JP4969148B2 - Shim coil manufacturing method and magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)に関し、特に、該MRI装置に用いられる平板状の傾斜磁場発生コイルもしくは磁場補正用コイルの構造およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus), and more particularly to a structure of a flat plate-shaped gradient magnetic field generating coil or a magnetic field correction coil used in the MRI apparatus and a manufacturing method thereof.
MRI装置は、磁場中に置かれた被検体の核磁気共鳴(以下「NMR」という)現象から得られる信号を計測し演算処理することにより、被検体中の核スピンの密度分布、緩和時間分布等を断層像として画像表示するものであり、人体を被検体として各種の診断等に使用されている。NMR現象から信号を得るためには、空間的、時間的に一様な静磁場中に被検体を置き、高周波コイルによりパルス状に電磁波を被検体に照射し、それによって発生するNMR信号を高周波コイルにより受信する。さらにNMR信号に位置情報を与えるために静磁場に傾斜磁場が重畳される。このため、MRI装置は3軸方向に直交する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルを備えている。撮像方法には、スピンエコー法、グラジエントエコー法等の種々の方法があるが、いずれの場合も高周波コイル及び傾斜磁場コイルは、シーケンサからの制御信号により高速でパルス状に切り換えられ、所定の繰返し時間で繰返し駆動される。 An MRI apparatus measures and calculates a signal obtained from a nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as “NMR”) phenomenon of a subject placed in a magnetic field, thereby calculating the density distribution and relaxation time distribution of nuclear spins in the subject. Are displayed as tomographic images, and are used for various diagnoses and the like with the human body as the subject. In order to obtain a signal from the NMR phenomenon, the subject is placed in a spatially and temporally uniform static magnetic field, and the subject is irradiated with electromagnetic waves in a pulsed manner by a high-frequency coil. Receive by coil. Further, a gradient magnetic field is superimposed on the static magnetic field in order to give position information to the NMR signal. For this reason, the MRI apparatus includes a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field orthogonal to the three axial directions. There are various imaging methods such as spin echo method and gradient echo method. In either case, the high frequency coil and gradient magnetic field coil are switched in a pulse form at high speed by a control signal from the sequencer, and predetermined repetitions are made. Driven repeatedly in time.
傾斜磁場コイルとしては、鞍型コイルの他、ゴーレイコイル等が用いられる。また、静磁場分布を補正するために、高次の磁場を発生するシムコイルが用いられる。傾斜磁場コイルおよびシムコイルの導体パターンは、いずれも、一般的な電動機や電磁石等のコイルと比べると、導体同士が密に接しておらず、間隔も一定ではなく、しかも、各導体の位置は設計により予め厳密に定められ、その位置に導体を正確に配置する必要がある。傾斜磁場コイルおよびシムコイルを製造する方法としては、a)導体板から形成する方法、b)線材から形成する方法、が主として用いられている。 As the gradient magnetic field coil, a Golay coil or the like is used in addition to the saddle type coil. In addition, a shim coil that generates a higher-order magnetic field is used to correct the static magnetic field distribution. The gradient magnetic field coil and shim coil conductor patterns are not closely in contact with each other and the spacing between the conductor patterns is not as constant as that of a general motor or electromagnet coil. Therefore, it is necessary to accurately arrange the conductor at the position. As a method of manufacturing the gradient magnetic field coil and shim coil, a) a method of forming from a conductor plate and b) a method of forming from a wire are mainly used.
導体板からコイルを形成する方法は、図13(a),(b)のように銅板等の導体板131に、砥粒を含むウォータージェットやエッチングや切削により螺旋状の溝132を切ってコイル形状にするものである。この方法は、線材からコイルパターンを形成する方法に比べて抵抗値を低く出来るというメリットがあるため、大電流を流す傾斜磁場コイル等に適している。
As shown in FIGS. 13A and 13B, a coil is formed from a
一方、線材からコイルを形成する方法は、エナメル線や撚り線等を所定の位置に配置、固定して所望のコイルパターンを得るものである。一つの手法としては、スペーサにて線材の間隔を定めながら、線材を捲く方法がある。また、特許文献1には、図14に示したように、非磁性の絶縁板141に形成すべきコイルパターンに沿った溝142を設け、溝142に線材143を挿入し、弾性のある接着剤144で線材143を溝142に固定することにより所望の平板型コイルを得る方法が開示されている。特許文献1に記載の製造方法は、コイル線材143の断面積が小さい場合には、導体板131をコイル形状に加工する方法よりも低コストであり、また、線材143は絶縁板141によって保持されているので、剛性も高く出来る。
特許文献1に記載の平板型コイルの製造方法は、溝142が形成された絶縁板141を線材を保持する部材として製品に含む。このため、平板型コイルの厚さは、絶縁板141の厚さによって決まる。しかしながら、絶縁板141は、溝加工に耐え、しかも、線材を保持する剛性を有する必要があるため、あまり薄くすることはできず、平板型コイルの薄型化には限界がある。また、傾斜磁場コイルとシムコイルとを樹脂でモールドする際に、絶縁板が樹脂の回り込みの妨げになるという問題も生じる。
The manufacturing method of the flat coil described in
一方、高次の磁場を発生させるシムコイルは、傾斜磁場コイルに比べると圧倒的に安価な低電流電源で駆動するため、コイルの巻回長は傾斜磁場よりも大幅に長い。例えば、幾何寸法にもよるが、Z方向の磁場の2次項を発生するZ2シムコイルが、5μTの出力を5Aの電流で得るために25mの線材が必要だとすると、4次項を発生するZ4シムコイルではおよそ100mの線材が必要である。そのため、シムコイルを特許文献1に記載の製造方法で製造しようとすると、それだけの長さの溝加工を絶縁板141に施す必要がある。しかも、絶縁板141の材質は、一般に繊維の入った固い樹脂等の剛性の高いものを用いるため、溝加工に時間を要し、絶縁板141の製造コストが高くなる。この絶縁板141をシムコイルの一部に含ませると、シムコイル自体が高コストになるという問題が生じる。
On the other hand, a shim coil that generates a higher-order magnetic field is driven by a low-current power source that is overwhelmingly cheaper than a gradient magnetic field coil, so that the winding length of the coil is significantly longer than that of a gradient magnetic field. For example, if a Z2 shim coil that generates a quadratic term of a magnetic field in the Z direction requires a 25 m wire to obtain an output of 5 μT with a current of 5 A, depending on the geometric dimensions, a Z4 shim coil that generates a quadratic term is approximately 100m wire is required. Therefore, if the shim coil is to be manufactured by the manufacturing method described in
本発明は、線材を固定した、薄型の平板状コイルを備えたMRI装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the MRI apparatus provided with the thin flat coil which fixed the wire.
上記課題を解決するために、本発明は下記のようなMRI装置を提供する。すなわち、被検体が配置される撮像空間に静磁場を発生する静磁場発生源と、撮像空間に傾斜磁場を印加するための傾斜磁場印加部と、被検体に高周波磁場を印加する高周波磁場コイルとを有し、傾斜磁場印加部は、傾斜磁場および静磁場を補正する磁場のうちの少なくとも一方を発生する平板状コイルを備える。この平板状コイルは、シートと、シートの主平面上に所定のパターンに巻回され、シートに固定された線材とを有する。このように、シートが所定パターンに巻回された線材を支持する構成にすることにより、平板状コイルを薄くすることができる。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following MRI apparatus. That is, a static magnetic field generation source that generates a static magnetic field in an imaging space where the subject is arranged, a gradient magnetic field application unit that applies a gradient magnetic field to the imaging space, and a high-frequency magnetic field coil that applies a high-frequency magnetic field to the subject The gradient magnetic field application unit includes a flat coil that generates at least one of a gradient magnetic field and a magnetic field for correcting a static magnetic field. The flat coil includes a sheet and a wire wound around the main plane of the sheet in a predetermined pattern and fixed to the sheet. Thus, the flat coil can be made thin by adopting a configuration in which the sheet supports the wire wound in a predetermined pattern.
上述の平板状コイルは、シートと、所定のパターンに巻回された線材とが、交互に積層された多層構造にすることが可能である。これにより、複数種類のコイルを積層した構成であっても薄型の平板状コイルを提供できる。 The flat coil described above can have a multilayer structure in which sheets and wires wound in a predetermined pattern are alternately stacked. Thereby, even if it is the structure which laminated | stacked multiple types of coil, a thin flat coil can be provided.
多層構造にする場合、シートとシートの間には絶縁性の充填部材を充填して、線材を埋め込む構成にすることができる。これにより、剛性の高い平板状コイルを得ることができる。このとき、シートに、貫通孔を設けておくことにより、容易に充填部材を注入できる。 In the case of a multi-layer structure, an insulating filling member is filled between the sheets and the wire can be embedded. Thereby, a highly rigid flat coil can be obtained. At this time, the filling member can be easily injected by providing a through hole in the sheet.
前述のシートとしては、例えば、表面に接着材層を備える樹脂シート、または、繊維に樹脂を含浸させたシートを用いることができる。 As the above-mentioned sheet, for example, a resin sheet having an adhesive layer on the surface or a sheet in which fibers are impregnated with a resin can be used.
上述の傾斜磁場印加部は、傾斜磁場発生コイルと、補正磁場の発生コイルと、これらのコイルを一体化するモールド樹脂とを含む構成とすることができ、この場合、傾斜磁場発生コイルおよび補正磁場発生コイルのうち少なくとも一方を、上述構成の平板状コイルにすることができる。 The gradient magnetic field application unit can include a gradient magnetic field generation coil, a correction magnetic field generation coil, and a mold resin that integrates these coils. In this case, the gradient magnetic field generation coil and the correction magnetic field are included. At least one of the generating coils can be a flat coil having the above-described configuration.
また、本発明によれば、以下のような平板状コイルの製造方法が提供される。すなわち、上面に所定のパターンに沿った溝が形成された型部材の該溝に導体の線材を配置し、型部材の上にシートを配置して、線材をシートに接着し、線材をシートとともに型部材からはずすことにより、所定パターンの線材が表面に固定されたシートを得る製造方法である。 Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the following flat coils is provided. That is, a conductor wire is placed in the groove of the mold member having a groove along the predetermined pattern formed on the upper surface, a sheet is placed on the mold member, the wire is bonded to the sheet, and the wire together with the sheet This is a manufacturing method for obtaining a sheet in which a wire having a predetermined pattern is fixed on the surface by removing it from the mold member.
上記溝の深さは、線材の厚さよりも小さく設定することが望ましい。 It is desirable to set the depth of the groove smaller than the thickness of the wire.
また、線材が固定されたシートを複数製造した後、それらを重ね、各シート間に充填部材を注入して線材を埋め込んだ状態で硬化させることにより、剛性の高い平板状コイルを製造することができる。このとき、シートには充填部材を通過させるための貫通孔が設けられていることが望ましい。これにより、貫通孔から充填部材を各シート間に注入することができる。 In addition, after manufacturing a plurality of sheets on which the wire material is fixed, they can be stacked, a filling member is injected between the sheets and cured in a state where the wire material is embedded, thereby manufacturing a highly rigid flat coil. it can. At this time, it is desirable that the sheet is provided with a through hole for allowing the filling member to pass therethrough. Thereby, a filling member can be inject | poured between each sheet | seat from a through-hole.
上記型部材の上に配置したシートの上に、さらに、下面に溝が形成され、この溝に線材が配置された別の型部材を搭載することにより、両面に線材を接着したシートを一度のプレスで製造することができる。 On the sheet placed on the mold member, a groove is further formed on the lower surface, and by mounting another mold member on which the wire material is disposed in the groove, a sheet having the wire material bonded to both surfaces is attached once. Can be manufactured with a press.
上記シートとしては、表面に接着材層を備えた樹脂シートを用いることができる。これにより、接着材層を線材に圧接することにより、線材と前記シートとを接着することができる。 As the sheet, a resin sheet having an adhesive layer on the surface can be used. Thereby, a wire and the said sheet | seat can be adhere | attached by press-contacting an adhesive material layer to a wire.
また、上記シートとして、樹脂を含浸させた繊維を用いることができる。これにより、シートを材に接触させた状態で加熱することにより、線材とシートとを接着することができる。 Moreover, the fiber which impregnated resin can be used as the said sheet | seat. Thereby, a wire and a sheet | seat can be adhere | attached by heating in the state which made the sheet contact the material.
また、上記線材として、加熱または所定の溶剤に接触することにより接着性を発揮する材料で被覆されたものを用いることができる。これにより、線材を加熱するか、または線材に溶剤を供給することにより、線材とシートとを接着することができる。 Moreover, what was coat | covered with the material which exhibits adhesiveness by heating or contacting a predetermined solvent can be used as said wire. Thereby, a wire and a sheet | seat can be adhere | attached by heating a wire, or supplying a solvent to a wire.
本発明の平板状コイルは、線材を所定のパターンに巻回するための型を平板状コイルの一部に含まない構成であり、薄いシートによって線材を固定して支持するため、薄型の平板状コイルを提供することができる。捲線精度は、従来の特許文献1の溝埋め方法で製造した平板コイルと同程度の精度を達成することができる。よって、従来と同等の性能の傾斜磁場印加部を、従来よりも薄型にすることができるため、本発明ではMRI装置の被検体の入る空間(ボア)を大きく確保することができる。
The flat coil of the present invention is a structure that does not include a mold for winding the wire in a predetermined pattern as a part of the flat coil, and the thin wire is fixed and supported by a thin sheet. A coil can be provided. The winding accuracy can be as high as that of the flat plate coil manufactured by the conventional groove filling method of
(第1の実施の形態)
本実施の形態のMRI装置は、図1に示したように、静磁場発生用磁石4と、傾斜磁場発生系21と、被検体7を搭載して撮像空間に配置する寝台31と、被検体7に高周波磁場を印加するための送信系3と、被検体1が発生するNMR信号を受信する受信系5と、シーケンサ2と、信号処理系6と、中央処理装置(CPU)1とを有している。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the MRI apparatus according to the present embodiment includes a static magnetic
静磁場発生用磁石4は、被検体7が配置される撮像空間に、均一な静磁場を発生する。例えば、永久磁石方式、常電導方式および超電導方式のうちのいずれかの磁場発生装置を用いることができる。
The static magnetic
送信系3は、高周波発振器8と変調器9と高周波増幅器10と高周波(RF)コイル11とを含み、シーケンサ2が変調器9を制御することにより、所定の高周波磁場を被検体7に照射する。
The transmission system 3 includes a
傾斜磁場発生系21は、X,Y,Zの3方向に傾斜磁場Gx、Gy、Gzをそれぞれ発生する傾斜磁場コイル13と、それらを駆動する傾斜磁場電源12と、傾斜磁場を補正する磁場を発生するシムコイル22と、シムコイル電源22とを含む。傾斜磁場電源12およびシムコイル電源22は、シーケンサ2に接続され、所定のパルスシーケンス制御に応じて傾斜磁場コイル13およびシムコイル23に所定の方向の傾斜磁場およびその補正磁場をそれぞれ発生させる。
The gradient magnetic field generation system 21 includes a gradient
傾斜磁場Gx、Gy、Gzは、被検体1に対するスライス面を決定し、またNMR信号に位置情報を付与する。位置情報を付与する傾斜磁場のうち、位相エンコード用傾斜磁場は、通常は磁場強度を変えながら所定の周期でパルス状に繰り返し印加される。 The gradient magnetic fields Gx, Gy, and Gz determine a slice plane for the subject 1 and give position information to the NMR signal. Of the gradient magnetic fields that provide position information, the phase encoding gradient magnetic field is normally repeatedly applied in a pulsed manner with a predetermined period while changing the magnetic field strength.
受信系5は、受信コイル14と増幅器15と直交位相検波器16とA/D変換器17とを含み、受信コイル14が受信したNMR信号を増幅後検出し、CPU1に受け渡す。
The reception system 5 includes a
シーケンサ2は、CPU1から受け渡されるパルスシーケンス情報にしたがって、送信系3、傾斜磁場発生系21、および、受信系5を制御し、所定のパルスシーケンスを実行させることにより、スピンエコー法、グラジエントエコー法等の種々撮像方法を実現する。パルスシーケンス情報は、高周波パルス及び傾斜磁場パルスの磁場強度、磁場パルス照射及びNMR信号検出のタイミング、繰返し時間などの情報であり、入力部20を介してユーザが設定した条件または予め定められた条件が用いられる。いずれの撮像方法の場合もRFコイル11及び傾斜磁場コイル13は、シーケンサ2からの制御信号により所定の繰返し時間で、高速でパルス状に繰返し駆動される。
The sequencer 2 controls the transmission system 3, the gradient magnetic field generation system 21, and the reception system 5 according to the pulse sequence information delivered from the
信号処理系6は、CPU1とディスプレイ18と記録装置19と入力部20とを含む。CPU1は、内蔵する画像再構成プログラムを実行することにより、受信系5から受け取ったNMR信号に基づき、被検体中の核スピンの密度分布、緩和時間分布等を表す画像の再構成を行う。再構成した画像は、ディスプレイ18に表示される。また、必要に応じて、記録装置19に格納する。入力部20は、画像再構成の条件等の設定をユーザから受け付ける。
The signal processing system 6 includes a
以下、磁石4、傾斜磁場コイル13およびRFコイル11の構造について、図2、図3を用いてさらに説明する。
静磁場発生用磁石4は、本実施の形態では円板状であり、被検体7が配置される撮像空間200を挟んで一対配置されている。磁石4は、被検体7の体軸方向と垂直な方向(図1のY方向)の静磁場を発生する。
Hereinafter, the structure of the
In the present embodiment, the static magnetic
傾斜磁場コイル13は、図2および図3に示すように、傾斜磁場を発生するメインコイル52と、シールドコイル51とを備えたアクティブシールド型傾斜磁場コイル(ASGC)である。シールドコイル51は、メインコイル52よりも磁石4側に配置され、メインコイル52から磁石4側へ漏洩する磁場と逆向きの磁場を発生する。これにより、静磁場発生用磁石4側へ漏洩する傾斜磁場を打ち消し、静磁場発生用磁石4の容器に漏洩磁場に起因する渦電流が発生するのを抑制する。メインコイル52およびシールドコイル214は、図3に示すように、それぞれXYZ方向用の3つのコイルを積層した3層構造であり、いずれも円板状である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
シムコイル23は、高次の誤差磁場を打ち消す磁場を発生し、静磁場を補正する。シムコイル23は、複数のコイルが多層に積層された構造であり、円板状である。シムコイル23は、メインコイル52とシールドコイル51との間に、これらに対して所定の間隔を開けて配置されている。シムコイル23の構造については、後述する。
The
メインコイル52の撮像空間200側には、RFシールド53とRFコイル11が順に配置されている。RFシールドは、傾斜磁場コイル13から放出される傾斜磁場電源のノイズを抑制するとともに、傾斜磁場コイル13とRFコイル11との電磁結合を遮蔽して誘導損失を低減することによりRFコイル11のQ(Quality factor)を高くする作用をする。RFシールド53の材質は、銅やステンレス等の非磁性金属であり、薄い箔や細線を編んだメッシュにより形成されている。高周波磁場パルスを被検体7に照射するRFコイル11は、平板状である。
On the
本実施の形態では、図3に示したように、傾斜磁場コイル13(メインコイル52およびシールドコイル51)とシムコイル23は、樹脂31によってモールドされている。さらに、RFコイル11から磁石4までを樹脂製のカバーで覆うことにより、患者の入る空間であるボアが構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the gradient magnetic field coil 13 (the main coil 52 and the shield coil 51) and the
以下、シムコイル23の構造と製造方法について説明する。
シムコイル23は、図4のように予め定められたパターンに沿って正確に導体の線材32を配置した線材層を、図5に示したように複数層(ここでは5層)積層した構造である。各線材層の導体パターンは、それぞれ異なり、各層の線材が、所定の方向についての所定の高次の補正用磁場を発生するように設計されている。線材層の間には、表面に接着性のある絶縁性シート(接着シート)33が配置されている。
Hereinafter, the structure and manufacturing method of the
The
各線材層の導体パターンの形状は、例えば特開昭40−26368号に記載の所定の高次の球面調和関数項を発生させるための導体位置決定方法等、公知の方法により設計することができる。各線材層の導体パターンは、図4のように隣接する導体線材32の間隔が一定ではなく、しかも、設計で定められた位置に線材32が高精度に配置されている。
The shape of the conductor pattern of each wire layer can be designed by a known method such as a conductor position determining method for generating a predetermined higher order spherical harmonic function term described in JP-A No. 40-26368. . In the conductor pattern of each wire layer, the interval between the
また、接着シート33には、図5に示すように、線材32の間隙にモールド樹脂31を充填するために、モールド樹脂31の流路となる貫通孔34が設けられている。
Further, as shown in FIG. 5, the
つぎに、このような構造のシムコイル23の製造方法について説明する。
本実施の形態では、図6のように設計した導体パターン形状に溝62を設けた型(下型)61を用意し、この溝62に沿って線材32を挿入し、型61の上に接着シート33を載せ、接着シート33を線材32に圧接する。これにより、線材32を接着シート33に接着し、接着シート33に線材32を転写するものである。
Next, a method for manufacturing the
In this embodiment, a die (lower die) 61 having a groove 62 in a conductor pattern shape designed as shown in FIG. 6 is prepared, and a
線材32としては、断面形状が平角形状(角を丸めた長方形)のものが好適である。このような断面形状の線材を用いることにより、溝62の側面との接触面積が大きく、型61の溝62によって線材32しっかり保持しながら、線材32を溝62に挿入して、所望の導体パターンに捲き廻すことができる。断面形状が円形の線材等、他の形状の線材を使用することも可能であるが、溝62の側面との接触面積が小さい場合、捲いている途中で溝62から線材32が飛び出しやすいため、飛び出しを防止するための治具等を用いることが望ましい。寸法的には、例えば断面の幅1mm×高さ2mm程度の線材を用いることができる。なお、線材32の構造は、エナメル等の絶縁被覆をした銅単線や、圧縮した撚り線、冷却水を流すためのホローコンダクター等を用いることができる。
The
型61の上面には、上述したように形成すべき導体パターンの形状(例えば図4のパターン)に、溝62を予め形成しておく。型61の材質としては、接着シート33と接着しにくい材質のものを用いることが好ましい。例えば、フッ素樹脂(例えば4フッ化エチレン樹脂)、フッ素樹脂コーティングした金属または樹脂などが好適である。また、型61の材質は、溝62を形成する加工に耐えられ、しかも、後述する圧接に耐える剛性が要求される。その一方で、本実施の形態の製造方法では、型61は、製造された平板型シムコイル23の一部にはならないため、シムコイル23に要求される透磁率や剛性を考慮する必要はなく、製造時に必要な条件のみを考慮して型61の材質を選択することができる。
A groove 62 is formed in advance on the upper surface of the
溝62の幅は、線材32の幅とほぼ同じか、もしくは、型61が樹脂製で弾性がある場合には、線材32の幅よりも若干狭く形成する。このように、溝62と線材32との間に空隙を作らないようにすることにより、線材32の位置を主平面方向に正確に位置決めすることができる。溝62の深さは線材32の高さよりも浅くする。こうすることにより、溝62から出ている線材32の上部で接着シート33に接着することができる。
The width of the groove 62 is substantially the same as the width of the
型61の溝62と溝62との間の領域には、図6のように凹部65を設けることが望ましい。上記のように接着シート33と接着しにくい材質の型61を用いることで、接着シート33と型61の面積あたりの接着力は低減できるが、凹部65を設けることにより、接着シート33と型61の接触面積を低減できるため、さらに型61と接着シート33との接着力を減少させることができる。
It is desirable to provide a recess 65 in the region between the groove 62 and the groove 62 of the
一方、接着シート33は、線材32との接着性があり、しかも線材32を貼り付けた後の熱や引っ張りに対する寸法安定性が得られるものを用いる。例えば、図6のように、接着シート33を、接着材層63を表面に備えた樹脂シート64の構成にすることにより、接着性を接着材層63に、寸法安定性を樹脂シート64にそれぞれ担わせることができ、接着性と寸法安定性を得ることができる。接着材層63としては、不織布を基材にアクリル系接着剤を染み込ませたもの等が好適である。樹脂シート64としては、PET(ポリエチレンテレフタラート)の圧延シート等が特性上好適である。
On the other hand, the
接着材層63は、図6のように線材32の先端が埋没して固定される構造であることが望ましい。これにより、樹脂シート64の平面性を維持したままで、接着材層63により線材32の先端と広い面積で接触することができるため、強固に接着することが可能になる。例えば、平角形状(角を丸めた長方形)の線材32を用いる場合には、接着材層63に線材32が埋没する深さが、線材32の角部の曲率半径と同程度あることが望ましい。接着材層63は、埋没深さ以上の厚さを有するように形成する。例えば、接着剤層62の厚さを200μm、樹脂シート64の厚さを188μmに設定することができる。
It is desirable that the adhesive layer 63 has a structure in which the tip of the
つぎに、シムコイル23の製造手順について、図7、図8を用いて説明する。
まず、上述した型(下型)61と線材32を用意し、型61の溝62に沿って線材32を埋め込む(図7のステップ71)。これにより、図6に示したように、下型61の溝62に沿って線材32が捲き廻され、線材32の上端は、溝62から突出した状態となる。
Next, the manufacturing procedure of the
First, the above-described mold (lower mold) 61 and the
この状態の下型61の上に、図8に示すように、線材32側に接着材層63を向けて接着シート33を搭載し、その上に上型81を重ねて配置する(ステップ72)。この接着シート33には予めモールド樹脂31の流路となる貫通孔34を所定位置に設けておく。これを、プレス装置の上下プレス板82、83の間に配置し、上下の型81,61を押圧する(ステップ73)。これにより、接着シート33が線材32に圧接され、接着シート33に線材32の上端が接着される。線材32が接着された接着シート33を下型61から剥離することにより、線材32によって形成された導体パターンが接着シート33に転写される。
On the
こうすることで、図9のように、接着シート33の片面上に所望の導体パターンの線材32が固定された線材層が得られる。図5のシムコイルを形成する場合には、導体パターンの異なる溝62が形成された5種類の下型61を用いて、この線材層を5層形成する。5層を積層することにより、5層を相互に固定する。5層の接着シート33の間隔は、線材32の厚さ(高さ)と同じである。これにより、図5のシムコイル23を製造することができる。なお、貫通孔34は、モールド樹脂31がすべての線材32間に充填されるように多数設けることが望ましい。
By doing so, as shown in FIG. 9, a wire layer in which the
形成されたシムコイル23は、別途製造しておいた傾斜磁場コイル13のメインコイル52とシールドコイル51との間に、所定の厚さのスペーサ等を介して配置し、全体に樹脂31を供給してモールドする。シムコイル23の接着シートには、貫通孔34が設けられているため、線材32の間隙にモールド樹脂31を容易に充填することができる。これにより、傾斜磁場コイル13とシムコイル23とを一体化することができるとともに、剛性の高めることができる。モールド樹脂31としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
The formed
なお、上型81として、下型61と同様に所望の導体パターンの溝62を下面に備えるものを用いることも可能である。上型81の溝にて、線材32を予め挿入しておき、接着シート33として両面に接着材層63を備えるものを用いることにより、一度のプレスで、図10のように、接着シート33の両面に所望の導体パターンの線材32を形成することも可能である。これにより、プレス回数を低減して、複数層が積層されたシムコイル23を効率よく製造することができる。
As the
本実施の形態では、型61,81は、製造時のみ使用され、製造されたシムコイル23の一部には含まれない。よって、1層のコイルの厚さを、線材32の径(高さ)と接着シート33の厚さとの和まで低減することができるため、極めて薄型のシムコイルを製造することができる。これにより、シムコイル23を含めた傾斜磁場コイル13の厚さを低減できるため、被検体7が配置される空間であるボアの高さを大きく確保することが可能になる。
In the present embodiment, the dies 61 and 81 are used only at the time of manufacture and are not included in a part of the manufactured
また、薄い接着シート33には、多数の貫通孔34を容易に形成できるため、線材32間にモールド樹脂を容易に充填でき、薄いシムコイル23でありながら、強固かつ高精度に線材32が固定され、しかも剛性の高いシムコイルを得ることができる。
In addition, since a large number of through
また、型61,81は、製造時のみ使用され、製造されたシムコイル23の一部には含まれないため、溝加工が施された高価な型61,81を用いながらも、シムコイル23を低コストに製造できる。
In addition, since the dies 61 and 81 are used only at the time of manufacture and are not included in a part of the manufactured
本実施の形態の製造方法は、電流値が小さく、複数のコイルが必要となるシムコイル23に対しては、特に有効である。しかしながら、シムコイル23に限らず傾斜磁場コイル13をシムコイル23と同様に上記製造方法により製造することももちろん可能である。また、導体板に溝を形成することにより製造した低抵抗な傾斜磁場コイル13に、本実施の形態の製造方法で製造したシムコイル23を組み合わせることにより、高性能な傾斜磁場コイルおよびシムコイル23をえることができ好適である。
The manufacturing method of the present embodiment is particularly effective for the
また、逆に、傾斜磁場コイル13を上記本実施の形態の製造方法により製造し、シムコイル23を導体板から形成したものを用いることも可能である。
なお、図6および図8では、一例として上下プレス板82,83をプレスボルト84で締めつける構造を図示したが、上下から型81,61をプレスできる構造であれば、種々の構造のプレス機を用いることができる。例えば油圧プレス機を使用することができる。なお、ボルト84で締めつけるのであれば、上下のプレス板82、83とボルト84との間には、バネ座金よりも皿バネを入れて締めつけた方がより安定的に締めつけることが出来る。
Conversely, the gradient
6 and 8 illustrate the structure in which the upper and
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態として、本発明のMRI装置に用いることができるシムコイル23の別の製造方法を説明する。
(Second Embodiment)
As a second embodiment, another method for manufacturing the
第1の実施の形態では、接着シート33すなわち常温にて接着性を有するものを用いて、線材32を絶縁シート(樹脂シート)33に接着(転写)したが、熱を加えて硬化させることにより接着することも可能である。MRI装置の全体構成およびシムコイル23の構造は、接着シート33以外は、第1の実施の形態と同様である。
In the first embodiment, the
第2の実施の形態では、図7のステップ72において、第1の実施の形態の接着シート33の代わりに、繊維に半硬化状態の樹脂を染み込ませたシート(いわゆるプリプレグ)74を下型61の上に載せ、プレスする(ステップ73)。
In the second embodiment, instead of the
この状態で、プリプレグ74を加熱することにより、プリプレグ74の樹脂が硬化し、線材32と接着される。プリプレグには、樹脂、基材によって、色々な種類があるが、一般的には、樹脂を硬化させるには百数十度で数時間加熱すればよい。その後冷却することにより、線材32がプリプレグ74に固着する。
By heating the prepreg 74 in this state, the resin of the prepreg 74 is cured and bonded to the
ステップ73においてプリプレグ74を加熱するためには、例えば、上下プレス板82,83で挟まれた全体を、そのまま加熱炉に入れる方法を用いることができる。この場合、型61、81やプレス板82,83等を、耐熱性を有し、熱膨張率の小さい材料により形成しておくことが必要である。
In order to heat the prepreg 74 in
一方、より簡便な加熱方法として、線材32に電流を通電し、加熱する方法(通電加熱方法)を用いることができる。
On the other hand, as a simpler heating method, it is possible to use a method (electric current heating method) in which a current is passed through the
通電加熱を行う場合、図8のようにプレスした状態の線材32の両端に、図11のように通電加熱用の電源111を接続し、コイルの線材32に温度センサー112を取り付けて、その出力を温度制御器113へ入力する。温度制御器113によるPID制御により、線材32の温度を制御する。これにより、線材32の発熱により所定の温度までプリプレグ74を加熱することができ、線材32をプリプレグ74に接着することができる。
When conducting current heating, the
通電加熱によりプリプレグ74を効率よく加熱、硬化させるためには、図12の様な構造のプレス装置を用いることがより好ましい。すなわち、下型61、上型81を挟むように、均熱板121、断熱板122を配置する。均熱板121は、プリプレグ74付近の温度を均一にし、断熱板122は、外部へ熱が逃げるのを防ぐ作用をする。図4に示したように、平板型シムコイル23は、線材32が構成する導体パターンに粗密があり、その比は数倍にもなるので、位置によって発熱量が大きく異なり、温度差が生じやすい。加熱温度の下限は、プリプレグ74の硬化に必要な最低温度以上であり、温度の上限は、線材32(例えばエナメル線)の絶縁被覆の耐熱温度以下に設計する必要がある。型81,61の裏に均熱板121を配置することにより、所定の温度範囲内に温度分布を抑えることができる。
In order to efficiently heat and cure the prepreg 74 by energization heating, it is more preferable to use a press apparatus having a structure as shown in FIG. That is, the soaking
また、断熱板122を用いることにより、外部に逃げる熱を低減することができるため、効率よくプリプレグ74を加熱することができるととものに、線材32に供給する電力を低減でき、製造コストを削減できる。断熱板122の材質としては、プレスに耐えられる無機質の板などを用いることができる。
Moreover, since the heat escaping to the outside can be reduced by using the
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態として、本発明のMRI装置に用いることができるシムコイル23のさらに別の製造方法を説明する。
(Third embodiment)
As a third embodiment, another method for manufacturing the
第1および第2の実施の形態では、線材32は接着性をもたず、接着シート、プリプレグ等シート33の側が接着性を持っていたが、第3の実施の形態では、線材側が接着性をもたせる場合について以下で説明する。
In the first and second embodiments, the
線材32に接着性をもたせる第1の方法として、線材32の外周面に接着材を塗布しながら、型61の溝62に埋め込み、その上から被接着性シートを積層して、加圧する方法を用いることができる。また、接着材の種類によっては、プレスした状態で加熱硬化させることも可能である。ただし、型61に接着材を接着させないように、型61の材質に合わせて接着材を選択する必要がある。
As a first method for imparting adhesiveness to the
第2の方法として、線材32として自己融着線を用いることができる。自己融着線とは、従来の被覆線の表面を、加熱または溶剤の塗布等により接着性を生じる性質の材料層(融着層)でさらに被覆したものである。よって、図7のステップ72,73において、線材32を加熱するか、もしくは溶剤を塗布等することによって融着層が活性化し、絶縁性シートに線材32を接着することができる。
As a second method, a self-bonding wire can be used as the
例えば、アルコールを付着させることで融着する自己融着線を線材32として用いる場合、図7のステップ71で型61に線材32を捲いた後、アルコールにて線材表面を拭いて活性化させ、ステップ72において、その上にPET等の絶縁シートを重ね、ステップ73でプレスすることにより接着出来る。加熱により融着する自己融着線であれば、プリプレグの代わりに、PETシートを用いて通電加熱すれば、PET等の絶縁シートに接着することが出来る。
For example, when using a self-bonding wire that is fused by adhering alcohol as the
1…中央処理装置(CPU)、2…シーケンサ、3…送信系、4…静磁場発生用磁石、5…受信系、6…信号処理系、11…高周波(RF)コイル、13…傾斜磁場コイル、23…シムコイル、32…線材、33…接着シート、34…貫通孔、51…シールドコイル、52…メインコイル、53…RFシールド、61…型、81…上型、82,83…上下のプレス板、200…撮像空間。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記型部材の上にシートを配置して、前記線材をシートに接着する第2ステップと、
前記線材を前記シートとともに前記型部材からはずすことにより、前記パターンの線材が表面に固定されたシートを得る第3ステップとを有し、
前記溝の深さより前記線材の高さの方が高く、前記線材の上部が溝から突出していることを特徴とするシムコイルの製造方法。 A first step of disposing a conductor wire in the groove of a mold member in which grooves along a predetermined pattern are formed on the upper surface ;
A second step of placing a sheet on the mold member and bonding the wire to the sheet ;
And removing the wire together with the sheet from the mold member to obtain a sheet in which the wire of the pattern is fixed on the surface ,
A method of manufacturing a shim coil, wherein the height of the wire is higher than the depth of the groove, and an upper portion of the wire protrudes from the groove.
前記型部材の上にシートを配置して、前記線材をシートに接着する第2ステップと、A second step of placing a sheet on the mold member and bonding the wire to the sheet;
前記線材を前記シートとともに前記型部材からはずすことにより、前記パターンの線材が表面に固定されたシートを得る第3ステップとを有し、And removing the wire together with the sheet from the mold member to obtain a sheet in which the wire of the pattern is fixed on the surface,
前記線材は、幅より高さの方が大きく、前記溝は、当該線材の幅に対応する幅を有することを特徴とするシムコイルの製造方法。The method of manufacturing a shim coil according to claim 1, wherein the wire has a height greater than a width, and the groove has a width corresponding to the width of the wire.
前記型部材と上型との間隔は、前記シートの厚さよりも大きいことを特徴とするシムコイルの製造方法。The method of manufacturing a shim coil, wherein a distance between the mold member and the upper mold is larger than a thickness of the sheet.
前記傾斜磁場印加部は、前記傾斜磁場および前記静磁場を補正する磁場のうちの少なくとも一方を発生するシムコイルを備え、The gradient magnetic field application unit includes a shim coil that generates at least one of the gradient magnetic field and the magnetic field that corrects the static magnetic field,
当該シムコイルは、請求項1ないし7のいずれか1項に記載のシムコイルの製造方法によって製造されたものであることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the shim coil is manufactured by the method for manufacturing a shim coil according to claim 1.
前記傾斜磁場印加部は、前記傾斜磁場および前記静磁場を補正する磁場のうちの少なくとも一方を発生する平板状コイルを含み、
該平板状コイルは、シートと、所定のパターンに巻回された線材とが、交互に積層された多層構造であり、
前記シートとシートの間には絶縁性の充填部材が充填され、前記線材を埋め込んでおり、
前記シートには、前記充填部材を注入するための貫通孔が設けられていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A static magnetic field generation source for generating a static magnetic field in an imaging space in which the subject is arranged, a gradient magnetic field applying unit for applying a gradient magnetic field to the imaging space, and a high-frequency magnetic field coil for applying a high-frequency magnetic field to the subject Have
The gradient magnetic field application unit includes a flat coil that generates at least one of the gradient magnetic field and the magnetic field for correcting the static magnetic field,
The flat coil has a multilayer structure in which sheets and wires wound in a predetermined pattern are alternately laminated,
An insulating filling member is filled between the sheets, and the wire is embedded,
A magnetic resonance imaging apparatus, wherein the sheet is provided with a through hole for injecting the filling member.
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