JP2708661B2 - 勾配磁場発生装置 - Google Patents

勾配磁場発生装置

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JP2708661B2 JP4111533A JP11153392A JP2708661B2 JP 2708661 B2 JP2708661 B2 JP 2708661B2 JP 4111533 A JP4111533 A JP 4111533A JP 11153392 A JP11153392 A JP 11153392A JP 2708661 B2 JP2708661 B2 JP 2708661B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、核磁気共鳴
(NMR)を用いた画像形成装置に用いられ、磁場強度
がある軸方向に沿って傾斜した勾配磁場を発生する勾配
磁場発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の勾配磁場発生装置を、特
開昭62−194842号公報に開示された図3〜図6
に基づいて説明する。
【0003】図3は勾配磁場発生装置を用いた核磁気共
鳴イメージング装置の断面図で、同図において、40は
空間的に均一で時間的に安定した静磁場を発生する主磁
石、41はイメージング時のスライス面の決定及び核磁
気共鳴信号に位置情報を付与する従来の勾配磁場発生装
置、42は被検体43を核磁気共鳴させる高周波の電磁
波を送信するRFコイル、44は被検体43の核磁気共
鳴信号を受信するアンテナである。
【0004】また、上記勾配磁場発生装置41は内外の
2組のコイルグループ(図示せず)で構成され、これら
の内外の2組のコイルは、被検体43の領域に空間的に
勾配を有する磁場を発生し且つ勾配磁場発生装置41の
外部領域へ磁場が漏洩しないように互いの出力を出すよ
うに構成されている。
【0005】また、図4及び図5は図3に示した勾配磁
場発生装置41に取り付けられた、径方向の勾配磁場を
発生する鞍型コイルのパターンを示したもので、図4は
内側コイルのパターンを示し、図5は外側コイルのパタ
ーンを示す例である。
【0006】而して、上記核磁気共鳴イメージング装置
を用いた場合、以下の手順で被検体43の断層像を得る
ことができる。 被検体43を主磁石40で発生した静磁場内に置
く。 この被検体43に勾配磁場発生装置41で発生した
磁場を印加し、イメージング断面位置を決定する。 イメージング断面位置の磁場強度で核磁気共鳴する
周波数の電磁場を印加し、被検体43に核磁気共鳴を起
こさせる。 被検体43からの核磁気共鳴信号に対し、勾配磁場
発生装置41で発生した磁場を印加し、核磁気共鳴信号
に位置情報を与える。 核磁気共鳴信号をアンテナ44で受信し、この受信
信号に基づいてコンピュータで画像処理して被検体43
の断面像を得る。
【0007】上記、のステップでは勾配磁場発生装
置41の発生する磁場は高速(例えば、1ミリ秒程度)
でスイッチングされる。そしてこの時、被検体43の領
域に空間的に直線性の良い勾配磁場を発生させると共
に、勾配磁場発生装置41の外部領域を漏洩することの
ないようにして主磁石40などに誘導電流が流れること
を阻止し、誘導電流による磁場の乱れがないようにして
いる。
【0008】従来の勾配磁場発生装置41は、上述のよ
うに被検体43に空間的に直線性の良い勾配磁場を発生
させると共に、その外部領域へ磁場を漏洩させることの
ないように所定の表面電流分布条件を満たすコイルパタ
ーンを決定するようにしている。
【0009】一方、上記表面電流分布条件によるコイル
パターンの決定では、各コイルが閉ループ電流パターン
として示されるので実際のコイルを形成するために、隣
接ターン間を直列に接続して電源で駆動するように入出
力端を設けている。そして、従来の勾配磁場発生装置4
1では、隣接コイル間を直列に接続する場合には、図
4、図5に示すように、コイルターン間にひねり部を設
けている。図6は図4、図5に示すコイルと同種のコイ
ルを示し、このコイル45は、入力端となるリード接続
部45A、ターン間ひねり部45B及び出力端となるリ
ード接続部45Cが形成されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
勾配磁場発生装置41は上述のように構成されているた
め、各コイル45は電流がC方向へ流れそれぞれのター
ン間のひねり部45Bによって不正磁場が発生し、磁場
の直線性を悪化させるという課題があり、更に、各コイ
ル45の中心のリード接続部45Cから電流リードを取
り出すため、電流リードをそれぞれのコイル45の上ま
たは下に這わすことが必要で、更に、そのコイル45の
上または下に別のコイル45がある場合には上記円筒の
半径方向の高さを補正する絶縁物等が必要になるため、
上記円筒方向に大きなコイル45となり、そのコイル4
5を挿入するためにNMRを用いた画像形成装置の構造
が大きくなるという課題があった。
【0011】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、磁場の直線性に優れ、しかも小型化するこ
とができる勾配磁場発生装置を提供することを目的とし
ている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の勾配磁場発生装置は、各コイルを互いに絶縁された偶
数層の常電導体コイルで構成し且つ各層の常電導コイル
間をそれぞれの中心端または外端で直列接続すると共
に、奇数層の常電導コイルと偶数層の常電導コイルそれ
ぞれの巻方向を逆して上記各層の常電導コイルのターン
間ひねり部を略同じ位置で交叉させて重ね合せて構成さ
れたものである。
【0013】また、本発明の請求項2に記載の勾配磁場
発生装置は、円筒ユニットを同軸に配置された大径の円
筒ユニットと小径の円筒ユニットから構成し且つ大径の
円筒ユニットに小径の円筒ユニットとは逆の磁場出力を
発生させることにより外部への磁場をシールドすると共
に、上記各円筒ユニットのコイル互いに絶縁された偶数
層の常電導コイルで構成し且つ各層の常電導コイル間を
中心端または外端で直列接続すると共に、奇数層の常電
導コイルと偶数層の常電導コイルそれぞれの巻方向を逆
して上記各層の常電導コイルのターン間ひねり部を略同
じ位置で交叉させて重ね合せて構成されたものである。
【0014】
【作用】請求項1に記載の本発明によれば、常電導コイ
ルのターン間のひねり部を層間で交叉させて重ね合わせ
て不正磁場の発生を相殺でき、また、常電導コイルの中
心端または外端で層間を渡るのでリードを常電導コイル
の端部から引き出すだけで各常電導コイルを接続するこ
とができる。
【0015】また、請求項2に記載の本発明によれば、
大径の円筒ユニットに小径の円筒ユニットとは逆の磁場
出力を発生させることにより外部への磁場をシールドす
ると共に、常電導コイルのターン間のひねり部を層間で
交叉させて重ね合わせて不正磁場の発生を相殺でき、ま
た、常電導コイルの中心端また外端で層間を渡るのでリ
ードを常電導コイルの端部から引き出すだけで各常電導
コイルを接続することができる。
【0016】
【実施例】以下、図1及び図2に示す実施例に基づいて
本発明を説明する。尚、図1は本発明の勾配磁場発生装
置の一実施例の要部を示す斜視図、図2は図1に示す勾
配磁場発生装置の分布巻のコイルを構成する常電導コイ
ルを正面図で、(a)はその一層目の常電導コイルを示
す図、(b)はその二層目の常電導コイルを示す図であ
る。
【0017】本実施例の勾配磁場発生装置は、図1に示
すように、円筒11の表面に4つの分布巻のコイル1
2、13(他のコイルは紙面の反対側に位置するため省
略してある)を設けて円筒ユニット10を形成し、この
円筒ユニット10の各コイル12、13に電流を流すこ
とにより、上記円筒ユニット10の軸芯としてのZ軸に
直角な任意の軸、例えばX軸またはY軸に垂直に交わる
平面内部でZ軸方向の磁場成分が略一様な磁場を作り、
且つ上記平面内の磁場がこの平面と原点Oの距離に略比
例して磁場強度が変化して磁場の勾配を形成するように
構成されている。
【0018】而して、上記分布巻の各コイル12、13
は、楕円形あるいは略矩形状等の同一大きさに形成さ
れ、一方のコイル12は、図1に示すように、互いに絶
縁された2層の常電導コイル121、122によって構
成されている。そして、各層の常電導コイル121、1
22は、図2(a)、(b)に示すように、数値制御工
作機械によってそれぞれの巻方向が逆方向に形成されて
いる。また、各常電導コイル121、122は、外側の
端部にリード接続部121A、122Aが形成され、各
リード接続部121A、122Aから内側に巻き込まれ
て各ターン間にターン間ひねり部121B、122Bが
形成され、更に、内側の端部が各層を繋ぐ渡り部121
C、122Cとして形成されている。そして、常電導コ
イル121には、図2(a)、(b)に示すように、矢
示A方向へ電流を流し、常電導コイル122には矢示B
方向へ電流を流すようにしてある。勿論、分布巻のコイ
ル13も上記コイル12と同様に構成されている。
【0019】そして、上記分布巻のコイル12は、図1
に示すように、上記常電導コイル121を裏返して絶縁
材(図示せず)を介して上記常電導コイル122に重ね
合わせて構成され、各常電導コイル121、122の複
数のターン間ひねり部121B、122Bが図1に示す
ように互いに交叉している。また、各層の常電導コイル
121、122は、それぞれの中心の同位置にある層間
渡り部121C、122Cでロー付け等の手段によって
電気的に接続されている。
【0020】従って本実施例によれば、円筒ユニット1
0の分布巻のコイル12の常電導コイル121に対して
そのリード接続部121Aから矢示A方向の電流を流せ
ば、この電流はその層間渡り部121Cから常電導コイ
ル122の層間渡り部122Cを経由して矢示B方向へ
流れてそのリード接続部122Aへ流れ、この間にター
ン間ひねり部121Bでの不正磁場がターン間ひねり部
122Bの逆方向の不正磁場によって相殺される。ま
た、他の3組の分布巻のコイルに対して電流を流せば同
様に不正磁場が相殺されて磁場の直線性に優れた均一な
勾配磁場を得ることができ、延いては、核磁気共鳴を用
いた画像形成装置のNMR画像の精度を高めることがで
きる。また、本実施例によれば、常電導コイル121と
常電導コイル122とをそれぞれの層間渡り部121
C、122Cで接続してあるため、従来のようにコイル
中心部からリードを引き出す必要がなく、従来に比べて
コンパクトな構成で、装置を小型化することができる。
【0021】また、上記実施例では、数値制御工作機械
を用いてコイルパターンを加工し、このコイルパターン
を円筒に取り付けたものについて説明したが、円筒ボビ
ンの表面にコイル形状の溝を刻設し、この溝にコイルを
埋設するようにしてもよい。
【0022】また、上記実施例では、同一形状の常電導
コイルを裏返すことによって分布巻のコイルを構成した
が、ターンが上下層間で異なった形状でもターン間ひね
り部を重ね合わせて不正磁界の発生を相殺するようにし
てもよい。
【0023】更にまた、上記実施例では、コイルのター
ン間ひねり部を磁場中心から離れた円筒端に設けたもの
について説明したが、磁場中心に近い円筒中心側にコイ
ルのターン間ひねり部を設けてもよい。
【0024】尚、上記実施例では、分布巻のコイルが2
層のものについてのみ説明したが、4層以上の偶数層か
らなる分布巻のコイルについても本発明を適用できるこ
とはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1に
記載の発明によれば、円筒表面の各コイルを偶数層の常
電導コイルで構成し且つ各層の常電導コイル間をそれぞ
れの中心端また外端で直列接続すると共に、奇数層の常
電導コイルと偶数層の常電導コイルそれぞれの巻方向を
逆して各層の常電導コイルのターン間ひねり部を略同じ
位置で重ね合せてあるので、磁場の直線性に優れ、しか
も小型化することができる勾配磁場発生装置を提供する
ことができる。
【0026】また、本発明の請求項2に記載の発明によ
れば、円筒ユニットを同軸に配置された大径の円筒ユニ
ットと小径の円筒ユニットから構成し且つ大径の円筒ユ
ニットに小径の円筒ユニットとは逆の磁場出力を発生さ
せることにより外部への磁場をシールドすると共に、上
記コイルとして請求項1のコイルを用いているので、更
に磁場の直線性が向上する勾配磁場発生装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の勾配磁場発生装置の一実施例の要部を
示す斜視図である。
【図2】図1に示す勾配磁場発生装置の分布巻のコイル
を構成する常電導コイルを正面図で、(a)はその一層
目の常電導コイルを示す図、(b)はその二層目の常電
導コイルを示す図である。
【図3】従来の核磁気共鳴イメージング装置の要部を示
す断面図である。
【図4】図4に示す核磁気共鳴イメージング装置に用い
られた勾配磁場発生装置の鞍型コイルの内側コイルを示
すパターン図である。
【図5】図4に示す核磁気共鳴イメージング装置に用い
られた勾配磁場発生装置の鞍型コイルの外側コイルを示
すパターン図である。
【図6】従来の勾配磁場発生装置の他のコイルを示す正
面図である。
【符号の説明】
10 円筒ユニット 11 円筒 12 コイル 13 コイル 121 常電導コイル 122 常電導コイル 121B ターン間ひねり部 121C 層間渡り部 122B ターン間ひねり部 122C 層間渡り部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒表面に分布巻の複数のコイルを設け
    て円筒ユニットを形成し、この円筒ユニットの各コイル
    に電流を流すことにより、上記円筒ユニットの軸芯に直
    角な任意の軸に垂直に交わる平面内部で上記軸芯方向の
    磁場成分が略一様な磁場を作り、且つ上記平面内の磁場
    がこの平面と原点の距離に略比例して磁場強度が変化し
    て磁場の勾配を形成する勾配磁場発生装置において、上
    記各コイルを互いに絶縁された偶数層の常電導体コイル
    で構成し且つ各層の常電導コイル間をそれぞれの中心端
    または外端で直列接続すると共に、奇数層の常電導コイ
    ルと偶数層の常電導コイルそれぞれの巻方向を逆して上
    記各層の常電導コイルのターン間ひねり部を略同じ位置
    で交叉させて重ね合せたことを特徴とする勾配磁場発生
    装置。
  2. 【請求項2】 円筒表面に分布巻の複数のコイルを設け
    て円筒ユニットを形成し、この円筒ユニットの各コイル
    に電流を流すことにより、上記円筒ユニットの軸芯に直
    角な任意の軸に垂直に交わる平面内部で上記軸芯方向の
    磁場成分が略一様な磁場を作り、且つ上記平面内の磁場
    がこの平面と原点の距離に略比例して磁場強度が変化し
    て磁場の勾配を形成する勾配磁場発生装置において、上
    記円筒ユニットを同軸に配置された大径の円筒ユニット
    と小径の円筒ユニットから構成し且つ大径の円筒ユニッ
    トに小径の円筒ユニットとは逆の磁場出力を発生させる
    ことにより外部への磁場をシールドすると共に、上記各
    円筒ユニットのコイル互いに絶縁された偶数層の常電導
    体コイルで構成し且つ各層の常電導コイル間をそれぞれ
    の中心端または外端で直列接続すると共に、奇数層の常
    電導コイルと偶数層の常電導コイルそれぞれの巻方向を
    逆して上記各層の常電導コイルのターン間ひねり部を略
    同じ位置で交叉させて重ね合せたことを特徴とする勾配
    磁場発生装置。
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