JP6651593B2 - Manufacturing method of gradient magnetic field coil - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、傾斜磁場コイルの製造方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to a method of manufacturing a gradient coil.

磁気共鳴イメージング装置は、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルを有している。傾斜磁場コイルは、巻枠と呼ばれる円筒形状の枠体に複数の導線や冷却管等を配置し、これらを熱硬化性樹脂で固めることにより製造されている。熱硬化性樹脂を硬化する際、傾斜磁場コイル全体を樹脂の硬化温度まで加熱し、数時間に亘り保持する必要がある。この際、樹脂に加えられた熱により当該樹脂に熱膨張が生じるため、樹脂による導線の固定が不完全なものとなってしまう。   The magnetic resonance imaging apparatus has a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field. The gradient magnetic field coil is manufactured by arranging a plurality of conducting wires, cooling tubes, and the like on a cylindrical frame called a winding frame, and solidifying these with a thermosetting resin. When curing the thermosetting resin, it is necessary to heat the entire gradient coil to the curing temperature of the resin and hold it for several hours. At this time, since heat applied to the resin causes thermal expansion of the resin, the fixing of the conductive wire by the resin becomes incomplete.

特表2007−510452号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-510452 特許第4795679号Patent No. 4795679 特許第2714503号Patent No. 2714503 特許第3786460号Patent No. 3786460 特開2007−312959号公報JP 2007-329959 A 特許第2666773号Patent No. 2666773

本発明が解決しようとする課題は、導線の位置変動に伴う磁気共鳴イメージングの精度の劣化を防止することである。   The problem to be solved by the present invention is to prevent the accuracy of magnetic resonance imaging from deteriorating due to the fluctuation of the position of a conducting wire.

実施形態の傾斜磁場コイルの製造方法は、傾斜磁場コイルの導線部を形成し、前記導線部を熱硬化性樹脂で含浸し、前記熱硬化性樹脂で含浸された前記導線部にテープを巻き付ける手順を含む。   The manufacturing method of the gradient magnetic field coil of the embodiment includes a step of forming a conductive part of the gradient magnetic field coil, impregnating the conductive part with a thermosetting resin, and winding a tape around the conductive part impregnated with the thermosetting resin. including.

本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示す図FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment. 図1の傾斜磁場コイルを模式的に示す図The figure which shows typically the gradient magnetic field coil of FIG. 本実施形態に係る、繊維テープを使用する場合の傾斜磁場コイルの製造工程の一例を示す図The figure which shows an example of the manufacturing process of the gradient magnetic field coil when using a fiber tape according to this embodiment. 本実施形態に係る、金属テープを使用する場合の傾斜磁場コイルの製造工程の一例を示す図The figure which shows an example of the manufacturing process of the gradient magnetic field coil when using a metal tape according to this embodiment. 本実施形態に係る傾斜磁場コイルの時間経過に伴う位相変化量を示すグラフ4 is a graph illustrating the amount of phase change of the gradient coil according to the present embodiment over time. 従来例に係る傾斜磁場コイルの時間経過に伴う位相変化量を示すグラフGraph showing the amount of phase change with time of a gradient magnetic field coil according to a conventional example

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる傾斜磁場コイル及び磁気共鳴イメージング装置を説明する。   Hereinafter, a gradient coil and a magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に磁気共鳴イメージング装置1の構成を示す図である。図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置1は、架台3、コンソール5、及び寝台7を有する。架台3、コンソール5、及び寝台7は有線又は無線で通信可能に接続されている。架台3と寝台7とは、例えば、検査室に設置される。コンソール5は、検査室に隣接する制御室に設置される。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the magnetic resonance imaging apparatus 1 has a gantry 3, a console 5, and a bed 7. The gantry 3, the console 5, and the bed 7 are communicably connected by wire or wirelessly. The gantry 3 and the bed 7 are installed in an examination room, for example. The console 5 is installed in a control room adjacent to the examination room.

架台3は、静磁場磁石11、傾斜磁場コイル13、傾斜磁場電源15、RFコイル17、送信部21、及び受信部23を有する。コンソール5は、撮像制御部31、再構成部33、画像処理部35、表示部37、入力部39、記憶部41、及びシステム制御部43を有する。なお、架台3及びコンソール5の構成要素の一部が物理的に他の装置に実装されていても良い。   The gantry 3 includes a static magnetic field magnet 11, a gradient magnetic field coil 13, a gradient magnetic field power supply 15, an RF coil 17, a transmission unit 21, and a reception unit 23. The console 5 has an imaging control unit 31, a reconfiguration unit 33, an image processing unit 35, a display unit 37, an input unit 39, a storage unit 41, and a system control unit 43. Note that some of the components of the gantry 3 and the console 5 may be physically mounted on another device.

静磁場磁石11は、中空の略円筒形状を有し、略円筒内部に静磁場を発生する。発生された磁場の均一度が良い空間領域が撮像に利用される。静磁場磁石11としては、例えば、永久磁石や超伝導磁石等が使用される。ここで、静磁場磁石11の中心軸をZ軸に規定し、Z軸に対して鉛直に直交する軸をY軸と呼び、Z軸に水平に直交する軸をX軸と呼ぶことにする。X軸、Y軸、及びZ軸は、直交3次元座標系を構成する。   The static magnetic field magnet 11 has a hollow, substantially cylindrical shape, and generates a static magnetic field inside the substantially cylindrical portion. A spatial region where the uniformity of the generated magnetic field is good is used for imaging. As the static magnetic field magnet 11, for example, a permanent magnet or a superconducting magnet is used. Here, the central axis of the static magnetic field magnet 11 is defined as the Z axis, an axis perpendicular to the Z axis is called a Y axis, and an axis horizontally orthogonal to the Z axis is called an X axis. The X axis, the Y axis, and the Z axis form an orthogonal three-dimensional coordinate system.

傾斜磁場コイル13は、静磁場磁石11の内側に取り付けられ、中空の略円筒形状に形成されたコイルユニットである。傾斜磁場コイル13は、傾斜磁場電源15からの電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。   The gradient magnetic field coil 13 is a coil unit attached to the inside of the static magnetic field magnet 11 and formed in a hollow substantially cylindrical shape. The gradient magnetic field coil 13 receives a current supplied from the gradient magnetic field power supply 15 and generates a gradient magnetic field.

傾斜磁場電源15は、撮像制御部31による制御に従い傾斜磁場コイル13に電流を供給する。傾斜磁場電源15は、傾斜磁場コイル13に電流を供給することにより、傾斜磁場コイル13に傾斜磁場を発生させる。   The gradient magnetic field power supply 15 supplies a current to the gradient magnetic field coil 13 under the control of the imaging control unit 31. The gradient magnetic field power supply 15 supplies a current to the gradient magnetic field coil 13 to generate a gradient magnetic field in the gradient magnetic field coil 13.

RFコイル17は、傾斜磁場コイル15の内側に配置され、送信部21からRFパルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。また、RFコイル17は、高周波磁場の作用を受けて被検体S内に存在する対象原子核から発せられる磁気共鳴信号(以下、MR(Magnetic Resonance)信号と呼ぶ)を受信する。受信されたMR信号は受信部23に供給される。なお、上述のRFコイル17は、送受信機能を有するコイルであるとしたが、本実施形態はこれに限定されず、送信用RFコイルと受信用RFコイルとが別々に設けられても良い。   The RF coil 17 is arranged inside the gradient magnetic field coil 15 and receives a supply of an RF pulse from the transmission unit 21 to generate a high-frequency magnetic field. Further, the RF coil 17 receives a magnetic resonance signal (hereinafter, referred to as an MR (Magnetic Resonance) signal) emitted from a target nucleus existing in the subject S under the action of a high-frequency magnetic field. The received MR signal is supplied to the receiving unit 23. Although the above-described RF coil 17 is a coil having a transmitting / receiving function, the present embodiment is not limited to this, and a transmitting RF coil and a receiving RF coil may be separately provided.

送信部21は、被検体S内に存在する対象原子核を励起するための高周波磁場を、RFコイル17を介して被検体Sに送信する。対象原子核としては、典型的には、プロトンが用いられる。具体的には、送信部21は、撮像制御部31による制御に従って、対象原子核を励起するための高周波信号(RF信号)をRFコイル17に供給する。RFコイル17から発生された高周波磁場は、対象原子核に固有の共鳴周波数で振動し、対象原子核を励起させる。励起された対象原子核からMR信号が発生され、RFコイル17により検出される。検出されたMR信号は、受信部23に供給される。   The transmitting unit 21 transmits a high-frequency magnetic field for exciting a target nucleus existing in the subject S to the subject S via the RF coil 17. A proton is typically used as the target nucleus. Specifically, the transmission unit 21 supplies a high-frequency signal (RF signal) for exciting the target nucleus to the RF coil 17 under the control of the imaging control unit 31. The high-frequency magnetic field generated from the RF coil 17 vibrates at a resonance frequency specific to the target nucleus, and excites the target nucleus. An MR signal is generated from the excited target nucleus and detected by the RF coil 17. The detected MR signal is supplied to the receiving unit 23.

受信部23は、励起された対象原子核から発生されるMR信号をRFコイル17を介して受信する。受信部23は、受信されたMR信号を信号処理してデジタルのMR信号を発生する。   The receiving unit 23 receives the MR signal generated from the excited target nucleus via the RF coil 17. The receiving unit 23 performs signal processing on the received MR signal to generate a digital MR signal.

傾斜磁場コイル13に隣接して寝台7が設置される。寝台7の天板には被検体Sが載置される。被検体Sの撮像部位が傾斜磁場コイル13の開口部(ボア)に設定された撮像領域に含まれるように寝台7により天板が位置決めされる。   The bed 7 is set adjacent to the gradient coil 13. The subject S is placed on the top of the bed 7. The couch top is positioned by the bed 7 so that the imaging region of the subject S is included in the imaging region set in the opening (bore) of the gradient coil 13.

撮像制御部31は、ハードウェア資源として、独自のCPU(Central Processing Unit)あるいはMPU(Micro Processing Unit)の演算装置とROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置とを有する。撮像制御部31は、システム制御部43から供給されるパルスシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源15、送信部21、及び受信部23を同期的に制御し、当該パルスシーケンス情報に応じたパルスシーケンスで被検体Sを撮像する。パルスシーケンス情報は、パルスシーケンスに応じた撮像の手順を定義する。例えば、パルスシーケンス情報は、傾斜磁場電源15が傾斜磁場コイル13に供給する電流パルスの強度や供給タイミング、送信部21がRFコイル17に供給するRFパルスの強度や供給タイミング、受信部23がMR信号を検出するタイミング等を定義する。   The imaging control unit 31 includes, as hardware resources, an arithmetic unit of a unique CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit) and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). . The imaging control unit 31 synchronously controls the gradient magnetic field power supply 15, the transmission unit 21, and the reception unit 23 based on the pulse sequence information supplied from the system control unit 43, and performs a pulse sequence according to the pulse sequence information. Images the subject S. The pulse sequence information defines an imaging procedure according to the pulse sequence. For example, the pulse sequence information includes the intensity and supply timing of the current pulse supplied from the gradient power supply 15 to the gradient coil 13, the intensity and supply timing of the RF pulse supplied from the transmission unit 21 to the RF coil 17, and the reception unit 23 The timing for detecting a signal is defined.

再構成部33は、ハードウェア資源として、独自のCPU(Central Processing Unit)あるいはMPU(Micro Processing Unit)の演算装置とROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置とを有する。再構成部33は、受信部23からのMR信号に基づいて、被検体Sに関するMR画像を再構成する。例えば、再構成部33は、k空間または周波数空間に配置されたMR信号にフーリエ変換を施して実空間で定義されたMR画像を発生する。再構成部33は、ASICやFPGA等の集積回路、CPU、MPU等の電子回路により実現される。   The reconfiguration unit 33 has, as hardware resources, an arithmetic unit of a unique CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit) and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). . The reconstructing unit 33 reconstructs an MR image of the subject S based on the MR signal from the receiving unit 23. For example, the reconstruction unit 33 performs a Fourier transform on the MR signals arranged in the k space or the frequency space to generate an MR image defined in the real space. The reconfiguration unit 33 is realized by an integrated circuit such as an ASIC and an FPGA, and an electronic circuit such as a CPU and an MPU.

画像処理部35は、ハードウェア資源として、独自のCPU(Central Processing Unit)あるいはMPU(Micro Processing Unit)の演算装置とROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置とを有する。画像処理部35は、再構成部33により再構成されたMR画像に種々の画像処理を施す。画像処理部35は、上記の電子回路により実現される。   The image processing unit 35 has, as hardware resources, an arithmetic unit of a unique CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit) and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). . The image processing unit 35 performs various image processing on the MR image reconstructed by the reconstruction unit 33. The image processing unit 35 is realized by the above electronic circuit.

表示部37は、種々の情報を表示機器に表示する。例えば、表示部37は、再構成部33により再構成されたMR画像や画像処理部35により画像処理が施されたMR画像を表示する。また、表示部37は、スキャン計画画面を表示しても良い。表示機器としては、例えばCRTディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ等が適宜利用可能である。   The display unit 37 displays various information on a display device. For example, the display unit 37 displays an MR image reconstructed by the reconstruction unit 33 or an MR image subjected to image processing by the image processing unit 35. The display unit 37 may display a scan plan screen. As the display device, for example, a CRT display, a liquid crystal display, an organic EL display, a plasma display, or the like can be appropriately used.

入力部39は、入力機器を介してユーザからの各種指令や情報入力を受け付ける。例えば、入力部39は、入力機器を介してユーザからの撮像開始指示を受け付ける。入力機器としては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。   The input unit 39 receives various commands and information input from the user via the input device. For example, the input unit 39 receives an imaging start instruction from a user via an input device. As an input device, a keyboard, a mouse, a switch, and the like can be used.

記憶部41は、種々の情報を記憶するHDD(hard disk drive)等の大容量の記憶装置である。例えば、記憶部41は、MR画像や磁気共鳴イメージング装置の制御プログラム等を記憶する。   The storage unit 41 is a large-capacity storage device such as a hard disk drive (HDD) that stores various information. For example, the storage unit 41 stores an MR image, a control program for a magnetic resonance imaging apparatus, and the like.

システム制御部43は、ハードウェア資源として、独自のCPU(Central Processing Unit)あるいはMPU(Micro Processing Unit)の演算装置とROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置とを有する。システム制御部43は、磁気共鳴イメージング装置1の中枢として機能する。具体的には、システム制御部43は、記憶部41に記憶されている制御プログラムを読み出してメモリ上に展開し、展開された制御プログラムに従って磁気共鳴イメージング装置1の各部を制御する。システム制御部43は、上記の電子回路により実現される。   The system control unit 43 has, as hardware resources, an arithmetic unit of a unique CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit) and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). . The system control unit 43 functions as a center of the magnetic resonance imaging apparatus 1. Specifically, the system control unit 43 reads out the control program stored in the storage unit 41 and loads it on the memory, and controls each unit of the magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the loaded control program. The system control unit 43 is realized by the above electronic circuit.

次に、本実施形態に係る傾斜磁場コイル13について詳細に説明する。   Next, the gradient coil 13 according to the present embodiment will be described in detail.

図2は、本実施形態に係る傾斜磁場コイル13を模式的に示す図である。図2に示すように、本実施形態に係る傾斜磁場コイル13は、一例として、ASGC(Actively Shielded Gradient Coil)であるとする。具体的には、傾斜磁場コイル13は、導線部130と固定具140とを有する。導線部130は、開口部に設定された撮像領域に傾斜磁場を印加するユニットであり、円筒形状に形成されている。本実施形態に係る導線部130は、傾斜磁場を発生するための導線が樹脂で固定されてなる。   FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the gradient coil 13 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the gradient magnetic field coil 13 according to the present embodiment is, for example, an ASGC (Actively Shielded Gradient Coil). Specifically, the gradient magnetic field coil 13 has a conductor 130 and a fixture 140. The conductor 130 is a unit that applies a gradient magnetic field to the imaging region set in the opening, and is formed in a cylindrical shape. The conductor 130 according to the present embodiment is configured such that a conductor for generating a gradient magnetic field is fixed with resin.

導線部130は、具体的には、円筒の中心軸Zから順番にメインコイル131、中間層133、及びシールドコイル135を有する。   Specifically, the conductor 130 has a main coil 131, an intermediate layer 133, and a shield coil 135 in order from the central axis Z of the cylinder.

メインコイル131は、傾斜磁場を発生する導線である。メインコイル131は、具体的には、X軸に沿って傾斜磁場を印加するためのXコイル、Y軸に沿って傾斜磁場を印加するためのYコイル、Z軸に沿って傾斜磁場を印加するためのZコイルを有する。Xコイル、Yコイル、及びZコイルの種類は、円形コイル、ソレノイドコイル、サドルコイル、及びバードケージコイル等の任意のコイルの中から個別に選択可能である。各コイルは、例えば、銅やアルミ等の電気伝導性の良い金属により形成される。   The main coil 131 is a conductor that generates a gradient magnetic field. Specifically, the main coil 131 applies an X coil for applying a gradient magnetic field along the X axis, a Y coil for applying a gradient magnetic field along the Y axis, and applies a gradient magnetic field along the Z axis. For the Z coil. The types of the X coil, the Y coil, and the Z coil can be individually selected from arbitrary coils such as a circular coil, a solenoid coil, a saddle coil, and a birdcage coil. Each coil is formed of a metal having good electric conductivity such as copper or aluminum.

中間層133は、磁場印加時において発熱した傾斜磁場コイル13を冷却するための冷媒が流れる冷却管や、磁場の空間分布を調整するための鉄シムが配置されるシムトレイを有する。   The intermediate layer 133 has a cooling pipe through which a coolant for cooling the gradient magnetic field coil 13 that has generated heat when a magnetic field is applied, and a shim tray on which an iron shim for adjusting the spatial distribution of the magnetic field is arranged.

シールドコイル135は、メインコイル131から発生された傾斜磁場のうちの外部に漏れ出した磁場(漏洩磁場)を打ち消すための磁場(遮蔽磁場)を発生する。シールドコイル135は、具体的には、X軸に沿って遮蔽磁場を印加するためのXコイル、Y軸に沿って遮蔽磁場を印加するためのYコイル、Z軸に沿って遮蔽磁場を印加するためのZコイルを有する。各コイルは、例えば、銅やアルミ等の電気伝導性の良い金属により形成される。   The shield coil 135 generates a magnetic field (shielding magnetic field) for canceling out a magnetic field (leakage magnetic field) that has leaked out of the gradient magnetic field generated from the main coil 131. Specifically, the shield coil 135 applies an X coil for applying a shielding magnetic field along the X axis, a Y coil for applying a shielding magnetic field along the Y axis, and applies a shielding magnetic field along the Z axis. For the Z coil. Each coil is formed of a metal having good electric conductivity such as copper or aluminum.

上記のメインコイル131、中間層133、及びシールドコイル135の積層体は、樹脂で固定されている。例えば、当該樹脂は、熱硬化温度下において硬化する性質を有する熱硬化性樹脂が用いられる。例えば、メインコイル131、中間層133、及びシールドコイル135の積層体は、樹脂で含浸され、熱が加えられることにより、硬化される。これにより、メインコイル131、中間層133、及びシールドコイル135の積層体は、樹脂で固定されることとなる。   The laminate of the main coil 131, the intermediate layer 133, and the shield coil 135 is fixed with resin. For example, a thermosetting resin having a property of curing at a thermosetting temperature is used as the resin. For example, the laminated body of the main coil 131, the intermediate layer 133, and the shield coil 135 is impregnated with a resin and cured by applying heat. Thereby, the laminated body of the main coil 131, the intermediate layer 133, and the shield coil 135 is fixed with the resin.

樹脂で固定された導線部130の外周が固定具140で巻き付けられている。具体的には、導線部130の最外周に配置されるシールドコイル135の外周に巻き付けられる。固定具140を巻き付けることにより、メインコイル131やシールドコイル135を強固に固定し、磁場印加時におけるメインコイル131やシールドコイル135の半径方向に関する振動を抑制することができる。固定具140としては、具体的には、繊維を材料とするテープ又はリボン(以下、繊維テープ)や金属を材料とするテープ又はリボン(以下、金属テープ)、綱、紐、縄、ベルトなどの柔軟性を有する細長い用具が好適である。以下、説明を具体的に行うため、固定具140は繊維テープであるとする。繊維テープとしては、高強度を有する合成繊維で編まれたものが好適である。このような繊維テープとしては、例えば、ザイロン(登録商標)やケブラー(登録商標)で編まれたテープが挙げられる。   The outer periphery of the conductive wire portion 130 fixed with resin is wound around a fixing device 140. Specifically, it is wound around the outer circumference of the shield coil 135 arranged at the outermost circumference of the conductor section 130. By winding the fixture 140, the main coil 131 and the shield coil 135 can be firmly fixed, and the vibration of the main coil 131 and the shield coil 135 in the radial direction when a magnetic field is applied can be suppressed. Specific examples of the fixing device 140 include a tape or ribbon made of fiber (hereinafter, fiber tape), a tape or ribbon made of metal (hereinafter, metal tape), a rope, a string, a rope, and a belt. Flexible elongated devices are preferred. Hereinafter, it is assumed that the fixing device 140 is a fiber tape for a specific description. As the fiber tape, those woven with synthetic fibers having high strength are preferable. Examples of such a fiber tape include a tape woven with Zylon (registered trademark) and Kevlar (registered trademark).

図3は、本実施形態に係る傾斜磁場コイル13の製造工程の一例を示す図である。図3に示すように、まず、メインコイル131、中間層133、及びシールドコイル135の積層体である導線部130が形成される(ステップSA1)。例えば、巻枠と呼ばれる円筒形状を有する枠体にメインコイル131、中間層133、及びシールドコイル135を積層することにより導線部130を形成することができる。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the gradient coil 13 according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, first, the conductive wire portion 130, which is a laminate of the main coil 131, the intermediate layer 133, and the shield coil 135, is formed (step SA1). For example, the conductor portion 130 can be formed by stacking the main coil 131, the intermediate layer 133, and the shield coil 135 on a frame having a cylindrical shape called a winding frame.

ステップSA1が行われると導線部130を熱硬化性樹脂で含浸する(ステップSA2)。具体的には、導線部130の全体が、型に注入された熱硬化性樹脂により含浸され、当該樹脂の硬化温度まで熱せられ、数時間に亘り保持される。これにより熱硬化性樹脂が硬化される。硬化後、熱硬化性樹脂で含浸された導線部130は冷却される。   When step SA1 is performed, the conductor 130 is impregnated with a thermosetting resin (step SA2). More specifically, the entire conductor 130 is impregnated with the thermosetting resin injected into the mold, heated to the curing temperature of the resin, and held for several hours. Thereby, the thermosetting resin is cured. After the curing, the conductor 130 impregnated with the thermosetting resin is cooled.

なお、熱硬化性樹脂を硬化させる際の熱によりメインコイル131やシールドコイル135等が熱膨張してしまう。そのため、硬化後に冷却された熱硬化性樹脂とメインコイル131やシールドコイル135との間に隙間が生まれ、熱硬化性樹脂によるメインコイル131やシールドコイル135への固定力は低下してしまう。この状態のままメインコイル131やシールドコイル135を通電し磁場印加を実行した場合、メインコイル131やシールドコイル135はローレンツ力により激しく振動する。振動により、傾斜磁場コイル13の外側に向けてメインコイル131やシールドコイル135の位置が変動する。メインコイル131やシールドコイル135の位置変動は、傾斜磁場の特定を乱す等の理由により画像に歪みを生じさせ、イメージングに悪影響を及ぼすこととなる。   In addition, the main coil 131, the shield coil 135, and the like thermally expand due to heat generated when the thermosetting resin is cured. Therefore, a gap is created between the thermosetting resin cooled after curing and the main coil 131 or the shield coil 135, and the fixing force of the thermosetting resin to the main coil 131 or the shield coil 135 is reduced. When the main coil 131 and the shield coil 135 are energized and a magnetic field is applied in this state, the main coil 131 and the shield coil 135 vibrate violently due to Lorentz force. Due to the vibration, the positions of the main coil 131 and the shield coil 135 change toward the outside of the gradient coil 13. Variations in the position of the main coil 131 and the shield coil 135 cause distortion in the image due to, for example, disturbing the specification of the gradient magnetic field, and adversely affect imaging.

ステップSA2が行われると、図2に示すように、熱硬化性樹脂で含浸された導線部130に繊維テープ140が巻き付けられる(ステップSA3)。具体的には、繊維テープ140は、導線部130の最外周を覆うように巻き付けられる。繊維テープ140で導線部130を巻き付けることにより、磁場印加時において発生するローレンツ力によるメインコイル131やシールドコイル135の振動を抑制することができる。換言すれば、ローレンツ力によりメインコイル131やシールドコイル135が振動しない程度の力が中心軸Z方向に向けて働くように、繊維テープ140が巻き付けられると良い。   When step SA2 is performed, as shown in FIG. 2, the fiber tape 140 is wound around the conductor 130 impregnated with the thermosetting resin (step SA3). Specifically, the fiber tape 140 is wound so as to cover the outermost periphery of the conductor 130. By winding the conductive wire portion 130 with the fiber tape 140, vibration of the main coil 131 and the shield coil 135 due to Lorentz force generated when a magnetic field is applied can be suppressed. In other words, it is preferable that the fiber tape 140 be wound so that a force that does not cause the main coil 131 and the shield coil 135 to vibrate due to Lorentz force acts in the central axis Z direction.

繊維テープ140の巻き付け方は、任意で良い。例えば、繊維テープ140は、中心軸Zに沿ってらせん状に巻き付けられても良いし、中心軸Zに沿って平行に巻き付けられても良い。繊維テープ140は、メインコイル131やシールドコイル135の固定をより強固にするため、互いにオーバラップするように巻き付けられても良いし、あるいは、繊維テープ140の節約や傾斜磁場コイル13の小型化等のため、離間して巻き付けられても良い。また、繊維テープ140は、メインコイル131やシールドコイル135の固定をより強固にするため、導線部130の最外周の全体を覆うように巻き付けられても良い。あるいは、繊維テープ140の節約等のため傾斜磁場コイル13の小型化のため、繊維テープ140は、導線部130の最外周の一部領域に限定して巻き付けられても良い。例えば、導線部130のうちの、振動が特に激しい中心軸Zに関する両端部に限定して巻き付けられても良い。また、繊維テープ140は、何層にも重ねて巻かれても良い。   The method of winding the fiber tape 140 may be arbitrary. For example, the fiber tape 140 may be spirally wound along the central axis Z, or may be wound in parallel along the central axis Z. The fiber tape 140 may be wound so as to overlap with each other in order to further fix the main coil 131 and the shield coil 135, or may save the fiber tape 140, reduce the size of the gradient magnetic field coil 13, and the like. Therefore, they may be wound separately. Further, the fiber tape 140 may be wound so as to cover the entire outermost periphery of the conductive wire portion 130 in order to further firmly fix the main coil 131 and the shield coil 135. Alternatively, in order to reduce the size of the gradient magnetic field coil 13 in order to save the fiber tape 140 or the like, the fiber tape 140 may be wound around only a part of the outermost periphery of the conductor 130. For example, winding may be limited to both ends of the conductor portion 130 about the center axis Z where vibration is particularly severe. Further, the fiber tape 140 may be wound in layers.

繊維テープ140を巻き付ける際の張力(テンション)は、上記の通り、磁場印加時においてメインコイル131やシールドコイル135に加わるローレンツ力に対抗するために必要な圧力に応じて決定される。   As described above, the tension (tension) at the time of winding the fiber tape 140 is determined according to the pressure necessary to counter the Lorentz force applied to the main coil 131 and the shield coil 135 when applying a magnetic field.

次に、固定具140として金属テープを使用する場合の傾斜磁場コイル13の製造工程について説明する。   Next, a manufacturing process of the gradient coil 13 in the case of using a metal tape as the fixture 140 will be described.

図4は、金属テープ140を使用する場合の傾斜磁場コイル13の製造工程の一例を示す図である。なお、図4と図3とに含まれる製造工程のうち同一の製造工程については同一の符号を付し、説明は簡略化するものとする。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the gradient coil 13 when the metal tape 140 is used. The same reference numerals are given to the same manufacturing steps among the manufacturing steps included in FIGS. 4 and 3, and the description will be simplified.

図4に示すように、図3と同様に、導線部130が形成され(ステップSA1)、導線部130が熱硬化性樹脂で含浸される(ステップSA2)。   As shown in FIG. 4, similarly to FIG. 3, the conductor 130 is formed (step SA1), and the conductor 130 is impregnated with a thermosetting resin (step SA2).

ステップSA2が行われると熱硬化性樹脂で含浸された導線部130に金属テープ140が巻かれる。金属テープ140は、繊維テープよりも外力の耐性に優れ、また、紫外線による劣化もない。   When step SA2 is performed, the metal tape 140 is wound around the conductor 130 impregnated with the thermosetting resin. The metal tape 140 has better resistance to external force than the fiber tape, and does not deteriorate due to ultraviolet rays.

一方、金属テープ140は、繊維テープとは異なり、導電性を有する。従って金属テープ140を導線部130に巻き付けることにより、金属テープ140が閉ループを形成し場合、磁場の乱れを生じさせてしまう。そのため、金属テープの材料としては、出来るだけ電気伝導性の悪い金属が用いられると良い。このような金属材料としては、例えば、スチールが挙げられる。また、金属テープ140が閉ループを形成しないように、金属テープ140が導線部130に巻き付けられると良い。換言すれば、金属テープ140は、互いにオーバラップしないように巻き付けられる。具体的には、金属テープ140は、互いにオーバラップしないように、中心軸Zに沿って螺旋状に巻き付けられても良いし、中心軸Zに沿って平行に巻き付けられても良い。   On the other hand, unlike the fiber tape, the metal tape 140 has conductivity. Therefore, when the metal tape 140 forms a closed loop by winding the metal tape 140 around the conductor portion 130, the magnetic field is disturbed. Therefore, as the material of the metal tape, it is preferable to use a metal having low electric conductivity as much as possible. An example of such a metal material is steel. In addition, it is preferable that the metal tape 140 be wound around the conductor 130 so that the metal tape 140 does not form a closed loop. In other words, the metal tapes 140 are wound so as not to overlap each other. Specifically, the metal tapes 140 may be spirally wound along the central axis Z or may be wound in parallel along the central axis Z so as not to overlap each other.

次に、本実施形態に係る効果について説明する。   Next, effects according to the present embodiment will be described.

図5は本実施形態に係る傾斜磁場コイル130の時間経過に伴う位相変化量を示し、図6は従来例に係る傾斜磁場コイルの時間経過に伴う位相変化量を示すグラフである。図5及び図6の縦軸は位相変化量に規定され、横軸は経過日数に規定される。本実施形態に係る傾斜磁場コイル13としては、最外周に繊維テープ又は金属テープ140が巻かれた、熱硬化性樹脂で含浸された導線部130が用いられている。従来例に係る傾斜磁場コイルとしては、最外周に繊維テープが巻かれていない、熱硬化性樹脂で含浸された導線部が用いられている。位相変化量は、X軸、Y軸、及びZ軸各々のメインコイルとシールドコイルとの相対位置変化により生じる量である。図5及び図6のXはXチャンネルを示し、YはYチャンネルを示し、ZはZチャンネルを示す。位相変化量は、初期の各コイルの位相から計測時の各コイルの位相の変化量を示す。位相変化量は、イメージングに影響を与えない位相変化量の上限が1になるように正規化されている。   FIG. 5 shows a phase change amount of the gradient magnetic field coil 130 according to the present embodiment over time, and FIG. 6 is a graph showing a phase change amount of the conventional gradient magnetic field coil over time. 5 and 6, the vertical axis is defined as the amount of phase change, and the horizontal axis is defined as the number of elapsed days. As the gradient magnetic field coil 13 according to the present embodiment, a conductor portion 130 impregnated with a thermosetting resin and having a fiber tape or a metal tape 140 wound around the outermost periphery is used. As the gradient magnetic field coil according to the conventional example, a conductive wire portion impregnated with a thermosetting resin without a fiber tape wound on the outermost periphery is used. The phase change amount is an amount generated by a relative position change between the main coil and the shield coil in each of the X axis, the Y axis, and the Z axis. 5 and 6, X indicates the X channel, Y indicates the Y channel, and Z indicates the Z channel. The phase change amount indicates a change amount of the phase of each coil at the time of measurement from the initial phase of each coil. The amount of phase change is normalized such that the upper limit of the amount of phase change that does not affect imaging is 1.

図6に示すように、従来例に係る傾斜磁場コイルは、短期間に位相変化量が1を超えて大きく変動していることが分かる。一方、本実施形態に係る傾斜磁場コイルは、長期間に亘り位相変化量を1以下に抑えている。   As shown in FIG. 6, in the gradient magnetic field coil according to the conventional example, it can be seen that the amount of phase change greatly exceeds 1 in a short period of time. On the other hand, in the gradient coil according to the present embodiment, the phase change amount is suppressed to 1 or less over a long period of time.

図5及び図6に示す位相変化量の比較結果から、熱硬化性樹脂で含浸された導線部130の最外周を繊維テープ又は金属テープで巻き付けることにより、巻き付けない場合に比して、傾斜磁場コイル13内のコイルの位置変動を、イメージングに悪影響を与えない水準まで抑制できることが分かる。   From the comparison results of the phase change amounts shown in FIG. 5 and FIG. 6, the outermost periphery of the conductive wire portion 130 impregnated with the thermosetting resin is wrapped with the fiber tape or the metal tape, and as compared with the case where the wrap is not wrapped, the gradient magnetic field is increased. It can be seen that the position fluctuation of the coil in the coil 13 can be suppressed to a level that does not adversely affect the imaging.

かくして、本実施形態によれば、導線の位置変動に伴う磁気共鳴イメージングの精度の劣化を防止することが可能となる。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to prevent the accuracy of the magnetic resonance imaging from deteriorating due to the position fluctuation of the conductor.

なお、上述した実施形態においては、導線部を固定する方法として、導線部を熱硬化性樹脂により含浸する手法を説明したが、実施形態はこれに限られるものではなく、導線部に対して熱硬化性樹脂を塗布する手法を適用しても良い。   In the above-described embodiment, the method of impregnating the conductive wire portion with a thermosetting resin has been described as a method of fixing the conductive wire portion. However, the embodiment is not limited to this. A method of applying a curable resin may be applied.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…磁気共鳴イメージング装置、3…架台、5…コンソール、7…寝台、11…静磁場磁石、13…傾斜磁場コイル、15…傾斜磁場電源、17…RFコイル、21…送信部、23…受信部、31…撮像制御部、33…再構成部、35…画像処理部、37…表示部、39…入力部、41…記憶部、43…システム制御部、130…導線部、131…傾斜磁場コイル、133…中間層、135…シールドコイル、140…固定具。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic resonance imaging apparatus, 3 ... Stand, 5 ... Console, 7 ... Bed, 11 ... Static magnetic field magnet, 13 ... Gradient magnetic field coil, 15 ... Gradient magnetic field power supply, 17 ... RF coil, 21 ... Transmission part, 23 ... Reception Unit, 31: imaging control unit, 33: reconstructing unit, 35: image processing unit, 37: display unit, 39: input unit, 41: storage unit, 43: system control unit, 130: conductor unit, 131: gradient magnetic field Coil, 133: middle layer, 135: shield coil, 140: fixture.

Claims (5)

傾斜磁場コイルの導線部をメインコイル、中間層、及びシールドコイルの積層体として形成し、
前記導線部を熱硬化性樹脂で含浸し、
前記熱硬化性樹脂で含浸された前記導線部にテープを巻き付ける、
ことを具備する傾斜磁場コイルの製造方法。
The conductor of the gradient magnetic field coil is formed as a laminate of a main coil, an intermediate layer, and a shield coil ,
Impregnating the conductive wire portion with a thermosetting resin,
Winding a tape around the conductive wire portion impregnated with the thermosetting resin,
A method for manufacturing a gradient magnetic field coil, comprising:
前記テープの巻き付けは、前記熱硬化性樹脂が硬化した後に行われる、請求項1記載の傾斜磁場コイルの製造方法。   The method for manufacturing a gradient magnetic field coil according to claim 1, wherein the winding of the tape is performed after the thermosetting resin is cured. 前記テープの巻き付けは、前記熱硬化性樹脂が硬化した後、さらに前記導線部を冷却した後に行われる、請求項2記載の傾斜磁場コイルの製造方法。   The method for manufacturing a gradient magnetic field coil according to claim 2, wherein the winding of the tape is performed after the thermosetting resin is cured and after the conductive wire portion is further cooled. 前記テープとして、繊維テープを用いる、請求項1記載の傾斜磁場コイルの製造方法。   The method for manufacturing a gradient magnetic field coil according to claim 1, wherein a fiber tape is used as the tape. 前記テープとして、金属テープを用いる、請求項1記載の傾斜磁場コイルの製造方法。   The method for manufacturing a gradient magnetic field coil according to claim 1, wherein a metal tape is used as the tape.
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