(57)【要約】【課題】  永久磁石対向型磁気回路において、磁場均一性をより向上させることを目的とする。【解決手段】  空隙を隔てて対向し、厚み方向に磁化された１対の永久磁石２と、該永久磁石および該空隙の外側に設けられ、該永久磁石と磁気的に結合する継鉄３と、該永久磁石の対向する面側の夫々に設けられ、対向する向きに周辺突起部を有する１対の磁極片４とを含む永久磁石対向型磁気回路１であって、該磁気回路を支持するための非磁性材からなる台座５をさらに含む永久磁石対向型磁気回路を提供する。【選択図】      図１
2005237500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空隙を隔てて対向し、厚み方向に磁化された１対の永久磁石と、
該永久磁石および該空隙の外側に設けられ、該永久磁石と磁気的に結合する継鉄と、
該永久磁石の対向する面側の夫々に設けられ、対向する向きに周辺突起部を有する１対の磁極片と
を含む永久磁石対向型磁気回路であって、
該磁気回路を支持するための非磁性材からなる台座をさらに含む永久磁石対向型磁気回路。
【請求項２】
空隙を隔てて対向し、厚み方向に磁化された１対の永久磁石と、
該永久磁石および該空隙の外側に設けられ、該永久磁石と磁気的に結合する継鉄と、
該永久磁石の対向する面側の夫々に設けられ、対向する向きに周辺突起部を有する１対の磁極片と
を含む永久磁石対向型磁気回路を非磁性材からなる台座により支持する磁気回路支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
永久磁石型磁気回路および磁気回路支持方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩとも記す）向けの永久磁石を用いた磁場発生装置は希土類磁石を用いた磁石対向型磁気回路が主流となっている。図４に、従来の永久磁石対向型磁気回路の模式的な正面図（ａ）、平面図（ｂ）、および側面図（ｃ）を示す。図４に例示するように、磁石対向型磁気回路１０１では、磁石１０２からの磁束を通すための継鉄１０３と磁石１０２、そして空隙側に均一な磁界を発生させるために一般に磁石表面に軟鉄など軟質磁性体からなる磁極片１０４が設けてある。
【０００３】
この永久磁石対向型磁気回路は、空隙を上下の永久磁石によって挟み、空隙内に磁界を発生させることで、超伝導のソレノイドコイル型に比べ、開口部が広く被験者の受ける閉塞感が緩和されるという特長を持つ。しかしながら、磁石が上下に分かれているため、空隙内の磁界に上下方向の不均一が発生し易いという問題点があった。このような上下における磁場の不均一の補正方法としては、特許文献１に記載のように磁性体による位置調整機構を設けて上下の磁石それぞれを調整する方法が用いられている。しかしながら、このような機構による補正量にも限界があるため、上下方向における磁場の不均一はできるだけ無いほうが好ましい。よって、磁石対向型磁気回路は一般に上下対称形となっている。
【特許文献１】特許第３１１３５１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、磁気回路の台座は一般に十分な強度を持ち、安価な鉄が使用されている。しかしながら、台座が鉄であるために下の磁石の方が、磁気効率が良くなり、これも空隙内の磁界の上下方向における不均一が発生する一因となっていた。もちろん、この磁界の不均一は出荷前の工場での調整時にシミングにより補正するため、本来問題にはならないはずである。しかし、搬送や病院など実際に使用する場所に設置した際に、病院の床と工場における床の素材および位置の違いにより、再び上下の磁界の不均一が発生する。具体的には、床等の鉄筋量の違いや鉄骨の位置の違いにより、下側の磁石の磁気効率に影響を及ぼし磁場の不均一を発生させてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、永久磁石対向型磁気回路において、磁場均一性をより向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題は、上下の永久磁石の磁気効率の違いによって発生するものと考えられる。この磁気効率の違いは、磁石の周囲の鉄または磁性体等の量および位置の違いによって発生しているものである。特に磁気回路の下側は、床に埋め込まれた鉄筋等磁性体が多く、磁気回路は影響を受け易い。そこで、本発明では床に埋め込まれた鉄筋等の外部の磁性体からの影響を受け難い磁気回路を提供するものである。
【０００７】
すなわち、本発明の１の側面によると、空隙を隔てて対向し、厚み方向に磁化された１対の永久磁石と、該永久磁石および該空隙の外側に設けられ、該永久磁石と磁気的に結合する継鉄と、該永久磁石の対向する面側の夫々に設けられ、対向する向きに周辺突起部を有する１対の磁極片とを含む永久磁石対向型磁気回路であって、該磁気回路を支持するための非磁性材からなる台座をさらに含む永久磁石対向型磁気回路が提供される。
【０００８】
また、本発明の別の側面によると、空隙を隔てて対向し、厚み方向に磁化された１対の永久磁石と、該永久磁石および該空隙の外側に設けられ、該永久磁石と磁気的に結合する継鉄と、該永久磁石の対向する面側の夫々に設けられ、対向する向きに周辺突起部を有する１対の磁極片とを含む永久磁石対向型磁気回路を非磁性材からなる台座により支持する磁気回路支持方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
以下に詳細に説明するように、本発明によると、床等の磁気回路下方部における磁性体の影響を受け難く、磁場均一性がより向上した永久磁石対向型磁気回路が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、以下に説明する実施の形態は本発明を限定するものではない。
【００１１】
図１に、本発明の１の実施態様にかかる永久磁石対向型磁気回路の模式的な正面図（ａ）、平面図（ｂ）、および側面図（ｃ）を示す。図１に示すように、本発明にかかる永久磁石対向型磁気回路１は、空隙を隔てて対向し、厚み方向に磁化された１対の永久磁石２と、該永久磁石および該空隙の外側に設けられ、該永久磁石と磁気的に結合する継鉄３と、該永久磁石の対向する面側の夫々に設けられ、対向する向きに周辺突起部を有する１対の磁極片４と、該磁気回路を支持するための非磁性材からなる台座５とを含む。説明の便宜のため、永久磁石対向型磁気回路の台座を除く部分のうち、上部と下部とが対称である態様について説明する。ただし、上下非対称であっても構成が同じであれば本発明を適用できる。
【００１２】
永久磁石２は、従来のものと同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。厚み方向に磁化された１対の永久磁石が、空隙を隔てて対向し、空隙に主磁場を形成する。特にＭＲＩに用いられる磁気回路の場合、一般に、主磁場は、０．１Ｔ以上の磁場強度を有する。特に限定されるものではないが、永久磁石としては、フェライト、アルニコ、希土類磁石等の焼結、ボンド磁石を用いることでき、エネルギー積の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系、Ｓｍ−Ｃｏ系、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系希土類焼結磁石を用いると、磁石使用量が少なくてすみ、装置の小型化が可能となるため好ましい。永久磁石の形状は、円状、四角形状等であり、特に限定されるものではないが、磁極片と同様な形状がよい。磁化の方向は、互いに向き合う永久磁石の面に実質的に垂直な方向（厚さ方向）で、一般に同一の向きである。特にＭＲＩに用いられる磁気回路の場合、一般に、磁気回路の主磁場を形成する永久磁石は、１Ｔ以上の残留磁束密度をもつ磁石材料を使用して構成されている。
【００１３】
継鉄３は、従来のものと同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。継鉄が、永久磁石間の空隙の外側に設けられ、永久磁石を磁気的に結合する。これにより閉磁路が形成される。継鉄の形状は、特に限定されるものではなく、任意の形状にすることができ、例えば、Ｃ型、ロ型、二本柱型とすることができる。より具体的には、実質的に平行な一対の板状継鉄を柱状継鉄で支持し、この板状継鉄の対向する面に永久磁石を設けることができる。
【００１４】
磁極片４は、従来のものと同様とすることができるため、詳細な説明は省略する。対向する向きに周辺突起部を有する１対の磁極片が、該永久磁石の対向する面側の夫々に設けられる。これにより、磁気回路の磁場の均一度が向上する。すなわち、空隙の中心部に球または楕円状の空間（評価空間とも記す）を仮想的に設け、この評価空間内の磁場分布により磁気回路の磁場の均一度を評価した場合、磁極片が単純な円盤形状の時、評価空間の赤道部の磁場強度は、極部に比較して低くなる。一方で、周囲に周辺突起部を設けた磁極片を使用した場合、評価空間の赤道部と周辺突起部の物理的距離が近くなり、赤道部の磁場強度が向上するため、評価空間全体の磁場均一度が向上する。また、さらに磁場均一度を向上させるため、磁極片の底部に周状の小さな突起（周辺突起部より段差の小さいもの）を複数段設けることもできる。
【００１５】
一般に、磁極片の空隙側の凹部には、対向する磁極片の空隙側に傾斜磁場を発生させるために一対の傾斜磁場コイル（図示せず）を設けることができる。この傾斜磁場コイルにより、磁極片空隙側の磁場均一空間に対して意図的に磁場の均一性を線形に乱すことができる。このとき、不均一磁場を含むＮＭＲ信号を受信すれば、信号の画像化の際に空間情報を付随することができる。
【００１６】
さらに、本発明にかかる磁気回路は、該磁気回路を支持するための非磁性材からなる台座５を含む。換言すると、本発明にかかる磁気回路は、継鉄の下方に設けられ、非磁性材からなる台座を含む。本発明者らは、台座を非磁性材にすることで、床に配置された磁性体等の外部の影響を受け難く、磁気回路の磁場均一性をより向上することができることを見出した。また、本発明にかかる磁気回路は、同様に、エレベーターの動作等の外部の鉄量の変化の磁場均一度への影響も受け難くなる。このため、例えば、磁気回路をＭＲＩに適用する場合、２階以上でのＭＲＩ装置の設置も容易となる。さらに、磁気回路の搬送時に、台座の下にチルローラーを付ける場合にも、チルローラーが磁場で吸引され難くなるので安全上も好ましい。
【００１７】
従来の磁気回路にあっては、床下の鉄筋等外部に磁性体がある場合、磁気回路の台座が鉄製のため、磁気回路を支持する台座から床下の鉄筋への磁束の誘導が発生してしまい、それによって磁気回路下側磁石の磁気効率が変わってしまい、磁界の不均一が発生していると考えられる。図２に、従来の磁気回路における、継鉄中の磁束の流れＨ1と、磁性の台座を通して床の鉄筋や鉄骨に流れる磁束Ｈ2とを模式的に示す。一方で、本発明にかかる磁気回路にあっては、台座を非磁性材にすることで、台座からの磁束の誘導を無くすことで床の磁性体等の外部の影響を受け難くすることが可能であると考えられる。
【００１８】
特に限定されるものではないが、台座に使用する非磁性材料としては、アルミニウム、真鍮、非磁性のステンレス等が使用できる。また、特に限定されるものではないが、台座の形状は、角柱、円柱等の任意の脚状の台座とすることができる。また、台座の配置は、それぞれの台座に磁気回路の重量が均等にかかるように配置すると好ましい。具体的には、非磁性体からなる台座を用いた３点支持、４点支持などにより、磁気回路を固定させることができる。例えば、Ｃ型の磁気回路を３点支持する場合、図１に示すように、底面の板状継鉄の開口端と柱状継鉄の下方の２隅とに台座を設置することができる。また、例えば、Ｃ型の磁気回路を４点支持する場合（図示せず）、底面の板状継鉄の４隅に台座を設置することができる。なお、台座は、磁気回路における下部の継鉄に、ボルト等で直接固定することができる。
【００１９】
台座の高さは、磁気回路の磁場中心の高さをどのように設定するかによる。しかし、例えば、磁気回路をＭＲＩに用いる場合、台座の高さ、すなわち床下から磁気回路底面の距離があまり高いと、被験者が高いベッドに載る必要が出てくる。このため、台座の高さは、床から磁気回路底面までの距離が５０ｍｍから２５０ｍｍ程度になるように設定することがよい。また、台座の高さを低くしようとすると、床下の鉄骨との距離が近くなり、床下からの影響を受け易くなる。この点からも台座を非磁性体にする方が望ましい。ここで、磁気回路底面は、下部の継鉄の下側の面をいうものとする。
【００２０】
台座は、磁気回路の重量を支えることができ、特に、磁気回路を床へアンカー固定する場合、地震等により床が傾いた際にも床と磁気回路が離れることなく磁気回路を床に固定することができるだけの、強度を有することが望ましい。したがって、磁気回路の重量にもよるが、垂直方向で磁気回路の自重、水平方向で磁気回路の自重の１／２の荷重に耐えられる強度が望ましい。ここで、磁気回路の自重は、磁気回路のうち台座を除く全ての部分の重量をいう。
【００２１】
具体的には、特に限定されるものではないが、台座の強度を上げるために、以下のように台座を設計することが好ましい。すなわち、磁気回路自重の半分の荷重を台座の数で割ったものが台座に水平方向に加わると考え、それによる曲げ応力に耐えられる強度を持つ材料および形状を選択、設計すると好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、以下に説明する実施例は本発明を限定するものではない。
【００２３】
実施例にかかる磁気回路として、図１に示したような、Ｃ型の磁気回路を製造した。磁気回路は、中心磁場強度０．２Ｔ、Ｇａｐ３８０ｍｍとした。台座は、非磁性体であるＳＵＳ３０４からなる台座を用いて３点支持とした。具体的には、底面の板状継鉄の開口端と柱状継鉄の下方の２隅とに台座を設置した。台座の形状はそれぞれ、円柱状とし、台座は、磁気回路の下部の板状継鉄に、ボルトで直接固定した。また、台座の形状は外径１０１．６ｍｍ、内径９７．４ｍｍ、高さ１５０ｍｍ、肉厚４．２ｍｍの円筒である。磁気回路自重７．５ｔより、台座１本あたりの曲げモーメントは高さ１５０ｍｍより、１８７５０ｋｇｆ・ｃｍ、曲げ応力は円筒の断面係数３０で曲げモーメントを割って６２５ｋｇｆ／ｃｍ2となり、曲げ応力よりも強いため強度的に問題ない。取り付けに使用するボルトはＭ１４ボルトで強度区分１２．９のものを４本使用した。また、比較例にかかる磁気回路として、鉄からなる台座を用いた以外は、上記実施例にかかる磁気回路を同様とした磁気回路を製造した。ここでは、配管用炭素鋼管ＳＧＰ：引張強さ３０ｋｇｆ／ｍｍ2以上を使用した。
【００２４】
実施例および比較例にかかる磁気回路の磁場調整をした後、台座の材質と磁場均一性との関係について試験した。すなわち、磁気回路の形成する磁場の均一性に影響を与える外部要因として、磁気回路の床下にＨ形鋼の梁を配置させた。具体的には、床下１６０ｍｍの深さに６００×３００ｍｍのＨ形鋼（単位重量１７５ｋｇ／ｍ）の梁を設け、その上に梁の方向が柱状継鉄と平行になり、かつ磁気回路の永久磁石の中心が梁のほぼ上になるように、磁気回路を配置させた。
【００２５】
実施例および比較例にかかる磁気回路のそれぞれについて、均一度をＮＭＲテスラメーターにより測定した。均一度は以下のように測定した。すなわち、各磁気回路の永久磁石間のφ３５０ｍｍの球の表面上の１３４点における磁場強度をＮＭＲテスラメーターを用いて測定し、その最大値と最小値の差から均一度を求めた。
【００２６】
台座が鉄である比較例にかかる磁気回路にあっては、磁場の均一度は１６２ｐｐｍであった。一方で、非磁性のＳＵＳ３０４で比較例と同じ形状の台座を有する実施例にかかる磁気回路の場合は、磁場の均一度は７４ｐｐｍであった。この結果から、本発明によると、鉄筋の影響を軽減し、上下の磁場の不均一性をより低減できたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の１の実施態様にかかる永久磁石対向型磁気回路の模式的な正面図（ａ）、平面図（ｂ）、および側面図（ｃ）を示す。
【図２】従来の永久磁石対向型磁気回路の模式的な正面図（ａ）、平面図（ｂ）、および側面図（ｃ）を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１、１０１：永久磁石対向型磁気回路
２、１０２：永久磁石
３、１０３：継鉄
４、１０４：磁極片
５、１０５：台座
【図１】
2005237500.tif 000003
【図２】
2005237500.tif 000004