CN121219601A - 磁性粒子成像装置 - Google Patents

Abstract

磁性粒子成像装置具备：检测线圈（3），用于检测磁性粒子（1）的磁性变化；补偿线圈（4），具有与检测线圈（3）共同的中心轴（CA），并与检测线圈（3）以相反极性来连接；第1绕组筒（21），保持检测线圈（3）；以及第2绕组筒（22），保持补偿线圈（4）。构成为通过使第1绕组筒（21）和第2绕组筒（22）的接触部分进行增减，从而能够使检测线圈（3）和补偿线圈（4）的中心轴（CA）的方向上的距离变化。

Description

磁性粒子成像装置

技术领域

本公开涉及磁性粒子成像装置。

背景技术

以往，已知能够使与对磁性进行检测的检测线圈单独地（separately）设置的补偿线圈移动的结构。

例如，在专利文献1记载的磁传感器中，在补偿线圈的绕线管的表面与励磁线圈的绕线管的内壁之间形成有螺纹，通过使补偿线圈旋转，能够使补偿线圈沿着励磁线圈的内侧而稍微移动。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平8-338864号公报

发明内容

在专利文献1中，使补偿线圈的绕组筒接触励磁线圈的绕组筒，利用励磁线圈的绕组筒来支撑补偿线圈的绕组筒的同时，使补偿线圈的位置变化。根据励磁线圈、检测线圈的数量、补偿线圈的数量、或者它们的配置，有时无法使补偿线圈的绕组筒接触励磁线圈的绕组筒来进行支撑。

因此，本公开的目的在于，提供一种磁性粒子成像装置，不用使补偿线圈的绕组筒接触励磁线圈的绕组筒，而能够使补偿线圈相对检测线圈的位置变化。

一种磁性粒子成像装置，决定检查区域中的被检查物内的磁性粒子的空间分布，其中，磁性粒子成像装置具备：交流磁场施加线圈，生成使磁性粒子的磁性变化的交流磁场；直流磁场施加器，以仅使被检查物的任意的区域的磁性粒子的磁性变化的方式，产生具有低磁场强度的区域；检测线圈，用于检测磁性粒子的磁性变化；补偿线圈，具有与检测线圈共同的中心轴，并与检测线圈以相反极性来连接；第1绕组筒，保持检测线圈；以及第2绕组筒，保持补偿线圈。构成为通过使第1绕组筒和第2绕组筒的接触部分进行增减，从而能够使检测线圈和补偿线圈的中心轴的方向上的距离变化。

根据本公开，不用使补偿线圈的绕组筒接触励磁线圈的绕组筒，而能够使补偿线圈相对检测线圈的位置变化。

附图说明

图1是示出实施方式1的磁性粒子成像装置的结构的图。

在图2中，（a）是从一个方向观察实施方式1的交流磁场施加线圈5、检测线圈3以及补偿线圈4的图。（b）是从另一方向观察实施方式1的交流磁场施加线圈5、检测线圈3以及补偿线圈4的图。

图3是示出第1绕组筒21以及第2绕组筒22的构造的图。

图4是示出第1绕组筒21以及第2绕组筒22的构造的图。

图5是示出使第1绕组筒21和第2绕组筒22接触的状态的图。

图6是从另一方向观察第1绕组筒21的图。

图7是示出实施方式2的磁性粒子成像装置的结构的图。

在图8中，（a）是从一个方向观察实施方式2的交流磁场施加线圈5a、5b、检测线圈3a、3b以及补偿线圈4a、4b的图。（b）是从另一方向观察实施方式2的交流磁场施加线圈5a、5b、检测线圈3a、3b以及补偿线圈4a、4b的图。

图9是示出第1绕组筒42以及第2绕组筒62的构造的图。

图10是示出第1绕组筒42以及第2绕组筒62的构造的图。

图11是示出使第1绕组筒42和第2绕组筒62接触的状态的图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是示出实施方式1的磁性粒子成像装置的结构的图。

磁性粒子成像装置决定检查区域中的被检查物内的磁性粒子的空间分布。

磁性粒子成像装置具备交流磁场施加器11、直流磁场施加器6以及磁化分布测量器12。

交流磁场施加器11对放置有被检查物2的成像区域施加交流磁场。交流磁场使磁性粒子1的磁性变化。具体而言，交流磁场施加器11具备交流电源10、以及与交流电源10连接并用于对交流磁场进行励磁的交流磁场施加线圈5。

直流磁场施加器6以仅使被检查物2的任意的区域的磁性粒子1的磁性变化的方式，产生具有低磁场强度的区域。具体而言，直流磁场施加器6以使包含于被检查物2的磁性粒子1的磁性变化的方式，产生如线状近零磁场区域FFL那样的低磁场区域。直流磁场施加器6在放置被检查物2的成像区域中形成线状近零磁场区域FFL。直流磁场施加器6例如由使磁化的方向相反而相向配置的2个永磁体构成。或者，直流磁场施加器6也可以是通过磁轭而使磁化相向的2个带磁轭的永磁体或者电磁体。

磁化分布测量器12测量磁性粒子1的磁性变化。磁化分布测量器12具备检测线圈3、补偿线圈4以及测量器13。

检测线圈3检测磁性粒子1的磁性变化。

补偿线圈4具有与检测线圈3共同的中心轴，并与检测线圈3以相反极性来连接。检测线圈3的卷绕方向与补偿线圈4的卷绕方向是相互相反的朝向。能够利用补偿线圈4，将由交流磁场施加线圈5产生的磁通的影响抵消而忽略。

在进行磁性粒子成像的情况下，通过使由直流磁场施加器6形成的线状近零磁场区域FFL针对被检查物2的相对位置变化，从而扫描测量位置。为了使相对位置变化，有使直流磁场施加器6、交流磁场施加线圈5、检测线圈3以及补偿线圈4机械地移动的方法、和使被检查物2机械地移动的方法。

将通过交流磁场施加器11而在检测线圈3中产生的信号设为AC1。

将通过交流磁场施加器11而在补偿线圈4中产生的信号设为AC2。

将通过磁性粒子1而在检测线圈3中产生的信号设为M1。

将通过磁性粒子1而在补偿线圈4中产生的信号设为M2。

以下示出通过检测线圈3产生的信号V1。

V1=AC1+M1 …（1）

以下示出通过补偿线圈4产生的信号V2。

V2=AC2+M2 …（2）

测量器13输出表示通过检测线圈3产生的信号V1与通过补偿线圈4产生的信号V2的差分的信号ΔV。

ΔV=V1-V2=（AC1+M1）-（AC2+M2） …（3）

图2的（a）是从一个方向观察实施方式1的交流磁场施加线圈5、检测线圈3以及补偿线圈4的图。图2的（b）是从另一方向观察实施方式1的交流磁场施加线圈5、检测线圈3以及补偿线圈4的图。

被检查物2包含磁性粒子1。以夹入磁性粒子1、被检查物2、检测线圈3以及补偿线圈4的方式配置交流磁场施加线圈5。

交流磁场施加线圈5、检测线圈3以及补偿线圈4的共同的中心轴CA的方向是X轴方向。在检测线圈3的内部配置磁性粒子1。由直流磁场施加器6形成的线状近零磁场区域FFL的线的方向是Y轴方向。

为了进行磁性粒子成像，以使线圈的中心轴CA以及线状近零磁场区域FFL在XY平面上旋转的方式，将直流磁场施加器6、交流磁场施加线圈5、检测线圈3以及补偿线圈4构成为能够在YZ平面内旋转。或者，也可以使包含磁性粒子1的被检查物2在YZ平面内旋转。

本实施方式的磁成像装置具有以能够使检测线圈3和补偿线圈4的中心轴CA方向上的距离变化的方式构成的构造。以下，说明其详情。

图3~图6是用于说明以能够使检测线圈3和补偿线圈4的中心轴CA方向上的距离变化的方式构成的构造的图。图3以及图4是示出第1绕组筒21以及第2绕组筒22的构造的图。图5是示出使第1绕组筒21和第2绕组筒22接触的状态的图。图6是从另一方向观察第1绕组筒21的图。

第1绕组筒21保持检测线圈3。第2绕组筒22保持补偿线圈4。第1绕组筒21以及第2绕组筒22由绝缘性的物质构成。通过使第1绕组筒21和第2绕组筒22的接触部分进行增减，能够使检测线圈3和补偿线圈4的中心轴CA方向上的距离变化。

以下，说明更具体的结构例。

第1绕组筒21具有凹部23。第2绕组筒22具有凸部24。凹部23和凸部24相向。凹部23以及凸部24的中心轴是CA。凹部23是在中心轴CA的朝向第2绕组筒22的方向上形成的。凸部24是在中心轴CA的朝向第1绕组筒21的方向上形成的。通过构成为使凹部23的侧面与凸部24的侧面接触、并使凸部24向凹部23进入的程度能够变化，从而能够使第1绕组筒21与第2绕组筒22的接触部分进行增减。

在凸部24的侧面形成有第1槽26。即，凸部24是在外周形成有螺纹的外螺纹。在凹部23的侧面形成有第2槽25。即，凹部23是在内周形成有螺纹的内螺纹。

第1槽26以及第2槽25形成为螺旋状。在第1槽26的凸棱和第2槽25的凹槽接触、且第1槽26的凹槽和第2槽25的凸棱接触的状态下，一边使凸部24旋转，一边将凸部24塞入凹部23或者将凸部24从凹部23拔出，从而能够使检测线圈3和补偿线圈4的中心轴CA方向上的距离连续地变化。

也可以在第1槽26以及第2槽25的表面，粘贴具有粘性的固形物。固形物例如是密封带。由此，能够提高位置保持力。

也可以构成为使第1绕组筒21以及第2绕组筒22的一方的位置固定、并使另一方的位置能够变化。

例如，也可以构成为通过将第1绕组筒21固定到保持交流磁场施加线圈5的未图示的绕组筒，从而固定第1绕组筒21的位置，并使第2绕组筒22的位置能够变化。在该情况下，在检测线圈3形成如线状近零磁场区域FFL那样的具有低磁场强度的区域的移动面。

如以上那样，根据本实施方式，通过使第1绕组筒21和第2绕组筒22的接触部分进行增减，从而能够使检测线圈3和补偿线圈4的中心轴CA方向上的距离变化。由此，不用使保持补偿线圈4的第2绕组筒22接触保持交流磁场施加线圈5的未图示的绕组筒，而能够使补偿线圈4相对检测线圈3的位置变化。

实施方式1的变形例.

在上述实施方式中，设为第1绕组筒21具有凹部23、且第2绕组筒22具有凸部24，但不限定于此。也可以是第1绕组筒21具有凸部24，第2绕组筒22具有凹部23。

在上述实施方式中，在凹部23的侧面形成第2槽25，在凸部24的侧面形成第1槽26，但不限定于此。也可以不在凹部23的侧面以及凸部24的侧面形成槽，而是如活塞那样将凸部24插入凹部23或者针对凹部23进行插拔，从而能够使检测线圈3和补偿线圈4的中心轴CA方向上的距离变化。这是因为，凹部23和凸部24即使没有槽，也能够通过摩擦力或者用于固定的螺纹而保持为不发生位置偏移。

在上述实施方式中，通过在上述实施方式中在凹部23的侧面形成螺旋状的第2槽25，并在凸部24的侧面形成螺旋状的第1槽26，从而能够使检测线圈3和补偿线圈4的距离连续地变化，但不限定于此。也可以能够使检测线圈3和补偿线圈4的距离按数个阶段来变化。

实施方式2.

图7是示出实施方式2的磁性粒子成像装置的结构的图。磁性粒子成像装置具备直流磁场施加器6、交流磁场施加器11A以及磁化分布测量器12A。

交流磁场施加器11A对放置有被检查物2的成像区域施加交流磁场。交流磁场施加器11A具备交流电源10、以及与交流电源10连接而用于对交流磁场进行励磁的交流磁场施加线圈对51。交流磁场施加线圈对51由串联地连接的交流磁场施加线圈5a、5b构成。

磁化分布测量器12A测量磁性粒子的磁性变化。磁化分布测量器12A具备检测线圈对31、补偿线圈对41以及测量器13A。检测线圈对31由串联地连接的检测线圈3a、3b构成。补偿线圈对41由串联地连接的补偿线圈4a、4b构成。

检测线圈3a、3b检测磁性粒子1的磁性变化。

补偿线圈4a、4b具有与检测线圈3a、3b共同的中心轴CB，并与检测线圈3a、3b以相反极性来连接。检测线圈3a、3b的卷绕方向与补偿线圈4a、4b的卷绕方向是相互相反的朝向。能够利用补偿线圈4a、4b，将由交流磁场施加线圈5a、5b产生的磁通的影响抵消而忽略。

在进行磁性粒子成像的情况下，通过使由直流磁场施加器6形成的线状近零磁场区域FFL针对被检查物2的相对位置变化，从而扫描测量位置。为了使相对位置变化，有使直流磁场施加器6、交流磁场施加线圈对51、检测线圈对31以及补偿线圈对41机械地移动的方法、和使被检查物2机械地移动的方法。

将通过交流磁场施加器11A而在检测线圈对31中产生的信号设为AC1。

将通过交流磁场施加器11A而在补偿线圈对41中产生的信号设为AC2。

将通过磁性粒子1而在检测线圈对31中产生的信号设为M1。

将通过磁性粒子1而在补偿线圈对41中产生的信号设为M2。

以下示出通过检测线圈对31产生的信号V1。

V1=AC1+M1 …（1）

以下示出通过补偿线圈对41产生的信号V2。

V2=AC2+M2 …（2）

测量器13A输出表示通过检测线圈对31产生的信号V1与通过补偿线圈对41产生的信号V2的差分的信号ΔV。

ΔV=V1-V2=（AC1+M1）-（AC2+M2） …（3）

图8的（a）是从一个方向观察实施方式2的交流磁场施加线圈5a、5b、检测线圈3a、3b以及补偿线圈4a、4b的图。图8的（b）是从另一方向观察实施方式2的交流磁场施加线圈5a、5b、检测线圈3a、3b以及补偿线圈4a、4b的图。

以夹入磁性粒子1以及包含磁性粒子1的被检查物2的方式配置检测线圈对31。检测线圈对31包括检测线圈3a、3b。检测线圈3a和检测线圈3b将磁性粒子1以及被检查物2夹在之间。

以夹入磁性粒子1、被检查物2以及检测线圈对31的方式配置补偿线圈对41。补偿线圈对41包括补偿线圈4a、4b。补偿线圈4a和补偿线圈4b将磁性粒子1、被检查物2、检测线圈3a以及检测线圈3b夹在之间。

以夹入磁性粒子1、被检查物2、检测线圈对31以及补偿线圈对41的方式配置交流磁场施加线圈对51。交流磁场施加线圈对51包括交流磁场施加线圈5a、5b。交流磁场施加线圈5a和交流磁场施加线圈5b将磁性粒子1、被检查物2、检测线圈3a、检测线圈3b、补偿线圈4a以及补偿线圈4b夹在之间。

交流磁场施加线圈对51、检测线圈对31、补偿线圈对41具有共同的中心轴CB。交流磁场的方向是第1方向（X轴方向）。与X轴垂直的轴是Y轴和Z轴。

能够使由直流磁场施加器6形成的线状近零磁场区域FFL的线的方向与第1方向（X轴方向）大致平行。即，能够使线状近零磁场区域FFL的线的方向与第1方向（X轴方向）所成的角度成为±5°的范围。更优选为，也可以使线状近零磁场区域FFL的线的方向成为第1方向（X轴方向）。而且，线状近零磁场区域FFL的基本位置与共同的中心轴CB重叠。

交流磁场施加线圈5a与交流磁场施加线圈5b之间的距离是D1。补偿线圈4a与补偿线圈4b之间的距离是D2。检测线圈3a与检测线圈3b之间的距离是D3。其中，D1>D2>D3。交流磁场施加线圈5a以及交流磁场施加线圈5b的线圈半径是R1。补偿线圈4a以及补偿线圈4b的线圈半径是R2。检测线圈3a以及检测线圈3b的线圈半径是R3。其中，R1>R2=R3。

为了进行磁性粒子成像，以使中心轴CB、交流磁场的方向、线状近零磁场区域FFL在XZ平面上旋转的方式，将直流磁场施加器6、交流磁场施加线圈对51、检测线圈对31以及补偿线圈对41构成为能够在XZ平面内旋转。或者，也可以使包含磁性粒子1的被检查物2在XZ平面内旋转。

为了进行磁性粒子成像，以使线状近零磁场区域FFL除了旋转以外还以基本位置为中心而向左右进行平行移动的方式，直流磁场施加器6进行移动。

本实施方式的磁成像装置具有以能够使检测线圈3a和补偿线圈4a的中心轴CB方向上的距离变化的方式构成的构造。以下，说明其详情。

图9~图11是用于说明以能够使检测线圈3a和补偿线圈4a的中心轴CB方向上的距离变化的方式构成的构造的图。图9以及图10是示出第1绕组筒42以及第2绕组筒62的构造的图。图11是示出使第1绕组筒42和第2绕组筒62接触的状态的图。

第1绕组筒42保持检测线圈3a、检测线圈3b以及补偿线圈4b。第2绕组筒62保持补偿线圈4a。第1绕组筒42以及第2绕组筒62由绝缘性的物质构成。第1绕组筒42具有凸部34。第2绕组筒62具有凹部33。凸部34和凹部33相向。凹部33以及凸部34的中心轴是CB。凸部34是在中心轴CB的朝向第2绕组筒62的方向上形成的。凹部33是在中心轴CB的朝向第1绕组筒42的方向上形成的。通过构成为使凸部34的侧面和凹部33的侧面接触、并使凸部34向凹部33进入的程度能够变化，从而能够使第1绕组筒42和第2绕组筒62的接触部分进行增减。

在凸部34的侧面形成有第1槽36。即，凸部34是在外周形成有螺纹的外螺纹。在凹部33的侧面形成有第2槽35。即，凹部33是在内周形成有螺纹的内螺纹。第1槽36以及第2槽35形成为螺旋状。

在第1槽36的凸棱和第2槽35的凹槽接触、且第1槽36的凹槽和第2槽35的凸棱接触的状态下，一边使凸部34旋转，一边将凸部34塞入凹部33或者将凸部34从凹部33拔出，从而能够使检测线圈3a和补偿线圈4a的中心轴CB方向上的距离连续地变化。另外，检测线圈3b和补偿线圈4a的中心轴CB方向上的距离、以及补偿线圈4a和补偿线圈4b的中心轴CB方向上的距离也连续地变化。

也可以在第1槽36以及第2槽35的表面，粘贴具有粘性的固形物。固形物例如是密封带。由此，能够提高位置保持力。

也可以构成为使第1绕组筒42以及第2绕组筒62的一方的位置固定、并使另一方的位置能够变化。

例如，也可以构成为使第1绕组筒42的位置固定、并使第2绕组筒62的位置能够变化。在该情况下，在检测线圈3a、3b形成如线状近零磁场区域FFL那样的具有低磁场强度的区域的移动面。

如以上那样，根据本实施方式，通过使第1绕组筒42和第2绕组筒62的接触部分进行增减，从而能够使检测线圈3a和补偿线圈4a的中心轴CB方向上的距离变化。由此，不用使保持补偿线圈4a的第2绕组筒62接触保持交流磁场施加线圈5a、5b的未图示的绕组筒，而能够使补偿线圈4a相对检测线圈3a的位置变化。

能够适当组合上述的各实施方式。应理解本次公开的实施方式在所有的点中只是例示而并非是限制性的。本发明的范围并非是上述说明而是通过权利要求书来示出，并旨在包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有的变更。

符号的说明

1：磁性粒子；2：被检查物；3、3a、3b：检测线圈；4、4a、4b：补偿线圈；5、5a、5b：交流磁场施加线圈；6：直流磁场施加器；10：交流电源；11、11A：交流磁场施加器；12、12A：磁化分布测量器；13、13A：测量器；21、42：第1绕组筒；22、62：第2绕组筒；23、33：凹部；24、34：凸部；25、35：第2槽；26、36：第1槽；31：检测线圈对；41：补偿线圈对；51：交流磁场施加线圈对；CA、CB：中心轴；FFL：线状近零磁场区域。

Claims (11)

1.一种磁性粒子成像装置，决定检查区域中的被检查物内的磁性粒子的空间分布，其中，所述磁性粒子成像装置具备：

交流磁场施加线圈，生成使所述磁性粒子的磁性变化的交流磁场；

直流磁场施加器，以仅使所述被检查物的任意的区域的所述磁性粒子的磁性变化的方式，产生具有低磁场强度的区域；

检测线圈，用于检测所述磁性粒子的磁性变化；

补偿线圈，具有与所述检测线圈共同的中心轴，并与所述检测线圈以相反极性来连接；

第1绕组筒，保持所述检测线圈；以及

第2绕组筒，保持所述补偿线圈，

所述磁性粒子成像装置构成为通过使所述第1绕组筒和所述第2绕组筒的接触部分进行增减，从而能够使所述检测线圈和所述补偿线圈的所述中心轴的方向上的距离变化。

2.根据权利要求1所述的磁性粒子成像装置，其中，

所述第1绕组筒以及所述第2绕组筒中的一方的绕组筒具有凸部，

所述第1绕组筒以及所述第2绕组筒中的另一方的绕组筒具有凹部，

所述磁性粒子成像装置构成为使所述凸部的侧面和所述凹部的侧面接触、并使所述凸部向所述凹部进入的程度能够变化。

3.根据权利要求2所述的磁性粒子成像装置，其中，

在所述凸部的侧面形成有第1槽，在所述凹部的侧面形成有第2槽。

4.根据权利要求3所述的磁性粒子成像装置，其中，

所述第1槽以及所述第2槽形成为螺旋状。

5.根据权利要求3或者4所述的磁性粒子成像装置，其中，

在所述第1槽以及所述第2槽的表面，粘贴有具有粘性的固形物。

6.根据权利要求2~5中的任意一项所述的磁性粒子成像装置，其中，

所述磁性粒子成像装置构成为使所述第1绕组筒以及所述第2绕组筒的一方的位置固定、并使另一方的位置能够变化。

7.根据权利要求6所述的磁性粒子成像装置，其中，

所述磁性粒子成像装置构成为使所述第1绕组筒的位置固定、并使所述第2绕组筒的位置能够变化。

8.根据权利要求7所述的磁性粒子成像装置，其中，

在所述检测线圈形成具有低磁场强度的区域的移动面。

9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的磁性粒子成像装置，其中，

所述磁性粒子成像装置具备测量器，该测量器输出表示由所述检测线圈测量的信号和由所述补偿线圈测量的信号的差分的信号。

10.根据权利要求1所述的磁性粒子成像装置，其中，

作为所述交流磁场施加线圈而具备第1交流磁场施加线圈以及第2交流磁场施加线圈，

作为所述检测线圈而具备串联地连接的第1检测线圈以及第2检测线圈，

作为所述补偿线圈而具备串联地连接的第1补偿线圈以及第2补偿线圈，

所述第1检测线圈、所述第2检测线圈、所述第1补偿线圈以及所述第2补偿线圈具有共同的中心轴，

以夹入所述磁性粒子的方式，配置所述第1检测线圈以及所述第2检测线圈，

以夹入所述磁性粒子、所述第1检测线圈以及所述第2检测线圈的方式，配置所述第1补偿线圈以及所述第2补偿线圈，

以夹入所述磁性粒子、所述第1检测线圈、所述第2检测线圈、所述第1补偿线圈以及所述第2补偿线圈的方式，配置所述第1交流磁场施加线圈以及所述第2交流磁场施加线圈，

所述第1绕组筒保持所述第1检测线圈、所述第2检测线圈以及所述第2补偿线圈，

所述第2绕组筒保持所述第1补偿线圈，

通过使所述第1绕组筒和所述第2绕组筒的接触部分进行增减，从而使所述第1检测线圈和所述第1补偿线圈的所述中心轴的方向上的距离变化。

11.根据权利要求10所述的磁性粒子成像装置，其中，

所述磁性粒子成像装置具备测量器，该测量器输出表示由所述第1检测线圈以及所述第2检测线圈测量的信号和由所述第1补偿线圈以及所述第2补偿线圈测量的信号的差分的信号。