JPH0614900A - 勾配磁場コイルの製造方法及び勾配磁場用コイル単位並びに勾配磁場コイル - Google Patents
勾配磁場コイルの製造方法及び勾配磁場用コイル単位並びに勾配磁場コイルInfo
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- JPH0614900A JPH0614900A JP4175443A JP17544392A JPH0614900A JP H0614900 A JPH0614900 A JP H0614900A JP 4175443 A JP4175443 A JP 4175443A JP 17544392 A JP17544392 A JP 17544392A JP H0614900 A JPH0614900 A JP H0614900A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 勾配磁場のリニアリティの良い勾配磁場コイ
ルの製造方法及び勾配磁場用コイル単位並びに勾配磁場
コイルを提供することである。 【構成】 電流分布ＪｒとＪφの式においてφ＝０とし
て係数Ｓｎ，Ｃｍを必要とする領域内で必要とする勾配
磁場のリニアリティを得るように最適化演算を行い、電
流分布曲線を求め、この曲線と横軸との挾む面積中、正
の部分の面積の和を巻数で等積分割して分割点間に巻線
の位置を定め、次にφを少しずつ増やしつつφ＝９０°
までの範囲に亘って計算して巻線の位置を定め、コイル
のパターンを設定して導体を配置する。
ルの製造方法及び勾配磁場用コイル単位並びに勾配磁場
コイルを提供することである。 【構成】 電流分布ＪｒとＪφの式においてφ＝０とし
て係数Ｓｎ，Ｃｍを必要とする領域内で必要とする勾配
磁場のリニアリティを得るように最適化演算を行い、電
流分布曲線を求め、この曲線と横軸との挾む面積中、正
の部分の面積の和を巻数で等積分割して分割点間に巻線
の位置を定め、次にφを少しずつ増やしつつφ＝９０°
までの範囲に亘って計算して巻線の位置を定め、コイル
のパターンを設定して導体を配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＭＲＩ（磁気共鳴画像撮
影装置）に用いる勾配磁場コイルの製造方法及び勾配磁
場用コイル単位並びに勾配磁場コイルに関する。
影装置）に用いる勾配磁場コイルの製造方法及び勾配磁
場用コイル単位並びに勾配磁場コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴現象を用いて特定原子核に注目
して被検体の断層像を得る装置にＭＲＩがある。
して被検体の断層像を得る装置にＭＲＩがある。
【０００３】被検体内のＨ，Ｆ，Ｎａ，Ｃ，Ｐ等の原子
核はそれぞれ個別の磁気モーメントμを持っており、こ
れを磁場の方向がｚ軸方向である静磁場Ｈ0 中に置くと
これらの原子核は歳差運動を行う。この歳差運動の角周
波数ω0 は次式で与えられる。
核はそれぞれ個別の磁気モーメントμを持っており、こ
れを磁場の方向がｚ軸方向である静磁場Ｈ0 中に置くと
これらの原子核は歳差運動を行う。この歳差運動の角周
波数ω0 は次式で与えられる。
【０００４】ω0 ＝γＨ0 γは核磁気回転比と呼ばれ、原子に固有の定数である。
磁気モーメントμは種々の方向を向いているが、μの平
均をＭ′とすると、Ｍ′はｚ軸方向を向く。この状態で
ｘ軸方向からω0 と同じ角周波数を持つ電磁場を印加す
ると、Ｍ′はｙ軸方向に倒れ始める。この時、ｙ軸方向
に受信コイルを配置すると、コイルにはＭ′に比例した
高周波電流が誘起される。この高周波電流に基づいて被
検体の断層像を得ることができる。
磁気モーメントμは種々の方向を向いているが、μの平
均をＭ′とすると、Ｍ′はｚ軸方向を向く。この状態で
ｘ軸方向からω0 と同じ角周波数を持つ電磁場を印加す
ると、Ｍ′はｙ軸方向に倒れ始める。この時、ｙ軸方向
に受信コイルを配置すると、コイルにはＭ′に比例した
高周波電流が誘起される。この高周波電流に基づいて被
検体の断層像を得ることができる。
【０００５】ＭＲＩでは被検体内の断層像を得るため
に、断層像のスライス位置決め及び断面内の位置情報を
得るため勾配磁場を用いる。静磁場の方向であるｚ軸方
向の勾配磁場を発生させる手法として、向きの異なる電
流を流す２個のコイルをｚ軸方向に配置した勾配磁場コ
イルを用いている。
に、断層像のスライス位置決め及び断面内の位置情報を
得るため勾配磁場を用いる。静磁場の方向であるｚ軸方
向の勾配磁場を発生させる手法として、向きの異なる電
流を流す２個のコイルをｚ軸方向に配置した勾配磁場コ
イルを用いている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】静磁場を形成する磁石
装置には、図１２に示す永久磁石による対向型磁石が用
いられることがある。図は対向型磁石の断面を示し、磁
界Ｈ0 はｚ軸方向にかけられている。図において、１は
永久磁石で、図の上下に対向して設けられている。２は
上下に対向している永久磁石１を磁気的に接続して磁気
回路を構成するヨーク、３は磁場を均一化するための整
磁板である。被検体は上下の永久磁石の間に紙面に垂直
な方向に配置される。
装置には、図１２に示す永久磁石による対向型磁石が用
いられることがある。図は対向型磁石の断面を示し、磁
界Ｈ0 はｚ軸方向にかけられている。図において、１は
永久磁石で、図の上下に対向して設けられている。２は
上下に対向している永久磁石１を磁気的に接続して磁気
回路を構成するヨーク、３は磁場を均一化するための整
磁板である。被検体は上下の永久磁石の間に紙面に垂直
な方向に配置される。
【０００７】図１３はこの対向型永久磁石を用いた磁石
装置において、ｘ軸方向若しくはｙ軸方向の勾配磁場コ
イルに用いられているアンダーソン型コイルの概略構造
図である。アンダーソン型コイルは図示のように矩形の
コイルを２個同一平面上におき、更に同様のコイルをｚ
軸上の下部に前記のコイルに平行に設置したコイルであ
る。
装置において、ｘ軸方向若しくはｙ軸方向の勾配磁場コ
イルに用いられているアンダーソン型コイルの概略構造
図である。アンダーソン型コイルは図示のように矩形の
コイルを２個同一平面上におき、更に同様のコイルをｚ
軸上の下部に前記のコイルに平行に設置したコイルであ
る。
【０００８】図において、４Ａ，４Ｂは同一平面上に置
いた上部コイルで、４Ａは左上部コイル、４Ｂは右上部
コイルである。５Ａ，５Ｂはそれぞれ左上部コイル４
Ａ，右上部コイル４Ｂの直下に２Ｚ0 の距離をおいて設
置された下部コイルで、５Ａは左下部コイル、５Ｂは右
下部コイルである。
いた上部コイルで、４Ａは左上部コイル、４Ｂは右上部
コイルである。５Ａ，５Ｂはそれぞれ左上部コイル４
Ａ，右上部コイル４Ｂの直下に２Ｚ0 の距離をおいて設
置された下部コイルで、５Ａは左下部コイル、５Ｂは右
下部コイルである。
【０００９】各コイルの矩形の長辺をＬ、短辺をＷと
し、左右のコイルの間隔をＳとして、Ｗ＝１．５５
Ｚ0 ，Ｓ＝０．８３Ｚ0 の関係を保ち、コイル構成され
る。このようなアンダーソン型コイルでは、勾配磁場の
直線性が良くない。
し、左右のコイルの間隔をＳとして、Ｗ＝１．５５
Ｚ0 ，Ｓ＝０．８３Ｚ0 の関係を保ち、コイル構成され
る。このようなアンダーソン型コイルでは、勾配磁場の
直線性が良くない。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、リニアリティの良い勾配磁場を得るための勾配磁場
コイルの製造方法及び勾配磁場用コイル単位並びに勾配
磁場コイルを提供することである。
で、リニアリティの良い勾配磁場を得るための勾配磁場
コイルの製造方法及び勾配磁場用コイル単位並びに勾配
磁場コイルを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明において、第１の発明は、２次元空間の電流分布Ｊ
ｒ，Ｊφを下記に示す式
発明において、第１の発明は、２次元空間の電流分布Ｊ
ｒ，Ｊφを下記に示す式
【００１２】
【数２】
【００１３】で表現し、式中の係数Ｓｎ，Ｃｍを、必要
とする空間領域で必要とする勾配磁場のリニアリティが
得られるように最適化計算を行って求める段階と、求め
た前記係数Ｓｎ，Ｃｍに基づいて得た勾配磁場コイルの
電流分布Ｊｒ，Ｊφを用いて２次元平面上のコイルパタ
ーンを定める段階を具備することを特徴とするものであ
る。
とする空間領域で必要とする勾配磁場のリニアリティが
得られるように最適化計算を行って求める段階と、求め
た前記係数Ｓｎ，Ｃｍに基づいて得た勾配磁場コイルの
電流分布Ｊｒ，Ｊφを用いて２次元平面上のコイルパタ
ーンを定める段階を具備することを特徴とするものであ
る。
【００１４】第２の発明は、係数Ｓｎ，Ｃｍを勾配磁場
のリニアリティが得られるように求める最適化計算を最
小二乗法を用いて行うことを特徴とするものである。第
３の発明は、係数Ｓｎ，Ｃｍを勾配磁場のリニアリティ
が得られるように求める最適化計算を線型計画法を用い
て行うことを特徴とするものである。
のリニアリティが得られるように求める最適化計算を最
小二乗法を用いて行うことを特徴とするものである。第
３の発明は、係数Ｓｎ，Ｃｍを勾配磁場のリニアリティ
が得られるように求める最適化計算を線型計画法を用い
て行うことを特徴とするものである。
【００１５】第４の発明は、対称的な２つの半円平面に
鏡面対象に形成された２つの電路であって、各電路は、
直列に接続された複数の弓形の渦巻パターンからなり、
複数の弓形の渦巻パターンは、円の中心から周縁に向か
って漸次増大するほぼ同心的な弧状部分を有することを
特徴とするものである。
鏡面対象に形成された２つの電路であって、各電路は、
直列に接続された複数の弓形の渦巻パターンからなり、
複数の弓形の渦巻パターンは、円の中心から周縁に向か
って漸次増大するほぼ同心的な弧状部分を有することを
特徴とするものである。
【００１６】第５の発明は、静磁場空間内で所定の距離
をおいて対面する１対の第４の発明に記載のコイル単位
からなることを特徴とするものである。
をおいて対面する１対の第４の発明に記載のコイル単位
からなることを特徴とするものである。
【００１７】
【作用】電流分布の式において、式中の係数Ｓｎ，Ｃｍ
を２次元電流分布Ｊｒ，Ｊφによって作られる勾配磁場
のリニアリティが目的とする性能が得られるよう線型計
画法アルゴリズム又は最小二乗法により最適化し、この
係数を適用した電流分布の式から巻数の位置を定める。
を２次元電流分布Ｊｒ，Ｊφによって作られる勾配磁場
のリニアリティが目的とする性能が得られるよう線型計
画法アルゴリズム又は最小二乗法により最適化し、この
係数を適用した電流分布の式から巻数の位置を定める。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の勾配磁場コイル
のパターン図、図２は勾配磁場コイルの配置図である。
図１のように、コイルパターンは対称的な２つの半円平
面に鏡面対称に形成された２つの電路であって、各電路
は、直列に接続された複数の弓形の渦巻パターンからな
り、複数の弓形の渦巻パターンは、円の中心から周縁に
向かって漸次増大するほぼ同心的な弧状部分を有するも
のとなっている。図２において、１１はｚ軸に垂直な面
に作られた図１のパターンを持つコイルＡ、１２はコイ
ルＡ１１の下方に２Ｚ0 の距離の位置に設けたコイルＡ
１１と同一の電流パターンを有するコイルＢで、コイル
Ａ１１とコイルＢ１２の一番外側のパターンの半径はＲ
0 である。
に説明する。図１は本発明の一実施例の勾配磁場コイル
のパターン図、図２は勾配磁場コイルの配置図である。
図１のように、コイルパターンは対称的な２つの半円平
面に鏡面対称に形成された２つの電路であって、各電路
は、直列に接続された複数の弓形の渦巻パターンからな
り、複数の弓形の渦巻パターンは、円の中心から周縁に
向かって漸次増大するほぼ同心的な弧状部分を有するも
のとなっている。図２において、１１はｚ軸に垂直な面
に作られた図１のパターンを持つコイルＡ、１２はコイ
ルＡ１１の下方に２Ｚ0 の距離の位置に設けたコイルＡ
１１と同一の電流パターンを有するコイルＢで、コイル
Ａ１１とコイルＢ１２の一番外側のパターンの半径はＲ
0 である。
【００１９】図１はコイルＡ１１及びコイルＢ１２の電
流パターンの図である。この電流パターンの構成は次の
ようにして得られる。コイル平面上の各点における磁場
ポテンシャルの誤差を最小にするパターンを求めるた
め、次式により磁場ポテンシャルｕを求める。このコイ
ルＡ１１の磁場ポテンシャルは、極座標表示で、 ｕ＝ｆ（ｒ／Ｒ0 ）・ｃｏｓφ の分布をしている。ここでｆ（ｒ）の関数として、三角
関数で展開するものとし、（１）式に詳細を示す。ここ
で、電流分布はＺ＝±Ｚｍに限定するものとする。
流パターンの図である。この電流パターンの構成は次の
ようにして得られる。コイル平面上の各点における磁場
ポテンシャルの誤差を最小にするパターンを求めるた
め、次式により磁場ポテンシャルｕを求める。このコイ
ルＡ１１の磁場ポテンシャルは、極座標表示で、 ｕ＝ｆ（ｒ／Ｒ0 ）・ｃｏｓφ の分布をしている。ここでｆ（ｒ）の関数として、三角
関数で展開するものとし、（１）式に詳細を示す。ここ
で、電流分布はＺ＝±Ｚｍに限定するものとする。
【００２０】
【数３】
【００２１】（１）式から、（２）式，（３）式の電流
分布Ｊｒ，Ｊφの式が得られる。ここで、Ｊｒはｒ成
分，Ｊφはφ方向成分である。Ｊｒ，Ｊφを次に示す。
分布Ｊｒ，Ｊφの式が得られる。ここで、Ｊｒはｒ成
分，Ｊφはφ方向成分である。Ｊｒ，Ｊφを次に示す。
【００２２】
【数４】
【００２３】（２）式，（３）式からコイルパターンを
求める計算の手順を以下に説明する。先ず、φ＝０にお
ける電流分布を求める。φ＝０というのはｘ軸上の点を
求めることである。従って、（２）式はＪｒ＝０とな
る。
求める計算の手順を以下に説明する。先ず、φ＝０にお
ける電流分布を求める。φ＝０というのはｘ軸上の点を
求めることである。従って、（２）式はＪｒ＝０とな
る。
【００２４】（３）式において、式中に含まれる各項単
独の電流分布をもつコイルに単位電流を流した時に作ら
れる磁場をビオ・サバールの法則により計算し、例えば
Ｓ1以外の項の係数Ｓ2 〜Ｓ4 ，Ｃ1 〜Ｃ3 を零とした
Ｊφ＝−Ｓ1 ・π・cos （πｒ／Ｒ0 ）の電流分布をも
つコイルに単位電流を流したものと想定し、必要領域内
の各点での磁場を計算する。以下、同様にＳ2 の項，Ｓ
3 の項と次々に計算すれば、ファイルＡが作成できる。
独の電流分布をもつコイルに単位電流を流した時に作ら
れる磁場をビオ・サバールの法則により計算し、例えば
Ｓ1以外の項の係数Ｓ2 〜Ｓ4 ，Ｃ1 〜Ｃ3 を零とした
Ｊφ＝−Ｓ1 ・π・cos （πｒ／Ｒ0 ）の電流分布をも
つコイルに単位電流を流したものと想定し、必要領域内
の各点での磁場を計算する。以下、同様にＳ2 の項，Ｓ
3 の項と次々に計算すれば、ファイルＡが作成できる。
【００２５】上記の手順はファイルＡ作成の手順で、こ
のファイルＡを予め作っておくものである。次に、上記
のように作成されたファイルＡを用いて行うコイルＡ１
１のパターン設定の手順を図３のフローチャートを用い
て説明する。
のファイルＡを予め作っておくものである。次に、上記
のように作成されたファイルＡを用いて行うコイルＡ１
１のパターン設定の手順を図３のフローチャートを用い
て説明する。
【００２６】ステップ１ 先に作成したファイルＡを開く。 ステップ２ 勾配磁場のリニアリティエラーを２％以下に設定する。
【００２７】ステップ３ ファイルＡを参照してＳｎ，Ｃｍを選定し、線型計画法
若しくは最小二乗法により勾配磁場が所定のリニアリテ
イを満足するＳｎ，Ｃｍの最適解を求める。即ち、
Ｓｎ，Ｃｍの各種の値について（３）式により電流分布
Ｊφを求め、この電流分布からビオ・サバールの法則に
より勾配磁場を演算し、そのリニアリティが２％以下に
なる最適解を求める演算を行う。
若しくは最小二乗法により勾配磁場が所定のリニアリテ
イを満足するＳｎ，Ｃｍの最適解を求める。即ち、
Ｓｎ，Ｃｍの各種の値について（３）式により電流分布
Ｊφを求め、この電流分布からビオ・サバールの法則に
より勾配磁場を演算し、そのリニアリティが２％以下に
なる最適解を求める演算を行う。
【００２８】ステップ４ 最適解が得られたかどうかをチェックする。得られてい
なければステップ５に進む。得られていればステップ９
に進む。
なければステップ５に進む。得られていればステップ９
に進む。
【００２９】ステップ５ 最適解を得るために、先に設定したリニアリティエラー
の許容値を弛めるかどうか検討する。弛める場合はステ
ップ６に進む。弛めない場合はステップ７に進む。
の許容値を弛めるかどうか検討する。弛める場合はステ
ップ６に進む。弛めない場合はステップ７に進む。
【００３０】ステップ６ リニアリティエラーの基準値を弛めた値に設定してステ
ップ３に戻る。 ステップ７ Ｓｎ，Ｃｍのｎ，ｍの数を増やして最適解を求めるかど
うか検討する。増やさない場合、ステップ３に戻る。増
やす場合、ステップ８に進む。
ップ３に戻る。 ステップ７ Ｓｎ，Ｃｍのｎ，ｍの数を増やして最適解を求めるかど
うか検討する。増やさない場合、ステップ３に戻る。増
やす場合、ステップ８に進む。
【００３１】ステップ８ ｎ，ｍの数を増やして設定し、増やしたＳｎ，Ｃｍにつ
いて計算するためステップ３に戻る。
いて計算するためステップ３に戻る。
【００３２】ステップ９ 電流分布Ｊφの最適解による曲線を求め、コイルのパタ
ーンを以下に示す方法で設定する。
ーンを以下に示す方法で設定する。
【００３３】上記の手順により、横軸の各ｘ／Ｒ0 の
値、即ち、コイルの横軸上の点における電流分布Ｊφを
求め、例えば図４の電流分布曲線２１を得る。この電流
分布曲線２１と電流分布０．００の線との交点をｒ1 ，
ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 とする。又、領域０〜ｒ1 ，ｒ1 〜ｒ
2 ，ｒ2 〜ｒ3 ，ｒ3 〜ｒ4 ，ｒ4 〜１における電流分
布の０．００の線と電流分布曲線２１とが挾む面積をＳ
1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 ，Ｓ5 とする。電流分布曲線２１
の正側における面積Ｓ1 とＳ3 とＳ5 の合計の面積をＳ
とし、求めようとするコイルの巻数をｎとして、面積Ｓ
をｎで割って得た面積をΔＳとする。ここで、巻線の位
置決定の方法を図５によって説明する。図５の電流分布
曲線は図４の曲線と同じである。図５において、ｒ
21 ，ｒ22 ，ｒ41〜ｒ46は電流分布曲線２１の正の部
分の面積Ｓを等面積ΔＳに分割する点で、巻線位置を各
分割点の中心に設定する。
値、即ち、コイルの横軸上の点における電流分布Ｊφを
求め、例えば図４の電流分布曲線２１を得る。この電流
分布曲線２１と電流分布０．００の線との交点をｒ1 ，
ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 とする。又、領域０〜ｒ1 ，ｒ1 〜ｒ
2 ，ｒ2 〜ｒ3 ，ｒ3 〜ｒ4 ，ｒ4 〜１における電流分
布の０．００の線と電流分布曲線２１とが挾む面積をＳ
1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 ，Ｓ5 とする。電流分布曲線２１
の正側における面積Ｓ1 とＳ3 とＳ5 の合計の面積をＳ
とし、求めようとするコイルの巻数をｎとして、面積Ｓ
をｎで割って得た面積をΔＳとする。ここで、巻線の位
置決定の方法を図５によって説明する。図５の電流分布
曲線は図４の曲線と同じである。図５において、ｒ
21 ，ｒ22 ，ｒ41〜ｒ46は電流分布曲線２１の正の部
分の面積Ｓを等面積ΔＳに分割する点で、巻線位置を各
分割点の中心に設定する。
【００３４】次に、（２）式，（３）式において、φ，
ｒを変えながら巻線位置を求めて図６に示すコイルパタ
ーンを得る。図６は図１のコイルの詳細なパターンの第
１象限のみを示した図である。他の象限のパターンは隣
接部のｘ軸又はｙ軸に関して線対象なパターンである。
図中、ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 は図４，図５の同一符号
の点と同じ点である。０〜ｒ 1 ，ｒ2 〜ｒ3 及びｒ4 〜
１の各領域における巻線の位置は図５で決定した巻線の
位置である。
ｒを変えながら巻線位置を求めて図６に示すコイルパタ
ーンを得る。図６は図１のコイルの詳細なパターンの第
１象限のみを示した図である。他の象限のパターンは隣
接部のｘ軸又はｙ軸に関して線対象なパターンである。
図中、ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 は図４，図５の同一符号
の点と同じ点である。０〜ｒ 1 ，ｒ2 〜ｒ3 及びｒ4 〜
１の各領域における巻線の位置は図５で決定した巻線の
位置である。
【００３５】このようにして得たパターンをプリント板
あるいは適度の太さの銅線で構成する。銅線で構成する
場合には、ＦＲＰ材の厚さ５mm、直径８００mm程度の円
盤にＮＣマシン等で上記コイルパターンに相当する溝を
機械加工して、その溝に銅線を埋め込んで作る。
あるいは適度の太さの銅線で構成する。銅線で構成する
場合には、ＦＲＰ材の厚さ５mm、直径８００mm程度の円
盤にＮＣマシン等で上記コイルパターンに相当する溝を
機械加工して、その溝に銅線を埋め込んで作る。
【００３６】上記のように作られたコイルＡ１１とコイ
ルＢ１２とを用いてｘ，ｙ勾配磁場コイルを次のように
して作る。図１２の対向型永久磁石の整磁板３は図７の
ような形状をしている。即ち、整磁板３は円形の外形を
持つ凹形の形状であって、上下の整磁板３の凹みの部分
に図６のように作られたコイルＡ１１とコイルＢ１２を
それぞれ互いに平行に取り付ける。コイルＡ１１とコイ
ルＢ１２に与える電流は同一の向きに流すものである。
ルＢ１２とを用いてｘ，ｙ勾配磁場コイルを次のように
して作る。図１２の対向型永久磁石の整磁板３は図７の
ような形状をしている。即ち、整磁板３は円形の外形を
持つ凹形の形状であって、上下の整磁板３の凹みの部分
に図６のように作られたコイルＡ１１とコイルＢ１２を
それぞれ互いに平行に取り付ける。コイルＡ１１とコイ
ルＢ１２に与える電流は同一の向きに流すものである。
【００３７】以上のようにして得られた本実施例の勾配
磁場コイルの特性を従来のアンダーソン型コイルと比較
する。図８，図９はアンダーソン型コイルのリニアリテ
ィエラーの曲線図、図１０，図１１は本実施例のコイル
のリニアリティエラーの曲線図である。図８，図１０は
横軸に図２に示すコイルＡ１１，コイルＢ１２の半径方
向のｘ軸の座標を取ってあり、縦軸に勾配磁場のリニア
リティエラーを取ってある。各曲線のパラメータＺはコ
イルＡ１１とコイルＢ１２の中点であるｚ＝０の点から
のｚ軸上の位置である。図に明らかなようにｘ軸方向の
エラーは本実施例の場合は極めて少なく、ｚ＝１２cmを
除けば、ほぼ２％以内に収まっている。ｚ＝１２cmのリ
ニアリティエラーは大きいが、アンダーソン型コイルに
比べると大いに改善されている。
磁場コイルの特性を従来のアンダーソン型コイルと比較
する。図８，図９はアンダーソン型コイルのリニアリテ
ィエラーの曲線図、図１０，図１１は本実施例のコイル
のリニアリティエラーの曲線図である。図８，図１０は
横軸に図２に示すコイルＡ１１，コイルＢ１２の半径方
向のｘ軸の座標を取ってあり、縦軸に勾配磁場のリニア
リティエラーを取ってある。各曲線のパラメータＺはコ
イルＡ１１とコイルＢ１２の中点であるｚ＝０の点から
のｚ軸上の位置である。図に明らかなようにｘ軸方向の
エラーは本実施例の場合は極めて少なく、ｚ＝１２cmを
除けば、ほぼ２％以内に収まっている。ｚ＝１２cmのリ
ニアリティエラーは大きいが、アンダーソン型コイルに
比べると大いに改善されている。
【００３８】図９，図１１は横軸にコイルＡ１１，コイ
ルＢ１２の半径方向のｘ軸の座標を取ってあり、縦軸に
リニアリティエラーを取ってある点で図８，図１０と同
様であるが、各曲線のパラメータｙはｘ軸とｚ軸に直交
するｙ軸方向のｚ＝０平面上の座標である。この曲線図
で明らかなようにｙ＝１２cmを除けばリニアリティーエ
ラーは３％以内であり、ｙ＝１２cmにおいても、ｘ軸上
の端部を除けばほぼ３％以内に収まっていると言える。
これに対しアンダーソン型コイルはそのエラーが１０％
を超えている。
ルＢ１２の半径方向のｘ軸の座標を取ってあり、縦軸に
リニアリティエラーを取ってある点で図８，図１０と同
様であるが、各曲線のパラメータｙはｘ軸とｚ軸に直交
するｙ軸方向のｚ＝０平面上の座標である。この曲線図
で明らかなようにｙ＝１２cmを除けばリニアリティーエ
ラーは３％以内であり、ｙ＝１２cmにおいても、ｘ軸上
の端部を除けばほぼ３％以内に収まっていると言える。
これに対しアンダーソン型コイルはそのエラーが１０％
を超えている。
【００３９】総合特性を次に示すと、２Ｚ0 ＝４６cm，
Ｌ＝８０cm ２Ｗ＋Ｓ＝９０．４cmのアンダーソン型コ
イルのリニアリティエラーはｚ＝２００mm，ｘ＝１７５
mmの点で１４％である。
Ｌ＝８０cm ２Ｗ＋Ｓ＝９０．４cmのアンダーソン型コ
イルのリニアリティエラーはｚ＝２００mm，ｘ＝１７５
mmの点で１４％である。
【００４０】２Ｚ0 ＝４６cm，２Ｒ0 ＝８０cmの本実施
例のコイルのリニアリティエラーはｚ＝２００mm，ｘ＝
１７５mmの点で３％であって、リニアリティエラーの改
善は著しい。
例のコイルのリニアリティエラーはｚ＝２００mm，ｘ＝
１７５mmの点で３％であって、リニアリティエラーの改
善は著しい。
【００４１】以上説明したように本実施例によれば、リ
ニアリティの良い勾配コイルが得られる。このコイルは
円形状であるため、対向型の垂直磁場方式で、円形の整
磁板を有する永久磁石や、円形の超伝導若しくは常伝導
コイルによるマグネットに取り付けが容易である。
ニアリティの良い勾配コイルが得られる。このコイルは
円形状であるため、対向型の垂直磁場方式で、円形の整
磁板を有する永久磁石や、円形の超伝導若しくは常伝導
コイルによるマグネットに取り付けが容易である。
【００４２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、リニアリティの良い勾配磁場コイルを得ることがで
きるようになり、実用上の効果は大きい。
ば、リニアリティの良い勾配磁場コイルを得ることがで
きるようになり、実用上の効果は大きい。
【図１】本発明の一実施例の勾配磁場コイルのパターン
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の勾配磁場コイルの配置図で
ある。
ある。
【図３】コイルパタン設定のための手順のフローチャー
トである。
トである。
【図４】電流分布の式から求めた電流分布曲線の図であ
る。
る。
【図５】電流分布の式から勾配磁場コイルの巻線位置の
求め方の説明図である。
求め方の説明図である。
【図６】本発明の一実施例の勾配磁場コイルの第１象限
の図である。
の図である。
【図７】本発明のコイルを取り付ける整磁板の図であ
る。
る。
【図８】従来のアンダーソン型コイルのｚをパラメータ
としたリニアリティエラーの曲線図である。
としたリニアリティエラーの曲線図である。
【図９】従来のアンダーソン型コイルのｙをパラメータ
としたリニアリティエラーの曲線図である。
としたリニアリティエラーの曲線図である。
【図１０】本発明の実施例のコイルのｚをパラメータと
したリニアリティエラーの曲線図である。
したリニアリティエラーの曲線図である。
【図１１】本発明の実施例のコイルのｙをパラメータと
したリニアリティエラーの曲線図である。
したリニアリティエラーの曲線図である。
【図１２】ＭＲＩの対向型マグネットの概略構造を示す
断面図である。
断面図である。
【図１３】アンダーソン型コイルの概略構成図である。
３ 整磁板 １０，１１ コイル
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/20 Ｃ 8203−2Ｇ Ｇ０１Ｒ 33/22 Ｐ
Claims (5)
- 【請求項１】 ２次元空間の電流分布Ｊｒ，Ｊφを下記
に示す式 【数１】 で表現し、式中の係数Ｓｎ，Ｃｍを、必要とする空間領
域で必要とする勾配磁場のリニアリティが得られるよう
に最適化計算を行って求める段階と、 求めた前記係数Ｓｎ，Ｃｍに基づいて得た勾配磁場コイ
ルの電流分布Ｊｒ，Ｊφを用いて２次元平面上のコイル
パターンを定める段階を具備する勾配磁場コイルの製造
方法。 - 【請求項２】 係数Ｓｎ，Ｃｍを勾配磁場のリニアリテ
ィが得られるように求める最適化計算を最小二乗法を用
いて行うことを特徴とする請求項１記載の勾配磁場コイ
ルの製造方法。 - 【請求項３】 係数Ｓｎ，Ｃｍを勾配磁場のリニアリテ
ィが得られるように求める最適化計算を線型計画法を用
いて行うことを特徴とする請求項１記載の勾配磁場コイ
ルの製造方法。 - 【請求項４】 対称的な２つの半円平面に鏡面対象に形
成された２つの電路であって、各電路は、直列に接続さ
れた複数の弓形の渦巻パターンからなり、複数の弓形の
渦巻パターンは、円の中心から周縁に向かって漸次増大
するほぼ同心的な弧状部分を有する勾配磁場用コイル単
位。 - 【請求項５】 静磁場空間内で所定の距離をおいて対面
する１対の請求項４に記載のコイル単位からなる勾配磁
場コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17544392A JP3299308B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 勾配磁場用コイル単位、勾配磁場コイル及びｍｒｉ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17544392A JP3299308B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 勾配磁場用コイル単位、勾配磁場コイル及びｍｒｉ装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001133408A Division JP2001353137A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | 勾配磁場コイルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0614900A true JPH0614900A (ja) | 1994-01-25 |
| JP3299308B2 JP3299308B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=15996175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17544392A Expired - Fee Related JP3299308B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 勾配磁場用コイル単位、勾配磁場コイル及びｍｒｉ装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3299308B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990033805A (ko) * | 1997-10-27 | 1999-05-15 | 윤종용 | 자기공명영상장치용 평면형 경사자계코일의 설계 방법 |
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| US6529003B2 (en) | 1999-06-21 | 2003-03-04 | Ge Yokogawa Medical Systems, Limited | Gradient coil system for use in MRI apparatus with unique wiring arrangement |
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| JP2011229996A (ja) * | 2011-08-25 | 2011-11-17 | Hitachi Medical Corp | 傾斜磁場コイル装置、核磁気共鳴撮像装置、および、コイルパターンの設計方法 |
| JP2011240164A (ja) * | 2011-08-25 | 2011-12-01 | Hitachi Medical Corp | 傾斜磁場コイル装置、核磁気共鳴撮像装置、および、コイルパターンの設計方法 |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP17544392A patent/JP3299308B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8633698B2 (en) | 2008-12-22 | 2014-01-21 | Hitachi Medical Corporation | Gradient coil device, magnetic resonance imaging device, and method of designing coil pattern |
| JP2011229996A (ja) * | 2011-08-25 | 2011-11-17 | Hitachi Medical Corp | 傾斜磁場コイル装置、核磁気共鳴撮像装置、および、コイルパターンの設計方法 |
| JP2011240164A (ja) * | 2011-08-25 | 2011-12-01 | Hitachi Medical Corp | 傾斜磁場コイル装置、核磁気共鳴撮像装置、および、コイルパターンの設計方法 |
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