(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定容積（ＭＶ）でｚ軸の方向に均一な磁場を発生させるための永久磁石システムを有する磁気共鳴装置における磁石配置であって、前記永久磁石システムは、前記ｚ軸に対して筒対称に配置される磁石要素、磁極片要素および磁性材料のヨーク要素を有する、磁石配置において、
前記ヨーク要素は、第１の蓋（１１’）と第２の蓋（１１’’）とを備え、前記ｚ軸に対して前記蓋（１１’，１１’’）間に軸方向に配置される少なくとも１つの中空筒状ドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）をさらに備え、前記ヨーク要素は、軸方向および径方向の両方で前記測定容積（ＭＶ）を囲み、
前記磁石要素は各々、少なくとも１対の筒対称軸方向磁石（１３’，１３’’）と１対の筒対称径方向磁石リング（１４’，１４’’）とを備え、前記軸方向磁石（１３’，１３’’）は各々、前記測定容積（ＭＶ）に面する前記第１の蓋（１１’）および前記第２の蓋（１１’’）の側面に接して軸方向に配置され、前記軸方向磁石（１３’，１３’’）は前記径方向磁石リング（１４’，１４’’）内で径方向に配置され、かつ各場合で前記径方向磁石リング（１４’，１４’’）よりも前記測定容積（ＭＶ）から軸方向に、より離れており、以下の式が適用される：
前記軸方向磁石（１３’，１３’’）の外径≦前記径方向磁石リング（１４’，１４’’）の内径
ことを適用することを特徴とする磁石配置。
【請求項２】
前記ヨーク要素、前記磁石要素および前記磁極片要素は各々、前記ｚ軸に垂直な多角形の断面を有する円筒対称または筒対称であることを特徴とする請求項１記載の磁石配置。
【請求項３】
前記ヨーク要素は、軸方向に一列に配置される複数の中空筒状ドラム（１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の磁石配置。
【請求項４】
前記径方向磁石リング（１４’，１４’’）および／または前記軸方向磁石（１３’，１３’’）は、径方向において、断片状もしくはクサビ状に分割され、かつ／または方位角方向に前記ドラム周に平行に分割されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項５】
前記ヨーク要素の前記１つ以上の中空筒状ドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）は、その外側ジャケット面に、少なくとも１つの周囲溝（１２ａ）および／または少なくとも１つの周囲段差（１２ｂ）を有し、かつ／または前記中空筒状ドラムの内面を段差形状（１２ｃ）とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項６】
前記ヨーク要素の前記１つ以上の中空筒状ドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）は、少なくとも１つの開口または、好ましくは、互いに径方向に対向して、好ましくは前記ｚ軸に対して対になって配置されるいくつかの開口（１２ｉ；１２ｉｉ；１２ｉ’；１２ｉｉ’；１２ｉ’’；１２ｉｉ’’；１２ｉ’’’；１２ｉｉ’’’）もしくはアクセス穴を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項７】
前記ヨーク要素の前記第１の蓋（１１’）および／または前記第２の蓋（１１’’）は円盤形状であるか、軸方向において前記測定容積（ＭＶ）から離れる円錐形にテーパーが付けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項８】
前記ヨーク要素の前記第１の蓋（１１’）および／または前記第２の蓋（１１’’）は、前記測定容積（ＭＶ）に向かって軸方向に突出する、前記ｚ軸に沿ったセンタリング部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項９】
前記ヨーク要素の前記第１の蓋（１１’）および／または前記第２の蓋（１１’’）は、前記測定容積（ＭＶ）に向かって突出するその側部に、環状溝（１１ａ’；１１ａ’’）、段差または肩部（１１ｂ’；１１ｂ’’）をリミットストップとしてまたは前記軸方向磁石（１３’，１３’’）を保持するために有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項１０】
前記磁極片要素は、軸方向に、複数の部品、特に、磁極板（１５ａ）および磁極キャップ（１５ｂ）を有する２つの部品で構成されるか、追加の磁極リング（１５ｃ）を有する３つの部品で構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項１１】
前記複数の磁極片要素は、非磁性材料の少なくとも１つの締結要素（１６’，１６’’）、特に、ピン、ボルトまたはねじにより、それぞれが隣接している前記ヨーク要素の前記第１の蓋（１１’）または前記第２の蓋（１１’’）に固定されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項１２】
それぞれ前記蓋（１１’，１１’’）と前記ドラム（１２，１２’’）との間の当接面には、１つ以上の調節要素（１７’，１７’’）が、たとえば、調節ねじのような構成で配置され、これにより、前記蓋（１１’，１１’’）と前記ドラム（１２，１２’’）との間の当接角度および／または当接距離（好ましくは５ｍｍ以下の範囲）は調節可能となり、ひいては、前記磁場を均一にすることができることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の磁石配置。
【請求項１３】
前記ヨーク要素の、前記蓋（１１’，１１’’）および前記１つ以上の中空筒状ドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）を用意する工程と、
前記１つ以上のドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）の内面に前記径方向磁石リング（１４’，１４’’）を配置する工程と、
前記ヨーク要素の前記第１の蓋（１１’）および前記第２の蓋（１１’’）に前記軸方向磁石（１３’，１３’’）および前記磁極片を固定する工程と、
前記蓋（１１’，１１’’）に固定された前記軸方向磁石（１３’，１３’’）を前記磁極片とともに、前記１つ以上のドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）内で径方向に位置する前記それぞれの径方向磁石リング（１４’，１４’’）に入れ、これにより、前記蓋（１１’，１１’’）は前記ヨーク要素の前記１つ以上の中空筒状ドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）に支えられ、前記軸方向磁石（１３’，１３’’）は前記径方向磁石リング（１４’，１４’’）内で少なくとも部分的に径方向に、決められた位置に配置される工程と
を備える、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁石配置を製造する方法。
【請求項１４】
前記磁場を均一にするために、前記第１の蓋（１１’）および／または前記第２の蓋（１１’’）を前記ｚ軸に対して傾け、かつ／または前記ｚ軸まわりに回転させることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記径方向磁石リング（１４’，１４’’）は、突起、段差または溝によって事前に規定された位置で前記１つ以上の中空筒状ドラム（１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ）の前記内面に実装されることを特徴とする請求項１３又は１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｚ軸に対して筒対称に配置される磁石要素、ポールシュー要素および磁性材料のヨーク要素を有する永久磁石システムであって、測定容積においてｚ軸方向に関して均一な磁場を生成する永久磁石システムを備える磁気共鳴装置における磁石配置に関する。
【０００２】
この種の磁石配置は、米国特許第７，０８４，６３３号明細書から理解される。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、広くは、磁気共鳴の分野に関し、特に、上記目的に好適であり、ＮＭＲ測定用の均一な磁界を発生するように意図される永久磁石システムの提供に関する。しかしながら、本発明の用途はこの分野に限定されない。
【０００４】
磁気共鳴（核磁気共鳴（ＮＭＲ）を含み、かつ電子スピン共鳴（ＥＰＲ）を含む）は、化合物を解析することができる、広く用いられる測定方法である。ＮＭＲ分光学およびＭＲイメージングの分野では、一定の試料容積できわめて均一であり、かつ時間的に一定の磁場が要求される。前記磁場は、常伝導コイルもしくは超電導コイルを用いて、または適切な永久磁石配置を用いて発生することが可能である。２Ｔよりかなり低い線束密度で十分である場合であって、かつ比較的コンパクトな構造が望まれる場合、永久磁石の使用が好ましい。
【０００５】
試料容積で磁束を最大にし、これにより同時に漂遊磁束を最小にするためには、磁束を収束させなくてはならない。このような状況においては、軟磁性材料からなるヨークを磁気戻り経路が通る複数の磁気回路を比較するか、ヨークを必要としないこれらの複数の磁気回路を比較する。後者はほとんどの場合いわゆるハルバッハ磁石を改良したものであり、その戻り経路は磁化の方向の緩やかな変化によって単純化される。実際には、ハルバッハ配列は一般的に磁化の方向について段階的な変化を通じて得られる。理想的なハルバッハ磁化からのこのずれは、実際の磁石配置の外側での漂遊磁場の増大をまねき、漂遊磁場のない用途には別途遮蔽が必要になる。ヨークベースの磁石では、漂遊磁場の十分な遮蔽は、ヨークの巧みな設計とヨーク材料の巧みな使用とにより飽和磁束密度未満で十分に達成することができる。
【０００６】
永久磁石は通常、支持構造によって保持されており、この支持構造はさらなる磁気戻り経路の機能を発揮する場合がある。従来の設計では、矩形の枠（窓枠、Ｈヨーク、Ｃヨーク）に形成されたヨークと、互いに対向して配置し、間に試料容積を配する２つの中央の磁石アセンブリとが存在する。このような開放構造のため、かかるヨーク設計においても、多くの場合、磁石配置の外形を越えた遠くにある漂遊磁場の影響を受ける。
【０００７】
ＮＭＲ測定用の試料容積において要求される磁場均一性を達成するために、ヨークのないハルバッハ磁石には、磁性材料の公差または個々の磁石ブロックの位置を補償することを可能にするために補正機構を設けなければならず、これにより機械的な構造が複雑になる。ヨークベースの磁石は一般に適度に高い飽和磁束密度を持つ軟磁性材料製の磁極片の並列対を有する。これらの磁極片の適切な配置選択とその表面の特別な処理とによって、磁場分布は比較的単純かつ効率的に最適化することができる。
【０００８】
特定の従来技術
米国特許第８，０７７，００２号明細書はＭＲＩ用途の永久磁石デバイスを開示する。このデバイスは１対の硬質の円盤形状の磁石を含む。この１対の磁石は対称面としてのエアギャップを同時に規定し、且つその各々は、Ｌ字形の磁石が得られるようにオフセットした（突出した）リング磁石を備える。これらの磁極片は、エアギャップにおいて磁場を平行にするためにエアギャップの両側に配置される。いわゆるＬ磁石配置は、構成要素１１４ａ，ｂおよび１１０ａ，ｂからなるＴヨークによって保持される。問題となっているこの磁石配置は開放構造であることから、このＴヨークは構造上の理由で必要である。記載されているＴヨーク線は磁気戻り経路として、追加された連結網（ｗｅｂ）によってつながる。
【０００９】
上記技術分野の欄で引用されている米国特許第７，０８４，６３３号は、永久磁石を用いるＭＲＴ装置のための磁石配置を開示する。永久磁石は、１対の中央永久磁石がそれぞれのポールシューに接続されるように配置され、測定容積がそれらの間の空間に位置する。２つの磁石の磁化は同じ方向に向けられ、これにより磁束は決められた方向に測定容積を通って流れる。永久磁石からなる別の複数の磁石が前記磁石の周囲に円形形状で配置され、これらの磁石の磁化の方向は、磁場が測定容積中で強くなるように径方向外方と径方向内方とに向けられる。磁場を戻すために、強磁性材料からなる板がヨークとして配置される。構造上の理由で、また、角の部分の磁束を導くために、支持ヨークがそれぞれの角に必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７，０８４，６３３号明細書
【特許文献２】米国特許第８，０７７，００２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、磁気共鳴用の周知の永久磁石システムはすべて以下の欠点を持ち、それらのいくつかは深刻な欠点である。
・ＭＲ装置の外部環境におけるきわめて大きな漂遊磁場の発生。
・周知の永久磁石システムのシステム関連の容積が大きいこと、ならびに、これに伴う、広い空間が必要となることおよび材料関連の費用が高いこと。
・生じる大きい磁力のために、互いに対するシステム構成要素が容易に変位し易いこと、およびこれによって生じる長期運転に関する問題、および変位を安全に抑える設計対策が高価であること。
【００１２】
上記最後に記載した欠点に関して、上記周知の設計の製造者は、いくつかケースでは、何も変位しないことを確実に保証するために相当一層の労力を費やす（費やさなければならない）ことに注意するべきである。これには、設計対策、たとえば補強、支持などが必要であり、結果として、一般的には構造がきわめて重くなり、大型になる。個々のアセンブリの変位は磁石の均一性に悪影響を与えるおそれがあり、あるいは、最悪の場合には、試料容積内の目的物にダメージ（破壊のリスク）を与えるおそれがある。特に、可動のアセンブリは、取り付け中等の場合はハウジング要素がまだ不完全であるので問題を引き起こすおそれもある。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、上記技術分野の欄で定義されているタイプの永久磁石配置の外部環境における漂遊磁場を実質的に低減することと、単純な技術的対策によって、磁石配置の容積を増大させずにこれを行うことであり、動作中の構成要素の機械的変位に対するシステムの長期信頼性がきわめて向上するように意図され、システムは全体としてきわめて一層コンパクトにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は本発明によって驚くほど単純で効果的な以下の手法で達成される。すなわち、ヨーク要素は、第１の蓋と第２の蓋とを備え、ｚ軸に対して蓋間に軸方向に配置される少なくとも１つの中空筒状ドラムをさらに備え、ヨーク要素は、軸方向および径方向の両方で測定容積を囲み、磁石要素は、少なくとも１対の筒対称軸方向磁石と１対の筒対称径方向磁石リングとを備え、前記軸方向磁石は各々、前記測定容積に面する前記第１の蓋および前記第２の蓋の側面に接して軸方向に配置され、前記径方向磁石リングは各々、前記測定容積に面する前記第１の軸方向磁石および前記第２の軸方向磁石の側面に接して軸方向に配置され、以下の式が適用される。
【００１５】
軸方向磁石の外側径≦径方向磁石リングの内側径
【発明の効果】
【００１６】
このような測定容積を囲むヨークにより漂遊磁場は相当程度低減する。（以下で記載される横方向のアクセス穴を除いて）ジャケットおよび蓋で構成される閉じたヨーク設計に関しては、外部環境での漂遊磁場は実質的に無視し得る。
【００１７】
本発明に係る設計により、磁気構成要素は不要な動きに抗して固持される。かかる構成要素及びヨークの新規の幾何学的な形状により、隣接する構成要素は嵌合状態で不要な動きをしなくなる。磁石アセンブリおよびヨーク部分の形状嵌合配置によりこのシステム固有の安全性がもたらされる。
【００１８】
組み立てたれた状態で、磁石はすべて、力の生じる方向の動きに抗して固持される。この磁石の形状に関連する特別なヨークの形状により、構成要素のすべてが、アーチ道の石のくさびなどと同様に、その各端部において固定されるという効果が生じる。
【００１９】
本発明に係るドラム形状により、原理的には、また必要に迫られ、一層コンパクトな構造がもたらされる。さらに、この配置は、比較可能な技術的な鍵となるデータ（エアギャップ、球均一性領域の直径、公称束密度）を持つ従来技術による他の磁石配置よりも、使用する材料面でさらに経済的でもある。
【００２０】
従来技術に対するさらなる利点
本発明にしたがって蓋アセンブリとドラムアセンブリとに分割することにより、個々のアセンブリの分離構築が可能になり、この場合、個々の磁石は磁力を横切る位置に嵌合させることができ、したがって磁力を保つように嵌合させることができる。径方向部分の磁石は、ヨークの内面上でスライドする、すなわち、ｚ方向にスライドするような位置に嵌合され、他方、軸方向磁石は、ポールシューの中心に対して径方向にポールシューの裏面上でスライドする位置に実装される。
【００２１】
本発明に係るドラム形状により、リング部分の磁石は、特に、追加の支持ヨークを用いずに、一層容易に嵌合させることができる。これに対して、従来技術に係る磁石配置では、２次磁石が実際の磁極片、すなわち強磁性材料と接する。このような状態は本発明の場合はない。本発明では、設計上の理由で、常にこれらの間に微小なエアギャップがある。その理由は、１次および２次磁石が異なるアセンブリに固定されており、互いに対して移動可能であるからである（蓋調節）。このようなドラムアセンブリに対する蓋アセンブリの可動性は、磁場均一性を調節する調節機構に用いることができる。
【００２２】
円筒状の形状に起因する回転対称構造は測定容積の形状に対して最適化される結果、矩形配置と比較して平均鉄経路長が短くなるため、使用する材料に関してきわめて一層経済的となる。
【００２３】
さらに、本発明のような回転対称な構成は、ヨーク構成要素を旋盤上で製造できるため非常にコスト効率を高くすることができることを意味する。最終的には、回転台上での単純な連続組み立ても可能である。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態および発展
本発明に係る磁石配置の実施の形態において特に好ましくは、ヨーク要素、磁石要素、および磁極片要素は各々、ｚ軸に垂直な多角形の断面を有する円筒対称または筒対称である。この種の対称性を有することにより、循環組み立て、すなわち、「組み付けデバイス」および「レボルバ」を定位置とすることが可能になり、循環組み立てでは、組み付けデバイスの前で組み付けられる筒を一のセクタで位置決めし、その部分の組み付け後、筒をまた旋回軸に置き、筒の次のセクタまで回動させる。このような組み立ては円筒で特に容易に達成することができる。その理由は、その際にドラムをローラ上に載せ、ドラムレボルバの場合のようにして回転により実質的に配置することができるからである。
【００２５】
さらなる実施の形態では、ヨーク要素が、軸方向に一列に配置される複数の中空筒状ドラムを備えるようにされる。このような実施の形態により、磁極直径を同じ直径に維持しつつ、さらに多くの磁気材料を周に沿って設置することが可能になる。これはまた、同じサブアセンブリを用いて異なる磁場強さを生じさせるモジュールコンセプトにも通じ得る。
【００２６】
径方向磁石リングおよび／または軸方向磁石が、径方向において、断片状もしくはクサビ状に分割され、かつ／または方位角方向にドラム周に平行に分割される実施の形態が特に好ましい。この変形例の利点は、使用する未処理磁石をすぐに利用できる点にある。焼結された構成要素を対応させて利用する場合、このような分割は、本発明の他の実施の形態ではなくしてもよい。
【００２７】
ヨーク要素の１つ以上の中空筒状ドラムが、その外側ジャケット面に、少なくとも１つの周囲溝および／または少なくとも１つの周囲段差を有し、かつ／または中空筒状ドラムの内面に段差形状を持つ実施の形態も有効である。この種のエンボス加工された特徴は、組み立て中にガイド要素として機能するか、交換可能な追加部品のためのレールとして機能することができる。
【００２８】
好ましい実施の形態では、ヨーク要素の１つ以上の中空筒状ドラムは、少なくとも１つの開口または、好ましくは、互いに径方向に対向してｚ軸に対して対になって配置されるいくつかの開口もしくはアクセス穴を有することを特徴とする。これらの穴は、磁極間の試料空間にアクセスする手段として考え出されたものであり、これらの穴は、同時に、勾配磁場コイル、シムシステムなどのようなアセンブリのためのメンテナンス穴として機能する。
【００２９】
別の有効な実施の形態では、ヨーク要素の第１の蓋および／または第２の蓋は円盤形状であるか、軸方向において測定容積から離れる円錐形にテーパーが付けられる。円錐形にテーパーが付けられる端のアセンブリは、ヨークにおける磁束の平均鉄経路長を短縮するのに役立ち、材料の節約を可能とし、ひいては重量低減も可能とする。
【００３０】
ヨーク要素の第１の蓋および／または第２の蓋が、測定容積に向かって軸方向に突出する、ｚ軸に沿ったセンタリング部を有する実施の形態も好ましい。この部分は下降部または上昇部として設計することができ、蓋および磁石リングの同心配向を容易にする。
【００３１】
別の好ましい実施の形態では、ヨーク要素の第１の蓋および／または第２の蓋は、測定容積に向かって突出するその側部に、環状溝、段差、または肩部をリミットストップとしてまたは軸方向磁石を保持するために有する。磁石は、嵌合されているときに相当な力が加わる状態でそれぞれの位置に配置されるので、リミットストップ位置により、同一の最終位置を確実に保証する、すなわち、意図した位置を越える変位を確実に抑えられる。
【００３２】
磁極片要素が、軸方向に、複数の部品、特に、磁極板および磁極キャップを有する２つの部品で構成されるか、追加の磁極リングを有する３つの部品で構成される実施の形態がきわめて特に好ましい。これらは優れたベーシックな均一性を達成するための異なる磁極片構成である。パルス勾配が用いられる磁石システムでは、試料空間に面する材料（磁極キャップ）は非導電性でなくてはならない。このような材料の機械的耐荷重能力は小さいため、たとえば、これらの磁石に面する基板は鉄または別の耐荷重性のある強磁性材料から製造してもよい。
【００３３】
複数の磁極片要素が、非磁性材料の少なくとも１つの締結要素、特に、ピン、ボルトまたはねじにより、それぞれが隣接しているヨーク要素の第１の蓋のまたは第２の蓋に固定される実施の形態も有効である。蓋を後の磁極片要素と締結することは本発明に係る安全思想の中心態様である。各磁極表面は磁気的に引き付けられているので、このような蓋への接続により、接着接合に不具合が生じる場合に、中心アセンブリの部分の試料容積の方向への動きが抑えられる。
【００３４】
本発明に係る磁石配置のさらなる好ましい実施の形態では、蓋とドラムとの間の当接面には、１つ以上の調節要素が、たとえば、調節ねじのような構成で配置され、これにより、蓋とドラムとの間の当接角度および／または当接距離（好ましくは１ｍｍ以下の範囲）は調節可能となり、ひいては、磁場を均一にすることができることを特徴とする。このようにして、蓋をドラムに対して所定の距離で平行に、または最小の傾斜で押し付けることができる。したがって、不要な線形勾配をある程度補償することができる。
【００３５】
本発明は、
−ヨーク要素の、蓋および１つ以上の中空筒状ドラムを用意する工程と、
−１つ以上のドラムの内面に径方向磁石リングを配置する工程と、
−ヨーク要素の第１の蓋および第２の蓋に軸方向磁石およびポールシューを固定する工程と、
−蓋に固定された軸方向磁石を磁極片とともに、１つ以上のドラム内で径方向に位置するそれぞれの径方向磁石リングに入れ、これにより、蓋はヨーク要素の１つ以上の中空筒状ドラムに支えられ、軸方向磁石は径方向磁石リング内で少なくとも部分的に径方向に、決められた位置に配置される工程
とを備える、磁石配置を製造する方法もカバーする。
【００３６】
すでに磁化された永久磁石を嵌合する場合、数トンのオーダの引力および斥力が生じる。意図する位置に安全に磁石要素を配置するために、取り付け中に当該力に抗するか当該力を取り去らなければならない。この点は、本願に記載の組み立て方法を用いれば、非常に効率的に行うことができる。
【００３７】
この方法の有利な変形例では、磁場を均一にするために、第１の蓋および／または第２の蓋をｚ軸に対して傾け、かつ／または径方向に回転させることを特徴とする。
【００３８】
これにより、蓋をドラムに対して所定の距離で平行に、または最小の傾斜で押し付けることができる。したがって、不要な線形勾配をある程度補償することができる。
【００３９】
径方向磁石リングを、突起、段差または溝によって事前に規定された位置で１つ以上の中空筒状ドラムの内面に実装するという変形例としての方法も好ましい。磁石は、嵌合されているときに相当な力が加わる状態で磁石のそれぞれの位置に配置されるので、リミットストップ位置により、一様な最終位置が必ず保証される、すなわち意図した位置を越えるような変位を確実に抑えられる。
【００４０】
本発明のさらなる利点は記載および図面から明確になる。同様に、本発明に係れば、上記の特徴および以下でさらに説明される特徴は個々にまたは任意の所望の組み合わせで用いることができる。図示又は記載の実施の形態は、当然、網羅的に列挙したものではなく、本発明を説明するのに用いられる例として理解されるべきものである。
【００４１】
本発明は図面に示され、図示される実施の形態に基づいてより詳細に説明される。以下が図面に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】本発明に係る磁石配置の概略斜視半分断面図を示す。
【図１ｂ】磁極片を有さないことを除いて図１ａと同様なものを示す。
【図１ｃ】蓋アセンブリを有さないことを除いて図１ｂと同様なものを示す。
【図２】図１ａにおける蓋アセンブルを示す。
【図３ａ】ドラムおよび蓋を有するが、磁石を有さないヨークアセンブリを示す。
【図３ｂ】複数のドラムアセンブリを有することを除いて図３ａと同様なものを示す。
【図４ａ】筒状構成の２分割されているドラムアセンブリを示す。
【図４ｂ】円錐形の縁形状を持つことを除いて図４ａと同様なものを示す。
【図４ｃ】２つの周囲溝を有することを除いて図４ａと同様なものを示す。
【図４ｄ】２つの周囲段差を有することを除いて図４ａと同様なものを示す。
【図５ａ】直径方向に配置されている矩形の開口を有する、筒状構成のドラムアセンブリ一式を示す。
【図５ｂ】スリット形状の切り欠きを持つ開口を有することを除いて図５ａと同様なものを示す。
【図５ｃ】Ｈ字形状の開口を有することを除いて図５ａと同様なものを示す。
【図５ｄ】より広い開口の構成を持つことを除いて図５ａと同様なものを示す。
【図６ａ】周に沿って８分割されている、分割された磁石リングアセンブリを示す。
【図６ｂ】周に沿って１６分割され、かつ軸方向に４分割されていることを除いて図６ａと同様なものを示す。
【図７ａ】矢印によって示されている軸方向の磁化を持つ、分割されていない磁石リングアセンブリを示す。
【図７ｂ】周に沿って１６分割されていることを除いて図７ａと同様なものを示す。
【図７ｃ】矢印によって示されている径方向の磁化を持つことを除いて図７ｂと同様なものを示す。
【図８ａ】径方向の磁石断片を有する、２分割されているドラムアセンブリを示す。
【図８ｂ】磁石断片が矢印で示される磁化を持つことを除いて図１ａと同様なものを示す。
【図９】断面正面図で示されていることと、中央の締結要素を有し且つ測定容積が示されることを除いて図８ｂと同様なものを示す。
【図１０ａ】２分割されている１部品設計の磁極片要素として示す。
【図１０ｂ】別体の磁極リングを持つ２部品設計であることを除いて図１０ａと同様なものを示す。
【図１０ｃ】追加の別体の磁極板を持つ３部分設計であることを除いて図１０ｂと同様なものを示す。
【図１１】締結要素と、蓋要素を調節する調節要素とを有することを除いて図１と同様なものを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１ａおよび図１１に斜視半分断面図で概略的に示されているような、本発明に係る磁石配置の主な使用法には、（明示的に図９に示されている）測定容積ＭＶでｚ軸方向に均一な磁場を発生させる永久磁石システムを有する磁気共鳴装置の構成部分としての使用法がある。かかる永久磁石システムは、ｚ軸に対して筒対称に配置される磁性材料からなる、磁石要素、磁極片要素およびヨーク要素を有する。本発明に係れば、磁石配置は、ヨーク要素が、第１の蓋１１’と第２の蓋１１’’とを備え、ｚ軸に対して蓋１１’，１１’’間に軸方向に配置される少なくとも１つの中空筒状ドラム１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄをさらに備えることを特徴とし、これについての別の有効な実施の形態が図３ａから図５ｄにも示されている。
【００４４】
ヨーク要素は、軸方向および径方向の両方で測定容積ＭＶを囲む。磁石要素は、少なくとも１対の筒対称軸方向磁石１３’，１３’’と１対の筒対称径方向磁石リング１４’，１４’’とを備え、軸方向磁石１３’，１３’’は、測定容積ＭＶに面する第１の蓋１１’および第２の蓋１１’’の側面に接して軸方向に配置され、軸方向磁石１３’，１３’’は径方向磁石リング１４’，１４’’内で径方向に配置され、各々は径方向磁石リング１４’，１４’’よりも測定容積ＭＶから軸方向に、より離れており、軸方向磁石１３’，１３’’の外径は径方向磁石リング１４’，１４’’の内径以下である。
【００４５】
ヨーク要素、磁石要素および磁極片要素は各々、ｚ軸に垂直な多角形の断面を有する円筒対称または筒対称としうる。
【００４６】
径方向磁石リング１４’，１４’’および／または軸方向磁石１３’，１３’’は、図１ａから図１ｃ、図６ａから図８ｂおよび図１１に明確に見てとることができるように、径方向において、断片状にもしくはクサビ状に分割することができ、かつ／または方位角方向にドラム周に平行に分割することができる。
【００４７】
図１ａから図１ｃ、図３ａ、図３ｂ、図４ｃおよび図４ｄから、ヨーク要素の中空筒状ドラム１２；１２’、１２’’、１２’’’；２２ｃ；２２ｄが、これらの外側ジャケット面に、少なくとも１つの周囲溝１２ａおよび／または少なくとも１つの周囲段差１２ｂを有することができ、かつ／またはこれら中空筒状ドラムの内面に段差形状１２ｃを持つことができることも分かる。
【００４８】
図１ａから図２、図４ｃおよび図４ｄから、ヨーク要素の第１の蓋１１’および／または第２の蓋１１’’が、測定容積ＭＶに向かって突出するその側部に、環状溝、段差１１ａ’；１１ａ’’または肩部１１ｂ’；１１ｂ’’をリミットストップとしてまたは軸方向の断片１３’，１３’’を保持するために有してもよいことも同様に明確に見てとれる。
【００４９】
たとえば図２示されているように、ヨーク要素の第１の蓋１１’および／または第２の蓋１１’’は、円盤形状にすることができ、あるいは軸方向において測定容積ＭＶから離れる円錐形にテーパーを付けることができる。
【００５０】
図面に特に示されていない本発明の実施の形態では、ヨーク要素の第１の蓋１１’および／または第２の蓋１１’’は、ｚ軸に沿って、測定容積ＭＶに向かって軸方向に突出するセンタリング部を有することができる。
【００５１】
図３ａに示されているように、ヨーク要素は単一の中空筒状ドラム１２を有することができる。しかしながら、図３ｂに示されているように、ヨーク要素は、軸方向に一列に配置される複数の中空筒状ドラム１２’，１２’’，１２’’’を有することもできる。
【００５２】
図３ａ、図３ｂおよび図５ａから図５ｄは、ヨーク要素の中空筒状ドラム１２；１２’，１２’’，１２’’’が各々、ｚ軸に対して対になって互いに直径方向に対向して配置されている開口１２ｉ；１２ｉｉ；１２ｉ’；１２ｉｉ’；１２ｉ’’；１２ｉｉ’’；１２ｉ’’’；１２ｉｉ’’’またはアクセス穴を有する本発明の実施の形態を示す。これらの開口またはアクセス穴は、異なる幾何学的な構成を持つことができる。
【００５３】
図６ａおよび図６ｂは、本発明に係る磁石配置で用いることができる、磁石要素の分割構成としての複数の選択肢を示す。このように、図６ａは周に沿って８分割されている、分割された磁石リングアセンブリを示し、他方、図６ｂは周に沿って１６分割され、かつ軸方向に４分割されているアセンブリを示す。
【００５４】
図７ａから図８ｂは各々、矢印によって示されている磁化を持つ磁石リングアセンブリを具体的に示す。
【００５５】
図７ａは、軸方向の磁化を持つ分割されていない磁石リングアセンブリを示す。
【００５６】
図７ｂは、周に沿って１６区分され、軸方向の磁化を持つアセンブリを示す。
【００５７】
図７ｃは、周に沿って１６区分され、径方向の磁化を持つアセンブリを示す。
【００５８】
図８ａは、径方向の磁石断片を有するドラムアセンブリを示す。
【００５９】
図８ｂは、軸方向の磁化も径方向の磁化も両方持つ磁石断片を示す。
【００６０】
図９は、測定容積が示されており、磁束線にほぼ連続する磁化矢印がある、本発明に係る配置の断面正面図をさらに示す。複数の磁極片要素が、非磁性材料の中央の締結要素１６’，１６’’、特に、ピン、ボルトまたはねじにより、それぞれが隣接しているヨーク要素の第１の蓋の１１’または第２の蓋１１’’に固定されていることも見てとることができる。
【００６１】
図１０ａは、２分割されている１部品設計の磁極片要素を示す。
【００６２】
図１０ｂは、別体の磁極リング１５ｃを持つ２部品設計の（同様に２分割されている）磁極片要素を示す。
【００６３】
図１０ｃは、磁極板１５ａ、磁極キャップ１５ｂおよび追加の磁極リング１５ｃを有する磁極片要素の３部品設計を示す。
【００６４】
最後に、図１１は、すでに図１にも示されているような、本発明に係る磁石配置を示す。ただし、この磁石配置は、さらに、締結要素と、蓋要素を調節する調節要素も含んでいる。特に、それぞれ蓋１１’，１１’’とドラム１２，１２’’との間の当接面には、調節ねじとして複数の調節要素１７’，１７’’が設けられ、これにより、それぞれ蓋１１’，１１’’とドラム１２，１２’’との間の当接角度および／または当接距離（好ましくは１ｍｍ以下の範囲）を調節することができ、したがって、磁場を均一にすることができる。この場合、たとえば六角形の頭部を備えることができる調節ねじ１７’を用いることが可能であり、その六角形の頭部を用いて、これらの調節ねじ１７’をそれぞれの蓋１１’，１１’’にある付随するねじ孔内でまわすことによって蓋１１’，１１’’を上昇させることができる。たとえば六角ねじ（Ａｌｌｅｎ  ｓｏｃｋｅｔ）を備えることができるさらなるねじ１７’’を用いて、蓋１１’，１１’’をそれぞれのドラム１２，１２’’に対して締結することができる。
【００６５】
本発明に係る磁石配置を製造するために、
―ヨーク要素の、蓋１１’，１１’’および１つ以上の中空筒状ドラム１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄを用意する工程と、
―１つ以上のドラム１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄの内面に径方向磁石リング１４’，１４’’を配置する工程と、
―ヨーク要素の第１の蓋１１’および第２の蓋１１’’に軸方向磁石１３’，１３’’およびポールシューを固定する工程と、
―蓋１１’，１１’’に固定された軸方向磁石１３’，１３’’を磁極片とともに、１つ以上のドラム１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄ内で径方向に位置するそれぞれの径方向磁石リング１４’，１４’’に入れ、これにより、蓋１１’，１１’’はヨーク要素の１つ以上の中空筒状ドラム１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄに支えられ、軸方向磁石１３’，１３’’は径方向磁石リング１４’，１４’’内で少なくとも部分的に径方向に、決められた位置に配置される工程と
を備える方法を用いることができる。
【００６６】
磁場を均一にするために、第１の蓋１１’および／または第２の蓋１１’’をｚ軸に対して傾け、かつ／または径方向に回転させる。
【００６７】
径方向磁石リング１４’，１４’’は、突起、段差１２ｂまたは溝１２ａによって事前に規定された位置で１つ以上の中空筒状ドラム１２；１２’，１２’’，１２’’’；２２ａ；２２ｂ；２２ｃ；２２ｄの内面に実装される。
【符号の説明】
【００６８】
１１’  第１の蓋
１１’’  第２の蓋
１１ａ’；１１ａ’’  環状溝
１１ｂ’；１１ｂ’’  肩部
１２，１２’，１２’’  中空筒状ドラム
１２ａ  周囲溝
１２ｂ  周囲段差
１２ｃ  段差形状
１２ｉ；１２ｉｉ  開口
１３’  第１の筒対称軸方向磁石
１３’’  第２の筒対称軸方向磁石
１４’，１４’’  筒対称径方向磁石リング
１５ａ  磁極キャップ
１５ｂ  磁極板
１５ｃ  磁極リング
１６’，１６’’  締結要素
１７’，１７’’  調節要素
ＭＶ  測定容積
ｚ  ｚ軸
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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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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