(57)【要約】      （修正有）【課題】吸引による安全性を確保した範囲内で、より磁気共鳴信号の信号検出感度を高くした磁気共鳴装置を提供する。【解決手段】閉回路の一部に間隙を設けた静磁場発生部とＲＦコイルを有するセンサヘッドを備え、該間隙から漏洩する表面漏洩磁場とＲＦコイルから放出される高周波磁場を試料に照射して、試料のＮＭＲ信号を検出する。前記間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面における面積をＳＮ［ｃｍ２］、ＳＳ［ｃｍ２］とし、該試料に対向する側の面の表面磁極密度をそれぞれＢＮ［テスラ］、ＢＳ［テスラ］として、  ０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８下記の関係を有するように静磁場発生部が設定されている。（ただし、「・」は積を表す。）【選択図】図４
2008067867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉回路の一部に間隙を設けた静磁場発生回路を備え、該間隙から漏洩する表面漏洩磁場を用いて、試料のＮＭＲ信号を検出する磁気共鳴装置において、
前記間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面における面積をＳＮ［ｃｍ２］、ＳＳ［ｃｍ２］とし、該試料に対向する側の面の表面磁極密度をそれぞれＢＮ［テスラ］、ＢＳ［テスラ］として、
下記の関係を有する磁気共鳴装置。
０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８
（ただし、「・」は積を表す。）
【請求項２】
前記ＢＮ、ＢＳをＢＮ≧０．２［テスラ］、かつＢＳ≧０．２［テスラ］とした請求項１に記載の磁気共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体や物体にセンサヘッドを当てて、分子の分布を取得する磁気共鳴装置に関し、特に、強磁性体吸引に対する安全性を高めるとともに、良好な磁気共鳴状態の検出可能な磁気共鳴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気共鳴現象を利用して、手に乗るサイズのセンサヘッドを人体や物体にあてがって、脂肪、水分子等の分布を検出して、非破壊検査等に応用するものが実用化されている（例えば、ＮＭＲ−ＭＯＵＳＥ（登録商標））。このセンサヘッドは、静磁石と高周波コイルと検出コイル（高周波コイルと機能を兼ねることが可能）を備えている。そして、この磁気共鳴現象は、試料に対して静磁場と高周波磁場を照射すると、所定の高周波磁場の条件を満たす場合に生じる現象である。この現象は、検出コイルから核磁気共鳴信号を電気信号として検出することができる。
【０００３】
ここで、磁気共鳴現象は、試料内の所定の静的な磁束密度が形成されている部位には、これに対応した特定の周波数を与えたときのみでなければ生じない。試料内に形成される静磁場の磁束密度の分布が予め分かっているとすると、この所定の磁束密度が形成されている部位を特定できる。さらに、高周波磁場の周波数を変化させることにより、それぞれの部位の原子密度分布を求めることができる。
【０００４】
また、磁気共鳴信号の信号検出感度は、プローブ上の静磁場の磁束密度の２乗（実際には１乗〜７/４乗）に比例するから、検出点での磁束密度が高い方が望ましい。一方、静磁石の強力な吸着力によって、装置の使用者が手を挟んだりして怪我をしないよう、その取り扱いには注意が必要であった。この静磁場での吸着力Ｆは、磁石表面の磁束密度Ｂの２乗に比例し、磁極面積をＳ、比例定数をαとすると、
Ｆ＝α・Ｂ２・Ｓ  （「・」は掛け算を表す。）
で表せることが知られている。
【０００５】
また、特許文献１には、生体内に導入して核磁気共鳴による画像情報を得るためのＭＲＩ用プローブの構成について開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２２５９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来、プローブ式の磁気共鳴装置では、静磁石の強力な吸着力によって使用者が怪我をしないように安全性を考慮しつつ、この安全性を確保した範囲内でより磁気共鳴信号の信号検出感度を高くすることについては、理論的、体系的な検討が十分にされていなかった。したがって、試行錯誤で最適な静磁石の形状を求めるしかなく、設計に時間を要していた。
【０００７】
そこで、このような問題に鑑み、安全性を考慮しつつ、この安全性を確保した範囲内で、より磁気共鳴信号の信号検出感度を高くした磁気共鳴装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下の通り構成している。
【０００９】
（１）  本発明は、
閉回路の一部に間隙を設けた静磁場発生回路を備え、該間隙から漏洩する表面漏洩磁場を用いて、試料のＮＭＲ信号を検出する磁気共鳴装置において、
前記間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面における面積をＳＮ［ｃｍ２］、ＳＳ［ｃｍ２］とし、該試料に対向する側の面の表面磁極密度をそれぞれＢＮ［テスラ］、ＢＳ［テスラ］として、
下記の関係を有する磁気共鳴装置。
０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８
（ただし、「・」は積を表す。）
この構成では、吸着力ＦＮ＝αＢＮ２・ＳＮ，  ＦＮ＝αＢＳ２・ＳＳについて、定数αを１９とした場合に、両磁極の吸着力の基準値を１５［ｋｇ］として、１５・（１±１５％）の値を用いて、ＳＮ・ＢＮ２、ＳＮ・ＢＮ２の範囲を定めている。１５・（１±１５％）［ｋｇ］（ただし、「・」は積を表す。以下、同じ。）は、成人であれば、容易に離脱できる程度の吸着力である。取り扱い時の安全性に配慮した上で、検出点での磁束密度を高く設定するのが望ましいので、この構成では、安全性を確保できる境界ラインの近傍となる１５・（１±１５％）［ｋｇ］の吸着力が生じる範囲としている。これにより、安全性に配慮した上で磁気共鳴信号の信号検出感度を高めることができる。
【００１０】
（２）本発明は、
前記ＢＮ、ＢＳをＢＮ≧０．２［テスラ］、かつＢＳ≧０．２［テスラ］とした。
【００１１】
検出点における磁束密度が低いと、核磁気共鳴信号の信号検出感度が低く良好な観測結果が得られない。（１）の構成を前提として、磁極表面における磁束密度（表面磁極密度）は、両磁極とも０．２［テスラ］以上であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、取り扱い時の安全性に配慮した上で磁気共鳴信号の信号検出感度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照して本実施形態の磁気共鳴装置全体について説明する。
図１は、磁気共鳴装置１の外観図である。磁気共鳴装置１は、装置本体１０とセンサヘッド１１とを備え、これらはケーブルで接続されている。装置本体１０には、後述の図３で示すような高周波回路系５１、演算処理系５４、システム制御部５６、操作部５７（操作部５７の操作子は、背面にあり図示していない。）を備えている。
【００１４】
また、センサヘッド１１は、内部に静磁場発生部２とＲＦコイルを備え、磁気共鳴装置１のユーザがセンサヘッド１１の検出面１１０を人体や物体に当てた場合に、センサヘッド１１は、磁気共鳴信号を取得し、装置本体１０に送信するものである（詳細は後述する）。
【００１５】
図２は、センサヘッド１１内部の静磁場発生部２を表し、磁気回路にＲＦコイル６を搭載した状態を表す外観図である。図２に示すように、静磁場発生部２は、４つの磁石２１〜２４をヨーク２０の上に２枚ずつ重ねて、間隔を隔てて並べた状態で固定したものである。ヨーク２０は、軟鉄で構成し、磁石２１〜２４は、角型のネオジウム・ボロン・鉄磁石で構成する。また、磁石２１〜２４の磁極は、それぞれヨークに接する面に垂直な方向（Ｙ軸）の両極に形成されており、磁石２１と磁石２２、および磁石２３と磁石２４は同一方向に磁極が形成され、磁石２１と磁石２３は、逆方向に磁極が形成されている。これにより、静磁場発生部２には、磁石２１→磁石２２→ヨーク２０→磁石２４→磁石２３の１周の磁気回路が形成される。また、磁石２１と磁石２４の隙間（間隙という）、および磁石２１、２４のＹ軸方向に垂直な表面（それぞれ「磁極表面２１０、２３０」という。）からは、静磁場が漏洩する（以下、この漏洩した磁場を漏洩静磁場という。）。この漏洩磁場を試料に当てるため、磁極平面２１０、２３０は、図１で示したセンサヘッド１１の内部の検出面１１０に近接して配置されている。この実施形態では、磁極平面２１０をＮ極、磁極平面２３０をＳ極として説明する。
【００１６】
なお、磁極平面２１０、２３０は、本発明の「間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面」のいずれかに相当する。
また、静磁場発生部２の形状は、図２に示した形状に限らず、閉じた磁気回路の一部に間隙を設けたものであれば良く、Ｕ字型に限らない。また、磁石２１、２２または磁石２３、２４を重ねているが、一体でも良く３枚以上重ねても良い。
【００１７】
ＲＦコイル６は、磁石２１、２３間の間隙の中央に設定した原点付近に設けている。プリント基板上にパターンを形成したプリントコイルで形成しても良く、エナメル線を巻きつけたものでも良い。ＲＦコイル６は、高周波磁場をコイルの中心軸の方向に形成する。磁気共鳴信号は、漏洩静磁場の強度と、ＲＦコイルに与える周波数が所定の関係を満たした場合にのみ原子から発せられ、磁気共鳴信号を受信する受信コイルを兼ねるＲＦコイル６から磁気共鳴信号を電気信号として取得できる。
【００１８】
この共鳴を生じさせるための所定の条件は、検出点での静磁場の磁束密度をＢとして、ｆ＝（γ／２π）Ｂと表される。定数γの値は、個々の原子によって定まっており、例えば水素原子であれば、４２．５６［ＭＨｚ／テスラ］）である。試料中の原子が、この高周波磁場の条件を満たす環境に置かれると、磁気共鳴現象が生じて、核磁気共鳴信号を取得できる。
【００１９】
図３は、磁気共鳴装置１のブロック構成である。高周波回路系５１は、特定の周波数の駆動電流を生成し、送信コイルとしての送受信コイル２３にパルス電流を送る。高周波回路系５１は、発振部５１１と、送信部５１２と、高周波アンプ５１３とを含む。
【００２０】
発振部５１１は、例えば高安定度の水晶発振器で構成でき、これにより生成した信号を送信部５１２に送る。
送信部５１２は、周波数シンセサイザ、周波数コンバータ、およびパルス発生器を備えている。周波数シンセサイザは、発振部５１１で生成した基準信号を周波数変換し、所定の周波数の信号を生成する。周波数コンバータは、この所定の周波数の信号を周波数変換して、所定周波数の高周波信号（これを「ａ」とする。）を生成する。一方パルス発生器は、この高周波信号ａとは別にパルス信号（パルス幅１〜２０μ秒、１周期０．５秒から１秒）を生成する（これを「ｂ」とする。）。これらの信号ａ、ｂは変調器に入力されることにより合成され、高周波が断続する高周波信号（ＲＦパルス）が生成される。
高周波アンプ５１３は、送信部５１２が変換したＲＦパルスを増幅して駆動電流を磁気回路系５２に送る。
【００２１】
センサヘッド１１は、前述の通り、静磁場を発生させる静磁場発生部２０と、高周波磁場を発生させるＲＦコイル６を有している。前述の所定の関係を満たす部位から、核磁気共鳴信号を受信することができる。
【００２２】
核磁気共鳴信号受信部５３は、試料から発せられる核磁気共鳴信号を増幅してデジタル化を行う。核磁気共鳴信号受信部５３には受信コイル８と図示しない増幅部を含む。また、演算処理系５４は、画像再構成部５４１とデータ処理部５４２を有している。画像再構成部５４１は、核磁気共鳴信号受信部５３が生成した受信データを画像用デジタルデータに変換する。データ送信部５４２は、画像用デジタルデータをＰＣ（パソコン）５５に送り、ＰＣ５５は、この映像出力をグラフ化して表示する映像信号を図示しない表示器に出力する。
操作部５７は、装置本体１０の図示しない操作子から磁気共鳴装置の動作の操作を受け付ける。そして、システム制御部５６は操作部５７からの指示を受け、上記した各部（５１、５３、５４の符号）を制御する。
【００２３】
以上の構成により、ユーザがセンサヘッド１１を試料の上でなぞると、装置本体１０は、センサヘッド１１から出力された磁気共鳴信号をデータ化し、３次元的な原子の分布を取得できる。
【００２４】
なお、磁気共鳴装置１では、画像再構成部５４１は、必ずしも必要がなく、データを取得すれば足りる場合もありうる。
【００２５】
図４を用いて、磁極表面における磁束密度（以下、「表面磁束密度」という。）と磁極表面積の最適な値を求める方法について説明する。この方法は、ユーザの安全を確保した上で、磁気共鳴信号の信号検出感度を高めるための方法である。図４の曲線２５１〜２５３は、Ｎ極またはＳ極側のいずれかにおける吸着力を１５［ｋｇ］、１５［ｋｇ］の０．８５倍、１５［ｋｇ］の１．１５倍に固定した場合における、磁極表面における磁束密度［テスラ］と磁極表面積［ｃｍ２］の関係を表している。曲線２５１〜２５３に示すように２次双曲線である。１５［ｋｇ］の（１±１５％）倍は、成人であれば、容易に離脱できる程度の吸着力であり、センサヘッド１１の取り扱い時の安全を考慮したものである。
【００２６】
以下では、図４の関係を数式で示す。吸着力［ｋｇ］は、間隙周辺の両磁極のうち、試料に対向する側にある面２１０、２３０の面積をＳＮ、ＳＳとし、これらに対応する表面磁極密度をそれぞれＢＮ、ＢＳとすると、両磁極での吸着力をＦＮ［ｋｇ］、ＦＳ［ｋｇ］は、比例定数αを用いて、
ＦＮ＝αＢＮ２・ＳＮ，  ＦＮ＝αＢＳ２・ＳＳ
（ただし、「・」は積を表す。以下、同じ。）
で表せる。ここで、ＢＮまたはＢＳが０．５［テスラ］であれば吸着力は単位面積当たり４．４５［ｋｇ／ｃｍ２］であることが知られている。この場合、α＝４．４５／０．２５２＝１７．６［ｋｇ／（テスラ２・ｃｍ２）］となる。
【００２７】
曲線２５１の近傍を±１５％の誤差範囲（曲線２５２、２５３に相当する。）に設定すると、数式で表せば、１５［ｋｇ］／α［ｋｇ／（テスラ２・ｃｍ２）］＝１５／１９＝０．８５［テスラ２・ｃｍ２］に対し（１±１５％）倍した値の範囲を取って、
０．７２≦ＢＮ２・ＳＮ≦０．９８、０．７２≦ＢＳ２・ＳＳ≦０．９８
の範囲内とするのが望ましい。
【００２８】
また、表面磁束密度ＢＮ、ＢＳが小さい場合には、信号検出感度が小さすぎて磁気共鳴信号を観測できないから、ＢＮ２・ＳＮ、ＢＳ２・ＳＳについてのこれらの範囲内で、０．２［テスラ］以上とする。以上をまとめると、図４のハッチングした範囲２５５内とするのが望ましい。
【００２９】
また、ＢＮ、ＢＳの最大値は、磁石の材質により決定され、限界がある。磁極表面２１０、２３０は、これらの式から、磁極表面２１０、２３０の必要な磁極面積を割り出すことができる。
【００３０】
目標の形状に至るには、静磁場発生部２の磁場のシミュレーションにより行う。磁極表面２１０、２３０は、磁極表面２１０、２３０の面積ＳＮ、ＳＳを狭くすると、検出点における磁束密度が減少する可能性がある。検出点における磁束密度を高く維持しながら、範囲２５５にはいるよう、面積を微調整することをシミュレーションにより、繰り返して形状を決定する。
【００３１】
具体的には、例えば以下のＳＴＥＰで決定する。
【００３２】
（ＳＴＥＰ１）現在存在する材料の表面磁束密度に基づいて、静磁場発生部２の形状を暫定的に設定する。
【００３３】
（ＳＴＥＰ２）図４の範囲２５５に入るよう、磁極表面積を算出する。
【００３４】
再度シミュレーションを行い検出点における磁束密度を計算する。
【００３５】
（ＳＴＥＰ３）範囲２５５内かどうか判断する。範囲２５５内でなければ、ＳＴＥＰ４に移動する。範囲２５５内であれば、設計を終了する。
【００３６】
（ＳＴＥＰ４）磁極表面２１０、２３０の磁極面積を増加させてシミュレーションをする。
【００３７】
（ＳＴＥＰ５）範囲２５５内かどうか判断する。範囲超過であれば、ＳＴＥＰ４で増加した量を半分にし、範囲未満であれば、ＳＴＥＰ４に移動して、さらに磁極面積を増加させる。範囲２５５内であれば、設計を終了する。
【００３８】
また、別の設計例では、さらに間隙の幅、Ｙ軸方向の分解能を考慮する。まず、（間隙の幅、磁極表面積）対（検出点における磁束密度）の関係を、（間隙の幅、磁極表面積）を格子点での値をシミュレーションを繰り返して求め、図４の範囲２５５内の格子点の領域を算出する。
【００３９】
ここで、Ｙ軸方向の分解能ρ［ｍ］は、以下のようになることが知られている。即ち、コイルの直径をｄ［ｍ］、検出点近傍のコイルの直径ｄの円（ＲＦコイル６を検出点に投影した円）内の磁束密度の不均一量を、ｘ方向について勾配で表して、Δｘ［テスラ／ｍ］、Ｚ方向についてΔｚ［テスラ／ｍ］、Ｙ軸方向の磁場勾配をＧｙ［テスラ／ｍ］とすると、ρ［ｍ］は以下のようになる。
【００４０】
ρ［ｍ］＝ｄ・ｍａｘ（Δｘ,Δz）／Ｇｙ
（ｍａｘ（Δｘ,Δz）は、Δｘ,Δzの大きい方が演算結果となる。）
この式の意義について説明する。磁気共鳴信号は、特定の周波数の高周波磁場を試料に照射すると、試料内で、静磁場発生部２の周囲に形成される、検出点における磁束密度が等しい等磁束密度面すべてから、磁気共鳴信号が生じうる。しかし、ＲＦコイル６の高周波磁場が届く範囲は、ＲＦコイル６のｄの円をＲＦコイル６の軸方向に投影した円内のみであり、それ以外のところからはほとんど観測されない。したがって、試料内の直径ｄの円内がＸ、Ｚ軸方向の分解能となる。また、この円の範囲の等磁束密度面のすべての領域で磁気共鳴が起こるから、この円の範囲でＹ方向にゆがんでいると、この円の範囲におけるＹ方向は、分離できず同一視されてしまうのでこのゆがみ量がＹ方向の分解能となる。ここで、検出点近傍のコイルの直径ｄの円内（ＲＦコイル６を検出点に投影した円）内の磁束密度の傾き方向（ＸＹ平面内またはＺＹ平面内）は等磁束密度面のゆがみ方向は、略同等の関係にある。また、検出点におけるＸＹ平面内またはＺＹ平面内の磁束密度の傾き方向は、Δｘ／Ｇｙ,Δz／Ｇｙでそれぞれ表せる。したがって、直径ｄ内の等磁束密度面のゆがみ量の最大値は、ｄ・ｍａｘ（Δｘ,Δz）／Ｇｙと略等しい。即ち、この量がＹ方向の分解能の近似値となる。
【００４１】
この式に従い、図４の範囲を満たす格子点についてＹ軸方向の分解能をそれぞれ求め、所望の感度を確保できる最適な格子点を求める。
【００４２】
図５は、静磁場発生部２の形状例である。ｘ方向の厚みを２０［ｍｍ］とした。また、両磁極のｘ方向の長さは１５［ｍｍ］、間隙の幅は、１０［ｍｍ］とした。磁石２１、２２を合わせたＹ軸方向の厚みを１５［ｍｍ］、磁石２３、２４を合わせたＹ軸方向の厚みを１５［ｍｍ］とした。ヨーク２０のＹ軸方向の厚みを１５［ｍｍ］とした。また、ヨーク２０のＺ軸方向の幅を４０［ｍｍ］とした。このようにした場合、磁極表面２１０、２３０の面積はいずれも３［ｃｍ２］、この形状にしたときの磁極表面２１０、２３０の中央での表面磁束密度を測定すると、０．５［テスラ］であった。
【００４３】
図５の形状例では、表面磁束密度と磁極表面２１０、２３０の磁極面積の関係が、図４の点２５６に相当する。したがって、範囲２５５内という条件を満たしているので、安全であり、かつ磁気共鳴信号の信号検出感度が高い静磁場発生部２を製作することができる。この図５の形状に至るには、静磁場発生部２の磁場のシミュレーションにより行う。具体的には、現在存在する材料から、所望の表面磁束密度、静磁場発生部２の形状を暫定的に設定する。そして、検出点における磁束密度を高く維持しながら、範囲２５５にはいるよう、面積を微調整することをシミュレーションにより、繰り返して形状を決定した。
【００４４】
図６のグラフは、図５の形状に設定した場合に、座標と、この座標における磁束密度［テスラ］の関係を表している。図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で、それぞれ変数Ｘ、Ｙ、Ｚが横軸の座標の値に対応している。
【００４５】
ここで、上述のシミュレーションでは、同時に分解能ρ［ｍ］が向上することも検討する。前述の分解法の式
ρ［ｍ］＝ｄ・ｍａｘ（Δｘ,Δz）／Ｇｙ
（ｍａｘ（Δｘ,Δz）は、Δｘ,Δzの大きい方が演算結果となる。）
から分解能を計算する。
【００４６】
図６のグラフから、図５の形状にした場合のΔｘ、Δｚ、Ｇｙを以下のように求める。
【００４７】
Δｘ＝（０．２１５８−０．２１３５）／（３．０・１０−３）
＝０．００２３／（３．０・１０−３）＝０．７６
Δｚ＝（０．２１１−０．２１０１）／（３．０・１０−３）
＝０．０００９／３．０・１０３＝０．３
Ｇｙ＝＝（０．３−０．１８）／（５．０・１０−３）
＝０．１２／（５．０・１０−３）＝２．４・１０２
ここで、ＲＦコイル６の直径を３ｍｍとすると、分解能ρは以下のようになる。
【００４８】
ρ＝ｄ・ｍａｘ（Δｘ,Δz）／Ｇｙ
＝３・１０−３・０．７６／（２．４・１０２）
＝０．９５・１０−５［ｍ］＝０．９５・１０−２［ｍｍ］
以上のとおり、通常の磁気共鳴装置に比べ、Ｙ軸方向の磁場勾配Ｇｙ［テスラ／ｍ］が大きいので高い分解能を得ることができると期待される。
【００４９】
図７を用いて、この実施例の検証結果について説明する。図７（Ａ）に示すような検証評価用試料で検証した。この試料は、厚さ１００［μｍ］のポリエステルフィルムを７層、積層し、偶数版目のフィルムの中央に直径１．５ｍｍの孔を開け、そこに常磁性イオンをドーブした水を封じこんだものを使用した。この試料は、厚さ方向の分解能を検証するのに適している。分解能が十分でない磁気共鳴装置で磁気共鳴信号を検出すると、励起高周波パルス幅を変化させても、この水から取得した磁気共鳴信号のピークがはっきり分離して観測されない。
【００５０】
また、この実施例では、励起高周波パルス幅として、０．６〜１μｓを使用した。
【００５１】
磁場勾配Ｇｙが大きいので広い周波数帯域を励起する必要があり、励起高周波パルス幅として、１μｓ以下にすることが望ましいからである。
【００５２】
図７（Ｂ）は、磁気共鳴信号の検出結果を表している。この検出結果は、図５に示した静磁場発生部２の形状を用い、図７（Ａ）の試料から検出した場合の検出結果を示している。横軸がＲＦ周波数である１２ＭＨｚからの周波数の差を示したものであり、縦軸は、磁気共鳴信号の検出結果を増幅器を通して得られた値である。図７（Ｂ）に示すように、厚さ１００［μｍ］、間隔１００［μｍ］の３層の水を分離して観測できた。分解能は、３０［μｍ］である。観測周波数を固定した場合には、観測可能な深さは２［ｍｍ］である。なお、観測周波数を変えれば、更に深い部位の信号を観測できる。
【００５３】
なお、間隙の幅を５ｍｍ以下にすると、ＲＦコイル６の直径が小さすぎて、Ｓ／Ｎ比が得られない。図５の実施例で間隙の幅を３０ｍｍ以上にすると、検出点における磁束密度の下落が顕著になってしまう。したがって、この実施例では、間隙の幅を５〜３０［ｍｍ］とするのが妥当である。
【００５４】
さらに、以上の構成には、次の発明も含まれる。
（Ａ）本発明は、
閉回路の一部に間隙を設けた静磁場発生回路を備え、該間隙から漏洩する表面漏洩磁場を用いて試料のＮＭＲ信号を検出する磁気共鳴装置について、該静磁場発生回路を設計する設計方法であって、
前記間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面における面積をＳＮ［ｃｍ２］、ＳＳ［ｃｍ２］とし、該試料に対向する側の面の表面磁極密度をそれぞれＢＮ［テスラ］、ＢＳ［テスラ］として、
０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８
（ただし、「・」は積を表す。）
の関係を満たすよう設計する設計方法。
【００５５】
この構成では、「０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８」のの関係を満たすよう設計するので、（１）で説明した境界ラインの近傍となる１５・（１±１５％）［ｋｇ］の吸着力が生じる範囲になるよう設計していることになる。したがって、この設計方法によれば、安全性に配慮した上で磁気共鳴信号の信号検出感度を高めることができる。また、この設計方法によれば、所望の表面磁束密度に対して、取り扱い時の安全性に配慮した磁極面積を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態の磁気共鳴装置の外観構成図を示す。
【図２】本実施形態の磁気共鳴装置のセンサヘッドの内部の磁気回路にＲＦコイルを搭載した状態の構成図を示す。
【図３】本実施形態の磁気共鳴装置のブロック図を示す。
【図４】最適な表面磁束密度と磁極表面積の関係を求めるためのグラフを示す。
【図５】最適な静磁場発生回路の形状の実施例を示す。
【図６】図５の静磁場発生回路とした場合の所定の座標における磁束密度のシミュレーションを示す。
【図７】検証評価用試料と、静磁場発生回路を図５の形状とした場合にこの検証評価用試料から得た磁気共鳴信号の強度分布の検証結果を示す。
【符号の説明】
【００５７】
１−磁気共鳴装置、１０−装置本体、  １１−センサヘッド、  １１０−検出面、
２−静磁場発生部、  ２０−ヨーク、  ２１〜２４−磁石、
２１０−磁極表面、  ２３０−磁極表面
５１−高周波回路系、  ５１１−発振部、  ５１２−送信部、
５１３−高周波アンプ、
５３−核磁気共鳴信号受信部、  ５４−演算処理系、  ５４１−画像再構成部、
５４２−データ処理部、  ５５−ＰＣ、  ５６−システム制御部、  ５７−操作部、
６−ＲＦコイル
【図１】
2008067867.tif 000003
【図２】
2008067867.tif 000004
【図３】
2008067867.tif 000005
【図４】
2008067867.tif 000006
【図５】
2008067867.tif 000007
【図６】
2008067867.tif 000008
【図７】
2008067867.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月2日(2006.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
閉回路の一部に間隙を設けた静磁場発生回路を備え、該間隙から漏洩する表面漏洩磁場を用いて、試料のＮＭＲ信号を検出する磁気共鳴装置において、
前記間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面における面積をＳＮ［ｃｍ２］、ＳＳ［ｃｍ２］とし、該試料に対向する側の面の表面磁極密度をそれぞれＢＮ［テスラ］、ＢＳ［テスラ］として、
下記の関係を有する磁気共鳴装置。
０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＳ・ＢＳ２≦０．９８
（ただし、「・」は積を表す。）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）  本発明は、
閉回路の一部に間隙を設けた静磁場発生回路を備え、該間隙から漏洩する表面漏洩磁場を用いて、試料のＮＭＲ信号を検出する磁気共鳴装置において、
前記間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面における面積をＳＮ［ｃｍ２］、ＳＳ［ｃｍ２］とし、該試料に対向する側の面の表面磁極密度をそれぞれＢＮ［テスラ］、ＢＳ［テスラ］として、
下記の関係を有する磁気共鳴装置。
０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＳ・ＢＳ２≦０．９８
（ただし、「・」は積を表す。）
この構成では、吸着力ＦＮ＝αＢＮ２・ＳＮ，  ＦＳ＝αＢＳ２・ＳＳについて、定数αをα＝４．４／０．５２＝１７．６［ｋｇ／（テスラ２・ｃｍ２）］（４．４［ｋｇ／ｃｍ２］は、０．５［テスラ］のときの吸着力の値）とした場合に、両磁極の吸着力の基準値を１５［ｋｇ］として、１５・（１±１５％）の値を用いて、ＳＮ・ＢＮ２、ＳＳ・ＢＳ２の範囲を定めている。１５・（１±１５％）［ｋｇ］（ただし、「・」は積を表す。以下、同じ。）は、成人であれば、容易に離脱できる程度の吸着力である。取り扱い時の安全性に配慮した上で、検出点での磁束密度を高く設定するのが望ましいので、この構成では、安全性を確保できる境界ラインの近傍となる１５・（１±１５％）［ｋｇ］の吸着力が生じる範囲としている。これにより、安全性に配慮した上で磁気共鳴信号の信号検出感度を高めることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以下では、図４の関係を数式で示す。吸着力［ｋｇ］は、間隙周辺の両磁極のうち、試料に対向する側にある面２１０、２３０の面積をＳＮ、ＳＳとし、これらに対応する表面磁極密度をそれぞれＢＮ、ＢＳとすると、両磁極での吸着力をＦＮ［ｋｇ］、ＦＳ［ｋｇ］は、比例定数αを用いて、
ＦＮ＝αＢＮ２・ＳＮ，  ＦＳ＝αＢＳ２・ＳＳ
（ただし、「・」は積を表す。以下、同じ。）
で表せる。ここで、ＢＮまたはＢＳが０．５［テスラ］であれば吸着力は単位面積当たり４．４［ｋｇ／ｃｍ２］であることが知られている。この場合、α＝４．４／０．５２＝１７．６［ｋｇ／（テスラ２・ｃｍ２）］となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
曲線２５１の近傍を±１５％の誤差範囲（曲線２５２、２５３に相当する。）に設定すると、数式で表せば、１５［ｋｇ］／α［ｋｇ／（テスラ２・ｃｍ２）］＝１５／１７．６＝０．８５［テスラ２・ｃｍ２］に対し（１±１５％）倍した値の範囲を取って、
０．７２≦ＢＮ２・ＳＮ≦０．９８、０．７２≦ＢＳ２・ＳＳ≦０．９８
の範囲内とするのが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
さらに、以上の構成には、次の発明も含まれる。
（Ａ）本発明は、
閉回路の一部に間隙を設けた静磁場発生回路を備え、該間隙から漏洩する表面漏洩磁場を用いて試料のＮＭＲ信号を検出する磁気共鳴装置について、該静磁場発生回路を設計する設計方法であって、
前記間隙周囲の両磁極のうち、試料に対向する側の面における面積をＳＮ［ｃｍ２］、ＳＳ［ｃｍ２］とし、該試料に対向する側の面の表面磁極密度をそれぞれＢＮ［テスラ］、ＢＳ［テスラ］として、
０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＳ・ＢＳ２≦０．９８
（ただし、「・」は積を表す。）
の関係を満たすよう設計する設計方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
この構成では、「０．７２≦ＳＮ・ＢＮ２≦０．９８  、かつ０．７２≦ＳＳ・ＢＳ２≦０．９８」のの関係を満たすよう設計するので、（１）で説明した境界ラインの近傍となる１５・（１±１５％）［ｋｇ］の吸着力が生じる範囲になるよう設計していることになる。したがって、この設計方法によれば、安全性に配慮した上で磁気共鳴信号の信号検出感度を高めることができる。また、この設計方法によれば、所望の表面磁束密度に対して、取り扱い時の安全性に配慮した磁極面積を算出することができる。