく、あるいは他のいかなる好適な磁化ヘッドであってもよい。二連の磁化ヘッドは、図１〜図４との関連で記述した電磁石コイル（図５には示さず）を使って、永久磁石材料を使って、あるいは両者の組み合わせを使って構築されてもよい。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００７６】
磁化ヘッド５５０ａ（上のほう）および磁化ヘッド５５０ｂは、図５のａおよびｂによってそれぞれ示される二つのポジションによって示されるように、所望される磁化の方向に依存して、それぞれの磁化ヘッドが選択的に回転されて所定の位置につくことを許容する回転可能コンポーネント５８０に結合される。所望される磁気パターンを磁性材料５０５に加えるために、二連の磁化ヘッドは、本稿に記載される技法（たとえば線形ステージ、モーター、回転テーブルなど）の任意のものを使って磁性材料に対して所望される位置に位置決めされることができる。上記で論じたように、所望されるパターンに従って永久磁石シムを磁化することは、二回のパスで実行されてもよく、あるいは単一のパスで実行されてもよい。磁化ヘッド５５０ａと５５０ｂの間で切り換えることは、自動化された仕方で（たとえばモーターまたは他の自動された手段を使った当該装置の制御のもとで）制御されてもよく、手動で切り換えられてもよく、あるいは両方でもよい。下のほうの磁化ヘッド５５０ａは、該磁化ヘッドが動作させられないときに、（たとえば図５のＢに示されるように）ヘッドが回転される、あるいは他の仕方で磁性材料５０５から離れて位置される（たとえば上げられるまたは下げられる）ことを許容するコンポーネントにも結合されていてもよい。磁性材料の諸領域を該磁性材料の平面内で任意の所望される方向で磁化するよう、磁化ヘッドが軸４１５のまわりに旋回されることを許容するよう、磁化ヘッドがフレーム４００に回転可能に結合されていてもよい図４に示される磁化ヘッド４５０と同様に、磁化ヘッド５５０ｂは、磁性材料の平面状の表面に関して任意の所望される配向で磁性材料５０５の諸領域が磁化されることを許容するよう、回転可能なコンポーネント５８０に回転可能に結合されてもよい。
【００７７】
図２３のＡおよびＢは、いくつかの実施形態に基づく、磁気パターンに従って永久磁石を磁化するための装置を示している。図２３のＡおよびＢに示される装置２３００の部分に示されるように、磁化ヘッド２３５０は、磁性材料２３０５の諸領域を選択的に磁化するのに十分な磁場を生成するよう構成された一対のコイル２３５０ａおよび２３５０ｂを有する。コイル２３５０ａおよび２３５０ｂは、それぞれそれぞれの中心部分２３８５ａおよび２３８５ｂのまわりのいくつかのターンに配置された銅または他の好適な導体材料であってもよい。コイル２３５０ａおよび２３５０ｂは概して螺旋状幾何で製造された、伝導性材料の、伝導性のリボン（たとえば銅）またはシート、ディスクまたはプレートで形成されてもよい。磁性材料２３０５のある領域を磁化するために、電流パルスがコイル２３５０ａおよび２３５０ｂに加えられる。たとえば、比較的大アンペア数（たとえば10000アンペア）の電流が、比較的短い時間期間（たとえば約1ms）にわたって加えられて、中心に強い磁場を生成する。
【００７８】
コイルの幾何のため、どちらの方向に電流パルスが加えられるかに依存して矢印２３５５によって示されるいずれかの方向に、中心２３８５ａおよび２３８５ｂを通る比較的強い磁場が生成される。導体の各ターンが、動径方向において導体材料の比較的幅広い表面（たとえば、比較的大きな動径幅w）をもち、これが、磁場生成を、コイルの中心部分（たとえば、直径約5mmの中心部分）の直径に実質的に制限する遮蔽手段を提供する。具体的には、電流パルスの大半が循環する中心において強い磁場が生成され、一方、中心からの増大する距離において生成される渦電流は、中心部分２３８５ａおよび２３８５ｂの外部または境界に近い近傍での磁場生成に抵抗し、磁性材料２３０５の改善されたスポット磁化を提供する。すなわち、電流パルスが加えられるとき、中心からの増大する動径距離において生成される渦電流は磁場が外向きに拡散することを妨げ、磁性材料２３０５を磁化するのに十分や強さの磁場を、実質的に中心部分２３８５ａおよび２３８５ｂの直径に閉じ込める。電流パルスの継続時間が適切に選ばれれば、中心部分の外部の磁性材料を磁化するのに十分強い磁場の生成を許容するのに十分渦電流が散逸する前に、磁性材料２３０５の所与の領域を磁化するために加えられる各電流パルスは静まる。結果として、磁性材料２３０５の磁化は、実質的に中心領域の境界に局在化される。このようにして、磁化ヘッド２３５０によって、永久磁石シムを作り出すための所望される磁気パターンに従って磁性材料２３０５を磁化するための、局在化された磁化場が生成されることができる。
【００７９】
磁化ヘッド２３５０は、鋼または他の強磁性材料を使うことなく生産されうることを理解しておくべきである。磁化ヘッド２３５０は、上記で論じた例示的な線形ステージおよび／または動径的技法の任意のものを使って、あるいは磁化ヘッド２３５０を制御する他の任意の好適な手段を使って、磁性材料２３０５をたどるよう制御されてもよい。磁化ヘッド２３５０が単一極性または二極性の磁気パターンを生成するために使用されうることは理解しておくべきである。
【００８０】
図６は、いくつかの実施形態に基づく、永久磁石シムを製造する方法を示している。方法６００は、永久B0磁石、B0電磁石またはそれらの任意の組み合わせを含む任意の型のB0磁石によって生成されたB0磁場のプロファイルを改善するために実行されてもよい。たとえば、方法６００は、下記で（たとえば図１７〜図１９との関連で）さらに詳細に論じる例示的な電磁石および例示的な永久磁石および／または「低磁場磁気共鳴撮像方法および装置」と題する、2015年9月4日に出願された米国特許出願第14/845,652号（'652出願）および／または「磁気共鳴撮像のための強磁性増強」と題する、2015年9月4日に出願された米国特許出願第14/846,255号（'255出願）に記載される例示的なB0磁石のいずれかによって生成されるB0磁場の磁場強度における非一様性および／またはオフセットを補正するために実行されてもよい。
【００８１】
いくつかの実施形態によれば、方法６００は、オープン磁石配置における二平面B0磁石の一方または両方の近傍に配置されることのできる概して平面状の永久磁石シムを生成するために実行されてもよい。これに関し、永久磁石シムが製造され、二平面B0磁石の視野の両側に、あるいは二平面B0磁石の片側に配置されてもよい。複数の永久磁石シムが使われる実施形態では（たとえば二平面B0磁石のそれぞれの側に付随する永久磁石シムの対）、異なるまたは同じ磁気パターンがその上に提供された永久磁石シムが製造されうる。いくつかの実施形態によれば、方法６００は、たとえば下記でより詳細に論じるように、特定の幾何になるよう形づくられるまたは他の仕方で形成されることのできる柔軟な材料に磁気パターンを加えることによって、他の幾何（たとえば円筒状の幾何）のための永久磁石シムを製造するために使われてもよい。
【００８２】
B0磁石のプロファイルを改善するための異なる補正磁場を提供するために、複数の永久磁石シムが使われてもよい。たとえば、一つまたは複数の永久磁石シムが、製造公差（たとえば生産プロセスにおける変動性）から帰結する非一様性および／またはB0磁石の視野内の磁束密度を増すために使われる強磁性ヨーク（たとえば、下記でより詳細に論じるような非対称ヨーク）から帰結する非一様性を補正しうる。一つまたは複数の永久磁石シムが、B0磁石によって生成されるB0磁場の磁場強度を上げるまたは下げることで、B0オフセットを補正するために使われてもよい。複数の型の補正（たとえば改善される均一性、B0オフセットなど）が、単一の永久磁石シムによって、あるいは独立してまたは並行して製造された永久磁石シムの組み合わせを使って、提供されてもよいことは理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００８３】
工程６１０では、B0磁石の所望されるB0磁場からのB0磁場の逸脱が得られる。具体的には、B0磁石は、特定の磁場強度で一様なB0磁場を生成するよう設計される。本稿で非一様性または不均一性と称される、B0磁場の、一様からの逸脱は、B0磁石を組み込むMRIシステムのパフォーマンスを劣化させる（たとえば、MR信号励起および／または検出パフォーマンスを劣化させることによってシステムについての信号対雑音比（SNR）の比例した低下を引き起こすことによって、画像歪みを引き起こすことによって、など）。本稿でB0オフセットと称される、所望される磁場強度からのB0磁場の逸脱は、B0磁石のラーモア周波数を偏移させ、ラーモア周波数とMRIシステムの意図される動作周波数との間の不一致を引き起こす。補正されなければこれもパフォーマンスを劣化させる。このように、工程６１０では、非一様性および／またはB0オフセットのいずれかであるB0磁場の逸脱が決定される。決定された逸脱は、いかなる好適な仕方で表現されてもよい。たとえば、球面調和関数（または他の任意の好適な基底関数の級数）が、磁場変動の表現を与えるために使われてもよい。これは磁場を特徴付けるために必要とされるパラメータ数を制限するおよび／または数値的な安定性を改善する。
【００８４】
実際的なB0磁石設計は、厳密に所望される磁場強度での完璧な一様性を達成することはできない。よって、所望されるプロファイルからのB0磁場の何らかの逸脱は、システムの設計に内在している。加えて、製造プロセスにおける変動性が、B0磁石によって生成されるB0磁場の、その所望される一様性および／または磁場強度からのさらなる逸脱を引き起こし、これは典型的には、B0磁石の各製造について大きさが変わる。さらに、B0磁石の設計自身が所望されるプロファイルからのB0磁場の逸脱を導入することがある。たとえば、関心領域における磁束密度を増すよう設計された強磁性体ヨークは、いくつかの状況では、B0磁場における非一様性を導入しうる。これについては下記でさらに詳細に論じる。B0磁石の設計に内在するまたは設計によって導入されるおよび／または製造プロセスによって導入されるB0磁場の逸脱は、工程６１０を実行することによって決定されてもよい。
【００８５】
所望されるB0磁場からの逸脱は、いくつかの仕方で得られうる。たとえば、工程６１０において、MRIシステムにおける使用のために構成されたB0磁石によって生成されたB0磁場が、関心領域において測定されてもよい。B0磁場を測定するためには、MRI装置の関連する視野内のB0磁場によって生成される磁場を測定またはマッピングするために諸磁場センサーが空間的に配置されていてもよい。あるいはまた、B0磁石によって生成される磁場を測定するために、センサーまたはセンサーのアレイが、関心領域のあたりを動かされることができる。B0磁場のプロファイルが好適に特徴付けられることを許容する任意の数または型のセンサーが利用されうる。たとえば、ホール・プローブ、NMRプローブ、フラックスゲート・センサー、半導体磁力計または比較的小さな変動を捕捉するよう磁場を検出できる他の任意のセンサーが利用されうる。
【００８６】
所望されるB0磁場からの逸脱は、設計の属性に基づいて逸脱を計算することによって工程６１０において得られてもよい。具体的には、B0磁石の設計に内在する逸脱は、既知の設計仕様に基づいて評価されてもよい。たとえば、ヨークによって導入される非一様性が、ヨークの既知の属性およびヨークとB0磁石との間の既知の関係から決定されることができる。工程６１０の実行は、満足いかない度合いの不均一性および／またはB0オフセットが検出され、一つまたは複数の永久磁石シムにより補正されることができるよう、B0磁場の逸脱を十分に特徴付けることができるべきである。所望されるB0磁場からの逸脱は、以前に決定された逸脱、たとえば前の測定から決定された逸脱または前の計算から決定された逸脱を取り出すおよび／または受け取ることによって得られてもよい。よって、いくつかの実施形態によれば、工程６１０は、必ずしも逸脱を決定することなく実行されてもよい。
【００８７】
工程６２０では、B0磁場のプロファイルを改善するための、決定された逸脱に基づく補正磁場を生成するよう構成された磁気パターンが決定される。磁気パターンはいくつかの仕方で決定されうる。いくつかの実施形態によれば、永久磁石シムのモデルが生成される。たとえば、永久磁石シムの属性をシミュレートするよう構成されたコンピュータ生成されたモデルである。磁性材料に加えられたときに、補正磁場を与える磁気パターンが、たとえば最適化方式により決定されてもよい。その例は下記でよりさらに詳細に述べる。たとえば、磁気パターンが加えられる磁性材料のどの領域が、どの方向におよび／またはどの磁場強度で磁化されるべきかを示す磁気パターンを決定するために、最適化が使われてもよい。磁気パターンを決定するための追加的な技法も、下記でさらに詳細に論じる。
【００８８】
工程６３０では、B0磁石によって生成されるB0磁場に寄与し、これを改善する一つまたは複数の永久磁石シムを作り出すために、決定された磁気パターンが磁性材料に加えられる。磁気パターンを磁性材料に加えるとは、決定された磁気パターンを転写する、決定された磁気パターンに従って、磁化された材料を提供するまたは決定された磁気パターンに従って、あるいは他の仕方で磁化された材料を作り出す任意の技法をいう。それには、これに限られないが、磁化ヘッドを使って磁気パターンに従って磁性材料をたどり、磁化すること、磁気パターンに従って、磁性材料をカットまたは除去して、磁化された材料を作り出すこと、磁気パターンに従って磁性材料を作り出すまたは提供する3Dプリンティング、吹き付けなどのような加法的技法などが含まれる。
【００８９】
いくつかの実施形態によれば、初期には磁化されていないまたは高い空間周波数で事前磁化されている強磁性材料シートが、決定された磁気パターンを、図１のＡ、Ｂまたは図２との関連で記述したような自動化された磁化システムを使って加えられていてもよい。具体的には、磁気パターンを材料に加えて永久磁石シムを作り出すために、決定された磁気パターンは、磁性材料（たとえば初期に磁化されていない材料の強磁性シート）の表面上で該パターンをたどるよう磁化ヘッドを制御するために、自動化された磁化システムの制御システムに与えられてもよい。永久磁石シムは次いで、視野の近傍に配置されて、前記磁気パターンを介して、MRI装置（たとえば低磁場MRI装置）によって生成されるB0磁場に寄与して（たとえばB0磁場の均一性を増すことにより）場のプロファイルを改善する磁場を生成してもよい。
【００９０】
いくつかの実施形態によれば、決定された磁気パターンは、該決定された磁気パターンに従って磁性材料をカットすることによって磁性材料に加えられてもよい。たとえば、磁性材料のシートが磁化され、その後、磁気パターンに従って（たとえばCNCルーター、レーザー・カッターまたは任意の好適な加工プロセス、減法式3Dプリンティング技法などにより）磁性材料をカットするまたは除去することによりパターニングされてもよい。すなわち、補正磁場に寄与しないと決定された磁性材料の領域が、任意の好適な技法を使って除去されて、補正磁場に寄与する磁気パターンに対応する領域のみを残してもよい。あるいはまた、磁性材料は、磁性材料が磁気パターンに従ってパターニングされるときに初期に磁化されていなくてもよく、その後、パターニングされた磁性材料が磁化されて、永久磁石シムを作り出してもよい。決定された磁気パターンを加えるために磁性材料をカットするまたは除去する技法は、自動化された磁化ヘッド装置をなくす（たとえば図１〜図４に示される例示的な装置をなくす）ことによって、より単純なアプローチを提供でき、それによりいくつかの状況において永久磁石シムを作り出すコストおよび複雑が軽減される。たとえば、パターニングされる前または後に磁性材料を全部いっぺんに磁化することは、決定された磁気パターンに対応する磁性材料の各領域をたどって磁化するために磁化ヘッドを制御するという比較的時間がかかり複雑なプロセスの必要性をなくす。
【００９１】
上記で論じたように、磁気パターンが減法的プロセス（たとえばカット、減法式3Dプリンティング）を使って加えられるとき、パターニングされた磁性材料は、カットの前または後に、基板に固定または接着されてもよい。それにより、磁性材料のつながっていない片が、互いに対して正しい位置に位置決めされ、維持され、決定された磁気パターンが保持される。磁性材料の磁化された領域または片がいかなる好適な仕方で基板に取り付けられてもよいことを理解しておくべきである。いくつかの実施形態では、基板は、永久磁石シムを形成するパターニングされた磁化された材料のためのある程度の安定性を提供する。いくつかの実施形態によれば、決定された磁気パターンは、加法的3Dプリンティング技法、冷間吹き付け技法などといった好適な加法的プロセスを使って加えられる。決定された磁気パターンを加えるための他のいかなる好適な技法が使われてもよい。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００９２】
上記で論じたように、補正を受けるB0磁石によって生成されるB0磁場の逸脱を決定するために（たとえば図６に示される方法６００における工程６１０を実行するために）、本稿に記載されるシミング技法が適用できるよう、B0磁場が測定されて、そのプロファイルを特徴付けてもよい。図７Ａ〜図７Ｄは、B0磁場の補正および／または改善を容易にするためにB0磁場のプロファイル（たとえば強度および／または変動）を特徴付けるようB0磁石によって生成されるB0磁場を測定することに向けた例示的な手法を示している。図７Ａは、二平面B0磁石７７５を示しており、ここでは、B0磁石７７５によって生成される磁場内にセンサー７５５が置かれ、空間内の所望される位置におけるB0磁場を測定するためにその位置が三次元的に変えられる。センサーは、B0磁石によって生成される局所的な磁場を測定するために好適ないかなる型であってもよい。いくつかの例示的なセンサーは図６に示した方法６００との関連で上記で論じた。センサーは、補正が計算できるよう磁場を好適に特徴付けるために所望されるだけ多くの位置に動かされてもよい。図７Ｂは、図７Ａに示されるのと同じ技法を、円筒状幾何のB0磁石のコンテキストにおいて示している。センサー７５５を使って磁場を測定することは、いかなる幾何構成とともに使われてもよいことを理解しておくべきである。該技法はこの点で限定されない。
【００９３】
対象となるB0磁石のB0磁場を測定するための、より高速な、よりコスト効率のよい手段を容易にするために、図７Ｃおよび図７Ｄに示されるようにセンサー７６５のアレイが使われてもよい。センサー・アレイ７６５は、磁場を測定するために好適ないかなる型のセンサーをいくつ含んでいてもよい。センサー７５５との関連で述べた技法と同様に、センサー・アレイ７６５は、空間内の所望される位置におけるB0磁石７７５によって生成されるB0磁場を測定するために三次元的に動かされてもよい。図７Ｃおよび図７Ｄの概略図では、センサー・アレイはセンサーの直方体アレイとして示されているが、アレイ内のセンサーは任意の仕方で、たとえば球状に（たとえば球の表面上および／または球内であるかのような配置で）、平面内もしくは実質的に平面内に、あるいは他の任意の所望される構成もしくは幾何で構成されていてもよい。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００９４】
本発明者らは、多くの低磁場コンテキストで生成される比較的小さな磁場は、比較的安価な固定センサーを使うことを容易にすることを認識するに至った。たとえば、図７Ｃおよび図７Ｄに示されるセンサー・アレイ７６５を形成するために固体センサーが使われてもよい。いくつかの実施形態によれば、センサー・アレイ７６５は、単一の測定でB0磁場の関心領域全体を測定するのに十分な数の固体センサーを有していてもよい。たとえば、アレイ内のセンサーによる単一の測定により（または比較的少数の測定で）関心領域（たとえば、低磁場MRI装置のコンテキストにおけるB0磁石の有用な視野全体または実質的に全体）内のB0磁場についての十分な情報を捕捉できるセンサー・アレイに、数百または数千（またはそれ以上）のセンサーが統合されていてもよい。このようにして、B0磁場が迅速かつ効果的に特徴付けされることができる。センサーの数および空間的配置（たとえばセンサー間の離間）を適切に選ぶことによって、任意の所望される分解能でB0磁場の所望される関心領域を測定するよう「単発式」センサー・アレイが製造されることができることを理解しておくべきである。センサー・アレイを形成するために、単発式センサー・アレイを含むいかなる型のセンサーが使用されてもよいことをさらに理解しておくべきである。ただし、多数のセンサーに関わるコストのため、そのような実装はコストの観点から、それほど望ましくないものであることがありうる。
【００９５】
図８は、いくつかの実施形態に基づく、B0磁石によって生成されるB0磁場を特徴付けるために好適でありうるさらなるセンサー配置を示している。図８では、複数のコイル８６７を有するセンサー８６５がB0磁石８７５の関心領域内に提供される。センサー８６５は矢印によって示されるように（センサーの端に沿った軸またはセンサーの中心を通る軸のまわりに）回転させられ、回転する際に各コイルからの、磁束に誘起される電圧が、B0磁石８７５によって生成された磁場を推定するために使用できる。このようにして、B0磁石によって生成される磁場が、回転するコイルのアレイにより三次元で測定されることができる。
【００９６】
所与のB0磁石のB0磁場に補正を与える磁気パターンを決定することおよび所望される磁気パターンを磁性材料に加えることの両方において支援するために（たとえば、図６に示される方法６００の工程６２０および６３０を実行することにおいて支援するために）、永久磁石シムを形成するよう磁化されうる磁性材料は、論理的に複数の領域に分割されることができる。たとえば、磁性材料のモデルは、該モデルを複数の領域に空間的に分割するよう論理的に分割されてもよい。いくつかの実施形態によれば、（たとえば図６に示した方法６００における工程６２０を実行することによって）磁気パターンを決定するプロセスは、（たとえば図６に示した方法６００における工程６３０を実行することによって）磁気パターンが加えられたときに永久磁石シムによって生成されるべき補正磁場に寄与するために、前記複数の領域のうちのどれが磁化されるかを決定することを含む。
【００９７】
いくつかの実施形態によれば、磁気パターンを決定するプロセスは、磁気パターンが加えられたときに永久磁石シムによって生成されるべき所望される補正磁場を提供するために複数の領域のうちのそれぞれに加えられる磁化の方向（たとえば極性）を決定することを含む。磁気パターンは、論理的分割のどの領域が、どの方向におよび／またはどんな磁場強度で磁化されるべきかを示してもよい。いくつかの実施形態によれば、磁気パターンは、少なくとも一つの領域が、第一の方向に配向された（たとえば、B0磁場と整列した、磁気パターンが加えられる磁性材料の平面状の表面への法線に整列した、など）磁化をもつべきであることを示し、少なくとも一つの領域が、第二の方向に配向された（たとえば、B0磁場と反整列したもしくは逆向きの、磁気パターンが加えられる磁性材料の平面状の表面への法線に反整列したもしくは逆向きの、など）磁化をもつべきであることを示す。第一および第二の方向は互いに逆向きまたは補角的（supplementary）（たとえば逆極性）であってもよいが、第一および第二の方向は、与角的（complementary）または直交関係など、互いに他の関係を有していてもよい。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【００９８】
決定された磁気パターンを加えることが、磁気パターンに従って材料を磁化するために磁性材料をたどる磁化ヘッドを使うことを含むとき、決定された磁気パターンは、前記複数の領域のどれがおよび／またはどの方向に（たとえばB0磁場と整列してまたはB0磁場と逆向きまたは反整列して）磁化されるべきかおよび／または前記複数の領域のどれが（実装に依存して磁化されたまたは消磁された状態に）ほうっておかれるべきかを示してもよい。たとえば、各領域は所与の極性に従って磁化されてもよく、逆極性に従って磁化されてもよく、あるいは磁化ヘッドによって通過されてもよい。決定された磁気パターンを加えることが減法的プロセス（たとえばカットまたは減法式3Dプリンティング）を含むとき、決定された磁気パターンは、前記複数の領域のどれが補正磁場に寄与するかおよび前記複数の領域のどれが切り取られるまたは除去されるかを示してもよい。決定された磁気パターンを加えることが加法的プロセスを含むとき、決定された磁気パターンは、どの領域で磁性材料が付加されるかを示してもよい。
【００９９】
図３および図９のＡに示されるように、論理的な分割は、交差する同心楕円と、材料の中心から周上の点まで延びる放射状の直線により形成されて、それぞれ複数の領域３０７および９０７を形成する。この論理的な分割は、自動化された磁化ヘッドを含む実装のために特に好適でありうる。たとえば、図３における例示的システムのコンテキストにおいて、所与のB0磁石のB0磁場のプロファイルを改善するための補正磁場を生成するよう磁性材料に磁気パターンを加えるとき、自動化された磁化システムは、所与のB0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するよう構成された磁化パターンを達成するために、材料が回転可能なコンポーネント３６０を介して回転される間に、選択された領域３０７を磁化するよう磁化ヘッドを制御してもよい。図３および図９のＡに示される分割のパターンは、結果として、材料３０５／９０５の中心のほうでより小さく、周のほうでより大きい領域を与える。いくつかのB0磁石幾何（たとえば二平面構成）では、B0磁場の関心領域（たとえば結果として得られる低磁場MRIシステムの視野）に対する磁化された領域の影響は、該領域が中心から遠いほど、関心領域からの対応する距離の増大のため、減少する。磁場強度は距離の三乗で減少するからである。よって、そのような実装では異なる領域サイズは、磁化された領域が最も大きな影響力を持つ中心のほうではより高いレベルの粒度（たとえばより高い「分解能」）を、周のほうではより小さな粒度を提供するので、意味がありうる。磁気パターンを加えることが減法的プロセス（たとえばレーザー・カッティングまたは減法式3Dプリンティング）を含む実施形態では、論理的分割は、磁性材料がカットされるまたは除去される境界を形成してもよい。磁気パターンを加えることが加法的プロセスを含む実施形態では、論理的分割は、磁性材料が付加される境界を形成してもよい。
【０１００】
ある種の実装のためには磁性材料の他の論理的分割および他の形状が好適であり、望ましいことがありうることを理解しておくべきである。たとえば、図９のＢは、正方形の論理的分割をもつ円形の磁性材料９０５を示している。分割はいくつかの実施形態では一様なサイズであるが、これは限定ではない。複数の領域９０７’を提供するための区画のサイズは所望に応じて変えられることができる。図９のＣは、モザイク化によって論理的に分割された円形の磁性材料９０５を示している。たとえば、磁性材料９０５は、三角形分割されたメッシュを使って論理的に分割して、複数の領域９０７”を形成してもよい。磁性材料は任意の数の辺をもつ多角形を使ってモザイク化されてもよいことを理解しておくべきである。この技法はいかなる特定のモザイク化された幾何にも限定されない。
【０１０１】
いくつかの実施形態によれば、磁性材料を論理的に分割するために使われるモザイク化されたメッシュは、永久磁石シムを作り出すために加えられるべき磁気パターンを決定するよう定式化された最適化プロセスの間に逐次反復的に洗練されてもよい。その例は下記でさらに詳細に記述される。図１０のＡ〜Ｃは、それぞれ図９のＡ〜Ｃに示される仕方で論理的に分割されて磁性材料の長方形シート上の複数の領域１００７、１００７’および１００７”を提供する、長方形状の磁性材料１００５を示している。図２０は、磁性材料が提供されることのできる領域を制約して、永久磁石シムをたとえばB0磁石の永久磁石リングと揃える同心リングを示している。これについては下記でさらに詳細に述べる。磁性材料のためおよび材料の論理的分割のためにいかなるサイズおよび形状が使われてもよいことを理解しておくべきである。本稿に記載される技法はこの点での使用のために限定されない。
【０１０２】
分割は、所望される補正を提供するために必要とされる磁気パターンを決定するプロセスにおいても支援しうる。いくつかの実施形態によれば、磁気パターンは、材料の諸領域を磁化し、結果として生じる磁場を測定することによって集積された磁気的寄与または効果の「ライブラリ」を使って決定される。ライブラリは、磁気シムのためおよび任意の所望される分割方式のために使われるさまざまな形状、サイズおよび材料についてこのような仕方で集積されてもよい。図３に示される例示的な磁性材料３０５を使うと、使用される材料の各型について、単一の領域３０７が磁化され、結果として生じる磁場が記録される。これは、材料が分割された各領域について繰り返されてもよく、それにより、それぞれの領域を磁化することから帰結する個別の磁気的な寄与または効果がわかり、対応するライブラリにおいて記録される。対象となるB0磁場の、所望されるプロファイルからの逸脱が（たとえば図６に示した方法６００における工程６１０を実行することによって）判別されるとき、生成されるシムの型、形状および分割方式に対応するライブラリが検索されて、磁化されたときに、所望される磁気パターンを生成する領域のパターンを特定してもよい。
【０１０３】
あるいはまた、材料の諸領域を実際に磁化して生成される磁場を測定する代わりに、所与の型および形状の材料についての、所与のサイズおよび形状の（すなわち所与の分割方式に基づく）領域の磁気的な寄与が、モデル化されてもよい。使用される材料のさまざまな所望される形状、サイズおよび型の任意のものについて、かつ種々の分割方式について、モデルが生成されてもよい。こうして、所与のB0磁場について所望されるプロファイルからの逸脱が判別されるとき、材料の型および形状ならびに作り出されるシムの分割方式に対応するモデルが、所望される磁気パターンを生成する領域のパターンを同定するために使われてもよい。磁気パターンを決定するためにモデルを用いる例は、下記でさらに詳細に論じる。磁気パターンを決定するために他の技法が使われてもよいことを理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【０１０４】
所望される補正磁場を生成する磁気パターンの探索は、上記の技法（たとえばライブラリ、モデルの使用など）のいずれかとの関連で、いかなる技法および／または最適化方式を使って実行されてもよい。いくつかの実施形態によれば、所望される補正磁場を生成するために好適な磁気パターンを特定または同定するための最適化方式は、補正磁場を生成するために磁化される必要のある材料の全体積を最小化することを含む。このようにして、材料に加えられるべき磁化の量を減らすまたは最小化する磁気パターンが決定でき、所望される補正磁場を生成するシムを作り出すために要求される時間を短縮する。
【０１０５】
図１１は、いくつかの実施形態に基づく、磁性材料に加えられる磁気パターンを決定する方法を描くフローチャートである。方法１１００は、たとえば、図６に示される方法６００の工程６２０として実行されてもよい。具体的には、ひとたび対象となるB0磁場の所望されるプロファイルからの逸脱が（たとえば方法６００の工程６１０を実行することによって）判別されたら、方法１１００が実行されて、B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するために判別された逸脱を補償する補正磁場を提供するよう適応された、磁性材料に加えられるべき磁気パターンを決定してもよい。方法１１００を使って生成される磁気パターンは、磁化ヘッド、減法的プロセス、加法的プロセスなどの任意のものまたは組み合わせを使うことを含むいかなる仕方で適用されてもよい。
【０１０６】
工程１１３２では、磁性材料のモデル（たとえば磁気パターンが加えられる磁性材料の関連する属性の数学的または幾何学的な表現）が生成される。モデルは、磁性材料の幾何（サイズ、形状、境界など）、磁性材料の一つまたは複数の磁気的属性および／またはB0磁場のプロファイルを改善する磁気パターンを決定することを容易にする他の任意のパラメータもしくは属性を含んでいてもよい。モデルの生成、扱いおよび／またはシミュレーションを容易にする数多くのソフトウェア・ツールが利用可能である。いくつかの実施形態によれば、工程１１３２において生成されたモデルが、磁性材料によって生成された磁場が種々の磁気パターンについてシミュレートされることを許容する。
【０１０７】
工程１１３２ａでは、磁性材料はモザイク化されて、磁性材料のモデルに論理的分割を組み込む。たとえば、磁性材料は、図９のＣまたは図１２のＡに示されるような三角形メッシュを使ってモザイク化されてもよい。これらの例示的モザイク化は、磁場補正に寄与するとして示されることのできる領域を提供する論理的分割が許されない領域を含む。たとえば、メッシュにおける円形領域は、磁性材料がないままでなければならないエリアを指定してもよい。これは、結果として得られる永久磁石シムがB0磁石、別のシムに取り付けられることを許容するためおよび／または永久磁石シムがB0磁石設計の他の側面に干渉しないことを保証するためである。ただし、いくつかの実施形態では、そのような領域が指定される必要はない。磁性材料は、モデルのいかなる好適な分割を適用することによって論理的に分割されてもよく、あるいはいかなる所望される分解能で分割されてもよいことを理解しておくべきである。たとえば、磁性材料のモデルは、磁性材料のモデルをモザイク化する際に使われる制御点（頂点）の数を選択することによって所望される分解能でモザイク化されてもよい。例として、モデルは、40mm、20mm、10mm、5mm、1mmまたはそれ以下の分解能でモザイク化されてもよい。分解能が高いほど（たとえば、モザイク化された区画が小さいほど）、磁気パターンを決定するプロセスは計算集約的になる。これについては下記でさらに詳細に論じる。
【０１０８】
工程１１３４では、磁性材料に加えられたときにB0磁場のプロファイルを改善する補正磁場を生成する磁気パターンが決定される。具体的には、工程１１３２ａで適用された論理的分割を使って磁性材料を複数の領域（たとえば多角形）に分割して、（たとえば方法６００の工程６１０で決定された）B0磁場の逸脱を少なくとも部分的に補正する補正磁場を生成するために、該領域のどれが、どの極性／方向で、および／またはどんな磁場強度で磁化されるべきかを決定する最適化が実行されてもよい。いくつかの実施形態によれば、磁気パターンを生成するために、二状態解が利用される。二状態解の一例として、最適化が、前記複数の分割された領域のそれぞれが所与の極性で磁化されるべきか磁化されないべきかを示す磁気パターンを決定する。二状態解の一例として、最適化は、前記複数の分割された領域のそれぞれが所与の極性で磁化されるべきか磁化されないべきかを示す磁気パターンを決定する。二状態解のもう一つの例として、最適化は、前記複数の分割された領域のそれぞれが所与の極性で磁化されるべきか逆極性で磁化されるべきかを決定する。
【０１０９】
いくつかの実施形態によれば、磁気パターンを生成するために三状態解が利用される。三状態解の一例として、最適化は、前記複数の分割された領域のそれぞれが所与の極性で磁化されるべきか、逆極性で磁化されるべきか、磁化されないべきかを示す磁気パターンを決定する。いくつかの実施形態によれば、磁気パターンを決定する際に、追加的な状態が利用されてもよい。たとえば、最適化は、前記複数の分割された領域のそれぞれが磁化されるべきか、どの方向に磁化されるべきか、磁化されないべきかおよび／またはそれぞれの磁化される領域についての磁化の強さ（すなわち、異なる領域は異なる磁場強度を割り当てられてもよい）またはそれらの組み合わせを示す磁気パターンを決定してもよい。磁気パターンを決定することは、いかなる特定の型の解決策についても限定されず、B0磁場の決定された逸脱を補償する磁気パターンを生成するいかなる好適な方法が使われてもよいことを理解しておくべきである。
【０１１０】
図１２のＢは、磁化される領域の体積を最小化しようとする最適化を使って決定された例示的な磁気パターン１２１５を示している。図１２のＢに示される例示的な磁気パターン１２１５では、より暗い階調の領域は、磁化されるべき磁性材料の部分（すなわち、磁気パターンが加えられた永久磁石シムによって生成される補正磁場に寄与する磁性材料の部分）を示し、その例示的な磁化される領域１２２７が磁気パターン１２１５上にラベル付けされている。より明るい階調の領域１２１７は、補正磁場に寄与しない部分を示す。上記で論じたように、磁気パターン１２１５は磁性材料にいくつもある仕方で（たとえば図６に示される方法６００の工程６４０を実行することによって）適用されうる。それには、これに限られないが、（事前に磁化されたまたは磁化されていない磁性材料のいずれかに対する）自動化された磁化ヘッド、（磁性材料を磁化する前または後に）補正磁場に寄与しないと決定された部分を切り取るまたは除去するといった減法的プロセス、加法式3Dプリンティング、冷間吹き付け技法といった加法的プロセスなどを使うことが含まれる。その後、結果として得られる永久磁石シムは、B0磁場を補正することにおいて支援するようB0磁石の近くに配置または位置決めされうる。
【０１１１】
磁気パターンを決定するためには数多くの最適化方法論が使用されることができ、諸側面はいかなる特定の最適化方式と一緒に使うためにも限定されない。いくつかの実施形態によれば、最適化方式は、磁化される領域の体積を最小化するよう構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、最適化方式は、磁化される領域の体積を最大化するよう構成されてもよい。その一つの例示的技法は次のように定式化されうる。論理的分割（たとえば図１２のＡに示される三角形分割されたメッシュ）から帰結する領域すべての効果がモデルに基づいて（たとえばモデル化される磁性材料のサイズ、形状、磁気的属性などに基づいて）評価される。解くべき最適化問題は次のように表現できる。
Cl≦AX≦Cu
Bl≦X≦Buのもとで
Σiwi|xi|を最小化する。
【０１１２】
この定式化においては、最適化は、磁気パターンにおいて磁化される（すなわち磁場補正に寄与する）磁性材料の体積を最小化しようとする。磁化される磁性材料の体積は（たとえば上記の定式化における和を最大化することにより）最大化されてもよいことを理解しておくべきである。それは、のちにさらに詳細に論じるように、いくつかの状況ではいくらかの恩恵をもちうる。変数xiは、磁性材料のモデルの論理的分割のi領域に割り当てられる値を表わし、これらの値は下限Blから上限Buまでの間の値を取ることが許容される。たとえば、値xiは、対応する領域が磁場補正に寄与しないことを示す下限0から、対応する領域が最大の磁場補正を生じることを示す上限1までの値を取ることが許容されてもよい。重みwiは、変数xiに適用されうる重み、たとえば面積、体積などの任意の一つまたは組み合わせに対応する。たとえば各領域iの規格化された寄与が、論理的分割に基づくその領域の面積または体積に従って、重み付けされてもよい。重みwiはまた、たとえば各領域の一つまたは複数の他の属性、たとえばその領域の位置、その領域の他の領域との接続性などを優先するために使われてもよい。こうして、Xは、中でも、前記複数の領域のうちのどれが磁場補正に寄与するかを示す磁気パターンを表わす。行列Aは、Xに適用されるときに、磁気パターンXが磁性材料に適用された場合に生成されるであろう補正磁場の表現を生成する、磁性材料の磁気的モデルである。よって、上記の例示的な最適化は、最小数の寄与領域を使って、所望されるプロファイルから対象となるB0磁場の決定された逸脱を十分に補償する磁場補正AXを決定する。決定された逸脱と同様に、行列Aは、球面調和関数または他の任意の好適な表現といった適切な一組の基底関数を使って磁場を表現してもよい。
【０１１３】
異なる言い方をすれば、上記の例示的な最適化は、磁性材料に適用されるときに、決定された逸脱を十分に打ち消す補正磁場を生成し、それによりB0磁場を所望されるプロファイルに近づける磁場補正AXを決定する。十分な自由度がある、より具体的には論理的分割が十分な数の領域を与えるのに十分高い分解能であるとすれば、最小化は、値xiを限界値Bl、Buに駆り立てる。たとえば、Bl＝0、Bu＝1である例示的定式化では、最適化が十分高い分解能で実行されるなら、最小化制約条件は値xiを0または1の限界値に追いやる。こうして、結果として得られる磁気パターンは、論理的分割の領域のどれが磁場補正に寄与し、どの領域が寄与しないかを示し、それにより二状態解を与える。
【０１１４】
もう一つの例として、Bl＝−1、Bu＝1として、最適化は、前記領域のどれが第一の極性の磁化をもつべきであり、前記領域のどれが逆極性の磁化をもつべきであるかを示す磁気パターンを決定する。これは二状態解のもう一つの例を与える。この定式化は、論理的分割の各領域が、所与の極性の磁化を介してまたは逆極性の磁化を介してのいずれかで磁場補正に寄与し、よって補正磁場に寄与しない磁性材料の領域を切り取るまたは他の仕方で除去する段階をなくすことを容易にするという利点をもちうる。いくつかの実施形態によれば、最適化は、結果として得られる磁気パターンが、どの領域が、どの極性で磁場補正に寄与するかを示し、また、どの領域が磁場補正に寄与しないかをも示し（たとえば、領域は−1、0または−1を割り当てられてもよい）、よって三状態解を与えるよう構成されてもよい。磁性材料に加えられたときにB0磁場のプロファイルを改善する補正磁場を生成する磁気パターンを決定するために、数多くの他の定式化が使用されうることを理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されるものではない。上記で論じた最適化問題（たとえば最小化または最大化問題）を解くためにいかなる好適な技法が使われてもよい。それには、これに限られないが、勾配降下法、シミュレーテッドアニーリング、モンテカルロ、線形計画法などが含まれる。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【０１１５】
上記で論じたように、磁気パターンは、好適なまたは所望される磁場補正（たとえば、均一性を改善する、B0オフセットを生成するなどの補正）を生成するための分解能で決定されてもよい。しかしながら、磁気パターンの分解能を増すことは、磁気パターンを計算するために必要とされる時間および計算量をも増す。本発明者らは、比較的低い分解能の最適化プロセスで始めて、より高くなっていく分解能での一つまたは複数のその後の反復工程が続く逐次反復手法を開発した。各反復工程からの磁気パターンは、主としてさらなる分解能が必要とされるまたは所望される位置においてまたはかかる位置に限定して、その後の反復工程のための論理的分割を洗練するために使われることができる。それにより、所望される分解能を達成しつつ、計算負荷を軽減する。図１３は、いくつかの実施形態に基づく、永久磁石シムを作り出すための磁性材料に加えるべき磁気パターンを逐次反復的に決定する方法１３００を示すフローチャートである。
【０１１６】
工程１３３２では、決定された磁気パターンが加えられる磁性材料のモデルが得られる（図１１に示した方法１１００の工程１１３２と同様の仕方で）。工程１３３２ａでは、磁性材料は、たとえば上記の工程１１３２ａとの関連で述べたように磁性材料のモザイク分割をモデルに組み込むことによって、論理的に分割される。いくつかの実施形態によれば、分割は、永久磁石シムを作り出すために加えられるべき最終的な磁気パターンのための目標分解能より低い分解能で実行される。たとえば、モデルは、図１４のＡに概略的に示される約40mmの分解能で三角形分割されてもよい。初期に磁性材料を比較的低い分解能で分割することによって、初期の磁気パターンを生成するための計算時間が有意に短縮できる。
【０１１７】
工程１３３４では、たとえば磁性材料に加えられるときにB0磁場のプロファイルを改善する補正磁場を生成する磁気パターン（たとえば、図６に示した方法６００の工程６１０において計算された逸脱を補正する磁気パターン）を決定する最適化を実行することによって、磁気パターンが決定される。たとえば、上記で論じた最適化が、工程１３３２ａにおいて提供される論理的分割を使って磁気パターンを決定するために使われてもよい。図１４のＢは、工程１３３４を実行することによって決定された磁気パターンの例を示している。この例示的実施形態では、最適化は、各領域が0から1までの間の任意の値を取ることを許しているが、他の限界値および範囲が使われてもよい。上記の例示的な最適化との関連で論じたように、十分な変数（たとえば十分な制御点）があるとき、複数の領域に割り当てられる値は境界（0か1）に追いやられる。最適化は、境界値を好むよう定式化されることができるからである。しかしながら、最初の反復工程が実行される比較的低い分解能のため、領域の多くは0と1の間の値を割り当てられる。
【０１１８】
最初の反復工程で生成される磁気パターンは、磁気パターンが磁性材料にどのように加えられるかに依存して、最終的な磁気パターンのはたらきをしてもよいことを理解しておくべきである。たとえば、3Dプリンティング技法は、異なる位置で異なる量の磁性材料が付加されることを許容し、論理的分割の対応する領域に割り当てられた0から1までの間の値に応じて、領域によって磁場寄与が変化することを許容する。しかしながら、一様な厚さをもつ永久磁石シムについては、磁気パターンのさらなる洗練が要求されることがある。
【０１１９】
工程１３３６では、磁性材料の論理的分割が、最適化が0でない値を割り当てた領域で分解能を増すことによって（たとえば制御点の数を増すことによって）、あるいはまた前の反復工程おいて比較的有意な値（たとえば所定の閾値より上の値）を割り当てられた領域における分解能を増すことによって、洗練される。このようにして、磁気パターンが補正磁場に寄与するエリアでのみ、分解能を増すことができ、より大きな分解能を達成しつつ計算時間を短縮する。いくつかの実施形態によれば、論理的分割は、磁場補正に寄与する領域の境界に沿って制御点を追加することによって洗練される。たとえば、図１４のＣに示されるように、追加的な制御点が、0でない値を割り当てられた各領域の境界に沿って設けられてもよい。
【０１２０】
図１４のＣは、図１４のＢに示される磁気パターンの部分１４２５の拡大図を示し、最適化によって0でない値を割り当てられた二つの分割された領域１４２７ａおよび１４２７ｂを示している。論理的分割を洗練するために、0の領域と0でない領域の間の境界をなす各エッジの中点に制御点が追加されてもよい。図１４のＣに示されるように、磁性材料のモデルを追加的な制御点を用いてモザイク化した結果は、図１４のＢに示した初期のモザイク化を使って生成された領域よりも、領域１４２７ａおよび１４２７ｂの近傍のエリアに、より小さな分割された領域を生成する。いくつかの実施形態によれば、最適化によって0でない値を割り当てられた各領域のあたりでの論理的な分割を洗練する代わりに、分割された領域はまず、閾値との比較に基づいて0または1のいずれかの値を再割り当てされてもよい。洗練を受けるエリアをさらに小さくするためである。たとえば、最適化によって0.5未満の値を割り当てられたすべての領域が0の値を割り当てられてもよく、0.5以上の値を割り当てられたすべての領域が1の値を割り当てられてもよい。任意の所望される閾値を使って閾値処理した後、論理的分割の洗練は、上記で論じた仕方で0の値の領域と1の値の領域の間の境界に制御点を追加することによって、実施されてもよい。（たとえば境界エッジに制御点を追加することによって）洗練される領域の数を減らすことによって、不満足なほど計算時間を増すことなく、これらのエリアにおいて分解能を増すことができる。上記の技法が単に例示的であり、論理的分割はいかなる好適な仕方で洗練されてもよいことを理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【０１２１】
図１４のＤは、工程１３３６を実行することによって決定された磁性材料の洗練された論理的分割を示す。図のように、最初の反復工程において決定された磁気パターンにおける磁場補正に寄与する領域と磁場補正に寄与しない領域との間の境界における分割された領域は、より高い分解能（たとえば約20mm）であり、一方、寄与する領域と寄与しない領域との間の境界にない分割された領域はより低い分解能（たとえば約40mm）である。次いで、工程１３３６において決定された洗練された論理的分割を使って、たとえば洗練された論理的分割に対して工程１３３４を再び実行することによって磁気パターンが決定されうる。高くなっていく分解能で磁気パターンを決定していくこの逐次反復プロセス（工程１３３４および１３３６の反復）は、永久磁石シムを作り出すために任意の好適な技法を使って適用すべき好適な磁気パターンを達成するために、任意の回数繰り返されてもよい。
【０１２２】
図１５Ａ〜１５Ｅは、分解能を改善するために論理的分割が各反復工程で洗練される、五回の反復工程の過程を通じて生成されたそれぞれの磁気パターンを示している（たとえば、図１５Ａでは約40mmの分解能、図１５Ｂでは約20mmの分解能、図１５Ｃでは約10mmの分解能、図１５Ｄでは約5mmの分解能、図１５Ｅに示される最終的な磁気パターンでは約1mmの分解能）。図のように、論理的分割が洗練されるにつれて、最適化は各反復工程で（たとえば、寄与するエリアにおける追加された制御点のおかげで）増大した自由度をもち、よって全部ではなくとも大半の分割された領域に境界値（たとえば0または1の値）を割り当てる解を見出すことができる。こうして、結果として得られる磁気パターンは、概して一様な厚さをもつ磁性材料に加えられることのできる単一極性解のために好適である。
【０１２３】
図１５Ａ〜１５Ｅに示される磁気パターンを生成するための上記で論じた例示的な最適化は、補正磁場に寄与する磁性材料の体積を最小化するよう定式化されている。これは、自動化された磁化ヘッドまたは3Dプリンティングのような磁性材料に磁気パターンを加えるある種の技法のために特に好適でありうる。前者では、ヘッドがたどり、磁化する必要のある領域の数を最小化し、後者では、加法的に加えられる材料の量を減らすからである。図１５Ｅに示される磁気パターンが、磁気パターンに従って磁性材料を（たとえばレーザー・カッティング、減法式3Dプリンティング技法により）カットまたは除去することによるなどの他の技法を使う用途に好適である一方、磁化される材料の体積を最大化しようとする最適化が有利であることがありうる。たとえば、最大化技法は、いくつかの技法を使った磁気パターンの適用を複雑にする、結果として得られる磁気パターンにおける孤立した領域を減らすまたはなくすことがありえるとともに、必要とされるカットの量を減らしうるなどである。加えて、最大化手法は、ある種の型のおよび／または組み合わせの補正を提供することをも容易にしうる。これについては下記でさらに詳細に論じる。
【０１２４】
図１６は、磁化される材料の体積を最大化しようとする最適化から帰結する磁気パターンを示している。図１６に示されるように、磁気パターン１６１５における分割された領域の大半は、磁化された領域１６２７によって例示されるように、磁場補正に寄与する。磁化されない領域１６１７によって例示されるように、磁場補正に寄与しない分割された領域は、それよりも有意に少数である。磁気パターン１６１５は、たとえば磁気パターンを加えるために使われる技法が磁場補正に寄与しない領域を切り取るまたは除去することに関わるとき、永久磁石シムを作り出すために磁性材料に適用するべき、より単純なパターンを提供しうる。磁気パターン１６１５は、一様性の観点からは図１５Ｅに示した磁気パターンと実質的に同じ磁場補正を生成しうるが、B0磁場の磁場強度を上げるために使用されることのできるB0オフセットが加えられている。これについては下記でさらに詳細に論じる。結果として、磁気パターン１６１５は、磁性材料に加えられるとき、B0磁場によって生成されるB0磁場における少なくともいくらかの非一様性について補正するとともに、B0オフセット誤差について補正する磁場を生成しうる。磁気パターンを生成するための最適化の任意の組み合わせおよび永久磁石シムを作り出すために磁性材料に磁気パターンを適用するための任意の技法が使用されうることを理解しておくべきである。諸側面はこの点で限定されるものではない。
【０１２５】
上記で論じたように、本稿に記載される技法を使って提供される永久磁石シムは、任意の型のB0磁石によって生成されるB0磁場を補正するために使われることができる。B0磁石は、これに限られないが、電磁石、永久磁石および／または両者の組み合わせを含み、そのいくつかの例は下記でさらに詳細に記載される。たとえば、図１７のＡおよびＢは、電磁石および強磁性ヨークを使って形成されるB0磁石を示している。具体的には、B0磁石１７００は、部分的には、B0磁石１７００の上側に電磁コイル１７１２ａおよび１７１２ｂを、下側に電磁コイル１７１４ａおよび１７１４ｂ含む二平面幾何に配置された電磁石１７１０によって形成される。いくつかの実施形態によれば、電磁石１７１０を形成するコイルは、動作させられるときに（たとえば導体の巻き線を通じて電流が駆動されるときに）磁場を生成するのに好適な導体１７１３（たとえば銅線または銅リボンまたは他の任意の伝導性材料）のいくつかのターンから形成されてもよい。図１７のＡおよびＢに示される例示的な電磁石は二対のコイルを有しているが、電磁石は任意の構成において任意の数のコイルを使って形成されうる。諸側面はこの点で限定されるものではない。導体１７１３（たとえば銅リボン、ワイヤ、ペイントなどで、コイルの複数の巻き線を電気的に絶縁するための好適な絶縁をもつ）は、ファイバーグラス・リング１７１７のまわりに巻かれてもよく、電源接続が直列にコイル１７１４ａおよび１７１４ｂを動作させるために電流を提供することを許容するよう、コネクタ１７１９が設けられてもよい。電磁石の上側の同様のコネクタ（図１７のＡおよびＢでは見えない）がコイル１７１２ａおよび１７１２ｂを動作させるために設けられてもよい。電磁コイルはいかなる好適な材料から形成されてもよく、いかなる好適な寸法にされてもよいことを理解しておくべきである。諸側面はいかなる特定の型の電磁石と一緒に使うためにも限定されない。
【０１２６】
図１７のＡおよびＢに示される例示的なB0磁石では、各コイル対１７１２および１７１４は、それぞれ熱管理コンポーネント１７３０ａおよび１７３０ｂによって分離される。電磁コイルおよび傾斜コイル（図１７のＡおよびＢには示さず）によって生成される熱を磁石から離すように伝え、MRI装置のための熱管理を提供するためである。具体的には、熱管理コンポーネント１７３０ａおよび１７３０ｂは、磁石から熱を運び去るよう冷却プレートを通じて冷媒が循環されることを許容する導路をもつ冷却プレートを有していてもよい。冷却プレート１７３０ａ、１７３０ｂは、B0磁石１７００によって生成されるB0磁場を乱す電磁場を生成できる、傾斜コイルを動作させることによって誘起される渦電流を減らすまたはなくすよう構築されうる。
【０１２７】
B0磁石１７００はさらに、電磁石に磁気的に結合されたヨーク１７２０を有する。ヨーク１７２０は、ヨーク１７２０がなければ失われてしまって上下の電磁コイルの間の関心領域における磁束密度に寄与しないであろう磁束を捕捉する。具体的には、ヨーク１７２０は、電磁石の上下の側のコイルをつなぐ「磁気回路」を形成して、コイル間の領域における磁束密度を増し、こうしてB0磁石の視野（B0磁場が撮像のために好適であるコイル間の領域）内の磁場強度を増す。ヨーク１７２０は、フレーム１７２２およびプレート１７２４ａ、１７２４ｂを有し、これらはいかなる好適な強磁性材料（たとえば鉄、鋼など）を使って形成されてもよい。プレート１７２４ａ、１７２４ｂは、電磁石１７１０のコイル対によって生成された磁束を集め、それをフレーム１７２２に向ける。フレーム１７２２は磁束を反対側のコイル対に返し、それにより、コイルに与えられる同じ大きさの動作電流について、コイル対（たとえばコイル対１７１２ａ、１７１２ｂとコイル対１７１４ａ、１７１４ｂ）の間の撮像領域における磁束密度を多ければ二倍まで増す。撮像領域または視野とは、B0磁場のプロファイルが十分な場の均一性および満足のいく磁場強度をもち検出可能なMR信号が生成されることのできる空間の体積を指す。こうして、ヨーク１７２０は、電力要求の対応する増大なしに、より高いB0磁場（より高いSNRにつながる）を生成するために使用されることができ、あるいはヨーク１７２０は、所与のB0磁場についてB0磁石１７００の電力要求を下げるために使われることができる。ヨーク１７２０はいかなる好適な材料（たとえば、低カーボン鋼、シリコン鋼、コバルト鋼など）でできていてもよく、重量、コスト、磁気的属性などといった他の設計上の制約条件を満たしつつ所望される磁束密度捕捉を提供するような寸法にされてもよいことを理解しておくべきである。
【０１２８】
B0磁石１７１０はさらに、視野における（たとえばB0磁場が十分なMR信号生成のために好適である、電磁石の上下のコイルの間の領域における）均一性を改善するよう、生成されるB0磁場を増強するよう構成されたシム・リング１７４０ａ、１７４０ｂおよびシム・ディスク１７４２ａ、１７４２ｂを有する。これらは図１７のＢで最もよく見られる。同図では下側のコイルは除去されている。具体的には、シム・リング１７４０およびシム・ディスク１７４２は、少なくともB0磁石の視野内で電磁石によって生成される磁場の一様性を増すような寸法および配置にされている。具体的には、シム・リング１７４０ａ、１７４０ｂの高さ、厚さおよび材料ならびにシム・ディスク１７４２ａ、１７４２ｂの直径、厚さおよび材料は適宜選択されうる。
【０１２９】
シム・リングの使用にもかかわらず、B0電磁石（たとえばB0磁石１７１０）の生産における製造公差および／または他の誤差は、B0磁場における非一様性につながる。B0磁場における少なくともいくらかの非一様性（製造後の非一様性）を補正するために、本稿に記載される技法のいずれかを使って作り出された永久磁石シムが使われてもよい。たとえば、図６に示した方法６００が、B0磁場のプロファイルを改善するために電磁石１７１２ａおよび／または１７１２ｂの近傍に配置されることができる永久磁石シムを生成するために実行されてもよい。本稿に記載される技法は、いかなるB0電磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するために使われてもよく、図１７のＡおよびＢに記載される例示的なB0磁石と一緒に使うために限定されないことを理解しておくべきである。
【０１３０】
永久磁石シムは、永久B0磁石によって生成されるB0磁場のプロファイルを改善するために使われてもよい。たとえば、図１８は、本稿に記載されるシミング技法が適用されうる永久B0磁石を示している。B0磁石１８００は、二平面幾何に配置された永久磁石１８１０ａおよび１８１０ｂと、永久磁石によって生成される電磁フラックスを捕捉して該フラックスを反対側の永久磁石に伝えることで永久磁石１８１０ａと１８１０ｂの間の磁束密度を高めるヨーク１８２０とによって形成される。永久磁石１８１０ａおよび１８１０ｂのそれぞれは、複数の同心円状の永久磁石から形成される。具体的には、図１８に見えるように、永久磁石１８１０ｂは、永久磁石の外側リング１８１４ａ、永久磁石の中間リング１８１４ｂ、永久磁石の内側リング１８１４ｃおよび中心における永久磁石ディスク１８１４ｄを有する。永久磁石１８１０ａは、永久磁石１８１０ｂと同じ一組の永久磁石要素を有していてもよい。永久磁石リングは、永久磁石１８１０ａと１８１０ｂの間の中心領域（視野）における所望される強さの比較的均一な場を生成するようなサイズおよび配置にされる。図１８に示される例示的実施形態では、各永久磁石リングは複数のセグメントを含み、各セグメントは、動径方向に積層された複数のブロックを使って形成され、周のまわりに互いに隣接して位置されてそれぞれのリングを形成している。
【０１３１】
B0磁石１８００はさらにヨーク１８２０を有している。ヨーク１８２０は、永久磁石１８１０ａおよび１８１０ｂによって生成された磁束を捕捉して、それをB0磁石の反対側に向けて、永久磁石１８１０ａおよび１８１０ｂの間の磁束密度を高め、B0磁石の視野内の磁場強度を高める。磁束を捕捉してそれを永久磁石１８１０ａおよび１８１０ｂの間の領域に向けることによって、所望される磁場強度を達成するために、より少ない永久磁石材料が使用されることができ、それによりB0磁石のサイズ、重量およびコストを小さくする。ヨーク１８２０は、フレーム１８２２とプレート１８２４ａおよび１８２４ｂとを有している。プレートは、永久磁石１８１０ａおよび１８１０ｂによって生成された磁束を捕捉して、それをフレーム１８２２に向け、ヨークの磁気的な帰路を介して循環させ、B0磁石の視野における磁束密度を高める。例示的なフレーム１８２２は、それぞれプレート１８２４ａおよび１８２４ｂに取り付けられたアーム１８２３ａおよび１８２３ｂと、永久磁石によって生成される磁束のための磁気的な帰路を提供するサポート１８２５ａおよび１８２５ｂとを有する。
【０１３２】
永久磁石のもう一つの例として、図１９は、本稿に記載されるシミング技法が適用されうるB0磁石１９００を示している。B0磁石１９００は、図１８に示したB0磁石１８００と設計上のコンポーネントを共有していてもよい。具体的には、B0磁石１９００は、二平面幾何に配置された永久磁石１９１０ａおよび１９１０ｂと、永久磁石によって生成される電磁フラックスを捕捉するよう結合されて該フラックスを反対側の永久磁石に伝えることで永久磁石１９１０ａと１９１０ｂの間の磁束密度を高めるヨーク１９２０とによって形成される。永久磁石１９１０ａおよび１９１０ｂのそれぞれは、複数の同心円状の永久磁石から形成される。これは、永久磁石の外側リング１９１４ａ、永久磁石の中間リング１９１４ｂ、永久磁石の内側リング１９１４ｃおよび中心における永久磁石ディスク１９１４ｄを有する永久磁石１９１０ｂによって示されている。永久磁石１９１０ａは、永久磁石１９１０ｂと同じ一組の永久磁石要素を有していてもよい。使用される永久磁石材料は、システムの設計上の要件に依存して選択されうる（所望される属性に依存して、たとえばNdFeB、SmCoなど）。
【０１３３】
永久磁石リングは、永久磁石１９１０ａと１９１０ｂの間の中心領域（視野）における所望される強さの比較的均一な場を生成するようなサイズおよび配置にされる。具体的には、図１９に示される例示的実施形態では、各永久磁石リングは、所望されるB0磁場を生成するようなサイズおよび位置にされた複数の円弧状セグメントを含む。これについては、下記でさらに詳細に論じる。図１８に示したヨーク１８２０と同様にして、ヨーク１９２０は、永久磁石１９１０ａおよび１９１０ｂによって生成された磁束を捕捉して、それをB0磁石の反対側に向けて、永久磁石１９１０ａおよび１９１０ｂの間の磁束密度を高めるような構成および配置にされている。それにより、ヨーク１９２０は、より少ない永久磁石材料で、B0磁石の視野内の磁場強度を高め、B0磁石のサイズ、重量およびコストを小さくする。ヨーク１９２０は、フレーム１９２２とプレート１９２４ａおよび１９２４ｂとを有している。プレートは、ヨーク１９２０との関連で上記したのと同様に、永久磁石１９１０ａによって生成された磁束を捕捉して、ヨークの磁気的な帰路を介して循環させ、B0磁石の視野における磁束密度を高める。ヨーク１９２０の構造は、上記したのと同様であってもよく、使用される材料の量を最小にしつつ、永久磁石によって生成される磁束を受け入れるのに十分な材料を提供するとともに、十分な安定性を提供する。これによりたとえばB0磁石のコストおよび重量を減らす。
【０１３４】
図１８および図１９に示されるB0磁石は、図１７に示されるB0磁石の対称なヨーク１７２０と異なり、非対称なヨーク（たとえばヨーク１８２０および１９２０）を含んでいる。非対称なヨークは、対応するB0磁石によって生成される、該ヨークが捕捉して磁束を集束させる磁場を同様に非対称にし、B0磁場の一様性に負の影響を与える。たとえば、図１８および図１９において、永久磁石１８１０ａ／１９１０ａおよび１８１０ｂ／１９１０ｂに対するフレーム１８２２／１９２２（特に脚部１８２５ａ／１９２５ａおよび１８２５ｂ／１９２５ｂ）の位置の結果、磁束はフレーム近傍の領域から引き離され、これらの領域における磁束密度を低下させる。磁場に対するヨークの影響は、選択される永久磁石円弧セグメントの寸法（たとえば高さ）を変えることによって補償されることができるが、永久磁石円弧セグメントを種々の高さで加工または製造されるよう要求することは高価であり、B0磁石のコストを有意に増す。
【０１３５】
本発明者らは、本稿で論じられる永久磁石シムを作り出すための技法が、非対称なヨークによるB0磁場の効果を補償するための永久磁石シムを作り出すために使用されうることを認識するに至った。たとえば、図６に示され、上記で記述された方法６００は、ヨークから帰結するB0磁石における非一様性を緩和するおよび／または実質的に解消する磁石パターンを決定するために実行されてもよい。非対称ヨークから帰結する磁場非一様性およびお他の非一様性、たとえば製造公差から帰結する非一様性を補正することは、同じ永久磁石シムによって補償されてもよいことを理解しておくべきである。具体的には、所望されるプロファイルからの逸脱を決定する（たとえば図６に示した方法６００の工程６１０を実行する）ために非対称ヨークを用いてB0磁石によって生成されたB0磁場を特徴付けることで、一つまたは複数の永久磁石シムを作り出すために適用されるときに、源が何であれB0磁場における非一様性を補償できる磁気パターンが決定されることができる。よって、種々の高さで永久磁石セグメントを製造することによってヨーク効果を補償することをなくすことができ、それによりB0磁石を製造するコストおよび複雑さを下げることができる。
【０１３６】
いくつかの実施形態によれば、非対称ヨークの効果を補償するための一つまたは複数の永久磁石シムは、製造公差から帰結する非一様性のような他の非一様性を補償するよう適応された一つまたは複数の永久磁石シムとは独立して作り出される。永久磁石シムに適用されたときにヨークの効果を補償する磁気パターンは、上記の技法を使って（たとえば方法６００を実行することによって）決定されてもよい。上記で論じたように、所望されるプロファイルからのB0磁場の逸脱は、B0磁石によって生成されるB0磁場を測定することによって、あるいはB0磁石およびヨークの設計仕様から逸脱を計算することによって、計算されうる。本発明者らは、B0コイルの永久磁石の真上に重ねて永久磁石シムを位置させることにいくつかの利点がありうることを理解するに至った。たとえば、B0磁石１８００および１９００について、永久磁石シムは、永久磁石１８１０ａ／１９１０ａおよび１８１０ｂ／１９１０ｂの一方または両方を形成する永久磁石リングの真上に位置されてもよい。
【０１３７】
図２０は、B0磁場に対するヨークの効果を補償するための永久磁石シムのために決定された磁気パターン２０１５を示している。図のように、永久磁石リングに対応する幾何をもつモデルをモザイク化することによって、基礎になる永久磁石のエリアに制約された磁気パターンが決定されることができる。この技法は、任意の所望される幾何に制約された磁気パターンを決定するために使用できることを理解しておくべきである。磁気パターン２０１５は、磁場補正に寄与する領域２０２７と、磁場補正に寄与しない領域２０１７とを含む。ヨーク効果を補償するための永久磁石シムを独立して製造することの潜在的な利点は、所与のB0磁石設計について、ヨーク効果は、それぞれの製造されるB0磁石について実質的に同じであるということである。結果として、ヨーク効果を補償するための永久磁石シムは、前もって作成して、製造段階で永久磁石シムに配置されることができ、コスト節約効率につながる。
【０１３８】
図２１は、磁気パターン２０１５を適用することによって作り出され、非対称ヨーク２１２０から帰結する非一様性を補償するためにB0磁石２１００の永久磁石リングの上に位置された永久磁石シム２１２５を示している。図のように、永久磁石シム２１２５は、永久磁石２１１０ａの永久磁石リングと整列している。磁気パターンがどのように決定されるかに依存して、永久磁石シムは、図示した仕方で永久磁石２１１０ｂの上に位置されてもよい。上記で論じたように、永久磁石シム２１２５は事前に作成されてもよく（ただし必須ではない）、製造プロセスの一部として設置されてもよい。その後、典型的には一つ一つの磁石によって変わる製造後非一様性は、本稿に記載された技法を使って一つまたは複数のさらなる永久磁石シムを作り出すことによって補正されてもよい。たとえば、図２２は、ヨーク効果を補償するよう適応された永久磁石シム２２２５ａと、製造後非一様性を補正するよう適応された永久磁石シム２２２５ｂとを示している。永久磁石シム２２２５ａおよび２２２５ｂは、生成されるB0磁場のプロファイルを改善するためにB0磁石２２００の永久磁石２２１０ａおよび２２１０ｂの近くに位置される。
【０１３９】
B0磁石によって生成されるB0磁場における非一様性に加えて、製造の変動性は、B0磁場の磁場強度におけるオフセットをも与えることがある。たとえば、B0磁場は、低すぎるまたは高すぎることによって、所望される磁場強度から逸脱することがあり、ラーモア周波数の対応する偏移につながる。よって、ラーモア周波数が、B0磁石を組み込んでいるMRI装置の意図される動作周波数によりよくマッチするよう、製造における変動性から帰結する有意なB0オフセットが補償されり必要がある。通常、B0オフセットはシム・コイルを使って頻繁に補正される。シム・コイルとは典型的には、動作させられるときに、B0磁場に寄与して磁場強度を上げるか下げるかする一つまたは複数のコイルである。しかしながら、シム・コイルを動作させることは、電力を必要とする。これは、非常に限られた電力予算で動作することがありうるポータブルMRIシステムにとっては特に不都合である。本発明者らは、本稿に記載される技法を使って作り出された一つまたは複数の永久磁石シムを使ってB0オフセットが補正されうることを認識するに至った。そのような永久磁石シムは、単独で、一つまたは複数のシム・コイルと一緒におよび／または関連して、あるいは一つまたは複数のシム・コイルの代わりに使われてもよい。
【０１４０】
いくつかの実施形態によれば、方法６００は、製造されたB0磁石によって生成されるB0磁場におけるB0オフセットを補償するよう、製造後のB0磁石に対して実行されてもよい。たとえば、製造後のB0磁石によって生成されるB0磁場が、（たとえば図６に示した方法６００の工程６１０を実行することによって）所望されるプロファイルからの逸脱を決定するために特徴付けされる。決定された逸脱に基づいて磁気パターンが決定されてもよく、（図６の方法６００の工程６２０および６３０を実行することによって）決定された磁気パターンが適用されて、一つまたは複数の永久磁石シムを作り出してもよい。
【０１４１】
製造後であって他のシミング技法（ヨーク効果の補償、B0オフセット・シム・コイルなど）を実行する前にB0磁場が特徴付けされるとき、方法６００を実行することによって決定される磁気パターンは、B0磁場のプロファイルにおける複数の欠陥を補償しうることを理解しておくべきである。すなわち、いつB0磁場が特徴付けされるかが、いくつかの実施形態によれば、決定される磁気パターンがどんな逸脱についての補償を提供するかを指定する。たとえば、B0磁場が他の補償手段に先立って特徴付けされる場合、決定される磁場は、少なくとも部分的には、B0オフセット、B0磁石の設計に内在するまたは該設計によって導入される非一様性（たとえばヨーク効果）および製造プロセスから生じる非一様性を補償しうる。B0磁場がB0磁石の設計に内在するおよび／または該設計によって導入されるある種の非一様性（たとえばヨーク効果）が補正された後だが他の補償手段には先立って特徴付けされる場合は、決定される磁気パターンは、少なくとも部分的には、B0オフセット、B0磁石の設計に内在するまたは該設計によって導入される他のある種の非一様性および製造プロセスから生じる非一様性を補償しうる。B0磁場が（たとえば一つまたは複数のシム・コイルを動作させている間にB0磁場を測定することによって）B0オフセットが補償された後に特徴付けされる場合、決定される磁気パターンは、少なくとも部分的には、B0磁石の設計に内在するまたは該設計によって導入される非一様性（たとえばヨーク効果）および／または製造の変動性によって引き起こされる非一様性を補償しうる。このように、B0磁場逸脱の任意の一つまたは組み合わせが、本稿に記載される技法を使って、別個に（行なわれるそれぞれの補正のための別個の磁気パターンを決定することによって）または一緒に（逸脱の組み合わせを補償する磁気パターンを決定することによって）、少なくとも部分的に補償されうる。
【０１４２】
いくつかの実施形態によれば、所望される補正磁場を生成するために材料の複数のシートが磁化される。本発明者らは、複数のシートを磁化することは、増大した粒度で磁気パターンを生成することを容易にすることを認識するに至った。たとえば、所与の材料は対応する残留磁気をもち、それが材料が磁化された後に持続する磁場の強度を支配する。結果として、単位体積をもつ領域が磁化されるとき、結果として得られる磁場強度は材料の残留磁気に対応する。単位体積が追加されるたびに、材料の残留磁気に関係した追加的な磁場強度の離散的な量が加わる。上記で論じたように、材料のある領域は、正または負に磁化されてもよく、あるいは全く磁化されなくてもよい。よって、それぞれの磁化された領域は、ある正または負の磁場を与える。複数のシートを磁化して、次いでそれらを上下に積層することにより、生成される磁場の、より細かい制御が提供されうる。すなわち、複数のシート上で諸領域が磁化されて、所与の位置における効果が、単一のシートを磁化することから帰結する寄与の所望される割合であるようにできる。複数のシートは、前の反復工程でパターニングされた一つまたは複数のシートによって生成される場を補正するために複数のシートのそれぞれのシートを逐次反復的に磁化することによって帰結する磁場補正を改善するためにも使用されうる。
【０１４３】
さらに、複数層が利用されるとき、磁化された領域がB0磁場と実質的に整列してまたは実質的に反整列して磁化されるよう一つまたは複数の層（たとえば磁性材料の一つまたは複数のシート）が作り出されてもよく、磁化された領域がB0磁場に対して実質的に横向きの方向（単数または複数）に磁化されるよう一つまたは複数の層が作り出されてもよい。このようにして、補正場のより大きな、より粒状の制御が達成されうる。一つまたは複数の層（または単一の層を利用する実施形態では単一の層）は、磁化された領域がB0磁場と実質的に整列して、実質的に反整列して、および実質的に横方向に磁化された領域（単数または複数）を含むよう磁化されてもよいことを理解しておくべきである。磁化の方向のパターンはこの点で限定されるものではない。
【０１４４】
上記で論じたように、本稿で記載されるシミング技法は、たとえば実質的に平面状の材料のシートを所望されるパターンで磁化することによって、片側平面状のまたは二平面状のB0磁石幾何のためのシムを作り出すために適用されてもよい。しかしながら、本稿に記載される技法は、いかなる特定の幾何と一緒に使うためにも限定されない。たとえば、本稿に記載される技法を使って、撮像領域が円筒形ボアの内部に形成される円筒状幾何での使用のためのシムが作り出されることができる。いくつかの実施形態によれば、概して所望される表面（たとえば円筒状の表面）の輪郭に合わせて形づくられることのできる柔軟な磁性材料が使われる。これに関し、柔軟な磁性材料は、該柔軟な材料に磁化パターンを加えるために本稿に記載される技法の任意のものを使って磁化されてもよい。柔軟な材料は、ひとたび磁化されたら、所望の表面に加えられて、それが加えられるB0磁石のB0磁場のプロファイルを改善することができる。柔軟なシートを所望される形状およびサイズに適切にカットすることにより、これに関し、より複雑な幾何が受け入れられてもよいことを理解しておくべきである。
【０１４５】
こうして本開示において記載される技術のいくつかの側面および実施形態を記載してきたが、当業者にはさまざまな変更、修正および改善が容易に思いつくであろうことは理解しておくものとする。そのような変更、修正および改善は本稿に記載される技術の精神および範囲内であることが意図されている。たとえば、当業者は、本稿に記載される機能を実行するためおよび／または本稿に記載される結果および／または利点の一つまたは複数を得るための多様な他の手段および／または構造を容易に構想するであろう。そのような変形および／または修正の一つ一つが本稿に記載される実施形態の範囲内であると見なされる。当業者は、本稿に記載される個別的な実施形態の多くの等価物を認識する、あるいは高々日常的な試行を使って見きわめることができるであろう。したがって、上記の実施形態は単に例として呈示されており、付属の請求項およびその等価物の範囲内で、発明的な実施形態は具体的に記述されている以外の仕方で実施されてもよいことは理解しておくものとする。加えて、本稿に記載される二つ以上の特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法の任意の組み合わせが、かかる特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法が互いに整合しないものでない限り、本開示の範囲内に含まれる。
【０１４６】
上記の実施形態は数多くの仕方のうち任意のもので実装されることができる。プロセスまたは方法の実行に関わる本開示の一つまたは複数の側面および実施形態は、プロセスまたは方法を実行するまたはその実行を制御するために装置（たとえばコンピュータ、プロセッサまたは他の装置）によって実行可能なプログラム命令を利用してもよい。たとえば、方法６００、１１００および／または１３００は、本稿に記載される工程の一つまたは複数を実行するプログラム命令（たとえばソフトウェア）を実行するコンピュータによって実行されてもよい。
【０１４７】
これに関し、さまざまな発明概念が、一つまたは複数のコンピュータまたは他のプロセッサ上で実行されたときに上記のさまざまな実施形態の一つまたは複数を実装する方法を実行する一つまたは複数のプログラムをエンコードされた、コンピュータ可読記憶媒体（または複数のコンピュータ可読記憶媒体）（たとえば、コンピュータ・メモリ、一つまたは複数のフロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイもしくは他の半導体デバイスにおける回路構成または他の有体なコンピュータ記憶媒体）として具現されてもよい。コンピュータ可読媒体またはメディアは可搬であってもよく、それに記憶されたプログラム（単数または複数）が一つまたは複数の異なるコンピュータまたは他のプロセッサにロードされて上記の諸側面のさまざまなものを実装することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は非一時的な媒体であってもよい。
【０１４８】
用語「プログラム」または「ソフトウェア」は本稿では、一般的な意味で、上記のさまざまな側面を実装するようコンピュータまたは他のプロセッサをプログラムするために用いることのできる任意の型のコンピュータ・コードまたはコンピュータ実行可能命令の組を指す。さらに、ある側面によれば、実行されたときに本開示の方法を実行する一つまたは複数のコンピュータ・プログラムが単一のコンピュータまたはプロセッサ上に存在する必要がなく、本開示のさまざまな側面を実装するいくつかの異なるコンピュータまたはプロセッサの間にモジュール式に分散されていてもよいことも理解しておくべきである。
【０１４９】
コンピュータ実行可能命令は、一つまたは複数のコンピュータまたは他のデバイスによって実行される、プログラム・モジュールのような多くの形であることができる。一般に、プログラム・モジュールは、特定のタスクを実行するまたは特定の抽象的データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。典型的には、プログラム・モジュールの機能は、さまざまな実施形態において所望に応じて組み合わされたり分散されたりしてもよい。
【０１５０】
また、データ構造は任意の好適な形でコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。例示の簡単のため、データ構造は、該データ構造中の位置を通じて関係付けられるフィールドを有するよう示されることがある。そのような関係は、同様に、フィールド間の関係を伝達するコンピュータ可読媒体内の位置をもつフィールドのための記憶を割り当てることによって達成されてもよい。しかしながら、データ構造のフィールド中の情報間の関係を確立するためには、ポインタ、タグまたはデータ要素間の関係を確立する他の機構の使用を通じてを含め、いかなる好適な機構が使用されてもよい。
【０１５１】
ソフトウェアで実装されるとき、ソフトウェア・コードは、単一コンピュータにおいて提供されようと複数のコンピュータの間に分散されようと、いかなる好適なプロセッサまたはプロセッサの集合で実行されることもできる。
【０１５２】
さらに、コンピュータは、限定しない例として、ラックマウント・コンピュータ、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータまたはタブレット・コンピュータのようないくつもの形のいずれで具現されてもよいことを理解しておくべきである。さらに、コンピュータは、携帯情報端末（PDA:  Personal  Digital  Assistant）、スマートフォンまたは他の任意の好適な可搬型もしくは固定型電子装置を含む、一般にコンピュータとは見なされていないが好適な処理機能をもつ装置において具現されてもよい。
【０１５３】
また、コンピュータは一つまたは複数の入力および出力装置を有していてもよい。これらの装置は、中でも、ユーザー・インターフェースを呈示するために使用されることができる。ユーザー・インターフェースを提供するために使用されることのできる出力装置の例は、出力の視覚的な呈示のためのプリンターまたはディスプレイ画面または出力の可聴呈示のためのスピーカーまたは他のサウンド生成装置を含む。ユーザー・インターフェースのために使用できる入力装置の例は、キーボードおよびマウス、タッチパッドおよびデジタイズ用タブレットのようなポインティングデバイスを含む。もう一つの例として、コンピュータは音声認識を通じて、または他の可聴フォーマットで、入力情報を受領してもよい。
【０１５４】
そのようなコンピュータは、企業ネットワークおよび知的なネットワーク（IN:  intelligent  network）またはインターネットのような、ローカル・エリア・ネットワークまたは広域ネットワークを含む任意の好適な形の一つまたは複数のネットワークによって相互接続されてもよい。そのようなネットワークはいかなる好適な技術に基づいていてもよく、いかなる好適なプロトコルに従って動作してもよく、無線ネットワーク、有線ネットワークまたは光ファイバー・ネットワークを含んでいてもよい。
【０１５５】
また、記載されるように、いくつかの側面は一つまたは複数の方法として具現されてもよい。該方法の一部として実行される工程は、任意の好適な仕方で順序付けられてもよい。よって、例示的な実施形態において逐次的な工程として示されていたとしても、いくつかの工程を同時に実行することを含め、例示したのとは異なる順序で工程が実行される実施形態も構築されうる。
【０１５６】
本稿で定義され、使用されるあらゆる定義は、辞書の定義、参照によって組み込まれた文書における定義および／または定義されている用語の通常の意味より優先して支配すると理解されるべきである。
【０１５７】
本願で明細書および請求項において使われる単数形の表現は、そうでないことが明確に示されるのでない限り、「少なくとも一つ」を意味すると理解すべきである。
【０１５８】
本願で明細書および請求項において使用される句「および／または」は、結ばれている要素の「いずれかまたは両方」、すなわち、場合によっては両方ともが存在する要素を、場合によっては一方のみが存在する要素を意味すると理解されるべきである。「および／または」をもって挙げられる複数の要素も同じように、すなわち、そのように結ばれている要素の「一つまたは複数」として解釈されるべきである。「および／または」節によって具体的に特定される要素以外の他の要素が、具体的に特定されたそのような要素に関係したものであろうと関係していないものであろうと、任意的に存在してもよい。よって、限定しない例として、「Aおよび／またはB」への言及は、「含む／有する」といった開放型の言辞と一緒に使われるとき、ある実施形態ではAのみ（任意的にはB以外の要素を含む）を；別の実施形態ではBのみ（任意的にはA以外の要素を含む）を；さらに別の実施形態ではAおよびBの両方（任意的には他の要素を含む）などを指すことができる。
【０１５９】
本願で明細書および請求項において使用されるところでは、一つまたは複数の要素のリストに言及しての「少なくとも一つの」という句は、該要素リストの要素の任意の一つまたは複数から選択される少なくとも一つの要素を意味するが、必ずしも該要素リスト内に個々に挙げられている一つ一つの要素の少なくとも一つを含むとは限らず、要素リスト内の要素のいかなる組み合わせも排除しないと理解すべきである。この定義は、個々に特定されている要素に関係したものであろうと関係していないものであろうと、「少なくとも一つ」という句が指す要素リスト内で個々に特定されている要素以外の要素が任意的に存在してもよいことをも許容する。よって、限定しない例として、「AおよびBの少なくとも一つ」（または等価だが「AまたはBの少なくとも一つ」または等価だが「Aおよび／またはBの少なくとも一つ」）は、ある実施形態では、Bなしで少なくとも一つ、任意的には二つ以上のA（そして任意的にはB以外の要素を含む）を；別の実施形態では、Aなしで少なくとも一つ、任意的には二つ以上のB（そして任意的にはA以外の要素を含む）を；さらに別の実施形態では、少なくとも一つ、任意的には二つ以上のAおよび少なくとも一つ、任意的には二つ以上のB（そして任意的には他の要素を含む）などを指すことができる。
【０１６０】
また、本稿で使われる表現や用語は説明のためであって、限定するものと見なすべきではない。本稿における「含む」「有する」または「もつ」「包含する」「関わる」およびそれらの変形の使用は列挙された項目およびその等価物ならびに追加的な項目をカバーすることを意図している。
【０１６１】
請求項および上記の明細書において、「有する」「含む」「担持する」「もつ」「包含する」「関わる」「保持する」「構成される」などといったあらゆる移行句はオープンなものと理解される。すなわち、含むがそれに限定されないことを意味する。「…からなる」および「本質的には…からなる」という移行句のみが、それぞれクローズドまたは半クローズドの移行句である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ−５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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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２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【国際調査報告】
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