PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60129776T2 27.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001207400
Titel Verfahren zum Aufbau des Magneten zur Verwendung in einem MRI-System
Anmelder Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Doi, Yuhito, Takefu-shi, Fukui, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 60129776
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.11.2001
EP-Aktenzeichen 011265725
EP-Offenlegungsdatum 22.05.2002
EP date of grant 08.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse G01R 33/383(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Technik zum Aufbau einer Magnetkreisanordnung zur Verwendung in einem Magnetresonanztomographie-(MRI-)System und insbesondere ein Verfahren zur Installation von Polschuhen an vorbestimmten Stellen von Permanentmagneten.

Magnetresonanztomographie (MRI) ist ein bildgebendes Verfahren, das vor allem bei medizinischen Einrichtungen oder Diagnosen verwendet wird, um hochwertige Bilder vom Inneren des menschlichen Körpers zu erzeugen. MRI basiert auf den Prinzipien der Kernspinresonanz, einem spektroskopischen Verfahren zum Erlangen von chemischer und physikalischer mikroskopischer Information über Moleküle.

Wie in Fachkreisen bekannt, werden in den Magnetfeldgeneratoren von MRI-Systemen resistive Elektromagneten, Permanentmagneten und supraleitende Elektromagneten verwendet. Die resistiven Elektromagneten bestehen aus vielen Drahtwicklungen oder -spulen, die um einen Zylinder oder eine Bohrung gewickelt sind, durch die ein elektrischer Strom geleitet wird. Von diesen Magneten werden die supraleitenden Elektromagneten bei weitem am häufigsten verwendet.

Mit der Verbesserung der Eigenschaften von Permanentmagneten, bei denen Seltenerdelemente verwendet werden, ist es jedoch eine gängige Praxis, diese in MRI-Systemen zu verwenden, in denen die Magnetfeldstärke weniger als 0,5-Tesla (zum Beispiel) beträgt. Im folgenden werden aus Seltenerdelementen hergestellte Permanentmagneten als Magneten oder Permanentmagneten bezeichnet.

Im MRI-System, das Permanentmagneten verwendet, sind zwei in der Regel scheibenförmige Magneten innerhalb einer Jochstruktur einander gegenüberliegend im System installiert.

Die beiden Magneten tragen jeweils auf ihren Hauptflächen (d. h. an den vorbestimmten Stellen der Magneten) Polschuhe, die einander gegenüberliegen, um ein homogenes Magnetfeld in dem Raum zwischen den beiden Magneten zu erzeugen.

Jeder der im MRI-System verwendeten scheibenförmigen Magneten hat in der Regel einen Durchmesser von etwa 1 (einem) Meter. Da es praktisch unmöglich ist, den Magneten mit einem so großen Durchmesser als einzelne Einheit herzustellen, wird der Magnet angefertigt, indem mehrere magnetisierte Blöcke zusammengebracht werden, um den Permanentmagneten aufzubauen. Jeder Magnetblock wird hergestellt, indem Magnetkraft in einem Würfel (zum Beispiel) komprimiert wird, bei dem jede Seite in einem Bereich von 4 bis 10 cm liegt, und der Würfel danach gesintert und magnetisiert wird. Wenn solche Blöcke magnetisiert sind, haben sie äußerst hohe Magnetfeldstärken, und die Anziehungskraft zwischen den beiden Magneten oder zwischen jedem Magneten und einer Jochplatte, auf der die Permanentmagneten zusammengebaut sind, erreicht immerhin annähernd 5000 N (0,5 t). Um die Magnetblöcke zur Bildung von scheibenförmigen Magneten auf dem ebenen Joch zusammenzubringen, ist es demzufolge unvermeidlich, sehr robuste und starre Montagewerkzeuge oder -strukturen herzustellen. Wie die scheibenförmigen Magneten unter Verwendung der Blöcke auf der Jochplatte zusammengebaut werden, steht jedoch nicht in direktem Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, und demzufolge wird deren Beschreibung hier weggelassen, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen.

Bevor wir uns der vorliegenden Erfindung zuwenden, wird es für angebracht erachtet, mit Bezug auf 1 und 2 kurz den Stand Technik zu beschreiben, der für die vorliegende Erfindung relevant ist, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-5175 offenbart ist.

1 ist eine Darstellung, die schematisch einen Magnetfeldgenerator 8 zur Verwendung in einem MRI-System zeigt. Wie gezeigt, weist der Generator 8 ein Paar im wesentlichen rechteckige Jochplatten 10 und 12 auf, die mit vier zylindrischen Jochsäulen 14a bis 14d starr verbunden sind, wodurch Magnetkreise oder Magnetflußwege entstehen. Ein scheibenförmiger Magnet 18 wird gebildet, indem mehrere Magnetblöcke verwendet, auf der oberen Fläche des Plattenjochs 10 angeordnet und darauf ein scheibenartiger Polschuh 19 getragen werden, der einen Vorsprung entlang seines Umfangs hat. Wie in 2 gezeigt, ist auf der Innenfläche der Jochplatte 12, die einen Polschuh 21 trägt, der dem Polschuh 19 entspricht, ein Magnet 17 vorgesehen.

Der in 1 gezeigte Magnetfeldgenerator 8 wird wie folgt zusammengebaut. Obwohl nicht in den Zeichnungen gezeigt, werden mehrere magnetisierte Blöcke 16 zusammengebracht, um den Magneten 18 auf der großen Oberfläche der Jochplatte 10 zu bilden. Danach wird der Polschuh 19 auf dem Magneten 18 gegen äußerst starke Magnetkräfte zwischen diesen positioniert. Das heißt im einzelnen, wenn der Polschuh 19 in die Nähe des Magneten 16 gebracht wird, erreicht die magnetische Anziehungskraft etwa 100000 N (10 t). Deshalb wird gemäß dem Stand der Technik der Polschuh 19 sehr langsam mit höchster Sorgfalt und Aufmerksamkeit unter Verwendung eines Krans abgesenkt. Es versteht sich, daß ein solcher Kran sehr stabil sein muß, um oben genannten Anziehungskräften von etwa 10 t, die auf den Polschuh 19 ausgeübt werden, standzuhalten.

Danach werden die vier Jochsäulen 14a bis 14d an den vier Ecken der Jochplatte 10 befestigt, wie in 1 gezeigt. Andererseits wird der andere Polschuh 21 (siehe 2) auf dem Permanentmagneten 17 auf dieselbe Weise wie oben erwähnt positioniert, während der Magnet 17 nach oben zeigt. Anschließend wird die Jochplatte 12, die den Magneten 17 und den Polschuh 21 trägt, umgekehrt, so daß der zusammengesetzte Magnet 17 und der Polschuh 21 nach unten zeigen. Daraufhin wird die Jochplatte 12 unter Verwendung eines großen Krans nach oben gezogen und über die Jochplatte 10 geschoben, wie am besten in 2 gezeigt. Dann wird die Jochplatte 12 sorgfältig Zentimeter um Zentimeter abgesenkt. Mehrere Stäbe 20, die in entsprechende, an der Unterseite der Jochplatte vorgesehene Löcher 22 aufgenommen werden, sollen verhindern, daß die Jochplatte 12 aufgrund des starken Magnetfeldes unerwünscht schwankt.

Somit tritt bei dem oben beschriebenen Stand der Technik das Problem auf, daß die Installation der Polschuhe zwangsläufig ein robustes oder starkes Montagegerät wie etwa einen starken Kran erfordert, mit dem Ergebnis, daß das Setzen der Polschuhe auf die Permanentmagneten in einem beträchtlichen Umfang teuer und zeitaufwendig ist.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie bereitzustellen, mit der die Polschuhe im Vergleich zum Stand der Technik problemlos und kostengünstig an den vorbestimmten Stellen auf den entsprechenden Magneten installiert werden können.

Kurz gesagt wird das Ziel wird durch die Techniken erreicht, bei denen ein MRI-System zwei Permanentmagneten aufweist, die innerhalb einer Jochstruktur einander gegenüberliegend vorgesehen sind, um ein Magnetfeld in dem zwischen diesen definierten Raum zu erzeugen. Das MRI-System weist ferner zwei Polschuhe auf, die jeweils an gegenüberliegenden Oberflächen der Permanentmagneten vorgesehen sind. Jeder der Polschuhe wird an einer vorbestimmten Stelle des Permanentmagneten durch Schieben des Polschuhs auf dem Permanentmagneten in einer Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Permanentmagneten, auf der der Polschuh zu installieren ist, installiert.

Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zum Aufbau einer Magnetkreisanordnung für ein MRI(Magnetresonanztomographie)-System, wie in den Ansprüchen definiert.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher erkennbar durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Elemente oder Abschnitte mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und die folgendes zeigen:

1 ist eine Darstellung, die einen herkömmlichen Magnetfeldgenerator zeigt, der in den einleitenden Absätzen dieser Offenbarung beschrieben worden ist;

2 ist eine Darstellung, die zeigt, wie der Magnetfeldgenerator aus 1 zusammengebaut wird;

3 ist eine Darstellung, die einen Magnetfeldgenerator zeigt, mit dem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden wird;

4 ist eine Darstellung, die zeigt, wie einer der beiden Polschuhe in den Magnetfeldgenerator aus 3 eingebaut wird;

5 ist eine Skizze, die einen Teil einer Struktur schematisch zeigt, die verwendet wird, um einen Polschuh in den Magnetfeldgenerator aus 3 einzubauen; und

6 ist eine Darstellung, die zeigt, wie der andere Polschuh in den Magnetfeldgenerator aus 3 eingebaut wird. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Bezug auf 3 bis 6 beschrieben.

3 ist eine schematische Seitenansicht eines Magnetfeldgenerators 38, auf den die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Wie gezeigt, weist der Magnetfeldgenerator 38 zwei Jochplatten 40 und 42 auf, die durch zwei Jochpfeiler oder -säulen (nur eine ist gezeigt und mit 44 bezeichnet) parallel gestützt werden. Der Generator 38 weist ferner zwei Permanentmagneten 46 und 48 auf, die jeweils zwei Polschuhe 50 und 52 auf ihren gegenüberliegenden Oberflächen tragen, wie beim Stand der Technik, der in den einleitenden Absätzen beschrieben worden ist. Wie oben erwähnt, wird jeder der Magneten 46 und 48 unter Verwendung mehrerer magnetisierter rechteckiger oder würfelförmiger Blöcke hergestellt. Jeder der Magneten ist normalerweise ein Magnet des Typs Nd-Fe-B, Sm-Co oder Sm-N-Fe. Ferner weist jeder der Polschuhe 50 und 52 ein Weicheisensubstrat auf, auf dem Siliciumoxid-Stahl-Schichtplatten vorgesehen sind, oder besteht aus Weicheisen. Vergleicht man die beiden Magnetfeldgeneratoren 10 bzw. 38, die in 1 und 3 gezeigt sind, so wird der Generator 38 nur von zwei Jochpfeilern gestützt. Dieser Unterschied im Aufbau hat jedoch keine Bedeutung, und die vorliegende Erfindung kann ebenso auf den Generator 10 aus 1 angewandt werden.

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Es wird angenommen, daß die Permanentmagneten 46 und 48 bereits auf den Jochplatten 40 bzw. 42 installiert worden sind.

4 ist eine Darstellung, die schematisch zeigt, wie der Polschuh 52 unter dem Magneten 48 (d. h. an einer vorbestimmten Stelle, die an der unteren Fläche des Magneten 48 definiert ist) unter Verwendung einer Montagevorrichtung (bezeichnet mit 60) zu installieren ist. Obwohl in 4 nicht gezeigt, wird die Montagevorrichtung 60 von einer geeigneten Stützvorrichtung festgehalten, die normalerweise auf dem Boden ruht, auf dem die Jochplatte 40 angeordnet ist. Alternativ kann die Stützvorrichtung in die Jochstruktur eingelassen sein. Die Montagevorrichtung 60 weist im allgemeinen ein hohles, rechteckiges Führungsgehäuse 62, das in 5 grob veranschaulicht ist, eine Gewindestange 64 und eine Kappe oder einen Deckel 66 auf, durch die/den die Stange 64 in Richtung des Magneten 48 drehbar vorrückt. Das Führungsgehäuse 62 ist vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material, wie etwa Aluminium, und hat eine obere und eine untere Platte 64a bis 64b und Seitenplatten 64c und 64d (5), um den Weg zu definieren, auf dem der Polschuh 52 eingeführt und vorgerückt wird. Obwohl in 4 und 5 nicht gezeigt wird, wie die Kappe 66 an der Stirnseite des Führungsgehäuses 62 angebracht oder befestigt wird, kann die Kappe 66 unter Verwendung bekannter Verfahren an die Stirnseite des Führungsgehäuses 62 abnehmbar angebracht sein, und daher wird dieses Detail der Kürze halber weggelassen.

Wenn die Vorrichtung 60 an eine vorbestimmte Stelle gesetzt wird, wie in 4 gezeigt, ist die Innenfläche der Oberseite 64a mit der unteren Hauptfläche des Magneten 48 ausgerichtet. Wenn die Installation des Polschuhs 52 beginnt, wird die Stange 64 zusammen mit der Kappe 66 entfernt. Anschließend wird der Polschuh 52 in das Führungsgehäuse 62 eingeführt, wie in 5 gezeigt, und die Kappe 66 wird angebracht, woraufhin die Stange 64 in ein Gewindeloch, das in der Kappe 66 vorgesehen ist, eingeführt wird. Wie oben ausgeführt, wird bevorzugt, geeignetes Schmiermittel wie etwa Fett auf die obere Fläche des Polschuhs 52 und auch auf die untere Fläche des Magneten 48 aufzubringen, um die Reibung zwischen diesen zu verringern. Danach wird der Polschuh 52 in Richtung des Magneten 48 vorgerückt, indem die Gewindestange 64 gedreht wird, wie schematisch in 4 gezeigt, bis sie unter dem mittleren Abschnitt der unteren Fläche des Magneten 48 positioniert ist.

Wie oben erwähnt, erreichen die magnetischen Anziehungskräfte zwischen dem Magneten 48 und dem Polschuh 52 immerhin etwa 100000 N (10 t). Jedoch war gemäß einem vom Erfinder durchgeführten Versuch die maximale Kraft, die erforderlich war, um den Polschuh 52 zu schieben, bis dieser an der vorbestimmte Stelle unter dem Magneten 48 angeordnet war, nur etwa 20000 N (20 t). Insbesondere wurde der Versuch unter den folgenden Bedingungen ausgeführt. Das heißt, die Rahmenstruktur, etwa wie die in 3 gezeigte, war 1,5 Meter breit, 2 Meter tief und 1,4 Meter hoch. Die Jochplatten 40 und 42 wurden unter Verwendung von zwei Säulen gestützt, wie in 3 gezeigt. Ferner waren zwei Magneten 46 und 48 vom Typ Nd-Fe-B vorgesehen, zwischen denen eine Magnetfeldstärke von etwa 0,2 Tesla vorhanden war. Der Polschuh 52 war scheibenförmig und hatte einen Durchmesser von 1 Meter und eine Höhe von 100 mm, einschließlich des Umfangsvorsprungs. Weiterhin wurde normales Maschinenfett auf die obere Fläche des Polschuhs 52 und die untere Fläche des Magneten 48 aufgebracht.

Nachdem der Polschuh 52 auf der unteren Fläche des Magneten 48 installiert worden ist, wird dann der andere Polschuh 50 auf dem Magneten 46 installiert, wie in 6 gezeigt. In 6 sind die Teile oder Abschnitte, die den in 4 beschriebenen entsprechen, mit gleichen Ziffern plus Apostroph bezeichnet. Es ist ohne weiteres aus dem Vorhergehenden ersichtlich, daß der Installationsprozeß des Polschuhs 52 im wesentlichen mit dem oben erörterten identisch ist, und dementsprechend wird dessen weitere Beschreibung als überflüssig erachtet und deshalb der Kürze halber weggelassen.

Es ist zu beachten, daß die Reihenfolge der Installation der Polschuhe 52 und 50 wahlfrei und in keiner Weise auf die oben beschriebene Reihenfolge beschränkt ist. Oben wird die Gewindestange 64 verwendet, um die Polschuhe 50 und 52 zu schieben. Es ist jedoch möglich, andere geeignete Schiebevorrichtungen anzuwenden, wie etwa die Verwendung eines Kolben oder Zylinders. Außerdem ist es möglich, die Polschuhe 50 und 52 gleichzeitig zu installieren, wenn Stützvorrichtungen zum Stützen der Montagevorrichtungen 60 und 60' konstruiert werden.


Anspruch[de]
Verfahren zum Aufbau einer Magnetkreisanordnung für ein MRI-(Magnetresonanztomographie-)System, wobei das MRI-System zwei Permanentmagneten (46, 48), die innerhalb eines Jochs einander gegenüberliegend vorgesehen sind, um ein Magnetfeld in einem zwischen diesen definierten Raum zu erzeugen, und zwei Polschuhe (50, 52) aufweist, die jeweils auf gegenüberliegenden Oberflächen der Permanentmagneten vorgesehen sind, wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist.

Aufbauen der beiden Permanentmagnete (46, 48) und Jochplatten (40, 42);

Installieren eines (52) der Polschuhe an einer vorbestimmten Stelle des entsprechenden Permanentmagneten (48) durch Schieben des einen (52) der Polschuhe auf dem entsprechenden Permanentmagneten (48) in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des entsprechenden Permanentmagneten (48), auf dem der eine (52) der Polschuhe zu installieren ist; und

Installieren des anderen Polschuhs (50) an einer vorbestimmten Stelle des anderen Permanentmagneten (46) durch Schieben des anderen Polschuhs (50) auf dem Permanentmagneten (46) in einer Richtung parallel zu der Oberfläche des Permanentmagneten (46), auf dem der andere Polschuh (50) der zu installieren ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor der Installation des Polschuhs Schmieröl auf Abschnitte aufgetragen wird, wo der Polschuh den Permanentmagneten berühren soll.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com