JP7285776B2 - Ｍｒｉの傾斜磁場コイルアセンブリの支持構造体 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムの傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイルとシールドコイルとの間に配置する支持構造体、ＭＲＩシステムでの使用のための支持構造体を含む傾斜磁場コイルアセンブリ、支持構造体を有する傾斜磁場コイルアセンブリを含む磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、及び、傾斜磁場コイルアセンブリを製造する方法に関する。

磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、関心被験者の解剖学的構造及び生理学的過程を撮像するために放射線学において使用される医用撮像技術である。ＭＲＩは、磁石を使用して、強力で均一な静磁場（即ち「主磁場」）を生成し、また、ｘ、ｙ及びｚ傾斜磁場コイル、即ち、一次コイルを含む傾斜磁場コイルアセンブリを使用して、各コイルに電流が印加されると、より小さい振幅で、空間的に変化する磁場を生成する。傾斜磁場コイルアセンブリは更に、渦電流を防ぐためのアクティブシールドを含む。アクティブシールドは、ｘ、ｙ及びｚ傾斜磁場コイルを越えて配置される３つの対応するアクティブシールドコイルを含む。アクティブシールドコイルは、撮像用のそれらの関連するｘ、ｙ、及びｚ傾斜磁場コイルと平行なトポロジーを有するが、半径がより大きい。均一な主磁場を達成するためのパッシブシム要素が、傾斜磁場コイルとシールドコイルとの間に配置されている。

既知の傾斜磁場コイルアセンブリは、通常、３つの主要工程で製造される。第１の主要工程において、ｘ、ｙ及びｚ傾斜磁場コイルを含む内側円筒形モールドが製造される。第２の主要工程において、内側円筒形モールドよりも大きい半径を有し、アクティブシールドコイルを含む外側円筒形モールドが成形される。第３の主要工程において、外側円筒形モールドを内側円筒形モールドに押し付ける。パッシブシムバー用のトレイを提供するためのパッシブシムバーツールが、内側円筒形モールドと外側円筒形モールドとの間の環帯内に配置される。最後に、内側円筒形モールドと外側円筒形モールドとの間の環帯が鋳造される。しかし、内側円筒形モールドと外側円筒形モールドとの間の環帯は狭いため、それぞれのパッシブシムバー用のトレイを生成するためのパッシブシムバーツールの配置及び位置合わせは困難である。したがって、傾斜磁場コイルアセンブリを製造することが複雑であり、したがって、時間と費用が効果的ではない。

米国特許出願公開第２００３／０２１８４６０Ａ１号から、傾斜磁場コイルとシールドコイルとの間に、パッシブシム要素用の少なくとも１つのシム収容可能空間を有する傾斜磁場コイルシステムが知られている。

特開昭５７‐３８７１５Ｂ２号には、傾斜磁場コイルの振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイルの厚さを薄くした磁気共鳴撮像装置が説明されている。この磁気共鳴撮像装置は、主コイルを一体成形する円筒形内側モールド部と、内側モールド部の半径方向上側に設けられ、シールドコイルを一体成形する円筒形上側モールド部とを有するモールド部を含む傾斜磁場コイルを含む。上側モールド部の軸方向における両端は、内側モールド部の外側に向かって軸方向に突出している。上側モールド部の軸方向における両端の内周面には、円周方向において、補強リブが互いから間隔を空けて取り付けられている。

米国特許出願公開第２０１６／０２０２３３３Ａ１号には、円筒形の一次コイルセットと、一次コイルセットの外周上に円筒状に被覆された二次コイルセットと、傾斜磁場コイルの半径方向に二次コイルセットを支持するように、一次コイルセットの外周面に置かれた１つ以上の支持構造体とを有する磁気共鳴撮像システム用の傾斜磁場コイルが開示されている。

しかしながら、製造時間及びコストを削減するために、傾斜磁場コイルアセンブリの製造工程を最適化することが常に必要とされている。

傾斜磁場コイルアセンブリの製造工程を単純化し、ＭＲＩシステムのコストを削減するために、傾斜磁場コイルアセンブリの製造時間及びコストを削減することが望ましい。

したがって、本発明は、傾斜磁場コイルアセンブリ内でのパッシブシムバーの位置決め及び／又は位置合わせを簡単にするために、傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイルとシールドコイルとの間に配置する支持構造体を提供することを目的とする。本発明は更に、傾斜磁場コイルアセンブリの製造時間及びコストを削減することだけでなく、製造時間及びコストが削減された傾斜磁場コイルアセンブリを製造する方法を提供することを更なる目的とする。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明の好適な実施形態は、従属請求項に記載されている。

一態様では、上記目的は、傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイルとシールドコイルとの間に配置する支持構造体によって達成される。支持構造体は、
第１の端面を含む支持要素と、
第１の端面に開口を有する少なくとも第１の凹部と、
を含み、第１の凹部は、支持要素の長手方向に延在して、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成する。

本発明の一態様は、支持構造体が支持要素を含み、支持要素が第１の端面を含むことである。第１の端面に開口を有する第１の凹部は、支持要素の長手方向に延在し、凹部は、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成する。好適には、第１の凹部及び／又は開口は、支持要素の長手方向に垂直である断面において長方形の形状を有する。したがって、支持構造体は、支持構造体の長手方向に延在する凹部を含み、パッシブシムバーを第１の端面の開口を通して第１の凹部に容易に挿入することができる。したがって、パッシブシムバーの位置合わせは、支持要素内の一続きの第１の凹部によって規定される。一続きの第１の凹部が画定される支持要素は、一次コイル上に容易に配置及び位置合わせさせることができる。このようにして、傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイル上での支持要素の単純化された位置合わせを可能にし、また、傾斜磁場コイルアセンブリ内にパッシブシムバーを安定的かつ正確に配置することを可能にする支持構造体が提供される。支持構造体の単純化された位置合わせ及びパッシブシムバー用のトレイの位置合わせによって、傾斜磁場コイルアセンブリの製造時間及びコストを削減することができる。

本発明の好適な実施形態では、支持要素は、それぞれ支持要素の長手方向と平行な方向に配置された内面及び外面を含み、外面は内面に対して離間して配置される。第１の凹部は内面上に配置されるか、又は、第１の凹部は内面と外面との間に配置される。したがって、トレイを形成する第１の凹部は、支持要素の内面にある溝状構造として設置されるか、又は、内面と外面との間の枠状に縁取りされた凹部として設置される。内面に第１の凹部を配置することは、支持要素の製造工程を単純化することができる。更に、支持要素の長手方向に対して垂直な方向における支持要素の構造上の高さを低減することができる。しかし、内面と外面との間の枠状に縁取りされた凹部としての第１の凹部の配置は、パッシブシムバーの案内を最適化することができる。

本発明の好適な実施形態では、外面は複数の第１の溝を含む。したがって、冷却チャネル及び／又はシールドコイルのｚワイヤを、支持要素の第１の溝内に容易に配置し案内することができる。

本発明の好適な実施形態では、各第１の溝の長手方向は、支持要素の長手方向に対して８０°から９０°の間の角度で配置されている。好適には、第１の溝は、支持要素の長手方向に対して垂直な方向である、支持要素の長手方向に対して９０°で配置されている。好適には、第１の溝は、少なくとも部分的に互いに隣り合わせで配置される。したがって、冷却チャネル及び／又はシールドコイルｚワイヤを、支持要素の第１の溝内に容易に配置し案内することができる。

本発明の好適な実施形態では、支持要素は更に、支持要素の外面上に少なくとも部分的に配置可能である距離設定要素を含み、距離設定要素は、支持要素の外面と同じ方向を向く外表面を含み、外表面は複数の第２の溝を含む。したがって、冷却チャネル及び／又はシールドコイルのｚワイヤを第２の溝に挿入して案内することができる。したがって、冷却チャネル及び／又はシールドコイルのｚワイヤを案内するための溝の数を増やすことができる。好適には、支持構造体は、その外面上に、冷却チャネル及び／又はシールドコイルのｚワイヤのいずれかを案内するための第１の溝を含む。距離設定要素は、支持要素の外面上に配置され、第１の溝内に案内される冷却チャネル又はｚワイヤの他方が、距離設定要素の第２の溝内に案内される。

本発明の好適な実施形態では、支持要素の外面は、支持要素の長手方向に第２の凹部を含み、距離設定要素は、第２の凹部内に配置可能である。したがって、距離設定要素が支持要素の第２の凹部内に案内されるので、距離設定要素の位置を固定することができる。

本発明の好適な実施形態では、第２の溝の長手方向は、支持要素の長手方向に対して８０°から９０°の間の角度で配置されている。好適には、第２の溝は、支持要素の長手方向軸に対して垂直な方向である、支持要素の長手方向に対して９０°で配置されている。したがって、冷却チャネル及び／又はシールドコイルのｚワイヤを、第２の溝内に容易に案内することができる。

本発明の好適な実施形態では、支持要素の長手方向に垂直である方向における第１の溝の構造的深さは、支持要素の長手方向に垂直である方向における第２の凹部の構造的深さよりも大きい。したがって、冷却チャネル又はシールドコイルのｚワイヤを、第１の溝に挿入して案内することができ、距離設定要素は、支持要素の外面の第２の凹部内に配置され、第１の溝内に案内される冷却チャネル又はｚワイヤの他方を、距離設定要素の第２の溝内に挿入し案内することができる。

好適には、第１の溝及び第２の溝は、互いに等距離に配置される。より好適には、第１の溝及び第２の溝は、互いにオフセットがあるように配置される。

本発明の好適な実施形態では、支持要素は更に、内面と外面とを接続する第１の側面と、内面と外面とを接続する第２の側面とを含み、第１の側面は第２の側面に対して離間して配置される。

本発明の好適な実施形態では、支持要素は、支持要素の長手方向に垂直である平面内にリングセグメント形状を含む。したがって、内面は、支持要素の長手方向に垂直である平面内の第１の円弧として形成され、外面は、第２の円弧として形成されている。第２の円弧の半径は、第１の円弧の半径よりも大きい。第１の側面及び第２の側面は半径方向に向けられている。したがって、複数の支持体を円筒状に容易に配置することができる。

本発明の好適な実施形態では、支持要素の長手方向に延在する第３の溝が、外面と第１の側面との角領域、及び／又は、外側と第２の側面との角領域に形成される。したがって、支持要素は、対応する長手方向に配置される冷却チャネル用の案内構造を支持要素の長手方向に含む。

本発明の好適な実施形態では、支持構造体は、支持要素の長手方向に延在する少なくともチャネルを含む。好適には、チャネルは、第１の端面に第１のチャネル開口及び／又は第２の端面に第２のチャネル開口を含み、第２の端面は、支持要素の長手方向において第１の端面に対して離間して配置される。したがって、冷却チャネルを、チャネルを通して案内することができる。より好適には、冷却ユニットを第１のチャネル開口及び／又は第２のチャネル開口に接続することができ、冷却媒体を、チャネルを通して案内することができる。したがって、冷却ユニットの安定した接続、冷却チャネルの安定した配置を可能にする支持構造体が提供される。

本発明の好適な実施形態では、支持構造体は、複数の支持要素を含む。好適には、複数の支持要素は、傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイルの周りに周方向に配置される。したがって、パッシブシムバーを挿入するための複数の第１の凹部を含み、支持要素を一次コイル上に安定的かつ容易に配置及び位置合わせすることができ、傾斜磁場コイルアセンブリの製造工程を最適化する支持構造体が提供される。

本発明の好適な実施形態では、複数の支持要素は、円筒形に形成され、第１の支持要素の第１の側面が、第２の支持要素の第２の側面に接続されている。

本発明の好適な実施形態では、第１の側面は第１の連結構造部を含み、第２の側面は第２の連結構造部を含み、第１の連結構造部は第２の連結構造部に対応する。したがって、支持要素を互いに接続することができる。したがって、複数の支持要素を含む支持構造体の構造強度を高めることができる。更に、動作中の傾斜磁場コイルアセンブリの振動を低減することができる。第１の連結構造部及び対応する第２の連結構造部は、特定のデザインに限定されない。好適には、第１の連結構造部及び第２の連結構造部は、さねはぎ接続部であり、凸部が少なくとも部分的に支持要素の第１の側面に形成され、溝部が少なくとも部分的に支持要素の第２の側面に形成される。より好適には、第１の連結構造部は、支持要素の第１の側面に形成された突起であり、第２の連結構造部は、支持要素の第２の側面に形成された連結凹部であり、第１の支持要素の突起は、第２の支持要素の連結凹部内に連結する。

支持構造体は、好適にはガラス玉が充填されたエポキシ材料を含むことができる。エポキシの縦弾性係数は２から５ＧＰａである。ガラス玉が充填されたエポキシは、５から１２ＧＰａ程度の縦弾性係数を有する。本発明の好適な実施形態によれば、支持構造体は、コンクリート、ガラス及び／又はセラミック、好適にはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む。したがって、傾斜磁場コイルアセンブリの動作中の傾斜磁場コイルの振動振幅及び音響ノイズレベルを最小限に抑えるために高い縦弾性係数を有する支持構造体を提供することができる。高強度コンクリートは、３０ＧＰａ程度の縦弾性係数を有する。コンクリートの特性は、所望の強度及び必要な減衰に合わせて調整することができる。ガラスは、６５から７０ＧＰａ程度の縦弾性係数を有する。更に、ガラスを鋳造することができる。したがって、支持構造体は、鋳造されるか及び／又は押出成形によって製造することができる。好適にはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であるセラミックは、３９０ＧＰａ程度の縦弾性係数を有する。Ａｌ_２Ｏ_３を含む支持構造体を押出成形によって製造することができる。

本発明の好適な実施形態では、粘弾性材料が、第１の支持要素の第１の側面と第２の支持要素の第２の側面との間に配置される。したがって、傾斜磁場コイルアセンブリの動作中の周波数の関数としての高共振ピークを低減することができる。

本発明は更に、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムにおける使用のための傾斜磁場コイルアセンブリに関する。傾斜磁場コイルアセンブリは、
一次コイルと、
シールドコイルと、
一次コイルとシールドコイルとの間に配置される支持構造体と、
を含み、支持構造体は、第１の端面と、第１の端面に開口を有する少なくとも第１の凹部とを含む支持要素を少なくとも含み、第１の凹部は、支持要素の長手方向に延在して、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成する。

一次コイルは、好適には、ｘ、ｙ及びｚ傾斜磁場コイルを含む。シールドコイルは、ｘ、ｙ、及びｚシールドコイルを含む。支持構造体は、傾斜磁場コイルとシールドコイルとの間に配置される。通常、支持構造体は、複数の支持要素を含み、各支持要素は第１の端面を含む。第１の端面に開口を有する第１の凹部が、支持要素の長手方向に延在し、凹部は、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成する。好適には、第１の凹部及び／又は開口は、支持要素の長手方向に垂直である断面において長方形の形状を有する。したがって、支持構造体は、支持構造体の長手方向に延在する凹部を含み、パッシブシムバーを第１の端面の開口を通して第１の凹部に容易に挿入することができる。したがって、パッシブシムバーの位置合わせは、支持要素内の一続きの第１の凹部によって規定される。第１の凹部が画定される支持要素は、一次コイル上に容易に配置することができる。支持構造体を一次コイル上に配置した後、シールドコイルを支持構造体上に配置することができる。したがって、パッシブシムバー用のトレイを提供する、一次コイル上の支持構造体の単純化された位置合わせによって、傾斜磁場コイルアセンブリの製造時間及びコストを削減することができる。

上述の支持構造体のすべての利点及び好適な実施形態は、傾斜磁場コイルアセンブリにも当てはまる。

本発明は更に、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム用の傾斜磁場コイルアセンブリを製造する方法に関する。方法は、
内側ケーシングとして、外殻表面を有する円筒形マンドレルを設けるステップと、
第１の層内で、円筒形マンドレルの外殻面上に一次コイルを配置するステップと、
一次コイル上に支持構造体を配置するステップと、
第２層内で、支持構造上にシールドコイルを配置するステップと、
シールドコイル上に外側ケーシングを配置するするステップと、
内側ケーシングと外側ケーシングとの間の環帯を鋳造するステップと、
を含み、
支持構造体は、第１の端面と、第１の端面に開口を有する少なくとも第１の凹部とを有する支持要素を少なくとも含み、第１の凹部は、支持要素の長手方向に延在し、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成する。

一次コイルは、好適には、ｘ、ｙ及びｚ傾斜磁場コイルを含む。一次コイルは、内側ケーシングである円筒形マンドレルの外表面の殻表面に、第１の層内で塗布される。複数の支持要素を通常含む支持構造体が、一次コイル上に配置される。各支持要素は、第１の端面と、第１の端面に開口を有する少なくとも第１の凹部とを含み、第１の凹部は、支持要素の長手方向に延在して、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成する。支持要素の長手方向は、円筒形内側ケーシングの長手方向に対応し、これはまた、ＭＲＩシステムの傾斜磁場コイルアセンブリのｚ方向でもある。したがって、パッシブシムバーの位置合わせは、支持要素内の一続きの第１の凹部によって規定される。一続きの第１の凹部が画定される支持要素は、一次コイル上に容易に配置することができる。一次コイル上に支持構造体を配置した後、シールドコイルを、第２の層内で、支持構造上に配置する。内側ケーシングよりも大きい半径を有する外側ケーシングが第２の層を囲む。好適には、パッシブシムバーツールが第１の凹部に挿入される。パッシブシムバーツールは、スペースホルダ、パッシブシムバーのダミーである。内側ケーシングと外側ケーシングとの間の環帯は、好適には樹脂で鋳造される。ダミーが第１凹部に挿入されるので、第１凹部への鋳造材料の進入を防ぐことができる。したがって、１回の鋳造ステップで傾斜磁場コイルアセンブリを製造することで、製造時間及びコストが節約される方法が提供される。

上述の支持構造体及び傾斜磁場コイルアセンブリのすべての利点及び好適な実施形態はまた、傾斜磁場コイルアセンブリを製造する方法にも当てはまる。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかとなり、また、当該実施形態を参照して説明される。

図１は、本発明の好適な実施形態による支持要素の長手方向に第１の凹部を有する当該支持要素を含む支持構造体の一部を示す。 図２は、本発明の好適な実施形態による支持要素の長手方向に第１の凹部を有する当該支持要素を含む支持構造体の一部を示し、ここで、第１の凹部は、当該支持要素の内面と外面との間に配置されている。 図３は、本発明の好適な実施形態による支持要素の長手方向にチャネルを有する当該支持要素を含む支持構造体の一部を示す。 図４は、本発明の好適な実施形態による第３の溝を有する支持要素を含む支持構造体の一部を示す。 図５は、本発明の好適な実施形態による支持要素の長手方向に垂直な平面における支持構造体の断面図を示す。 図６は、本発明の好適な実施形態による支持要素及び距離設定要素を含む支持構造体の一部を示す。 図７は、本発明の好適な実施形態による、連結構造部を含む、支持要素の長手方向に垂直な平面における支持構造体の断面図を示す。 図８は、本発明の好適な実施形態による支持構造体を含む傾斜磁場コイルアセンブリを示す。 図９は、本発明の好適な実施形態による支持構造体を含む傾斜磁場コイルアセンブリの一部を示す。 図１０は、本発明の好適な実施形態による更なる支持構造体を含む傾斜磁場コイルアセンブリを示す。 図１１は、本発明の好適な実施形態による傾斜磁場コイルアセンブリの製造方法を示す。 図１２は、本発明の好適な実施形態による製造方法のフローチャートを示す。

図１は、第１の実施形態による傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイルとシールドコイルとの間に配置する支持構造体１０の一部を示す。支持構造体１０は、支持要素１２を含む。支持要素１２は、第１の端面１４及び第２の端面１６を含む（図３に示す）。第１の端面１４は、支持要素１２の長手方向１８において、第２の端面１６に対して離間して配置されている。支持要素１２は、それぞれ支持要素１２の長手方向１８と平行な方向に配置されている内面２０及び外面２２を含む。外面２２は、内面２０に対して離間して配置されている。第１の端面１４に開口２６を含む第１の凹部２４が、支持要素１２の長手方向１８に延在する。第１の凹部２４は、支持要素１２の内面２０に配置されて、パッシブシムバーを受け入れるスロットを形成する。したがって、支持構造体１０は、支持要素１２の長手方向１８に延在する第１の凹部２４を含み、パッシブシムバーを、第１の端面１４の開口２６を通して第１の凹部２４に容易に挿入することができる。したがって、パッシブシムバーの位置合わせは、支持要素１２内の一続きの第１の凹部２４によって画定される。一続きの第１の凹部２４が画定される支持要素１２は、傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイルに容易に配置することができる。したがって、傾斜磁場コイルアセンブリの一次コイルに対するパッシブシムバーの単純化された位置合わせを可能にする支持構造体１０が提供される。支持構造体１０により、傾斜磁場コイルアセンブリの製造時間及びコストを削減することができる。支持構造体１０、支持要素１２は、容易に及び／又は好適には押出成形によって製造することができる。

外面２２は、複数の第１の溝２８を含む。第１の溝２８は、支持要素１２の長手方向１８に垂直な方向である、支持要素１２の長手方向１８に対して９０°で配置されている。第１の溝２８は、少なくとも部分的に、互いに隣り合わせで配置される。したがって、冷却チャネル（図示せず）及び／又はシールドコイルのｚワイヤ（図示せず）を、支持要素１２の第１の溝２８内に容易に配置して案内することができる。

支持要素１２は更に、支持要素１２の外面２２に少なくとも部分的に配置される距離設定要素３０を含む。距離設定要素３０は、支持要素１２の外面２２と同じ方向に向いている外表面３２を含む。外表面３２は、複数の第２の溝３４を含む。したがって、冷却チャネル及び／又はシールドコイルのｚワイヤを第２の溝３４に挿入して案内することができる。冷却チャネル又はシールドコイルのｚワイヤが、第１の溝内を案内され、一方が当該第１の溝内を案内される冷却チャネル又はｚワイヤの他方が、距離設定要素の第２の溝内を案内されることが好適である。

図示されるように、支持要素１２の外面は、支持要素１２の長手方向１８における第２の凹部３６を含み、距離設定要素３０は、第２の凹部３６内に配置される。これにより、距離設定要素３０が支持要素１２の第２の凹部３６内を案内されるので、距離設定要素３０の位置を固定することができる。

図２は、図１から知られる支持構造体１０を示す。図２に示す支持構造体１０は、第１の凹部２４が内面２０と外面２２との間に配置されている点で図１に示すものと異なる。したがって、第１の凹部２４は、支持要素１２の長手方向１８に垂直である平面内で枠状に縁取りされる。したがって、内面２０と外面２２との間の枠状に縁取りされた第１の凹部２４は、開口２６を通って第１の凹部２４に挿入されるはずであるパッシブシムバーの案内を最適化することができる。

更に、支持要素１２は、内面２０と外面２２とを接続する第１の側面３８と、内面２０と外面２２とを接続する第２の側面４０とを含み、第１の側面３８は、第２の側面４０に対して離間して配置される。

図３は、支持要素１２が、第１の凹部２４と平行である支持要素１２の長手方向１８にそれぞれ延在する第１のチャネル４２及び第２のチャネル４４を含む支持構造体１０を示す。各チャネル４２、４４は、第１の端面１４に第１のチャネル開口４６、及び／又は、第２の端面１６に第２のチャネル開口（図示せず）を含む。したがって、冷却チャネルを、第１のチャネル４２及び／又は第２のチャネル４４を通って案内することができる。より好適には、冷却ユニットを第１のチャネル開口４６及び／又は第２のチャネル開口に接続して、冷却媒体を第１のチャネル４２及び／又は第２のチャネル４４を通して案内することができる。このようにして、冷却ユニットの安定した接続、冷却チャネルの安定した配置を可能にする支持構造体１０が提供される。

好適には、支持要素１２はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む。したがって、支持要素１２は高い比熱伝導率を含む。支持構造体１０上及び／又は第１の溝２８内に配置される傾斜磁場コイルアセンブリのシールドコイルからの熱は、支持要素１２を通って、支持要素１２内の第１の冷却チャネル４２及び／又は第２の冷却チャネル４２に伝達され、冷却される。したがって、第１の溝２８及び／又は図２に示す距離設定要素３０の第２の溝３４内の更なる冷却チャネルを回避することができる。したがって、支持構造体１０の構造上の高さを低くすることができる。

図４は、外面２２と第１の側面３８との角領域及び外面２２と第２の側面４０との角領域に、支持要素１２の長手方向１８に延在する第３の溝４８が形成されている図２から知られる支持構造体１０を示す。したがって、支持要素１２は、支持要素１２の長手方向１８に冷却チャネル用の案内溝４８を含む。

図５は、支持要素１２の長手方向１８に垂直である平面における図４に示す支持構造体１０の断面図を示す。図示されるように、冷却チャネル５０が、支持要素１２の第３の溝４８内に配置されている。

図６は、外面２２に第１の溝２８を有する支持要素１２と、外表面３２に第２の溝３４がある距離設定要素３０とを含む図４から知られる支持構造体１０を示す。距離設定要素３０は、支持部材１２の第２の凹部３６内に配置されている。冷却チャネル５０が支持要素１２の第１の溝２８内に挿入及び案内され、シールドコイルのｚワイヤ５２が第２の溝３４内に挿入及び案内されている。

図７は、支持要素１２の長手方向１８に垂直な方向の断面図で支持構造体１０を示す。支持要素１２は、支持要素１２の長手方向１８に垂直な平面内でリングセグメント形状を含む。したがって、内面２０は、支持要素１２の長手方向１８に垂直な平面内に第１の円弧として形成され、外面２２は第２の円弧に形成され、第２の円弧の半径が第１の円弧の半径よりも大きい。第１の側面３８及び第２の側面４０は半径方向に向けられている。したがって、支持要素１２を、円筒形マンドレルの周りの一次コイルに容易に取り付けることができる。

第１の側面３８は第１の連結構造部５４を含み、第２の側面４０は第２の連結構造部５６を含み、第１の連結構造部５４は第２の連結構造部５６に対応する。したがって、第１の支持要素１２を第２の支持要素１２に接続することができる。したがって、複数の支持要素１２を含む支持構造体１０の構造強度を高めることができ、また、動作中の傾斜磁場コイルアセンブリの振動を減少させることができる。第１の連結構造部５４及び対応する第２の連結構造部５６は、特定のデザインに限定されない。好適には、第１の連結構造部５４は、支持要素１２の第１の側面３８に形成される突起５８であり、第２の連結構造部５６は、支持要素１２の第２の側面４０に形成される連結凹部６０である。

図８は、一次コイル６８、シールドコイル７２及び一次コイル６８とシールドコイル７２との間に配置される支持構造体１０を含む磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムで使用する円筒形に作られた傾斜磁場コイルアセンブリ６２の断面図を示す。支持構造体１０は、図４及び図６から知られる複数の支持要素１２を含む。支持要素１２は、円筒状に配置された一次コイル６８の周りに周方向に配置され、各支持要素１２の第１の凹部２４、したがって、各支持要素１２の長手方向は、円筒形に作られた傾斜磁場コイルアセンブリ６２の長手方向に向けられる。

図９は、図８から知られる円筒状に配置された支持要素１２の詳細図を示す。支持要素は、それらの長手方向の側面に従って並んで配置され、各支持要素は、パッシブシムバーを受け入れるための第１の凹部２４を含む。各支持要素１２は、支持要素１２の長手方向に冷却チャネル（図示せず）を案内するための第３の溝４８を含む。更に、各支持要素１２は、外面２２の第１の溝２８と、外表面３２に第２の溝３４がある距離設定要素３０とを含む。冷却チャネル５０が支持要素１２の第１の溝２８内に挿入及び案内され、シールドコイルのｚワイヤ５２が第２の溝３４内に挿入及び案内される。

図１０は、複数の支持要素１２を有する支持構造体１０を含む円筒形に作られた傾斜磁場コイルアセンブリ６２の断面図を示す。この傾斜磁場コイルアセンブリ６２は、支持要素１２に第３の溝がないという点で図８に示すものとは異なる。したがって、支持要素は、円筒状に配置された一次コイル６８の周りに周方向に並べて配置され、第１の支持要素１２の第１の側面３８が、第２の支持要素１２の第２の側面４０に接触している。

図１１は、傾斜磁場コイルアセンブリ６２を製造する製造ステップを示す。外殻表面６６を有する円筒形マンドレル６４が内側ケーシング６７として設けられる。一次コイル６８が、第１の層７０内で、内側ケーシング６７の外殻表面６６上に配置される。複数の支持要素１２を含む支持構造体１０が、一次コイル６８上に配置される。各支持要素１２は、パッシブシムバーを受け入れるためのトレイを形成する少なくとも第１の凹部を支持要素１２の長手方向において含む。支持要素１２の長手方向は、円筒形マンドレル６４の長手方向に対応し、これは、傾斜磁場コイルアセンブリ６２のｚ方向でもある。したがって、パッシブシムバーの位置合わせは、支持要素１２内の一続きの第１の凹部によって画定される。一続きの第１の凹部が画定される支持要素１２は、円筒状に配置された一次コイル６８上に周方向に配置される。支持構造体１０を一次コイル６８上に配置した後、シールドコイル７２が、第２の層７４内で、支持構造体１０上に配置される。円筒形に形成された外側ケーシング７６が、第２の層７４を囲む。パッシブシムバーツールが第１の凹部に挿入される。パッシブシムバーツールは、スペースホルダ、パッシブシムバーのダミーである。内側ケーシング６７と外側ケーシング７６との間の環帯は、好適には樹脂で鋳造される。ダミーが第１の凹部に挿入されているので、第１の凹部への鋳造材料の進入を防ぐことができる。したがって、１回の鋳造ステップで傾斜磁場コイルアセンブリを製造することで、製造時間及びコストが節約される方法が提供される。

図１２は、傾斜磁場コイルアセンブリを製造する方法のフローチャートを示す。

第１のステップ１００では、内側ケーシングとして外殻表面を有する円筒形マンドレルが設けられる。円筒形マンドレルは、傾斜磁場コイルアセンブリの内径を規定する。

第２のステップ１１０では、一次コイルが、第１の層内で円筒形マンドレルの外殻表面上に配置される。

第３のステップ１２０によれば、パッシブシムバーを受け入れるための少なくとも第１の凹部をそれぞれ有する複数の支持要素を含む支持構造体１０が、一次コイル上に周方向に配置される。パッシブシムバーを受け入れるための一続きの第１の凹部が画定される支持要素は、一次コイル上で安定してかつ正確に調整することができる。したがって、支持要素、パッシブシムバー用の第１の凹部を調整するための製造時間及びコストを削減することができる。

更なるステップ１３０において、シールドコイルが支持構造体上に配置される。シールドコイルを支持構造体上に配置することによって、好適にはシールドコイルのｚワイヤによって、支持構造体をパッシブコイルに容易に固定することができる。

更なるステップ１４０では、円筒形に形成された外側ケーシングがシールドコイルを囲む。したがって、内側ケーシングと外側ケーシングとの間に環帯が設けられ、一次コイル、支持構造体及びシールドコイルが当該環帯内に配置される。

更なるステップ１５０では、内側ケーシングと外側ケーシングとの間の環帯が、好適には樹脂で鋳造される。したがって、傾斜磁場コイルを１回の鋳造ステップで製造することができる方法が提供される。環帯の鋳造中に、鋳造材料が第１の凹部に入るのを防ぐために、パッシブシムバーツールの形のダミーが、鋳造ステップについて、第１の凹部内に挿入される。

参照符号のリスト
１０ 支持構造体
１２ 支持要素
１４ 第１の端面
１６ 第２の端面
１８ 支持要素の長手方向
２０ 内面
２２ 外面
２４ 第１の凹部
２６ 第１の端面の開口
２８ 第１の溝
３０ 距離設定要素
３２ 外表面
３４ 第２の溝
３６ 第２の凹部
３８ 第１の側面
４０ 第２の側面
４２ 第１のチャネル
４４ 第２のチャネル
４６ チャネルの開口
４８ 第３の溝
５０ 冷却チャネル
５２ シールドコイルのＺワイヤ
５４ 第１の連結構造部
５６ 第２の連結構造部
５８ 突起
６０ 連結凹部
６２ 傾斜磁場コイルアセンブリ
６４ マンドレル
６６ 外殻表面
６７ 内側ケーシング
６８ 一次コイル
７０ 第１の層
７２ シールドコイル
７４ 第２の層
７６ 外側ケーシング
１００ 内側ケーシングとしてマンドレルを設ける
１１０ 内側ケーシング上に一次コイルを配置する
１２０ 一次コイル上に支持構造体を配置する
１３０ 支持構造上にシールドコイルを配置する
１４０ シールドコイルを外側ケーシングで囲む
１５０ 内側ケーシングと外側ケーシングとの間の環帯を鋳造する

Claims (13)

1. 磁気共鳴撮像システムにおける使用のための傾斜磁場コイルアセンブリであって、
   一次コイルと、
   シールドコイルと、
   前記一次コイルと前記シールドコイルとの間に配置される支持構造体と、
   を含み、
   前記支持構造体は、前記一次コイルに面する内面と、前記シールドコイルに面する外面と、第１の端面と、前記第１の端面に開口を有し、内面に配置される少なくとも第１の凹部とを含む支持要素を少なくとも含み、前記第１の凹部は、前記支持要素の長手方向に延在して、パッシブシムバー、又は、スペースホルダー若しくはパッシブシムバーのダミーであるパッシブシムバーツールを案内するためのトレイを形成し、前記トレイの中にパッシブシムバー又はパッシブシムバーツールを受け入れる、傾斜磁場コイルアセンブリ。
2. 前記外面は、複数の第１の溝を含むことを特徴とする、請求項１に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
3. 各第１の溝の長手方向は、前記支持要素の前記長手方向に対して８０°から９０°の間の角度で配置されることを特徴とする、請求項２に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
4. 磁気共鳴撮像システムにおける使用のための傾斜磁場コイルアセンブリであって、
   一次コイルと、
   シールドコイルと、
   前記一次コイルと前記シールドコイルとの間に配置される支持構造体と、
   を含み、
   前記支持構造体は、第１の端面と前記第１の端面に開口を有する少なくとも第１の凹部とを含む支持要素を少なくとも含み、前記第１の凹部は、前記支持要素の長手方向に延在して、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成し、
   前記支持要素は、前記支持要素の前記長手方向と平行な方向にそれぞれ配置される内面及び外面を含み、前記外面は、前記内面に対して離間して配置されることを特徴とし、
   前記第１の凹部は、前記内面上に配置されるか、又は、前記第１の凹部は、前記内面と前記外面との間に配置されることを特徴とし、
   前記支持要素の前記外面上に少なくとも部分的に配置可能である距離設定要素を更に含み、前記距離設定要素は、前記支持要素の前記外面と同じ方向に向いている外表面を含み、前記外表面は、複数の第２の溝を含む、傾斜磁場コイルアセンブリ。
5. 前記支持要素の前記外面は、前記支持要素の長手方向に第２の凹部を含み、前記距離設定要素は、前記第２の凹部内に配置可能であることを特徴とする、請求項４に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
6. 前記第２の溝の長手方向は、前記支持要素の前記長手方向に対して８０°から９０°の間の角度で配置されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
7. 磁気共鳴撮像システムにおける使用のための傾斜磁場コイルアセンブリであって、
   一次コイルと、
   シールドコイルと、
   前記一次コイルと前記シールドコイルとの間に配置される支持構造体と、
   を含み、
   前記支持構造体は、第１の端面と前記第１の端面に開口を有する少なくとも第１の凹部とを含む支持要素を少なくとも含み、前記第１の凹部は、前記支持要素の長手方向に延在して、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成し、
   前記支持要素は更に、前記支持要素の内面と外面とを接続する第１の側面と、前記内面と前記外面とを接続する第２の側面とを含むことを特徴とし、前記第１の側面は、前記第２の側面に対して離間して配置される、傾斜磁場コイルアセンブリ。
8. 前記支持要素の長手方向に延在する第３の溝が、前記外面と前記第１の側面との角領域、及び／又は、前記外面と前記第２の側面との角領域に形成されることを特徴とする、請求項７に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
9. 前記支持要素は、少なくとも、前記支持要素の長手方向に延在するチャネルを含むことを特徴とする、請求項１から７の何れか一項に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
10. 前記第１の側面は、第１の連結構造部を含み、前記第２の側面は、第２の連結構造部を含むことを特徴とし、前記第１の連結構造部及び前記第２の連結構造部は、互いに前記支持要素を連結する、請求項７、請求項８、及び請求項７を引用する請求項９の何れか一項に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
11. 前記支持構造体は、コンクリート、ガラス及び／又はセラミックを含むことを特徴とする、請求項１から１０の何れか一項に記載の傾斜磁場コイルアセンブリ。
12. 請求項１から１１の何れか一項に記載の傾斜磁場コイルアセンブリを含む、磁気共鳴撮像システム。
13. 内側ケーシングとして、外殻表面を有する円筒形マンドレルを設けるステップと、
    第１の層内で、前記円筒形マンドレルの前記外殻表面上に一次コイルを配置するステップと、
    前記一次コイル上に支持構造体を配置するステップと、
    第２の層内で、前記支持構造体上にシールドコイルを配置するステップと、
    前記シールドコイル上に外側ケーシングを配置するステップと、
    前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとの間の環帯を鋳造するステップと、
    を含み、
    前記支持構造体は、第１の端面及び第２の端面、並びに、前記第１の端面に開口を含む少なくとも第１の凹部を有する支持要素を少なくとも含み、前記第２の端面は、前記支持要素の長手方向において、前記第１の端面に対して離間して配置され、前記第１の凹部は、前記支持要素の長手方向に延在して、パッシブシムバーを受け入れるトレイを形成する、磁気共鳴撮像システム用の傾斜磁場コイルアセンブリを製造する方法。

Images