(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状継鉄、
前記板状継鉄の主面に設けられる磁界発生用の永久磁石群、および
前記永久磁石群の主面に設けられる磁極板を備え、
前記磁極板は複数の環状突起片を含む環状突起と前記各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含み、
前記環状突起片の外側面は平面状に形成され、
前記環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、
前記漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をしている、磁極ユニット。
【請求項２】
一対の請求項１に記載の磁極ユニット、および
前記一対の磁極ユニットを磁気的に結合する柱状継鉄を備える、磁界発生装置。
【請求項３】
ベースプレートと、前記ベースプレートの主面に固定される複数の環状突起片を含む環状突起と、前記各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含む磁極ユニットの組立方法であって、
前記環状突起片の外側面に前記永久磁石を固定する第１ステップ、および
前記永久磁石が固定された前記環状突起片を前記ベースプレートの主面に固定する第２ステップを備え、
前記環状突起片の外側面は平面状に形成され、
前記環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、
前記漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をしている、磁極ユニットの組立方法。
【請求項４】
前記環状突起片はガイド孔を有し、
前記第２ステップは、前記ベースプレートにガイド棒を取り付けるステップＡ、および前記ガイド孔を前記ガイド棒に通して、前記永久磁石が固定された前記環状突起片を前記ベースプレートの主面に案内するステップＢを含む、請求項３に記載の磁極ユニットの組立方法。
【請求項５】
板状継鉄、
前記板状継鉄の主面に設けられる磁界発生用の永久磁石群、および
前記永久磁石群の主面に設けられる磁極板を備え、
前記磁極板は複数の環状突起片を含む環状突起と前記各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含み、
前記環状突起片の外側面は平面状に形成され、
前記環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、
前記漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をし、
前記漏洩磁束防止用の永久磁石の磁化方向は前記環状突起片の外側面に対して垂直である、磁界発生装置。
【請求項６】
板状継鉄、
前記板状継鉄の主面に設けられる磁界発生用の永久磁石群、および
前記永久磁石群の主面に設けられる磁極板を備え、
前記磁極板は複数の環状突起片を含む環状突起と前記各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含み、
前記環状突起片の外側面は平面状に形成され、
前記環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、
前記漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をし、
前記漏洩磁束防止用の永久磁石を前記環状突起片より引き込める、磁界発生装置。
【請求項７】
前記請求項２、５および６のいずれかに記載の磁界発生装置を用いた、ＭＲＩ装置。
【請求項８】
ベースプレートと、前記ベースプレートの主面に固定される複数の環状突起片を含む環状突起と、前記各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含む磁極ユニットの組立方法であって、
前記環状突起片の外側面に前記永久磁石を固定する第１ステップ、および
前記永久磁石が固定された前記環状突起片を前記ベースプレートの主面に固定する第２ステップを備え、
前記環状突起片はガイド孔を有し、
前記第２ステップは、前記ベースプレートにガイド棒を取り付けるステップＡ、および前記ガイド孔を前記ガイド棒に通して、前記永久磁石が固定された前記環状突起片を前記ベースプレートの主面に案内するステップＢを含む、磁極ユニットの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は磁極ユニット、その組立方法および磁界発生装置に関し、より特定的には、０．３Ｔを超える強磁場を必要とするＭＲＩ装置などに用いられる、磁極ユニット、その組立方法および磁界発生装置に関する。
【従来の技術】
この種の大型の磁界発生装置たとえばＭＲＩ用磁界発生装置において、磁極板からの磁束の漏洩を防止し磁極板間の空隙内に磁束を有効に集中させるために、出願人は実公平２−４９６８３号に示すように、環状突起の外側面に漏洩磁束反発用の永久磁石を設ける構成を提案した。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術において強磁界を必要とするとき、永久磁石として強い磁力を有するＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が使用され、この場合、すでに接着している永久磁石に、接着しようとする他の永久磁石を近づけたときに強い反発力が働く。したがって、一体もので構成された環状突起に対して永久磁石を接着していくことは難しく、生産性が悪いという問題点があった。
また、上述の従来技術では、漏洩磁束反発用の永久磁石の磁化方向は、磁界発生用の永久磁石の主面に対して平行であり、均一空間を大きくしようとすれば、永久磁石の使用量を増やす必要があり、コストが高くなるという問題点があった。
【０００３】
さらに、上述の従来技術では、磁界発生効率を向上させることができるが、弓形の漏洩磁束反発用磁石を用いるので高価になり、コストを低くできない。
それゆえに、この発明の主たる目的は、生産性を向上できる磁極ユニット、その組立方法および磁界発生装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、コストを高くすることなく、均一空間を大きくできる、磁界発生装置を提供することである。
さらに、この発明のその他の目的は、比較的安価な漏洩磁束防止用の永久磁石を用いコストを低減できる、磁界発生装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の磁極ユニットは、板状継鉄、板状継鉄の主面に設けられる磁界発生用の永久磁石群、および永久磁石群の主面に設けられる磁極板を備え、磁極板は複数の環状突起片を含む環状突起と各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含み、環状突起片の外側面は平面状に形成され、環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をしているものである。
請求項２に記載の磁界発生装置は、一対の請求項１に記載の磁極ユニット、および一対の磁極ユニットを磁気的に結合する柱状継鉄を備える。
請求項３に記載の磁極ユニットの組立方法は、ベースプレートと、ベースプレートの主面に固定される複数の環状突起片を含む環状突起と、各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含む磁極ユニットの組立方法であって、環状突起片の外側面に永久磁石を固定する第１ステップ、および永久磁石が固定された環状突起片をベースプレートの主面に固定する第２ステップを備え、環状突起片の外側面は平面状に形成され、環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をしている。
【０００５】
請求項４に記載の磁極ユニットの組立方法は、請求項３に記載の磁極ユニットの組立方法において、環状突起片はガイド孔を有し、第２ステップは、ベースプレートにガイド棒を取り付けるステップＡ、およびガイド孔をガイド棒に通して、永久磁石が固定された環状突起片をベースプレートの主面に案内するステップＢを含むものである。
【０００７】
請求項５に記載の磁界発生装置は、板状継鉄、板状継鉄の主面に設けられる磁界発生用の永久磁石群、および永久磁石群の主面に設けられる磁極板を備え、磁極板は複数の環状突起片を含む環状突起と各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含み、環状突起片の外側面は平面状に形成され、環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をし、漏洩磁束防止用の永久磁石の磁化方向は環状突起片の外側面に対して垂直であるものである。
請求項６に記載の磁界発生装置は、板状継鉄、板状継鉄の主面に設けられる磁界発生用の永久磁石群、および永久磁石群の主面に設けられる磁極板を備え、磁極板は複数の環状突起片を含む環状突起と各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含み、環状突起片の外側面は平面状に形成され、環状突起片の内側面は円弧状に湾曲し、漏洩磁束防止用の永久磁石は角形状をし、漏洩磁束防止用の永久磁石を環状突起片より引き込めるものである。
請求項７に記載のＭＲＩ装置は、請求項２、５および６のいずれかに記載の磁界発生装置を用いたものである。
請求項８に記載の磁極ユニットの組み立て方法は、ベースプレートと、ベースプレートの主面に固定される複数の環状突起片を含む環状突起と、各環状突起片の外側面に設けられる漏洩磁束防止用の永久磁石とを含む磁極ユニットの組立方法であって、環状突起片の外側面に永久磁石を固定する第１ステップ、および永久磁石が固定された環状突起片をベースプレートの主面に固定する第２ステップを備え、環状突起片はガイド孔を有し、第２ステップは、ベースプレートにガイド棒を取り付けるステップＡ、およびガイド孔をガイド棒に通して、永久磁石が固定された環状突起片をベースプレートの主面に案内するステップＢを含むものである。
【０００８】
請求項１に記載の磁極ユニットでは、各環状突起片の外側面に永久磁石を予め固定し、その状態の環状突起片を所定数組み立てればよいので、従来とは異なり、ベースプレート上に配置された環状突起に対して永久磁石を取り付ける必要がない。したがって、磁極ユニットの組立が容易になり、磁極ユニットの生産性を向上できる。請求項３に記載の磁極ユニットの組立方法についても同様である。
請求項２に記載の磁界発生装置では、組立容易な請求項１に記載の磁極ユニットを用いることによって磁界発生装置が容易に得られ、生産性が向上する。
【０００９】
請求項４に記載の磁極ユニットの組立方法では、環状突起片のガイド孔をベースプレートに取り付けられたガイド棒に通すことによって環状突起片をベースプレート上の所望の位置に案内できるので、環状突起片の位置決めが容易となり、磁極ユニットの組立が容易になる。
【００１０】
なお、この明細書において、「漏洩磁束防止用の永久磁石の磁化角度」とは、永久磁石群の主面と漏洩磁束防止用の永久磁石の磁化方向とのなす角度をいう。「均一空間」とは、磁界の均一度合いが１００ｐｐｍ以下に収まる磁界空間をいう。「中心磁界強度」とは、均一空間の中心部分における磁界強度をいう。
【００１１】
請求項５に記載の磁界発生装置では、漏洩磁束防止用の永久磁石の磁化方向を環状突起片の外側面に対して垂直にすればよいので、漏洩磁束防止用の永久磁石として、たとえば角形状をし磁化方向がその各面と平行または垂直である着磁容易な通常の永久磁石を用いることができる。したがって、比較的安価な永久磁石を用いることができるので製造コストを低減できる。
請求項６に記載の磁界発生装置では、漏洩磁束防止用の永久磁石を環状突起片より引き込めることによって、磁気回路を熱シールドするための断熱材を形成するスペースを確保でき、被検者の居住空間を損なわず圧迫感を低減できる。
このような磁界発生装置を用いれば、コストを大きくすることなく有用なＭＲＩ装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１を参照して、この発明の一実施形態のＭＲＩ用の磁界発生装置１０は、開放型タイプであり、空隙を形成して対向配置される一対の磁極ユニット１１ａおよび１１ｂを含む。磁極ユニット１１ａおよび１１ｂはそれぞれ板状継鉄１２ａおよび１２ｂを含む。板状継鉄１２ａは、略円盤状の本体部１４ａと本体部１４ａから延設される２つの結合部１６ａおよび１８ａとを有する。同様に、板状継鉄１２ｂは、略円盤状の本体部１４ｂと本体部１４ｂから延設される２つの結合部１６ｂおよび１８ｂとを有する。
【００１３】
板状継鉄１２ａの本体部１４ａと板状継鉄１２ｂの本体部１４ｂとのそれぞれの対向面側には、永久磁石群２０ａおよび２０ｂが配置され、永久磁石群２０ａおよび２０ｂのそれぞれの対向面側には、磁極板２２ａおよび２２ｂが固着される。
図２に示すように、永久磁石群２０ｂは、たとえばＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる直方体状の複数の磁石単体２４を含む。永久磁石群２０ａについても同様である。
磁極板２２ｂは、永久磁石群２０ｂ上に配置されるたとえば鉄からなる円板状のベースプレート２６を含む。ベースプレート２６上には、うず電流の発生を防止するための珪素鋼板２８が形成される。珪素鋼板２８は、ベースプレート２６上に接着剤で固定される。
【００１４】
ベースプレート２６の周縁部には、たとえば鉄からなり周縁部の磁界強度を上げるための環状突起３２が形成される。環状突起３２は、図３に示すように、複数（この実施の形態では８個）の環状突起片３４を含む。各環状突起片３４は、その内側面が円弧状に湾曲されかつ外側面が平面状に形成されており、各環状突起片３４を珪素鋼板２８の周縁部にねじ３６で固定することによって、環状突起３２が形成される。このように環状突起３２は放射状に分割して形成される。環状突起３２には上下方向に貫通する組立用の２つのガイド孔３８が形成される。なお、ガイド孔３８の内面には後述するねじ９２が螺入される雌ねじが形成されている。
【００１５】
各環状突起片３４の外側面には、漏洩磁束防止用の永久磁石４０が形成される。永久磁石４０によって磁束を磁極板２２ａ、２２ｂ間に誘導し漏れ磁束を少なくできる。図４に示すように、永久磁石４０はたとえばＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる直方体状の複数の磁石単体４２を含み、この実施の形態では、２×２×４＝１６個の磁石単体４２を積層して角形状の永久磁石４０が形成される。なお、磁石単体４２の角部を切り欠くことによって、貫通孔４４が形成される。
そして、図５からよくわかるように、環状突起片３４の外側面に形成された永久磁石４０のさらに外側面には、角板状のたとえばＳＵＳ３０４やアルミニウムなどの非磁性体からなる押え板４６が配置され、貫通孔４４を挿通するように固定ねじ４８によって、永久磁石４０および押え板４６が環状突起片３４に固定される。また、図２および図５からわかるように、永久磁石４０の底部から磁束が漏洩しないように、永久磁石４０の底部が永久磁石群２０ｂに当接するまで、永久磁石４０の下部が延びていることが望ましい。磁極板２２ａについても同様である。
【００１６】
なお、図３および図５に示すように、永久磁石４０の磁化方向Ａは環状突起片３４の外側面に対して垂直に設定される。したがって、永久磁石４０すなわち磁石単体４２として、角形状をし磁化方向がその各面と平行または垂直である着磁容易な通常の永久磁石を用いることができる。このような比較的安価で入手容易な永久磁石を用いることができるので、装置の製造が容易となり製造コストを低減できる。図３および図５に示す磁化方向Ａは、下側の磁極板２２ｂにおける磁化方向を示すものであり、上側の磁極板２２ａにおける磁化方向は磁化方向Ａとは正反対の外向きになる。
【００１７】
図１に戻って、板状継鉄１２ａの中央には磁界微調整用の可動ヨーク５０が配置される。可動ヨーク５０は、３本のボルト５２によって上下方向の位置が調整され、３本のストッパ５４によってその位置が規制される。板状継鉄１２ｂ側についても同様に形成される。なお、板状継鉄１２ａの結合部１６ａおよび１８ａには、それぞれ吊り上げフック取付用のねじ孔５６が形成される。
このような板状継鉄１２ａおよび１２ｂ間は２本の円柱状の柱状継鉄５８によって磁気的に結合される。このとき、柱状継鉄５８は、結合部１６ａと１６ｂとの間、および結合部１８ａと１８ｂとの間にそれぞれ配置され、固定用のボルト６０によって板状継鉄１２ａの結合部１６ａおよび１８ａにそれぞれ接続・固定される。また、板状継鉄１２ｂの下面前部、および板状継鉄１２ｂの下面のうち２本の柱状継鉄５８に対応する位置には、それぞれ脚部６２が取り付けられる。
【００１８】
つぎに、磁気発生装置１０における環状突起片３４への永久磁石４０、押え板４６の組立工程について図６を参照して説明する。
まず、作業台６４上に、環状突起片３４がその外側面が上向きとなるように固定ねじ６６によって固定される。環状突起片３４の磁石固定面となる外側面の終端部に当接するように、作業台６４には板状かつ非磁性部材からなる位置決め治具６８が立設される。位置決め治具６８は、作業台６４にたとえばねじ（図示せず）によって固定される。一方、環状突起片３４の外側面の始端部にはスライド台７０が連接される。環状突起片３４の外側面とスライド台７０の上面とは略面一に形成される。
【００１９】
そして、１つ目の磁石ブロック７２が、スライド台７０上に配置される。磁石ブロック７２は、図４に示す磁石単体４２を２×２×２＝８個積層しかつ接着して形成される。このような磁石ブロック７２が、保持部７４によって強固に保持された状態で、アーム７６によってスライド台７０から環状突起片３４の外側面上に押し出され、環状突起片３４上を摺動して位置決め治具６８に当接し、停止する。
【００２０】
このとき、環状突起片３４は軟鉄で構成されているので磁石ブロック７２は環状突起片３４に強く吸着される。そして、１つ目の磁石ブロック７２は強く吸着された状態で、作業台６４の下部から螺入されるねじ７８によって押し上げられ、環状突起片３４と磁石ブロック７２との隙間に接着剤が塗布される。その後、ねじ７８を抜く方向に回して環状突起片３４と磁石ブロック７２とを接着させる。ついで、２つ目の磁石ブロック７２についても同様に保持部７４によって強固に保持された状態で、アーム７６によって環状突起片３４の外側面方向に押し出され、固定位置の手前で停止される。そして、環状突起片３４上の最終固定位置と１つ目の磁石ブロック７２の側面とに接着剤が塗布される。その後、２つ目の磁石ブロック７２が、アーム７６によって最終固定位置まで押し出され固定される。なお、すでに固定されている磁石ブロック７２と固定しようとする磁石ブロック７２との間で反発力が発生し、固定しようとする磁石ブロック７２が浮き上がるようであれば、保持部７４の上部にエアシリンダ（図示せず）を設け、磁石ブロック７２を下方向に押圧するようにしてもよい。このようにして磁石ブロック７２すなわち永久磁石４０が環状突起片３４の外側面に固定される。このとき、環状突起片３４の外側面は平面状であるので、その外側面に対して磁石ブロック７２を直線的に容易に摺動させることができる。したがって、環状突起片３４の外側面の所望の位置に磁石ブロック７２を容易に搬送し固定することができる。
その後、押え板４６が磁石ブロック７２の上面に配置され、固定ねじ４８によって取り付けられる。
【００２１】
ついで、図７を参照して、磁極板２２ｂの組立工程について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、予め磁極板２２ｂのベースプレート２６にガイド棒８０を螺入して取り付けておく。ついで、環状突起片３４のガイド孔３８をガイド棒８０に通して、永久磁石４０が取り付けられた環状突起片３４をガイドプレート２６上に降下させる。なお、すでに取り付けられている環状突起片３４との間で反発力が発生して環状突起片３４を容易に降下できない場合には、ガイド棒８０に雄ねじを形成しておき、ガイド棒８０に螺合するナット（図示せず）を環状突起片３４上に配置し、このナットを締め込むことによって環状突起片３４を降下させるようにしてもよい。降下された環状突起片３４はねじ３６によってベースプレート２６上に固定される。その後、ガイド棒８０は取り外される。
【００２２】
このような環状突起片３４の組立順序は、図７（ｂ）に示すように、各環状突起片３４を１つおきに取り付けていき、さらに、図７（ｃ）に示すように、すでに取り付けられた環状突起片３４の間にそれぞれ環状突起片３４を取り付ける。このときかなり強い反発力が発生するため、ねじで締め込むようにするのが望ましい。
このように組み立てられた磁極板２２ｂは、たとえば図８に示すような昇降機８２を用いて、永久磁石群２０ｂ上に固定される。昇降機８２はたとえばＳＵＳ３０４などの非磁性体からなる昇降台８４を含み、昇降台８４は基台８６上に立設されたねじ式の駆動軸８８の回転により上下に昇降可能とされる。基台８６上には回転テーブル９０が配置され、その上に板状継鉄１２ｂ、永久磁石群２０ｂが配置される。磁極板２２ｂは、昇降台８４を貫通するねじ９２によって吊り下げられる。このとき、ねじ９２は、磁極板２２ｂのガイド孔３８に螺入される。そして、昇降台８４を降下させることによって、磁極板２２ｂが永久磁石群２０ｂ上に配置され、ねじ（図示せず）によって永久磁石群２０ｂ上に固定される。磁極板２２ａ側についても同様である。
【００２３】
上述のように、磁界発生装置１０によれば、各環状突起片３４の外側面に永久磁石４０を予め固定し、その状態の環状突起片３４をベースプレート２６上に所定数組み立てればよい。したがって、従来と異なり、ベースプレート２６上に配置された環状突起３２に対して永久磁石４０を取り付ける必要がない。すなわち環状突起３２を分割することによって永久磁石４０の固定が容易になる。その結果、強磁界を必要とし磁石単体としてＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を用いる場合であっても、磁極ユニット１１ａおよび１１ｂ、ひいては磁界発生装置１０の組立が容易になり、生産性が向上する。
【００２４】
また、環状突起片３４のガイド孔３８をガイド棒８０に通すことによって、環状突起片３４をベースプレート２６上の所望の位置に案内できるので、環状突起片３４の位置決めが容易となる。
このような磁界発生装置１０と従来例とについて、磁極板間の空隙内で０．４Ｔの磁界が発生するように磁気回路を構成した。その結果、漏洩磁束防止用の永久磁石４０を用いない従来例では、漏洩磁束が多くなる分永久磁石の使用量も多くなり、４．９トンの永久磁石が必要であった。一方、磁界発生装置１０では、永久磁石４０を用いることによって漏洩磁束を少なくできるので、３．９トンの永久磁石で実現できた。したがって、磁界発生装置１０によれば、永久磁石の使用量を少なくでき、コストを削減できる。
【００２５】
ついで、図９を参照して、この発明の他の実施形態のＭＲＩ用の磁界発生装置１００は、空隙を形成して対向配置される一対の磁極ユニット１０２ａおよび１０２ｂを含む。磁極ユニット１０２ａおよび１０２ｂはそれぞれ板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂを含む。
板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂのそれぞれの対向面側には、永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂが配置され、永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂのそれぞれの対向面側には、磁極板１０８ａおよび１０８ｂが固着される。
永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂはそれぞれ、たとえばＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなり一辺５０ｍｍの立方体状の複数の磁石単体１１０を含み、磁石単体１１０を３段に重ねて形成される。
【００２６】
磁極板１０８ａは、永久磁石群１０６ａの主面に配置されるたとえば鉄からなる円板状のベースプレート１１２を含む。ベースプレート１１２の主面には、うず電流の発生を防止するための珪素鋼板１１４が形成される。珪素鋼板１１４は、ベースプレート１１２上に接着剤で固定される。
ベースプレート１１２の周縁部には、たとえば鉄からなり周縁部の磁界強度を上げるための環状突起１１６が形成される。環状突起１１６は、上述した環状突起３２と同様に形成され、たとえば図３に示すような複数の環状突起片３４によって形成される。
【００２７】
環状突起１１６すなわち各環状突起片３４の外側面には、漏洩磁束防止用の永久磁石１１８が形成される。永久磁石１１８によって磁束を磁極板１０８ａ、１０８ｂ間に誘導し漏れ磁束を少なくできる。永久磁石１１８は、たとえばＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からなる直方体状の複数の磁石単体を積層して、角形状に形成される。ここで注目すべきは、永久磁石１１８の磁化方向Ａ１である。図９に示すように、永久磁石１１８は、その磁化方向Ａ１が永久磁石１１８の主面１２０に対して鋭角に交わるように形成される。したがって、永久磁石１１８を構成する各磁石単体も同様に、その磁化方向が磁石単体の主面に対して鋭角で交わるように形成される。このような永久磁石１１８を、永久磁石群１０６ａの主面とベースプレート１１２および環状突起１１６の外周面とに接触するように配置することによって、永久磁石群１０６ａの主面に対して永久磁石１１８の磁化方向Ａ１を傾けることができる。なお、永久磁石１１８の外側面には、たとえば、上述した押え板４６が配置され、この場合、永久磁石１１８および押え板４６は固定ねじ等で環状突起片３４に固定される。磁極板１０８ｂについても同様である。
【００２８】
なお、永久磁石１１８は環状突起１１６すなわち各環状突起片３４より引き込められる。これによって、磁気回路を熱シールドするための断熱材１２１を形成するスペースを確保でき、被検者の居住空間を損なわず圧迫感を低減できる。図９では、図面の煩雑化を避けるために断熱材１２１の一部を図示する。
板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂ間は、図１に示す磁界発生装置１０と同様、２本の円柱状の柱状継鉄５８によって磁気的に結合される。このとき、板状継鉄１０４ａおよび１０４ｂと柱状継鉄５８とは、たとえば固定用のボルトによって接続・固定される。
【００２９】
ここで、永久磁石１１８に用いられる磁石単体は、たとえば図１０に示すようなプレス装置２００を用いて製造される。
プレス装置２００は、対向する一対のヨーク２０２を含む（図１０では、一方のみを図示）。ヨーク２０２にはコイル２０４が取り巻くように配置される。コイル２０４に通電することによって磁界が発生する。
一対のヨーク２０２間には、非磁性体もしくは弱磁性体からなるダイ２０６が設けられる。ダイ２０６には上下方向に延びる断面角形の複数の貫通孔２０８が形成される。貫通孔２０８の向きは、ヨーク２０２による配向方向Ｂに対して磁化角度θ分傾けられる。
【００３０】
一対のヨーク２０２間にはダイ２０６を挟んでダイセット２１０が配置される。また、ダイ２０６、ダイセット２１０を挟みかつ配向方向Ｂと直交するようにベースプレート２１２が配置される。ここで、ダイ２０６、ダイセット２１０およびベースプレート２１２のそれぞれの上面は面一とされる。さらに、ベースプレート２１２上には、粉末を収納した給粉箱２１４がダイ２０６方向に進退可能に配置される。
このようなプレス装置２００において、貫通孔２０８内で図示しない角柱状の上パンチと下パンチとによって粉末をプレスして成形体が得られ、さらに焼結して、その磁化方向がその主面に対して角度θで交わる磁石単体が得られる。磁石の作製方法は米国特許第４，７７０，７２３号に開示されている。
【００３１】
ついで、磁界発生装置１００による実験例について説明する。
ここでは、永久磁石群１０６ａおよび１０６ｂの厚みＴ１を１５０ｍｍ、ベースプレート１１２と珪素鋼板１１４との厚み合計Ｔ２を６５ｍｍ、環状突起１１６の高さＨ１を６４ｍｍ、厚みＴ３を６５ｍｍ、永久磁石１１８の高さＨ２を８０ｍｍ、厚みＴ４を１２０ｍｍ、環状突起１１６の内径Ｄ１を８５５ｍｍ、外径Ｄ２を９８３ｍｍ、磁極板１０８ａと１０８ｂとの間の距離ｄを４０５ｍｍとした。なお、磁極板１０８ａと１０８ｂとの間には、球を上下方向に押しつぶしたような形状の均一空間が形成される。
【００３２】
まず、磁界発生装置１００において、永久磁石１１８の磁化角度θを変えて、均一空間の水平方向の直径Ｄ３とその中心磁界強度とを測定した。
図１１（ａ）より、永久磁石１１８の磁化角度θが大きくなるほど均一空間が広がることがわかる。このように、磁化方向Ａ１が永久磁石群１０６ａ、１０６ｂの主面に対して傾くように、永久磁石１１８を配置することによって、撮像空間により多くの磁束を導くことができ、均一空間を大きくできる。したがって、永久磁石１１８の使用量を増やすことなく、コストを上昇させずに、均一空間を大きくできる。また、磁化角度θを調整することによって、所望の均一空間、中心磁界強度が得られる。
【００３３】
つぎに、磁界発生装置１００において、均一空間の水平方向における直径Ｄ３が一定となるように、永久磁石１１８の磁化角度θの変化に応じて磁極板１０８ａ、１０８ｂの径や環状突起１１６の厚みを変えて、中心磁界強度を測定した。なお、永久磁石群１０６ａ、１０６ｂは、一定とした。
上述のように磁化角度θを増していくと均一空間が広がるので、均一空間の直径Ｄ３を一定にするには、永久磁石１１８の磁化角度θの増大に応じて磁極板１０８ａ、１０８ｂの寸法を小さくすればよく、これによって空隙中の磁界強度を上げることができる。したがって、永久磁石１１８の使用効率がよくなり、同じ強さの磁界を発生させる場合には、磁界強度が上昇した分の磁石使用量を少なくできるので、コストを低減できかつ磁界発生装置１００を軽くできる。
【００３４】
図１１（ｂ）より、磁化角度θが０度より大きくかつ６０度未満であれば、磁化角度θ＝０度のとき以上の中心磁界強度が得られることがわかる。特に、磁化角度θが１０度〜５０度の範囲内であれば、中心磁界強度が０．４２Ｔ以上となり、より強い磁界が得られる。さらに、磁化角度θが１５度〜４５度の範囲内が好ましい。
また、図１２に示す他の実験結果より、中心磁界強度および磁極板１０８ａ、１０８ｂ間距離ｄを一定にした場合、磁化角度θを３０度に設定すると、磁石総重量を２３１３ｋｇにでき、磁化角度θ＝０度のときに比べて１００ｋｇ、永久磁石１１８を設けないときに比べて６１０ｋｇ、磁石総重量を軽くできることがわかる。なお、この場合の均一空間の直径Ｄ３は４００ｍｍである。
さらに、永久磁石１１８として予め磁化方向Ａ１が傾いた磁石を使用するので、永久磁石１１８を永久磁石群１０６ａ、１０６ｂの主面に直に配置するだけで容易に、漏洩磁束防止用の永久磁石１１８を所望の磁化角度θを有するように配置できる。
【００３５】
また、図１３に示すような磁界発生装置１００ａが用いられてもよい。
磁界発生装置１００ａでは、磁極板１２２ａ、１２２ｂに含まれる漏洩磁束防止用の永久磁石１２４として、磁化方向Ａ２が永久磁石１２４の各面と平行または垂直な磁石が用いられる。この場合、断面台形状の部材１２６や１２８を用いて、永久磁石１２４の磁化方向Ａ２を永久磁石群１０６ａ、１０６ｂの主面に対して傾けた状態に、永久磁石１２４が配置される。その他の構成については、図９に示す磁界発生装置１００と同様であるので、その重複する説明は省略する。
【００３６】
磁界発生装置１００ａによれば、永久磁石群１０６ａ、１０６ｂの主面に対して永久磁石１２４自体を傾けて配置する。したがって、漏洩磁束防止用の永久磁石として、任意の磁化方向を有する永久磁石、特に磁化方向が永久磁石の各面と平行または垂直な通常の永久磁石を用いることができ、漏洩磁束防止用の永久磁石を容易に入手することができる。また、磁界発生装置１００ａにおいても、磁界発生装置１００と同様の効果を得ることができる。
なお、環状突起１１６の外周面を傾斜させて、その外周面に漏洩磁束防止用の永久磁石１１８や１２４を取り付けるようにしてもよく、この場合も磁界発生装置１００と同様の効果が得られる。
【００３７】
上述のような磁界発生装置は、図１４に示すようなＭＲＩ装置３００に適用できる。ここでは、図１に示す磁界発生装置１０を用いた場合を想定して説明する。
図１４を参照して、ＭＲＩ装置３００は、磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体３０２の断層画像を得るものであり、必要十分な大きさの開口をもった磁界発生装置１０、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）３０４、シーケンサ３０６、送信系３０８、傾斜磁界発生系３１０、受信系３１２および信号処理系３１４を含む。
磁界発生装置１０は、被検体３０２の周りにその体軸方向または体軸と直角方向に均一な磁束を発生させる。
【００３８】
シーケンサ３０６は、ＣＰＵ３０４の制御に動作され、被検体３０２の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を、送信系３０８、傾斜磁界発生系３１０および受信系３１２に送る。
送信系３０８は、高周波発振器３１６、変調器３１８、高周波増幅器３２０および送信側高周波コイル３２２ｂを含む。高周波発振器３１６から出力された高周波パルスがシーケンサ３０６の命令に従って変調器３１８で振幅変調され、この振幅変調された高周波パルスが高周波増幅器３２０で増幅された後に、被検体３０２に近接して配置された高周波コイル３２２ｂに供給されることによって、電磁波が被検体３０２に照射される。
【００３９】
傾斜磁界発生系３１０は、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に巻かれた傾斜磁界コイル３２４ａ、３２４ｂおよびそれぞれのコイルを駆動する傾斜磁界電源３２６を含む。シーケンサ３０６からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁界電源３２６が駆動されることによって、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向の傾斜磁界Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚが被検体３０２に印加される。傾斜磁界Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの加え方によって、被検体３０２に対するスライス面を設定することができる。
なお、高周波コイル３２２ｂおよび傾斜磁界コイル３２４ｂは、磁極板２２ｂの珪素鋼板２８の主面に配置され（図２参照）、同様に、高周波コイル３２２ａ（後述）および傾斜磁界コイル３２４ａは、磁極板２２ａの珪素鋼板２８の主面に配置される。
【００４０】
受信系３１２は、受信側高周波コイル３２２ａ、増幅器３２８、シフター３３０、直交位相検波器３３２およびＡ／Ｄ変換器３３４を含む。送信側の高周波コイル３２２ｂから被検体３０２に電磁波が照射され、被検体３０２からの応答の電磁波（ＮＭＲ信号）が、被検体３０２に近接して配置された高周波コイル３２２ａで検出され、増幅器３２８、シフター３３０および直交位相検波器３３２を介してＡ／Ｄ変換器３３４に入力されてデジタル量に変換される。この際、Ａ／Ｄ変換器３３４はシーケンサ３０６からの命令によるタイミングで、直交位相検波器３３２から出力された２系列の信号をサンプリングし、２系列のデジタル信号を出力する。それらのデジタル信号は信号処理系３１４に送られフーリエ変換される。
【００４１】
信号処理系３１４は、ＣＰＵ３０４、磁気ディスク３３４および磁気テープ３３６等の記録装置、ならびにＣＲＴ等のティスプレイ３３８を含む。デジタル信号を用いてフーリエ変換、補正係数計算、像再構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得られた分布が画像化されて、ディスプレイ３３８に表示される。
磁界発生装置１０を用いれば、コストを大きくすることなく有用なＭＲＩ装置３００を得ることができる。
なお、図９に示す磁界発生装置１００や図１３に示す磁界発生装置１００ａをＭＲＩ装置３００に適用してもよく、この場合も磁界発生装置１０を用いる場合と同様の効果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
この発明によれば、永久磁石の固定が容易となり、磁極ユニットひいては磁界発生装置の組立が容易となる。また、環状突起片の外側面を平面状にすることによって永久磁石の搬送が容易になり、磁極ユニットの組立が容易になる。したがって、磁極ユニットおよび磁界発生装置の生産性が向上する。
また、漏洩磁束防止用の永久磁石の磁化方向が永久磁石群の主面に対して傾くように、漏洩磁束防止用の永久磁石を配置することによって、撮像空間により多くの磁束を導くことができ、均一空間を大きくできる。したがって、永久磁石の使用量を増やすことなく、コストを上昇させずに、均一空間を大きくできる。
さらに、漏洩磁束防止用の永久磁石の磁化方向を環状突起片の外側面に対して垂直にすればよいので、比較的安価な永久磁石を用いることができ製造コストを低減できる。
また、漏洩磁束防止用の永久磁石を環状突起より引き込めることによって、断熱材を形成するスペースを確保でき、被検者の居住空間を損なわず圧迫感を低減できる。
このような磁界発生装置を用いれば、コストを大きくすることなく有用なＭＲＩ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の概略を示す斜視図である。
【図２】磁石ユニットの要部を示す図解図である。
【図３】磁極板を示す平面図である。
【図４】永久磁石を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は永久磁石が取り付けられた環状突起片を示す斜視図であり、（ｂ）はその平面図である。
【図６】環状突起片に永久磁石を取り付ける工程を示す図解図である。
【図７】（ａ）はベースプレート上に環状突起片を取り付ける方法を示す図解図であり、（ｂ）および（ｃ）は環状突起片の取付順序を示す図解図である。
【図８】永久磁石群上に磁極板を取り付ける方法を示す図解図である。
【図９】この発明の他の実施形態の概略を示す図解図である。
【図１０】プレス装置の一例を示す図解図である。
【図１１】（ａ）は磁化角度と中心磁界強度および均一空間の直径との関係を示すグラフであり、（ｂ）は均一空間の直径を一定にした場合の、磁化角度と中心磁界強度との関係を示すグラフである。
【図１２】中心磁界強度および磁極板間距離を一定にしたときの磁石総重量の比較例を示すテーブルである。
【図１３】  この発明のその他の実施形態の概略を示す図解図である。
【図１４】ＭＲＩ装置の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、１００、１００ａ      磁界発生装置
１１ａ、１１ｂ、１０２ａ、１０２ｂ      磁極ユニット
１２ａ、１２ｂ、１０４ａ、１０４ｂ      板状継鉄
２０ａ、２０ｂ、１０６ａ、１０６ｂ      永久磁石群
２２ａ、２２ｂ、１０８ａ、１０８ｂ、１２２ａ、１２２ｂ      磁極板
２４、４２、１１０      磁石単体
２６、１１２、２１２      ベースプレート
３２、１１６      環状突起
３４      環状突起片
３８      ガイド孔
４０、１１８、１２４      永久磁石
５８      柱状継鉄
８０      ガイド棒
１２０    永久磁石の主面
３００    ＭＲＩ装置
Ａ、Ａ１、Ａ２      磁化方向
θ      磁化角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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