(57)【要約】  中心Ｏ、半径ｒの球状の関心領域において軸Ｏｚに沿って均一磁場成分Ｂｚを形成するための装置であって、当該装置は、少なくとも１つの軸Ｏｚを有する第１のリング（１０１）と、軸Ｏｚを有する第２のリング（１０２）を含み、第１のリングは、第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、前記関心領域ＺＩへアクセスさせる開口部（１２４）の周囲を伸長するものであり、第２のリング（１０２）は、前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、かつ前記軸Ｏｚに沿って前記第１のリング（１０１）と前記関心領域ＺＩに対してオフセットしており、第２のリング（１０２）の第２の内半径（ａ２１）および第２の外半径（ａ２２）はそれぞれ、第１のリング（１０１）の第１の内半径（ａ１１）および第１の外半径（ａ１２）よりも小さい。  軸Ｏｚを有する円筒状補正器のケーシング（１１０）が、第１のリング（１０１）と関心領域ＺＩとの間、および第２のリング（１０２）と関心領域ＺＩとの間に配置され、当該ケーシングは、前記開口部（１２４）の近傍を始点として、少なくとも１つの第１の補充環状リング（１０４）と少なくとも１つの第２の補充環状リング（１０５）を有し、第１の補充環状リングは前記第１の方向とは逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、第２の補充環状リングは前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心Ｏ、半径ｒの球状の関心領域ＺＩにおいて軸Ｏｚに沿って均一磁場成分Ｂｚを形成するための、均一磁場を形成する永久磁石装置であって、当該装置は、少なくとも１つの第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）、第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）、および円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）を有するものであって、前記第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）は、第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第１の内半径（ａ１１）、第１の外半径（ａ１２）を有し、前記関心領域ＺＩへアクセスさせる開口部（２４；１２４；２２４）の周囲を伸長するものであり、前記第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）は、前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第２の内半径（ａ２１）、第２の外半径（ａ２２）を有し、かつ前記軸Ｏｚに沿って前記第１のリング（１；１０１；２０１）と前記関心領域ＺＩに対してオフセットしており、前記第２のメインリング（２；１０２；２０２）の第２の内半径（ａ２１）および第２の外半径（ａ２２）はそれぞれ、前記第１のメインリング（１；１０１；２０１）の第１の内半径（ａ１１）および第１の外半径（ａ１２）よりも小さくなっており、前記円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）は、軸Ｏｚ有し、第１のメインリング（１；１０１；２０１）と関心領域ＺＩとの間、および第２のメインリング（２；１０２；２０２）と関心領域ＺＩとの間に配置され、前記円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）は、前記開口部（２４；１２４；２２４）の近傍を始点として、少なくとも１つの第１の補充環状リング（４；１０４；２０４）と少なくとも１つの第２の補充環状リング（５；１０５；２０５）を有し、前記第１の補充環状リング（４；１０４；２０４）は前記第１の方向とは逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記第２の補充環状リング（５；１０５；２０５）は前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）を形成する、重ねられた補充リング群（４〜９；１０４〜１０６；２０４〜２０９、２１１）は同一の内半径を有し、当該内半径は、第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）の第２の内半径（ａ２１）と等しく、また、重ねられた補充リング群（４〜９；１０４〜１０６；２０４〜２０９、２１１）は同一の外半径を有し、当該外半径は、第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）の第１の内半径（ａ１１）よりも小さい、装置。
【請求項２】
軸Ｏｚを有する補正器リング（３；２０３）をさらに含む永久磁石装置であって、当該補正器リングは、前記第１の方向と逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成され、前記第１のメイン環状リング（１；２０１）と前記円筒状補正器の集合体（１０；２１０）の間に配置されている請求項１に記載の永久磁石装置。
【請求項３】
前記円筒状補正器の集合体（１０）が、重ねられた６個の補充リング（４〜９）を含み、当該補充リングはラジアル磁化された磁性材料により形成され、各連続する補充リングについて、当該ラジアル磁化は交互に、前記第１の方向とは逆方向と、前記第１の方向とに配向している請求項１または２に記載の永久磁石装置。
【請求項４】
前記円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）が、差し込みリングをさらに含み、当該差し込みリングは、非磁性材料により形成され、前記重ねられた補充リング（４〜９；１０４〜１０６；２０４〜２０９、２１１）間の間隔を調整するものであり、前記重ねられた補充リングは、ラジアル磁化された磁性材料により形成され、各連続する補充リングについて、当該ラジアル磁化は交互に、前記第１の方向とは逆方向と、前記第１の方向とに配向している請求項１〜３のいずれかに記載の永久磁石装置。
【請求項５】
前記磁性材料から形成された少なくとも数個の環状リングが、多角環により形成され、当該多角環は、折れ線により近似された円筒によって画定され、等脚台形底面を有するＮ個の同一の直角柱（３１〜４２）の集合体により形成される請求項１〜４のいずれかに記載の永久磁石装置。
【請求項６】
前記第１および第２のメインリング（１、２；１０１、１０２；２０１、２０２）が、８個、１０個または１２個の同一の直角柱を含む多角環により形成され、前記直角柱は等脚台形底面を有する請求項５に記載の永久磁石装置。
【請求項７】
ＮＭＲ装置に適用されるものであって、縁部（５２；６２）および煙突状円筒（５１；６１）を有するシルクハット（５０；６０）の形状を有し、前記縁部は開口部（５４；６４）を画定し、前記煙突状円筒は、軸Ｏｚを有し、前記開口部（５４；６４）を伸長したものであり、かつ患者の頭部又は頭部の一部の分析をするための内部空洞（５３；６３）を画定する請求項１〜６のいずれかに記載の永久磁石装置。
【請求項８】
前記開口部（５４）が底部に位置した状態で、垂直に設置される請求項７に記載の永久磁石装置。
【請求項９】
前記装置は、前記開口部（６４）が横向きの状態で、水平に設置される請求項７に記載の永久磁石装置。
【請求項１０】
ＭＲＩマンモグラフィー装置に適用されるものであって、縁部（７２）および円筒状壁（７１）を有する逆向きにしたシルクハット（７０）の形状を有し、前記縁部は、上部開口部（７４）を画定し、前記円筒状壁は、軸Ｏｚを有し、前記開口部（７４）を伸長したものであり、かつ患者の胸部又は胸部の一部の分析をするための内部空洞（７３）を画定する請求項１〜６のいずれかに記載の永久磁石装置。
【請求項１１】
位置を固定し、かつ物体または患者を搬入するための支持体に対向して配置された永久磁石装置であって、当該支持体は、前記永久磁石装置に対して物体又は患者の器官を移動させて、前記球状の関心領域ＺＩ内に物体又は患者の器官を軸Ｏｚに沿って搬入できるように、物体又は患者を支持するものである請求項１〜１０のいずれかに記載の永久磁石装置。
【請求項１２】
前記第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）の中心の自由空間は、少なくともその一部が、追加の円柱型ブロック（５６；６６；７６）により閉鎖されており、当該ブロックは、ラジアル磁化またはアキシャル磁化を有する磁性材料で形成される請求項１〜１１のいずれかに記載の永久磁石装置。
【請求項１３】
中心Ｏ、半径ｒの球状の関心領域ＺＩにおいて軸Ｏｚに沿って均一磁場成分Ｂｚを形成するための、均一磁場を形成する永久磁石装置の製造方法であって、次の工程を含む製造方法。
ａ）少なくとも１つの第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）を準備および配置する工程であって、当該第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）は、第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第１の内半径（ａ１１）、第１の外半径（ａ１２）を有し、前記関心領域ＺＩへアクセスさせる開口部（２４；１２４；２２４）の周囲を伸長している工程、
ｂ）第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）を準備および配置する工程であって、当該第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）は、前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第２の内半径（ａ２１）、第２の外半径（ａ２２）を有し、前記軸Ｏｚに沿って前記第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）および前記関心領域ＺＩに対してオフセットしており、当該第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）の第２の内半径（ａ２１）および第２の外半径（ａ２２）はそれぞれ、第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）の第１の内半径（ａ１１）および第１の外半径（ａ１２）よりも小さくなっている工程、および
ｃ）軸Ｏｚを有する円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）を準備および配置する工程であって、当該円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）は、第１のメイン環状リング（１；１０１；２０１）と関心領域ＺＩとの間、および第２のメイン環状リング（２；１０２；２０２）と関心領域ＺＩとの間に配置され、当該円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）は、前記開口部（２４；１２４；２２４）の近傍を始点として、少なくとも１つの第１の補充環状リング（４；１０４；２０４）と少なくとも１つの第２の補充環状リング（５；１０５；２０５）を有し、前記第１の補充環状リング（４；１０４；２０４）は前記第１の方向とは逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記第２の補充環状リング（５；１０５；２０５）は前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）を形成する、重ねられた補充リング群は同一の内半径を有し、当該内半径は、第２のメイン環状リングの第２の内半径（ａ２１）と等しく、また、当該重ねられた補充リング群は同一の外半径を有し、当該外半径は、第１のメイン環状リングの第１の内半径（ａ１１）よりも小さい工程。
【請求項１４】
前記補充リング（４〜９；１０４、１０５；２０４〜２０９、２１１）間の間隔を調整するために、前記円筒状補正器の集合体（１０；１１０；２１０）に非磁性材料製の差し込みリングが差し込まれている請求項１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記磁性材料から形成された少なくとも数個の環状リングが、多角環により形成されており、当該多角環は、折れ線により近似された円筒によって画定され、等脚台形底面を有するＮ個の同一の直角柱（３１〜４２）の集合体により形成される請求項１３または請求項１４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１６】
次の工程を用いて多角環の形成が行われている請求項１５に記載の製造方法。
ｉ）圧縮または焼結により、優先的な磁化方向を有する平行六面体ブロックを製造する工程、
ii）角柱を製造するために、消磁状態の平行六面体ブロックを切断する工程、
iii）所望の方向に各角柱を磁化する工程、
iv）多角環を製造するために角柱を組み合わせ接合する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、オフセット均一場を形成する永久磁石装置である。当該永久磁石装置は特に核磁気共鳴（ＮＭＲ）により画像形成する技術に使用可能なものであり、当該技術は磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）としても知られている。
【０００２】
本発明はまた、当該永久磁石装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＭＲＩやＮＭＲは、いわゆる「主要」磁場を含んだ磁場の使用に基づくものであり、当該磁場は、検査領域や関心領域ＺＩにおいて可能な限り一様である必要がある。慣用的に、当該一様な性質を指すものとして「均一性」という用語が用いられている。大きな均一性を有する磁場は、磁石によって形成され、現在最も頻繁に使用されている磁石は、超伝導コイルである。当該超伝導コイルは、エネルギーの消失なく磁場を形成する電流を流すものであり、超低温に保たれるよう備え付けられている。前記磁気装置は一般的に外観上円筒状のトンネルを有し、その中にイメージングされる物体や患者を配置する。一定体積内において所望の均一性を得るための幾何学面による制約によって、物体や患者の好ましい位置がトンネルの中心にあり、当該トンネンルの長さはその直径との関連で過度に小さくはできない。これらの状況下において、頭部（脳、副鼻腔、歯など）の検査専用の装置の製造を所望する場合であっても、人体の形態上トンネルの中心に頭部が設置されることとなり、トンネルの直径は、肩部や胸部、すなわち身体全体が十分に通過できる程度の大きさが必要である。このような機械は「全身用」装置と呼ばれる。
【０００４】
磁石のコストは磁石の直径の３乗にほぼ比例するため、肩部を挿入する必要なく頭部を均等に包囲する体積を有する磁石を製造することが可能であれば、経済上の利点となり得る。同様の事情は、大がかりで高価な「一般的な」装置ではなく「特定の目的に用いられる」装置の製造が望まれるとき、空間を必要とするという問題を有する他種の用途にも当てはまる。
【０００５】
１９７０年代から工業的に製造されている、イオン、コバルト、および希土類（ネオジミウム、サマリウム）を用いた磁性材料は、いわゆる「永久」磁石とよばれ、当該磁石は、ＮＭＲやＭＲＩにおいて必要とされる十分な均一性を有する磁場を（超伝導磁石よりも確かに小さいものの）形成できる。前記永久磁石はまた、「全身用」超伝導磁石と比べると、設置の煩雑さと使用の際の制約が少ないという有利な点を有し、この理由から、医療用に、より導入されやすい。
【０００６】
しかしながら、超伝導磁石に関しては、寸法の３乗にほとんど従って磁石の重量やコストが大きく変動するものであり、よって、部分のみの調査のためであって「全身用」磁石と比べて小さい寸法の構造を定めることが可能であるという、大きな利点がある。
【０００７】
前述した希土類材料の最も注目すべき特性は、材料自身および材料の環境に課せられた磁場が一定の限界（保持力場）を超えない限り、適当な磁化工程を経て付与された磁化ベクトルＭを変わらず維持出来ることである。これらの使用方法、およびこれらの軸に全体的に垂直な磁界を形成するためのリングを磁化する特定の方法についての、より詳しい説明は以下の文献に記載されている。Ｋｌａｕｓ  Ｈａｌｂａｃｈ、“Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  ｍａｇｎｅｔｓ  ｗｉｔｈ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｒａｒｅ  ｅａｒｔｈ  ｃｏｂａｌｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ”、Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．Ａｎｄ  Ｍｅｔｈ．１６９、１９８０、ｐｐ.１−１０。
【０００８】
特に希土類を含む永久磁石の製造工程においては、強力な保持力場と強力な一軸異方性を磁石に与えなければならない。当該製造工程は、環状円筒型リング群のラジアル磁化と実際には相反する。従って、これらリング型の環状円筒群を、多角環を形成するようにＮ個の同一の等脚台形断面を有する直角柱の集合体に置き換えることが提案されている。
【０００９】
例えば、欧州特許第０５４１６５３号明細書より、軸Ｏｚに垂直な正中面ｘＯｙに対して対称性を有する構造の、ラジアル磁化を有するリング群を用いた核磁気共鳴用の永久磁石が知られている。そして、均一場を有する関心領域は、当該正中面近傍の軸に垂直に使用可能である。当該構造は、正中面に対して対称な２つの大きなリングを含み、当該リングは逆方向にラジアル磁化されている。均一性はより小さなリングの集合体により得られるものであり、当該小さなリングは同様に正中面に対して対称性を有し、ラジアル磁化またはアキシャル磁化を有する。前記構造においては、人体のいかなる部位の検査をする場合でも、正中面の両側に設置された２つのリングの集合体の間の距離が、身体全体が通過可能なように十分に幅広いことが必要であることがわかる。よって、当該永久磁石装置は、製造容易で、特に、身体全体が通過可能な大きなサイズを用意する必要がない人体の一部（例えば副鼻腔、脳、顎、胸など）専用の検査用の均一磁場を形成可能である小型の装置に関する要件を満たさない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許第０５４１６５３号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｋｌａｕｓ  Ｈａｌｂａｃｈ、“Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍｕｌｔｉｐｏｌｅ  ｍａｇｎｅｔｓ  ｗｉｔｈ  ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｒａｒｅ  ｅａｒｔｈ  ｃｏｂａｌｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ”、Ｎｕｃｌ．Ｉｎｓｔｒ．Ａｎｄ  Ｍｅｔｈ．１６９、１９８０、ｐｐ.１−１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前述の欠点を克服するものであり、これまでの装置よりも小型で、製造が容易であり、オフセット均一磁場を形成する永久磁石装置を提供することを目的とする。そして、当該装置を用いることにより、関心体積に強力な均一磁場を形成可能とし、特に物体の一部または人体（例、脳、顎、副鼻腔、胸など）の一部を検査することを目的としたＮＭＲまたはＭＲＩに、当該装置を使用可能とするものである。
【００１３】
強力な磁場とは、少なくとも０．５Ｔ、好ましくは１Ｔ以上の磁場のことをいい、実施態様によっては、１０Ｔを超え得る。
【００１４】
本発明はまた、簡潔でありながらも、関心領域内に形成された磁場の均一性を最適化可能な、前記装置を製造する方法を定めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの目的は、本発明により達成され、その手段は、中心Ｏ、半径ｒの球状の関心領域ＺＩにおいて軸Ｏｚに沿って均一磁場成分Ｂｚを形成するための、均一磁場を形成する永久磁石装置であって、当該装置は、少なくとも１つの第１のメイン環状リング、第２のメイン環状リング、および円筒状補正器の集合体を有するものであって、前記第１のメイン環状リングは、第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第１の内半径、第１の外半径を有し、前記関心領域ＺＩへのアクセスのための開口部の周囲を伸長するものであり、前記第２のメイン環状リングは、前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第２の内半径、第２の外半径を有し、かつ前記軸Ｏｚに沿って前記第１のリングと前記関心領域ＺＩに対してオフセットしており、前記第２のメインリングの第２の内半径および第２の外半径はそれぞれ、前記第１のメインリングの第１の内半径および第１の外半径よりも小さくなっており、前記円筒状補正器の集合体は、軸Ｏｚ有し、第１のメインリングと関心領域ＺＩとの間、および第２のメインリングと関心領域ＺＩとの間に配置され、前記円筒状補正器の集合体は、前記開口部の近傍を始点として、少なくとも１つの第１の補充環状リングと少なくとも１つの第２の補充環状リングを有し、前記第１の補充環状リングは前記第１の方向とは逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記第２の補充環状リングは前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記円筒状補正器の集合体を形成する、重ねられた補充リング群は同一の内半径を有し、当該内半径は、第２のメイン環状リングの第２の内半径と等しく、また、重ねられた補充リング群は同一の外半径を有し、当該外半径は、第１のメイン環状リングの第１の内半径よりも小さい、装置である。
【００１６】
前記永久磁石装置は、軸Ｏｚを有する補正器リングをさらに含んでいてもよく、当該補正器リングは、前記第１の方向と逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成され、前記第１のメイン環状リングと前記円筒状補正器の集合体の間に配置されている。
【００１７】
特定の一実施態様においては、前記円筒状補正器の集合体は、重ねられた６個の補充リングを含み、当該補充リングはラジアル磁化された磁性材料により形成され、各連続する補充リングについて、当該ラジアル磁化は交互に、前記第１の方向とは逆方向と、前記第１の方向とに配向している。
【００１８】
製造を容易にするために、前記円筒状補正器の集合体はまた、差し込みリングを含んでいてもよく、当該差し込みリングは、非磁性材料により形成され、前記重ねられた補充リング間の間隔を調整するものであり、前記重ねられた補充リングは、ラジアル磁化された磁性材料により形成され、各連続する補充リングについて、当該ラジアル磁化は交互に、前記第１の方向とは逆方向と、前記第１の方向とに配向している。
【００１９】
本発明の特定の一側面によれば、前記磁性材料から形成された少なくとも数個の環状リングは、多角環により形成され、当該多角環は、折れ線により近似された円筒によって画定され、等脚台形底面を有するＮ個の同一の直角柱の集合体により形成される。
【００２０】
この場合、特定の一実施態様においては、第１および第２のメインリングは、８個、１０個または１２個の同一の直角柱を含む多角環により形成され、前記直角柱は等脚台形底面を有する。
【００２１】
本発明による永久磁石装置は、ＮＭＲ装置に用いることができ、縁部および煙突状円筒を有するシルクハットの形状を有していてもよく、前記縁部は開口部を画定し、前記煙突状円筒は、軸Ｏｚを有し、前記開口部を伸長したものであり、かつ患者の頭部又は頭部の一部の分析をするための内部空洞を画定する。
【００２２】
シルクハットの形状を有する前記装置は、前記開口部が底部に位置した状態で、垂直に設置することができる。
【００２３】
前記装置は、前記開口部が横向きの状態で、水平に設置することもできる。
【００２４】
本発明に係る永久磁石装置はＭＲＩマンモグラフィー装置に適用することができ、縁部および円筒状壁を有する、逆向きにしたシルクハットの形状を有していてもよく、前記縁部は、上部開口部を画定し、前記円筒状壁は、軸Ｏｚを有し、前記開口部を伸長したものであり、かつ患者の胸部又は胸部の一部の分析をするための内部空洞を画定する。
【００２５】
本発明に係る永久磁場装置は、位置を固定して用いることが可能であり、かつ物体や患者を搬入するための支持体に対向して配置することができ、当該支持体は、前記永久磁石装置に対して物体又は患者の器官を移動させて、前記球状の関心領域ＺＩ内に物体又は患者の器官を軸Ｏｚに沿って搬入する。
【００２６】
特定の一実施態様においては、前記第２のメイン環状リングの中心の自由空間は、少なくともその一部が、追加の円柱型ブロックにより閉鎖されており、当該ブロックは、ラジアル磁化またはアキシャルの磁化を有する磁性材料で形成される。
【００２７】
本発明はまた、中心Ｏ、半径ｒの球状の関心領域ＺＩにおいて軸Ｏｚに沿って均一磁場成分Ｂｚを形成するための、均一磁場を形成する永久磁石装置の製造方法に関し、当該製造方法は次の工程を含むことを特徴とする。
ａ）少なくとも１つの第１のメイン環状リングを準備および配置する工程であって、当該第１のメイン環状リングは、第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第１の内半径、第１の外半径を有し、前記関心領域ＺＩへアクセスさせる開口部の周囲を伸長している工程、
ｂ）第２のメイン環状リングを準備および配置する工程であって、当該第２のメイン環状リングは、前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、軸Ｏｚ、第２の内半径、第２の外半径を有し、前記軸Ｏｚに沿って前記第１のメイン環状リングおよび前記関心領域ＺＩに対してオフセットしており、当該第２のメイン環状リングの第２の内半径および第２の外半径はそれぞれ、第１のメイン環状リングの第１の内半径および第１の外半径よりも小さくなっている工程、および
ｃ）軸Ｏｚを有する円筒状補正器の集合体を準備および配置する工程であって、当該円筒状補正器の集合体は、第１のメイン環状リングと関心領域ＺＩとの間、および第２のメイン環状リングと関心領域ＺＩとの間に配置され、当該円筒状補正器の集合体は、前記開口部の近傍を始点として、少なくとも１つの第１の補充環状リングと少なくとも１つの第２の補充環状リングを有し、前記第１の補充環状リングは前記第１の方向とは逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記第２の補充環状リングは前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記円筒状補正器の集合体を形成する、重ねられた補充リング群は同一の内半径を有し、当該内半径は、第２のメイン環状リングの第２の内半径と等しく、また、当該重ねられた補充リング群は同一の外半径を有し、当該外半径は、第１のメイン環状リングの第１の内半径よりも小さい工程。
【００２８】
補充リング間の間隔を調整するために、前記円筒状補正器の集合体に非磁性材料製の差し込みリングを差し込むことも可能である。
【００２９】
本発明によれば、前記磁性材料から形成された少なくとも数個の環状リングは、多角環により形成されていてもよく、当該多角環は、折れ線により近似された円筒によって画定され、等脚台形底面を有するＮ個の同一の直角柱の集合体により形成される。
【００３０】
多角環の形成は、次の工程を採用して行うことができる。
ｉ）圧縮または焼結により、優先的な磁化方向を有する平行六面体ブロックを製造する工程、
ii）角柱を製造するために、消磁状態の平行六面体ブロックを切断する工程、
iii）所望の方向に各角柱を磁化する工程、
iv）多角環を製造するために角柱を組み合わせ接合する工程。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明の他の特徴および利点を、次の添付図面を参照しながら、発明の特定の実施態様を例として挙げて、以下の説明により明らかにする。
【図１】６個のエレメントの補正器ケーシングを有する本発明の永久磁石装置の特定の一実施態様の軸方向断面概略図である。
【図１Ａ】図１の軸方向半断面拡大図である。
【図２】図１および図１Ａの実施態様の、減少する寸法の関数として減少する磁場の変動を示す図である。
【図３】図１および図１Ａの実施態様の、減少する寸法の関数として、磁場の均一性をｐｐｍで示す図である。
【図４】３個のエレメントの補正器ケーシングを有する本発明の永久磁石装置の特定の一実施態様の軸方向断面概略図である。
【図４Ａ】図４の軸方向半断面拡大図である。
【図５】図４および図４Ａの実施態様の、減少する寸法の関数として減少する磁場の変動を示す図である。
【図６】図４および図４Ａの実施態様の、減少する寸法の関数として、磁場の均一性をｐｐｍで示す図である。
【図７】７個のエレメントの補正器ケーシングを有する本発明の永久磁石装置の特定の一実施態様の軸方向断面概略図である。
【図７Ａ】図７の軸方向半断面拡大図である。
【図８】図７および図７Ａの実施態様の、減少する寸法の関数として減少する磁場の変動を示す図である。
【図９】図７および図７Ａの実施態様の、減少する寸法の関数として、磁場の均一性をｐｐｍで示す図である。
【図１０】本発明の永久磁石装置に用いられる多角環の一例の平面図である。
【図１１】患者の頭部観察用のＮＭＲ装置に本発明の装置を適用した例を説明する軸方向断面概略図である。
【図１２】患者の頭部観察用のＮＭＲ装置に本発明の装置を適用した例を説明する軸方向断面概略図である。
【図１３】患者の胸部観察用のＭＲＩマンモグラフィー装置に本発明の装置を適用した例を示す軸方向断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、特に、磁石装置のサイズを小さくするために、機械に患者の全身を配置する必要がなく、例えば患者の頭部のような、特定の器官を検査することに特化した永久磁石構造体を製造する上での問題を解決するものである。本発明により提供される解決手段は、アクセスの困難性や容積の要求がある他の状況でも用いることが可能である。ＭＲＩマンモグラフィーの例では、後述するが、トンネンル形状の観察機械に患者の全身を配置する必要なく、本発明の装置によって、うつ伏せ状態の患者の一方の胸部のみが磁場内での分析対象となる。
【００３３】
本発明による装置の一般的な形状を説明するために、シルクハットの形状を考えることができる。
【００３４】
患者の肩部までおろすことが可能な、当該患者の頭部よりもかなり大きなサイズの帽子を選ぶと、図１１に示す装置５０が得られる。当該装置は、軸Ｏｚを有する内容積５３を画定する円筒状本体５１を有し、底部に縁部５２から広がる開口部５４を有し、空洞５３内に形成される関心領域に患者の頭部が搬入されると、当該患者の肩部のちょうど上に、装置が乗ることができる。空洞５３の底部は、ブロック５６により閉鎖することが可能であり、実施態様によっては逆に当該ブロック５６は、有利には、開口部５５を形成するように移動させて、帽子内部の患者の頭部周辺にＭＲＩに必要なエレメント（ＲＦアンテナ、配向コイルなど）を配置できるよう、上部を利用できるようにすることができる。帽子部５０と縁部５２により象徴される全体の空間は、磁性部品を収容して、特定の有効容積の範囲内において軸Ｏｚに沿って均一磁場を形成することができる。例えば顎部のイメージングが必要な場合は顎部を包囲する関心領域内において、軸Ｏｚに沿って均一磁場を形成することができる。この条件は、顎部は肩部に最も近い頭部の領域であるため、達成するのが最も困難なものである。この領域において均一性が得られる場合には、副鼻腔や脳の検査をするためには、帽子部を持ち上げたり、適切な支持体で保持される場合には、患者の位置を下げたりすれば十分である。
【００３５】
本発明によれば、磁性部品は、帽子部５０の縦軸Ｏｚに共軸な環状リングの形態で用いられる。各リングは半径ａ1の内円筒、半径ａ2の外円筒に区切られ、軸に垂直な２つの平面が、リングの高さｈだけ離れている。
【００３６】
前記部品は、幾何学上３個のパラメーター（ａ1、ａ2、ｈ）によって特徴づけられており、以後、単純に「リング」と呼び、明確にする必要があるのは、その磁化状態である。
【００３７】
「ハルバッハ双極子」型の磁化に加え、軸に平行（アキシャル磁化）または軸に垂直（ラジアル磁化）のいずれかに磁化されたリングを想定することができる。本発明においては、所望の結果に最も適合するラジアル磁化について検討する。ただし、所望の結果に従い、磁化がアキシャルまたはラジアルとなり得る空洞５３の底部５６と見なされる部分は例外とする。
【００３８】
ここでは提案された磁化は完全にリジッドであると仮定している。実際の状況では、例えば物質の欠陥、磁化過程でのエラー、一部の消磁等が原因となり、理論上のリジッドさからのわずかなずれが明らかにあり得る。超伝導磁石を含むあらゆるタイプの実在の磁石について、本発明に用いられる磁化リングに、シムとして知られている適当な調整装置を用いた、最終的な調整補正を行ってもよい。
【００３９】
ラジアル磁化を有するリングの磁化状態は、以下のように想起される。
【００４０】
４つのパラメーター（ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2）によって幾何学的に規定された、リングを考える。ここで、ａ1およびａ2はそれぞれ、軸Ｏｚに対し垂直な面にあるリングを区切る円筒の、内半径および外半径であり、軸Ｏｚに沿ったリングの高さは、ｈ＝ｂ2−ｂ1で与えられ、ｂ1およびｂ2＞ｂ1は、軸Ｏｚに沿った面の長さであり、この方向にリングを区切る。
【００４１】
リングが一定係数Ｍ＝｜Ｍベクトル｜のラジアル磁化を有している場合、軸上の次元点ｚにおいて、当該軸に平行な磁場が形成されることが容易に示され、その代数的な大きさは、次の式で表される。
【００４２】
【数１】
2013532496.tif 000003
【００４３】
ここで、＋の符号は、軸から外側に向けたラジアル磁化であり、−の符号は軸に向かったラジアル磁化である。
【００４４】
一例として、Ｂz／（μ0Ｍ）＝ｆ（ζ＝ｚ／ａ1）の関係が、ａ2＝２ａ1、ｂ2＝−ｂ1＝ａ1／２、ｈ＝ａ1の場合の軸に向かったラジアル磁化について考えられ、リングの中心の磁場はゼロとなり（ｆはζの奇関数）、中心から離れ、ζ0＝０．７８４５の場合、最大値Ｂ0／（μ0Ｍ）≒０．１８３６となる。これは、探求する１つの態様において正確である。
【００４５】
よって、軸Ｏｚに沿ってオフセットされた当該点の周りに、ほぼ均一な場が形成され、当該場においては、要求される均一性の条件を満たして、十分に小さい試料の部分に対してＮＭＲおよびＭＲＩを実施することができる。
【００４６】
例えばＦｅＮｄＢのような、希土類材料の場合、およそμ0Ｍ≒１．２Ｔであることに注目すべきである。よって、これらの永久磁石を用いると約０．１から０．２Ｔの磁場を得ることができると予想される。すなわち、超伝導コイルの導入前に用いられていたオーダーであって、医療用途に十分な品質のイメージが既に得られていたオーダーの磁場を得ることができると予想される。
【００４７】
本発明によれば、最適化プロセスが行われ、当該プロセスは、幾何学上の同一性を有し軸方向の位置を特定することを必要とする。すなわち、上記規定した自由空間内に位置する当該ラジアル磁化されたリングの集合体の（ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2）が、±の符号と共に決定され、このとき、帽子部の縁部に対する所定の位置（肩部への距離）の軸上の点において形成される磁場が、磁性材料の固定された体積について可能な限り最大となるように（または、これと同じように、一定の場について材料の体積が最小となるように）、この点に中心を有しまた一定の半径を有する球において均一性が固定されることに注意しながら決定される。
【００４８】
このことにより非線形最適化の古典的な問題が生じる。当該問題は目的関数（材料の体積または磁場の値）、および特に均一性における制約の両方に関するものであり、空間の制約による幾何学的な変数の制限を有する。しかしながら、ラジアル磁化は、±Ｍの間で変動可能な連続関数ではなく、一方又は他方の閾値をとると仮定できるのみであるという事実が考慮されなければならない。
【００４９】
例えば、単一のリングがどのような幾何学形状であれば、他の制約なく体積Ｖ＝πｈ（ａ22−ａ12）において、軸Ｏｚ上における最大点において最大の磁場、例えばＢ0＝Ｂz（ζ0）、を与えるかを決定するよう試みることができる。Ｂ0は明らかにＶの増加関数であり、一方関与する磁化エネルギーはＶに比例し、生成される有効磁場エネルギーはＢ02ａ13に比例する。したがって、Ｂ02ａ13／Ｖの最大値に対応する経済的な最適値が存在するはずである。よって、ａ1の幾何学的スケールファクターの範囲内において、完全に解が求まる。
【００５０】
よって、永久磁石の構造の驚くべき特性は、スケールファクターによって構造が、拡大（または縮小）しても、磁気的性質が変化しないということに注目すべきである。したがって、必要な自由空間を得るために、さらに計算する必要なく、実際の寸法を最後に調整可能である。
【００５１】
当該問題の非線形な数値解法によって、この経済的な最適値のための次の結果が得られる。
【００５２】
【数２】
2013532496.tif 000004
【００５３】
単一のリングを有する場合、均一な領域は、リングの外側に実際にオフセットするが、磁石の寸法に比べると非常にわずかである。したがって、ＭＲＩために十分な均一場を有する関心領域は、半径ａ1／１０の球状となり得る。
【００５４】
均一場の大きさを広げるために、均一性を得るために満たすべき条件についてのより正確な数学上の定義を与えることができる。
【００５５】
空間中の「磁気的に」空の領域（すなわち電流と磁性材料のいずれも含んでいない）において、磁場の各デカルト要素のラプラシアンがゼロとなり、これは、これらの各要素が、例えば成分Ｂzについて、次の形で、体球関数において展開する（ＥＳＨ）ことができることをほのめかしている。
【００５６】
【数３】
2013532496.tif 000005
【００５７】
（γ、θ、φ）は、軸Ｏｚの基準系中にある、検討している点の球座標であり、ｘ＝γｓｉｎθｃｏｓφ、ｙ＝γｓｉｎθｓｉｎφにおいてｚ＝γｃｏｓθとなるようになっている。Ｐn項は、ｎ次数のルジャンドル多項式であり、Ｐnm項は、ｎ次数とｍ位数に関するルジャンドル多項式である。この展開は、中心Ｏの最大の磁気的に空の球の内部において、一意的でかつ有効である。
【００５８】
磁界源の構造が、軸Ｏｚに対し軸対称とすると、以下の単純な式が得られる。
【００５９】
【数４】
2013532496.tif 000006
【００６０】
これは、ラジアル磁化を有し軸Ｏｚを有する共軸のリングの集合体について、適切な形である。軸上のＢz（Ｚ）については、より簡単な形となる。すなわち、以下のようになる。
【００６１】
【数５】
2013532496.tif 000007
【００６２】
よって、Ｚn項は、各リングによって軸上に形成される場の一連の解析方程式の展開によって得ることができる。２つの最初のＺ1およびＺ2から始まる連続する係数の速算を可能にする漸化式を規定することも可能である。
【００６３】
よって、均一性のための条件は、ｎ0の最初の係数がキャンセルされた数式であると仮定され、すなわち、以下のようになる。
【００６４】
【数６】
2013532496.tif 000008
【００６５】
このような条件が満たされる場合、ｎ0次数（または位数も）まで磁石は均一である。残りの係数は、次数の減少関数であるため、磁石の不均一性は、主として、ｎ0の後に続く最初の非ゼロ項によって支配される。計算が軸上について行われたのであるが、Ｚn係数が、有効な球全体内において有効なＥＳＨの係数であり、軸上に位置していようがいまいが球内でのＢzの均一性をまず第一に保証し、第二に、場の垂直成分が、Ｂzの不均一部分と同じオーダーの大きさを有することを保証している。したがって、ＮＭＲ周波数を与え、Ｂzと等しいと考えることができる場の絶対値にいかなる影響を与えることもない。
【００６６】
軸に対し垂直な対称面を有する構成において、当該対称面が、ｘＯｙ（Ｏは磁石の対称中心）となるよう選択した場合、奇数次数Ｚ2P+1の全係数は対称性に等しくゼロである。これは、残念ながら、ここで検討している非対称な構成には当てはまらず、よって全ての連続する項は、明示的にキャンセルされなければならない。
【００６７】
例えば、上述するように単一のリングの場合、ＥＳＨの原点にζ0を選択すると、当該点が、Ｂｚの最大値となるという事実は、Ｚ1＝０に対応するとともに、続く非ゼロ係数Ｚ2、Ｚ3．．．となり、当該非ゼロの係数は、不均一性を支配する。第２のリングが当該点に対し対称性を有するよう含まれる場合（よって磁化は、第１のリングの符号と逆である）は、場の値が倍増するだけでなく、第１の非ゼロ項がＺ4、Ｚ6となるために、均一性も大きく向上する。
【００６８】
関心体積内に形成される均一場に加え、いかなる磁石であっても「漂遊磁場」と呼ばれる外部場を形成する。当該磁場は、特に、例えばペースメーカーなどの電気器具または電子器具に有害な影響を与える。これは、法定の安全限度５ｇａｕｓｓ＝５０ｍＴを規定するに至らしめたものであり、この限度を超える場合、特にペースメーカー装着者を完全に禁止するよう特別な予防措置を取らなければならない。
【００６９】
いわゆる「正則の」ＥＨＳが存在する内部に関し、最小の磁気的に空の球（すなわち、磁石全体を包囲する球）の外部には、いわゆる「非正則の」ＥＳＨである、場成分についてのＥＳＨが存在する。それらはｒnの代わりに１／（ｒn+1）内にあり、Ｚnの代わりの軸係数としてＭn項を有する。これらの係数は「モーメント」と呼ばれ、最低次数のモーメントは、磁気の独占の存在しないため（少なくともこの環境においては）、双極子モーメントＭ2である。
【００７０】
外部場を減らす方法は、均一性のために用いられた方法と同様であり、連続するモーメントを、最も頻繁にはＭ2＝０の制限によりキャンセルする一方で同時に、所望の均一性を得るためにｎ＝１から始まるｎ0の第１のＺn項をキャンセルすることを伴う。
【００７１】
ラジアル磁化を有するリングによって示される、かなりの利点となる特徴は、それらの双極子モーメントは等しくゼロであるということであり、これにより、特段の努力を要せずに、外部場が低減される。
【００７２】
前述の内容を考慮すると、本発明によれば、ラジアル磁化を有する数個の共軸のリングは、あらかじめ定められた方向にそれらの磁化が配向されて、用いられる。
【００７３】
また、永久磁石の材料の製造工程において、特に希土類磁石において、大きな保持力と、強力な一軸異方性を与える必要がある。これらの工程は、リング群のラジアル磁化と両立し得ない。これが、本発明の一側面により、製造を容易にするために、環状円筒を、等脚台形断面を有するＮ個の同一の直角柱で置き換えて、多角環を形成する理由である。
【００７４】
角柱の内頂点および外頂点はそれぞれ、半径ａ1の軸Ｏｚを有する円柱上および半径ａ2＞ａ1の軸Ｏｚを有する円柱上に位置する。角柱は、寸法ｂ1およびｂ2＞ｂ1有する軸Ｏｚに垂直な面の間に位置する。それらの開口角は、２φ0＝２π／Ｎである。各角柱は一様な磁場Ｍベクトル＝Ｍｕ垂直ベクトルを有し、当該ベクトルは、軸Ｏｚに垂直であって、各角柱の二等分線をたどっている。すなわち、２つの内長方形面と外長方形面に垂直であり、内部から外部へ配向、またはその逆方向に配向されている。
【００７５】
第１に、軸上の場の軸方向成分の式が求まる。
【００７６】
【数７】
2013532496.tif 000009
【００７７】
これより、成分ＢzのＥＳＨの軸方向係数Ｚnは、次式によって推測される。
【００７８】
【数８】
2013532496.tif 000010
【００７９】
この分割から生じる、第１の非軸方向項を計算するのは非常に困難であるが、この項は位数Ｎにおいてのみ生じ、これは、単独では十分に大きい必要があり、これは、均一性の探求には、軸方向項のみが関連するよう、単独で十分に大きい必要がある。
【００８０】
通常の静磁場の計算により次式が導き出される。
【００８１】
【数９】
2013532496.tif 000011
【００８２】
ここで、＋の符号は、軸から外側に向けたラジアル磁化に対応し、−の符号は軸に向かったラジアル磁化に対応する。
【００８３】
これより、次式が推測される。
【００８４】
【数１０】
2013532496.tif 000012
【００８５】
φ0＝π／ＮであってＮ→∞の場合に、環状円筒について得られる式は、実際に導き出されることが確かめられる。
【００８６】
【数１１】
2013532496.tif 000013
【００８７】
よって、多角環の均一性の計算は、円形リングについて行った計算とほぼ同じである。実際には、この構成は円形環について決定されており、最終段階において、多角環に関連する式を用いて少し修正されている。
【００８８】
図１０は、多角環３０の一例の軸に垂直な平面図を示し、当該多角環はＮ＝１２、ａ2／ａ1＝４（円４３，４４の半径）、全体の高さｈ＝２である。
【００８９】
したがって、この実施態様の例では、円筒リングに近似している多角環３０は、等脚台形断面を有する同一の直角柱により形成された１２個の構成部分３１〜４２を有する。Ｎは１２とは異なっていてもよいことは明確であり、例えば８や１０であってもよい。
【００９０】
本発明によれば、有利には、非対称の磁石装置が、多角環、典型的には十二角形のリングを用いて最終的に製造され得るが、八角形に限定することもできる。以後の部分において、多角環は単に「リング」と記載し、円形状として図示する。
【００９１】
前記において、単一のリングを用いて、リングの中心から明らかにオフセットした均一な領域を得ることが可能であることが既に分かっていたものの、均一な領域は、実際には小さすぎることが証明される。これは、本発明によれば、同じ軸Ｏｚを有する複数のリングが、ｎ＝１の後の正則のＥＳＨのｎ0の最初のＺnがゼロとなるように、２つの可能な方向のうちの一方または他方の方向のラジアル磁化を有するように備えられており、均一な領域の寸法を実質的に最大限に大きくするためである。上記からわかるように、これらの永久磁石の構成の磁気特性は、あらゆる割合の相似変換の範囲内に維持される。よって、自由な単位の内半径について構造を決定し、次いで、自由な単位の実際の半径ａ1の所望の値を得るのに必要な相似であって、均一な領域の大きさおよび構造の端部からのオフセットについての相似を実行すれば十分である。
【００９２】
よって、提案される構成は、３つのパラメータのみに依存する。半径ａ1＝１については、使用される材料の磁化、すなわちＢ0／（μ0Ｍ）に関連する関心領域の中心Ｏにおける磁場の値、Ｚ1＝Ｚ2＝…＝Ｚn0＝０となってこれより寸法がｘｐｐｍの範囲にあると推測されるような均一な領域となるような均一性のｎ0の次数、磁石により占められる空間の領域、すなわちζ≧β0の領域を制限する平面の寸法β0である。これらの条件下において必要な材料の最小体積Ｖ0は、関数Ｖ0（Ｂ0／（μ0Ｍ），ｎ0，β0）であり、当該関数は、最初の２つのパラメータの増加関数であり、かつ３番目のパラメータの減少関数である。言い換えると、材料の体積とそれに従った磁石のコストは、場と均一性の程度とともに増加し、また、磁石によって占められる領域からの均一な領域の距離によって増加する。これらのパラメータが特定の値を超えると、解がなくなるのは明らかである。材料の実際の体積は、実際の半径ａ1を選択すると、Ｖ0ａ13となる。
【００９３】
ｘｐｐｍの所定の寸法の範囲内において、均一性を有する領域を得るためには、相似特性に留意した選択は、半径ａ1がさらに十分に所望のアクセスとオフセットβ0ａ1を提供するために、増加するａ1と増加するｎ0の間にある。ｎ0が増加することは、より複雑な構造にはなるが体積がより小さくなり、常に、よりはるかに経済的である。
【００９４】
パラメータについて選択された値に応じて、最適化工程によって、幅広い構成になるものであり、後述する図１および図１Ａに示された例の構成では、本発明に共通の特徴を定めることができる。その構成は、先験的に定めた次のパラメータの値に対応する。
【００９５】
【数１２】
2013532496.tif 000014
【００９６】
よって、ＦｅＮｄＢによって得られる実際の磁場の値は、０．１Ｔ＝１０００ｇａｕｓｓを超えるものであり、この値は十分な質のイメージを得るのに必要とされる値である。ｎ0＝７は、既に、少なくとも八角形のリングと一致した高度の均一性であり、次数８以後の不均一な非軸方向項を与える。頭部、傾斜コイルおよびアンテナを「収容する」ための６０ｃｍのフリーな直径を有するようにａ1＝０．３ｍを選択した場合、結果は、β0ａ1＝−７．５ｃｍとなり、帽子の端部が肩部に接する場合、下顎部に関心領域ＺＩの中心が位置することとなる。これらの条件下で得られる、１０ｐｐｍの均一性を有する理論上の球の直径は、図２および３のカーブに示されるように、およそ１５ｃｍである。構造を最適化すると、Ｖ0＝１６．１９８、すなわちフリーな直径について、材料は０．４３７ｍ3となる。
【００９７】
図１は単位半径を有するフリーのアクセス領域２４を有する構造の、軸Ｏｚを通過する断面を示す。関心領域ＺＩを形成する１０ｐｐｍの均一性を有する球は、半径０．２５を有し、よって構造の下限と同程度に広がっている（β0＝−０．２５）。異なったリングは垂直上方に向かって生じている磁場Ｂｚのために、異なった方向のラジアル磁化を有し、例えば、軸から外側への方向および軸に向かう方向のラジアル磁化を有する。
【００９８】
リングの寸法はパラメータの選択に関連して変化するものの、図１の断面の右側の拡大図である図１Ａに描かれているように、次のエレメントが見られる。
ｉ）同じ方向に磁化された２つのメインリング１および２。当該リングは先行技術の欧州特許第０５４１６５３号明細書で形成された対称構造を有するメインリングとは異なる。リング１は、定められた下限まで「押し付け」られており、リング２は、より高所に設置され、フリーな内半径に「押し付け」られている。単一のリングでは、ｎ0＝２とすることができるが、これらの２つのメインリング１および２のみを用いても、ｎ0＝３の均一性の次数を超えることはできない；
ii）交互に磁化された所定の数のリング４〜９。当該リングは、計算結果に基づき変化する厚みおよび間隔を有し、順に並んでいる。ｎ0と共に必要なリングの数は増加する。これらの内半径は、限られた単位半径であり、構造を単純化するために、同じ外半径を有することが課され、一種の「補正器リングのケーシング」１０を形成している。このように形成された磁石のマッピングの要求に応じて、補正器リングのケーシング１０を取り外してリング間の間隔を容易に修正することができる。また、一方向または他の方向に磁化された幾何学的に同一のリングを用いて当該ケーシングを形成することも可能であり、当該同一のリングは、所望の厚みまで機械加工された非磁性リングを積み重ねることによって所望の構造を得るために、かなり薄い厚みを有している；
iii）他のパラメータの値に応じてｎ0＞５または６とするためには、追加リング３を追加することが必要である。当該追加リングは、メインリング１および２と逆方向に磁化されており、底辺の寸法はβ0により制限され、内半径は前述したケーシング１０の外半径によって制限される。
【００９９】
図２および３はそれぞれ、減少していく寸法ζの関数として減少する場と均一性の変化をｐｐｍで示す。
【０１００】
均一性の選択された次数の関数として、構造を開発したことを示すために、まず、図４および４Ａに、Ｖ0＝８．８４４、すなわち材料の体積が前述の体積が半分で半径０．１１の均一な球ＺＩとなる、ｎ0＝４に該当する実施態様について説明する。これら図４および４Ａにおいて、図１および１Ａに示すリング３に相当する逆方向に磁化されたリングをなくすことができ、交互に磁化された３つのリング１０４、１０５、１０６の補正器のケーシング１１０で十分であって、非常にわずかな体積の増加を犠牲にすることによって、２つのリング１０４，１０５にまで減らすことさえできることがわかる。図４および４Ａにおいて、メインリング１０１、１０２は、図１および１Ａのリング１および２に相当し、装置の下部の開口部１２４は、図１および１Ａの実施態様の開口部２４に相当する。
【０１０１】
図４および４Ａの実施態様に関連した図５および６は、図１および１Ａの実施態様に関連した図２および３に対応する。
【０１０２】
より高次の均一性を説明するために、図７および７Ａでは、少なくとも十二角形リングに適合し、Ｖ0＝１０４．６４６、すなわち材料の体積がかなりのものとなるものの中心−０．０５、半径０．５の均一な実質的な球ＺＩとなる、ｎ0＝１１に相当する実施態様を示す。
【０１０３】
図７および７Ａに示す実施態様はそれぞれ、図１および２のリング１および２、ならびに図４および４Ａのリング１０１および１０２に相当する、メインリング２０１および２０２を有する。図１および１Ａのリング３に相当する補正器リング２０３がまた見られ、当該補正リング２０３は、メインリング２０１および２０２と逆方向に配向したラジアル磁化を有する。
【０１０４】
図７および７Ａに示す実施態様では、円筒状の補正器ケース２１０は、重ねられた７つの補充リング２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９および２１１を含み、当該補充リングは、ラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、各連続する補充リングについて、磁化は、２つのメインリングの磁化の第１の方向とは逆方向（補充リング２０４、２０６、２０８および２１１）とこの第１の方向（リング２０５、２０７および２０９）に、交互に配向している。
【０１０５】
図７および７Ａの実施態様に関連した図８および９は、図１および１Ａの実施態様に関連した図２および３、または図４および４Ａの実施態様に関連した図５および６に対応する。
【０１０６】
図１、１Ａ、４、４Ａ、７、７Ａを参照した異なる例において、第２のメインリング２；１０２；２０２の内半径ａ２（またはａ２１）および外半径ａ２（またはａ２２）はそれぞれ、第１のメインリング１；１０１；２０１の内半径ａ１（またはａ１１）および外半径ａ２（またはａ１２）よりも小さい。
【０１０７】
図１および１Ａの実施態様において、第１の斜線のハッチングがなされたリング１、２、５、７および９は、第１の方向（第１の配向を示す矢印で表されている）に配向したラジアル磁化を有し、第２の斜線のハッチングがなされたリング３、４、６および８は、この第１の方向とは逆方向（第１の配向と逆の向きを示す矢印で表されている）に配向したラジアル磁化を有する。
【０１０８】
図４および４Ａの実施態様において、第１の斜線のハッチングがなされたリング１０１、１０２、１０５および１０６は、第１の方向に配向したラジアル磁化を有し（第１の配向を示す矢印で表されている）、第２の斜線のハッチングがなされたリング１０４は、この第１の方向とは逆方向に配向したラジアル磁化を有する（第１の配向と逆の向きを示す矢印で表されている）。
【０１０９】
図７および図７Ａの実施態様において、第１の斜線のハッチングがなされたリング２０１、２０２、２０５、２０７および２０９は、第１の方向（第１の配向を示す矢印で表されている）に配向したラジアル磁化を有し、第２の斜線のハッチングがなされたリング２０３、２０４、２０６、２０８および２１１は、この第１の方向とは逆方向（第１の配向と逆の向きを示す矢印で表されている）に配向したラジアル磁化を有する。
【０１１０】
既に上記したように、１つの有利な特徴によれば、円筒型の補正器ケーシング１０；１１０；２１０を形成する重ねられた補充リング４〜９；１０４〜１０６；２０４〜２０９、２１１は、同一の内半径および同一の外半径を有し、円筒型の補正器ケーシング１０；１は、差し込みリングを含んでいてもよく、当該差し込みリングは、非磁性材料により形成され、前記重ねられた補充リング４〜９；１０４〜１０６；２０４〜２０９、２１１間の間隔（図１、１Ａおよび図４、４Ａに示された軸方向の自由空間）を調整するものであり、重ねられた補充リングは、ラジアル磁化された磁性材料により形成され、各連続する補充リングについて、ラジアル磁化は、交互に逆方向に配向されている。円筒型の補正器ケーシング１０；１１０；２１０内では、開口部２４；１２４；２２４および関心領域ＺＩに最も近い補充リング４；１０４；２０４が、開口部２４；１２４；２２４の周囲に広がって、関心領域へのアクセスを与えるメインリング１；１０１；２０１のラジアル磁化とは反対方向のラジアル磁化を有する。
【０１１１】
図１１および１２は概略的に、本発明によるシルクハットの形状を有する構造５０；６０を示すものである。シルクハットの形状によって、例えば、図１、１Ａ、４、４Ａ、７、７Ａを参照して記載した一または他の永久磁石構造によって占められた空間であって、縁部５２；６２と、煙突状円筒５１；６１を有する空間をシンボル化することができ、縁部５２；６２は開口部５４；６４を画定し、前記煙突状円筒５１；６１は、軸Ｏｚを有し開口部５４；６４を伸長したものであり、かつ患者の頭部又は頭部の一部の分析をするための内部空洞５３を画定する。
【０１１２】
図１１において、構造５０は、開口部５４が底部に位置した状態で垂直な配置に図示されており、一方、図１２では、構造６０は、開口部６４が横方向に位置した状態で水平な配置に図示されている。
【０１１３】
図１３は、構造５０および６０と類似するが、ＭＲＩマンモグラフィー装置に適用される構造７０を示す。構造７０は、縁部７２および円筒状壁７１を有する、逆向きにしたシルクハットの形状にあり、縁部７２は、上部開口部７４を画定し、円筒状壁７１は、軸Ｏｚを有し、開口部７４を伸長したものであり、かつうつ伏せ状態の患者の胸部又は胸部の一部の分析をするための内部空洞７３を画定し、胸部は、重力の作用により、空洞７３内に垂れ下がっている。
【０１１４】
本発明の磁石装置を表す構造５０；６０または７０は、位置固定して用いることができ、また物体や患者を搬入するための支持体に対向して配置することができ、当該支持体は、前記永久磁石装置に対して物体又は患者の器官を移動させて、前記球状の関心領域ＺＩ内に物体又は患者の器官を軸Ｏｚに沿って搬入する。しかし、一つの変形例では、構造５０；６０；７０自体が、物体又は患者の身体の一部に対して位置取れるように、軸Ｏｚに沿って移動してもよい。
【０１１５】
構造５０；６０または７０において、シルクハットの底部、すなわち永久磁石装置の第２のメインリング２；１０２；２０２の中心部にある自由空間５５；６５；７５は、開放されたままでも構わないし、少なくともその一部が、追加の円柱型ブロック（図１１，１２，１３にそれぞれ点線で示されたブロック５６、６６および７６）により閉鎖されていてもよい。当該ブロックは、ラジアル磁化、または軸Ｏｚに沿ったアキシャルの磁化を有する磁性材料で形成され、当該ラジアル磁化は、メインリング１、２；１０、１０２；２０１、２０２のラジアル磁化の方向と同方向に配向していてもしていなくてもよい。
【０１１６】
本発明はまた、中心Ｏ、半径ｒの球状の関心領域ＺＩにおいて軸Ｏｚに沿って均一磁場成分Ｂｚを形成するための、オフセット均一磁場を形成する永久磁石装置の製造方法に関し、当該製造方法は次の工程を含む。
ａ）少なくとも１つの第１のメインリング１；１０１；２０１を準備および配置する工程であって、当該第１のメインリングは、第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、前記軸Ｏｚ、第１の内半径ａ１１、第１の外半径ａ１２を有し、開口部２４；１２４；２２４の周囲を伸長して、前記関心領域ＺＩへのアクセスを与えている工程、
ｂ）第２のメインリング２；１０２；２０２を準備および配置する工程であって、当該第２のメインリングは前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料により形成され、前記軸Ｏｚ、第２の内半径ａ２１、第２の外半径ａ２２を有し、前記軸Ｏｚに沿って第１のメインリング１；１０１；２０１および関心領域ＺＩに対してオフセットしており、第２のメインリング２；１０２；２０２の第２の内半径ａ２１および第２の外半径ａ２２はそれぞれ、第１のメインリング１；１０１；２０１の第１の内半径ａ１１および第１の外半径ａ１２よりも小さくなっている工程、
ｃ）軸Ｏｚを有する円筒状補正器のケーシング１０；１１０；２１０を準備および配置する工程であって、当該円筒状補正器のケーシングは、第１のメインリング１；１０１；２０１と関心領域ＺＩとの間、および第２のメインリング２；１０２；２０２と関心領域ＺＩとの間に配置され、当該円筒状補正器の集合体は、前記開口部２４；１２４；２２４の近傍を始点として、少なくとも１つの第１の補充リング４；１０４；２０４と少なくとも１つの第２の補充リング５；１０５；２０５を有し、第１の補充リングは前記第１の方向とは逆方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されており、前記第２の補充リングは前記第１の方向に配向したラジアル磁化を有する磁性材料から形成されている。
【０１１７】
また、補充リング４〜９；１０４、１０５；２０４〜２０９、２１１間の間隔を調整するために、前記円筒状補正器のケーシング１０；１１０；２１０内に非磁性材料製の差し込みリングを差し込むことも可能である。
【０１１８】
当該方法によれば、前記磁性材料から形成された少なくとも数個の環状リングは、多角環により形成され、当該多角環は、折れ線により近似された円筒によって画定され、等脚台形断面を有するＮ個の同一の直角柱３１〜４２（図１０参照）の集合体により形成される。
【０１１９】
多角環を得るためには、次の工程を採用することができる。
ｉ）圧縮または焼結により、優先的な磁化方向を有する平行六面体ブロックを製造する工程、
ii）角柱を製造するために、消磁状態の平行六面体ブロックを切断する工程、
iii）所望の方向に各角柱を磁化する工程、
iv）多角環を製造するために角柱を組み合わせ接合する工程。
【０１２０】
図において、異なった厚みの補正器リングが、同一のケーシング１０；１１０；２１０内に示されている。製造を容易にし、かつ磁性材料製の難しい機械加工を避けるために、エレメントの補正器リングを積み重ねから、異なった厚みの補正器リングを形成することが可能であり、当該エレメントの補正器リングは、所定の方向にラジカル磁化を有し、薄くなった単一の厚みを有する。よって各補正器リング４〜９；１０４〜１０６；２０４〜２０９、２１１は、エレメントの補正器リングの積み重ねから形成され、当該エレメントの補正器リングは、ラジアル磁化の配向方向の一方向または他方向を有する。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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