(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断データ収集用に充分な磁場を集合的に発生させるように構成され、互いに接着剤で固定された複数の磁気素子（１０２）であって、各磁気素子（１０２）が、積層された複数の磁性材料のシート（２２２）が、互いに接着されることにより形成される、前記複数の磁気素子（１０２）と、
接着剤（２２０）により磁極片の中心においてアレイ状に配列された前記複数の磁気素子（１０２）に固定されることにより、個々の磁性材料のシート（２２２）が互いに分離するのを抑制する非着磁性シート（１０４）と、
を含む磁場発生器組立体（５２）。
【請求項２】
前記磁性材料のシート（２２２）の各々の厚みが０．６ｍｍより小さく、
前記非着磁性シート（１０４）の厚みが０．１ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器組立体（５２）。
【請求項３】
前記非着磁性シート（１０４）がナイロンを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の磁場発生器組立体（５２）。
【請求項４】
前記非着磁性シート（１０４）の表面と反対側にある前記複数の磁気素子（１０２）の全体表面に固定された永久磁石ブロック（１０６）を更に含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁場発生器組立体（５２）。
【請求項５】
前記複数の磁性材料のシート（２２２）が、ケイ素鉄（ＳｉＦｅ）、ネオジム鉄ボロン（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、及びアルニコ（ＡｌＮｉＣｏ）のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁場発生器組立体（５２）。
【請求項６】
前記複数の磁気素子（１０２）が互いに接着剤で固定されることにより単一の多素子マグネット（２１２）を形成し、
前記単一の多素子マグネット（２１２）を囲む構造支持リング（２１４）をさらに含む請求項１乃至５のいずれかに記載の磁場発生器組立体（５２）。
【請求項７】
前記単一の多素子マグネット（２１２）、前記非着磁性シート（１０４）、前記構造支持リング（２１４）により磁極片（１００）が形成され、前記非着磁性シート（１０４）が前記磁極片（１００）の上面に配置されることを特徴とする請求項６に記載の磁場発生器組立体（５２）。
【請求項８】
前記単一の多素子マグネット（２１２）を貫通して延び、ＭＲ勾配コイルを支持し整列させる複数の支持ボルト（２１８）をさらに含み、前記非着磁性シート（１０４）が、前記複数のボルト（２１８）を受け入れる複数の開口を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の磁場発生器組立体（５２）。
【請求項９】
複数の磁性材料のシート（２２２）を積層して、互いに接着することにより磁気素子（１０２）を形成する段階と、
複数の前記磁気素子（１０２）を互いに接着剤で固定されることにより単一の多素子マグネット（２１２）を形成する段階と、
構造支持リング（２１４）を前記単一の多素子マグネット（２１２）を囲むように配置する段階と、
非着磁性シート（１０４）を接着剤（２２０）により前記単一の多素子マグネット（２１２）の上面に固定して磁極片（１００）を形成する段階と、
前記磁極片（１００）を、永久磁石ブロック（１０６）に固定する段階と、
前記磁極片（１００）が固定された永久材料ブロック（１０６）をヨーク（１０８）に固締する段階と、
前記ヨーク（１０８）を支柱（１１０）のペアに固定する工程と、
を含む磁場発生器組立体（５２）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置及びシステムのための磁場発生器に関し、より具体的には、磁極片のタイルの分解が抑制されるように複数の磁性タイルから単一の磁極片を組立てるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体組織などの物質を均一な磁場（偏向磁場Ｂ０）にかけると、組織中のスピンの個々の磁気モーメントはこの偏向磁場と整列しようとして、この周りをラーモアの特性周波数で無秩序に歳差運動することになる。この物質（または組織）に、ｘ−ｙ平面内にありラーモア周波数に近い周波数をもつ磁場（励起磁場Ｂ１）がかけられると、正味の整列モーメント（すなわち、「縦方向磁化」）Ｍｚは、ｘ−ｙ平面内に来るように回転させられ（すなわち、「傾けられ（ｔｉｐｐｅｄ）」）、正味の横方向磁気モーメントＭｔが生成される。励起信号Ｂ１を停止させた後、励起したスピンにより信号が放出され、更にこの信号を受信し処理して画像を形成することができる。
【０００３】
画像を生成するためにこれらの信号を利用する際には、磁場勾配（ＧｘＧｙ及びＧｙ）が用いられる。典型的には、撮像されることになる領域は、使用する特定の局所化方法に従ってこれらの勾配が変化する一連の測定サイクルによって走査される。結果として得られる受信ＮＭＲ信号のセットは、デジタル化され処理され、公知の多くの再構成技法の一つを用いて画像を再構成する。
【０００４】
これらの高度に均一な磁場を発生させるためには、多くのＭＲＩシステムは、所定の空間又はイメージングボリュームの範囲内で０．２から０．５テスラ及びこれより大きな程度の均一な磁場を発生することができる永久マグネットシステムを利用する。ＭＲＩプロセスの間所要の磁場を発生すると、永久マグネットシステム上に渦電流が誘起される。これらの渦電流は、再構成された画像の質を大幅に劣化させるように作用する可能性のあるイメージングデータの歪みを生じる恐れがある。ＭＲＩイメージングによる渦電流の誘起を制限するために、永久マグネットシステムは、積み重ねられた薄いシート又は積層体で構成される複数ブロック又はタイルから構成することができる。積層体は通常、互いに接着されて単一の積層構造体を形成する。
【特許文献１】米国特許第６６９４６０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タイルは、典型的には強磁性材料で加工され、又は他の方法で形成され、且つイメージング中に強磁場に曝されるので、発生した大きな磁力が、望ましくない様態でタイルに作用する可能性がある。すなわち、時間の経過と共に、磁力は、タイルを引き離し、又は剥離させる可能性がある。これらの磁力の影響に対抗するために、タイルは一般に互いに接着される。理想的には、タイル間の接着強度は、強磁場により加わる剥離力に抗するのに充分なものとなる。しかしながら、各層を充分に接着するためには、全てのあらゆるタイル及び各タイルのあらゆる層が充分に接着されることが必要とされる。隣接するタイル及び各タイルの層が充分に接着されるのを保証するためには、困難で且つ極めて高コストのプロセスとなる可能性がある。
【０００６】
従って、製造コスト及び時間があまり増大せずに、磁場発生中にタイルに働く剥離力又は分解力に対抗するようにタイルを互いに充分に固定するシステム及び方法を有することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の磁性タイルから構成され、更に複数のシートから構成される単一の永久マグネットを分解又は剥離から守るシステム及び方法を提供し、前述の欠点を克服するものである。具体的には、本発明は、マグネット磁極片の表面に固定されてその上で延びる非着磁性材料を利用して、複数の磁気タイル又は個々のシートが互いに分離するのを抑制する。
【０００８】
本発明の１つの様態によれば、診断データ収集用に充分な磁場を集合的に発生させるように構成された複数の磁気素子と、該磁気素子が互いに分離するのを制限するために複数の磁気素子に作動的に接続された非着磁性ペインとを含む磁場発生器組立体が開示される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、貫通ボアを有するマグネット組立体と、偏向磁場及びＲＦ送受信器システムに印加するためにマグネット組立体のボアの周りに位置付けられた複数の勾配コイルと、ＲＦ信号をＲＦコイル組立体に送信してＭＲデータを収集するパルスモジュールにより制御されるＲＦスイッチとを含む、ＭＲＩ装置が開示される。マグネット組立体は、少なくとも１つの多素子マグネットと、磁気素子の外れを防止するための少なくとも１つの多素子マグネットに接続された少なくとも１つの非着磁性シートとを含む。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、複数の磁気素子を組立てて多素子マグネットを形成する段階と、素子が外れるのを低減するために非着磁性素子保持シートを多素子マグネットに固定する段階とを含むＭＲＩ装置用マグネット組立体を製造する方法が開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の様々な他の特徴、目的及び長所が以下の詳細な説明及び図面から明らかにされることになる。
【００１２】
図面は、本発明を実施するために現在考えられる１つの好ましい実施形態を例示する。
【００１３】
ＭＲＩ永久マグネットの機械的安定性を高めるためのシステムが示される。具体的には、永久マグネットは、後で互いに接着されるタイルを形成するために接着される複数のマグネットシートから構成され、１つ又は複数の高い機械的強度を有する非金属のタイル／シート保持ペインにより、磁性シート及びタイルが分解しないように固定される。
【００１４】
図１を参照すると、本発明を組み込んだ好ましい磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム１０の主要構成要素が示されている。このシステムの動作は、キーボード又は他の入力デバイス１３、制御パネル１４、及び表示スクリーン１６を含むオペレータ・コンソール１２から制御される。コンソール１２は、リンク１８を介してオペレータが画像の生成及び表示スクリーン１６上への表示を制御できるようにする独立したコンピュータシステム２０と通信する。コンピュータシステム２０は、バックプレーン２０ａにより互いに通信する幾つかのモジュールを含む。これらは、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、及び画像データアレイを格納するためのフレーム・バッファとして当技術分野では公知のメモリモジュール２６を含む。コンピュータシステム２０は、画像データ及びプログラムを格納するためのディスク記憶装置２８及びテープドライブ３０にリンクされ、高速シリアルリンク３４により独立したシステム制御装置３２と通信する。入力デバイス１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ起動スクリーン、光学読み取り棒、音声制御装置、又は任意の類似のもしくは等価な入力デバイスを含むことができ、対話型の幾何学的指示に用いることができる。
【００１５】
システム制御３２は、バックプレーン３２ａにより互いに接続されたモジュールのセットを含む。これらのモジュールは、ＣＰＵモジュール３６と、シリアルリンク４０を介してオペレータ・コンソール１２に接続するパルス発生器モジュール３８とを含む。リンク４０を介して、システム制御３２は、実施されるべき走査シーケンスを示すコマンドをオペレータから受け取る。パルス発生器モジュール３８は、システム構成要素を作動させて所要の走査シーケンスを実行させ、生成せれるＲＦパルスのタイミング、強度、及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを指示するデータを生成する。パルス発生器モジュール３８は、勾配増幅器４２のセットに接続して、走査中に生じる勾配パルスのタイミング及び形状を指示する。パルス発生器モジュール３８はまた、患者に装着された電極からのＥＣＧ信号などの、患者に接続された幾つかの異なるセンサからの信号を受け取る生理学的収集制御装置４４からの患者データを受け取ることができる。更に最終的に、パルス発生器モジュール３８は、走査室インタフェース回路４６に接続され、該走査室インタフェース回路４６は患者及びマグネットシステムの状態に関連する様々なセンサからの信号を受け取る。この走査室インタフェース４６を介して、患者位置決めシステム４８が走査のために患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取る。
【００１６】
パルス発生器モジュール３８により生成される勾配波形は、Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚ増幅器を有する勾配増幅器システム４２に加えられる。各勾配増幅器は、全体を５０で示した勾配コイル組立体内の対応する物理的勾配コイルを励起して、収集された信号の空間エンコードに用いられる磁場勾配を生成する。勾配コイル組立体５０は、永久マグネットシステム５４及び全身ＲＦコイル５６を含むマグネット組立体５２の一部分を形成する。図２及び図３に関して詳細に述べるように、永久マグネットシステム５４は、複数の素子を含む。システム１０が超伝導マグネットを備えることができる点は当業者には理解されるであろう。
【００１７】
システム制御装置３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅されて送受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６に結合されるパルスを発生する。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により感知して、送受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合することができる。増幅されたＭＲ信号は、送受信器５８の受信部で復調され、フィルタ処理されてデジタル化される。送受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モード中はＲＦ増幅器６０をコイル５６に電気的に接続し、受信モード中は前置増幅器６４をコイル５６に接続する。また、送受信スイッチ６２は、独立したＲＦコイル（例えば、表面コイル）を送信又は受信モードのいずれでも用いることができるようにしてもよい。
【００１８】
ＲＦコイル５６により取り込まれたＭＲ信号は、送受信器モジュール５８によりデジタル化されて、システム制御３２内のメモリモジュール６６に転送される。未処理のｋ空間データのアレイがメモリモジュール６６において収集されると、１回の走査が完了する。この未処理のｋ空間データは、再構成されることになる各画像に対して別々のｋ空間データアレイに再配置されており、これらの各々が、アレイプロセッサ６８に入力され、該プロセッサは、データを画像データのアレイにフーリエ変換するよう動作する。この画像データは、シリアルリンク３４を介してコンピュータシステム２０に送られ、そこでディスク記憶装置２８などのメモリ内に格納される。この画像データは、オペレータ・コンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、テープドライブ３０上などの長期記憶装置内にアーカイブされ、あるいは画像プロセッサ２２によって更に処理してオペレータ・コンソール１２に送りディスプレイ１６に表示することができる。
【００１９】
図２を参照すると、マグネット組立体５２の斜視図が示されている。マグネット組立体５２は、各々が磁極片１００を含む２つの同じ半部分に分解することが可能であり、該磁極片は、図３に関して詳細に示されるように、複数の磁性タイル１０２を非着磁性のペイン又はシート１０４に接着することによって構成される。シート１０４は、タイル１０２に接着剤で固定されて、例えば、磁場発生に長期にわたり曝される結果として生じる可能性のある、タイル１０２の分解又は劣化を防止する。磁極片１００は、永久材料ブロック１０６に固定され、これが鉄製ヨーク１０８に固締される。鉄製ヨーク１０８は、マグネット組立体５２の同一の各半部分を支持する鉄製支柱１１０のペアに固定される。
【００２０】
磁極片１００によって磁場が発生すると、タイルは強い磁場に曝される。時間の経過と共に、タイルの接着が磁場力に抗するのに十分でなくなると、タイルは、磁極片１００から弛み、分離し、あるいは外れる恐れがある。単に置かれて、ＭＲイメージングに必要とされるような高位の磁場に長期間曝されると、個々のタイルの隣接するタイルに対する結合を圧倒して、最終的には磁気素子及び磁極片１００のアレイから引きはがす可能性がある。更に、タイル１０２が複数の積層体の積み重ねられた磁性シートから構成されるので、強力な磁場が充分な力を取り込んで個々のシートを別々に引き離すことにより、タイル１０２を形成するシートの積み重ねからシートを有効に剥離させる可能性がある。非着磁性のペイン１０４は、タイル１０２の結合又はタイル１０２の積層体が圧倒される場合に分解又は剥離に対する抑制をもたらすことができる。すなわち、非着磁性ペイン１０４は、磁場に長期間曝されることによって実質的に影響を受けず、従って、タイルに対して効果的に固定又はシールを保持し、いずれのタイル１０２又は積層体の剥離も抑制あるいは防止される。
【００２１】
次に図３を参照すると、単一の磁極片２００の詳細図が示される。磁極片２００は、アレイ状に配列された複数の磁性タイル２１０から形成される。タイルは、互いに接着されて単一の多素子永久マグネット２１２を形成する。すなわち、個々の永久マグネットタイル２１０が共に組立てられ、イメージングボリューム内に所要の高度に均一な磁場が得られるように設計された単一磁性体又は磁極片２００を形成する。従って、ＭＲＩ永久マグネットシステムは通常、複数の磁気素子から構成される。タイル２１０は、構造支持リング２１４により囲まれて、タイルを多素子マグネットの円周周りに固定し、また、非着磁性材料２１６の層が、単一の多素子マグネット２１２の上面に結合される。同様に図３に示される支持ボルト２１８は、マグネット２１２を貫通して延び、ＭＲ勾配コイルの支持並びに整列に役立つ。その上、非着磁性ペイン２１６は、ボルト２１８を受け入れる開口を備えて構成される。従って、非着磁性ペイン２１６は、事前組立の磁極片２００に適用して接着されるような寸法及び形状に予めされることを企図している。その上、非着磁性ペイン２１６は、磁極片に固定された後で寸法及び形状を決めることができることが企図される。
【００２２】
上述のように、タイル２１０は、複数の層の強磁性材料から構成される。単一の磁極片２００には２００を超えるタイル２１０が存在する場合があり、これらが接着されて単一の多素子マグネット２１２を形成する。次に、各タイル２１０は、およそ１００より多い１つ又は複数の高度磁性材料の層から形成される。各層の厚みは通常、０．６ｍｍより小さく、好ましくは約０．３から０．５ｍｍである。これらの層は、接着剤で共に固定又は接着されてタイル２１０を形成する。磁性タイル、従ってシートの層は、ケイ素鉄（ＳｉＦｅ）、ネオジム鉄ボロン（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、アルニコ（ＡｌＮｉＣｏ）及び／又は他の鉄部材などの高度磁性化合物から構成することができる。
【００２３】
次に図４を参照すると、これまで説明してきた単一の多素子永久マグネット２１２の一部分の断面図が示されている。単一の多素子永久マグネット２１２は、接着剤２１９により互いに接着される複数のタイル２１０を含む。同様に接着材２２０によりタイル２１０に接着されるのは、非着磁性材料２１６の層である。具体的には、非着磁性材料２１６は、連続するペイン又はシートとして形成される。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によれば、非着磁性シート２１６は、ナイロンの１つの層、好ましくはネットであり、また、タイル２１０の外部表面に接着材で組立てられる。このことに関しては、単一層のナイロン２１６は、およそ０．１ｍｍより小さい厚みを有する。ナイロン以外の他の非着磁性材料を本発明の範囲内で使用し、企図し、考慮できることは当業者であれば理解されるであろう。
【００２５】
単一の多素子マグネット２１２を構成するために、磁性材料のシート又は積層体２２２は、互いに接着されてタイル２１０を形成する。非着磁性シート２１６は、タイル２１０の表面に配置される。接着剤２２０、好ましくはグルー又は誘導体が、非着磁性シート２１６とタイル２１０表面との間に置かれ、タイル２１０はが接着剤２１９により互いに接着されるようになる。従って、タイルアレイからの積層体層２２２又はタイルの分離は、非着磁性シート２１６によって押し止められ、これはタイル２１０及びその構成要素を分解しないように固定する。
【００２６】
幾つかの接着材料または結合材が、単一の多素子マグネット２１２の構成要素を固定するのに用いることができると企図される。具体的には、グルー、ペースト、超接着剤等の組み合わせを単独あるいは組み合わせて用いて、タイルを互いに固定し、その後非着磁性ペインに固定できることが企図される。その上、化学的接着組成及び技術を利用することができることが企図される。更に、接着剤２１９、２２０は、類似の結合剤から形作られるか、又は組成を異なるようにして、各接着剤２１９、２２０でカスタマイズされた接着剤を提供することができる。
【００２７】
従って、上述の発明は、診断データ収集のために充分な磁場を集合的に発生させるよう構成された複数の磁気素子と、各磁気素子が互いに分離するのを制限するために複数の磁気素子に作動的に接続された非着磁性ペインとを含む磁場発生器組立体において具現化することができることが企図される。
【００２８】
本発明の別の１つの実施形態によれば、上述の発明は、貫通ボアを有するマグネット組立体と、偏向磁場及びＲＦ送受信器システムに印加するためにマグネット組立体のボアの周りに位置付けられた複数の勾配コイルと、ＲＦ信号をＲＦコイル組立体に送信してＭＲデータを収集するパルスモジュールによって制御されるＲＦスイッチとを含むＭＲＩ装置において具現化されることが企図される。マグネット組立体はまた、少なくとも１つの多素子マグネットと、少なくとも１つの多素子マグネットに接続されて磁気素子の外れを防止するための少なくとも１つの非着磁性シートとを含む。
【００２９】
本発明の更に別の実施形態によれば、上述の発明は、複数の磁気素子を組立てて多素子マグネットを形成する段階と、素子の分離を抑制するために非着磁性素子保持シートを多素子マグネットに固定する段階を含む、ＭＲＩ装置用のマグネット組立体を製造する方法として具現化されると企図される。
【００３０】
本発明を好ましい実施形態に関して説明してきたが、明白に述べたものに加えて均等形態、代替形態、及び変形形態が可能であり、且つ添付の請求項の範囲内であることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に用いられるためのＭＲイメージングシステムの概略ブロック図。
【図２】永久マグネット組立体の斜視図。
【図３】本発明による図２の永久マグネット組立体に関して適用可能な多素子マグネットの斜視図。
【図４】本発明による図３の多素子マグネットの断面図。
【符号の説明】
【００３２】
５２  磁場発生器組立体
１００  磁極片
１０２  磁気素子
１０４  非着磁性ペイン
１０６  永久材料ブロック
１０８  鉄製ヨーク
１１０  鉄製支柱
【図１】
0004832761.tif 000002
【図２】
0004832761.tif 000003
【図３】
0004832761.tif 000004
【図４】
0004832761.tif 000005