JPH0576507A

JPH0576507A - 傾斜磁場コイルおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0576507A
Application number: JP3243614A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Shimada; 友二島田; Tatsuya Onoe; 達也尾上; Yasuyuki Tawara; 恭幸田原; Toshiki Idemaru; 俊樹出丸; Takeshi Kataoka; 武司片岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2714503B2

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、所望の出力強度で、所望の傾斜
分布で磁界を発生できる傾斜磁場コイルを得ることを目
的とする。【構成】コイル導体２１は所定の指紋状のコイルパタ
ーン形状に形成され、傾斜磁場コイル巻枠２０の外周面
の所定の位置に取り付けられている。このコイル導体２
１は、あらかじめ銅等の導体薄板から所定のコイルパタ
ーン形状に切り出され、その表面に絶縁皮膜２３および
熱硬化接着剤２４が被覆されたコイル素線２２を複数本
積層し、熱硬化して積層一体化したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば磁気共鳴イメ
ージング装置に用いられる勾配磁界を発生する傾斜磁場
コイルおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の磁気共鳴イメージング装置
のガントリー部を示す破断斜視図であり、図において１
は被検体である患者、２は患者搬送用ベッド、３は患者
１を包囲するように配設され、患者１の生体組織の原子
核種を選択的にラーモアの周波数で才差運動させるため
の均一な一定の静磁界を発生させるマグネット、４はこ
のマグネット３の内部に配設され、一定の傾斜分布をも
つ磁界を発生する傾斜磁場コイル、５はＲＦアンテナで
ある。

【０００３】つぎに、従来の磁気共鳴イメージング装置
の動作について説明する。まず、患者１を患者搬送用ベ
ッド２にのせ、マグネット３内部に収容する。マグネッ
ト３内部（撮像空間）では、マグネット３が均一な静磁
界を設定し、傾斜磁場コイル４にあらかじめ計算された
パルス状電流を通電してパルス状の傾斜分布をもつ磁界
を発生させて、この静磁界に重畳している。ここで、静
磁界Ｈ₀中に置かれた原子核はｆ₀＝ｒＨ₀／２π（ｒは
核磁気回転比と呼ばれる定数）なる周波数をもつ高周波
磁界と共鳴するものであり、撮像空間では、傾斜磁場コ
イル４により静磁界にｚ方向の傾斜が与えられており、
特定の周波数をもつ高周波磁界を照射すると、特定の位
置のｚ軸に直交する面の原子核だけが共鳴することにな
る。

【０００４】そこで、患者１の特定された撮像部位のラ
ーモア周波数と等しい周波数をもつ回転磁界をＲＦアン
テナ５から照射すると、患者１の特定された撮像部位の
原子核が磁気共鳴し、この磁気共鳴信号から生体中の水
素原子分布が断層像として撮影される。

【０００５】つぎに、上記傾斜磁場コイル４の構造につ
いて説明する。図５は例えば特開平１ー２２０８０６号
公報に記載された従来の傾斜磁場コイルを示す展開図で
あり、この傾斜磁場コイル４は、巻き進むに従って曲率
が変化していく指紋状のコイルパターン６を円筒に丸め
て構成されている。また、図６の（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ例えば特開昭６２ー１９４８４２号公報に記載され
た従来の傾斜磁場コイルの内側コイルおよび外側コイル
の展開図であり、この傾斜磁場コイル４は、一定の傾斜
分布をもつ磁界を発生する内側コイル７とマグネット３
の構造物に誘起する誘導電流の影響を除去する外側コイ
ル８とを同心配置してなり、内側および外側コイル７、
８には、巻き進むに従って曲率が変化していく指紋状の
コイルパターン７ａ、８ａが形成されている。

【０００６】ここで、コイルパターン６、７ａ、８ａ
は、例えば特開平１ー２２０８０６号公報に記載されて
いるように、流れ関数（傾斜磁場コイルの表面電流の流
れのことごとくの領域に源又はシンク、即ち、流れがそ
こで発生したりそこで消滅する点がないような流れを記
述する）の予定の階段形の寸法だけ隔たる多数の流線を
グラフに描き、各々の閉曲線をある点で切り、各々の曲
線を隣の曲線と結合して渦巻形巻線パターンを形成する
ことによって導き出される。また、切る点が略同一直線
上にあって、渦巻形巻線パターンの位置板内側の部分に
結合するためにコイルの外側から持ち込む導線を、流れ
を切る影響を実質的に相殺するような平行配置にするこ
とができるようにするのが好ましい。

【０００７】さらに、従来の傾斜磁場コイル４は、例え
ば実開昭６３ー１２０６１２号公報に記載された図７の
（ａ）、（ｂ）に示すように、型枠９の底面に所定のコ
イルパターンに従って設けられたガイドピン１０に沿っ
て線状の導体１１を巻き付け、硬化後も可撓性を有する
硬化剤１２を型枠９に流し込んで導体１１と一体化した
コイル材１３を円筒状のボビン１４に取り付けて作製し
ていた。

【０００８】しかしながら、上記従来の製造方法では、
設計値どおりの指紋状のコイルパターンを形成するため
に、ガイドピン１０を多数用いることになり、ガイドピ
ン１０の作製および取付作業が必要となり、製作時間が
長時間となるとともに製作費が高くなってしまってい
た。

【０００９】このようにして作製された傾斜磁場コイル
は、コイルパターンの小さな曲率の部位では、径の小さ
なガイドピン１０を用いる必要があり、ガイドピン１０
の剛性が確保できずにガイドピン１０の折れ、曲がりが
発生し、所望のコイルパターンが得られにくく、仮にガ
イドピン１０の剛性が確保できても、曲げ応力により導
体１１表面に塗布形成されているエナメル絶縁皮膜にク
ラックが発生したり、導体１１自身にクラックが発生す
ることがあり、さらには可撓性を有する硬化剤１２で導
体１１のコイルパターン形状を確保しているので、コイ
ルの巻装後のスプリングバックやホビン１４に取り付け
時の曲げにより、コイルパターンが変形することがあ
り、所望の出力特性が得られないことがあった。

【００１０】あるいは、例えば特開昭６２ー１９４８４
２号公報に記載されたように、銅箔が貼り付けられた印
刷配線板の銅箔をエッチングにより所定のコイルパター
ンを形成し、円筒状のホビン１４に取り付けて作製して
いた。

【００１１】しかしながら、上記従来の製造方法では、
エッチングによりコイルパターンを形成しているので、
設計値のパターンを高精度で作製することができるもの
の、導体１１を形成する銅箔の厚さが通常２ｍｍ以下と
薄く、コイル断面積が小さくなるので、電流容量を確保
できなかった。このようにして作製された傾斜磁場コイ
ルは、通常の全身用磁気共鳴イメージング装置におけ
る、例えば３５ｃｍ直径球の広い撮像空間に０．３〜１
ガウス／ｃｍ程度の強い磁界勾配を発生させるために通
電する必要がある数百Ａ程度の電流容量を確保できず、
所望の出力特性が得られないことがあった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の傾斜磁場コイル
は以上のように、型枠９の底面に所定のコイルパターン
に従って設けられたガイドピン１０に沿って線状の導体
１１を巻き付け、硬化後も可撓性を有する硬化剤１２を
型枠９に流し込んで導体１１と一体化したコイル材１３
を、あるいはエッチングしてコイルパターンを形成した
印刷配線板を、円筒状のボビン１４に取り付けて構成し
ているので、コイルパターンが変形したり、導体１１の
絶縁皮膜や導体１１自身にクラックが発生したり、ある
いは導体１１の断面積が小さくなり、所定の出力特性が
得られないという課題があった。

【００１３】また、従来の傾斜磁場コイルの製造方法は
以上のように、型枠９の底面に所定のコイルパターンに
従って設けられたガイドピン１０に沿って線状の導体１
１を巻き付け、硬化後も可撓性を有する硬化剤１２を型
枠９に流し込んで導体１１と一体化したコイル材１３を
円筒状のホビン１４に取り付けて作製しているので、ガ
イドピン１０の作製および取付作業が必要となり、製作
時間が長時間となるとともに製作費が高くなってしまう
という課題があり、あるいは銅箔が貼り付けられた印刷
配線板をエッチングして所望のコイルパターンを形成し
た後、円筒状のホビン１４に取り付けて製造しているの
で、電流容量を確保できず、所望の出力特性の傾斜磁場
コイルを製造できないという課題もあった。

【００１４】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、指紋状のコイルパターンが設計
値どおりに形成でき、コイル断面積が大きくとれ、所望
の勾配の傾斜磁界を発生でき、所望の出力強度が得られ
る傾斜磁場コイルを得ることを目的とする。

【００１５】そして、この発明は、所望の勾配の傾斜磁
界を発生でき、所望の出力強度が得られる傾斜磁場コイ
ルを、簡便に、短時間に、安価に作製できる傾斜磁場コ
イルの製造方法を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る傾斜磁場コイルは、傾斜磁場コイル巻枠と、あらか
じめ導体薄板から所定の指紋状のコイルパターン形状に
形成され、傾斜磁場コイル巻枠の外周面に積層して取り
付けられた複数本のコイル素線とを備えるものである。

【００１７】また、この発明の第２の発明に係る傾斜磁
場コイルの製造方法は、導体薄板から所定の指紋状のコ
イルパターン形状にコイル素線を切り出した後、このコ
イル素線を複数本積層して傾斜磁場コイル巻枠の外周面
に取り付けるものである。

【００１８】

【作用】この発明の第１の発明に係る傾斜磁場コイルに
おいては、コイル素線があらかじめ導体薄板から所定の
指紋状のコイルパターン形状に形成されているので、コ
イル素線を設計値のコイルパターン形状に高精度に形成
できるとともに、取り付け時の曲げによるコイル素線の
パターン変形を防止でき、さらにコイル素線を積層して
いるので、所望のコイル断面積を容易に確保でき、所望
の出力強度の傾斜磁界を発生することができる。

【００１９】また、この発明の第２の発明に係る傾斜磁
場コイルの製造方法においては、導体薄板から所定のコ
イルパターン形状にコイル素線を切り出した後、このコ
イル素線を複数本積層して傾斜磁場コイル巻枠の外周面
に取り付けているので、コイル素線のコイルパターンを
設計値どうりに形成でき、取り付け時の曲げによるコイ
ル素線のパターン変形を防止でき、コイル断面積を確保
でき、所望の出力強度の傾斜磁界を発生できる傾斜磁場
コイルを、簡便に、短時間で安価に製造することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．図１の（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の
実施例１を示す傾斜磁場コイルの斜視図および要部断面
図であり、図において２０は合成樹脂、例えばガラスエ
ポキシ樹脂あるいはフェノール樹脂で形成された円筒状
の傾斜磁場コイル巻枠、２１はこの傾斜磁場コイル巻枠
２０の外周面に取り付けられた所望のコイルパターンの
コイル導体、２２は所望の指紋状のコイルパターン形状
に形成されたコイル素線、２３はコイル素線２２表面に
ポリビニールホルマール（ＰＶＦ）等の電気絶縁剤を塗
布して形成された絶縁皮膜、２４はこの絶縁皮膜２３表
面に例えばブチラール等を塗布して形成された熱硬化接
着剤である。

【００２１】つぎに、図２の（ａ）〜（ｃ）に基づいて
上記実施例１による傾斜磁場コイルの製造方法について
説明する。まず、制御切断機、例えばワイヤーカットを
用い、厚み１ｍｍの銅等の導体薄板２５を、高加工精度
で設計値の指紋状のコイルパターン形状に切り出して、
図２の（ａ）に示すように、所望のコイルパターン形状
のコイル素線２２を作製する。ついで、このコイル素線
２２の表面にＰＶＦを塗布して絶縁皮膜２３を形成した
後、ブチラールを塗布して熱硬化接着剤２４を形成す
る。

【００２２】その後、図２の（ｂ）に示すように、傾斜
磁場コイル巻枠２０の外周面と同等の外径を有する型枠
２６内に、絶縁皮膜２３、熱硬化接着剤２４が形成され
たコイル素線２２を所定の通電断面積を得るように複数
本積層配置し、１００℃に加熱して熱硬化接着剤２４を
熱硬化させ、コイル素線２２のそれぞれが互いに電気的
に絶縁された状態で、傾斜磁場コイル巻枠２０の外径形
状に湾曲して一体化されたコイル導体２１を作製する。
さらに、図２の（ｃ）に示すように、コイル導体２１を
傾斜磁場コイル巻枠２０の外周面の所定の位置に接着剤
等で取り付け、傾斜磁場コイルを作製する。

【００２３】このように作製された傾斜磁場コイルは、
図４に示した磁気共鳴イメージング装置に用いられ、従
来の傾斜磁場コイル４と同様に動作する。

【００２４】ここで、上記実施例１による傾斜磁場コイ
ルによれば、コイル素線２２が導体薄板２５からあらか
じめ設計値の指紋状のコイルパターン形状に切り出され
ているので、コイルパターンの形状精度が確保できて所
望の傾斜分布の磁界が得られ、コイル素線２２を複数本
積層しているので、コイル導体２１の通電断面積を確保
できて所望の磁界強度が得られ、さらに積層されたコイ
ル素線２２間が絶縁皮膜２３で電気的に絶縁されている
ので、渦電流の発生が少なく損失が低減できる効果が得
られる。

【００２５】さらに、上記実施例１による傾斜磁場コイ
ルの製造方法によれば、導体薄板２５からあらかじめ設
計値の指紋状のコンルパターン形状にコイル素線２２を
切り出し、このコイル素線２２の表面に絶縁皮膜２３お
よび熱硬化接着剤２４を被覆した後、所定本数のコイル
素線２２を傾斜磁場コイル巻枠２０の外径形状に湾曲し
た状態で一体化してコイル導体２１を形成し、さらにこ
のコイル導体２１を傾斜磁場コイル巻枠２０の外周面の
所定の位置に取り付けているので、所望の強度、勾配の
傾斜磁界を発生でき、損失の少ない傾斜磁場コイルを簡
便に、短時間で安価に製造することができる効果があ
る。

【００２６】実施例２．図３はこの発明の実施例２を示
す傾斜磁場コイルの斜視図であり、図において２７は傾
斜磁場コイル巻枠２０の外側に同心配置された外周コイ
ル巻枠、２８は外周コイル巻枠２７の外周面に取り付け
られ、マグネット３の構造物に誘起する誘導電流をシー
ルドする指紋状のコイルパターンを有するコイル導体で
ある。

【００２７】つぎに、上記実施例２による傾斜磁場コイ
ルの製造方法を説明する。まず、上記実施例１と同様に
して、一定の傾斜分布をもつ磁界を発生するコイル導体
２１を取り付けた傾斜磁場コイル巻枠２０を作製する。
ついで、コイル導体２１と同様に、導体薄板２５からあ
らかじめマグネット３の構造物に誘起する誘導電流をシ
ールドする指紋状のコイルパターン形状にコイル素線を
切り出し、このコイル素線の表面に絶縁皮膜および熱硬
化接着剤を塗布した後、このコイル素線を外周コイル巻
枠２７の外周面と同等の外径を有する型枠内に、絶縁皮
膜、熱硬化接着剤が形成されたコイル素線を所定の通電
断面積を得るように複数本積層配置し、加熱して熱硬化
接着剤を熱硬化させ、コイル素線のそれぞれが互いに電
気的に絶縁された状態で、外周コイル巻枠２７の外径形
状に湾曲して一体化されたコイル導体２８を作製する。

【００２８】その後、このコイル導体２８を外周コイル
巻枠２７の外周面の所定の位置に接着固定する。そこ
で、傾斜磁場コイル巻枠２０と外周コイル巻枠２７とを
同心配置して傾斜磁場コイルを作製する。このようにし
て作製された傾斜磁場コイルは、一定の傾斜分布をもつ
磁界を発生するとともに、マグネット３の構造物に誘起
する誘導電流の影響を除去する傾斜磁場コイルが得られ
る。

【００２９】実施例３．上記実施例１では、導体薄板２
５から所定の指紋状のコイルパターン形状に切り出した
コイル素線２２の表面に絶縁皮膜２３および熱硬化接着
剤２４を被覆した後、傾斜磁場コイル巻枠２０の外周径
に等しい外径を有する型枠２６内に複数本のコイル素線
２２を積層配置し加熱して、熱硬化接着剤２４を熱硬化
させて複数本のコイル素線２２を積層一体化してコイル
導体２１を作製するものとしているが、この実施例３で
は、導体薄板２５から所定の指紋状のコイルパターン形
状に切り出したコイル素線２２の表面に絶縁皮膜２３を
被覆した後、傾斜磁場コイル巻枠２０の外周径に等しい
外径を有する型枠２６内に複数本のコイル素線２２を積
層配置し、接着剤２４により複数本のコイル素線２２を
結束一体化して、傾斜磁場コイル巻枠２０の外径形状に
湾曲したコイル導体２１を作製するものとし、同様の効
果を奏する。

【００３０】実施例４．上記実施例１では、導体薄板２
５から所定の指紋状のコイルパターン形状に切り出した
コイル素線２２の表面に絶縁皮膜２３および熱硬化接着
剤２４を被覆した後、傾斜磁場コイル巻枠２０の外周径
に等しい外径を有する型枠２６内に複数本のコイル素線
２２を積層配置し加熱して、熱硬化接着剤２４を熱硬化
させて複数本のコイル素線２２を積層一体化してコイル
導体２１を作製するものとしているが、この実施例４で
は、導体薄板２５から所定の指紋状のコイルパターン形
状に切り出したコイル素線２２の表面に絶縁皮膜２３を
被覆した後、傾斜磁場コイル巻枠２０の外周径に等しい
外径を有する型枠２６内に複数本のコイル素線２２を積
層配置し、型枠２６にエポキシ樹脂を注入、硬化して複
数本のコイル素線２２を一体化して、傾斜磁場コイル巻
枠２０の外径形状の湾曲した円弧状のコイル導体２１を
作製するものとし、同様の効果を奏する。

【００３１】なお、上記各実施例では、制御切断機とし
てワイヤーカットにより導体薄板２５から設計値のコイ
ルパターン形状にコイル素線２２を切り出しているが、
レーザもしくはウォータジェットを用いた切断機であっ
てもよい。

【００３２】また、上記各実施例では、コイル素線２２
を形成する導体薄板２５を銅としているが、材質は導電
材料であればよく、例えばアルニウムであってもよい。

【００３３】さらに、上記各実施例では、コイル導体２
１のコイルパターンは、流れ関数の予定の階段形の寸法
だけ隔たる多数の流線をグラフに描き、各々の閉曲線を
ある点で切り、各々の曲線を隣の曲線と結合して渦巻形
巻線パターンを形成することによって導き出される指紋
状のパターンとしているが、この発明はこのコイルパタ
ーンに限らず、例えば特開昭６２ー１４３０１２号公報
に記載されるコイルパターンを用いても同様の効果を奏
する。

【００３４】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３５】この発明の第１の発明に係る傾斜磁場コイ
ルは、あらかじめ導体薄板から所定の指紋状のコイルパ
ターン形状に形成されたコイル素線を複数本積層して、
傾斜磁場コイル巻枠の外周面に取り付けているので、コ
イル素線のコイルパターン形状を高精度に形成でき、通
電断面積を確保でき、所望の出力強度で所望の傾斜分布
の磁界を発生することができる。

【００３６】また、この発明の第２の発明の係る傾斜磁
場コイルの製造方法は、導体薄板から所定の指紋状のコ
イルパターン形状にコイル素線を切り出した後、コイル
素線を複数本積層して傾斜磁場コイル巻枠の外周面に取
り付けているので、所望の出力強度で所望の傾斜分布の
磁界を発生する傾斜磁場コイルを、簡便に、短時間で、
安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の実施例１を示す傾斜磁場コ
イルの斜視図であり、（ｂ）はこの発明の実施例１を示
す傾斜磁場コイルの要部断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれこの発明の実施例１
を示す傾斜磁場コイルの製造方法の工程図である。

【図３】この発明の実施例２を示す傾斜磁場コイルの斜
視図である。

【図４】従来の磁気共鳴イメージング装置のガントリー
部を示す破断斜視図である。

【図５】従来の傾斜磁場コイルの一例を示す展開図であ
る。

【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の傾斜磁場コイ
ルの内側コイルおよび外側コイルを示す展開図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の傾斜磁場コイ
ルの製造方法を説明する工程図である。

【符号の説明】

２０傾斜磁場コイル巻枠２１コイル導体２２コイル素線２５導体薄板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｆ 5/00 Ｃ 4231−5Ｅ (72)発明者出丸俊樹赤穂市天和651番地三菱電機株式会社赤穂製作所内 (72)発明者片岡武司赤穂市天和651番地三菱電機株式会社赤穂製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】傾斜磁場コイル巻枠と、あらかじめ導体
薄板から所定の指紋状のコイルパターン形状に形成さ
れ、前記傾斜磁場コイル巻枠の外周面に積層して取り付
けられた複数本のコイル素線とを備えたことを特徴とす
る傾斜磁場コイル。
【請求項２】導体薄板から所定の指紋状のコイルパタ
ーン形状にコイル素線を切り出した後、前記コイル素線
を複数本積層して傾斜磁場コイル巻枠の外周面に取り付
けることを特徴とする傾斜磁場コイルの製造方法。