JP4070332B2 - 円筒形コイル・アセンブリおよびその構成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング用のコイル・アセンブリの設計及び製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体のＭＲ画像を形成するための全身型ＲＦコイルのようなコイルを設計する場合には、関心領域の外部に発生される漂遊ＲＦ磁場を低減させることが極めて望ましい。これらの漂遊ＲＦ磁場は、他の電気設備に障害をもたらし、付近の導電性物質に渦電流を誘起する可能性があり、また収集されるデータに影響を与える可能性があるような磁場を形成する。
【０００３】
これらの磁場を低減させる１つの方法は、受動的ＲＦシールドのような遮蔽を用いるものである。ＭＲイメージングでは、ＲＦ送信用コイルは典型的には、Ｚ軸がコイルの長さ方向に通過している状態で、イメージングしたい被検体の部分を包囲する円筒形を成している。明瞭にするために、本明細書では一貫して「円筒（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）」の数学的定義を採用する。これによれば、円筒は、固定した中心線に平行に回転して固定した閉鎖曲面を描くような線によって形成される表面であるものと定義される。この結果、円筒は、円形、楕円形、卵形すなわちオーバル（oval）形の断面を有するものとなる。Ｘ軸及びＹ軸は、この円筒の直交する半径である。典型的には、ＲＦシールドは、その各々が指紋に似ていることから「指紋型（fingerprint）」コイルとして知られているいくつかのコイルが円筒体の外面及び内面に配置されるように設計されている。一方のセット（組）の「指紋型」コイルの中心部は、円筒を貫通するＸ軸に対して垂直になっており、他方のセットのコイルの中心部はＹ軸に対して垂直になっている。これらのコイルによって形成される磁束は、これらのコイルのそれぞれの軸に沿った向きの漂遊磁場成分をゼロに打ち消す。
【０００４】
従来の設計のものは、平坦な面上にコイルを配置して、この面を両端が接続されるようにロール巻きすることにより構成されている。遮蔽に用いられるコイル・アセンブリの性質及び幾何形状の故に、平坦な面の各々の端の付近に、「指紋型」コイルの各々の巻回部（ターン）の半部すなわち「ハーフ・ループ（ｈａｌｆ−ｌｏｏｐ）」が配置される。これにより、各々のハーフ・ループを機能的に対応する他方のハーフ・ループに電気的に接続することが要求される。これは、はんだ付けを要求し、非常に時間のかかる作業となる。ハーフ・ループ同士の接続点は典型的には他の点に比べて強度が低いので、コイルは、それに加えられる応力の結果としてこれらの場所で破損して故障するおそれがある。
【０００５】
現在、時間集約性がより少なく、より単純であり、コイル・アセンブリの寿命及び信頼性を増大するようなコイル・アセンブリ構成方法が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、弾性がより高いコイル・アセンブリを提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、信頼性の向上したコイル・アセンブリを提供することにある。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、コイル・アセンブリを構成する単純化された方法を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、より容易に製造されるコイル・アセンブリを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
実質的に平坦な支持体上に完全な「指紋型」コイルを設け、その際、これらの「指紋型」コイルの中心部は、支持体を円筒形にロール巻きしたときに「指紋型」コイルの各中心部が所定の場所に位置にするように間隔を置いて配置されることにより、単純化され、弾性がより高いＲＦシールドが構成される。この結果、支持体のうちの所定の量がオーバーラップする（すなわち、重なり合う）。これにより、整数個の完全な「指紋型」コイルを用いることが可能になり、従来の方法で通常必要とされていたコイルのハーフ・ループ同士をはんだ付けする工程が不要になる。
【０００９】
「指紋型」コイルの各中心部は、低減させたい又は消去したい磁場の成分と一致するように配置される。「指紋型」コイル内に誘起される電流によって、各々の「指紋型」コイルの中心部を実質的に貫通する磁束を持つ磁場が発生する。この磁束は、既存の磁場の成分と相互作用し、これにより、磁束を低減し又は消去するので、シールドとして作用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
新規であると考えられる本発明の諸特徴は、特許請求の範囲に具体的に述べられている。しかしながら、本発明自体は、構成及び動作の方法、並びに発明の更なる目的及び利点に関して、以下の記載を図面と併せて参照すると最も理解し易いであろう。
【００１１】
図１は、円筒形支持体の内面及び外面の両方に配置される従来技術の代表例であるいくつかの「指紋型」コイルを示している。「指紋型」コイル１３及び１５が支持体１１上に配置されており、支持体１１は、支持体１１が円筒形にロール巻きされたときの円周に実質的に対応している長さＣを持つ。指紋型コイル１３及び１５はそれぞれ中心部３３及び３５を有する。磁場がコイル１３及びコイル１５にそれぞれ電流を誘起し、コイル内の電流はコイルの中心部３３及び３５をそれぞれ実質的に貫通する磁束を形成する。
【００１２】
コイル１３及び１５は、支持体１１の外面に配置される外側のセットの指紋コイルを構成する。支持体１１の内面には、ロール巻きされたときにエッジ２５及び２３が突合するように、コイル１７並びにハーフ・コイル１９及び２１が配置される。ハーフ・コイル１９の各々のハーフ・ループは、その対応するコイル２１のハーフ・ループに電気的に接続されて、ハーフ・コイル１９及び２１から完全な指紋型コイルが形成されるようになっている。電気的接続は通常、ハーフ・ループ同士を合わせてはんだ付けすることにより行われており、これは非常に労力を要する時間のかかる作業である。この作業の結果、支持体１１の内表面に配置された中心部３７及び３１を持つ２つの完全な指紋型コイルが得られる。
【００１３】
図２は、エッジ２３及びエッジ２５が接続するように円筒形にロール巻きされている支持体１１を示している。外面にはコイル・セット１０が設けられており、内面にはコイル・セット２０が設けられている。支持体１１が円筒形にロール巻きされたときには、中心部３３及び３５は、形成された円筒の相対向する側に位置する。Ｘ方向におけるＲＦ磁場の成分及びＹ方向におけるＲＦ磁場の成分を低減させるために、中心部３３及び３５はＸ軸と実質的に交差するように配置されており、他方、中心部３１及び３７はＹ軸と実質的に交差するように配置されている。Ｚ軸は、図２の紙面から外側に突出している。これにより、Ｘ軸方向に向いた磁束成分はコイル・セット１０によって低減され又は消去され、Ｙ軸に沿った向きの磁束成分はコイル・セット２０によって低減され又は消去される。
【００１４】
図３は、ＲＦ遮蔽用コイルに適用される本発明の一実施例を示している。中心部６１及び６３を持つ完全な指紋型コイル５１及び５３を有するコイル・セット５０が支持体５７上に配置されている。支持体５７の長さＬは、支持体５７がロール巻きされたときに形成される円筒の円周Ｃよりも長い。
同様に、支持体５７の他面には、中心部８１及び８３を持つ指紋型コイル７１及び７３を有するコイル・セット７０が配置されている。ここで、支持体５７の各面に、指紋型コイルが存在していない区画５９及び７９が存在していることに注意されたい。また、コイル５１及び５３は、ほぼ円周の２分の１すなわち１／（２Ｃ）だけ互いに離隔していることに留意されたい。これにより、磁束は、コイルの各々を通過すると共に、形成される円筒の中心を通過することができる。同じことが指紋型コイル７１及び７３についても言える。
【００１５】
図４は、エッジ８９が線６７に整列すると共に、線６７と線６９との間の区画５９が円筒の他の部分と重なり合うようにロール巻きされている支持体５７を示している。同様に、エッジ６９が線８７に整列すると共に、線８７と線８９との間の区画７９が円筒の他の部分と重なり合う。この実施例では、中心部８１及び８３はほぼ互いに対向していると共に、Ｘ軸に対して垂直になっている。コイル中心部６１及び６３は、ほぼ互いに対向していると共に、Ｙ軸に対して垂直になっている。
【００１６】
指紋型コイルが、形成される円筒を横断して互いに対向するように設けられており、且つ消去したい又は低減させたい磁場の成分に対して配向されているならば、任意の整数個の指紋型コイルの対を用いてよいことに留意されたい。
代替的な実施例では、３対の「指紋型」コイルを用いて、３つのコイルの長さが実質的に１／３Ｃとなるようにする。これらのコイルは、前面コイル・セットと背面コイル・セットとの間で１／６Ｃだけ変位されている。各々のコイルの対は、図４の点線１０１、１０３及び１０５に対して実質的に垂直になっており、これらの点線に沿った向きの磁場成分を低減させ又は消去する。
【００１７】
新規の発明の現状で好ましいいくつかの実施例についてここに詳細に記載したが、当業者には今や、多くの改変及び変形が明らかになっていることであろう。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に含まれるこれらのようなすべての改変及び変形を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に従って、円筒形にロール巻きされるように意図されている支持体の内面及び外面に設けられるいくつかの「指紋型」コイルの平面図である。
【図２】円筒形にロール巻きされた後の図１のコイル及び支持体の断面図である。
【図３】本発明に従って支持体に取り付けられているコイルの一実施例の平面図である。
【図４】円筒形にロール巻きされた後の図３のコイル及び支持体の断面図である。
【符号の説明】
１０、２０ コイル・セット
１１ 支持体
１３、１５、１７ 「指紋型」コイル
１９、２１ ハーフ・コイル
２３、２５ エッジ
３１、３３、３５、３７ コイル中心部
５７ 支持体
５０、７０ コイル・セット
５１、５３、７１、７３ 「指紋型」コイル
６１、６３、８１、８３ コイル中心部
５９、７９ 「指紋型」コイルの存在しない区画
６９、８９ エッジ
１０１、１０３、１０５ ３対式コイルの整列線

Claims (5)

1. 円周Ｃを持つ実質的に円筒形のコイルを構成する方法であって、
   （ａ）Ｃよりも大きい長さＬを持つ単一の連続した支持体（５７）を作製する工程と、
   （ｂ）前記支持体の第１の表面上に、各々が中心部を有している完全な第１及び第２の多ループ式「指紋型」コイル（５１、５３）を取り付ける工程であって、前記支持体をロール巻きしたとき、前記第１及び第２のコイルの中心部（６１、６３）が、前記円筒形コイル・アセンブリを通り抜ける軸線を中心としてほぼ互いに対向する位置に配置されるように前記円周Ｃに沿って前記第１及び第２の多ループ式「指紋型」コイル（５１、５３）を取り付ける工程と、
   （ｃ）前記第１の表面の裏面である第２の表面上に、各々が中心部を有している完全な第３及び第４の多ループ式「指紋型」コイル（７１、７３）を取り付ける工程であって、前記支持体をロール巻きしたとき、前記第３及び第４のコイルの中心部（８１、８３）が、前記軸線を中心としてほぼ互いに対向する位置に配置され、前記第３及び第４のコイルの中心部（８１、８３）が、前記軸線に対して前記第１及び第２のコイルの中心部（６１、６３）と夫々約９０°の位置に配置されるように前記円周Ｃに沿って前記第３及び第４の多ループ式「指紋型」コイル（７１、７３）を取り付ける工程と、
   （ｄ） 前記支持体及び前記コイルを円筒形にロール巻きして、前記第３及び第４のコイルの中心部（８１、８３）が、前記軸線に対して前記第２及び第１のコイルの中心部（６３、６１）と夫々約９０°の位置に配置されるコイル・アセンブリを形成する工程とを含んでいることを特徴とするコイル構成方法。
2. 円周Ｃを持つ実質的に円筒形のコイルを構成する方法であって、
   （ａ）Ｃよりも大きい長さＬを持つ単一の連続した支持体（５７）を作製する工程と、
   （ｂ）前記支持体の第１の表面上に、各々が中心部を有している完全な第１及び第２の多ループ式「指紋型」コイル（５１、５３）を取り付ける工程であって、前記円周Ｃに沿って、前記第１の多ループ式「指紋型」コイル（５１）のハーフループよりも大きい指紋型コイルが存在していない区画（５９）、前記第１の多ループ式「指紋型」コイル（５１）及び前記第２の多ループ式「指紋型」コイル（５３）が順次整列するように前記第１及び第２の多ループ式「指紋型」コイル（５１、５３）を取り付ける工程と、
   （ｃ）前記第１の表面の裏面である第２の表面上に、各々が中心部を有している完全な第３及び第４の多ループ式「指紋型」コイル（７１、７３）を取り付ける工程であって、前記円周Ｃに沿って、前記第３の多ループ式「指紋型」コイル（７１）及び前記第４の多ループ式「指紋型」コイル（７３）、前記第４の多ループ式「指紋型」コイル（７３）のハーフループよりも大きい指紋型コイルが存在していない区画（７９）が順次整列し、前記第１の表面の指紋型コイルが存在していない区画（５９）が前記第３の多ループ式「指紋型」コイル（７１）の裏面に位置付けられ、前記第２の表面の指紋型コイルが存在していない区画（７９）が前記第２の多ループ式「指紋型」コイル（５３）の裏面に位置付けられるように前記第３及び第４の多ループ式「指紋型」コイル（７１、７３）を取り付ける工程と、
   （ｄ） 前記支持体及び前記コイルを円筒形にロール巻きして、前記第１の表面の指紋型コイルが存在していない区画（５９）と前記第２の表面の指紋型コイルが存在していない区画（７９）とが重なり合うコイル・アセンブリを形成する工程とを含んでいることを特徴とするコイル構成方法。
3. 円周Ｃを持つ実質的に円筒形のコイル・アセンブリであって、
   （ａ）前記円周Ｃよりも大きな長さＬを持っていて、一部分が重なり合うようにロール巻きされた単一の連続した支持体と、
   （ｂ）前記支持体の第１の表面上に配置され、各々が中心部を有している完全な第１及び第２の多ループ式「指紋型」コイル（５１、５３）と、前記第１の表面の裏面である第２の表面上に配置される、各々が中心部を有している完全な第３及び第４の多ループ式「指紋型」コイル（７１、７３）と、
   を有しており、
   （ｃ）前記第１及び第２のコイルの中心部（６１、６３）が、前記円筒形コイル・アセンブリを通り抜ける軸線を中心としてほぼ互いに対向する位置に配置されるように前記円周Ｃに沿って配置されており、前記第３及び第４のコイルの中心部（８１、８３）が、前記軸線を中心としてほぼ互いに対向する位置に配置され、前記第３及び第４のコイルの中心部（８１、８３）が、前記軸線に対して前記第２及び第１のコイルの中心部（６３、６１）と夫々約９０°の位置に配置されるように配置されている、コイル・アセンブリ
4. 円周Ｃを持つ実質的に円筒形のコイル・アセンブリであって、
   （ａ）前記円周Ｃよりも大きな長さＬを持っていて、一部分が重なり合うようにロール巻きされた単一の連続した支持体と、
   （ｂ）前記支持体の第１の表面上に配置され、各々が中心部を有している完全な第１及び第２の多ループ式「指紋型」コイル（５１、５３）と、
   （ｃ）前記第１の表面の裏面である第２の表面上に配置される、各々が中心部を有している完全な第３及び第４の多ループ式「指紋型」コイル（７１、７３）とを有しており、
   （ｄ）前記円周Ｃに沿って、前記第１の多ループ式「指紋型」コイル（５１）のハーフループよりも大きい指紋型コイルが存在していない区画（５９）、前記第１の多ループ式「指紋型」コイル（５１）及び前記第２の多ループ式「指紋型」コイル（５３）が順次整列するように前記第１及び第２の多ループ式「指紋型」コイル（５１、５３）が配置されており、前記円周Ｃに沿って、前記第３の多ループ式「指紋型」コイル（７１）、前記第４の多ループ式「指紋型」コイル（７３）、前記第４の多ループ式「指紋型」コイル（７３）のハーフループよりも大きい指紋型コイルが存在していない区画（７９）が順次整列し、前記第１の表面の指紋型コイルが存在していない区画（５９）が前記第３の多ループ式「指紋型」コイル（７１）の裏面に位置付けられ、前記第２の表面の指紋型コイルが存在していない区画（７９）が前記第２の多ループ式「指紋型」コイル（５３）の裏面に位置付けられ、前記第１の表面の指紋型コイルが存在していない区画（５９）と前記第２の表面の指紋型コイルが存在していない区画（７９）とが重なり合っている、コイル・アセンブリ。
5. 円周Ｃを持つ実質的に円筒形のコイル・アセンブリであって、
   （ａ）前記円周Ｃよりも大きな長さＬを持っており、前記円周方向と垂直な第１及び第２のエッジ（６９、８９）を有している単一の連続した支持体と、
   （ｂ）前記支持体の第１の表面上に配置され、中心部を有している完全な多ループ式「指紋型」コイル（５１）と、
   （ｃ）前記第１の表面上に配置された、指紋型コイルが存在していない区画（５９）と、
   （ｄ）前記第１の表面の裏面である第２の表面上に配置され、中心部を有している完全な多ループ式「指紋型」コイル（７３）と、
   （ｅ）前記第２の表面上に配置された、指紋型コイルが存在していない区画（７９）とを有しており、
   （ｆ）前記円周Ｃに沿って、前記第１のエッジ（６９）、前記第１の表面上の指紋型コイルが存在していない区画（５９）と、前記第１の表面上の完全な多ループ式「指紋型」コイル（５１）、前記第２のエッジ（８９）が順次整列して配置されており、
   前記円周Ｃに沿って、前記第１のエッジ（６９）、前記第２の表面上の完全な多ループ式「指紋型」コイル（７１）と、前記第２の表面上の指紋型コイルが存在していない区画（７９）、前記第２のエッジ（８９）が順次整列して配置されており、
   前記第１のエッジ（６９）が前記第２の表面上の指紋型コイルが存在していない区画（７９）に存在する線（８７）に整列すると共に、前記第２のエッジ（８９）が前記第１の表面上の指紋型コイルが存在していない区画（５９）に存在する線（６７）に整列するように前記支持体がロール巻きされており、
   前記第１の表面上の指紋型コイルが存在していない区画（５９）に存在する線（６７）は、前記第２の表面上の完全な多ループ式「指紋型」コイル（７１）の裏側に位置付けられており、
   前記第２の表面上の指紋型コイルが存在していない区画（７９）に存在する線（８７）は 、前記第１の表面上の完全な多ループ式「指紋型」コイル（５１）の裏側に位置付けられている、コイル・アセンブリ。

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