(57)【要約】  磁極片の設計が開示される。実施態様において、磁極片は、後面を含み、該後面は少なくとも１つのチャネルを含む。実施態様において、磁極片は、協働するシミングロッドを受け入れるための少なくとも１つの穴を含む。また、磁極片を含む磁石配列および磁気共鳴装置、および、実施態様における磁石配列での磁極片の使用も開示される。
2015513074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後面、前面および端部を含み、長さを有する、磁極片であって、前記後面は、少なくとも１つのチャネルを含む、前記磁極片。
【請求項２】
前記少なくとも１つのチャネルが、前記長さの実質的にすべてに渡って伸びている、請求項１に記載の磁極片。
【請求項３】
１以上の前記チャネルを含む、請求項１に記載の磁極片。
【請求項４】
前記チャネルが、前記長さの一部にわたって伸びている、請求項１に記載の磁極片。
【請求項５】
前記チャネルが、
ａ）実質的に滑らか、または
ｂ）実質的に稜がつけられた、または
ｃ）突起およびくぼみの内の少なくとも１つを含む、
表面を含む、請求項１に記載の磁極片。
【請求項６】
前記磁極片の位置を調節するために駆動可能なポジショナーを含む、請求項１に記載の磁極片。
【請求項７】
前記磁極片がさらに前面を含み、前記前面が、
ａ）少なくとも１つの稜、または
ｂ）少なくとも１つの溝、または
ｃ）少なくとも１つの稜および少なくとも１つの溝
を含む、請求項１に記載の磁極片。
【請求項８】
前記磁極片が、その中に少なくとも１つの協働シミングロッドの挿入を受け入れるように構成される、請求項１に記載の磁極片。
【請求項９】
少なくとも１つのシミングロッドをさらに含む、請求項８に記載の磁極片。
【請求項１０】
ロッドを磁極片の中にねじ込み可能なように、前記磁極片が雌ねじ山を含み、前記ロッドが協働する雄ねじ山を含む、請求項９に記載の磁極片。
【請求項１１】
前記磁極片が、その中に少なくとも１つの協働するシミングロッドの挿入を受け入れるように構成される、請求項７に記載の磁極片。
【請求項１２】
請求項１に記載の磁極片を少なくとも１つ含む、磁石配列。
【請求項１３】
請求項７に記載の磁極片を少なくとも１つ含む、磁石配列。
【請求項１４】
請求項８に記載の磁極片を少なくとも１つ含む、磁石配列。
【請求項１５】
磁場をシミングする方法であって、磁場をシミングするためのチャネルを規定する後面を含む磁極片を使用するステップを含む、前記方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのシミングロッドを調節するステップをさらに含み、前記調節が、
ａ）前記磁場のシミュレーション、または
ｂ）前記磁場をシミングするために測定された場マップから抽出された前記磁場のパラメータ
に基づく、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
サンプル内に磁気共鳴を引き起こすための装置であって、請求項１に記載の磁極片を含む、前記装置。
【請求項１８】
磁場をシミングするための請求項１に記載の磁極片の使用。
【請求項１９】
磁場をシミングするための請求項６に記載の磁極片の使用であって、前記シミングが、前記磁極片を位置決めするために前記ポジショナーを使用することを含む、前記使用。
【請求項２０】
請求項１に記載の磁極片を使用してシミングされた磁場。
【請求項２１】
サンプル内に磁気共鳴を引き起こすための、請求項１に記載の磁極片の使用。
【請求項２２】
請求項１に記載の磁極片を含む、磁気共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本対象は、磁極片およびその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連のある背景技術の文献は、以下のものを含む。
１．  Ernst, R. R., Bodenhausen, G., and Wokaun, A., Principles of Nuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions, International Series of Monographs on Chemistry - 14, Oxford University Press, 1990.
２．  Halbach, K., 「Design of Permanent Multipole Magnets with Oriented Rare Earth Cobalt Material,」 Nuclear Instruments and Methods 169, 1-10, 1980.
３．  Moresi, G. and Magin, R., 「Miniature Permanent Magnet for Tabletop NMR,」 Concepts in Magnetic Resonance Part B: Magnetic Resonance Engineering 19B (1), 35-43, 2003.
４．  Rose, N. E., 「Magnetic Field Correction in the Cyclotron,」 Physical Review 53, 715-719, 1938.
５．  Hamermesh, M., Group Theory and its Application to Physical Problems, Reading, MA, Addison-Wesley, 1962.
【０００３】
６．  Innovating Approaches to the Generation of Intense Magnetic Fields: Design and Optimization of a 4 Tesla Permanent Magnetic Flux Source, Bloch. F, et al, IEEE Transactions on Magnetics 34, p2465, 1998.
７．  U.S. patent application, Publication No. US2011/0137589 A1, and PCT Application, Publication No. WO 2011/066652, filed December 1, 2010 both owned by the applicant and entitled 「METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING HOMOGENEOUS MAGNETIC FIELDS」.
８．  US Patent 3,611,223 to Utsumi, issued October 5, 1971.
９．  US Patent 4,093,912 to Double et al., issued June 6, 1978.
１０．  US Patent 4,580,098 to Gluckstern, et al., issued April 1, 1986.
【０００４】
１１．  US Patent 4,673,882 to Buford, issued June 16, 1987.
１２．  US Patent 4,758,813 to Holsinger et al., issued July 19, 1988.
１３．  US Patent 5,003,276 to  Sarwinski et al., issued March 26, 1991.
１４．  US Patent 7,199,689  to Abele, issued April 3, 2007.
１５．  US Patent 6,768,407 to Kohda and Kumuda, issued on July 27, 2004.
【０００５】
１６．  US Patent application publication 2002/0179830 A1 「HALBACH DIPOLE MAGNET SHIM SYSTEM」, published December 5, 2002.
１７．  US Patent application publication 2009/0128272 A1 「HALBACH MAGNET ARRAY FOR NMR INVESTIGATIONS」, published May 21, 2009.
１８．  US Patent application publication 2010/0244828 A1 「ADJUSTABLE PERMANENT MAGNET ASSEMBLY FOR NMR AND MRI」, published September 30, 2010.
法で許容される場合、本明細書で引用されるすべての参考文献は、それらの全体が本明細書に参照として取り込まれる。
【０００６】
背景技術
多くの技術分野において、磁場の空間分布を慎重に制御することが望ましい。よく制御された磁場は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法、および、他の磁気共鳴（ＭＲ）の応用において、特に重要である。多くのＮＭＲ分光法実験において、強度のある静磁場が研究中のサンプルを包含する空間領域に適用され、この場は、サンプルの磁気的な応答の重要であるが微妙な変化を観察するために、可能な限り空間的に一様であることが望ましい。また、多くのＮＭＲ適用においても、実用的である限りの強度のある静磁場を有することが望ましい。
【０００７】
ＮＭＲデバイスにおいて強度のある静磁場を提供するために、少なくとも３つの種類の磁石が使用されている。超電導電磁石、抵抗性電磁石、および、永久磁石である。永久磁石またはその配列は、低コストである、維持が容易であるまたはポータビリティが望まれる適用において、望ましいものである。
【０００８】
実際には、永久磁石は、磁極片を伴うことが多い。用語「磁極片」は、ここではより十分に規定されるが、概して、磁場に寄与するかまたは該磁場を成形するために、磁石の近くに置かれる磁気的に透過性の材料の一部を言う。
【発明の概要】
【０００９】
１つの実施態様において、後面、前面および端部、ならびに、長さを含む、磁極片であって、前記後面は、少なくとも１つのチャネルを含む、前記磁極片が開示される。
別の実施態様において、前記少なくとも１つのチャネルは、前記長さの実質的にすべてに渡って伸びる。
別の実施態様において、ひとつの磁極片は、１以上のチャネルを含む。
別の実施態様において、前記チャネルは、前記長さの一部に渡って伸びる。
【００１０】
別の実施態様において、前記チャネルは、
ａ）実質的に滑らか、または
ｂ）実質的に稜がつけられた、または
ｃ）突起およびくぼみの内の少なくとも１つを含む、
表面を含む。
別の実施態様において、前記磁極片は、前記磁極片の位置を調節するために駆動可能なポジショナーを含む。
【００１１】
別の実施態様において、前記磁極片は、前面をさらに含み、前記前面は、
ａ）少なくとも１つの稜、または
ｂ）少なくとも１つの溝、または
ｃ）少なくとも１つの稜および少なくとも１つの溝
を含む。
別の実施態様において、前記磁極片は、その中に少なくとも１つの協働シミングロッドの挿入を受け入れるように構成される。
別の実施態様において、前記磁極片は、少なくとも１つのシミングロッドをさらに含む。
【００１２】
別の実施態様において、前記磁極片は、雌ねじ山と、前記磁極片の中にねじ込めるように雌ネジと協働する雄ねじ山を含むロッドとを含む。
別の実施態様において、１つの実施態様における磁極片を少なくとも１つ含む磁石配列が開示される。
さらなる一連の実施態様において、磁場をシミングする方法であって、磁場をシミングするためのチャネルを規定する後面を含む磁極片を使用するステップを含む、前記方法が開示される。
【００１３】
別の実施態様において、少なくとも１つのシミングロッドを調節するステップを含む方法が開示され、前記調節は、ａ）前記磁場のシミュレーション、または、ｂ）前記磁場をシミングするために測定された場マップから抽出された前記磁場のパラメータに基づく。
別の実施態様において、サンプル内に磁気共鳴を引き起こすための装置であって、１つの実施態様における磁極片を含む、前記装置が開示される。
別の実施態様において、磁場をシミングするための、１つの実施態様における磁極片の使用が開示される。
【００１４】
別の実施態様において、磁場をシミングするための一態様による磁極片の使用が開示され、前記シミングは、磁極片を位置決めするためのポジショナーの使用を含む。
別の実施態様において、１つの実施態様における磁極片を使用してシミングされた磁場が開示される。
別の実施態様において、サンプル内の磁気共鳴を引き起こすまたは観察するための、１つの実施態様における磁極片の使用が開示される。
別の実施態様において、１つの実施態様における磁極片を含む磁気共鳴装置が開示される。
【００１５】
本対象の特徴および利点は、添付の図面において図示され、選択された実施態様の以下の詳細な説明を考慮することでより明らかになる。いずれ理解されることながら、開示および請求項に記載された対象は、この対象を逸脱しない範囲で様々な点で改善することが可能である。したがって、図面および説明は、事実上は実例であり、限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、ハルバッハ（Ｈａｌｂａｃｈ）シリンダーに基づいた磁石アセンブリの概略断面図である。
【図２】図２は、ハルバッハタイプの磁石配列および磁極片の構造の概略断面図である。
【図３Ａ−Ｊ】図３Ａ−Ｊは、第１実施態様における磁極片の一連の図である。図３Ａは、実施態様の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａにおける実施態様の後面図である。図３Ｃは、図３Ａにおける実施態様の前面図である。図３Ｄは、図３ＢのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図３Ｅは、図３ＢのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図３Ｆは、図３ＢのＺ−Ｚ線に沿った断面図である。図３Ｇは、図３Ａにおける実施態様の第１端面図である。図３Ｈは、図３Ｇを反対側から見た図である。図３Ｉは、図３Ａにおける実施態様の第１側面図である。図３Ｊは、図３Ｉを反対側から見た図である。
【００１７】
【図４Ａ−Ｈ】図４Ａ−Ｈは、第２実施態様における磁極片の一連の図である。図４Ａは、実施態様の斜視図である。図４Ｂは、図４Ａにおける実施態様の後面図である。図４Ｃは、図４Ａにおける実施態様の前面図である。図４Ｄは、図４ＢのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図４Ｅは、図４ＢのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図４Ｆは、図４ＢのＺ−Ｚ線に沿った断面図である。図４Ｇは、図４Ａにおける実施態様の第１端面図である。図４Ｈは、図４Ｇを反対側から見た図である。
【図５Ａ−Ｃ】図５Ａ−Ｃは、第３実施態様の図である。図５Ａは、実施態様の斜視図である。図５Ｂは、図５Ａにおける実施態様の後面図である。図５Ｃは、図５ＡのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００１８】
【図６Ａ−Ｃ】図６Ａ−Ｃは、第４実施態様の図である。図６Ａは、実施態様の斜視図である。図６Ｂは、図６Ａにおける実施態様の後面図である。図６Ｃは、図６ＡのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図７Ａ−Ｃ】図７Ａ−Ｈは、第８実施態様を示す。図７Ａは、実施態様の斜視図である。図７Ｂは、図７Ａにおける実施態様の第１側面図である。図７Ｃは、図７Ｂを反対側から見た図である。
【図７Ｄ−Ｉ】図７Ｄは、図７Ｂおよび図７Ｃに垂直な方向から見た実施態様の上面図である。図７Ｅは、図７ＨのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図７Ｆは、図７Ａの実施態様の第１側面図である。図７Ｇは、図７Ｆを反対側から見た図である。図７Ｈは、図７Ｄを反対側から見た下面図である。図７Ｉは、図７ＤのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００１９】
【図８Ａ−Ｃ】図８Ａ−Ｃは、別の実施態様の断面図である。
【図９Ａ−Ｄ】図９Ａは、第５実施態様の斜視図である。図９Ｂは、図９Ａにおける実施態様の後面図である。図９Ｃは、図９Ａにおける実施態様の前面図である。図９Ｄは、図９ＢのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１０Ａ−Ｄ】図１０Ａは、第６実施態様の斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａにおける実施態様の後面図である。図１０Ｃは、図１０Ａにおける実施態様の端面図である。図１０Ｄは、図１０ＢのＸ−Ｘ線に沿った縦断面図である。
【００２０】
【図１１Ａ−Ｅ】図１１Ａは、第７実施態様の斜視図である。図１１Ｂは、図１１Ａにおける実施態様の後面図である。図１１Ｃは、図１１Ａにおける実施態様の端面図である。図１１Ｄは、図１１ＢのＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１１Ｅは、図１１ＢのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、第９実施態様の断面図である。
【００２１】
【図１３】図１３は、ホームポジションにあるシミングロッドを具備する、図６における磁極片である。
【図１４Ａ−Ｆ】図１４Ａ−Ｌは、実施態様の前面に関連するエッジリム（ｅｄｇｅ  ｒｉｍ）を示す。図１４Ａおよび図１４Ｂは、実施態様の前面上のリムの第１実施態様を示す。図１４Ｃおよび図１４Ｄは、実施態様の前面上のリムの第２実施態様を示す。図１４Ｅおよび図１４Ｆは、実施態様の前面上のリムの第３実施態様を示す。
【図１４Ｇ−Ｌ】図１４Ｇおよび図１４Ｈは、実施態様におけるエッジリムの表面のテクスチャリング（ｔｅｘｔｕｒｉｎｇ）を示す。図１４Ｉは、溝のあるエッジリムを具備する実施態様の斜視図を示す。図１４Ｊは、図１４Ｉにおける実施態様の前面図である。図１４Ｋは、図１４ＪのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１４Ｌは、図１４ＫのＺ領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
用語
本開示において、要素の特定の数の列挙は、そのような要素の数がより大きな任意の数である可能性を含むと理解される。したがって、例えば、磁極片が２つのシミングロッドを含むということは、磁極片が、少なくとも２つのシミングロッドばかりでなく、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または２より大きい任意の数のシミングロッドを含むことを指し、また、磁極片がチャネルまたは１つのチャネルを含むということは、同様に、磁極片が、少なくとも１つのチャネルばかりでなく、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１より大きい任意の数のチャネルを含むことを指す。同様に、１群の要素のうちの個々の１つに関して言及する場合は、そのような要素の任意の単独の１つまたはそのような要素の１以上が、特定の特性または特徴を有することを指す。
【００２３】
本開示において、用語「調節」が、磁極片、シミングロッド、磁気共鳴装置、または、関連する構造、操作またはパラメータの任意の場面に適用される場合、予想されるすべてのタイプの可能性のある調節を意味および含む。したがって、例えば、シミングロッドの調節は、寸法、位置、方向、長さ、直径、形状、材料および同類のものにおける変化のような物質的な調節を含み、また、ロッドの磁気的な特性を変更または別の方法で一次（ｐｒｉｍａｒｙ）または近接磁場上のロッドの効果を変調することが見込まれる、ロッド内の電流の適用または誘導、もしくは任意の他のステップを含む。
【００２４】
本開示において、用語「サンプル」は、この開示と整合するその最広義の可能な意味を有し、磁場を使用して実験またはテストされ得るまたはされるべき任意の品目または材料を意味し、もしくは、磁気共鳴を誘起または測定または検出するべきもの、もしくは、本開示の対象の実施態様を使用して実験すべきものである。特定の実施態様において、サンプルは、固体および非固体の物体および材料、生き物、非生物または死んだ材料、化学物質、構造、デバイス、ガス、液体および固体、または、上記の任意の組み合わせを含むまたは含むまたはから構成される。特定の実施態様において、限定されないが、サンプルは、１以上の有機体または組織を含み、有機体または組織は、植物、動物および微生物であるかまたはこれらを含み、人体および動物の被検体またはその一部を含む。限定されず、用語サンプルは、生き物、死んだものまたは非生物であれ何であれ、いかなる種類の実験用のまたは医学用の被検体をも含む。
【００２５】
本開示において、用語「磁極片」は、一次磁場へ寄与するかまたは成形するために用いる一次磁石の近くに置かれる、もしくは、一次磁場へ寄与するかまたは成形するために用いる一次磁石の近くに置かれるように意図されている、磁気的に透過性の材料の少なくとも一部を言う。実施態様において、磁極片および磁極片を含むアセンブリは、拘束空間内で用いるのに適しており、例えば、限定されないが、実施態様において、磁極片および磁極片を含むアセンブリは、実施態様においてハルバッハ配列であり、実施態様において磁気共鳴デバイス内にある磁石配列の中心空間または空洞内で用いるのに適している。特定の実施態様において、磁極片は、限定されないが、鉄、コバルト、ニッケルおよびこれらの合金を含む、任意の適した材料から成るかまたは該材料含み、任意の適した形状およびサイズであってもよい。
【００２６】
特定の実施態様において、磁極片は、広義にプリズム状、または、広義に断面が台形状であり、前面または後面もしくは前面および後面、もしくは、前面、後面、端部および長さを有する。当然のことながら、使用において、磁極片の前面は、磁極片の表面であるかまたは該表面を含み、該表面は、規定容積またはサンプル容積またはサンプルに向かって方向づけられるかまたは最も近く、磁極片がその場に影響を与えるように意図される基本的または関連する磁石より遠位である。反対に、磁極片の後面は、磁極片の表面または表面の一部を言い、当該表面は、その場に影響を与えるように意図される１以上の磁石に近接し、サンプルが位置決めされる規定容積またはサンプル容積より遠位である。
【００２７】
したがって、当然のことながら、概して断面が台形状の実施態様において、説明を明確化するために磁極片の側面および後面に概して異なる参照番号が付されていたとしても、実施態様において、側面は磁極片の後面の一部を形成すると理解され、また、実施態様において、チャネルが磁極片の後面内に含まれるということは、チャネルが磁極片の側面内に位置決めされる可能性があると理解される。
【００２８】
磁石が規定容積またはサンプル容積を囲むまたは部分的に囲む配列で組み立てられる場合、配列の構成磁石に関連する磁極片は、配列に取り囲まれた容積の中心に近い、規定容積またはサンプル容積に向かって内側に方向づけられたそれらの前面を有することになり、それらの後面は、包囲する一次磁石の外側に方向づけられて近接する。当然のことながら、実施態様における磁極片は細長い面を有し、実施態様においては、それらは好適に成形されたプレートの形状である。実施態様において、磁極片は１以上の前面を有し、実施態様において、１以上の後面を有する。実施態様において、磁極片の前面は、実質的に平らかまたはその表面の一部またはすべてにおいて実質的に湾曲している。
【００２９】
実施態様において、前面は、リムによる１以上のエッジ上で境界され、これはまた、エッジ、隆起したエッジまたは他の同様の用語によって呼ばれる。当然のことながら、一般的な用法では、これらの構造は、「稜」とも呼ばれるが、ここではこの用語は他の予想される稜構造との混同を避けるために避けられる。実施態様において、前面はその上にシムパネルを取り付けるように構成される。実施態様において、磁極片（単数）または磁極片（複数）は、関連する磁石または磁石配列と協働するように成形される。
【００３０】
実施態様において、限定されないが、磁極片は、シムロッドまたはシムパネルを受け取るかまたはこれらと協働するように構成され、ロッドまたは他のマウンティング（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）または固定構造に支えられるかまたは位置決めされるかまたはこれらを受け入れ、もしくは、利用者の必要に応じた磁気または他の特性に適応するように成形される。１つの実施態様において、磁極片は長さ約３．５インチで、その前面は幅約１．１インチである。断面は、実質的に台形であり、前面および角のある側面の間が６０°で、後面および側面の間が１２０°である二面角を具備するため、磁極片は、六角形の断面の空洞の中へぴったりとフィットする。
【００３１】
台形の高さ、すなわち前面から後面までは、約０．３２インチである。磁極片の前面上のエッジリムは、磁極片の全長にわたり、高さ約０．０４インチ（前面に垂直な寸法において）で、幅約０．０６インチである。後面は、チャネルを含み、該チャネルは、長さ約１．８０インチ、幅約０．３９インチおよび深さ約０．２４インチの方形平行六面体の形状である。シミングロッドを含む１つの変形実施態様において、シミングロッドを収容する穴は、直径約０．１２インチであって良く、シミングロッドを受け入れるためにねじが切られている。
【００３２】
実施態様の内の１つの実施態様において、シミングロッドは、長さ約２インチである。当然のことながら、上記寸法のすべては、異なる実施態様においておよび特定の要求に合うように種々に調節されてもよく、すべてのこのような変更は、当業者に直ちに明らかであり容易に実施可能である。
【００３３】
磁極片のための様々な形状、サイズ、材料および立体構造が、当業者により容易により特定され実施される。実施態様における磁極片デザインの例は、図面に示される。
【００３４】
本開示において、用語「位置」は、品目または物体の位置のあらゆる側面を意味および含む。限定されないが、位置は、物体の一次元、二次元または三次元の位置を言い、物体の任意の次元における方向を含む。本開示の一部において、位置は、磁極片の位置を言い、磁極片の任意の次元における並進的または回転的な変位を含む。
【００３５】
本開示において、用語「ポジショナー」は、磁極片またはシミングロッド、もしくは、磁極片およびそれに関連するまたは挿入されたシミングロッドの位置を調節するために使用可能な任意の装置またはアセンブリを意味する。実施態様において、ポジショナーは、ロッド、ブラケット、クリップ、スティック、ポール（ｐｏｌｅｓ）、ピン、ねじ、ボルト、スライド、ラチェット、凹部、マウンティング、または、磁極片の位置を何らかの方法で調節するための任意の他の好適な構造を含むかまたはこれらと関連する。
【００３６】
特定の実施態様において、ポジショナーは、１以上のねじ式ロッドまたはねじを含み、これらのサイズおよびピッチは、行われる調節の大きさおよび程度に資するような所望のものに選択される。このタイプの実施態様においては、当然のことながら、ロッドまたはねじの制御された回転は、ロッドまたはねじの変位をもたらし、よって、磁極片上の方向性のある力の運動または磁極片は、ロッドまたはねじとの係合によって移動され得る。
【００３７】
どちらの場合でも、ねじ山またはねじの移動は、磁極片の移動、および、ロッドまたはねじの方向または位置の移動を決定し、その回転の程度は、磁極片の移動の度合いおよび方向性を決定する。特定の実施態様において、磁極片は、マウンティング（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）ロッドに固定可能または拘束可能であり、実施態様において、そのようなロッドは、利用者が決定したパラメータに従って磁極片を位置決めするためのポジショナーの一部を形成するかまたは該ポジショナーと協働する。
【００３８】
実施態様において、そのようなポジショニングロッドは、非強磁性体であり、当業者には当然のことながら、別の実施態様において、ポジショナーのいくつかまたはすべての要素は、利用者の必要に応じて磁気的に透過性または非透過性、強磁性または非強磁性である。当然のことながら、材料は、包囲する磁気の特性への効果または効果の欠如を参照して当業者により選ばれる。ハルバッハシリンダーを使用する場合、実施態様における磁極片は、配列の中心空洞内に位置決めされ、図１および図１２に大まかに図示されるように、所望のサンプル容積を囲むかまたは部分的に囲む。
【００３９】
実施態様において、ポジショナーは、磁極片内の協働するねじ穴に係合するねじ式ロッドを含む。実施態様において、シミングロッド穴は、そのようなねじ式ポジショニングロッドを受け取るための穴として機能し得る。当然のことながら、この予想される配置において、ポジショニングロッドの回転は、磁極片または磁極片の一部のねじ式ロッドに対する変位の助けとなる。したがって、ロッド（単数）またはロッド（複数）の回転は磁極片の位置を制御可能な増加量で調節するための助けとなる。
【００４０】
他の実施態様において、ポジショナーは、磁極片の協働する指定された領域に係合可能なねじ式ロッドまたは他の機械的リンク機構を含み、これらは磁極片上に及ぼされる力またはトルクを介して、磁極片の位置または方向を調節することを許容し、これは利用者がポジショナーを操作することにより制御可能である。シミングおよびポジショニングロッドの両方を含むロッドを位置決めするため、磁極片を位置決めするため、および、ロッドおよび磁極片の両方を位置決めするための種々の他の手段は、当業者により容易に特定および実施され、すべてのそのような代替は、ここで使用される用語「ポジショナー」および同様の用語によって予想される。
【００４１】
本開示において、用語「磁極片アセンブリ」は、１以上の付属構造を具備する磁極片の組み合わせを意味する。実施態様において、そのような付属構造は、限定されないが、１以上のシムパネル、シミングロッド（シムロッドとも呼ばれる）、マウンティング、またはポジショニングロッド、ポジショナーの一部またはすべて、フレームを含み、実施態様において、磁極片アセンブリは、上記の１以上または任意またはすべてを含む。実施態様において、磁極片アセンブリは、一次磁石または一次磁石配列または１以上の追加の磁極片アセンブリに、協働またはその中にフィットまたはフィットまたは係合または容易にアセンブル可能に構成される。用語「中心ケージ」または「ケージ（ｃａｇｅ）」は、磁極片アセンブリの一形状を言い、磁石配列の中心空洞の中へ挿入するために好適に取り付けられるアセンブル済みの一組または他の数字群の磁極片を含む。ケージの実施態様の例は、図７に図示される。
【００４２】
本開示において、用語「チャネル」が、磁極片に関して用いられる場合、磁極片の表面における任意の形態のチャネル、ミゾ、凹部、くぼみまたは凹面を意味し、磁極片内の規定容量における磁極的な透過性を減少または変化させる、磁極片の容積の任意の内部調節を意味する。したがって、限定されないが、別の実施態様において、チャネルは、磁極片を通って形成される穴を含み、該穴は、表面において解放または表面において解放でないまたは表面において部分的に開放されたもの、もしくは、閉鎖蓋を具備する中空溝、または、磁極片の内部にドリルされたまたは切り込まれたまたは形成された穴を含む。実施態様において、１以上のチャネルが、磁極片の後面上に提供され、複数のチャネルが提供される場合は、これらは同一または異なる長さ、幅または深さであってもよい。別の実施態様において、チャネルは、丸い角（隅肉）を有するか、または、楕円形、円形、半円形、三角形または台形の断面、もしくは、湾曲または非線形、もしくは、開放されているかまたは覆われている、もしくは、シミング穴を含むかまたは一端において解放でない。
【００４３】
実施態様において、チャネルは、所望の磁気的な特性を有するか、または、利用者の必要に応じた方法で、磁極片の物質的および磁気的な特性を、強化、軽減、増大、減少、もしくは、変更または調節するために選択された、任意の所望の材料で満たされる。実施態様において、チャネルは、磁極片の長さのすべてまたは実質的にすべてに渡って伸びており、実施態様において、チャネルは、磁極片の長さのごく一部に渡って伸びており、ごく一部とは、前記磁極片の長さより実質的に短くてもよく、磁極片の長さの約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９０％以上または未満であってもよい。複数のチャネルが提供される場合、実施態様において、複数のチャネルは実質的に同じ寸法であり、別の実施態様において、チャネルは異なる寸法を有する。
【００４４】
実施態様において、１以上のチャネルの内表面は、任意選択的に種々のテクスチャード加工が施され、実施態様において、部分的または全体的に平坦、稜形、波形、溝形、くぼみ形にされており、実施態様において、負荷に耐える突起または凹部または突起および凹部であり、実施態様において、任意の溝、稜、波、傷、および、他の広範な表面特徴が所望の方向性に方向づけられる。当然のことながら、磁極片のチャネルまたは前面上または他の表面に存在する稜は、幾何学的形状の選択肢を有し、特定の実施態様において、稜は、均一の断面、均一の高さ、均一の区分、均一の長さおよび均一の方向を有する。別の実施態様において、稜は、不均一の断面、不均一の高さ、不均一の区分、不均一の長さおよび不均一の方向を有し、実施態様において、切欠きが付けられる。そのような表面の変更のすべては、当業者により容易に理解され特定の目的に適するように実施される。
【００４５】
別の実施態様において、チャネルは、カッティング、プリフォーミング（ｐｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）、圧迫または任意の他の好適な手段で製造される。実施態様において、１以上のチャネルは、磁極片のすべての長さに渡って伸びる。他の実施態様において、１以上のチャネルは、磁極片の長さの一部に渡ってのみ伸びるか、または、磁極片の長さより実質的に短い長さに渡って伸びる。複数のチャネルが提供される場合、利用者の必要に応じて、これらはサイズ、形状が決められてよく、同一の方法または異なる方法で満たされる。実施態様において、磁極片は、１のチャネルを含み、別の実施態様においては、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２またはそれ以上のチャネルを含む。
【００４６】
複数のチャネルが提供される場合、実施態様において、それらは磁極片の長さの一部またはすべてに渡って伸びるかまたは対称的に配置されるかまたは非対照的に配置され、もしくは、縦方向に方向づけられるか横方向に方向づけられるか、もしくは、同じまたは異なる長さ、深さ、幅であり、もしくは、同じまたは異なる幾何学的形状を有する。実施態様において、１以上のチャネルを含み、当然のことながら、別の実施態様において、そのようなチャネルは、同等または異なる長さであってもよく、同等または異なる間隙を置いてもよい。同様に、実施態様において、チャネルは、真っ直ぐまたは湾曲していてもよく、これらの長さまたは幅に沿って連続的または非連続的であってもよい。
【００４７】
本開示において、用語「シミングロッド」は、磁極片に近接する磁場を調節するために使用するシミングロッドを意味し、用語「シミング穴」は、協働するシミングロッドのその中への挿入を受け入れるように成形されサイズ決めされた、磁極片における穴を意味する。実施態様において、シミングロッドは、磁気的に透過性の材料から作られ、その磁気的透過性は、磁極片自体の磁気的透過性と類似または同じである。特定の実施態様におけるシミングロッドおよび穴は、円筒状または多角形状または任意の他の断面を有し、シミングロッドおよび穴は、磁極片に対して調節されるシミングロッドの位置のための所望の自由度を許容するために、様々な方法で任意選択的に成形される。
【００４８】
特定の実施態様において、限定されないが、シミングロッドおよび穴は断面を有し、該断面は、実質的に規則的または不規則的であり、実質的に円形、楕円形、三角形、四角形、正方形、ひし形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形であり、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれ以上の側面を有する。シミングロッド穴は、すべての側面が囲まれている必要はなく、いくつかの実施態様において、シミング穴は、溝、くぼみまたは一端に沿って開放のチャネルであることは理解されるであろう。実施態様において、シミングロッドまたはロッドは、磁極片に対して位置決めされるが、その中に挿入されず、他の実施態様における磁極片は、シミングロッドまたはロッドを収容するための協働するチャネルまたは穴を組み込むこともさらに理解されるであろう。
【００４９】
実施態様において、電流がシミングロッドに適用されるか、または、シミングロッドは、その磁気的な特性を変更するように取り扱われ、実施態様において、そのような取扱いまたは電流の適用は動的であり、実施態様において、入力に対応し、実施態様において、そのような入力は、シミングされる磁場について、利用者からまたはモデリングからまたはモニタリングからまたは測定からまたは予測から導出される。さらに理解されるであろうことながら、ポジショニングロッドまたはシミングロッドが、回転されるか、または、相互関係のねじ山を使用して協働する穴に係合し、ロッドおよび穴の幾何学的形状は、この使用を促進するために調節される。
【００５０】
理解されるであろうことながら、記述子「螺（ｔｈｒｅａｄｉｎｇｌｙ）」は、相互的に螺嵌するようなことを説明するために代替的に使用され得る。理解されるであろうことながら、磁極片に関連するシミングロッドについて言及する場合、そのようなシミングロッドは、そのような磁極片に近接し、実施態様において、そのような磁極片の中に挿入され、実施態様において、そのような磁極片の外側であるが少し距離を置いて単に位置決めされる。例として、限定されないが、シミングロッドは、図７において要素７３２として特定される一方で、磁極片の中へは挿入されず、概して７００で指定されるケージ構造の中へ挿入され、ケージ構造７００に含まれる少なくとも１つの磁極片と「関連する」と理解される。
【００５１】
実施態様において、シミングロッドは、シミングロッド受け穴の内側表面上の協働する相互的なねじ山にねじ込まれて係合する。実施態様において、そのようなねじ込み係合は、ロッドを位置決めするため、および、ロッドを穴の中に固定するために働き、ロッドの幾何学的形状およびロッド受け穴は、必要な回転を許容するために選択される。シミングロッドおよび磁極片を相互に係合または位置決めするための別の種々の手段は、当業者により容易に分かるであろう。
【００５２】
本開示において、用語「シミング」は、限定されないが、磁石配列によって生成された一次場における不均一性を含む、磁場の不均一性を抑制するための任意の方法を言う。より確実にいえば、用語シミングは、シミング効果が、電流を適用して生成した誘起された利用者が決定した磁気的なシミング場により達成される動的なシミングと、シミング効果が、強磁性体または所定の磁気的特性を有する他の物体の位置だけで達成される受動的なシミングとを共に含むことが理解されるであろう。
【００５３】
実施態様において、前記位置決めは、利用者の直接制御の下であってもよく、または、一次磁場の測定から導出された、空間的なまたは一時的な特徴を含む、データを活用するシステムの自動制御の一部であってもよい。したがって、動的に制御されたシムパネルおよびシムトレース（ｔｒａｃｅ）の使用、磁極片の使用、および、上記の内の任意の構造的調節の使用は、ここで使用される用語「シミング」の範囲内にすべて含まれる。
【００５４】
本対象の実施態様において、磁場は、一次磁場であり、実施態様においては核磁気共鳴（ＮＭＲ）機械である、磁気共鳴デバイス内で生成または保持され、また、実施態様において分光計であり、実施態様において小型ＮＭＲ機械である。シミングの１つの方法は、その中で一次磁場が制御される好適な容積の近くに位置決めされる導体要素に電流を適用することであり、そのような導体要素もまた、関連する磁石または磁極片の近くに位置決めされる。シミングのもう１つの方法は、そのような好適な容積の近くに位置決めされる磁気的に偏極した要素の位置を変更することである。
【００５５】
ここで使用される用語シミングは、すべてのこのような方法およびその適応を考慮する。本開示において、用語「シムパネル」は、導電性のシムパスを載置する組み立て体を言い、該シムパネルは、磁石または磁極片に対して要望通りに取り付けることができ、関連する磁場をシミングするために使用される。実施態様において、シムパネルは、磁極片上または近くに取り付けられ、実施態様において、シムパネルは、磁極片の前面上に取り付けられる。いくつかの実施態様において、シムパネルは、一枚の回路基板または複数の回路基板である。
【００５６】
本開示において、用語「磁気共鳴」または「ＭＲ」は、磁場または場内のサンプルの磁気モーメントの共鳴再配列（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｒｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を意味し、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）および強磁性共鳴（ＦＭＲ）を含む。本発明は、一般的な静磁場をより均一な状態にするための方法および装置に関連するため、実施態様において、本発明はまた、イオンサイクロトロン共鳴またはトラップイオンまたは粒子ビーム技術に適用される。
【００５７】
説明の簡略化のために、ここで使用される用語磁気共鳴またはＭＲは、これら別の適用のすべてを含むと理解される。特定の適用および実施態様において、装置および方法は、ＮＭＲに適用され、実施態様において、これらはＮＭＲ分光法またはＮＭＲ画像装置に適用される。磁場に曝された場合に磁気共鳴を表示する材料は、磁気的に共鳴またはＭＲ活性核種または材料と呼ばれる。
【００５８】
本開示において、用語「一次磁石」は、磁気共鳴適用に使用するための一次磁場に寄与する１以上の磁石を言う。実施態様において、そのような磁石は、２以上存在し、それらの間の場（「一次場」と言う）の均一性は、１以上の磁極片、シミングパス、シミングパネルおよびシミングロッドの使用によって変調または向上される。
【００５９】
本開示において、磁極片が挿入される「磁石配列」は、所望の磁場を生成するように設定される磁石の配置を意味し、ハルバッハシリンダーまたはハルバッハ配列を含む。この文脈において、「シリンダー」は、線分に沿って少なくとも一部が並進対称な形状を意味するために広義に定義される。特定の実施態様において、シリンダーは、円形、四角形、長方形、六角形または八角形の断面を有するか、または、断面は他の形状を有する。
【００６０】
実施態様において、実施態様における磁極片は、限定されないが、１以上の一次磁石が各磁極片の外側に置かれ得る配列を含む、任意の形態の磁石配列内に含まれるかまたは関連して使用され、磁気的に透過性の材料が、一次磁石のさらに外側に置かれることで、磁束を拘束する。２つのタイプの上記配列は、「ポークおよびヨーク」アセンブリ、または「シールド」磁石アセンブリとして知られている。当然のことながら、磁石配列の他の様々な幾何学的形状が採用され、当業者により容易に評価および実施される。
【００６１】
本開示において、用語「一次」または「主」場または一次または主磁場を用いる場合は、磁気共鳴適用のために装置内に生成される一次場を意味する。場または磁場に対する一般的な言及は、そのような一次または主磁場を含むと理解される。
【００６２】
本開示において、用語「サンプル容積」は、サンプル内の磁気共鳴の存在、欠如または特徴の検出を含む、サンプルの磁気共鳴特性を検出する目的のために、主または一次磁場に、サンプルが置かれるおよび曝され得る空間の容積を言う。サンプル容積は、任意の好適な寸法であり、実施態様において、囲まれているかまたは部分的に囲まれており、もしくは、真空または部分的に真空または調節雰囲気であるかまたはであることが可能である。
【００６３】
実施態様において、サンプル容積は、磁石配列の中心空間または空洞内の領域である。実施態様において、サンプル容積は、その周りに、磁極片、シムパス、シムパネルおよび必要または望ましいそのような他の装置が並べられる。特定の実施態様において、サンプル容積は、六角形状または円筒状または他の形状の空洞であるかまたはこれらの範囲内かまたはこれらを含み、実施態様において、１つまたはそれ以上または複数の磁石によって境界される。実施態様において、サンプル容積は、サンプルをスピン、回転または移動するために適した装置を含む。
【００６４】
本開示において、磁場またはそこに含まれる不均一性の「変調」は、空間的または時間的な任意の点における場の構造における印象的な１以上の所望の制限を言う。したがって、変調は、概して場または不均一性の望ましい特性の達成または望ましくない特性の抑制を言う。
【００６５】
本開示において、「検出」、「測定」、「解析」、「観察」および同様の用語を磁気共鳴に関して用いる場合は、サンプル内の磁気共鳴の存在、欠如、量、質または特性を証明、数値化または解析するための任意の試みを言う。したがって、これらの用語は、すべてのそのような試みを予想および含むと理解され、サンプルが検出可能な磁気共鳴を表示しない場合、または、そのような磁気共鳴の特徴の検出または解明を失敗した試みを含む。
【００６６】
本開示において、「誘起」、「引き起こす」、「推進」、「生成」および同様の用語は、磁気共鳴に関して使用される場合、サンプル内の磁気共鳴を引き起こす、誘起する、推進するまたは変更するための任意の試みを言う。したがって、これらの用語は、結果的にサンプルが検出可能な磁気共鳴を表示しない場合であっても、磁気共鳴の発生を推進する条件が設立された状態を予想および含む。
【００６７】
本開示において、磁場または不均一性の「幾何学的構成」は、その測定されたまたは推測された関数形式が、好適な容積内の位置を特徴づける空間的変数の個別関数の合計として表現される場合、磁場の構成または不均一性を言う。個別関数のセットは、球、円柱または三次調和関数、スカラーまたはベクターまたはテンソル調和、ベッセル関数または他の関数のセットなどの任意の好適なセットであってもよい。
【００６８】
本開示において、不均一性の「抑制」は、磁場における望ましくない不規則性または歪みを、訂正、平坦化、調節、克服または変更するための、磁場の幾何学的構成に対する任意の調節を言う。実施態様における抑制は、完全または部分的な抑制を含み、実施態様において、磁場の１以上の幾何学的構成に作用する。特定の実施態様において、抑制は、所定の望ましい程度の均一性を採用するための磁場を引き起こすために作動される。
【００６９】
本開示において、実施態様において使用される任意の構造または構造の一部は、任意の好適な材料から作られるか、から成るか、または含む。例えば、実施態様において、磁極片または任意の他の磁気的に透過性の構成は、ミューメタル（ｍｕ−ｍｅｔａｌ）またはパーマロイなどの高透過性材料から作られる。当業者には明らかなように、これらおよび他の材料は、Ｈｉｐｅｒｃｏ（登録商標）、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｈｙｍｕ８０（登録商標）、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ４９（登録商標）、Ｎｉ４９（登録商標）またはＡｌｌｏｙ  ４７５０（登録商標）などの商品名または商標の下で販売されている。
【００７０】
実施態様において、磁石配列は、限定されないが、ネオジム−鉄−ホウ素、サマリウム−コバルト、アルニコ、または、任意の他の好適な合金または材料を含む、任意の好適な材料から作られる永久磁石を含む。いくつかの実施態様において、そのような永久磁石材料は、その容積全体に渡って均一に磁化され、別の実施態様において、そのような材料は、不均一に磁化され、すべては、当業者により知られているかまたは理解されている方法で、利用者によって決定される。当業者は、任意の与えられた適用のための好適な材料を容易に選択、適応および連携するであろう。
【００７１】
序論
他の技術分野にあるような磁気共鳴において、特定の容積の磁場を生成するための１つの方法は、永久磁石を容積の近くまたは周りに置くことである。小さな容積において実質的に強い場を生成するための１つの比較的効果的なデザインは、永久磁石材料が明確に規定された方法で方向づけられ、中心空洞の周りに配置される、ハルバッハシリンダーである。
【００７２】
図１は、ハルバッハ型デザインにおける磁石の構造例の断面を示す。アセンブリは、概括的に１００で指定される。六角形磁石１４０のそれぞれは、矢印１１５で示される個々の磁化方向を有する。個々の磁石は、中心空洞１２０を取り囲む円筒状配置を形成する。使用において、サンプルは、概して中心空洞１２０の中心または中心に近い規定サンプル容積またはサンプル空間１３０内に位置決めされる。
【００７３】
ハルバッハシリンダーは、一般に強化された場強度および均一性の両方を提供すると見なされる。図１は、全体として、アセンブリの概して六方対称の対称軸Ｘに沿った図であり、サンプル容積は、この軸Ｘに沿って下方に伸びる空洞によって規定され、軸Ｘは、用紙に垂直であり、読者から離れる方向に用紙の中へ伸びる。ＹおよびＺ軸は、図１に示され、当業者には明らかなように、Ｘ、ＹおよびＺ軸は、お互いに垂直である。
【００７４】
磁石配列における磁場の強度を増加させる１つの方法は、磁極片を使用することであり、該磁極片は、磁場内に置かれた場合に、磁気的透過性を獲得することができる。この透過性は、磁極片の近くの空間領域における磁場の強度を、磁極片が存在しない場合の値より大きな値まで増加することができる。適用においては、磁極片を個々に使用するより、組で使用することが望ましい場合がある。
【００７５】
図２は、ＭｏｒｅｓｉとＭａｇｉｎによって説明された、概して２００で示される、ハルバッハ型磁石デザインの基本的特徴を概略的に示す。アセンブリは、アルミニウムマトリックスなどのマトリックス２４５に組み込まれる個々の円筒形磁石２４０を含む磁石配列２８０を含む。個々の磁石は、個々の磁場方向２１５を有する。磁石シリンダーは、相互に対向する磁極片２１０がその内側に取り付けられる中心空洞２２０を囲む。磁極片は、取り付け材料または構造２３５によって、周囲の一次磁石およびマトリックスに対して取り付けられる。検査されるサンプルは、通常は対向する磁極片の間のサンプル空間２３０内に置かれる。
【００７６】
本開示は、実施態様において、ハルバッハタイプの磁石内のような、拘束空間内で使用するのに適している、磁極片デザインを提供する。実施態様において、デザインは、指定されたサンプル容積内の磁場の強度を増加させ、指定されたサンプル容積内の磁場均一性を増加させ、容積内の場を実質的、空間的に均一にし、製造欠陥を直接的に修正するのに役立つ。
請求項に記載された対象の実施態様は、図１〜１４を一般的に参照して説明される。
【００７７】
第１実施態様
第１実施態様における磁極片は、概して図３を参照して説明される。
実施態様における磁極片は、概して３００で指定され、隆起したエッジ３７５を有する実質的に平らな前面３７０を具備する３０２で指定される本体を有し、後面３６０を有する。図示された実施態様において、磁極片は、対向する端部３１１、３１２および対角側面３１５、３１６を有する概して台形の断面である。見れば分かるように、チャネル３９０は、磁極片の後面３６０の中に形成される。チャネル３９０は、チャネルの長さを規定する端部３３５、３３６を有し、側面３３７、３３８および底面３４０を有する。
【００７８】
説明図から分かるように、チャネルは、磁極片の長さの一部にだけ伸び、直線的であり、断面が長方形であり、はっきりとした直角な角を有する。別の実施態様において、チャネル特徴は、丸い角（隅肉）または面取りされたエッジを有するか、または、楕円形、円形、半円形、三角形または台形の断面であるか、もしくは、湾曲または非線形、もしくは、開放されているかまたは覆われているか、もしくは、シミング穴を含むかまたは一端において解放でない。
【００７９】
図示された実施態様において、隆起したリム３７５は、磁極片の前面３７０の１以上のエッジの全体または一部に沿って走る。しかし、これらは他の実施態様においては省略されていることが理解されるであろう。さらに、理解されるであろうことながら、実施態様において、そのようなリムは、不均一な断面を有し、実施態様において、穴、切欠き、突起、くぼみまたは他の構造的特徴などの特徴を含み、実施態様において、様々な長さ、不均一な長さ、不均一な方向または不均一な区分である。
【００８０】
異なる実施態様において、種々の異なる断面および構造が可能であり、使用される。例であって、限定されないが、図３における実施態様において、前面３７０は、実質的に平らおよび長方形である。別の実施態様において、前面は、シムパネルまたは１以上のシムパスを受け入れるまたは含むために湾曲または成形される。
同様に、図３の図示された実施態様が、１のチャネルのみを含む一方で、別の実施態様においては、２、３、４、５、６、７、８またはそれ以上のチャネルが提供される。
【００８１】
実施態様において、チャネル３９０の１以上の表面は、そのすべてまたは一部において、実質的に平坦か、または、実質的に稜がつけられるか、または、少なくとも１つの突起およびくぼみを含む。実施態様において、隣接する表面の角またはエッジは、平縁化（ｆｉｌｌｅｔｅｄ）、傾斜付けまたは面取りされる。別の実施態様における底面表面３４０の一部またはすべては、実質的に平らまたは実質的に湾曲または段付きである。別の実施態様において、磁極片は、磁極片の位置または方向を調節するために作動可能（この用語は、ポジショナーが作動され得るということを指す）な関連するポジショナーを有する。
さらなる別の実施態様において、前面３７０は、少なくとも１つの稜、または、少なくとも１つの溝、または、少なくとも１つの稜および少なくとも１つの溝の両方を含む。
【００８２】
第２実施態様
第２実施態様における磁極片は、概して図４を参照して説明される。
実施態様における磁極片は、概して４００で指定され、隆起したエッジ４７５を有する実質的に平らな前面４７０を具備する４０２で指定される本体を有し、後面４６０を有する。図示された実施態様において、磁極片は、磁極片の長さを規定する対向する端部４１１、４１２および対角側面４１５、４１６を有する概して台形の断面である。分かるように、チャネル４９０は、磁極片の後面４６０の中に形成される。チャネル４９０は、端部４３５、４３６を有し、側面４３７、４３８および底面４４０を有する。
【００８３】
図示された実施態様において、隆起したエッジリム４７５は、磁極片の前面４７０の１以上のエッジの全体または一部に沿って走る。
分かるように、磁極片の本体４０２は、磁極片の端部４１１、４１２からチャネル４９０の端部４３５、４３６を通って伸びる、シミング穴４８３、４８４を含む。
以下の第３および第４実施態様は、好適なシミングロッドが組み合わされた、第３実施態様における本体を含む。
【００８４】
図５は、第３実施態様における磁極片を示す。
磁極片は、概して５００で指定され、磁極片の本体５０２は、端部５１１、５１２の間に伸び、前面５７０および後面５６０を有する。分かるように、磁極片本体５０２は、５９１および５９２で指定されるシミングロッドの挿入を受け入れるように構成される。１つの実施態様において、シム穴５８３および５８４は、磁極片５００の端部に提供される。分かるように、シミング穴５８３、５８４は、磁極片の関連する端部５１１または５１２から、チャネル５９０の隣接する端部に伸びる。明らかなように、穴５８３、５８４は、好適にサイズが決められるかまたは協働するシミングロッドを収容するように規定される。シミングロッドおよびシミング穴は、穴内でロッドを調節および固定することができるように協働するねじ山を含む。
【００８５】
理解されるであろうことながら、図５は、４つのシミング穴および４つのシミングロッドを図示しているが、別の実施態様において、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれ以上またはそれ未満のシミング穴、もしくは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれ以上またはそれ未満のシミングロッド、もしくは、上記の任意の組み合わせが提供される。
シミングロッドおよびシミング穴の図示された配置は対称であるが、別の実施態様において、ロッド、穴、または、ロッドおよび穴の配置は、利用者の必要に応じて、非対称であってもよい。
【００８６】
第４実施態様
図６は、第４実施態様を示し、シミングロッドの配置が、図５に示される対応する配置と異なる。図６の磁極片は、概して６００で指定され、端部６１１および６１２を有し、チャネル６９０は、後面６６０の中へくぼんでいる。図５のような同じ構成がシミングロッド６８３、６８４に提供され、同じ数のシミングロッド６９３、６９４も提供される。しかしながら、分かるように磁極片の第１側面６１５に向けて位置決めされたロッド６９３は、磁極片の他の側面６１６に向けて位置決めされたロッド６９４よりも、さらにチャネル６９０の中へ挿入される。したがって、この実施態様において、シミングロッドの配置は、磁極片の端部６１１、６１２の間に伸びる縦軸の周りで非対称であるが、磁極片の横軸の周りで対称である。
【００８７】
第５実施態様
第５実施態様における磁極片が図９に示される。実施態様は、概して９００で指定され、前面９７０とチャネル９９０を含む後面９６０とを含む本体９０２を有する。
【００８８】
見れば分かるように、磁極片の本体９０２は、端部９１１および９１２の間の長さで伸び、側面９１５、９１６の間で伸びる。前面９７０は、エッジリム９７５を具備し実質的に平らである。後面９６０はチャネル９９０を有し、該チャネル９９０は磁極片本体のすべての長さにおいて伸びているわけではない。分かるように、チャネル９９０の端部９３５、９３６は湾曲しており、断面においてチャネル９９０は、実質的に平らな底面９４０に実質的に垂直な側面９３７、９３８を有する。磁極片の端部９１１、９１２のそれぞれには、磁極片の縦軸に実質的に揃えられた単一のシミング穴９８３が提供される。示された構成において、単一のシミングロッド９９３は、シミング穴内に位置決めされ、チャネル９９０の中へ実質的に同等の長さ分だけ挿入されるため、アセンブリは、線Ｘ−Ｘの周りで対称である。
【００８９】
第６実施態様
概して１０００で指定される第６実施態様における磁極片が、図１０に示される。
見れば分かるように、磁極片の本体１００２は、端部１０１１および１０１２の間の長さで伸び、側面１０１５、１０１６の間で伸びる。前面１０７０は、エッジリム１０７５を具備し実質的に平らである。後面１０６０はチャネル１０９０を有し、該チャネル１０９０は磁極片本体のすべての長さにおいて伸び、その端部１０１１および１０１２において開放している。前面１０７０は、実質的に平らであり、エッジリム１０７５によって境界されている。縦断面において明らかなように、チャネル１０９０の深さは、その長さに沿って様々である。したがって、図１０Ｂの線Ｘ−Ｘに沿った縦断面図である図１０Ｄにおいて明らかなように、チャネル底面は、３つの区分１０５１、１０５２、１０５３に分けられ、中間区分１０５２は、区分１０５１、１０５３のどちらかよりも磁極片の本体１００２の中へくぼんでいる。見れば分かるように、断面において、チャネル１０９０は、それぞれ実質的に平らな底面領域１０５１、１０５２および１０５３に実質的に垂直な側面１０３７、１０３８を有する。
【００９０】
第７実施態様
第７実施態様における磁極片が図１１に示され、概して１１００で指定され、端部１１１１、１１１２の間の長さで伸びる本体１１０２を有する。前面１１７０は、実質的に平らであるが、エッジリム１１７５を有する。後面１１６０は、実質的に平らな底面１１５０および底面１１５０に実質的に垂直な側面１１３７、１１３８を有するチャネル１１９０を含む。
本体１１０２の側面１１１５および１１１６は、磁極片の側面１１１５、１１１６に沿って走る追加の溝１１２１、および、その端部における開口を含む。後面１１６０はまた、４つの短い溝１１２４を含む。
【００９１】
一連の実施態様におけるチャネルおよび前面の別の幾何学的形状
図８は、実施態様における磁極片のための異なる幾何学的断面形状を示す。第１および他の実施態様の別の実施態様において、チャネルは異なる断面を有し、磁極片の前面は異なる輪郭を有する。
したがって、図８Ａにおいて、湾曲した前面８７０は、垂直な側面８３７、８３８および底面８４０を有するチャネル８９０を含む、後面８６０と組み合わされる。
図８Ｂにおいて、前面８７１は平らであり、後面８６１は、湾曲した断面輪郭を有するチャネル８９１を含む。
【００９２】
図８Ｃにおいて、前面８７２は、実質的に平らであり、後面８６２は、傾斜した側面８９７、８９８および底面８９９を有する、実質的に台形形状のチャネル８９２を含む。
理解されるであろうように、様々なバリエーションが可能であり、当業者により容易に理解できるであろう。さらにまた理解されるであろうように、図８に幾何学的に提示されるチャネルの幾何学的形状および前面の幾何学的形状の組み合わせは、図示する目的のためだけであり、これに限定されず、すべての組み合わせが、別の実施態様において、および、別の実施態様と組み合わせて可能である。
【００９３】
第８実施態様
実施態様における磁極片が、磁石配列の中心空間の中へ挿入するためにアセンブルされる、第８実施態様が、概して図７を参照して説明される。
図７において、対向する磁極片７１０がアセンブルされ、磁石配列の中心空間の中にフィットするために好適に設定された、概して７００で指定されるユニットが示される。磁極片７１０は、概して図５に示される実施態様のものである。見れば分かるように、シミングロッド７８４、７８３は、磁極片の端部７１１、７１２の中へ挿入される。２つの協働する磁極片７１０は、図７Ｄの線Ｘ−Ｘに沿った断面図である図７Ｉに示されるように、向かい合って位置決めされ、前面７７０およびエッジリム７７５は、それらの間で少なくとも部分的に、指定されたサンプル容積７３０を含む容積７７６を規定する。対向して協働する磁極片７１０を含む中心ケージアセンブリ７００は、フレーム７２２によって共に保持される。
【００９４】
フレーム７２２は、縦方向の支柱７２４および末端部７２６を含む。末端部７２６は、シミングロッド７８３、７８４へのアクセスおよび位置決めを可能にするための切欠き７２８を包含する。見ればやはり分かるように、フレーム７２２は、穴７３４を通した追加のシミングロッド７３２の挿入および位置決めを可能にする。追加のシミングロッド７３２は、磁極片の中へ挿入されないが、使用者の必要に応じてそれらに隣接して存在する。サンプルは、空間７７６に導入され、当業者により容易に理解および利用される方法および装置を使用して、アクセス穴７３１を通してサンプル容積７３０内に位置決めされてもよい。
【００９５】
見れば分かるように、図示された実施態様において、２つの対向する磁極片アセンブリのそれぞれは、磁極片およびシミングロッドを含み、反対方向に方向づけられる。個々の磁極片内のシミングロッドの配置は、基本的に図５において見られる個々の磁極片５００である。図７のアセンブリにおいて見れば分かるように、１つの磁極片において、シミングロッドは、概してケージまたはアセンブリ７００の第１端に向けて変位し、対向する磁極片は、逆方向である。当業者は、アセンブリ７００に含まれる磁極片およびシミングロッドは、特定の目的のために必要または望ましい様々な別の構成で配置および調節されてもよい。
【００９６】
第９実施態様
実施態様における磁極片が、磁石配列内に位置決めされる実施態様が、概して図１２を参照して説明される。見れば分かるように、２つの磁極片１２１０が、六角形ハルバッハシリンダーまたは磁石配列１２８０の中心空洞１２２０内に並べられる。１つの実施態様において、磁石配列１２８０は、示されるように６つの個々の磁石１２４０を含み、それぞれは、個々の磁化方向１２１５を有する。別の実施態様において、示された６つの磁石は、概して図１に示される構成を有する大きなアセンブリにおける、中心の６つの磁石である。分かるように、使用において、磁極片１２１０の前面１２７０は、中心サンプル容積またはサンプル空間１２３０に最も近く、後面１２６０は、磁石配列１２８０によって規定される中心空洞１２２０の内側表面に実質的に概して従う。
【００９７】
好ましくは、別の実施態様において、磁極片は、本対象の任意の他の実施態様に従ってもよい。
第９実施態様の１つの一連の実施態様において、磁極片は、第８実施態様におけるケージアセンブリに含まれる。
実施態様において、磁極片は、磁石配列またはその中心空洞のすべての長さに渡って伸びる。様々な実施態様において、磁極片は、磁石配列またはその空洞より長い距離に渡って伸びる。他の実施態様において、磁極片は、空洞または磁石配列の長さのごく一部に渡ってのみ伸びる。
【００９８】
対称性の考慮
図５、６、７および１３は、概して実施態様におけるシミングロッドの配置の対称的態様を図示するために参照される。見れば分かるように、シミングロッドの配置の調節では、図５における配置は、図６における配置に調節可能である。同様に、対向するロッドが同じ距離を越えてチャネルの中へ挿入され、隣接するロッドが同じ距離（ホームポジション）を越えてチャネルの中へ挿入されるように、シミングロッドを位置決め可能である。したがって、システムは、端から端および左右の両方において鏡映対称性を表し、概して図１３に示される「ホーム」ポジションとして後で参照され、以下にさらに説明される。
【００９９】
「ホーム」ポジションにおいて、システムは全体的に一連の対称性を表し、シミングロッドがホームポジションから移動した場合は、そのいくつかは除外されてもよい。１以上の磁極片を含む実施態様においては、磁極片の形状、位置、方向または関連するシミングロッドの構成が同等であるため、追加の対称性が存在し得る。その場合、システムのためのホームポジションは全体的に、複数の磁極片上の対応するシミングロッドが、対応する距離と同様に位置決めまたは挿入されることを要求し、これは当業者に容易に評価される。
【０１００】
実施態様において、シミングロッドがホームポジションにセットされる場合の実施態様によって表される対称的な要素は、数学的に対称な群を形成する。実施態様におけるシミングロッドの好適なホームポジションは、概して図１３を参照して説明される。シミングロッド１３９３、１３９４は、磁極片１３０２内のシミング穴１３８３、１３８４内に位置決めされる。シミングロッドは、近位端部１３９８、１３９９を有し、これら端部は、磁極片のチャネル１３４０の中へ伸びる。チャネルの内側表面１３５１、１３５２からの端部１３９８、１３９９の距離が、それぞれすべて同じである場合、システムは全体的に、その最高の対称性を表し、シミングロッドは、それらのホームポジションにあると考えられる。
【０１０１】
この対称性は、シミング穴内でシミングロッドを移動し、前記距離がもはや同じでないことによって壊すことができる。実施態様において、磁場不均一性の幾何学的構成は、シミングロッドの一致した動きに関連させることができ、これらの関連性は、前記対称性の群の規約の説明によって解釈される。実施態様において、そのような関連性は、一次磁場における不均一性を訂正するためのシミングロッドの位置調節をガイドまたは知らせる。
【０１０２】
いくつかの実施態様において、システムが全体的に対称性を表すような方法で、磁極片をサンプル容積に対して位置決めすることが望ましい。例えば、選択された実施態様において、それ自体が対称性を表す実施態様における磁極片は、サンプル容積の一面上および他面上に位置決めされ、同一の磁極片は、概して図１２で図示される方法で、第１磁極片と反対の面上に位置決めされる。分かるように、システムは、多くの対称的要素を表す。実施態様において、シミングロッドを含み、別の実施態様において、磁極片内の穴に対応する、または、そのような穴に位置決めされるシミングロッドを含む。別の実施態様においては、図７における磁極片アセンブリまたは中心ケージの実施態様において図示されるように、シミングロッドは省略されるか、または、磁極片内の対応する穴内ではない磁極片の近くに位置決めされる。
【０１０３】
図５において、シミングロッド５９１、５９２は、磁極片アセンブリのための鏡映対称性が、左右にあるが、端から端にはないように位置決めされる。図６において、シミングロッド６９４は、システムが全体的に端から端でホームポジションの鏡映対称性を保つが、左右の鏡映対称性が失われるような位置に合わせて移動される。
【０１０４】
エッジリム
様々な実施態様におけるエッジリムの立体構造の実例となる変形例は、概して図１４Ａ−１４Ｌを参照して説明される。図１４ＡおよびＢに示され、概して１４０２で指定される１つの変形例において、エッジリム１４０４のそれぞれは、それらの内側面上に、階段状のくぼみまたは狭い領域１４０６を含む。図１４Ｃおよび１４Ｄで示され、概して１４１２で指定される別の変形例において、段階的なまたは湾曲したくぼみまたは狭い領域１４１６が、リム１４１４のそれぞれの内側面上に提供され、リムの幅における突然の遷移は回避される。図１４Ｅおよび１４Ｆに示される変形例は、概して１４２２で指定され、リム１４２４は、より広がった、より幅広いまたはより厚い部分１４２６を含む。
【０１０５】
図１４Ｇは、リム１４３４の表面のテクスチャリングを示し、図１４Ｈは、図１４Ｇの領域Ｙの拡大図である。大きな穿孔１３５および小さな穿孔１４３７が、主リム構造１４３４を通して提供される。
【０１０６】
図１４Ｉ、Ｊ、ＫおよびＬは、変更されたリム構造を示し、ここでは、溝、スロットまたはチャネル１４４９が、主リム構造１４４４に提供され、変更されていないリム領域１４４２によって、両端が境界される。理解されるであろうことながら、前述の狭隘化、肉厚化、テクスチャリング、構造的または表面の態様について、いろいろな変形が実施において可能であり、厚みを増やされた、細くされた、表面が処理された、溝を設けられたまたはくぼみを設けられた部分の位置や長さ、リムの様相が異なる領域間の遷移の急激さの程度、については、すべてユーザーが所望する特定の応用に適するように調節可能である。すべてのそのような対応の性質、適用および応用について、当業者であれば特定の必要性に適合するように即座に理解し実現するであろう。
【０１０７】
別の実施態様
別の実施態様において、シミングは、シミングロッド（単数）またはシミングロッド（複数）の位置を調節することを含む。実施態様において、シミングは、磁場をマッピングまたはモデリングして、所望の場の幾何学的形状を達成するために、マップまたはモデルに応じて、シミングロッド（単数）またはシミングロッド（複数）を調節することによって、実施される。実施態様において、シミングは、磁気共鳴信号を観察して、その強度または度数分布または位相分布などの信号の特徴に応じて、シミングロッド（単数）またはシミングロッド（複数）を調節することによって実施される。
【０１０８】
実施態様において、シミングは、シミングされる磁場のシミュレーション、または、測定された場マップから抽出された磁場のパラメータに基づいて、シミングロッドの位置を決定または調節することを含んでもよい。
実施態様において、サンプル内の磁気共鳴を生成、検出、測定またはモニタするための実施態様の使用が開示され、あらゆる点で当業者により容易に理解されるであろう。
【０１０９】
別の実施態様において、磁気共鳴装置が開示され、該磁気共鳴装置は、その磁気共鳴装置がすべて当業者により容易に理解、作製および操作される実施態様を含む。別の実施態様において、他の実施態様における磁石配列または磁極片を含む、ＮＭＲ機械が開示される。磁場のシミングのための実施態様の使用、および、場をシミングするために磁極片を位置決めするためのポジショナーの使用が開示される。さらなる一連の実施態様において、実施態様における磁極片を使用してシミングされた磁場が開示される。さらなる実施態様において、サンプルから磁気共鳴信号を生成するための実施態様における磁石配列または磁極片の使用が開示される。
【０１１０】
ここに提示された実施態様および例は、説明のためであって限定するものではない。当業者には当然のことながら、これらの実施態様は、開示された対象の精神と範囲から離れることなく、様々な適用のためおよび様々な方法で容易に併用、変更および／または構成することができる。当然ながら、請求項は、限定されないが、本対象のすべての実施態様および均等物を含む。用いられた語句、単語および用語は、説明のためであって、限定するものではない。法で許容される場合、本明細書で引用されるすべての参考文献は、それらの全体が本明細書に参考として援用される。好ましくは、ここで開示された異なる実施態様の任意の態様は、幅広い可能性のある別の実施態様に組み込んでもよく、当然のことながら、別の特徴の組み合わせのすべての様々な特徴の組み合わせは、本対象の一部を形成する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ−Ｊ】
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【図４Ａ−Ｈ】
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【図５Ａ−Ｃ】
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【図６Ａ−Ｃ】
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【図７Ａ−Ｃ】
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【図７Ｄ−Ｉ】
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【図８Ａ−Ｃ】
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【図９Ａ−Ｄ】
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【図１０Ａ−Ｄ】
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【図１１Ａ−Ｅ】
2015513074.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ−Ｆ】
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【図１４Ｇ−Ｌ】
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【国際調査報告】
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