JP2006116305A

JP2006116305A - 傾斜コイル装置及びその組み上げ方法

Info

Publication number: JP2006116305A
Application number: JP2005301217A
Authority: JP
Inventors: Peter J Feenan; ピーター・ジョン・フィーナン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2006-05-11
Also published as: US20060113996A1; GB2419416A; CN1766669A; US7372275B2; EP1657561A1; CN1766669B; GB0423322D0

Abstract

【課題】ＭＲＩシステムで使用するための傾斜コイル並びに該傾斜コイルの製造方法を提供する。
【解決手段】傾斜コイル・アセンブリ、並びに該傾斜コイル・アセンブリを製造する方法を提供する。本傾斜コイル・アセンブリは、１つの軸（１３０）に沿って延びるチューブ（１０４）となるように形成された絶縁体（１０４）シートを含んでいる。本アセンブリはさらに、絶縁体（１０４）シートの第１の表面上に配置させた第１の複数の導電性経路を含んだ第１の導電性シート（１０２）と、絶縁体（１０４）シートの第２の表面上に配置させた第２の複数の導電性経路を含んだ第２の導電性シート（１０２）と、を含んでいる。最後に、この第２の複数の導電性経路は、第１の複数の導電性経路の対応する経路と電気的に結合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネット用のコイル並びにマグネット用コイルの製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、傾斜コイル並びに傾斜コイルの製造方法、また特に磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムで使用するための傾斜コイルに関する。

ＭＲＩシステムは今日、多くの多様な身体部位を調べるために使用されている。こうしたシステムは、非ゼロの磁気モーメント（すなわち、「スピン」）を有する原子核によって表出される原子核現象に基づいている。こうした原子核を静的で均一な磁場内に置くと、その核スピンはこの磁場により静磁場の方向またはこれと逆方向のいずれかで整列するような整列を受ける。この核スピンは静的ではなく磁場により規定される軸の周りで歳差運動する。スピンが歳差運動する周波数は、「ラーモア周波数」ω_０として知られている。このラーモア周波数は次式で与えられる。

ω_０＝γＢ_０
上式において、γは核の磁気回転比であり、またＢ_０は加えられる磁場であって、例えば水素原子核ではγ＝４２．５７ＭＨｚ／Ｔとなる。

静磁場Ｂ_０内で核スピンを整列させると、交番する磁場Ｂ_１を印加することによってスピンを「フリップ（ｆｌｉｐ）」させることが可能である。これを実施するためには、この交番磁場は、静磁場に対して９０°としなければならず、また実質的にラーモア周波数で交番しなければならない。こうした交番磁場Ｂ_１を印加すると、そのスピンは自らをＢ_１と平行に整列させる傾向となり、また交番磁場を取り除くと、そのスピンは静磁場Ｂ_０と整列した状態まで緩和して戻る。スピンが交番磁場と整列すると、長手方向（Ｂ_０と平行な方向）の磁化を低下させると共に、横断面（すなわち、Ｂ_０と直交する面）内の磁化を増大させ、一方、交番磁場が除去されてスピンが続いて緩和されるとこの逆の効果が生じる。こうした磁化の変化は、ＭＲＩ過程で検出されて処理され、原子核に関する視認可能な表示が提供される。

図１の番号１１の位置には、典型的なＭＲＩシステムをブロック図の形態で表している。マグネット１２は静磁場Ｂ_０を提供する。このマグネット１２は原理的には、超伝導マグネット、電磁石または永久磁石とすることができる。しかし通常は、超伝導マグネットが使用される、というのは超伝導マグネットによれば大きな均一静磁場を容易に提供できるからである。マグネット１２は患者を静磁場内に進入させることを可能とさせるボア１３を含んでいる。番号１４で示した患者は、静磁場の内部に来るようにするために寝台機構１６を用いてボア１３内に挿入される。

送信器２２が発生させかつマルチプレクサ２３及び無線周波数コイル装置２４を介して加えられる無線周波数（ＲＦ）パルスは、例えばＸ−Ｚ面、Ｘ−Ｙ面またはＹ−Ｚ面内に投影を生じさせるように整列させたスピンを傾斜させる役割をする。Ｘ、Ｙ及びＺの名称は、ＭＲＩシステムを記述するために使用される番号２１で示す仮想直交軸を示しており、ここでＺ軸はボア穴の軸と共軸性の軸である。Ｙ軸は磁場の中心から延びる垂直軸であり、かつＸ軸はこれ以外の軸と直交する対応する水平軸である。

無線周波数パルスを除去した後に再整列したスピンは自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号を発生させ、これが無線周波数コイル装置２４によって受信されてマルチプレクサ２３を介して受信回路２６に送られる。この受信回路から、受信信号は制御装置２５を介して画像処理装置２７に進む。画像処理装置は表示メモリ２８と連携して動作して表示モニタ２９に表示される画像を提供する。無線周波数コイル装置２４は送信及び受信のために個別にコイルを備えることができ、あるいはＲＦパルスの送信と受信の両方に関して同じコイル装置２４を使用することも可能であることに留意すべきである。

ＭＲＩ信号を空間的に分解させるために、傾斜コイル（図１では図示せず）によって静磁場内にエンコード用信号が提供される。典型的には３組の傾斜コイルが存在している。Ｘ傾斜コイルは静磁場のＺ成分の強度をＸ軸に沿って変更しており、Ｙ傾斜コイルは静磁場のＺ成分の強度をＹ軸に沿って変更しており、またＺ傾斜コイルは静磁場のＺ成分の強度をＺ軸に沿って変更している。静磁場のＺ成分の他の方向（例えば、Ｘ軸とＺ軸方向以外）での強度を、これら傾斜コイルのうち２つまたは３つを組み合わせて使用して変更することができる。

Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイルは、Ｘ傾斜ドライバ１７、Ｙ傾斜ドライバ１８及びＺ傾斜ドライバ１９のそれぞれによって駆動される。傾斜コイルを用いて空間的なある特定の点における局所的な静磁場Ｂ_０を修正し、患者のある１つの小さなボリューム要素内にある原子核のみがＲＦ磁場Ｂ_１の周波数に等しいラーモア周波数を有するようにさせることが可能である。このことは、Ｆ．Ｄ．Ｉ．信号が患者の当該ボリューム要素内にある原子核にのみ由来することを意味している。実際には、傾斜コイルには電力増幅器などの電源から時間変化する電流が供給されており、これによりその内部の原子核が印加ＲＦ磁場の周波数に等しいラーモア周波数を有するようなボリューム要素について患者全体にわたってスキャンし、患者の２Ｄまたは３Ｄ画像が構築される。

典型的な従来技術の傾斜コイル組は、例えばＺ．Ｈ．Ｃｈｏらによる「ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｓｏｆＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｉｎｇ」（ＷｉｌｅｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから出版）に開示されており、これを図２に模式的に表している。図２（ａ）にはＸ傾斜コイルを表している。図２（ｂ）及び２（ｃ）はそれぞれ、Ｙ傾斜コイルとＺ傾斜コイルを表している。

円筒状の内側アセンブリと、この内側子に対して共軸性かつ同心円状に配置させた外側アセンブリと、を備えた能動遮蔽式の（ａｃｔｉｖｅｌｙｓｃｒｅｅｎｅｄ）傾斜コイルを設けるのが通例である。外側アセンブリは、内側アセンブリと反対側に直列に接続されており、またその合成設計はマグネットの構造内に無用な渦電流の影響が生じないように発生する外部磁場を全体で低減するように選択される。典型的には、外側アセンブリ上では内側アセンブリ上と比べて周回数をより少なくすることになる。

図２（ａ）及び２（ｂ）に示したＸ傾斜コイル及びＹ傾斜コイルはサドルコイルの形態をしていることに留意されたい。各場合とも、Ｘ−Ｙ面のそれぞれの側面上に２つのサドルコイルを配置させている。

従来技術では、傾斜コイルが筒状ベースの上に製作されている。可能な一配列では、Ｘ傾斜コイルをこの筒状ベースの上に配置させ、Ｚ傾斜コイルをＸ傾斜コイルの上に配置させ、さらに最後にＹ傾斜コイルをＺ傾斜コイルの上に配置させている（ただし、傾斜コイルをその前の傾斜コイルの上に設ける順序はこの特定の順序に限定されるものではない）。

Ｘ傾斜磁場は、第１の円筒上に適当な電流検知体を備えた少なくとも４つのＸ傾斜コイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる組を利用して発生させることがある（添付の図面のうち図３を参照）。この４つの傾斜コイルは上で検討したようにサドルコイルと呼ばれることがある。これらは、１つまたは複数の対称面（ＸまたはＹ傾斜コイルの場合では３つの面）を有している。４つの傾斜コイル（サドル）は直列に接続させることがある。Ｙ傾斜コイルはＺ軸の周りに９０°回転させるとＸ傾斜コイルと類似している。Ｘ及びＹ傾斜コイルは、導電性材料のシート内に複雑なトラックをカットまたはエッチングすることによって製造されることがある。熱散失を最小限にするには、シート内にできる限り多くの導体材料を残留させ、これにより可変幅の伝導性トラックを有するパターンを得ることが望ましい。

目下のところ入手可能なＸ及びＹ傾斜は、平坦な銅プレート３０（典型的には、図４に示すように厚さが２ｍｍ）から製作され、この銅プレート３０内には、電気回路を形成する単一の「スパイラル」カットまたはトラック３２が設けられる。こうした４つのプレートは、例えば図３に示すような全体「Ｘ」傾斜を生成するために円筒状フォーム３４の表面上の四分区画（例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）として配列させている。得られたトラック３２は、利用可能な電源と整合させるために幅広でありかつ数が比較的少ない。このため、幾つかの望ましくない影響が生じる。周回数が少ないため、単一の全周回ごとにしかその設計を変化させることができないという量子性効果が生じる。しかしＮが小さい場合には、Ｎ周回とＮ＋１周回の間の相対的な差は極めて大きいものとなり得る。したがって、直線性、遮蔽または強度は、ある確度の域内に来るようにすべてを同時に整合させることはできない。追加的な欠点は、四分区画の各々の間の接続に、銅プレートの上側と底側のいずれかの上に追加的な接続導体を配置させることが必要となり、貴重な構築空間が占有されることである。第３の欠点は、トラックが幅広であるために高速なパルス動作の間に不確定な電流経路が生じることである。詳細には、渦電流効果によってトラックの最遠端に電流が流れ、これが実際上、加えられるＡＣ電流の周波数に対して一定でない抵抗として現れる。得られる画像は、補正を必要とするような時間依存の歪みを有している。
米国特許第６６９６８３７号

従来技術の幾つかの傾斜アセンブリでは、回路の異なる部分を各別々の電源によって駆動する試みがなされてきた。例えば、図２ａのコイルＡ及びＤをある電源によって駆動し、またコイルＢ及びＣを第２の電源によって駆動することや、また別法として、コイルＡ及びＢをある電源によって駆動し、一方コイルＣ及びＤを別の電源によって駆動することがある。したがって、同じ傾斜強度を達成するために各電源が提供する必要がある出力電力がより小さくて済み、かつ／または同じピーク電圧に関して傾斜をより高速で駆動することができる。したがって、これらの電源は、より小型でより廉価でかつより信頼性が高まる。この配列の重大な欠点の１つは、イメージング装置の必要に応じて傾斜磁場を正確に線形とさせるために、パルスシーケンス中のいずれの時点においてもそれぞれからの電流が正確に同一であることが必要である点である。この結果、この電源／傾斜の組み合わせから正確に同一の位相で同一の電流をいずれの時点でも維持するという達成不可能な要件が生じ、こうした試みの大部分は放棄されてきた。

上述の問題点及び欠点は、本明細書に開示した例示的な実施形態に従った傾斜コイル・アセンブリ及びアセンブリの製造方法によって克服される。

例示的な実施形態による傾斜コイル・アセンブリは、１つの軸に沿って延びるチューブとなるように形成された絶縁体シートを含んでいる。本アセンブリはさらに、絶縁体シートの第１の表面上に配置させた第１の複数の導電性経路を含んだ第１の導電性シートと、絶縁体シートの第２の表面上に配置させた第２の複数の導電性経路を含んだ第２の導電性シートと、を含んでいる。最後に、この第２の複数の導電性経路は第１の複数の導電性経路の対応する経路と電気的に結合されており、第２の複数の導電性経路は必ずしも第１の複数の導電性経路と周回数を同じとする必要はない。

別の例示的な実施形態による傾斜コイル・アセンブリは、１つの軸に沿って延びるチューブとなるように形成された絶縁体シートと、絶縁体シートの第１の表面上に結合させた第１の複数の導電性経路を含んだ第１の導電性シートと、絶縁体シートの第２の表面上に結合させた第２の複数の導電性経路を含んだ第２の導電性シートと、を含んでおり、第２の複数の導電性経路は第１の複数の導電性経路の対応する経路と電気的に結合しており、第１及び第２の導電性経路は第１の端部及び反対側の第２の端部によって規定されており、第１の導電性経路の各々の第１の端部は、第２の導電性経路のそれぞれの第１の端部と絶縁体シートを通して係合しており、各々の第２の端部は電源及び別の傾斜コイル・アセンブリのうちの一方に動作可能に結合されている。

例示的な実施形態によるＭＲＩデバイスで使用するための傾斜コイル・アセンブリを組み上げる方法を提供する。本方法は、その間に絶縁体シートを備えるようにして第１の導電性シートを第２の導電性シートの周りに概して同心円状に配置する工程と、第１の導電性シート上に第１の複数の導電性経路を形成する工程と、第２の導電性シート上に第２の複数の導電性経路を形成する工程と、第２の複数の導電性経路を第１の複数の導電性経路の対応する経路と電気的に結合する工程と、を含む。

添付の図面及び以下の詳細な説明を検討すれば、当業者には実施形態に従った別のシステム及び／または方法が明らかである、あるいは明らかとなろう。こうした追加的なシステム、方法及び／またはコンピュータ・プログラム成果物は全く本発明の範囲内にあるものであり、かつ添付の特許請求の範囲によって保護されるものであるように意図している。

図面では、様々な各図において同一構成要素を同一参照番号によって表している。図５を参照すると、「Ｘ」タイプや「Ｙ」タイプの傾斜コイルの１つの四分区画のサドルコイル１００の断面図を例示的な一実施形態に従って図示している。このサドルコイル・アセンブリ１００は、絶縁性シート１０４を挟み込んだ２重層の導電性シートまたはプレート１０２によって規定されている。詳細には、各プレート１０６及び１０８は、これらの間に絶縁性シート１０４を含み、これにより傾斜コイルの１つの四分区画（例えば、Ａ、Ｂ、ＣまたはＤ）をなしている。例示的な一実施形態では、コイル・アセンブリ１００は、厚さがそれぞれ約１ｍｍの２つの薄い銅プレート１０６及び１０８を有するサンドイッチ構成をしている。ただし、銅以外の別の導電性材料も企図される。薄い銅プレート１０６及び１０８は「両面」銅プレート１０２を形成するように絶縁体１０４に結合されている。アセンブリ１００の両面（面Ａ及びＢ）には、各銅プレート１０６及び１０８内にトラックを残すようにしたスパイラルカット１３２が実施される。このカット１３２は、図６及び７を参照して最良に理解できるように、複数の平行なトラック（例えば、１、２、３）が形成されるように配置させている。３本のトラックを図示しているが、２本以上の平行なトラックを形成することが可能である。

一例として本開示は、２つの導電性シートであるが、その各シートは単一スパイラルではなく複数の相互巻き合わせ（ｉｎｔｅｒ−ｗｏｕｎｄ）式スパイラルを有している導電性シートから製作された個別のサドルを提供している。全体ではこのスパイラルは、規則的や同一となっていない。サドルＡの第１の面及び第２の面上で識別可能なスパイラルまたはトラック（図６及び７）は、それぞれＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、並びにＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３である。

ここで図５、６及び７を参照すると、第１の面上のトラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３は、プレート１０６の第１の中央領域１１０まで延びており、また絶縁体１０４を通過してプレート１０８の第２の中央領域１１２まで延び、さらに第２の面上でトラックＴ２３、Ｔ２２、Ｔ２１と繋がっている。プレート１０６及び１０８の各面上のスパイラルの方向は、番号１１４における第１の面のエッジの端部から来る電流が、第１の面上ではスパイラルを廻って内方に進んで（図６）傾斜磁場を発生させており、次いで第２の面ではスパイラルを廻って外方に進んで（図７）傾斜磁場を発生させ、これが第１の面上の電流経路が発生させた傾斜磁場に付加されるような方向となっている。

第１の面の第１の中央領域１１０の位置から第２の面の第２の中央領域１１２の位置にトラックを繋げてこれらを整列させると、トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３はトラックＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３により転位（ｔｒａｎｓｐｏｓｅ）される。より具体的には、第１の面上の放射方向で外方へのトラック（例えば、Ｔ１１）となったトラックは、第２の面Ｙ上の放射方向で内方へのトラック（例えば、Ｔ２３）となったトラックに繋がることになる。この方式により、各トラックは見掛け上、電気的に同一となり等しい電流配分が達成される。

図６及び７を参照すると、第１の面上の各トラック（Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３）の開始点は、プレート１０６をエッジ規定している第１のエッジ１２０からある特定の放射方向位置（例えば、図６に示すような１８０度の放射方向位置：ｒａｄｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎ）で始まっている。各トラック（Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３）は、中心領域１１０、１１２において第２の面上のそれぞれのトラック（Ｔ２３、Ｔ２２、Ｔ２１）と繋がっており、各トラック（Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３）は外方にスパイラルして、第１の面に対する放射方向位置と異なる放射方向位置で終わっている（例えば、図７に示すようにプレート１０８を規定する第２のエッジ１２２の近傍のゼロ度の放射方向位置で終わっている）。トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３同士の接合はプレート１０６、１０８のそれぞれに対応する中央領域１１０、１１２で行われているため、周回の無駄や部分的周回は生じない。

さらに図６及び７を参照すれば、プレート１０６と１０８の両者は同一スパイラル構成を有することは当業者であれば理解されよう。より具体的には、プレート１０６を上述したゼロ度と１８０度の放射方向位置を規定する軸１３０の周りに１８０度回転させ、次いでプレート１０６の中心を規定する中心１３３の周り、または中央部分１１０の周りに１８０度回転させると、図７のようなプレート１０８のスパイラル構成が得られる。同様に、プレート１０６を単に軸１３０を横切る軸１３４の周りに１８０度回転させても、図７のようなプレート１０８のスパイラル構成が得られる。したがって、第１及び第２の面の両面上のスパイラル構成を同一とすることによって両面プレート構成の製造が容易となる。

巻き型（すなわち、絶縁体１０４）上のサドルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを相互接続すると、個々のスパイラルが分離状態に保たれると共に、電気的に異なる多数の合成回路が形成される。ここで図８を参照すると、４つの四分区画サドルコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを、図６及び７で図示したサドルコイルＡを含め番号２００で表している。各サドルコイルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは、いずれの四分区画に関してもトラック１、２及び３のそれぞれに対する端部２０２を、各両面プレート１００を規定するエッジの位置に現れるようにして含んでいる。ＡとＢの四分区画並びにＣとＤの四分区画の間の接合は、重ね合わせタブ２０４によって容易に生成される（この際、一方のタブはある四分区画から、すなわち上側層すなわち第１のプレート１０６からのタブとし、また係合用タブは下側層すなわち係合させる四分区画の第２のプレート１０８からのタブとする）。

図８では、この例を「解いた（ｕｎｗｒａｐｐｅｄ）」形態で表している。得られる合成回路のそれぞれは各タイプのスパイラルを含んでいる。例えば、各層上に３つの個別のトラック（図５）に対応して３つのそれぞれのスパイラル１、２及び３（すなわち、３つの非同一で識別可能な導電性経路またはトラック）を有する２つの層をそれぞれに含む４つのサドルＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ（すなわち、４つのサブユニット）が存在する場合、その３つの合成回路は以下とすることがある。
（Ａ１_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ａ３_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｂ１_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｂ３_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｃ１_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｃ３_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｄ１_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｄ３_{Ｌｏｗｅｒ}）
（Ａ２_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ａ２_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｂ２_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｂ２_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｃ２_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｃ２_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｄ２_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｄ２_{Ｌｏｗｅｒ}）
（Ａ３_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ａ１_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｂ３_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｂ１_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｃ３_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｃ１_{Ｌｏｗｅｒ}＋Ｄ３_{Ｕｐｐｅｒ}＋Ｄ１_{Ｌｏｗｅｒ}）

図９Ａ及び９Ｂは、図８に示したトラックと同様のスパイラル・トラックを有する両面銅プレートの別の実施形態に関するそれぞれ上面及び底面の拡大平面図である。図９Ａ及び９Ｂも各面を「解いた」形態で表しており、四分区画同士の接続、並びに各面同士の接続が最も明瞭に示されるように図示している。例えば、図９Ａと図９Ｂを、図９ＡのＡとＣの隅を対応する図９ＢのＡとＣの隅と一致させて背中合わせに配置させると、合成トラック（３つを図示）のうちの１つのそれぞれに関する電流経路を示すことができる。各合成トラック（例えば、１、２、３）に関する電流経路は、図９Ａの左下側で始まり、さらにサドルＤの中心まで内方に進む。次いで電流は、その中心位置（例えば、黒点の位置）において図９Ｂの下に配置された傾斜コイル（図９ＢのサドルＤ）へと転位する。次いで電流は、タブ２０２、２０４を介して一方の四分区画からもう一方に進み、さらにこれらの接合面において内側トラックから外側トラックへ、あるいは外側トラックから内側トラックへと転位する。

詳細には図示したように、電流が左側の四分区画対から右側の四分区画対へあるいはこの逆方向に伝わる場合にも電流は転位する。これにより相互接続が得られる、すなわち、図９Ａの右上に配置させたタブ２０２は、図９Ｂに図示した対応するタブ２０２と絶縁層を通して直接接続されている。この方式により図９Ａ及び９Ｂに示したように、上側層上の水平トラック（１、２、３）は下側層上のそれぞれの水平トラック（３、２、１）と出合うことになる。より具体的には、図９Ａのタブ２０２の位置でトラック１上に示した黒点は、図９Ｂのタブ２０２の位置でトラック３上に示した黒点と電気的に連絡している。最後に、電流は図９Ｂに示した四分区画Ｃの位置で下側層から出て行く。

相互接続スキームの１つに関する模式図を図１０に示している。多くの様々な配列スキームが可能である。トラックが３つ（すなわち、１、２、３）である上述のケースでは、識別できる６つのスキームが存在する。しかし、いずれのトラックも、接続を行うために別のトラックにまたがる必要がない場合は上に示したスキームが唯一のスキームとなり、得られる各合成回路はそれ以外の回路と電気的に同一となる。図１０に示したケースは実現が容易である。この合成回路は、分離された状態のままとする（すなわち、わずか１点でリンクさせる）ことがあり、また別々の電源によって駆動させることがある。様々な合成回路を両端で並列接続し（ただし、全面的ではない）、これにより高速に変化する電流をこの様々な合成回路間で等分に共有するような単一の電気要素またはサブ要素とさせることができる。この異なる合成回路は、別々の電源によって並列に駆動させることができる。本明細書に記載した例示的な実施形態は、回路のそれぞれが線形傾斜磁場を提供する点において上述した欠点を生じることがなく、またしたがって、回路間に電流のわずかな差があっても発生する合成傾斜磁場の非直線となって現れることがない。

磁場傾斜をオンやオフに切り換える場合、異なる合成回路で電流分布が不揃いとなるのを回避することが好ましい。こうした分布の不揃いは、等しい外部電流の組、並びに内部循環電流の組み合わせに分解することができる。磁場傾斜をオンやオフに切り換える場合、本発明は、正味の起電力（ＥＭＦ）の影響を低減させ、これによってこうした内部循環電流の誘導を低下させることになり好ましい。

幅広の銅トラックの場合の主たる問題点は、トラックの領域における磁場の変化率の影響によってトラックの幅全体で電流の流れが不揃いとなることである。したがって、電流が導体の断面積を全面的に利用しておらず、見掛けの抵抗が増大する。この影響は周波数が高いほど強くなり、この影響は「ＡＣ抵抗」として知られている。したがって、例示的な実施形態では、従来技術の幅広トラックと比べ比較的狭いトラックを使用している。さらに、より狭いトラックを使用して周回の実効数を多くすることによって、設計の柔軟性をより高くして量子性効果を軽減させることができる。

全体構造を見ると、これらの合成回路は電気的かつ磁気的に等価である。電流がある経路を別の経路より優先させることがなく、また高周波数においても電流の伝播に導体のより多くの部分が有効となり、さらにその生じる損失が従来の傾斜設計の場合と比べてより小さくなる。

シートではなく、例えばＬｉｔｚワイヤを含む電気的に隔絶されたワイヤからなる複数の相互巻き合わせ回路などのワイヤを用いて等価な相互接続スキームを実現することもできる。単一の傾斜軸巻き線によって、１つまたは複数の直列接続したこうした傾斜巻き線を組み込んで傾斜巻き線全体を構成させることもある。別の変形形態も可能である。幾つかのケースでは、そのサブ要素によって２つのサドルを構成させている２重スパイラルの実施形態も適当となり得る。

スパイラルの厳密な形は、要求される傾斜直線性を得るためのソフトウェアによって決定されており、また周回の数は要求される傾斜強度及び電源に整合した電流／電圧が得られるように決定されている。

導電性シート１０６と１０８の間に配置される絶縁体シートまたはチューブ１０４は、ガラス繊維、炭素繊維、Ｋｅｖｌａｒ繊維、及び酸化アルミニウム繊維（例えば、エポキシ樹脂でコーティングする）などの複数の繊維をその各々が含むような１つまたは複数の層を含む繊維複合材料から製作されることがある。チューブ１０４はさらに、チューブ１０４を規定する両外部表面上に配置させた２つの銅シートから製作したサドルコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを含むことがある。磁場を発生させるようにサドルコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを設け、これらを互いに電気的に結合させている。サドルコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、例えばエポキシ樹脂などの接着剤によってチューブ１０４に対して粘着式に付加されることがある。図２及び３に示すように、サドルコイルＡ、Ｂ、Ｃ、ＤはＺ軸の周りに配置させている。

ここで図１１を参照すると、図８の４つの四分区画サドルコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの代替的な実施形態を、四分区画間の相互接続を示すように番号３００で表している。図１１は、各コイルが１対のトラック（０、１）を有するように表している。コイルＡとＢの間、並びにＣとＤの間の相互接続は、図８に関して記載したのと同様である（例えば、想像線で示したタブ３０４）。さらに、任意のコイルの第１のプレート１０６と第２のプレート１０８の間の接続は、図６〜８を参照しながら記載したように中央部分にある。この実施形態では、トラック（０、１）の出口点３０２同士が近くにあるため、あるコイルと別のコイルとの接続を単純にすることができる。より具体的には、サドルコイルＢ及びＣは各プレート内に構築したタブ（例えば、雄型及び雌型（図示せず））を用いて接続されている。絶縁体シート１０４を折り曲げると、各コイルＢ及びＣからの出口点３０２が出合ってこれらの間の接続を容易になる。しかし、この代替的な実施形態では、２種類（すなわち、２つの構成）のプレート３０６及び３０８が必要となることを理解されたい。コイルＡ及びＢは左手構成を示しており、一方コイルＣ及びＤは右手構成を反映している。左手構成はコイルＢを規定する左手エッジから延びる出口点３０２に対応しており、一方右手構成はコイルＣを規定する右手エッジから延びる出口点３０２に対応している。より具体的には、コイルＡをその中心の周りに１８０度回転させると、コイルＢの構成が得られる。同様に、コイルＤをその中心の周りに１８０度回転させると、コイルＣの構成が得られる。したがって、この代替的な実施形態では、出口点３０２をその間の接続のために接近させて設けた場合であっても、２種類のプレート構成が必要である。

本発明の傾斜コイル・アセンブリ、並びに該アセンブリを製造する方法は、別のアセンブリ及び方法に対してかなりの有利性を提供する。詳細には、本発明の傾斜コイル・アセンブリによれば、各トラックに関する幅をより狭くし、別の傾斜コイル・アセンブリと比較してより微細な電流経路を得ることが可能となる。詳細には、複数の平行なトラックによってより多くの周回が得られ、これにより設計者に対して、周回数がより少なくかつトラックの幅がより広いような別のアセンブリと比較してコイルの磁気特性の微調整に関してより高い能力を提供することができる。さらに、本発明の傾斜コイル・アセンブリに関する上で開示した装置及び方法によって、増幅器と傾斜の間により良好な整合が可能となる。またさらに、本発明の傾斜コイル・アセンブリは、各プレートのエッジの位置にありかつ構築深度を占有する追加の接続ワイヤを必要とせずに容易に実施できるような、四分区画間の接合または相互接続を含んでいる。別の利点は、本発明によれば、回路間での電流の正確な整合の必要性をさらに低下させることを含め、別々の電源によって各平行なトラックを駆動する能力が容易となる点にある。またさらには、本明細書に記載した本発明のコイル構成は、内側アセンブリと外側アセンブリの両方に等しく適用することができる。

本発明について例示的な実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の趣旨を逸脱することなく様々な変更を行うことができ、かつその構成要素を等価物によって代替できることは、当業者であれば理解されよう。さらに、本発明の教示に対しては、その範囲を逸脱することなく特定の状況に適応させるように多くの修正を実施することができる。したがって、本発明を実施するように開示した実施形態に本発明を限定しようと意図したものではなく、むしろ本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨域内に属するすべての実施形態を含むように意図したものである。さらに、「第１の」、「第２の」などの用語は重要性の序列を示すものではなく、「第１の」、「第２の」などの用語はある要素を別の要素と区別するために使用したものである。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

ＭＲＩシステムの概略図である。従来のＸ傾斜コイル組の概略図である。従来のＹ傾斜コイル組の概略図である。従来のＺ傾斜コイル組の概略図である。相対電流検知を伴う従来のＸまたはＹ傾斜コイルを表した図である。単一層の銅プレートが絶縁チューブ上に配置されることを表した図３の従来式のＸまたはＹ傾斜コイルの１つの四分区画の断面図である。例示的な一実施形態に従ってその層間に絶縁性シートを配置させた２重層銅プレートを表したＸまたはＹ傾斜コイルの１つの四分区画の断面図である。例示的な一実施形態による面Ａの３トラック構成を表した図５の両面プレートの上面平面図である。例示的な一実施形態による面Ａの反対面Ｂの３トラック構成を表した図５の両面プレートの底面平面図である。例示的な一実施形態に従った四分区画間の相互接続を表した、その各々が図６及び７の両面プレート構成を有しているＸ傾斜コイルの４つの四分区画の両面プレート構成の第１のサイドプレートの概要レイアウトである。例示的な一実施形態に従った各トラックごとの電流開始経路を表した図６及び７と同様のＸ傾斜コイルの４つの四分区画の両面プレート構成の第１のサイドプレートの概要レイアウトである。各トラックごとの電流終了経路を表した図９Ａの第１のサイドプレートの反対側の両面プレート構成の第２のサイドプレート（すなわち、下側層）の概要レイアウトである。図８に対応する回路を表した図である。代替的な例示的一実施形態に従った四分区画間の相互接続を表した、その各々が図６及び７と同様の両面プレート構成を有しているＸ傾斜コイルの４つの四分区画の概要レイアウトである。

符号の説明

１１ＭＲＩシステム
１２マグネット
１３ボア
１４患者
１６寝台機構
１７Ｘ傾斜ドライバ
１８Ｙ傾斜ドライバ
１９Ｚ傾斜ドライバ
２１直交軸
２２送信器
２３マルチプレクサ
２４無線周波数コイル装置
２５制御装置
２６受信回路
２７画像処理装置
２８表示メモリ
２９表示モニタ
３０銅プレート
３２スパイラルカット、トラック
３４円筒状フォーム
１００サドルコイル
１０２２重層導電性シート
１０４絶縁性シート
１０６銅プレート
１０８銅プレート
１１０第１の中央領域
１１２第２の中央領域
１１４第１の面のエッジの端部
１３０軸
１３２スパイラルカット
１３４軸
２００四分区画サドルコイル
２０２タブ
２０４タブ
３００四分区画サドルコイル
３０２出口点
３０４タブ
３０６プレート
３０８プレート

Claims

ＭＲＩデバイスで使用するための傾斜コイル・アセンブリであって、
１つの軸（１３０）に沿って延びるチューブ（１０４）となるように形成された絶縁体（１０４）シートと、
前記絶縁体（１０４）シートの第１の表面上に配置させた第１の複数の導電性経路を含んだ第１の導電性シート（１０２）と、
前記絶縁体（１０４）シートの第２の表面上に配置させた、前記第１の複数の導電性経路の対応する経路と電気的に結合した第２の複数の導電性経路を含んだ第２の導電性シート（１０２）と、
を備える傾斜コイル・アセンブリ。
前記第２の複数の導電性経路は前記第１の複数の導電性経路に対して概して同心円状に配置されている、請求項１に記載の傾斜コイル・アセンブリ。
前記第１及び第２の導電性経路は第１の端部（２０４）及び反対側の第２の端部（２０２）によって規定されており、第１の導電性経路の各々の第１の端部（２０４）は第２の導電性経路のそれぞれの第１の端部（２０４）と絶縁体（１０４）シートを通して係合しており、各々の第２の端部（２０２）は電源及び別の傾斜コイル・アセンブリのうちの一方に動作可能に結合されている、請求項１に記載の傾斜コイル・アセンブリ。
前記第１及び第２の導電性シート（１０２）の各々は、各それぞれのプレート内でスパイラルカット（１３２）となった第１及び第２の複数の伝導経路を有する各銅プレート（１０６、１０８）である、請求項１に記載の傾斜コイル・アセンブリ。
１つの軸（１３０）に沿って延びるチューブ（１０４）となるように形成された絶縁体（１０４）シートと、
前記絶縁体（１０４）シートの第１の表面上に結合させた第１の複数の導電性経路を含んだ第１の導電性シート（１０２）と、
前記絶縁体（１０４）シートの第２の表面上に結合させた、前記第１の複数の導電性経路の対応する経路と電気的に結合した第２の複数の導電性経路を含んだ第２の導電性シート（１０２）と、
を備える傾斜コイル・アセンブリであって、前記第１及び第２の導電性経路は第１の端部（２０４）及び反対側の第２の端部（２０２）によって規定されており、第１の導電性経路の各々の第１の端部（２０４）は第２の導電性経路のそれぞれの第１の端部（２０４）と絶縁体（１０４）シートを通して係合しており、各々の第２の端部（２０２）は電源及び別の傾斜コイル・アセンブリのうちの一方に動作可能に結合されている、傾斜コイル・アセンブリ。
前記第１及び第２の導電性シート（１０２）の各々は、各それぞれのプレート内でスパイラルカット（１３２）となった第１及び第２の複数の伝導経路を有する各銅プレート（１０６、１０８）であること、
各銅プレート（１０６、１０８）上のスパイラルカット（１３２）の方向によって、絶縁体（１０４）シートを通して第１の傾斜磁場を発生させる一方の銅プレート（１０６、１０８）を規定しているエッジ（１２０、１２２）から内方に電流をスパイラルさせることが可能であり、該一方の銅プレート（１０６、１０８）上で該第１の傾斜磁場に追加する第２の傾斜磁場を発生させるもう一方の銅プレート（１０６、１０８）上で外方に電流をスパイラルさせることが可能であること、
を特徴とする請求項５に記載の傾斜コイル・アセンブリ。
前記第１及び第２の導電性シート（１０２）の各々は、各それぞれのプレート内でスパイラルカット（１３２）となった第１及び第２の複数の伝導経路を有する各銅プレート（１０６、１０８）であること、
各プレート（１０６、１０８）上のスパイラルカット（１３２）が同一であること、
を特徴とする請求項５に記載の傾斜コイル・アセンブリ。
ＭＲＩデバイスで使用するための傾斜コイル・アセンブリを組み上げる方法であって、
その間に絶縁体（１０４）シートを備えるようにして第１の導電性シート（１０２）を第２の導電性シート（１０２）の周りに概して同心円状に配置する工程と、
前記第１の導電性シート（１０２）上に第１の複数の導電性経路を形成する工程と、
前記第２の導電性シート（１０２）上に第２の複数の導電性経路を形成する工程と、
前記第２の複数の導電性経路を前記第１の複数の導電性経路の対応する経路と電気的に結合する工程と、
を含む方法。
前記第２の複数の導電性経路は前記第１の複数の導電性経路に対して概して同心円状に配置されていること、
前記第１及び第２の導電性経路は第１の端部（２０４）及び反対側の第２の端部（２０２）によって規定されており、第１の導電性経路の各々の第１の端部（２０４）は前記第１及び第２の導電性シート（１０２）のそれぞれを規定する中央部分において絶縁体（１０４）シートを通して第２の導電性経路のそれぞれの第１の端部（２０４）と係合しており、各々の第２の端部（２０２）は電源及び別の傾斜コイル・アセンブリのうちの一方に動作可能に結合されていること、を特徴とすると共に、
前記第１の導電性経路の第１の端部（２０４）を、前記第２の導電性経路のそれぞれの第１の端部（２０４）と係合したときに転位させる工程、
をさらに含む請求項８に記載の方法。
前記第２の複数の導電性経路は前記第１の複数の導電性経路に対して概して同心円状に配置されていること、
前記第１及び第２の導電性シート（１０２）の各々は、各それぞれのプレート内でスパイラルカット（１３２）となった第１及び第２の複数の伝導経路を有する各銅プレート（１０６、１０８）であること、
前記第１及び第２の複数の導電性経路の各々は、実質的に電気的に等しく、これによりこれらの間に等しい電流配分を達成していること、を特徴とすると共に、
スパイラルカット（１３２）の構成を、適当な傾斜強度、傾斜直線性、並びに所与の電源に対する電流と電圧の整合を提供するための周回数を決定するように構成させたソフトウェアを用いて決定する工程、
をさらに含む請求項８に記載の方法。