JPH09182733A - シングルフォーマー アクティブシールド形磁石 - Google Patents

シングルフォーマー アクティブシールド形磁石

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JPH09182733A
JPH09182733A JP8298702A JP29870296A JPH09182733A JP H09182733 A JPH09182733 A JP H09182733A JP 8298702 A JP8298702 A JP 8298702A JP 29870296 A JP29870296 A JP 29870296A JP H09182733 A JPH09182733 A JP H09182733A
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magnet coils
magnet
coils
coil
resonance imaging
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JP8298702A
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Palkovich Alex
パルコヴィッチ アレックス
Maurice Bird John
モーリス バード ジョン
Alan George Andrew M Armstrong
ジョージ アンドルー マルセル アームストロング アラン
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Elscint Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/42Screening
    • G01R33/421Screening of main or gradient magnetic field

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一回の工程でコイルを巻回可能なシングルフ
ォーマーを使用して、よりコンパクトになるように改良
されたアクティブシールド形MRI装置を提供する。 【解決手段】 アクティブシールド形磁石を有し、前記
アクティブシールド磁石が、正方向電流を流す第一組の
磁石コイル12、13、14、16と、逆方向電流を流
す第二組の磁石コイル15とを有し、前記第一組の磁石
コイル及び第二組の磁石コイルの夫々が、その内側軸方
向半径から外側軸方向半径に至る固有の寸法を有し、前
記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルが、シン
グルフォーマーに沿って配置され、前記シングルフォー
マーが、全てのコイルを直接にそのシングルフォーマー
に、一回の工程で巻回可能とするフランジ33を有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴(MR)
画像診断装置に関し、より詳しくは、シングルフォーマ
ー(single former;単一の巻型)を使用するアクティブ
シールド形の改良された磁気共鳴画像(MRI)用磁石
に関する。
【0002】
【従来の技術】画像診断に使用するMRI用磁石は、こ
のような装置に必要な高強度静磁場をつくり出すための
超伝導コイル及び一般の人が近ずく場所が漂遊磁場によ
り汚染されることを防止するためのある種のシールドを
通常使用する。
【0003】MRI用磁石をシールドするためには、強
磁性シールド及びアクティブシールド形を含む基本的に
3通りの方法がある。第一の強磁性シールド法は、鉄を
リターンヨーク(return Yoke )の形でMRI用磁石の
周囲に配置するものである。第二のアクティブシールド
方法は、アクティブシールド形磁石を使用するものであ
り、逆方向コイル及び鉄を種々組み合わせて、磁石をシ
ールドするものである。
【0004】MRI装置におけるアクティブシールド方
法においては、二組のコイルが使用される。即ち、主均
一磁場をつくる第一の組のコイルと、アクティブシール
ドのための第二コイル系である。コイルは、通常超伝導
材料から作られる。
【0005】アクティブシールド形磁石を構成する場
合、従来技術では、外側及び内側磁石を夫々別々のフォ
ーマーに巻き、その後にこれらフォーマー自体を組み合
わせる必要があった。これは、コイルがZ軸に沿ってオ
ーバーラップするからである。
【0006】このようなシールドコイルの組み立てに
は、かなり大きな力を受け、その固定を可能とするため
には、大きくて重い構成部品とする必要がある。このよ
うな従来の当然の帰結として、荷重条件下での部品の許
容誤差及び相対移動の集積が重大な均一性の劣化を招く
ことになる。
【0007】技術的には、コイルの各組は、それ自身の
特別なフォーマーと呼ばれるコイル支持部のスロットに
取り付けられる。即ち、主均一磁場をつくる第一の組の
コイル22は、第一フォーマー23に取り付けられ、ア
クティブシールドのための第二の組のコイル21は第二
フォーマー24に取り付けられる(図1)。MRI装置
のための、少なくとも2個の別々のフォーマーを使用す
るこの構造は、従来技術、例えば米国特許第 5,329,266
号、 5,210,512号、 5,296,810号、 4,890,082号、 5,0
45,826号に開示されている。特にエルシント社の一体型
アクティブシールド形磁石に関する米国特許第 5,012,2
17号は本発明による更なる改良の対象となるものであ
る。
【0008】MRIに関係するアクティブシールド形磁
石は基本的に二つの方法で構成される。即ち、コイル線
が直接にフォーマーに巻回されるか或いはモールド中に
巻回して、樹脂で含浸される。第二の方法は別体の直立
コイルが作られ、後の段階でフォーマーに組み立てられ
る。どちらの方法も、作動磁石を構成するために使用さ
れてきた。
【0009】今日、MRI製造業者にとっては、コイル
を直接にフォーマーに巻回することが好ましい方法であ
る。コイルを直接に巻回する場合には、作業時間が短縮
され、かくして貴重な時間が節減される。更に、直接的
な巻回は、モールドを用いて組み立てるルートに比べ、
フォーマーの正しい位置にコイルを正確に配置できる点
で、より精度が高くなる。
【0010】従来技術にみられるような2個以上のフォ
ーマーを使用するアクティブシールド装置には、多くの
難点がある。例えば、二つのフォーマーを組み立てるこ
とは難しく、従って装置の精度が低下する。別の難点
は、通常大きなものであるそのサイズである。二つのフ
ォーマー装置の更に別の難点は、そのコイルを一回の工
程(プロセス)ではフォーマーそれ自身に巻回すること
ができないことである(このことは、巻回工程がより高
価に、より遅く、より低精度になることを意味する)。
【0011】二つのフォーマーを組み立てる困難を解決
するため、従来技術において提案される一つの解決法
は、ある型のシングルフォーマーを使用することであ
り、例えば米国特許第 5,136,273号に開示されている。
この方法によればシングルフォーマーが使用され、内側
コイルより大きい直径のシールドコイルがフォーマーの
端部に配置される。この従来技術に示される解決法は、
組立における問題を解決するものではあるが、コイルを
一回の工程で巻回できるようにするものではなく、また
所定の均一性を得るための最もコンパクト(簡潔)な解
決法を提示するものでもない。なぜならば、コイルを全
てシングルフォーマーに直接に巻回することができず、
精度の改善を達成する可能性が失われるからである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】かくして、一回の巻回
工程を可能にするようなシングルフォーマーを有するコ
ンパクトなMRI用磁石が待望されている。このような
装置は、コイル巻回工程を迅速に、安価に、かつ制御容
易にすることにより、磁石構造上の大きな利点をもたら
す。
【0013】従って、本発明の目的は、一回の工程でコ
イルを巻回可能なシングルフォーマーを使用して、より
コンパクトになるように改良されたアクティブシールド
形MRI装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、改良さ
れたアクティブシールド形MRI用磁石を有する装置が
提供される。この改良された磁石は、よりコンパクト
で、より安価で、より高精度のMRI装置を提供し、こ
れにより、その磁石のコイル全てを一回の工程でシング
ルフォーマーに巻回することが可能とするものであっ
て、アクティブシールド形磁石を有し、前記アクティブ
シールド磁石が、正方向電流を流す第一組の磁石コイル
と、逆方向電流を流す第二組の磁石コイルとを有し、前
記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルの夫々
が、その内側軸方向半径から外側軸方向半径に至る固有
の寸法を有し、前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁
石コイルが、シングルフォーマーに沿って配置され、前
記シングルフォーマーが、全てのコイルを直接にそのシ
ングルフォーマーに、一回の工程で巻回可能とするフラ
ンジを有するように構成される。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の以上に述べた目的及び他
の目的、並びに特徴は、添付図面を参照しつつ以下の説
明を読むことにより、一層よく理解されよう。図3は、
本発明によるシングルフォーマーを有するアクティブシ
ールド形MRI用磁石のコイル構成を示す。ここでは、
ただ一つの四分区間 (quadrant) のみが示されており、
Z軸及びR軸で限定される他の三つの区間は対称的に暗
示されていることが理解されるべきである。Z軸はMR
I用磁石の熱孔(warm bore) と一致しており、R軸はM
RI用磁石に対称な中央径方向面 (central radial pla
ne) と一致している。
【0016】第一のコイル組12、13、14、16は
通常超伝導材料から作られ、図3で示すように、Z軸を
中心として所定の内周径をもって配置されている。この
コイル組は、図で+符号で示されていることからわかる
ように、正方向へ電流が流れるようにしてあり、主コイ
ル組とも呼ばれる(主コイル組はMRIの主磁場をつく
りだす)。
【0017】この例では、コイル15で示される第二の
コイル組も通常超伝導材料から作られ、図3に示される
ように、Z軸を中心として通常はある外周径(主コイル
組より大きい半径を有しこれと共軸である)をもって配
置されている。図でー符号で示されていることからわか
るように、主コイル組に供給されている電流とは対向方
向に、電流が供給され、この第二コイル組では逆方向に
電流が流れる。両コイル組は電源(図示せず)と直列に
接続され、電圧が印加されるか或いは印加されないよう
にする。この直列コイル系は、従来知られているように
超伝導スイッチにより持続モードにすることができる。
【0018】図3において、正方向電流コイル12、1
3、14、16及び逆方向電流コイル15の夫々は、シ
ングルフォーマーに沿って各フランジ33の間に配置さ
れている。フランジ33は巻回溝の側壁であり、コイル
の全層が夫々同一の開始軸方向寸法及び終了軸方向寸法
で巻回されるようにするものである。フランジがなけれ
ば、巻回によるコイルの軸方向寸法が定められない。そ
の簡単な例はコットン(綿糸)のリールであろう。側壁
フランジがなければ、コットンはリールからずり落ちて
もつれた塊になってしまう。
【0019】図5はフォーマーに巻回された単一コイル
巻線の寸法を示す。第一及び第二組のコイル34は、夫
々フランジ33の間に配置されており、夫々の大きさ
は、一対のフランジの間の距離、即ち、特定コイルの軸
方向寸法d1から軸方向寸法d2までの距離と定義され
る。このコイルの径方向寸法は、内側径方向寸法r1と
外側径方向寸法r2,である。コイル12〜16の全て
は、以下の制限及び制約に従う限り、シングルフォーマ
ー11に沿ったあらゆる位置に配置されてよい。
【0020】第一の制約は、第一及び第二コイル組が三
次元空間に配置され、強く均一な磁場が磁石内部に作ら
れ、漂遊磁場(stray field )が、磁石外部から測定し
てゼロとなっていることである。
【0021】装置に対する第二の制約は、コイルがシン
グルフォーマー11上のフランジ33の間のに配置さ
れ、この場合、コイルはZ方向にオーバーラップしない
(重なり合わない)ことである。このことは、特定コイ
ルの軸方向寸法の大きい方が、次のコイルの軸方向寸法
が小さい方よりも小さいことを意味する。図3の例にお
いて、コイル14の軸方向寸法の大きい方は、コイル1
5の軸方向寸法の小さい方よりも小さい。同様の制約
は、他の全てのコイルについて当てはまる。
【0022】この制約により、第一及び第二コイル組の
全てのコイルがシングルフォーマーに巻回されることが
可能になる。
【0023】全てのコイル(第一及び第二コイル組の双
方)がシングルフォーマーに巻回されるため、2個以上
のフォーマーを組み立てなければならない場合の結果と
して生じる精度低下の問題は解消する。更に、全てのコ
イルが、シングルフォーマーのフランジにより形成され
る溝のなかに配置されるため、この装置では一回の工程
により巻回が可能であり、従って、より安価で、より迅
速で、より制御容易な工程が提供される。
【0024】単一の加工工程により障害なしに機械加工
が可能であるため、シングルフォーマーはより高精度に
作ることができる。
【0025】本発明の別の特徴は、所定の均一な磁場を
得るに際し、軸方向に対して、よりコンパクトな構成が
可能になることである。このことは、従来装置、例えば
米国特許第 5,045,826号、 5,136,273号及び 4,968,961
号に開示される装置に比較し、シールドコイルを、軸方
向端に設けられたフォーマーに巻回しなくてもよい特別
の配置に基ずく。これら従来技術文献では、シールドコ
イル26をフォーマーの二つの側端部(図2)に配置す
る。即ち、主コイル25は常にフォーマーの中央部分に
あり、シールドコイル26の間に挟まれている(図
2)。
【0026】MRI産業では、均一性及び画像化量(im
aging volume)が、主として、内側磁石の軸方向範囲
(axial extent)によりコントロールされることが知ら
れている。従って、本発明及び従来技術の双方において
所定の均一磁石を得るためには、内側磁石について同じ
軸方向範囲を持たなければならない。換言すると、所定
の均一性のためには、図2の従来技術の内側磁石の軸方
向範囲d3は、図3の内側磁石の軸方向範囲(コイルの
第一組)である2×d5と等しくなければならない。し
かし本出願人の発明によれば、内側磁石の軸方向範囲は
装置の全範囲でもあるのに対し、従来装置の軸方向範囲
はd4であって、これは、d3(図2)よりも長い。こ
のことは、シールドコイルをコイル組の軸方向端部に配
置しなくてもよい本発明構造が、所定均一性をつ作り出
すためのよりコンパクトな設計であることを実証する。
【0027】よりコンパクトなMRI装置には多くの利
点がある。よりコンパクトな装置を使用することによ
り、高価な病院スペースの節約が可能になる。更に、患
者が横たわるMRI装置に対する患者の挙動や感情を研
究した結果、より短い装置の方が患者に、より安らかな
気持ちをもたらすことがわかった。このことも、勿論、
(コンパクトな装置使用について)肯定的な評価であ
る。従って、長大なMRI装置と同じ画像品質が短いM
RI装置で可能であるならば、短い方が望ましい。
【0028】本発明のようなシングルフォーマーを用い
得る最適なアクティブシールド形磁石を設計するための
アルゴリズムは、図4の流れ図にまとめられている。反
復法によりこのアルゴリズムを演算し、このコイル装置
の種々の係数、例えばコイル寸法、コイル巻数、コイル
直径などについて、満足のゆく設計が得られるまで、即
ち理論値が、性能目標の全てを満たすかこれを越えるま
で、連続的に変化させる。
【0029】異なる性能目標に達したかどうか、をチェ
ックするためには、内側及び外側の目標勾配磁場、及び
理論的なアンペア回数(turns )を、夫々反復法によ
り、理論的に計算することが必要である。
【0030】磁場Bzは、通常、磁場のルジャンドルの
多項式(Legendra polynomial )展開を用いた球面関数
(spherical harmonics )により計算される。磁石のア
イソセンター(isocennter)における磁場はBo であ
る。
【数1】 上記式(1) において、球面極座標系は半径R及び角度
θ、Φにより定義され、m及びnは整数であり、P,
A,Bは、磁場勾配の大きさを決定する係数である。
【0031】目標勾配の例がZ1,2、3、4、5、
6、7及び8であるとすると、内側勾配は全てできるだ
けゼロに近く、外側二極磁場及び六極磁場(最初の二つ
のターム)もできるだけゼロに近く設定する。これらの
対称勾配は、m=0の場合の上記展開式により定義され
る。
【0032】「理論的なアンペア回数」を計算すること
は、物理的超伝導体に関係しないアンペア回数を計算す
ることを意味する。かくして便宜のためには、このコイ
ルの一部または全部について非物理的な寸法の磁石を設
計し、後で物理的な寸法に変換してもよい。その例とし
ては、各コイルのアンペア回数全てが一点に集中する磁
石を設計してもよい。これは数学的単純化の観点から利
益がある。後の段階で、この単純な設計を、実際の導線
を用いる現実の作業設計に拡大することができる。
【0033】実際のコイル寸法を最適化するために、コ
イルの軸方向及び径方向寸法を、全てのコイルについて
一体的な巻き数及び層の制約下で、最良の均一性を示す
よう、かつ全ての他の性能目標を満足するように、調整
することができる。
【0034】最適化は、例えば目的とする機能を最小化
するようにコイル寸法を設定して調整するような、所有
権のあるオプチマイザ(optimizer )であるZXSSQ
等を用いて行われる。目標機能は、例えば上述のような
目標勾配により生成することができる。
【0035】性能目標は、MRI用磁石のコイルを設計
するために使用される。ありうる性能目標の例として
は、磁場の均一性、コイル相互の間の磁力(コイルいよ
り生じた力をフォーマーが支えられるか)、クエンチ性
能、結合部、スイッチ、導線の間の磁場強度、コイル応
力等がある。
【0036】性能目標の一つは、均一性及びシールドを
最適化することである。これら目標は、所望の性能目標
に合致か或いはこれを越える場合には、満足できる。
【0037】均一性に対する性能目標としては、例えば
磁場が磁石のアイソセンターを基準として、50cm直
径球形体積で測定したいくつかの数値が±5ppm(pa
rtsper million )を越えないようにするものであって
よい。
【0038】コイル構成に対する別の制約としては、導
線における磁場が、超伝導性が失われるある限界などを
越えてはならないことがある。高過ぎる磁場の例として
は、超伝導相域外側にある場合である。
【0039】例えば「Case Studies In Superconductin
g Magnets (超伝導磁石における事例研究 )」Prenum P
ress, Yukizawa Iwasa, Fig. 1.1, page 3, を参照。
【0040】磁場が高過ぎる場合、磁場を低下させるコ
イルのスペース(space )エンベロープ(envelope; 包
絡面)を増大させる選択肢がある。しかし、これは、ス
ペースエンベロープに対する所望限界が優先する場合に
は、可能ではない。
【0041】設計にあたって考慮しなければならない別
の制約は、結合部及びスイッチにおける磁場がその満足
し得る性能を発揮できる程度に低くしなければならない
ことである。
【0042】実際の例は、使用する超伝導体の型により
変わる。磁場が、結合部か或いはスイッチの位置で高過
ぎる場合には、磁石が、性能目標より早い速度で劣化す
る。
【0043】設計工程において考えなければならない更
に別の制約は、クエンチ中の磁石の性能である。
【0044】満足できるクエンチ性能の例は、クエンチ
時におけるコイル電圧が1キロボルト以下に制限されて
いることである。アースにに比較し、全てのコイルの温
度は300ケルビンを越えることはない。クエンチ性能
は、「QUENCH」というコンピュータプログラムを
用いてチェックできる。例えば「Superconducting Magn
ets (超伝導磁石)」、N.M. Wilson Clarendon Press,
Oxford 1983, 218 頁以下参照。コイル力は、電流密度
及び磁場のベクトル積から、以下のように計算される。
【数2】 上記式(2) 中、Fは導線の力、Jは電流密度、Bは導線
における磁場、Vはコイルの体積である。
【0045】導線の全部の力は、コイル体積に対する積
分として求められる。
【0046】フォーマーにおける応力及びコイル力は、
例えばANSYSなどの所有権のある有限要素プログラ
ムを用いて計算できる。
【0047】満足できるコイル応力の例は、フォンマイ
セス(Von Mises )ピーク応力が、作業条件下で、超伝
導体の保証応力、平方ミリメートルあたり200ニュー
トンの0.1%を越えないことである。
【0048】図6は、シングルフォーマーを用いた本発
明アクティブシールド形MRI装置による、図4のアル
ゴリズムにより設計された実際のコイル構成の例であ
る。Z=0の面を中心とする対称である寸法が、9コイ
ル組(31〜39)について示される。コイルはソレノ
イドであり、これらもZ軸を中心として対称になってい
る。内側(正電流方向)磁石では、7コイル(31〜3
7)があり、中央コイルはZ=0の面に対して対称に位
置している。これは、以下の表に、Z=0を起点とする
コイルとして示され、他の半分が示される。勿論、物理
的にこの位置で一つのコイルのみの巻回が行われ、Z=
0の面で結合部を有するものではない。
【0049】コイル38,39は、逆方向電流を流す第
二組のコイルを示し、これらはシールドコイルである。
【0050】以下の表は、図6で示すようなアクティブ
シールド形磁石のコイル寸法及び特徴を示す。寸法は図
5により限界が定められる。この構成は、本発明の全て
の制約及び制限に合致する一方、一回の工程でシングル
フォーマーに巻回することができる構成である。図6の構成のコイル特性
【表1】
【0051】内側径方向寸法のバラつきは、より均質な
画像化量をつくるため、設計に、補助的な自由度を与え
る。
【0052】
【発明の効果】要約すると、本発明によればシングルフ
ォーマーを有する改良されたMRI装置が提供される。
この新規で独特である装置は、2個以上のフォーマーを
有する従来装置に比べ多くの利点を有し、シールドコイ
ルが軸方向側端部に配置されているシングルフォーマー
を用いる従来装置に比べ、著しい利点がある。上記の原
理に基いて構成されるアクティブシールド形磁石は、重
量,寸法及び費用について、従来のMRI装置に比較し
著しい節約を可能にするとともに、より精度の高い装置
を提供する。本発明は、好ましい実施態様について説明
したけれども、これは単に説明のためのものであり、請
求の範囲がこれにより限定されるものでないことが理解
されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】アクティブシールド形であって、2個か或いは
それ以上のフォーマーを有する従来技術によるMRI装
置におけるコイル配置の例を示す。
【図2】アクティブシールド形コイルをシングルフォー
マーの端部に配置した、アクティブシールド形の従来技
術によるMRI装置のコイル配置の例を示す。
【図3】本発明に使用されるMRI装置におけるシング
ルフォーマーの例を示す。
【図4】本発明によるコイル系を設計するためのアルゴ
リズムの流れ図である。
【図5】MRI装置におけるフォーマーに巻回される単
一のコイルの大きさを示す。
【図6】シングルフォーマーを使用する本発明のMRI
装置におけるコイル構成の例を示す。
【符号の説明】
11 シングルフォーマー 12、13、14、16 第一組の正方向電流が流れる
磁石コイル 15 第二組の逆方向電流が流れる磁石コイル 33 フランジ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年3月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【表1】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン モーリス バード イギリス国 オックスフォードシャー オ ーエックス 73イーピー、 チャールベリ ー、 ストーンリー スチュアート ロー ド (番地なし) (72)発明者 アラン ジョージ アンドルー マルセル アームストロング イギリス国 オックスフォードシャー オ ーエックス 201 エルイー、 フォーリ ーブリッジ ブレイドン (番地なし)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 よりコンパクトで、より安価で、より精
    度の高い磁気共鳴画像装置を提供すべく改良されたアク
    ティブシールド形磁気共鳴画像装置であって、そのコイ
    ルを全て一回の工程で巻回することを可能にする装置に
    おいて、 アクティブシールド形磁石を有し、 前記アクティブシールド形磁石が、 正方向電流が流れる第一組の磁石コイルと、 逆方向電流が流れる第二組の磁石コイルと、 結合部と、スイッチと、導線とを有し、 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルの夫々
    が、その内側半径から外側半径に至る固有の寸法を有
    し、 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルが、シ
    ングルフォーマーに沿って配置され、 前記シングルフォーマーが、全てのコイルを直接にその
    シングルフォーマーに、一回の工程で巻回可能とするフ
    ランジを有することを特徴とするアクティブシールド形
    磁気共鳴画像装置。 【請求項2】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁
    石コイルの全てが、前記シングルフォーマーに沿ういず
    れかの位置に配置されるようにすると共に、前記第一組
    の磁石コイル及び第二組の磁石コイルの全てが、強力で
    均一な磁場を磁石内側に発生させる一方で、ゼロに近い
    漂遊磁場を磁石の外側に発生させるように三次元空間に
    配置されるという制約に従うようにした請求項1記載の
    アクティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項3】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁
    石コイルの全てのコイルが、前記シングルフォーマーに
    沿ういずれかの位置に配置されると共に、各コイルの大
    きい方の軸方向位置の軸方向位置の開始する前で終わる
    ように構成することにより、シングルフォーマーにおい
    て、前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルに
    Z軸方向におけるオーバーラップが生じないようにした
    請求項2記載のアクティブシールド形磁気共鳴画像装
    置。 【請求項4】 前記第二組の磁石コイルが、第一組の磁
    石コイルよりも大きい半径をもつように配置された請求
    項3記載のアクティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項5】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁
    石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位置
    に配置され、コイル力がフォーマーに支えられるように
    した請求項4記載のアクティブシールド形磁気共鳴画像
    装置。 【請求項6】 実際のコイル寸法が最適化されている請
    求項5記載のアクティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項7】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁
    石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位置
    に配置されると共に、装置における均一性及びシールド
    特性が満足し得るものであるようにした請求項6記載の
    アクティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項8】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁
    石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位置
    に配置されると共に、コイル応力が満足できるものであ
    るようにした請求項7記載のアクティブシールド形磁気
    共鳴画像装置。 【請求項9】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁
    石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位置
    に配置されると共に、磁場が装置の導線にとって高過ぎ
    ないようにした請求項8記載のアクティブシールド形磁
    気共鳴画像装置。 【請求項10】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置されると共に、クエンチ性能が満足できるもの
    であるようにした請求項11記載のアクティブシールド
    形磁気共鳴画像装置。 【請求項11】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置されると共に、磁場が装置の結合部及びスイッ
    チの位置で十分に低いようにした請求項10記載のアク
    ティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項12】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、超伝導コイルである請求項11記載のア
    クティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項13】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、通常の導電コイルである請求項10記載
    のアクティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項14】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、ソレノイド型のコイルである請求項11
    記載のアクティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【請求項15】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、図4に示すアルゴリズムにより生成され
    る請求項11記載のアクティブシールド形磁気共鳴画像
    装置。 【請求項16】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、以下の寸法を有する請求項11記載のア
    クティブシールド形磁気共鳴画像装置。 【表1】【請求項17】 よりコンパクトで、より安価で、より
    精度の高い磁気共鳴画像装置を提供すべく改良されたア
    クティブシールド形磁気共鳴画像装置を設計する方法で
    あって、 アクティブシールド形磁石を使用し、 前記アクティブシールド形磁石が、 正方向電流が流れる第一組の磁石コイルと、 逆方向電流が流れる第二組の磁石コイルと、 結合部と、スイッチと、導線とを有し、 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルの夫々
    が、その内側半径から外側半径に至る固有の寸法を有
    し、 前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルが、シ
    ングルフォーマーに沿って配置され、 前記シングルフォーマーが、全てのコイルを直接にその
    シングルフォーマーに、一回の工程で巻回可能とするフ
    ランジを使用することを含む設計方法。 【請求項18】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルの全てが、前記シングルフォーマーに沿うい
    ずれかの位置に配置されるようにすると共に、前記第一
    組の磁石コイル及び第二組の磁石コイルの全てが、強力
    で均一な磁場を磁石内側に発生させる一方で、ゼロに近
    い漂遊磁場を磁石の外側に発生させるように三次元空間
    に配置されることを含む請求項17記載の設計方法。 【請求項19】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルの全てのコイルが、前記シングルフォーマー
    に沿ういずれかの位置に配置されると共に、各コイルの
    大きい方の軸方向位置の軸方向位置の開始する前で終わ
    るように構成することにより、シングルフォーマーにお
    いて、前記第一組の磁石コイル及び第二組の磁石コイル
    にZ軸方向におけるオーバーラップが生じないようにす
    る請求項18記載の設計方法。 【請求項20】 前記第二組の磁石コイルが、第一組の
    磁石コイルよりも大きい半径をもつように配置された請
    求項19記載の設計方法。 【請求項21】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置され、コイル力がフォーマーに支えられるよう
    にした請求項20記載の設計方法。 【請求項22】 実際のコイル寸法が最適化されている
    請求項21記載の設計方法。 【請求項23】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置されると共に、装置における均一性及びシール
    ド特性が満足し得るものであるようにした請求項22記
    載の設計方法。 【請求項24】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置されると共に、コイル応力が満足できるもので
    あるようにした請求項23記載の設計方法。 【請求項25】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置されると共に、磁場が装置の導線にとって高過
    ぎないようにした請求項24記載の設計方法。 【請求項26】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置されると共に、クエンチ性能が満足できるもの
    であるようにした請求項25記載の設計装置。 【請求項27】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、シングルフォーマーに沿ういずれかの位
    置に配置されると共に、磁場が装置の結合部及びスイッ
    チの位置で十分に低いようにした請求項26記載の設計
    方法。 【請求項28】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、超伝導コイルである請求項27記載の設
    計方法。 【請求項30】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、ソレノイド型のコイルである請求項27
    記載の設計方法。 【請求項31】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、図4に示すアルゴリズムにより生成され
    る請求項27記載の設計方法。 【請求項32】 前記第一組の磁石コイル及び第二組の
    磁石コイルが、以下の寸法を有する請求項27記載の設
    計方法。 【表1】
JP8298702A 1995-11-09 1996-11-11 シングルフォーマー アクティブシールド形磁石 Pending JPH09182733A (ja)

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US5900794A (en) 1999-05-04
GB9522968D0 (en) 1996-01-10
GB2307046B (en) 2000-04-12
DE19645813A1 (de) 1997-06-26

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