(57)【要約】【課題】永久磁石の磁気エネルギーの利用効率が良いマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えたＭＲＩ装置を実現する。【解決手段】マグネットシステムは、互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する平行な１対の板状の永久磁石を有するマグネットシステム(100)であって、前記１対の永久磁石(102)は、厚み方向と同じ方向に磁化された主体部分(310)と、厚み方向とは異なる方向に磁化された周縁部分を具備する。前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分(330)および前記１対の永久磁石の側周部分(320)である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する平行な１対の板状の永久磁石を有するマグネットシステムであって、
前記１対の永久磁石は、
厚み方向と同じ方向に磁化された主体部分と、
厚み方向とは異なる方向に磁化された周縁部分
を具備することを特徴とするマグネットシステム。
【請求項２】
前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分である
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネットシステム。
【請求項３】
前記周縁部分は、前記１対の永久磁石の側周部分である
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネットシステム。
【請求項４】
前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分および前記１対の永久磁石の側周部分である
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネットシステム。
【請求項５】
前記縁辺部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角度が９０度である
ことを特徴とする請求項２または請求項４に記載のマグネットシステム。
【請求項６】
前記縁辺部分は、環状の磁石で構成される
ことを特徴とする請求項５に記載のマグネットシステム。
【請求項７】
前記側周部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角が２０度から５０度の範囲にある
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のマグネットシステム。
【請求項８】
前記傾斜角が２５度である
ことを特徴とする請求項７に記載のマグネットシステム。
【請求項９】
前記側周部分は、環状の磁石で構成される
ことを特徴とする請求項８に記載のマグネットシステム。
【請求項１０】
前記１対の永久磁石は、互いに対向する側とは反対側の磁極にそれぞれ軟磁性体の層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のマグネットシステム。
【請求項１１】
互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する平行な１対の板状の永久磁石と勾配磁場コイルとＲＦコイルとを有するマグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するＭＲＩ装置であって、
前記１対の永久磁石は、
厚み方向と同じ方向に磁化された主体部分と、
厚み方向とは異なる方向に磁化された周縁部分
を具備することを特徴とするＭＲＩ装置。
【請求項１２】
前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分である
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１３】
前記周縁部分は、前記１対の永久磁石の側周部分である
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１４】
前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分および前記１対の永久磁石の側周部分である
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１５】
前記縁辺部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角度が９０度である
ことを特徴とする請求項１２または請求項１４に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１６】
前記縁辺部分は、環状の磁石で構成される
ことを特徴とする請求項１５に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１７】
前記側周部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角が２０度から５０度の範囲にある
ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１８】
前記傾斜角が２５度である
ことを特徴とする請求項１７に記載のＭＲＩ装置。
【請求項１９】
前記側周部分は、環状の磁石で構成される
ことを特徴とする請求項１８に記載のＭＲＩ装置。
【請求項２０】
前記１対の永久磁石は、互いに対向する側とは反対側の磁極にそれぞれ軟磁性体の層を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載のＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットシステム(magnet system)およびＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)装置に関し、とくに、永久磁石を用いるマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するＭＲＩ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置は、マグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するようになっている。マグネットシステムの一方式として、永久磁石を用いるものがあり、そのようなマグネットシステムでは、互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する１対の永久磁石が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０に、この種のマグネットシステムの模式的構成を縦断面図によって示す。この断面図は、マグネットシステム１０の正中線に沿った断面５０についての図である。図１０に示すように、マグネットシステム１０は、１対の円板状の磁石ブロック(block)１１ａ，１１ｂを、Ｃ字状のヨーク(yoke)３０により、互いに逆極性の磁極が撮影空間を隔てて対向するように平行に支持したものとなっている。
【０００４】
磁石ブロック１１ａ，１１ｂは厚み方向に磁化され、対向する磁極面には、ポールピース(pole piece)１３ａ，１３ｂがそれぞれ設けられる。ポールピース(pole piece)１３ａ，１３ｂに近接して、図示しない１対の勾配コイル(coil)およびＲＦコイル(radio frequency coil)がそれぞれ設けられる。
【０００５】
ポールピース１３ａ，１３ｂは、図１１に示すように、円板１５ａ，１５ｂの周縁に沿ってリング(ring)１７ａ，１７ｂを設け、リング１７ａ，１７ｂの内側の円板１５ａ，１５ｂの表面を、積層タイル(tile)１９ａ，１９ｂで覆って構成される。
【０００６】
円板１５ａ，１５ｂおよびリング１７ａ，１７ｂの材料としては軟鉄等が用いられ、積層タイル１９ａ，１９ｂの材料としては珪素鋼板の積層体等が用いられる。積層体の層は磁場方向に平行である。このようなポールピース１３ａ，１３ｂによって、撮影空間における磁束分布の均一化と勾配コイル駆動時の渦電流抑制が可能となる。
【０００７】
その反面で、ポールピースは永久磁石の磁場と干渉するので、それを回避する必要があるときは、ポールピースを除去して、互いに対向する側とは反対側の磁極に軟磁性体の層設けることが行われる（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
軟磁性体の層を反対側の磁極に設けるときは、撮影空間における磁束分布の均一化は、永久磁石の互いに対向する側の磁極の表面に複数の段差を設けることによって行われる（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６９８０７号公報（段落番号００１９，００２０，００３９，００４０、図１、図５−７）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１７５７９２号明細書（段落番号００３１、図２）
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／００６８１３８号明細書（段落番号００２８、図２Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のマグネットシステム１０の構造が、断面５０の第２象限Ｂにおいて、図１２に示すようになっているとき、磁力線の分布は、図１３に示すようになる。この磁力線の分布は、有限要素法によって求めたものである。
【００１０】
図１３の右上部に示すように、磁石ブロックが発生する磁力線のうちのかなり多くのものが、撮影空間に向かわずにヨークに漏洩している。これらの漏洩磁力線は、磁気エネルギーの利用効率を悪くする。
【００１１】
磁気エネルギーの利用効率が悪くても、ＭＲＩ装置用のマグネットシステムは磁場強度ができるだけ高いことが望ましいので、磁石ブロックには希土類元素を含む合金からなる高性能マグネットが用いられる。その場合、高性能マグネットは高価なので、コスト(cost)的には、マグネットシステムの磁場強度は例えば０．３５Ｔ程度が限度となる。
【００１２】
コストを増加させることなく、磁場強度をさらに高めるためには、マグネットシステムの磁気エネルギーの利用効率を高める必要があるが、これまでは、それを可能にする技術がなかった。
【００１３】
そこで、本発明の課題は、永久磁石の磁気エネルギーの利用効率が良いマグネットシステム、および、そのようなマグネットシステムを備えたＭＲＩ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
課題を解決するための第１の観点での発明は、互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する平行な１対の板状の永久磁石を有するマグネットシステムであって、前記１対の永久磁石は、厚み方向と同じ方向に磁化された主体部分と、厚み方向とは異なる方向に磁化された周縁部分を具備することを特徴とするマグネットシステムである。
【００１５】
課題を解決するための第２の観点での発明は、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分であることを特徴とする第１の観点に記載のマグネットシステムである。
【００１６】
課題を解決するための第３の観点での発明は、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石の側周部分であることを特徴とする第１の観点に記載のマグネットシステムである。
課題を解決するための第４の観点での発明は、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分および前記１対の永久磁石の側周部分であることを特徴とする第１の観点に記載のマグネットシステムである。
【００１７】
課題を解決するための第５の観点での発明は、前記縁辺部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角度が９０度であることを特徴とする第２の観点または第４の観点に記載のマグネットシステムである。
【００１８】
課題を解決するための第６の観点での発明は、前記縁辺部分は、環状の磁石で構成されることを特徴とする第５の観点に記載のマグネットシステムである。
課題を解決するための第７の観点での発明は、前記側周部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角が２０度から５０度の範囲にあることを特徴とする第３の観点または第４の観点に記載のマグネットシステムである。
【００１９】
課題を解決するための第８の観点での発明は、前記傾斜角が２５度であることを特徴とする第７の観点に記載のマグネットシステムである。
課題を解決するための第９の観点での発明は、前記側周部分は、環状の磁石で構成されることを特徴とする第８の観点に記載のマグネットシステムである。
【００２０】
課題を解決するための第１０の観点での発明は、前記１対の永久磁石は、互いに対向する側とは反対側の磁極にそれぞれ軟磁性体の層を有することを特徴とする第１の観点に記載のマグネットシステムである。
【００２１】
課題を解決するための第１１の観点での発明は、互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する平行な１対の板状の永久磁石と勾配磁場コイルとＲＦコイルとを有するマグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するＭＲＩ装置であって、前記１対の永久磁石は、厚み方向と同じ方向に磁化された主体部分と、厚み方向とは異なる方向に磁化された周縁部分を具備することを特徴とするＭＲＩ装置である。
【００２２】
課題を解決するための第１２の観点での発明は、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分であることを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。
【００２３】
課題を解決するための第１３観点での発明は、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石の側周部分であることを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。
課題を解決するための第１４の観点での発明は、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分および前記１対の永久磁石の側周部分であることを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。
【００２４】
課題を解決するための第１５の観点での発明は、前記縁辺部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角度が９０度であることを特徴とする第１２の観点または第１４の観点に記載のＭＲＩ装置である。
【００２５】
課題を解決するための第１６の観点での発明は、前記縁辺部分は、環状の磁石で構成されることを特徴とする第１５の観点に記載のＭＲＩ装置である。
課題を解決するための第１７の観点での発明は、前記側周部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角が２０度から５０度の範囲にあることを特徴とする第１３の観点または第１４の観点に記載のＭＲＩ装置である。
【００２６】
課題を解決するための第１８の観点での発明は、前記傾斜角が２５度であることを特徴とする第１７の観点に記載のＭＲＩ装置である。
課題を解決するための第１９の観点での発明は、前記側周部分は、環状の磁石で構成されることを特徴とする第１８の観点に記載のＭＲＩ装置である。
【００２７】
課題を解決するための第２０の観点での発明は、前記１対の永久磁石は、互いに対向する側とは反対側の磁極にそれぞれ軟磁性体の層を有することを特徴とする第１１の観点に記載のＭＲＩ装置である。
【発明の効果】
【００２８】
第１の観点での発明によれば、マグネットシステムは、互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する平行な１対の板状の永久磁石を有するマグネットシステムであって、前記１対の永久磁石は、厚み方向と同じ方向に磁化された主体部分と、厚み方向とは異なる方向に磁化された周縁部分を具備するので、永久磁石の磁気エネルギーの利用効率が良いマグネットシステムを実現することができる。
【００２９】
第１１の観点での発明によれば、ＭＲＩ装置は、互いに逆極性の磁極が間隔をあけて対向する平行な１対の板状の永久磁石と勾配磁場コイルとＲＦコイルとを有するマグネットシステムを通じて収集した磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成するＭＲＩ装置であって、前記１対の永久磁石は、厚み方向と同じ方向に磁化された主体部分と、厚み方向とは異なる方向に磁化された周縁部分を具備するので、永久磁石の磁気エネルギーの利用効率が良いマグネットシステムを備えたＭＲＩ装置を実現することができる。
【００３０】
第２の観点または第１２の観点での発明によれば、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分であるので、異方向の磁化の効果を大きくすることができる。
【００３１】
第３の観点または第１３の観点での発明によれば、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石の側周部分であるので、異方向の磁化の効果を大きくすることができる。
第４の観点または第１４の観点での発明によれば、前記周縁部分は、前記１対の永久磁石が互いに対向する側の磁極の縁辺部分および前記１対の永久磁石の側周部分であるので、異方向の磁化の効果を大きくすることができる。
【００３２】
第５の観点または第１５の観点での発明によれば、前記縁辺部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角度が９０度であるので、異方向の磁化の効果を適正化することができる。
【００３３】
第６の観点または第１６の観点での発明によれば、前記縁辺部分は、環状の磁石で構成されるので、縁辺部分における異方向の磁化を容易に実現することができる。
第７の観点または第１７の観点での発明によれば、前記側周部分の磁化方向は、厚み方向に対する傾斜角が２０度から５０度の範囲にあるので、異方向の磁化の効果を適正化することができる。
【００３４】
第８の観点または第１８の観点での発明によれば、前記傾斜角が２５度であるので、異方向の磁化の効果を最適化することができる。
第９の観点または第１９の観点での発明によれば、前記側周部分は、環状の磁石で構成されるので、周側部分における異方向の磁化を容易に実現することができる。
【００３５】
第１０の観点または第２０の観点での発明によれば、前記１対の永久磁石は、互いに対向する側とは反対側の磁極にそれぞれ軟磁性体の層を有するので、勾配磁場の残留磁化を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１にＭＲＩ装置のブロック(block)図を示す。本装置は発明を実施するための最良の形態の一例である。本装置の構成によって、ＭＲＩ装置に関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００３７】
図１に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は、主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂ、勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂおよびＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂを有する。
【００３８】
主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂ、勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂおよびＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂは、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円板状の形状を有し同軸的に配置されている。
【００３９】
マグネットシステム１００は、発明を実施するための最良の形態の一例である。マグネットシステム１００の構成によって、マグネットシステムに関する本発明を実施するための最良の形態の一例が示される。マグネットシステム１００は、また、本発明におけるマグネットシステムの一例である。マグネットシステム１００については後にあらためて説明する。
【００４０】
マグネットシステム１００の撮影空間に、対象１がテーブル(table)５００に搭載されて搬入および搬出される。テーブル５００はテーブル駆動部１２０によって駆動される。
主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂはマグネットシステム１００の撮影空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂは、硬磁性体すなわち永久磁石を用いて構成される。主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂについては後にあらためて説明する。
【００４１】
勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂは、互いに垂直な３軸すなわちスライス(slice)軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂは、３つの勾配磁場に対応して図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００４２】
ＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂは静磁場空間に対象１の体内のスピン(spin)を励起するためのＲＦパルス(radio frequency pulse)を送信する。ＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂは、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂは、送信と受信を同一のコイルで行うものでも別々なコイルで行うものでもどちらでもよい。
【００４３】
勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂには勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂに駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂにおける３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００４４】
ＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂにはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂに駆動信号を与えてＲＦパルスを送信し、対象１の体内のスピンを励起する。
【００４５】
ＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂにはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、ＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂが受信した受信信号をサンプリング(sampling)によって取り込み、それをディジタルデータ(digital data)として収集する。
【００４６】
テーブル駆動部１２０、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、テーブル駆動部１２０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００４７】
制御部１６０は、例えばコンピュータ(computer)等を用いて構成される。制御部１６０はメモリ(memory)を有する。メモリは制御部１６０用のプログラム(program)および各種のデータを記憶している。制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００４８】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０はメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００４９】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００５０】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はフーリエ(Fourier)空間を構成する。フーリエ空間をｋスペース(k-space)とも呼ばれる。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを逆フ−リエ変換することにより対象１の画像を再構成する。
【００５１】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレイ(graphic display)等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス(pointing device)を備えたキーボード(keyboard)等で構成される。
【００５２】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ(interactive)に本装置を操作することが可能である。
【００５３】
マグネットシステム１００について説明する。図２に、マグネットシステム１００の一例を斜視図で示す。図２に示すように、マグネットシステム１００は、１対の主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂをヨーク２００で支持したものとなっている。
【００５４】
主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂは、概ね円板状ないし短円柱状の外形を持つ。なお、主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂの外周の輪郭は、円に限らず楕円や多角形等の適宜の形状であって良い。
【００５５】
ヨーク２００は、１対の主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂのための支持機構および帰磁路を形成するもので、例えば軟鉄等の軟磁性材料で概ねＣ字状に構成される。なお、ヨーク２００の形状はＣ字状に限らず適宜の形状であって良い。
【００５６】
Ｃ字状のヨーク２００は、垂直肢の両端から延びる１対の水平肢により、主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂを、互いに逆極性の磁極が所定の間隔で対向するように、平行かつ同軸的に支持する。
【００５７】
両磁極の間の撮影空間には、垂直磁場が形成される。以下、垂直磁場の方向をｚ方向とする。また、主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂの磁極が互いに対向する側を空間側といい反対側をヨーク側という。
【００５８】
主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂの空間側には、磁極面に近接して、図１に示した勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂおよびＲＦコイル部１０８ａ，１０８ｂがそれぞれ設けられるが、図示を省略する。
【００５９】
マグネットシステム１００について、その正中線２０２に沿った断面２０４を規定する。また、断面２０４を、撮影空間の中心Ｏを原点とする４象限Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分ける。これら４象限Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ、第１象限、第２象限、第３象限および第４象限となる。
【００６０】
図３に、マグネットシステム１００の詳細な構成の一例を示す。図３の（ａ）は第１象限Ａにおけるマグネットシステム１００の断面図であり、（ｂ）は第１象限Ａにおけるマグネットシステム１００の３次元構造の斜視図である。
【００６１】
図３に示すように、主磁場マグネット部１０２ａは、３つの同軸のマグネットリング(magnet ring)３１０ａ，３２０ａ，３３０ａおよび２層のポールピース３４０ａ，３５０ａで構成される。
【００６２】
マグネットリング３１０ａ，３２０ａ，３３０ａはいずれも硬磁性体すなわち永久磁石である。これに対して、ポールピース３４０ａ，３５０ａは軟磁性体であり、それぞれ、例えば軟鉄板および積層タイル板等によって構成される。積層タイル板は、例えば、珪素鋼板等を磁場方向に平行に積層して構成される。以下、ポールピース３４０ａを軟鉄板ともいい、ポールピース３５０ａを積層タイル板ともいう。
【００６３】
マグネットリング３１０ａは、複数の矢印で示すように、厚み方向と同じ方向に磁化される。マグネットリング３１０ａは、中央に形成された中空部３１２ａに、ヨーク２００側から調整用の磁性体３１４ａが挿入される。
【００６４】
マグネットリング３１０ａは、主磁場マグネット部１０２ａの体積の大部分を占め、主磁場マグネット部１０２ａの主体をなす。マグネットリング３１０ａは、本発明における永久磁石の主体部分の一例である。
【００６５】
マグネットリング３１０ａの側周を取り巻くように、マグネットリング３２０ａが設けられる。マグネットリング３２０ａは、矢印で示すように、厚み方向とは異なる方向に磁化される。マグネットリング３２０ａは、本発明における永久磁石の周縁部分の一例である。マグネットリング３２０ａは、また、本発明における永久磁石の側周部分の一例である。
【００６６】
マグネットリング３２０ａの磁化方向は、断面内で厚み方向に対して傾斜している。傾斜の方向は、矢印の先端がヨーク側では外に傾き、空間側では内に傾く方向である。傾斜角は、２０度から５０度の範囲内の角度が適切である。最適角は２５度である。
【００６７】
マグネットリング３２０ａの空間側に、マグネットリング３３０ａが設けられる。マグネットリング３３０ａの外径および内径は、それぞれ、マグネットリング３２０ａの外径およびマグネットリング３１０ａの外径にほぼ等しい。マグネットリング３３０ａは、本発明における永久磁石の周縁部分の一例である。マグネットリング３３０ａは、また、本発明における永久磁石の磁極の縁辺部分の一例である。
【００６８】
マグネットリング３３０ａは、矢印で示すように、厚み方向とは異なる方向に磁化される。マグネットリング３２０ａの磁化方向は、断面内で厚み方向に対して９０度傾斜している。傾斜の方向は、マグネットリング３２０ａの磁化の傾斜方向と同じであり、その角度を９０度としたものに相当する。すなわち、マグネットリング３３０ａは、半径方向に磁化される。
【００６９】
マグネットリング３３０ａの内側に、２層のポールピース３４０ａ，３５０ａがマグネットリング３１０ａの空間側の磁極面を覆うように設けられる。２層のポールピース３４０ａ，３５０ａは、軟鉄板３４０ａが内層、積層タイル板３５０ａが外層となる。
【００７０】
以上は、第１象限Ａにおけるマグネットシステム１００の構造である。第２象限Ｂにおけるマグネットシステム１００の構造は、ヨーク２００の垂直肢を除き、第１象限Ａにおける構造の鏡像となる。
【００７１】
第３象限Ｃおよび第４象限Ｄにおけるマグネットシステム１００の構造は、それぞれ、第２象限および第１象限における構造の鏡像となる。ただし、永久磁石の磁化の極性は鏡像とは反対になる。
【００７２】
図４に、４象限を通じてのマグネットシステム１００の構造を示す。図４に示すように、主磁場マグネット部１０２ａ，１０２ｂは、構造が同一で磁化の極性が互いに逆なものとなる。
【００７３】
図５に、マグネットシステム１００における磁力線の分布を第１象限について示す。この磁力線の分布は、有限要素法によって求めたものである。図５に示すように、マグネットシステム１００では、ヨークに漏洩する磁力線が減少し、撮影空間に向かう磁力線が増加している。すなわち、無効磁力線が減少し、有効磁力線が増加している。無効磁力線の減少と有効磁力線の増加は、図１３に示した従来のマグネットシステムにおける磁力線の分布と対比すれば一層明らかである。
【００７４】
これによって、マグネットシステム１００は、磁気エネルギーの利用効率が良いものとなる。このため、従来の例えば０．３５Ｔのマグネットシステムと同程度のコストで、それよりも磁場強度の高い例えば０．５Ｔのマグネットシステムを容易に実現することができる。あるいは、従来と同程度の磁場強度のマグネットシステムを、より低コストで実現することができる。
【００７５】
図６に、マグネットシステム１００の構成の他の例を示す。図６の（ａ）は第１象限Ａにおける断面図、（ｂ）は第１象限Ａにおける３次元構造の斜視図である。図３に示したものとの相違点は、図３において２つのマグネットリング３１０ａ，３２０ａが占めていた部分を、単一のマグネットリング３１０ａ’で置き換えた点にある。このような構成にしても、半径方向に磁化されたマグネットリング３３０ａの効果により、磁気エネルギー利用効率の良いマグネットシステムを得ることができる。
【００７６】
図７に、マグネットシステム１００の構成のさらに他の例を、正中線に沿った断面図で示す。図４に示したものとの相違点の第１は、空間側の磁極からポールピース３５０ａ，３５０ｂを除去し、ヨーク側の磁極に軟磁性体の層３６０ａ，３６０ｂを設けた点にある。軟磁性体の層３６０ａ，３６０ｂとしては、例えば積層タイル板等が用いられる。第２の相違点は、マグネットリング３１０ａ，３１０ｂの空間側の磁極面に複数の段差３７０ａ，３７０ｂを設けた点にある。
【００７７】
このような構成とすることにより、特許文献２，３に記載されているように、ポールピースの干渉を除去するとともに磁束分布を均一化することができる。それと同時に、マグネットリング３２０ａ，３３０ａ，３２０ｂ，３３０ｂの効果による、磁気エネルギー利用効率の良さはそのまま維持される。
【００７８】
軟磁性体の層３６０ａ，３６０ｂをヨーク側の磁極に移したので、軟磁性体の層３６０ａ，３６０ｂは、図８の（ａ）に示すように、勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂから遠く離れたものとなる。この距離は、図８の（ｂ）の従来例のように積層タイル板３５０ａ，３５０ｂを空間側の磁極に設けたときの距離よりもはるかに大きい。このため、勾配コイル部１０６ａ，１０６ｂが発生する勾配磁場の影響は、従来に比べて大幅に低減する。
【００７９】
図９に、勾配磁場の実測結果をグラフ(graph)で示す。グラフの縦軸および横軸は、それぞれ、正規化した磁場強度および水平方向の測定位置である。太線のグラフは軟磁性体の層３６０ａ，３６０ｂの位置での実測値であり、細線のグラフは積層タイル板３５０ａ，３５０ｂの位置での実測値である。
【００８０】
これらのグラフが示すように、軟磁性体の層３６０ａ，３６０ｂへの勾配磁場の影響は、積層タイル板３５０ａ，３５０ｂへの影響に比べて大幅に小さい。このため、軟磁性体の層３６０ａ，３６０ｂの残留磁気は、積層タイル板３５０ａ，３５０ｂの残留磁気よりもはるかに小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の一例のＭＲＩ装置のブロック図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態の一例のマグネットシステムの斜視図である。
【図３】本発明を実施するための最良の形態の一例のマグネットシステムの第１象限における構造を示す図である。
【図４】本発明を実施するための最良の形態の一例のマグネットシステムの断面図である。
【図５】本発明を実施するための最良の形態の一例のマグネットシステムにおける磁力線の分布を示す図である。
【図６】本発明を実施するための最良の形態の一例のマグネットシステムの第１象限における構造を示す図である。
【図７】本発明を実施するための最良の形態の一例のマグネットシステムの断面図である。
【図８】本発明を実施するための最良の形態の一例のマグネットシステムを従来例と対比して示す図である。
【図９】勾配磁場強度の実測結果を示す図である。
【図１０】従来のマグネットシステムの断面図である。
【図１１】従来のマグネットシステムのポールピースの斜視図である。
【図１２】従来のマグネットシステムの第１象限における構造を示す図である。
【図１３】従来のマグネットシステムにおける磁力線の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ ： マグネットシステム
１０２： 主磁場マグネット部
１０６： 勾配コイル部
１０８： ＲＦコイル部
１２０ ： テーブル駆動部
１３０ ： 勾配駆動部
１４０ ： ＲＦ駆動部
１５０ ： データ収集部
１６０ ： 制御部
１７０ ： データ処理部
１８０ ： 表示部
１９０ ： 操作部
２００ ： ヨーク
２０２ ： 正中線
２０４ ： 縦断面
３１０，３２０，３３０： マグネットリング
３４０，３５０ ： ポールピース
３６０ ： 軟磁性体の層
３７０： 段差
５００ ： テーブル
【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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