JP5634956B2 - Coil apparatus, gradient magnetic field coil for magnetic resonance imaging apparatus, manufacturing method thereof, and magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
Coil apparatus, gradient magnetic field coil for magnetic resonance imaging apparatus, manufacturing method thereof, and magnetic resonance imaging apparatus Download PDFInfo
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この発明は、導体部分のターン間にターン間隙間が設けられている導体薄板製のコイル本体を有するコイル装置、そのコイル装置を用いた磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイル、その傾斜磁場コイルの製造方法、及びその傾斜磁場コイルを有する磁気共鳴イメージング装置に関するものである。 The present invention relates to a coil device having a coil body made of a thin conductor plate in which a gap between turns is provided between turns of a conductor portion, a gradient coil for a magnetic resonance imaging apparatus using the coil device, and manufacture of the gradient coil The present invention relates to a method and a magnetic resonance imaging apparatus having the gradient magnetic field coil.
MRI装置(磁気共鳴イメージング装置)は、被検者、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR(核磁気共鳴)信号を計測し、頭部、腹部、四肢等の形態や機能を二次元的又は三次元的に画像化する装置である。撮影において、NMR信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードが付与される。時系列データとして計測されたNMR信号は、二次元又は三次元フーリエ変換されることにより、画像に再構成される。 An MRI apparatus (magnetic resonance imaging apparatus) measures an NMR (nuclear magnetic resonance) signal generated by a nuclear spin constituting a tissue of a subject, particularly a human body, and has two forms and functions such as a head, abdomen, and extremities. It is an apparatus for imaging in a three-dimensional or three-dimensional manner. In imaging, the NMR signal is given different phase encoding and frequency encoding depending on the gradient magnetic field. The NMR signal measured as time series data is reconstructed into an image by two-dimensional or three-dimensional Fourier transform.
このようなMRI装置において、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルは、静磁場を発生する超電導磁石に接近して設置されている。このため、傾斜磁場が時間変化する際には、超電導磁石の熱シールド板、ヘリウム容器及び外壁等の導体に渦電流が生じる。この渦電流による磁場は、被検者の配置される空間において、傾斜磁場を空間的、時間的に変化させる。このため、渦電流が生じると、画質や局所的なスペクトル性能が劣化してしまう。 In such an MRI apparatus, a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field is installed close to a superconducting magnet that generates a static magnetic field. For this reason, when the gradient magnetic field changes with time, eddy currents are generated in conductors such as the heat shield plate, helium vessel, and outer wall of the superconducting magnet. The magnetic field generated by the eddy current changes the gradient magnetic field spatially and temporally in the space where the subject is placed. For this reason, when an eddy current occurs, image quality and local spectral performance deteriorate.
これに対して、従来、渦電流を抑制しつつ、高速な傾斜磁場スイッチング特性を有する傾斜磁場コイルのコイルパターン設計法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, conventionally, a coil pattern design method for a gradient magnetic field coil having high-speed gradient magnetic field switching characteristics while suppressing eddy current has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、被検者が入る空間を広くすることが求められている一方で、静磁場を発生させる磁石は設置位置の制約からできる限り小さくすることが求められている。このため、傾斜磁場コイルは小型・薄型化することが望まれており、従来のMRI装置では、銅又はアルミニウム等からなる導体薄板を加工した薄板コイルが傾斜磁場コイルとして用いられている。 Further, while it is required to widen the space for the subject to enter, the magnet for generating the static magnetic field is required to be as small as possible due to the restriction of the installation position. For this reason, it is desired that the gradient magnetic field coil be reduced in size and thickness, and in the conventional MRI apparatus, a thin coil obtained by processing a conductive thin plate made of copper, aluminum, or the like is used as the gradient magnetic field coil.
このような薄板コイルは、導体薄板に渦巻状のパターン加工(レーザ加工又はウォータージェット加工)を施した後、ロール機等で円筒又は楕円筒形状に曲げ加工を施すことにより製造される。また、このような従来の傾斜磁場コイルにおいて、渦電流による発熱と、通電するパルス状の大電流による発熱とを抑制する方法として、高磁場領域におけるコイル導体幅を低磁場領域におけるコイル導体幅よりも狭くする方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Such a thin coil is manufactured by subjecting a conductive thin plate to spiral pattern processing (laser processing or water jet processing) and then bending it into a cylindrical or elliptical cylinder shape with a roll machine or the like. In addition, in such a conventional gradient magnetic field coil, as a method of suppressing heat generation due to eddy current and heat generation due to energized pulsed large current, the coil conductor width in the high magnetic field region is changed from the coil conductor width in the low magnetic field region. Has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
上記のような従来の導体薄板からなる傾斜磁場コイルでは、パルス状の大電流を印加した際に生じる磁場が交差すると、渦電流が生じ、温度が上昇する問題が生じる。また、この渦電流は、特に高速撮像時における画質悪化の原因にもなる。 In the gradient magnetic field coil made of the conventional conductive thin plate as described above, when the magnetic field generated when a large pulse current is applied intersects, an eddy current is generated and the temperature rises. In addition, this eddy current causes deterioration in image quality particularly during high-speed imaging.
このような渦電流を抑制するためには、コイル導体幅を狭め、電流の通電可能な幅を制限することが有効である。また、コイル導体幅を狭めることは、電流の偏流を抑制するという点からも有効である。 In order to suppress such eddy currents, it is effective to narrow the coil conductor width and limit the width in which current can be passed. Narrowing the coil conductor width is also effective from the viewpoint of suppressing current drift.
しかし、単にターン間隙間を大きくしてコイル導体幅を狭くすると、導体薄板の面積が減少するため、ロール機を用いて曲げ加工を行う際に、ロール機と導体薄板との接触面積が小さくなり、導体薄板に力が充分かつ均等に伝わらず、変形が生じるなど曲げ精度が悪化し、これによる製作誤差が生じるという問題があった。 However, if the coil conductor width is narrowed simply by increasing the gap between turns, the area of the conductor thin plate decreases, so the contact area between the roll machine and the conductor thin plate decreases when bending using a roll machine. However, the force is not sufficiently and evenly transmitted to the conductor thin plate, and there is a problem that the bending accuracy is deteriorated, for example, deformation occurs, resulting in a manufacturing error.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、導体薄板の面積を十分に確保しつつ、通電電流の偏流及び渦電流の発生を抑制することができるコイル装置、そのコイル装置を用いた磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイル、その傾斜磁場コイルの製造方法、及びその傾斜磁場コイルを有する磁気共鳴イメージング装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a coil device capable of suppressing the current drift and the generation of eddy currents while sufficiently securing the area of the conductor thin plate, and its It is an object of the present invention to provide a gradient magnetic field coil for a magnetic resonance imaging apparatus using the coil device, a method for manufacturing the gradient magnetic field coil, and a magnetic resonance imaging apparatus having the gradient magnetic field coil.
この発明に係るコイル装置は、導体薄板により構成され、導体部分のターン間にターン間隙間が設けられているコイル本体を備え、ターン間隙間の少なくとも一部分は、導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状になっている。
また、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイルは、湾曲された導体薄板により構成され、導体部分のターン間にターン間隙間が設けられているコイル本体を備え、ターン間隙間の少なくとも一部分は、導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状になっている。
また、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、湾曲された導体薄板により構成され、導体部分のターン間にターン間隙間が設けられているコイル本体を有する傾斜磁場コイルを備え、ターン間隙間の少なくとも一部分は、導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状になっている。
また、この発明に係る磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイルの製造方法は、導体薄板にターン間隙間をパターン加工することにより、渦巻状の導体部分を形成する工程と、パターン加工された導体薄板を湾曲させる工程とを含み、ターン間隙間をパターン加工する際、ターン間隙間の少なくとも一部分を、導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状にする。
The coil device according to the present invention includes a coil body that is formed of a thin conductor plate and has a turn-to-turn gap between turns of a conductor portion, and at least a portion between the turn gaps is in a direction of a current flowing through the conductor portion. It has a meandering shape.
A gradient magnetic field coil for a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention includes a coil body that is formed of a curved conductor thin plate and has a turn-to-turn gap between turns of a conductor portion, and at least a portion between the turn gaps. Has a meandering shape with respect to the direction of current flowing in the conductor portion.
The magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention includes a gradient magnetic field coil having a coil body that is formed of a curved conductor thin plate and has a turn-to-turn gap between turns of a conductor portion, and at least between the turn gaps. A part has a shape meandering with respect to the direction of the current flowing through the conductor part.
In addition, the method for manufacturing a gradient magnetic field coil for a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention comprises a step of forming a spiral conductor portion by patterning a gap between turns on a conductor thin plate, and a pattern processed conductor thin plate. A step of bending, and when patterning the inter-turn gap, at least a part of the turn gap is formed in a meandering shape with respect to the direction of the current flowing in the conductor portion.
この発明のコイル装置、磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイル、その製造方法、及び磁気共鳴イメージング装置は、ターン間隙間の少なくとも一部分を、導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状にするので、導体薄板の面積を十分に確保しつつ、導体部分の実質的に電流が流れる範囲を制限することができ、通電電流の偏流及び渦電流の発生を抑制することができる。 In the coil device, the gradient magnetic field coil for the magnetic resonance imaging apparatus, the manufacturing method thereof, and the magnetic resonance imaging apparatus of the present invention, at least a part between the turn gaps has a meandering shape with respect to the direction of the current flowing through the conductor part. In addition, it is possible to limit the range in which the current substantially flows in the conductor portion while ensuring a sufficient area of the conductor thin plate, and to suppress the deviation of the energized current and the generation of the eddy current.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるMRI装置を示すブロック図である。図において、MRI装置は、静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、シーケンサ4と、送信系5と、受信系6と、計算機7とを有している。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an MRI apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the MRI apparatus has a static magnetic
静磁場発生系2は、水平磁場方式であれば、体軸方向に均一な静磁場を発生させる。また、静磁場発生系2は、永久磁石方式、常電導方式又は超電導方式の静磁場発生磁石を有している。静磁場発生磁石は、被検者1の周りに配置されている。
If the static magnetic
傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系であるx、y、zの3軸方向に傾斜磁場を印加する複数の傾斜磁場コイル8と、それぞれの傾斜磁場コイル8を駆動する傾斜磁場電源9とを有している。また、傾斜磁場発生系3は、シーケンサ4からの命令に従って傾斜磁場電源9を駆動することにより、x、y、zの3軸方向に傾斜磁場Gx、Gy、Gzを印加する。
The gradient magnetic
撮影時には、スライス面(撮影断面)に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルスが印加されて、被検者1に対するスライス面が設定される。そして、そのスライス面に直交し、かつ互いに直交する残りの2つの方向に、位相エンコード方向傾斜磁場パルスと周波数エンコード方向傾斜磁場パルスとが印加され、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報がエンコードされる。 At the time of imaging, a slice direction gradient magnetic field pulse is applied in a direction orthogonal to the slice plane (imaging cross section), and the slice plane for the subject 1 is set. Then, a phase encoding direction gradient magnetic field pulse and a frequency encoding direction gradient magnetic field pulse are applied in the remaining two directions orthogonal to the slice plane and orthogonal to each other, and position information in each direction is encoded in the echo signal. The
シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスとを所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段である。また、シーケンサ4は、計算機7により制御されて動作し、被検者1の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系5、傾斜磁場発生系3及び受信系6に送る。
The sequencer 4 is a control unit that repeatedly applies a high-frequency magnetic field pulse (hereinafter referred to as “RF pulse”) and a gradient magnetic field pulse in a predetermined pulse sequence. The sequencer 4 operates under the control of the
送信系5は、被検者1の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検者1にRFパルスを照射する。また、送信系5は、変調器10と、高周波発振器11と、高周波増幅器12と、送信側の高周波コイル(送信コイル)13aとを有している。
The
高周波コイル13aは、被検者1に近接して配置されている。高周波発振器11から出力されたRFパルスは、シーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器10により振幅変調される。振幅変調されたRFパルスは、高周波増幅器12で増幅された後に、高周波コイル13aに供給される。これにより、RFパルスが被検者1に照射される。
The high-
受信系6は、被検者1の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出する。また、受信系6は、受信側の高周波コイル(受信コイル)13bと、信号増幅器14と、直交位相検波器15と、A/D変換器16とを有している。
The receiving
高周波コイル13bは、被検者1に近接して配置されている。被検者1からの応答のNMR信号は、送信側の高周波コイル13aから照射された電磁波によって誘起される。誘起されたNMR信号は、高周波コイル13bで検出され、信号増幅器14で増幅される。増幅されたNMR信号は、直交位相検波器15により、シーケンサ4からの指令によるタイミングで、直交する二系統の信号に分割される。分割された信号は、A/D変換器16でそれぞれディジタル量に変換されて、計算機7に送られる。
The high-
計算機7は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行う。また、計算機7には、ディスプレイ17、記憶装置18及び操作装置19が接続されている。
The
ディスプレイ17としては、CRTディスプレイ又は液晶ディスプレイ等が用いられている。記憶装置18としては、光ディスク装置又は磁気ディスク装置等が用いられている。操作装置19としては、トラックボール又はマウスと、キーボードとの組み合わせ等が用いられている。
As the
受信系6からのデータが計算機7に入力されると、計算機7により、信号処理、画像再構成等の処理が実行され、その結果である被検者1の断層画像がディスプレイ17に表示されるとともに、画像のデータが記憶装置18に記録される。
When data from the
操作装置19は、ディスプレイ17に近接して配置されている。MRI装置の各種制御情報や計算機7で行う処理の制御情報は、操作装置19を用いて入力される。操作者は、ディスプレイ17を見ながら、操作装置19を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
The operating
なお、図1において、送信側の高周波コイル13aと傾斜磁場コイル8とは、被検者1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、被検者1を取り囲むように設置されている。また、受信側の高周波コイル13bは、被検者1を取り囲むように設置されている。
In FIG. 1, the high-
また、現在臨床で普及している撮像対象核種は、被検者の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体の頭部、腹部、四肢等の形態又は機能が二次元又は三次元的に撮像される。 Further, the imaging target nuclide that is currently widely used in clinical practice is a hydrogen nucleus (proton) that is a main constituent of the subject. By imaging information on the spatial distribution of proton density and the spatial distribution of relaxation time in the excited state, the form or function of the human head, abdomen, limbs, etc. is imaged two-dimensionally or three-dimensionally.
図2は図1の傾斜磁場コイル8のモールド体を示す斜視図であり、この例では、アクティブシールド型の傾斜磁場コイルを示している。ここで、傾斜磁場コイル8における座標軸は、撮像領域の中心を原点、静磁場の方向をz軸とし、z軸と直交する2軸をx軸、y軸とする。 FIG. 2 is a perspective view showing a molded body of the gradient magnetic field coil 8 of FIG. 1, and in this example, an active shield type gradient magnetic field coil is shown. Here, the coordinate axes in the gradient magnetic field coil 8 are the origin of the center of the imaging region, the z-axis is the direction of the static magnetic field, and the x-axis and the y-axis are two axes orthogonal to the z-axis.
傾斜磁場コイル8としては、3種類のメインコイル、即ちxメインコイル20a、yメインコイル20b及びzメインコイル20cと、3種類のシールドコイル、即ちxシールドコイル21a、yシールドコイル21b及びzシールドコイル21cとが用いられている。これらのコイル20a〜20c,21a〜21cは、樹脂等によってモールドされ一体化されている。
The gradient magnetic field coil 8 includes three types of main coils, that is, an x
xメインコイル20a、yメインコイル20b及びzメインコイル20cは、撮像領域において、それぞれ対応する方向に線形な傾斜磁場を発生させる。xシールドコイル21a、yシールドコイル21b及びzシールドコイル21cは、対応する方向に傾斜磁場を発生させる。
The x
また、シールドコイル21a〜21cは、メインコイル20a〜20cの外側で、かつ、メインコイル20a〜20cと静磁場発生磁石との間の空間に設置され、メインコイル20a〜20cによる漏れ磁場を防ぐ役割を果たす。
The shield coils 21a to 21c are installed outside the
図3は図2のxメインコイル20aのパターン設計例を示す斜視図である。このようなパターン上に電流を印加することによって、撮像領域内でx軸方向に線形に変化する所望の磁場を発生させることができる。また、このようなパターンを実現するために、xメインコイル20aとして、第1のxメインコイル22a、第2のxメインコイル22b、第3のxメインコイル22c、及び第4のxメインコイル22dが用いられている。
FIG. 3 is a perspective view showing a pattern design example of the x
各xメインコイル22a〜22dとしては、導体薄板からなる薄板コイルを湾曲させたものが用いられている。導体薄板の材料としては、例えば銅又はアルミニウム等の電気を良く通す材料が用いられる。
As each x
図4は図3の第1のxメインコイル22aを示す斜視図である。コイル本体である第1のxメインコイル22aは、渦巻状の導体部分23により構成されている。径方向に隣接する導体部分23のターン間には、渦巻状のターン間隙間24が形成されている。
FIG. 4 is a perspective view showing the first x
ターン間隙間24は、電流の方向に沿う線分と、電流の方向に直角な線分とが交互に接続された複数回の蛇行形状、この例では矩形波状である。なお、矩形波状ではなく、曲線状であってもよい。即ち、ターン間隙間24は、導体部分23に流れる電流の方向に対して蛇行した形状になっている。また、第1のxメインコイル22aの中央部分には、中空部分25が形成されている。
The
導体薄板の厚さは、例えば2〜3mmである。また、ターン間隙間24の幅寸法は、例えば1〜2mmである。さらに、導体部分23の巻数(ターン数)は、例えば15〜30程度であるが、図では簡単のため少なく示している。
The thickness of the conductor thin plate is, for example, 2 to 3 mm. Moreover, the width dimension of the gap |
第2、第3、第4のxメインコイル22b〜22dは、第1のxメインコイル22aと同じ若しくは類似の形状である。このようなコイル22a〜22dの組み合わせにより、撮像領域でx方向に線形に変化する傾斜磁場が発生される。
The second, third, and fourth x
図5は図4の第1のxメインコイル22aを示す展開図である。第1のxメインコイル22aを製造する場合、まず、平板状の導体薄板に、中空部分25、ターン間隙間24及びコイル外周線をパターン加工する。パターン加工は、レーザ加工、ウォータージェット加工、又はパレットパンチング加工により行うことができる。また、ターン間隙間24は、外周側から内周側へ向けて、又は内周側から外周側へ向けて、一筆書き状にパターン加工することができる。
FIG. 5 is a development view showing the first x
図6は図5の第1のxメインコイル22aの一部を拡大して示す展開図である。ターンT1とターンT2とは渦巻状の隣り合うターンであり、ターンT2はターンT1に対して外側に位置する。
FIG. 6 is an expanded view showing a part of the first x
ターンT1における所望の電流最外周線to1上に、点A1、B1、C1、D1、・・・を、ターンT2における所望の電流最内周線ti2上に、点A2、B2、C2、D2、・・・をとる。そして、線分A1−A2、B1−B2、C1−C2、D1−D2、A2−B2、B1−C1、C2−D2を結ぶ線をパターン加工の軌跡とする。これらは線分でなく曲線でもあってもよい。 The points A1, B1, C1, D1,... Are placed on the desired current outermost line to1 in the turn T1, and the points A2, B2, C2, D2,. Take ... The lines connecting the line segments A1-A2, B1-B2, C1-C2, D1-D2, A2-B2, B1-C1, and C2-D2 are used as the pattern processing locus. These may be curved lines instead of line segments.
これによって、パターン加工の軌跡は、A1−A2−B2−B1−C1−C2−D2−D1−・・・の一筆書き状(連続的)となり、この軌跡に沿ってターン間隙間24を切削加工すれば、ターンT1とターンT2は電気的に絶縁された状態になる。
As a result, the locus of pattern processing becomes a one-stroke shape (continuous) of A1-A2-B2-B1-C1-C2-D2-D1-..., And the
これによって、ターンT1において、曲線ti1と曲線to1の間の線幅dw1に電流を制限し、ターンT2おいて、曲線ti2とto2の間の線幅dw2に電流を制限した、パターンを形成することができる。即ち、各ターンにおいて、矩形波状のターン間隙間24により、導体部分23の径方向内側及び外側へ突出した部分には電流が流れ難くなり、径方向内側及び外側へ突出した部分を除く部分のみに実質的に電流が流れることになる。
As a result, a pattern is formed in which the current is limited to the line width dw1 between the curves ti1 and to1 in the turn T1, and the current is limited to the line width dw2 between the curves ti2 and to2 in the turn T2. Can do. That is, in each turn, the rectangular wave-shaped
また、同一ターン内の線幅dw1,dw2は、同じ寸法であってもよいし、位置によって変化させてもよい。図5の例では、xメインコイル22aの周方向寸法(例えば1000〜1500mm)に対してz軸方向の寸法(例えば500〜800mm)が短くなっており、導体部分23の実質的に電流が流れる部分の幅は周方向の位置によって変化している。例えば、図5のz軸方向中央部(xメインコイル22aの長軸上の部分)における実質的に電流が流れる部分の幅は、図5の周方向中央部(xメインコイル22aの短軸上の部分)における実質的に電流が流れる部分の幅よりも小さくなっている。
Further, the line widths dw1 and dw2 in the same turn may be the same size or may be changed depending on the position. In the example of FIG. 5, the dimension (for example, 500 to 800 mm) in the z-axis direction is shorter than the dimension in the circumferential direction (for example, 1000 to 1500 mm) of the x
ここで、スリット間距離ds1、ds2が、線幅dw1、dw2よりも広すぎると、所望の電流制限領域以外に電流が蛇行し、傾斜磁場の線形性が乱れたり、渦電流が増大したりする。このため、スリット間距離ds1、ds2は、所望の線幅dw1、dw2に対して、2分の1以下にすることが望ましい。即ち、導体部分23の各ターンにおいて、矩形波状のターン間隙間24の1パルス幅分(1矩形波分)の寸法(1蛇行幅分の寸法)は、導体部分23の幅方向のターン間隙間24が設けられている領域を除いた部分の幅寸法の2分の1以下にすることが望ましい。
Here, if the inter-slit distances ds1 and ds2 are too wider than the line widths dw1 and dw2, the current meanders outside the desired current limiting region, and the linearity of the gradient magnetic field is disturbed or the eddy current increases. . For this reason, it is desirable that the inter-slit distances ds1 and ds2 be less than half of the desired line widths dw1 and dw2. That is, in each turn of the
また、切削の軌跡をA2−B2、B1−C1、C2−D2とする代わりに、図7に示すように、A1−B1、B2−C2、C1−D1としてもよい。この場合、パターン加工の軌跡は、A2−A1−B1−B2−C2−C1−D1−D2−・・・の一筆書き状(連続的)となる。 Further, instead of setting the cutting locus to A2-B2, B1-C1, C2-D2, as shown in FIG. 7, it may be A1-B1, B2-C2, C1-D1. In this case, the pattern processing locus is a one-stroke writing pattern (continuous) of A2-A1-B1-B2-C2-C1-D1-D2-.
図6及び図7では、ターンT1及びターンT2のパターン加工法について説明したが、これをコイルの他のターンについて行うことにより、コイル全体のパターン加工の軌跡は図5のようになる。 6 and 7, the pattern processing method for the turns T1 and T2 has been described. By performing this for other turns of the coil, the pattern processing trajectory of the entire coil becomes as shown in FIG.
図5に示す形状にてパターン加工を行った後、ロール機で所望の曲率の円筒又は楕円筒形状に曲げ加工を行うことで、図4のようなxメインコイル22aが形成される。
After the pattern processing is performed in the shape shown in FIG. 5, the x
図8は図5の第1のxメインコイル22aの実質的に電流が流れる部分を示す説明図である。図5のような形状にパターン加工することによって、図8に示すような領域29に電流が流れ、領域30では電流が制限される。即ち、図8の領域29と領域30との境界線上でパターン加工した場合と同等に電流が制限され、渦電流による発熱とパルス状の大電流による発熱とを抑制する効果が得られる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a portion through which a current substantially flows in the first x
図9は電流の偏流を説明する説明図である。図9の(a)では、電流通電領域が33aと34aとの間に制限されている。また、図9の(b)では、電流通電領域が33bと34bとの間に制限されている。即ち、図9(b)の方が図9(a)よりも通電領域の幅が狭い。 FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining current drift. In FIG. 9A, the current conducting region is limited between 33a and 34a. Moreover, in FIG.9 (b), the electric current supply area | region is restrict | limited between 33b and 34b. That is, the width of the energized region in FIG. 9B is narrower than that in FIG. 9A.
このような状態において、曲率が大きい区間では、設計上の電流中心が曲線31であっても、内側方向に偏流が生じ、実際の電流中心は曲線32a、32bになる。特に、図9(a)では、曲線32aが曲線31から大きく外れてしまう。これに対して、実施の形態1のパターン加工は、電流通電領域を図8(b)のように制限することと等価であり、電流の偏流を抑制することができる。
In such a state, in a section with a large curvature, even if the designed current center is the
以上の方法によれば、パターン加工の際に導体薄板を切り落としてしまう部分を少なくすることが可能で、パターン加工による導体薄板の面積の減少を防ぐことができる。このため、パターン加工後の曲げ加工を行う際、ロール機のロールと導体薄板との接触面積を十分に保つことができ、ロールの力が十分かつ均等に導体薄板に伝わるため、精度良く曲げ加工を行うことができる。 According to the above method, it is possible to reduce the portion where the conductor thin plate is cut off during pattern processing, and it is possible to prevent a reduction in the area of the conductor thin plate due to pattern processing. For this reason, when performing bending after pattern processing, the contact area between the roll of the roll machine and the conductor thin plate can be kept sufficiently, and the force of the roll is transmitted sufficiently and evenly to the conductor thin plate, so that bending can be performed with high accuracy. It can be performed.
また、パターン加工の軌跡を一筆書き状(連続的)にすることができ、加工軌跡が重複することなく、連続的に加工することができ、加工時間を短縮することができる。 Further, the pattern processing trajectory can be written in a single stroke (continuous), the processing trajectory can be continuously processed without duplication, and the processing time can be shortened.
なお、中空部分25は、取り除く必要があるが、曲げ加工時のロールとの接触面積を保つという点から、パターン加工の際には残しておき、曲げ加工後に取り除いてもよい。この場合、パターン加工の際には、中空部分25の周囲に一部を残してスリットを入れておき、曲げ加工後に、残した部分を切断すればよい。
The
また、上記の説明では、xメインコイルの形成方法について述べたが、yメインコイル、xシールドコイル及びyシールドコイルに関しても類似の形状であるため、同様の手法を適用することができる。 In the above description, the method of forming the x main coil has been described. However, since the y main coil, the x shield coil, and the y shield coil have similar shapes, the same method can be applied.
さらに、図10は図2のzメインコイル20cのパターン設計例を示す斜視図である。zメインコイル20cとしては、ソレノイド形状を有する第1及び第2のzメインコイル(コイル本体)35a,35bが用いられている。
Further, FIG. 10 is a perspective view showing a pattern design example of the z
第1のzメインコイル35aについて、上述のxメインコイル22aと同様の方法を適用する場合、図11に示すようなパターン加工を導体薄板に施し、図11の長手方向両端部を接続(例えばろう付け)して円筒形にすればよい。また、第2のzメインコイル35bも同様に製作することができる。さらに、zシールドコイルも同様に製作することができる。
但し、zメインコイル及びzシールドコイルについては、上述の方法を適用せず、従来と同様の構造(コイル導体をソレノイド状に巻回した構造)としてもよい。また、この場合、zメインコイル及びzシールドコイルの少なくともいずれか一方を管状の導体で構成し、内部に冷媒を流通させてもよい。
When the same method as the above-mentioned x
However, for the z main coil and the z shield coil, the above-described method may not be applied, and a structure similar to the conventional structure (a structure in which a coil conductor is wound in a solenoid shape) may be used. In this case, at least one of the z main coil and the z shield coil may be formed of a tubular conductor, and the coolant may be circulated therein.
さらにまた、図4及び図5ではターン間隙間24を全体で矩形波状としたが、必ずしも全体を矩形波状としなくてもよい。例えば、図8の周方向の中間部では、領域30の幅が小さいため、ターン間隙間24を蛇行させなくてもよい。
Furthermore, in FIG. 4 and FIG. 5, the
また、上記の例では、矩形波状のターン間隙間24を示したが、dw1,dw2に対してds1,ds2が十分に小さければ、正弦波状であってもよい。
さらに、上記の例では、磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイルについて説明したが、この発明は、磁気共鳴イメージング装置以外の機器に搭載されるコイル装置にも適用することができる。
In the above example, the rectangular wave-shaped
Furthermore, in the above example, the gradient magnetic field coil for the magnetic resonance imaging apparatus has been described. However, the present invention can also be applied to a coil apparatus mounted on a device other than the magnetic resonance imaging apparatus.
8 傾斜磁場コイル、22a 第1のxメインコイル(コイル本体)、22b 第2のxメインコイル(コイル本体)、22c 第3のxメインコイル(コイル本体)、22d 第4のxメインコイル(コイル本体)、23 導体部分、24 ターン間隙間、35a 第1のzメインコイル(コイル本体)、35b 第2のzメインコイル(コイル本体)。 8 Gradient magnetic field coil, 22a 1st x main coil (coil body), 22b 2nd x main coil (coil body), 22c 3rd x main coil (coil body), 22d 4th x main coil (coil) Main body), 23 conductor portion, 24 inter-turn gap, 35a first z main coil (coil main body), 35b second z main coil (coil main body).
Claims (7)
前記ターン間隙間の少なくとも一部分は、前記導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状になっていることを特徴とするコイル装置。 A coil device comprising a coil body configured by a conductor thin plate and provided with a gap between turns of a conductor portion,
At least a portion between the turn gaps has a meandering shape with respect to the direction of current flowing through the conductor portion.
前記ターン間隙間の少なくとも一部分は、前記導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状になっていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイル。 A gradient magnetic field coil for a magnetic resonance imaging apparatus, comprising a coil body configured by a curved conductor thin plate and provided with a gap between turns of a conductor portion,
A gradient magnetic field coil for a magnetic resonance imaging apparatus, wherein at least a part between the turn gaps has a meandering shape with respect to a direction of a current flowing through the conductor portion.
前記導体部分の各ターンにおいて、前記ターン間隙間の1蛇行幅分の寸法は、前記導体部分の幅方向の前記ターン間隙間が設けられている領域を除いた部分の幅寸法の2分の1以下であることを特徴とする請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイル。 The inter-turn gap has a meandering shape multiple times,
In each turn of the conductor portion, the size of one meandering width between the turn gaps is half of the width size of the portion excluding the region where the inter-turn gap in the width direction of the conductor portion is provided. The gradient coil for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2, wherein:
パターン加工された前記導体薄板を湾曲させる工程と
を含む磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイルの製造方法であって、
前記ターン間隙間をパターン加工する際、前記ターン間隙間の少なくとも一部分を、前記導体部分に流れる電流の方向に対して蛇行した形状にすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁場コイルの製造方法。 Forming a spiral conductor portion by patterning a gap between turns in a thin conductor plate; and
A method of manufacturing a gradient coil for a magnetic resonance imaging apparatus, comprising: bending the patterned conductor thin plate,
Manufacturing a gradient coil for a magnetic resonance imaging apparatus, wherein when patterning the inter-turn gap, at least a part of the turn gap is meandered with respect to the direction of current flowing in the conductor portion Method.
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