JP2012016524A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

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Takeshi Kawamura
武 川村
Yukinobu Imamura
幸信 今村
Takeshi Nakayama
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic resonance imaging apparatus which permits the deviation of the center of gravity of electric current in a spiral electric conductor 32 to be corrected.SOLUTION: The magnetic resonance imaging apparatus having the spiral electric conductor 32 has slits S, S, and Sprovided along the longitudinal direction in the electric conductor 32 and separating electric current conducting routes L, L, Land Lformed in the electric conductor 32 into multi-sections. Among the separated electric current conducting routes L, L, Land L, those located nearer to the outside of the spiral shape are made wider (wn>w3>w2>w1). The slits S, S, and Sare formed in the locations where the radius rof curvature of the electric conductor 32 is locally reduced in the longitudinal direction of the electric conductor 32.

Description

本発明は、渦巻形状の電気導体を有する磁気共鳴イメージング(以下、MRI;Magnetic Resonance Imagingと称す)装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging (hereinafter referred to as MRI; Magnetic Resonance Imaging) apparatus having a spiral electric conductor.

MRI装置は、核磁気共鳴(以下、NMR;Nuclear Magnetic Resonanceと称す)現象を利用して被検体の物理的、化学的性質を表す断層画像を撮像するものであり、特に医療用として広く用いられている。   An MRI apparatus captures a tomographic image representing the physical and chemical properties of a subject using a nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as NMR; Nuclear Magnetic Resonance) phenomenon, and is widely used particularly for medical purposes. ing.

MRI装置には、計測されるNMR信号に位置情報を持たせるために傾斜磁場発生装置が用いられる。傾斜磁場発生装置は、撮像領域内において、互いに直交する3方向それぞれに沿って磁場強度が線形的に変化する傾斜磁場を発生させる、複数の渦巻形状の電気導体(コイル)を有している。この傾斜磁場により、MRI装置は、NMR信号の3次元的な位置情報を得ている。このため、傾斜磁場の磁場分布の精度は、計測されるNMR信号の位置情報の精度ひいては画像の空間分解能に影響するため重要である。   In the MRI apparatus, a gradient magnetic field generator is used in order to give position information to a measured NMR signal. The gradient magnetic field generator has a plurality of spiral electric conductors (coils) that generate a gradient magnetic field whose magnetic field intensity linearly changes along three directions orthogonal to each other in the imaging region. By this gradient magnetic field, the MRI apparatus obtains three-dimensional position information of the NMR signal. For this reason, the accuracy of the magnetic field distribution of the gradient magnetic field is important because it affects the accuracy of the positional information of the NMR signal to be measured, and thus the spatial resolution of the image.

傾斜磁場発生装置は、画像の空間分解能を向上させ、傾斜磁場の磁場分布の精度を高めるために、大きな傾斜磁場を発生させる必要がある。そのため、傾斜磁場発生装置に流される電流を大きくしつつ、電源装置の負担を減らすために、傾斜磁場発生装置の電気抵抗を小さくしている。すなわち、傾斜磁場発生装置を構成する複数の渦巻形状の電気導体の幅や厚みを大きくしている。ここで、渦巻状の電気導体のコイルパターンが形成されている面の法線方向の厚さを、渦巻状の電気導体の厚さとし、電流方向と前記法線方向に直交する方向の渦巻状の電気導体の寸法を幅と定義する。傾斜磁場発生装置は、一定の厚みのフラットな板状の電気導体を、所望の磁場を発生させる渦巻形状のコイルパターンに加工することで製作されている。   The gradient magnetic field generator needs to generate a large gradient magnetic field in order to improve the spatial resolution of the image and increase the accuracy of the magnetic field distribution of the gradient magnetic field. For this reason, the electrical resistance of the gradient magnetic field generator is reduced in order to increase the current flowing through the gradient magnetic field generator and reduce the burden on the power supply device. That is, the width and thickness of the plurality of spiral electric conductors constituting the gradient magnetic field generator are increased. Here, the thickness in the normal direction of the surface on which the coil pattern of the spiral electric conductor is formed is the thickness of the spiral electric conductor, and the spiral shape in the direction perpendicular to the current direction and the normal direction is used. The dimension of the electrical conductor is defined as the width. The gradient magnetic field generator is manufactured by processing a flat plate-shaped electric conductor having a certain thickness into a spiral coil pattern that generates a desired magnetic field.

渦巻状(のコイルパターン)の電気導体内を流れる電流は、電流方向と直交する方向(前記幅の方向)に分布を有する。これは、電気導体が湾曲している(直線形状でない)箇所では、電流は電気抵抗が小さくなるよう渦巻の内側寄りの最短経路を流れる傾向があるからである。特に、電気導体の湾曲部の内側の曲率半径に比べて電気導体の幅が大きい場合には、電流分布の電流重心は導体幅方向の電気導体の中心から内側に偏る。ここで、渦巻状の電気導体の幅方向の中線(幅方向の中央に沿った線)に接する円を考え,前記円の中心側に位置する導体の端部を内側,他端を外側と定義する。   The current flowing in the spiral (coil pattern) electric conductor has a distribution in a direction perpendicular to the current direction (the width direction). This is because the current tends to flow along the shortest path closer to the inner side of the spiral so that the electrical resistance becomes smaller at the portion where the electric conductor is curved (not linear). In particular, when the width of the electric conductor is larger than the radius of curvature inside the curved portion of the electric conductor, the current center of gravity of the current distribution is biased inward from the center of the electric conductor in the conductor width direction. Here, consider a circle in contact with the center line in the width direction of the spiral electric conductor (a line along the center in the width direction), with the end of the conductor located at the center of the circle being the inside and the other end being the outside. Define.

傾斜磁場発生装置の渦巻形状の電気導体のコイルパターンの(設計)寸法に対して電流重心の偏りが無視できないほどに大きくなると、傾斜磁場発生装置が実際に発生させる傾斜磁場と設計した傾斜磁場との誤差が大きくなり、NMR信号の位置情報の計測精度を悪化させ、画像の空間分解能を低下させる原因になると考えられた。   When the bias of the current center of gravity becomes too large to be ignored with respect to the (design) dimension of the coil pattern of the spiral electric conductor of the gradient magnetic field generator, the gradient magnetic field actually generated by the gradient magnetic field generator and the designed gradient magnetic field It was thought that the error of the error was increased, the measurement accuracy of the position information of the NMR signal was deteriorated, and the spatial resolution of the image was lowered.

電流重心の偏りを矯正する従来技術としては、MRI装置の撮像時に高周波磁場を発生させる湾曲部を有する電気導体の高周波(以下、RF;Radio Frequencyと称す)照射コイルにおいて、幅方向にスリットを設け、電流の経路をシフトさせて適切な電流分布を実現する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、導体内部にスリットを設けて渦電流の流れを抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   As a conventional technique for correcting the bias of the current center of gravity, a slit is provided in the width direction in a high-frequency (hereinafter referred to as RF) irradiation coil of an electric conductor having a curved portion that generates a high-frequency magnetic field during imaging by an MRI apparatus. A method of realizing an appropriate current distribution by shifting a current path has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Further, a method has been proposed in which a slit is provided inside a conductor to suppress the flow of eddy current (for example, see Patent Document 2).

特開平8−332177号公報JP-A-8-332177 特開平7−313490号公報JP 7-31490 A

しかしながら、従来技術(特許文献1)では、スリットを電流方向と直交する向きに設けるため、スリットを設ける前と比べてRF照射コイル全体の電気抵抗が増加し、電源装置にかかる負荷が増大したり、RF照射コイルの発熱量が増加したりすると考えられた。   However, in the prior art (Patent Document 1), since the slit is provided in a direction perpendicular to the current direction, the electrical resistance of the entire RF irradiation coil is increased as compared with before the slit is provided, and the load applied to the power supply device is increased. It was thought that the calorific value of the RF irradiation coil increased.

これは、RF照射コイルに限らず、MRI装置に搭載された他の渦巻状の電気導体にも生じうる課題であり、例えば、傾斜磁場発生装置が有する複数の渦巻形状の電気導体(コイル)にも同様の課題が生じると考えられる。MRI装置には、渦巻形状の電気導体として、傾斜磁場発生装置、RF照射コイル、RF受信コイル、シムコイル等が搭載されている。   This is a problem that may occur not only in the RF irradiation coil but also in other spiral electric conductors mounted on the MRI apparatus. For example, in a plurality of spiral electric conductors (coils) included in the gradient magnetic field generator. It is thought that a similar problem will occur. The MRI apparatus includes a gradient magnetic field generator, an RF irradiation coil, an RF receiving coil, a shim coil, and the like as spiral electric conductors.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、渦巻形状の電気導体における電流重心の偏りを矯正可能なMRI(磁気共鳴イメージング)装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an MRI (magnetic resonance imaging) apparatus capable of correcting the bias of the current center of gravity in a spiral electric conductor.

前記課題を解決するために、本発明は、
渦巻形状の電気導体を有するMRI(磁気共鳴イメージング)装置において、
前記電気導体の長手方向に沿って前記電気導体に設けられ、前記電気導体に形成される電流導通路を複数に分けるスリットを有し、
分けられた前記電流導通路同士では、前記渦巻形状の外側の方向にある前記電流導通路ほど、幅が広いことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
In an MRI (magnetic resonance imaging) apparatus having a spiral-shaped electrical conductor,
Provided in the electrical conductor along the longitudinal direction of the electrical conductor, and having a slit for dividing a current conduction path formed in the electrical conductor into a plurality of parts,
The divided current conducting paths are characterized in that the width of the current conducting paths in the direction of the outside of the spiral shape is wider.

本発明によれば、渦巻形状の電気導体における電流重心の偏りを矯正可能なMRI(磁気共鳴イメージング)装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the MRI (magnetic resonance imaging) apparatus which can correct | amend the deviation of the current gravity center in a spiral-shaped electrical conductor can be provided.

本発明の第1の実施形態に係る垂直磁場型の磁気共鳴イメージング(MRI)装置の斜視図である。1 is a perspective view of a vertical magnetic field type magnetic resonance imaging (MRI) apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る垂直磁場型のMRI装置の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a vertical magnetic field type MRI apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る垂直磁場型のMRI装置の傾斜磁場発生装置の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a gradient magnetic field generator of a vertical magnetic field type MRI apparatus according to a first embodiment of the present invention. 傾斜磁場発生装置のメインコイル(y)の一部を構成する渦巻形状の電気導体の平面図である。It is a top view of the spiral electric conductor which comprises a part of main coil (y) of a gradient magnetic field generator. 傾斜磁場発生装置のメインコイル(y)の一部を構成する渦巻形状の電気導体の第1湾曲部周辺の拡大図である。It is an enlarged view around the 1st curved part of the spiral-shaped electric conductor which comprises a part of main coil (y) of a gradient magnetic field generator. 渦巻形状の電気導体の第1湾曲部周辺の演算に用いた微小領域の説明図である。It is explanatory drawing of the micro area | region used for the calculation of the surroundings of the 1st curved part of a spiral-shaped electric conductor. 傾斜磁場発生装置のメインコイル(y)の一部を構成する渦巻形状の電気導体の第1湾曲部の断面図である。It is sectional drawing of the 1st curved part of the spiral-shaped electric conductor which comprises a part of main coil (y) of a gradient magnetic field generator. 本発明の第1の実施形態の実施例1(幅方向において1本のスリットが設けられている場合)に係る垂直磁場型のMRI装置の傾斜磁場発生装置のメインコイル(y)の一部を構成する渦巻形状の電気導体の第1湾曲部の断面図である。A part of the main coil (y) of the gradient magnetic field generator of the vertical magnetic field type MRI apparatus according to Example 1 (when one slit is provided in the width direction) of the first embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the 1st curved part of the spiral-shaped electric conductor which comprises. 導体幅毎に、重心偏り率と、内側からスリットまでの距離との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the gravity center deviation | shift rate and the distance from an inner side to a slit for every conductor width. 内側からスリットまでの距離と、導体幅との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the distance from an inner side to a slit, and a conductor width. 本発明の第1の実施形態の実施例2(幅方向において2本のスリットが設けられている場合)に係る垂直磁場型のMRI装置の傾斜磁場発生装置のメインコイル(y)の一部を構成する渦巻形状の電気導体の第1湾曲部の断面図である。A part of the main coil (y) of the gradient magnetic field generator of the vertical magnetic field type MRI apparatus according to Example 2 of the first embodiment of the present invention (when two slits are provided in the width direction) It is sectional drawing of the 1st curved part of the spiral-shaped electric conductor which comprises. 内側からそれぞれのスリットまでの距離と、導体幅との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the distance from an inner side to each slit, and a conductor width. 本発明の第2の実施形態に係る垂直磁場型のMRI装置のシムコイル(渦巻形状の電気導体(湾曲部))の平面図である。It is a top view of the shim coil (vortex-shaped electric conductor (curved part)) of the perpendicular magnetic field type MRI apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る水平磁場型のMRI装置の斜視図である。It is a perspective view of a horizontal magnetic field type MRI apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る水平磁場型のMRI装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the horizontal magnetic field type MRI apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る水平磁場型のMRI装置の傾斜磁場発生装置のメインコイル(y)(渦巻形状の電気導体)の斜視図である。It is a perspective view of the main coil (y) (spiral-shaped electric conductor) of the gradient magnetic field generator of the horizontal magnetic field type MRI apparatus according to the third embodiment of the present invention.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施形態)
図1に、本発明の第1の実施形態に係る垂直磁場型の磁気共鳴イメージング(MRI)装置の斜視図を示す。第1の実施形態のMRI装置1は、静磁場の向き7が垂直方向(z方向)の垂直磁場型(オープン型)のMRI装置である。MRI装置1では、撮像領域8を挟むように上下一対の電磁石装置2を対向配置することで、被検体5がベッド6に仰臥して撮像領域8に置かれても、検査者からアクセスされるための十分なガントリーギャップを確保している。被検体5の周囲を囲むようにRF受信コイル22が設けられている。連結柱17は、上下一対の電磁石装置2の間に設けられ、上下一対の電磁石装置2それぞれに連結して、上下1対の電磁石装置2を互いに離して保持している。上下一対の電磁石装置2は、撮像領域8に、向き7が垂直方向(z方向)で磁場強度が均一の静磁場を発生させる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a vertical magnetic field type magnetic resonance imaging (MRI) apparatus according to a first embodiment of the present invention. The MRI apparatus 1 of the first embodiment is a vertical magnetic field type (open type) MRI apparatus in which the direction 7 of the static magnetic field is the vertical direction (z direction). In the MRI apparatus 1, a pair of upper and lower electromagnet apparatuses 2 are arranged so as to sandwich the imaging area 8, so that even if the subject 5 is placed on the imaging area 8 while lying on the bed 6, it is accessed by the examiner. To ensure a sufficient gantry gap. An RF receiving coil 22 is provided so as to surround the periphery of the subject 5. The connecting column 17 is provided between the pair of upper and lower electromagnet devices 2 and is connected to each of the pair of upper and lower electromagnet devices 2 to hold the pair of upper and lower electromagnet devices 2 apart from each other. The pair of upper and lower electromagnet devices 2 generates a static magnetic field in the imaging region 8 with the direction 7 being the vertical direction (z direction) and the magnetic field strength being uniform.

また、傾斜磁場発生装置3は、電磁石装置2の撮像領域8の側に配置されている。傾斜磁場発生装置3は、撮像領域8に、互いに直交する3方向、x方向、y方向、z方向それぞれに沿って磁場強度が線形的に変化する傾斜磁場を発生させ、計測されるNMR信号に位置情報を持たせている。MRI装置1は、この位置情報に基づいて、被検体5の検査画像を作成している。   Further, the gradient magnetic field generator 3 is disposed on the imaging region 8 side of the electromagnet device 2. The gradient magnetic field generator 3 generates a gradient magnetic field in which the magnetic field intensity linearly changes along the three directions orthogonal to each other, the x direction, the y direction, and the z direction in the imaging region 8, and generates a measured NMR signal. It has position information. The MRI apparatus 1 creates an examination image of the subject 5 based on this position information.

また、RF照射コイル4も、電磁石装置2の撮像領域8の側に配置されている。RF照射コイル4は、撮像領域8に仰臥した被検体5に、高周波の電磁波を照射し、被検体5からNMR信号を発生させている。   The RF irradiation coil 4 is also arranged on the imaging region 8 side of the electromagnet device 2. The RF irradiation coil 4 irradiates a subject 5 lying on the imaging region 8 with a high-frequency electromagnetic wave and generates an NMR signal from the subject 5.

なお、このMRI装置1では、その構造の理解を容易にするために、撮像領域8の中に原点を有するxyz座標系を設定している。z軸の方向は静磁場の向き7に一致する方向に定義し、y軸の方向は被検体5の仰臥の方向に一致する方向に定義し、x軸の方向はy軸とz軸に直交する方向に定義している。   In the MRI apparatus 1, an xyz coordinate system having an origin is set in the imaging region 8 in order to facilitate understanding of the structure. The z-axis direction is defined as a direction that matches the direction 7 of the static magnetic field, the y-axis direction is defined as a direction that matches the supine direction of the subject 5, and the x-axis direction is orthogonal to the y-axis and the z-axis. The direction is defined.

図2に、本発明の第1の実施形態に係る垂直磁場型のMRI装置1の縦断面図を示す。上下一対の電磁石装置2は、撮像領域8の上下に対向配置された1対のメインコイル(超電導コイル)2aと、一対のメインコイル2aのz軸方向外側に配置された上下1対のシールドコイル(超電導コイル)2bを有している。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the vertical magnetic field type MRI apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The pair of upper and lower electromagnet devices 2 includes a pair of main coils (superconducting coils) 2a disposed opposite to each other above and below the imaging region 8, and a pair of upper and lower shield coils disposed outside the pair of main coils 2a in the z-axis direction. (Superconducting coil) 2b.

冷却容器2eは、上下一対のメインコイル2aと、上下一対のシールドコイル2bとを、液体ヘリウム(He)のような冷媒と共に収納して、冷却することができる。冷却されたメインコイル2aとシールドコイル2bは、超電導コイルとして機能することができる。真空容器2cは、冷却容器2eを収納し、真空容器2cと冷却容器2eとの間の空間を真空に保持することができる。冷却容器2eを外気(外部)から断熱することができ、冷却容器2eを低温に保持することができる。輻射シールド2dは、冷却容器2eと真空容器2cとの間の真空の空間に設けられ、真空容器2cから冷却容器2eへの輻射熱を低減し、冷却容器2eを低温に保持することができる。   The cooling container 2e can cool a pair of upper and lower main coils 2a and a pair of upper and lower shield coils 2b together with a refrigerant such as liquid helium (He). The cooled main coil 2a and shield coil 2b can function as a superconducting coil. The vacuum container 2c can accommodate the cooling container 2e, and can hold | maintain the space between the vacuum container 2c and the cooling container 2e in a vacuum. The cooling container 2e can be insulated from the outside air (external), and the cooling container 2e can be kept at a low temperature. The radiation shield 2d is provided in a vacuum space between the cooling vessel 2e and the vacuum vessel 2c, can reduce radiant heat from the vacuum vessel 2c to the cooling vessel 2e, and can keep the cooling vessel 2e at a low temperature.

また、上下一対のシムコイル21が、上下一対の電磁石装置2のz軸方向の内側に、撮像領域8を挟んで上下に対向配置されている。上下一対のシムコイル21は、上下一対の傾斜磁場発生装置3の近傍に配置されている。各シムコイル21の起磁力を調整することにより、撮像領域8に電磁石装置2が発生させた静磁場の磁場均一度を向上させることができる。   In addition, a pair of upper and lower shim coils 21 are disposed so as to be opposed to each other in the upper and lower sides with the imaging region 8 interposed inside the pair of upper and lower electromagnet devices 2 in the z-axis direction. The pair of upper and lower shim coils 21 are disposed in the vicinity of the pair of upper and lower gradient magnetic field generators 3. By adjusting the magnetomotive force of each shim coil 21, the magnetic field uniformity of the static magnetic field generated by the electromagnet device 2 in the imaging region 8 can be improved.

また、上下一対の傾斜磁場発生装置3が、上下一対の電磁石装置2のz軸方向の内側に、撮像領域8を挟んで上下に対向配置されている。上下一対の傾斜磁場発生装置3は、例えば、図2に示すように、y軸方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場9を発生させている。   In addition, a pair of upper and lower gradient magnetic field generators 3 are disposed vertically opposite to each other with the imaging region 8 interposed inside the pair of upper and lower electromagnet devices 2 in the z-axis direction. For example, as shown in FIG. 2, the pair of upper and lower gradient magnetic field generators 3 generate a gradient magnetic field 9 whose magnetic field strength is inclined in the y-axis direction.

上下一対のRF照射コイル4が、上下一対の電磁石装置2のz軸方向の内側に、撮像領域8を挟んで上下に対向配置されている。上下一対のRF照射コイル4は、上下一対の傾斜磁場発生装置3の近傍に配置されている。   A pair of upper and lower RF irradiation coils 4 are disposed so as to face each other up and down across the imaging region 8 inside the pair of upper and lower electromagnet devices 2 in the z-axis direction. The pair of upper and lower RF irradiation coils 4 are disposed in the vicinity of the pair of upper and lower gradient magnetic field generators 3.

図3に、本発明の第1の実施形態に係る垂直磁場型のMRI装置1の傾斜磁場発生装置3の分解斜視図を示す。傾斜磁場発生装置3は、x軸、y軸、z軸の3方向に独立な傾斜磁場を発生させるために、3つのメインコイル(x)31とメインコイル(y)32とメインコイル(z)33を有している。また、傾斜磁場発生装置3は、3つのメインコイル(x)31とメインコイル(y)32とメインコイル(z)33からの漏れ磁場をシールドするために、それぞれに対応する3つのシールドコイル(x)35とシールドコイル(y)36とシールドコイル(z)34を有している。垂直磁場型のMRI装置1では、傾斜磁場発生装置3は、上下に一対配置されているが、それぞれの傾斜磁場発生装置3に計6つのコイル31〜36が設けられている。図3に示す6つのコイル31〜36の積層の順番は、上下一対の傾斜磁場発生装置3の上側のものであり、下側の傾斜磁場発生装置3では、積層の順番が逆になっている。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the gradient magnetic field generator 3 of the vertical magnetic field type MRI apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The gradient magnetic field generator 3 generates three main coils (x) 31, a main coil (y) 32, and a main coil (z) in order to generate independent gradient magnetic fields in the three directions of the x axis, the y axis, and the z axis. 33. In addition, the gradient magnetic field generator 3 has three shield coils (3) corresponding to each of the three main coils (x) 31, the main coil (y) 32, and the main coil (z) 33 in order to shield the leakage magnetic fields. x) 35, a shield coil (y) 36, and a shield coil (z) 34. In the vertical magnetic field type MRI apparatus 1, a pair of gradient magnetic field generators 3 are arranged on the top and bottom, and each of the gradient magnetic field generators 3 is provided with a total of six coils 31 to 36. The stacking order of the six coils 31 to 36 shown in FIG. 3 is the upper one of the pair of upper and lower gradient magnetic field generation devices 3, and the stacking order is reversed in the lower gradient magnetic field generation device 3. .

メインコイル(x)31とシールドコイル(x)35はそれぞれ、x軸方向に並んだ2つの渦巻中心3aを有する線対称形状で渦巻形状の電気導体を有している。メインコイル(y)32とシールドコイル(y)36はそれぞれ、y軸方向に並んだ2つの渦巻中心3aを有する線対称形状で渦巻形状の電気導体を有している。メインコイル(z)33とシールドコイル(z)34はそれぞれ、中央に1つの渦巻中心3aを有する渦巻形状の電気導体を有している。   Each of the main coil (x) 31 and the shield coil (x) 35 has a line-symmetrical spiral-shaped electric conductor having two spiral centers 3a arranged in the x-axis direction. Each of the main coil (y) 32 and the shield coil (y) 36 has a line-symmetrical and spiral electric conductor having two spiral centers 3a arranged in the y-axis direction. Each of the main coil (z) 33 and the shield coil (z) 34 has a spiral electric conductor having one spiral center 3a in the center.

図4は、傾斜磁場発生装置3のメインコイル(y)32の一部を構成する渦巻形状の電気導体の平面図である。図4では、渦巻中心3aを有する渦巻形状の電気導体の具体例として、メインコイル(y)32を構成する2つの内の一方の渦巻中心3aに対応する渦巻形状の電気導体のコイルパターンを示している。図4に示すメインコイル(y)32の一部の渦巻形状の電気導体は、図3に示すメインコイル(y)32の線対称形状の片側半分である。メインコイル(y)32等の渦巻形状の電気導体は、曲率半径が局所的に小さくなっている第1湾曲部11aと、第1湾曲部11aより曲率半径が大きく湾曲が緩やかな第2湾曲部11bと、湾曲していない直線部12とを有している。そして、第1湾曲部11aには、電気導体の長手方向(渦巻き方向)に沿って、スリットS、S、Sが設けられている。1つのスリットSで、第1湾曲部11aを2つに分けたり、2つのスリットS、Sで、第1湾曲部11aを3つに分けたり、3つのスリットS、S、Sで、第1湾曲部11aを4つに分けたりしている。メインコイル(y)32等の渦巻形状の電気導体は、銅(Cu)またはアルミニウム(Al)等の良導体の板を切り抜いて製作される。渦巻形状の電気導体を形成する手法としては、エッチング、ウォータージェット、パンチングによる切断等を用いることができる。 FIG. 4 is a plan view of a spiral electric conductor constituting a part of the main coil (y) 32 of the gradient magnetic field generator 3. FIG. 4 shows a coil pattern of a spiral-shaped electric conductor corresponding to one of the two spiral centers 3a constituting the main coil (y) 32 as a specific example of the spiral-shaped electric conductor having the spiral center 3a. ing. A part of the spiral-shaped electric conductor of the main coil (y) 32 shown in FIG. 4 is a line-symmetric half half of the main coil (y) 32 shown in FIG. The spiral-shaped electric conductor such as the main coil (y) 32 includes a first bending portion 11a having a locally small curvature radius and a second bending portion having a larger curvature radius than the first bending portion 11a and a gentle curve. 11b and a straight portion 12 that is not curved. The first bending portion 11a is provided with slits S 1 , S 2 and S 3 along the longitudinal direction (spiral direction) of the electric conductor. In one slit S 1, or divided into a first curved portion 11a into two, with the two slits S 1, S 2, or divided into a first curved portion 11a into three, the three slits S 1, S 2, in S 3, it is or divided into four first bending portion 11a. A spiral electric conductor such as the main coil (y) 32 is manufactured by cutting a plate of a good conductor such as copper (Cu) or aluminum (Al). As a method for forming the spiral electric conductor, etching, water jet, cutting by punching, or the like can be used.

図5に、傾斜磁場発生装置3のメインコイル(y)32の一部を構成する渦巻形状の電気導体の第1湾曲部11a周辺の拡大図を示す。図5では、3つ以上のスリットS、S、Sが、第1湾曲部11aの長手方向に沿ってメインコイル(y)32(電気導体)の第1湾曲部11aに設けられている。この3つ以上のスリットS、S、Sは、メインコイル(y)32(電気導体)の第1湾曲部11aに形成される電流導通路を、4つ以上の(複数の)電流導通路L、L、L、・・・Lに分けている。分けられた電流導通路L、L、L、・・・L同士では、渦巻形状の外側の方向にある電流導通路ほど、幅(導体幅)が広くなっている(w<w<w<w、ここで、wは電流導通路Lの導体幅、wは電流導通路Lの導体幅、wは電流導通路Lの導体幅、wは電流導通路Lの導体幅)。第1湾曲部11aでは、幅方向が、第1湾曲部11aの湾曲の曲率半径の半径方向と一致している。この曲率半径の半径方向について、曲率半径が大きくなる第1湾曲部11aの側を第1湾曲部11aの外側と定義でき、曲率半径が小さくなる第1湾曲部11aの側を第1湾曲部11aの内側と定義できる。そして、第1湾曲部11aの外側の電流導通路の導体幅は、内側の電流導通路の導体幅より広くなっている(w<wi+1、ここで、iは1、2、3等の自然数)。 FIG. 5 shows an enlarged view around the first curved portion 11a of the spiral electric conductor constituting a part of the main coil (y) 32 of the gradient magnetic field generator 3. FIG. In FIG. 5, three or more slits S 1 , S 2 , S 3 are provided in the first bending portion 11a of the main coil (y) 32 (electrical conductor) along the longitudinal direction of the first bending portion 11a. Yes. The three or more slits S 1 , S 2 , S 3 form a current conduction path formed in the first bending portion 11a of the main coil (y) 32 (electrical conductor) and include four or more (plural) currents. The conductive paths are divided into L 1 , L 2 , L 3 ,... L n . In the divided current conducting paths L 1 , L 2 , L 3 ,... L n , the width (conductor width) is wider as the current conducting paths are in the direction of the spiral shape (w 1 < w 2 <w 3 <w n , where w 1 is the conductor width of the current conduction path L 1 , w 2 is the conductor width of the current conduction path L 2 , w 3 is the conductor width of the current conduction path L 3 , w n conductor width of the current conduction path L n is). In the first bending portion 11a, the width direction coincides with the radial direction of the curvature radius of the bending of the first bending portion 11a. Regarding the radial direction of the radius of curvature, the side of the first curved portion 11a where the radius of curvature is large can be defined as the outside of the first curved portion 11a, and the side of the first curved portion 11a where the radius of curvature is small is defined as the first curved portion 11a. Can be defined as inside. The conductor width of the outer current conduction path of the first bending portion 11a is wider than the conductor width of the inner current conduction path (w i <w i + 1 , where i is 1, 2, 3, etc. Natural number).

スリットS、S、Sの長手方向の両端は、電流導通路L、L、L、Lを分岐させる分岐部Sになっている。分岐部Sは、メインコイル(y)32(電気導体)の長手方向において、その電気導体の曲率半径が、大きい値から小さい値へ変化する箇所に設けられる。図5では、電気導体が、曲率半径が無限大と考えられる直線状から、曲率半径rの第1湾曲部11aへ切り換わる領域に、分岐部Sが設けられている。 Both ends in the longitudinal direction of the slits S 1 , S 2 , S 3 form a branching section S 0 that branches the current conducting paths L 1 , L 2 , L 3 , L n . Bifurcation S 0, in the longitudinal direction of the main coil (y) 32 (electrical conductors), the radius of curvature of the electrical conductors is provided at a position which changes to a smaller value from the larger value. In FIG. 5, the branch portion S 0 is provided in a region where the electric conductor is switched from the straight shape in which the curvature radius is considered to be infinite to the first bending portion 11 a having the curvature radius r 0 .

上記で示した電流導通路L、L、L、・・・L毎の導体幅w、w、w、・・・wは、設計者が所望する電流経路(コイルパターン)に応じ、以下の原理に従って決定される。 Current conducting path L 1 shown above, L 2, L 3, ··· L n each conductor width w 1, w 2, w 3 , ··· w n , the current path designer desires (coil According to the pattern), it is determined according to the following principle.

まず、電気導体の電気抵抗Rと寸法との関係は、以下の式(数1)で表される。

Figure 2012016524
ここで、ρは導体の電気抵抗率、lは導体の長さ、Sは導体の断面積である。ある曲率中心Oのもと湾曲した電気導体(第1湾曲部11a)において、導体幅と導体厚さが一定の場合、曲率半径の小さい内側と、大きい外側では、長手方向の導体長さが異なる。このため、距離が長い第1湾曲部11aの外側では電気抵抗Rが高く、距離の短い内側では電気抵抗Rが低くなる。 First, the relationship between the electric resistance R and the dimension of the electric conductor is expressed by the following equation (Equation 1).
Figure 2012016524
Here, ρ is the electrical resistivity of the conductor, l is the length of the conductor, and S is the cross-sectional area of the conductor. When the conductor width and the conductor thickness are constant in the electric conductor curved at the center of curvature O (first curved portion 11a), the conductor length in the longitudinal direction is different between the inner side having a small radius of curvature and the outer side having a large radius of curvature. . For this reason, the electrical resistance R is high outside the first curved portion 11a with a long distance, and the electrical resistance R is low inside the short distance.

図6に示すように、電流導通路Lの曲率半径方向の位置(曲率半径)rにおける微小幅drの領域の電気抵抗Rは、曲率中心O周り角度θの微小角度dθと、電気導体(第1湾曲部11a)の導体厚さtとで表すと、導体の長さlは、位置rと微小角度dθの積で表され(l=rdθ)、導体の断面積Sは、導体厚さtと微小幅drの積で表されるので(S=tdr)、以下の数2のようになる。

Figure 2012016524
As shown in FIG. 6, the electric resistance R of the area of the minute width dr at position (radius of curvature) r of the curvature radius direction of the current conducting path L 1 is a very small angle dθ of the curvature center O around the angle theta, the electrical conductor ( When expressed by the conductor thickness t of the first bending portion 11a), the length l of the conductor is expressed by the product of the position r and the minute angle dθ (l = rdθ), and the cross-sectional area S of the conductor is the conductor thickness. Since it is represented by the product of t and a minute width dr (S = tdr), the following equation 2 is obtained.
Figure 2012016524

数2の関係を用いて、電気導体(第1湾曲部11a)内の電流重心位置rcの計算方法について、電流導通路Lを例に、図6を用いて説明する。まず、内側の曲率半径r0と外側の曲率半径r1の間の電気導体(電流導通路L)内に流れる電流(値)Iの総和は、電気導体(電流導通路L)の長手方向の両端の電位差をVとおくと、以下の数3のようになる。

Figure 2012016524
Using equation 2 relationship, the calculation method of the current barycentric position rc in the electric conductors (the first curved portion 11a), a current conducting path L 1 as an example will be described with reference to FIG. First, the sum of the currents (values) I flowing in the electric conductor (current conduction path L 1 ) between the inner curvature radius r 0 and the outer curvature radius r 1 is the longitudinal direction of the electric conductor (current conduction path L 1 ). When the potential difference between both ends is set to V, the following Equation 3 is obtained.
Figure 2012016524

電気導体(電流導通路L)内の電流重心の位置rcは、曲率半径方向の位置(曲率半径)rを電流値Iで重み付け(r・I)して総和をとり、数3の電流値Iの総和で除することで求まる。まず、位置rの電流値Iの重み付き総和は、次の数4のようになる。

Figure 2012016524
The position rc of the current center of gravity in the electric conductor (current conduction path L 1 ) is weighted (r · I) by the position (curvature radius) r in the radius of curvature direction with the current value I, and the sum is obtained. It is obtained by dividing by the sum of I. First, the weighted sum of the current value I at the position r is expressed by the following equation (4).
Figure 2012016524

よって、電流重心位置rcは、数4の電流値Iの重み付き総和を、数3の電流値Iの総和で除した次の数5のようになる。

Figure 2012016524
Therefore, the current center-of-gravity position rc is expressed by the following equation 5 obtained by dividing the weighted sum of the current values I of Equation 4 by the sum of the current values I of Equation 3.
Figure 2012016524

次に、電気導体(第1湾曲部11a)が、スリットS、S、Sにより、幅方向(曲率半径方向)に複数の電流導通路L、L、L、・・・Lに分割されている場合の電流重心位置rcを考える。これは、図6に示した電流導通路Lが、幅方向に複数並んでいることに相当し、図7に示すように、電気導体(第1湾曲部11a)が、幅方向にn個の電流導通路L、L、L、・・・Lに分割され、それらの電流導通路L、L、L、・・・Lが幅方向に並んでいることに相当している。このような複数の電流導通路L、L、L、・・・Lを、1つ電気導体(第1湾曲部11a)として見たときの電流重心位置rcは、数5で求めた電流導通路Lの電流重心位置rcから、類推した各電流導通路L、L、L、・・・L(電流導通路Li+1)の電流重心位置rcに、各電流導通路L、L、L、・・・L(電流導通路Li+1)を流れる電流値Iで重み付けをすることで計算できる。そこで、まず、各電流導通路L、L、L、・・・L(電流導通路Li+1)に流れる電流値Iを求める。隣り合う電流導通路L、L、L、・・・LがスリットS、S、Sによって分岐する起点・終点(分岐部S)は、電気導体の第1湾曲部11aから直線部12(図4参照、又は湾曲の緩い第2湾曲部11b)となった場所であるため、分岐部Sの微小長さdlにおけるスリットSとSi+1間の電流導通路Li+1の長手方向の電気抵抗Riは、次の数6のように計算できる。

Figure 2012016524
Next, the electric conductor (the first bending portion 11a) has a plurality of current conduction paths L 1 , L 2 , L 3 ,... In the width direction (curvature radius direction) by the slits S 1 , S 2 , S 3. Consider the current center-of-gravity position rc when it is divided into L n . This corresponds to that the current conducting path L 1 shown in FIG. 6, are arranged a plurality in the width direction, as shown in FIG. 7, the electrical conductors (first curved portion 11a) is, n pieces in the width direction current conducting path L 1 of, L 2, L 3, is divided into · · · L n, conducting their current paths L 1, L 2, L 3, that · · · L n are arranged in the width direction It corresponds. The current center-of-gravity position rc when such a plurality of current conduction paths L 1 , L 2 , L 3 ,... L n are viewed as one electric conductor (first bending portion 11a) is obtained by Equation 5. from the current gravity center position rc of current conducting paths L 1 and, each current conducting paths L 1 that analogy, L 2, L 3, the current centroid position rc of · · · L n (current conducting path L i + 1), each current conductor It can be calculated by weighting with the current value I i flowing through the passages L 1 , L 2 , L 3 ,... L n (current conduction path L i + 1 ). Therefore, first, a current value I i flowing through each current conduction path L 1 , L 2 , L 3 ,... L n (current conduction path L i + 1 ) is obtained. Adjacent current conduction paths L 1 , L 2 , L 3 ,... L n are branched from slits S 1 , S 2 , S 3 , and the starting and ending points (branching portion S 0 ) are the first curved portion of the electric conductor. Since this is the place where the straight portion 12 (see FIG. 4 or the second curved portion 11b having a gentle curve) is formed from 11a, the current conduction path L between the slits S i and S i + 1 in the minute length dl of the branch portion S 0 The electrical resistance Ri in the longitudinal direction of i + 1 can be calculated as the following formula 6.
Figure 2012016524

よって、スリットSとSi+1間の電流導通路Li+1を流れる電流値Iは、電流導通路L、L、L、・・・Lの長手方向の両端の電圧はどれも等しく電圧Vと設定すれば、次の数7のようになる。

Figure 2012016524
Therefore, the current value I i flowing through the current conduction path L i + 1 between slits S i and S i + 1, the current conduction path L 1, L 2, L 3 , none of the voltages of both ends in the longitudinal direction of the · · · L n If the voltage V is set equal, the following equation 7 is obtained.
Figure 2012016524

また、スリットSとSi+1間の電流導通路Li+1の電流重心位置rciは、数5より類推して、次の数8のようになる。

Figure 2012016524
The current centroid position rci current conduction path L i + 1 between slits S i and S i + 1 is by analogy than the number 5, so that the next few 8.
Figure 2012016524

数7と数8より、重み付き電流重心位置(Iirci)は、次の数9のようになる。

Figure 2012016524
From Equations 7 and 8, the weighted current barycenter position (Iirci) is as shown in Equation 9 below.
Figure 2012016524

一方、n分割された電流導通路L、L、L、・・・Lに流れる電流値Iの総和は、数7の電流値Iの総和をとって、次の数10のようになる。

Figure 2012016524
On the other hand, the sum of the current values I i flowing through the n-divided current conduction paths L 1 , L 2 , L 3 ,... L n is the sum of the current values I i of Equation 7, become that way.
Figure 2012016524

最後に、数9の重み付き電流重心位置(Iirci)の総和を、数10の電流値Iの総和で除することで、複数の電流導通路L、L、L、・・・Lに分割された電気導体(第1湾曲部11a)の電流重心位置rcが、次の数11のように計算できる。

Figure 2012016524
Finally, the sum of the weighted current barycentric positions (Iirci) in Equation 9 is divided by the sum of the current values I i in Equation 10 to obtain a plurality of current conduction paths L 1 , L 2 , L 3 ,. current centroid position rc of L n in the divided electrical conductors (first curved portion 11a) is can be calculated by Equation 11.
Figure 2012016524

なお、電気導体(第1湾曲部11a)の幅方向の幾何的な中心は、次の数12のように表される。

Figure 2012016524
In addition, the geometric center of the width direction of the electrical conductor (first curved portion 11a) is expressed as the following Expression 12.
Figure 2012016524

以上から、内側の曲率半径r0と、外側の曲率半径rnとが与えられた電気導体(第1湾曲部11a)において、数11の電流重心位置rcと数12の幾何的な中心の差分が最小となるように、スリットS、S、S(S、Si+1)の曲率半径r1、r2、r3(r、ri+1)(すなわち、スリットS、S、S(S、Si+1)の配置位置)を求めることで、電流重心位置rcの偏りが最も小さいスリットS、S、S(S、Si+1)の配置位置を求めることができる。即ち、次の数13の最小化問題の解が、最適なスリットS、S、S(S、Si+1)の配置位置となる。そして、電流導通路L、L、L、・・・Lの導体幅w、w、w、・・・wを決定可能である。

Figure 2012016524
From the above, in the electrical conductor (first curved portion 11a) provided with the inner curvature radius r0 and the outer curvature radius rn, the difference between the current center of gravity position rc of Equation 11 and the geometric center of Equation 12 is minimized. as the slit S 1, S 2, S 3 (S i, S i + 1) of curvature of the radius r1, r2, r3 (r i , r i + 1) ( i.e., the slits S 1, S 2, S 3 (S i , S i + 1 )) can be obtained, so that the positions of the slits S 1 , S 2 , S 3 (S i , S i + 1 ) having the smallest deviation of the current center-of-gravity position rc can be obtained. That is, the solution to the minimization problem of the following Equation 13 is the optimal arrangement position of the slits S 1 , S 2 , S 3 (S i , S i + 1 ). The current conducting paths L 1, L 2, L 3 , the conductor width of ··· L n w 1, w 2 , w 3, it is possible to determine · · · w n.
Figure 2012016524

(第1の実施形態の実施例1)
次に、電気導体(第1湾曲部11a)にスリットがスリットSの1つの場合を例に、その配置位置(曲率半径)rについて説明する。
(Example 1 of the first embodiment)
Next, the arrangement position (curvature radius) r 1 will be described by taking as an example the case where there is one slit S 1 in the electrical conductor (first curved portion 11 a).

図8に、第1の実施形態の実施例1として、幅方向において1本のスリットSが設けられている渦巻形状の電気導体(メインコイル(y))32の第1湾曲部11aの断面図を示す。1本のスリットSにより、第1湾曲部11aが、幅方向に2つに分割され、電流導通路L、Lが形成されている。これより、分けられた電流導通路L、L同士において、渦巻形状の内側の方向にある電流導通路Lの導体幅wは、スリットSを設けた場所における電気導体(メインコイル(y))32の一部を構成する第1湾曲部11aの導体幅wの0.3倍を超え0.5倍未満になっている。導体幅wは、スリットSの曲率半径r1(スリットSの配置位置に相当)から第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0を引いた値に等しいので(w=r1−r0)、スリットSの配置位置(曲率半径r1)は、次の数14の関係を有する。

Figure 2012016524
FIG. 8 shows, as Example 1 of the first embodiment, a cross section of the first curved portion 11a of the spiral electric conductor (main coil (y)) 32 provided with one slit S1 in the width direction. The figure is shown. The first bending portion 11a is divided into two in the width direction by one slit S1, and current conduction paths L 1 and L 2 are formed. Thus, in the divided current conduction paths L 1 and L 2 , the conductor width w 1 of the current conduction path L 1 in the spiral inner direction is the electric conductor (main coil in the place where the slit S 1 is provided. (Y)) More than 0.3 times and less than 0.5 times the conductor width w of the first bending portion 11a constituting a part of 32. Conductor width w 1 Because the radius of curvature r1 of the slit S 1 (corresponding to the arrangement position of the slit S 1) is equal to the value obtained by subtracting the radius of curvature r0 inside of the first bending portion 11a (w 1 = r1-r0) , arrangement position of the slit S 1 (the radius of curvature r1) has a relation of the following equation 14.
Figure 2012016524

次に、数14の関係となる理由について説明する。まず、数13を、幅方向にスリットSが1本存在する、nが2の場合について書き下す。数13は、次の数15のように書き下せる。なお、r2は第1湾曲部11aの外側の曲率半径である。

Figure 2012016524
Next, the reason for the relationship of Equation 14 will be described. First, the number 13, the slits S 1 is there one in the width direction, write down the case n is 2. Equation 13 can be written as Equation 15 below. In addition, r2 is a curvature radius of the outer side of the 1st curved part 11a.
Figure 2012016524

数15によれば、第1湾曲部11aの任意の寸法、即ち、任意に決定した第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0と外側の曲率半径r2の比(r0/r2)に対して、あるいは、任意に決定した第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0と導体幅wの比(w/r0)に対して、数15を最小化するスリットSの配置位置(曲率半径)r1が計算(決定)できる。図9には、スリットSの配置位置(曲率半径)r1を、第1湾曲部11aの寸法、即ち、比(w/r0)の10、20、30、40、50毎に、第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0から外側の曲率半径r2まで変化させた数15の計算値の、導体幅wに対する比(重心偏り率:図9の縦軸)を示す。図9の横軸は、第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)を、内側の曲率半径r0で割って正規化している。これは、どんな形状の第1湾曲部11aであっても、内側の曲率半径r0に対して導体幅wの比(w/r0)が等しく相似形状ならば、最適なスリットSの配置位置(曲率半径r1)は、幅方向の同じ比率(r1−r0)/r0の位置になるからである。そして、重心偏り率がゼロに近く小さいほど、所望の設計どおりに電流が流せていることになり、所望の高精度な傾斜磁場が形成できたことになる。 According to Equation 15, for an arbitrary dimension of the first bending portion 11a, that is, an arbitrarily determined ratio (r0 / r2) of the inner curvature radius r0 and the outer curvature radius r2 of the first bending portion 11a. Alternatively, for the ratio of the inner radius of curvature r0 and conductor width w of the first bending portion 11a which is arbitrarily determined (w / r0), the arrangement position of the slit S 1 to minimize the number 15 (curvature radius) r1 is Can be calculated (determined). 9 shows the arrangement position of the slit S 1 a (radius of curvature) r1, the dimensions of the first bending portion 11a, i.e., every 10, 20, 30, 40 of the ratio (w / r0), a first curved The ratio of the calculated value of Formula 15 changed from the inner radius of curvature r0 to the outer radius of curvature r2 of the portion 11a to the conductor width w (center of gravity deviation rate: vertical axis in FIG. 9) is shown. The horizontal axis of FIG. 9, the distance from the inside of the first bending portion 11a to the slit S 1 a (r1-r0), is normalized by dividing the inside of the radius of curvature r0. This may be a first curved portion 11a of any shape, if the conductor width w ratio (w / r0) is equal shape similar to the inner radius of curvature r0, the optimal position of the slit S 1 ( This is because the curvature radius r1) is at the same ratio (r1-r0) / r0 in the width direction. The smaller the gravity center deviation rate is close to zero, the more current can flow as desired, and the desired high-precision gradient magnetic field can be formed.

図9に示す、例えば、比(w/r0)が10においては(w/r0=10)、スリットSの配置位置(曲率半径)r1を、第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0から外側の曲率半径r2まで変化させると(r1=r0 → r1=r2)、重心偏り率のグラフは、減少して、1つの極小値(最小値)を取ってから、増加するような、下に凸の曲線になる。内側の曲率半径r0で割って正規化した第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)/r0(横軸)が、4.3のときに((r1−r0)/r0=4.3)、重心偏り率(縦軸)は最小値を取ることがわかる。そして、この最小値を取るときの第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)が求めたい値である。 9, for example, the ratio in (w / r0) is 10 (w / r0 = 10) , the arrangement position of the slit S 1 a (radius of curvature) r1, from the inner radius of curvature r0 of the first bending part 11a When changing to the outer radius of curvature r2 (r1 = r0 → r1 = r2), the graph of the center-of-gravity deviation rate decreases, takes one minimum value (minimum value), and then increases. It becomes a convex curve. Distance from the inside of the first bending portion 11a to the slit S 1 normalized by dividing inside radius of curvature r0 (r1-r0) / r0 ( horizontal axis), when 4.3 ((r1-r0) /R0=4.3), it can be seen that the center of gravity deviation rate (vertical axis) takes the minimum value. Then, a first value range (r1-r0) is to be obtained from the inside to the slit S 1 of the curved portion 11a when taking the minimum value.

同様に、比(w/r0)が20においては(w/r0=20)、距離(r1−r0)/r0(横軸)が、8のときに((r1−r0)/r0=8)、重心偏り率(縦軸)は最小値を取る。比(w/r0)が30においては(w/r0=30)、距離(r1−r0)/r0(横軸)が、11.7のときに((r1−r0)/r0=11.7)、重心偏り率(縦軸)は最小値を取る。比(w/r0)が40においては(w/r0=40)、距離(r1−r0)/r0(横軸)が、15.2のときに((r1−r0)/r0=15.2)、重心偏り率(縦軸)は最小値を取る。比(w/r0)が50においては(w/r0=50)、距離(r1−r0)/r0(横軸)が、18.5のときに((r1−r0)/r0=18.5)、重心偏り率(縦軸)は最小値を取る。そして、これらの最小値を取るときの第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)が求めたい値である。 Similarly, when the ratio (w / r0) is 20 (w / r0 = 20), the distance (r1-r0) / r0 (horizontal axis) is 8 ((r1-r0) / r0 = 8). The center-of-gravity deviation rate (vertical axis) takes a minimum value. When the ratio (w / r0) is 30 (w / r0 = 30) and the distance (r1-r0) / r0 (horizontal axis) is 11.7 ((r1-r0) /r0=11.7) ), The center of gravity deviation rate (vertical axis) takes the minimum value. When the ratio (w / r0) is 40 (w / r0 = 40), the distance (r1-r0) / r0 (horizontal axis) is 15.2 ((r1-r0) /r0=15.2. ), The center of gravity deviation rate (vertical axis) takes the minimum value. When the ratio (w / r0) is 50 (w / r0 = 50) and the distance (r1-r0) / r0 (horizontal axis) is 18.5 ((r1-r0) /r0=18.5) ), The center of gravity deviation rate (vertical axis) takes the minimum value. Then, a value distance (r1-r0) is to be obtained up to the slit S 1 from the inside of the first bending portion 11a when taking these minimum values.

図10に、導体幅wで割って正規化した第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)/w(縦軸)と、第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0で割って正規化した導体幅w/r0(横軸)との関係を示す。 10, the distance from the inside of the first bending portion 11a normalized by dividing by the conductor width w to the slit S 1 (r1-r0) / w ( vertical axis), the curvature of the inner side of the first bending portion 11a radius The relationship with the conductor width w / r0 (horizontal axis) normalized by dividing by r0 is shown.

図9の比(w/r0)の10における(w/r0=10)、重心偏り率(縦軸)を最小とする距離(r1−r0)/r0(横軸)の4.3より((r1−r0)/r0=4.3)、図10の縦軸の距離(r1−r0)/wは、式(r1−r0)/w={(r1−r0)/r0}/(w/r0)=4.3/10=0.43のように、0.43となる((r1−r0)/w=0.43)。図10の横軸の導体幅w/r0は、図9の比(w/r0)の10における(w/r0=10)より、10となる(w/r0=10)。   From the ratio (w / r0) of 10 in FIG. 9 (w / r0 = 10), the distance (r1−r0) / r0 (horizontal axis) that minimizes the center of gravity bias rate (vertical axis) is 4.3 (( r1-r0) /r0=4.3), and the distance (r1-r0) / w on the vertical axis in FIG. 10 is the expression (r1-r0) / w = {(r1-r0) / r0} / (w / r0) = 4.3 / 10 = 0.43, so that 0.43 ((r1-r0) /w=0.43). The conductor width w / r0 on the horizontal axis in FIG. 10 is 10 (w / r0 = 10) from (w / r0 = 10) at 10 in the ratio (w / r0) in FIG.

同様に、図9の比(w/r0)の20における(w/r0=20)、重心偏り率(縦軸)を最小とする距離(r1−r0)/r0(横軸)の8より((r1−r0)/r0=8)、図10の縦軸の距離(r1−r0)/wは、式(r1−r0)/w={(r1−r0)/r0}/(w/r0)=8/20=0.4のように、0.4となる((r1−r0)/w=0.4)。図10の横軸の導体幅w/r0は、図9の比(w/r0)の20における(w/r0=20)より、20となる(w/r0=20)。   Similarly, from the ratio (w / r0) of 20 in FIG. 9 (w / r0 = 20), from the distance (r1-r0) / r0 (horizontal axis) of 8 that minimizes the center-of-gravity deviation rate (vertical axis) ( (R1-r0) / r0 = 8), and the distance (r1-r0) / w on the vertical axis in FIG. 10 is the expression (r1-r0) / w = {(r1-r0) / r0} / (w / r0 ) = 8/20 = 0.4, which is 0.4 ((r1-r0) /w=0.4). The conductor width w / r0 on the horizontal axis in FIG. 10 is 20 (w / r0 = 20) from (w / r0 = 20) in 20 of the ratio (w / r0) in FIG.

図9の比(w/r0)の30における(w/r0=30)、重心偏り率(縦軸)を最小とする距離(r1−r0)/r0(横軸)の11.7より((r1−r0)/r0=11.7)、図10の縦軸の距離(r1−r0)/wは、式(r1−r0)/w={(r1−r0)/r0}/(w/r0)=11.7/30=0.39のように、0.39となる((r1−r0)/w=0.39)。図10の横軸の導体幅w/r0は、図9の比(w/r0)の30における(w/r0=30)より、30となる(w/r0=30)。   From the ratio (w / r0) of 30 in FIG. 9 (w / r0 = 30), from the distance (r1−r0) / r0 (horizontal axis) 11.7 that minimizes the centroid bias rate (vertical axis) (( r1-r0) /r0=11.7), and the distance (r1-r0) / w on the vertical axis in FIG. 10 is the expression (r1-r0) / w = {(r1-r0) / r0} / (w / r0) = 11.7 / 30 = 0.39, resulting in 0.39 ((r1-r0) /w=0.39). The conductor width w / r0 on the horizontal axis in FIG. 10 is 30 (w / r0 = 30) from (w / r0 = 30) in the ratio (w / r0) 30 in FIG.

図9の比(w/r0)の40における(w/r0=40)、重心偏り率(縦軸)を最小とする距離(r1−r0)/r0(横軸)の15.2より((r1−r0)/r0=15.2)、図10の縦軸の距離(r1−r0)/wは、式(r1−r0)/w={(r1−r0)/r0}/(w/r0)=15.2/40=0.38にように、0.38となる((r1−r0)/w=0.38)。図10の横軸の導体幅w/r0は、図9の比(w/r0)の40における(w/r0=40)より、40となる(w/r0=40)。   From the ratio (w / r0) of 40 in FIG. 9 (w / r0 = 40), the distance (r1−r0) / r0 (horizontal axis) that minimizes the center of gravity deviation rate (vertical axis) is 15.2 (( r1-r0) /r0=15.2), and the distance (r1-r0) / w on the vertical axis in FIG. 10 is expressed by the equation (r1-r0) / w = {(r1-r0) / r0} / (w / r0) = 15.2 / 40 = 0.38, resulting in 0.38 ((r1-r0) /w=0.38). The conductor width w / r0 on the horizontal axis in FIG. 10 is 40 (w / r0 = 40) from (w / r0 = 40) in the ratio (w / r0) 40 in FIG.

図9の比(w/r0)の50における(w/r0=50)、重心偏り率(縦軸)を最小とする距離(r1−r0)/r0(横軸)の18.5より((r1−r0)/r0=18.5)、図10の縦軸の距離(r1−r0)/wは、式(r1−r0)/w={(r1−r0)/r0}/(w/r0)=18.5/50=0.37のように、0.37となる((r1−r0)/w=0.37)。図10の横軸の導体幅w/r0は、図9の比(w/r0)の50における(w/r0=50)より、50となる(w/r0=50)。   From the ratio (w / r0) of 50 in FIG. 9 (w / r0 = 50), from the distance (r1−r0) / r0 (horizontal axis) 18.5 that minimizes the center of gravity deviation rate (vertical axis) (( r1-r0) /r0=18.5), and the distance (r1-r0) / w on the vertical axis in FIG. 10 is the expression (r1-r0) / w = {(r1-r0) / r0} / (w / r0) = 18.5 / 50 = 0.37, resulting in 0.37 ((r1-r0) /w=0.37). The conductor width w / r0 on the horizontal axis in FIG. 10 is 50 (w / r0 = 50) from (w / r0 = 50) at 50 in the ratio (w / r0) in FIG.

以下、同様に、図9と図10の導体幅w/r0を、50を超えて、1000まで変化させたときの、導体幅wで正規化した第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)/w(縦軸)を求めることで、図10のグラフを完成させた。図10から、導体幅wで正規化した第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)/w(縦軸)は、どのような形状であっても、重心偏り率を減少させ更には最小にするためには、0.3を超え0.5未満の範囲内に設定すればよいことがわかった。具体的には、図10の縦軸の距離(r1−r0)/wは、0(ゼロ)で第1湾曲部11aの内側端部を示し、1で第1湾曲部11aの外側端部を示すので、縦軸の距離(r1−r0)/wが0.3を超え0.5未満の範囲内に設定されるということは、スリットSは、第1湾曲部11aの幅方向の中央より、内側に寄せて設定されることになる。すなわち、図8に示すように、外側の電流導通路Lの導体幅wより、電流導通路Lの導体幅wの方を狭く設定される(w>w)。導体幅wと第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0の比w/r0(図10の横軸)によって最適値は異なるものの、数14に示した範囲にスリットSを設けることで、電流重心位置rcの偏りを、効率的に改善し、矯正可能な導体構造を提供できる。 Hereinafter, similarly, the conductor width w / r0 in Figures 9 and 10, more than 50, when changing to 1000, from the inside of the first bending portion 11a which is normalized by the conductor width w to the slit S 1 The distance (r1-r0) / w (vertical axis) was calculated to complete the graph of FIG. From Figure 10, the distance from the inside of the first bending portion 11a which is normalized by the conductor width w to the slit S 1 (r1-r0) / w ( vertical axis), even any shape, the center of gravity deviation rate In order to reduce and further minimize the value, it has been found that it should be set within the range of more than 0.3 and less than 0.5. Specifically, the distance (r1-r0) / w on the vertical axis in FIG. 10 is 0 (zero), indicating the inner end of the first bending portion 11a, and 1 being the outer end of the first bending portion 11a. it indicates, that the length of the longitudinal axis (r1-r0) / w is in the range of less than 0.5 more than 0.3, the slits S 1 is the center in the width direction of the first bending part 11a Therefore, it is set closer to the inside. That is, as shown in FIG. 8, the conductor width w 1 of the current conduction path L 1 is set narrower than the conductor width w 2 of the outer current conduction path L 2 (w 2 > w 1 ). Although the optimum value by (horizontal axis in FIG. 10) the ratio w / r0 conductor width w and the radius of curvature r0 inside of the first bending portion 11a are different, by providing the slit S 1 in the range shown in Equation 14, the current The bias of the center of gravity position rc can be improved efficiently and a conductor structure that can be corrected can be provided.

なお、第1の実施形態の実施例1では、数13等の式展開の説明のため、第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0の曲率中心Oと、外側の曲率半径r2の曲率中心Oが、一致している場合について取り上げたが、本発明は、これに限らない。内側と外側で曲率半径の曲率中心Oが異なる場合は、電流方向(長手方向)の微小長さごとに幅方向が数14に示した比率で分割することで、第1の実施形態の実施例1と同様の効果を得ることが可能である。   In Example 1 of the first embodiment, in order to explain the expression expansion of Equation 13 and the like, the curvature center O of the inner curvature radius r0 and the curvature center O of the outer curvature radius r2 of the first bending portion 11a. However, although the case where it corresponds is taken up, this invention is not limited to this. When the curvature center O of the radius of curvature is different between the inner side and the outer side, the width direction is divided at a ratio shown in Formula 14 for each minute length in the current direction (longitudinal direction). 1 can be obtained.

(第1の実施形態の実施例2)
次に、電気導体(第1湾曲部11a)にスリットがスリットSとSの2つの場合を例に、それらの配置位置(曲率半径)rとrについて説明する。
(Example 2 of the first embodiment)
Next, the arrangement positions (curvature radii) r 1 and r 2 will be described by taking, as an example, the case where there are two slits S 1 and S 2 in the electric conductor (first bending portion 11 a).

図11に、第1の実施形態の実施例2として、幅方向において2本のスリットSとSが設けられている渦巻形状の電気導体(メインコイル(y))32の第1湾曲部11aの断面図を示す。2本のスリットSとSにより、第1湾曲部11aが、幅方向に3つに分割され、3つの電流導通路L、L、Lが形成されている。そして、実施例1と同様にして最適なスリット位置を計算した。具体的には、数13を、幅方向にスリットがスリットSとSの2本存在する、nが3の場合について書き下した。実施例2では、r3が、第1湾曲部11aの外側の曲率半径となる。そして、図12に示す結果を得た。 In FIG. 11, as Example 2 of the first embodiment, a first curved portion of a spiral electric conductor (main coil (y)) 32 provided with two slits S 1 and S 2 in the width direction. Sectional drawing of 11a is shown. By two slits S 1 of the S 2, the first curved portion 11a is divided into three in the width direction, conducting three current paths L 1, L 2, L 3 are formed. Then, the optimum slit position was calculated in the same manner as in Example 1. Specifically, the number 13, the slits are present two slits S 1 and S 2 in the width direction, n is written down for the case of 3. In Example 2, r3 becomes the curvature radius outside the first bending portion 11a. And the result shown in FIG. 12 was obtained.

図12に、導体幅wで正規化した第1湾曲部11aの内側からスリットSまでの距離(r1−r0)/wとスリットSまでの距離(r2−r0)/w(縦軸)と、第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0で正規化した導体幅w/r0(横軸)との関係を示した。これより、スリットSの配置位置(曲率半径r1)は、次の数16の関係を有することがわかった。また、スリットSの配置位置(曲率半径r2)は、次の数17の関係を有することがわかった。

Figure 2012016524
Figure 2012016524
12, a first distance from the inside of the curved portion 11a to the slit S 1 (r1-r0) / w and the slit S distance to 2 (r2-r0) normalized by the conductor width w / w (vertical axis) And the conductor width w / r0 (horizontal axis) normalized by the radius of curvature r0 inside the first bending portion 11a is shown. From this, the arrangement position of the slit S 1 (the radius of curvature r1) was found to have a relationship of the following Expression 16. The arrangement position of the slit S 2 (the radius of curvature r2) was found to have a relationship of the following Expression 17.
Figure 2012016524
Figure 2012016524

これより、分けられた電流導通路L、L、L同士において、渦巻形状の内側の方向にある電流導通路Lの導体幅wは、スリットSを設けた場所における導体幅wの略0.15倍を超え略0.33倍未満になり、渦巻形状の内側の方向で中間にある電流導通路Lの導体幅wは、スリットSを設けた場所における導体幅wの略0.33倍になり、渦巻形状の外側の方向にある電流導通路Lの導体幅wは、スリットSを設けた場所における導体幅wの略0.33倍を超え略0.5倍未満になることがわかった。実施例2でも、実施例1と同様に、導体幅wと第1湾曲部11aの内側の曲率半径r0の比w/r0(図12の横軸)によって最適値は異なるものの、数16に示した範囲を満たすようにスリットSの配置位置(曲率半径)rを設け、数17に示した範囲を満たすようにスリットSの配置位置(曲率半径)rを設けることで、電流重心位置rcの偏りを、効率的に改善し、矯正可能な導体構造を提供できる。 Thus, in the divided current conduction paths L 1 , L 2 , and L 3 , the conductor width w 1 of the current conduction path L 1 in the direction of the spiral shape is the conductor width at the place where the slit S 1 is provided. The conductor width w 2 of the current conduction path L 2 that is approximately 0.15 times greater than w and less than approximately 0.33 times and intermediate in the direction of the spiral shape is the conductor width at the location where the slit S 1 is provided. becomes substantially 0.33 times the w, conductor width w 3 of the current conducting paths L 3 in the direction of the outside of the spiral shape substantially exceed 0.33 times substantially conductor width w at a position that a slit S 2 It was found to be less than 0.5 times. In the second embodiment, as in the first embodiment, the optimum value varies depending on the ratio w / r0 (horizontal axis in FIG. 12) of the conductor width w and the radius of curvature r0 inside the first bending portion 11a. By providing the arrangement position (curvature radius) r 1 of the slit S 1 so as to satisfy the range, and by providing the arrangement position (curvature radius) r 2 of the slit S 2 so as to satisfy the range shown in Expression 17, the current center of gravity It is possible to efficiently improve the bias of the position rc and provide a correctable conductor structure.

(第1の実施形態の実施例3)
次に、電気導体(第1湾曲部11a)にスリットS、S、S(S、Si+1)が4つ以上の場合の、それらの配置位置(曲率半径)r1、r2、r3(r、ri+1)について説明する。実施例3でも実施例1と同様にして最適なスリット位置を計算でき、具体的には、数13を、幅方向にスリットがスリットS、S、S(S、Si+1)が4本以上存在する、nが5以上の場合について書き下せばよい。スリットS、S、S(S、Si+1)の数が増加すると各スリットの幅は狭くなるため、各スリット内での電流重心位置rciの偏りは小さくなってゆく。このため、スリットの数が増加すると全体の電流重心位置rcの偏りを一層小さくすることができる。なお、各スリットの幅が狭くなると、電気導体(第1湾曲部11a)の内側で幅を狭くし、外側で広くする傾向も小さくなる。また、スリットの数の増加は、加工工数の増加を伴うので、電流重心位置rcの偏りの矯正の効果と、加工コストの上昇との観点から、最適なスリット数を選ばれることになる。
(Example 3 of the first embodiment)
Next, when there are four or more slits S 1 , S 2 , S 3 (S i , S i + 1 ) in the electric conductor (first bending portion 11a), their arrangement positions (curvature radii) r1, r2, r3 (r i, r i + 1 ) will be described. In the third embodiment, the optimum slit position can be calculated in the same manner as in the first embodiment. Specifically, the number of slits S 1 , S 2 , S 3 (S i , S i + 1 ) in the width direction What is necessary is just to write down about the case where n is 5 or more which exists 4 or more. As the number of slits S 1 , S 2 , S 3 (S i , S i + 1 ) increases, the width of each slit becomes narrower, and thus the bias of the current center-of-gravity position rci within each slit becomes smaller. For this reason, when the number of slits increases, the bias of the entire current center-of-gravity position rc can be further reduced. In addition, when the width | variety of each slit becomes narrow, the tendency to narrow a width | variety inside an electric conductor (1st curved part 11a) and to widen outside will also become small. In addition, since the increase in the number of slits is accompanied by an increase in the number of processing steps, an optimal number of slits is selected from the viewpoint of correcting the bias of the current center of gravity position rc and increasing the processing cost.

(第2の実施形態)
図13に、本発明の第2の実施形態に係る垂直磁場型のMRI装置のシムコイル(渦巻形状の電気導体(湾曲部))21の平面図を示す。第2の実施形態の垂直磁場型のMRI装置としては、第1の実施形態の図1や図2で説明した垂直磁場型のMRI装置1を用いることができ、それに搭載される傾斜磁場発生装置3としては、第1の実施形態で説明した傾斜磁場発生装置3を用いてもよいし、従来の傾斜磁場発生装置3を用いてもよい。そして、第2の実施形態では、図13に示すように、スリットS1を、静磁場7の撮像領域8内の均一性を向上させる微調整を行うシムコイル21に適用して設けた場合について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 13 is a plan view of a shim coil (a spiral electric conductor (curved portion)) 21 of the vertical magnetic field type MRI apparatus according to the second embodiment of the present invention. As the vertical magnetic field type MRI apparatus of the second embodiment, the vertical magnetic field type MRI apparatus 1 described in FIGS. 1 and 2 of the first embodiment can be used, and a gradient magnetic field generator mounted on the vertical magnetic field type MRI apparatus can be used. As 3, the gradient magnetic field generator 3 described in the first embodiment may be used, or a conventional gradient magnetic field generator 3 may be used. And in 2nd Embodiment, as shown in FIG. 13, the case where slit S1 is provided and applied to the shim coil 21 which performs the fine adjustment which improves the uniformity in the imaging region 8 of the static magnetic field 7 is demonstrated. .

シムコイル21の渦巻形状の電気導体は、渦巻中心3a付近で曲率半径が局所的に小さくなっている第1湾曲部11aと、外周側で第1湾曲部11aより曲率半径が大きく湾曲が緩やかな第2湾曲部11bとを有している。そして、第1湾曲部11aには、電気導体の長手方向(渦巻き方向)に沿って、スリットSが設けられている。スリットSで、第1湾曲部11aを2つに分け、それぞれが、電流導通路L、Lになっている。分けられた電流導通路L、L同士では、渦巻形状の外側の方向にある電流導通路Lの幅wの方が、渦巻形状の内側の方向にある電流導通路Lの幅wより、広くなっている(w<w)。スリットSの長手方向の端は、電流導通路L、Lを分岐させる分岐部Sになっている。分岐部Sは、シムコイル21(電気導体)の長手方向において、その電気導体の曲率半径が所定値となるところに設けられる。 The spiral-shaped electric conductor of the shim coil 21 has a first curved portion 11a having a locally smaller radius of curvature near the spiral center 3a, and a first curved portion 11a having a larger radius of curvature than the first curved portion 11a on the outer peripheral side and a gentle curve. 2 curved portions 11b. Then, the first bending portion 11a, along the longitudinal direction of the electrical conductor (spiral direction), the slits S 1 is provided. In the slit S 1, divided first bending portion 11a into two, respectively, has become current conducting path L 1, L 2. In the divided current conducting paths L 1 and L 2 , the width w 2 of the current conducting path L 2 in the direction outside the spiral shape is larger than the width of the current conducting path L 1 in the direction inside the spiral shape. It is wider than w 1 (w 1 <w 2 ). Longitudinal end of the slit S 1 is adapted to branch portion S 0 for branching current conducting path L 1, L 2. Bifurcation S 0, in the longitudinal direction of the shim coil 21 (electrical conductors), the radius of curvature of the electrical conductors is provided in place at a predetermined value.

シムコイル21に流される電流が小さいときは、長手方向に垂直な面での断面の断面積は小さく、電流の偏りは生じにくい。しかし、シムコイル21による磁場の調整量を大きくするために、シムコイル21に流される電流が大きいときは、電流を大きくするために前記断面積を増やして電気抵抗を下げる必要がある。このとき、断面積を大きくして電気導体の幅が広くとなると電流の偏りが発生しうることから、本発明が適用可能である。   When the current flowing through the shim coil 21 is small, the cross-sectional area of the cross section in the plane perpendicular to the longitudinal direction is small, and current bias is less likely to occur. However, in order to increase the amount of adjustment of the magnetic field by the shim coil 21, when the current passed through the shim coil 21 is large, it is necessary to increase the cross-sectional area and decrease the electrical resistance in order to increase the current. At this time, if the cross-sectional area is increased and the width of the electric conductor is increased, current bias may occur, and thus the present invention is applicable.

(第3の実施形態)
図14に、本発明の第3の実施形態に係る水平磁場型のMRI装置1の斜視図を示し、図15に、その縦断面図を示す。第3の実施形態のMRI装置1が、第1の実施形態のMRI装置1と異なっている点は、静磁場の向き7が水平方向になっている点である。これに伴い、電磁石装置2を、中心軸を水平方向(z軸方向)とする円筒形状にし、傾斜磁場発生装置3、RF照射コイル4、シムコイル21も円筒形状になっている。
(Third embodiment)
FIG. 14 is a perspective view of a horizontal magnetic field type MRI apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a longitudinal sectional view thereof. The MRI apparatus 1 of the third embodiment is different from the MRI apparatus 1 of the first embodiment in that the direction 7 of the static magnetic field is in the horizontal direction. Accordingly, the electromagnet device 2 has a cylindrical shape whose central axis is the horizontal direction (z-axis direction), and the gradient magnetic field generating device 3, the RF irradiation coil 4, and the shim coil 21 are also cylindrical.

図16に、本発明の第3の実施形態に係る水平磁場型のMRI装置1の傾斜磁場発生装置3のメインコイル(y)(渦巻形状の電気導体)32の斜視図を示す。傾斜磁場発生装置3は、x軸、y軸、z軸の3方向に独立な傾斜磁場を発生させるために、3つのメインコイル(x)とメインコイル(y)32とメインコイル(z)と、3つのメインコイル(x)31とメインコイル(y)32とメインコイル(z)33からの漏れ磁場をシールドするために、それぞれに対応する3つのシールドコイル(x)とシールドコイル(y)とシールドコイル(z)を有するが、図16には例として、メインコイル(y)32を記載している。メインコイル(y)32は、渦巻中心3aを有する4つの渦巻形状の電気導体を有している。   FIG. 16 is a perspective view of the main coil (y) (a spiral electric conductor) 32 of the gradient magnetic field generator 3 of the horizontal magnetic field type MRI apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention. The gradient magnetic field generator 3 generates three main coils (x), a main coil (y) 32, and a main coil (z) in order to generate independent gradient magnetic fields in the three directions of the x axis, the y axis, and the z axis. In order to shield the leakage magnetic field from the three main coils (x) 31, the main coil (y) 32, and the main coil (z) 33, the three shield coils (x) and the shield coils (y) corresponding to each of them are shielded. And the shield coil (z), FIG. 16 shows the main coil (y) 32 as an example. The main coil (y) 32 has four spiral electric conductors having a spiral center 3a.

メインコイル(y)32の渦巻形状の電気導体は、曲率半径が局所的に小さくなっている第1湾曲部11a(11)と、第1湾曲部11aより曲率半径が大きく湾曲が緩やかな第2湾曲部11b(11)と、湾曲していない直線部12とを有している。そして、第1湾曲部11aには、電気導体の長手方向(渦巻き方向)に沿って、スリットSが設けられている。そして、第1湾曲部11aには、電気導体の長手方向(渦巻き方向)に沿って、スリットSが設けられている。スリットSで、第1湾曲部11aを2つに分け、それぞれが、電流導通路L、Lになっている。分けられた電流導通路L、L同士では、渦巻形状の外側の方向にある電流導通路Lの幅wの方が、渦巻形状の内側の方向にある電流導通路Lの幅wより、広くなっている(w<w)。スリットSの長手方向の端は、電流導通路L、Lを分岐させる分岐部Sになっている。分岐部Sは、メインコイル(y)32(電気導体)の長手方向において、その電気導体の曲率半径が、大きい値から小さい値へ変化する箇所に設けられる。例えば、電気導体が、曲率半径が無限大と考えられる直線状から、曲率半径rの第1湾曲部11aへ切り換わる領域に、分岐部Sが設けられている。第3の実施形態によっても、第1の実施形態と同様に、電流重心位置rcの偏りを、効率的に改善し、矯正可能な導体構造を提供できる。 The spiral-shaped electric conductor of the main coil (y) 32 includes a first curved portion 11a (11) having a locally small radius of curvature, and a second curved portion having a larger radius of curvature than the first curved portion 11a and a gentle curve. It has a curved portion 11b (11) and a straight portion 12 that is not curved. Then, the first bending portion 11a, along the longitudinal direction of the electrical conductor (spiral direction), the slits S 1 is provided. Then, the first bending portion 11a, along the longitudinal direction of the electrical conductor (spiral direction), the slits S 1 is provided. In the slit S 1, divided first bending portion 11a into two, respectively, has become current conducting path L 1, L 2. In the divided current conducting paths L 1 and L 2 , the width w 2 of the current conducting path L 2 in the direction outside the spiral shape is larger than the width of the current conducting path L 1 in the direction inside the spiral shape. It is wider than w 1 (w 1 <w 2 ). Longitudinal end of the slit S 1 is adapted to branch portion S 0 for branching current conducting path L 1, L 2. Bifurcation S 0, in the longitudinal direction of the main coil (y) 32 (electrical conductors), the radius of curvature of the electrical conductors is provided at a position which changes to a smaller value from the larger value. For example, the branch portion S 0 is provided in a region where the electric conductor is switched from a linear shape in which the curvature radius is considered to be infinite to the first curved portion 11 a having the curvature radius r 0 . According to the third embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to efficiently improve the bias of the current center-of-gravity position rc and provide a correctable conductor structure.

1 MRI装置(磁気共鳴イメージング装置)
3 傾斜磁場発生装置
4 RF照射コイル
11 湾曲部
11a 第1湾曲部
11b 第2湾曲部
21 シムコイル(渦巻形状の電気導体)
31 メインコイル(x)(渦巻形状の電気導体)
32 メインコイル(y)(渦巻形状の電気導体)
33 メインコイル(z)(渦巻形状の電気導体)
34 シールドコイル(z)(渦巻形状の電気導体)
35 シールドコイル(x)(渦巻形状の電気導体)
36 シールドコイル(y)(渦巻形状の電気導体)
、S、S スリット
1 MRI system (magnetic resonance imaging system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Gradient magnetic field generator 4 RF irradiation coil 11 Bending part 11a 1st bending part 11b 2nd bending part 21 Shim coil (spiral-shaped electric conductor)
31 Main coil (x) (Electric conductor with spiral shape)
32 Main coil (y) (a spiral electric conductor)
33 Main coil (z) (Spiral electric conductor)
34 Shield coil (z) (spiral shaped electrical conductor)
35 Shield Coil (x) (Electric conductor with spiral shape)
36 Shield Coil (y) (Electric conductor with spiral shape)
S 1, S 2, S 3 slits

Claims (4)

渦巻形状の電気導体を有する磁気共鳴イメージング装置において、
前記電気導体の長手方向に沿って前記電気導体に設けられ、前記電気導体に形成される電流導通路を複数に分けるスリットを有し、
前記スリットにより分けられた前記電流導通路同士では、前記渦巻形状の外側の方向にある前記電流導通路ほど、幅が広いことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
In a magnetic resonance imaging apparatus having a spiral electric conductor,
Provided in the electrical conductor along the longitudinal direction of the electrical conductor, and having a slit for dividing a current conduction path formed in the electrical conductor into a plurality of parts,
The magnetic resonance imaging apparatus characterized in that the current conduction paths separated by the slits are wider in width toward the current conduction paths in the direction outside the spiral shape.
前記スリットは、前記長手方向において、前記電気導体の曲率半径が局所的に小さくなっているところに形成されることを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the slit is formed in a region where a radius of curvature of the electric conductor is locally small in the longitudinal direction. 前記電気導体に、前記長手方向に沿って幅方向において1本の前記スリットが設けられ、
1本の前記スリットが、前記電流導通路を2つに分けており、
分けられた前記電流導通路同士において前記渦巻形状の内側の方向にある前記電流導通路の幅が、前記スリットを設けた場所における前記電気導体の導体幅の0.3倍を超え0.5倍未満であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The electrical conductor is provided with one slit in the width direction along the longitudinal direction,
One slit splits the current conduction path into two,
The width of the current conduction path in the direction of the inside of the spiral shape between the divided current conduction paths is more than 0.3 times and 0.5 times the conductor width of the electric conductor at the place where the slit is provided. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is less than or equal to 3.
前記電気導体に、前記長手方向に沿って幅方向において2本の前記スリットが設けられ、
2本の前記スリットが、前記電流導通路を3つに分けており、
分けられた前記電流導通路同士において前記渦巻形状の内側の方向で一番内側にある前記電流導通路の幅が、前記スリットを設けた場所における前記電気導体の導体幅の0.15倍を超え0.33倍未満であり、
分けられた前記電流導通路同士において前記渦巻形状の内側の方向で中間にある前記電流導通路の幅が、前記スリットを設けた場所における前記電気導体の導体幅の略0.33倍であり、
分けられた前記電流導通路同士において前記渦巻形状の外側の方向で一番外側にある前記電流導通路の幅が、前記スリットを設けた場所における前記電気導体の導体幅の0.33倍を超え0.5倍未満であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。
The electrical conductor is provided with two slits in the width direction along the longitudinal direction,
The two slits divide the current conduction path into three,
In the divided current conducting paths, the width of the innermost current conducting path in the inner direction of the spiral shape exceeds 0.15 times the conductor width of the electric conductor at the place where the slit is provided. Less than 0.33 times,
The width of the current conduction path in the middle of the spiral shape between the divided current conduction paths is approximately 0.33 times the conductor width of the electric conductor at the location where the slit is provided,
In the divided current conducting paths, the width of the current conducting path located on the outermost side in the outer direction of the spiral shape exceeds 0.33 times the conductor width of the electric conductor at the place where the slit is provided. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is less than 0.5 times.
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