JPH0371891B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴イメージング装置の傾斜
磁場コイルに係り、特に、直線性、効率、経済性
に優れた傾斜磁場コイルに関する。

〔従来の技術〕

第６図ａ，ｂに静磁場の発生に永久磁石を用い
磁気回路を構成する静磁場発生装置を示す。鉄製
ヨーク２２で囲まれた上下に永久磁石２０を配置
し、これに接して鉄製のポールピース１８を置
く。ポールピース１８は被検体２１が入る空間の
磁場均一度をより均一にするためにある。一般に
高い均一度を得るためにはポールピース間距離Ｌ
と、ポールピース直径ＤはＤ≧2Lの関係にある。
さらにポールピースの周縁部は環状突起部１９を
有する。

従つて、被検体２１が入りうる有効ギヤツプ
は、ポールピース突端部間距離Lgとなる。この
Lgの中には、被検体のほか、イメージングに必
要な傾斜磁場コイル１７、RF照射コイル、RF受
信コイル（図示せず）を配置する。

以下、従来の傾斜磁場コイルについて説明す
る。イメージングに必要な傾斜磁場は、Ｘ、Ｙ、
Ｚ、３方向の線形勾配（一次関数）磁場である。
垂直静磁場方式の傾斜磁場コイルに関しては、分
析用NMR用電流シムコイルの中で用いられてい
る１次の補正用コイル（何種類か提案されてい
る。）が、核磁気共鳴イメージング装置用傾斜磁
場コイルとして採用できる構成にある。数種ある
中で直線性、効率に優れている公知のゴーレイコ
イル（Golay Coil）方式を例にとつて説明する。
このゴーレイコイルは特公昭40−26368によつて、
第７図に示す（第６図でいう）Ｘ項、Ｙ項の１次
の補正用コイルが記述されている図中の実線部１
１は銅のない部分、２３は銅の部分を示す。前記
特性の中には、Ｚ項の１次の補正用コイルも記述
されているが、現行はＺ方向の傾斜磁場コイルに
円形のヘルムホルツコイルを使用している。

以上の様な傾斜磁場コイルにおいて、Ｚ方向の
傾斜磁場コイル、つまりヘルムホルツコイルは、
被覆平角銅線（６mm×３mm断面）を複数回巻いて
製作し、一対のヘルムホルツコイルに電流を逆方
向に流すことで実現が可能である。しかし、前記
Ｘ、Ｙ方向の傾斜磁場つまりゴーレイコイルを核
磁気共鳴イメージング装置に採用するには難点が
ある。以下その説明をする。

第８図を用いてゴーレイコイルの動作について
説明する。ゴーレイコイルは、θ方向２５に違う
コイル面上の磁場ポテンシヤル分布２４を所望の
ターン数に応じて等分割し、それに対応するコイ
ル面位置２６をθ方向２５に求めていき、それ
を、一つの電流路となる様にすることでパターン
が求められる。また、第７図の中央部２７を一つ
の電流路としてみた場合、実線と実線の間が電流
路つまり銅の部分であることがわかる。また、ゴ
ーレイコイルの製作方法は、絶縁性板の上に銅箔
を全面に接着し、エツチングで第７図のパターン
を作る。つまり、第７図において実線１１に示さ
れている部分が、銅箔がない部分となる。前述し
た様に本来電流シム用のコイルのためコイルに流
す電流は少なくてすみ、上記銅箔２３の板厚も薄
くてよいので、エツチングで製作が可能となる。
しかし、ゴーレイコイルを核磁気共鳴イメージン
グ装置の傾斜磁場コイルに用いた場合、パルス的
に駆動する。コイルの抵抗をＲ、インダクタンス
をＬとしたときのＬ／Ｒが数ｍｓ以内となり、さ
らに抵抗Ｒ分での発熱（i²R）が大きくならない
条件を満足しなければならず、上記銅箔２３の板
厚を厚くしなければならない。前記条件で検討す
ると板厚は３mm程度である。一般的に銅をエツチ
ング出来る板厚は最大0.7〜1.5mmで、上記３mmの
ものをエツチングすると銅を侵食する巾が大きく
なり、パターンが切断してしまうことになる。
又、別の製作方法として、ゴーレイパターンを細
分化して、そのＸ、Ｙ座標をNCフライス盤に入
力して、適切なエンドミル径で第７図実線１１部
分の上を加工し銅を削りとつてしまうということ
が考えられるがこの方法では切削抵抗、切削時の
発熱のために前記絶縁性板と銅板の接着がはかれ
るという欠点がある。

以上の様に、直線性、効率に優れたゴーレイコ
イルの製作に種々難点が存在していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、分析用NMR用電流シムコイ
ルを核磁気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイ
ルに採用した場合に生ずる。銅の板厚の増加につ
いて、あまり考慮されておらず、その製造方法に
は種々難点があつた。

本発明の目的は、上記傾斜磁場コイルを、直線
性、効率の優れている特性をかえずに、容易に製
作する手段を考慮し、直線性、効率、経済性に優
れた、傾斜磁場コイルを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第７図の中央部２７のパターンを実線部分が一
つの電流路になる様変更すれば、ゴーレイコイル
の特性をそのままにして実線部分が電流路になり
うることが、前述した論理から明確である。

本発明の目的は、絶縁板に、第７図の実線１１
部に相当する部分に溝を切り、それに銅線を挿入
し、一つの電流路を形成することにより達成され
る。

〔作用〕

第７図の実線１１部分を−電流路とすること
は、ゴーレイコイル本来の特性をかえずに、ある
径の一本の銅線でそのコイルを作り得ることを意
味し、実線部に溝をほつて、それに銅線に入れる
製作方法が可能となる。

〔実施例〕 以下本発明の実施例を第１図、第２図によつて
説明する。第１図ｃは第７図に示すゴーレイコイ
ルの実線１１の部分が電流路となる様、中央部２
７を変形させた図、第１図ｂはその断面図、第１
図ａは、断面拡大図である。この傾斜磁場コイル
は、絶縁板５に第１図ａの実線に相当する部分
に、巾Ｗ、深さＨで溝を切り、その中に銅より線
４を挿入することで、実線部分が一端が入力端
１′もう一方が出力端１″となる様な−電流路とな
る、Ｘ方向傾斜磁場コイル１を片面に作りさら
に、絶縁板５にＸ方向傾斜磁場コイル１と90度回
転したパターンの溝３を上記と同じ様に裏面に切
り、銅より線４を挿入し、Ｙ方向傾斜磁場コイル
２を作る構造となつている。この場合、溝巾Ｗ、
深さＨと銅より線径Ｐの関係は、Ｗ≧Ｐ、Ｈ≧Ｐ
がのぞましい。前述した様にＬ／Ｒが数ｍｓ以
下、抵抗分の発熱をおさえる等の条件から、Ｐ≒
３mm、Ｈ≒４mm、Ｗ≒３mmが具体的な値となる。

第２図ａ，ｂは、第１図の傾斜磁場コイルの取
付図である。なお、静磁場発生装置については、
第６図ａ，ｂで説明したものと同じである。第２
図において、２０：永久磁石、１８：ポールピー
ス、１９：環状突起部であり、１がＸ方向傾斜磁
場コイル、２がＹ方向の傾斜磁場コイルを示し、
９はＺ方向傾斜磁場コイル（ヘルムホルツコイ
ル）である。

溝の中に銅より線を挿入することで形成したＸ
方向傾斜磁場コイル１及びＹ方向傾斜磁場コイル
２を有する絶縁板５の両面に、各コイルが溝から
脱落するのを防止、および騒音を低減するため吸
音部材６をはつてある傾斜磁場コイルは、ポール
ピース１８の側面にネジ止めされた支持具８に、
コイル取付板７を介してネジ止めされている構造
となつている。Ｚ方向傾斜磁場コイル９は、吸音
部材６という絶縁層を介して、絶縁板５にネジ止
めされている。

以上の構造において、吸音部材６を用いず、溝
の中にエポキシ系接着剤を流しこむことにより、
銅より線の固定は可能であるが、磁場の中で電流
を流すことにより生ずる力（フレーミング左手の
法則）が、前述した様に電流をパルス的に流すた
め、絶縁板５をたたくことになる。よつて銅より
線を溝中で、弾性なく固定させたのでは、振動が
線形的に伝達し、傾斜磁場コイルの騒音が大とな
る。よつて本実施例では、銅より線を溝の中で、
画像上問題とならない程度遊ばせ、振動を非線形
で伝達させ、さらに面にはつた吸音部材６で騒音
を低減している。その他、実施例として第３図に
示す様、シリコンゴム系の接着剤１０を用いて、
弾性をもつて銅より線４を固定し、接着剤に防振
ゴムの役割をさせても騒音は低減出来る。

以上はゴーレイコイル中央部を変形させた実施
例であるが、発明者らが先に提案した傾斜磁場コ
イルの中央部を第４図に示す様変更することで、
実線部１１を一電流路と出来、前記の様に経済的
な、製作方法が可能となる。

いままでは静磁場発生装置を永久磁石を用いた
場合で説明したが、これに限定せず第５図に示す
様な、電磁石で磁気回路を構成する静磁場発生装
置にも適用できる。第５図で１２は上ヨーク、１
４がサイドヨーク、１５は下ヨークで、これら
は、透磁率の高い材質たとえば、低炭素鋼で構成
される。１３は、鉄芯であり、この回りに励磁用
コイル１６を複数回巻き、矢印の方向に電流を流
すことにより静磁場B₀を図示の方向に発生する。
この様な静磁場発生装置においても、実施例と同
じ傾斜磁場コイル１７を使用出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分析用NMRに用いている電
流シム用コイルの中で一次の補正用のものを核磁
気共鳴イメージング装置の傾斜磁場コイルとして
採用出来、直線性、効率にすぐれたコイルが実現
出来るばかりでなく、製造方法が簡単で非常に経
済的である。又、コイルを支持する部材、本実施
例でいうと絶縁板は、コイル間を一定にするため
たわみをおさえる様、板厚を厚くする傾向にある
が、本発明によれば、溝を切つた薄い部分でな
く、絶縁板自体の板厚で支持していると考えるこ
とが出来、しかも、両面にコイレを存在させてい
るので傾斜磁場コイルの全厚さを他の方法より薄
く出来る、従つて、被検体の入る空間を一定と考
えれば、静磁場発生装置の有効ギヤツプをせまく
でき、その面からも経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは本発明の一実施例の傾斜磁
場コイルの平面図、断面図、拡大図、第２図ａ，
ｂは第１図のコイル取付図と断面図、第３図はコ
イル固定法を説明する図、第４図は他の実施例の
傾斜磁場コイルの平面図、第５図は電磁石型静磁
場方式の立体図、第６図ａ，ｂは静磁場、傾斜磁
場コイルと被検体の関係図と立体図、第７図は従
来のゴーレイコイル平面図、第８図はゴーレイコ
イルの動作を説明する図である。 １……Ｘ方向傾斜磁場コイル、２……Ｙ方向傾
斜磁場コイル、３……溝、４……銅より線、５…
…絶縁板、６……吸着部材、１０……シリコンゴ
ム系接着剤、１７……傾斜磁場コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場
   発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検
   出する信号検出手段と、前記検出信号を使つて対
   象物体の物理的性質をあらわす画像を得る画像再
   構成手段とを備えた核磁気共鳴イメージング装置
   において、前記傾斜磁場のコイルが、非磁性でか
   つ非導電性の板状部材の表と裏に90度座標の違う
   傾斜磁場発生に必要な同一の幾何学パターンを持
   つ溝を設け、各々の溝に、銅線を配設して形成さ
   れていることを特徴とする各磁気共鳴イメージン
   グ装置。 ２ 前記傾斜磁場コイルはゴーレイコイルの電流
   を流す部分と、絶縁されている部分とを逆にし、
   一電流路となる様にパターン化したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴イメ
   ージング装置。 ３ 前記板状部材の溝は銅線の太さ以上の深さを
   有し、該溝に銅線が配設された部材の上面に吸音
   部材を接着したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の核磁気共鳴イメージング装置。 ４ 前記溝に配設された銅線を硬化しても弾性の
   ある接着剤で固定したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の核磁気共鳴イメージング装
   置。 ５ 前記銅線がより線であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴イメージン
   グ装置。