JPS60158605A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、コイル装置に関するものであシ。

更に詳細に述べれば、コイルによって囲まれた体積空間
内に無線周波（ＲＦ）磁界を発生するのに適したコイル
装置に関するものである。

（ロ）　従来の技術 そのようなコイル装置のある特定の応用例とのような装
置では、身体に与えられる靜磁界方向に対して横方向に
身体に対してＲＦ磁界を与えることによって、写像しよ
うとする身体にＮＭＲが励起される。毒見られるＲＦ磁
界は、身体の全体にわたって均一であるか、または少く
とも均一な態様で身体にわたって変化する、例えば直線
勾配を与える、ことが望ましい。励起後励起されたＮＭ
Ｒを検出するのに同じコイルが使用されるが、相互作用
の原則によシ、均一磁界を発生できるコイルは、特に検
出に適していることが判る。

ＮＭＲ写像装置の均−ＲＦ磁界発生には、いわゆるサド
ル諸コイル誌ｆＷｔ雀従キ仙田弐ｈ−イ層スが、そのよ
うな装置の一つが添付の図面の第１図に図示しである。

前記コイル装置は、部分された同じ二つのコイルＡおよ
びＢから構成されておシ、前記部分されたコイルＡおよ
びＢの夫々は、一方がもう一方の内部に置かれたいくつ
かのサドル形状の巻線１．３．５および７によって構成
されている。前記コイルＡおよびＢは、該コイル装置の
使用に際し、写像しようとする身体が置かれる管状体積
空間の相対する凸面上に位置決めされる。第゛１図では
、わかりやすくするため、部分されたコイルの夫々には
二つの巻き１および３、または５および７のみが図示さ
れている。従って、各巻きは、前記体Ｍｔ空間の軸に平
行に伸びる二つの直線部分によって配置されているが、
前記直線部分は、以下更に説明するように、前記体積空
間の軸の周囲に配置されている。部分された各コイルの
巻線１および３、または５および７は、第１図に図示の
如く、直列に接続されておシ、前記二つの部分されたコ
イルは、共４由のＲＦ源（図示ぜす）力１ら並列に駆動
される。従って、使用に際し、前記体積空間の軸を含み
、かヴ前記コイルを部分する面の一方の側にある巻きの
直線部分内の電流は、前記面のもう一方の側にある巻き
の直線部分内の電流と方向が反対になっておシ、全巻線
の電流は同じ大きさとなっている。その結果、生ずる磁
界方向は、上記面に対しては平行に、前記体積空間の軸
に対しては垂直九なシ、かつ磁界を均一にする場合、前
記軸の回Ｑの電流分布、すなわち前記巻きの直線部分の
分布は、はぼ正弦状とならなければならない。

そのようなコイル装置において、同じ電流を全巻線に流
し、次いで必要な磁界分布を生じさせるためには、該コ
イル装置の部分された部分の夫々の自己共振周波数が、
与えられるＲＦ電流の周波数と比較して高くなければな
らない。

このため、比較的高い無線周波数で作動するには、巻き
数を非常に少なくしなければならない、すなわち正弦に
近い電流分布が得られないほど巻き数を少なくしなけれ
ばならないという問題が生ずる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上記の問題を解決するコイル装置を提
供することである。

本発明によって、はぼ円筒状の空間で高周波磁界を発生
するコイル装置が提供されるが、前記コイル装置は、前
記体積空間の軸とは１９．平行して延長しており、かつ
前記空間の周囲に間隔を置いた位置で配置された複数の
導体と、および共通の信号源から付勢するため電気的に
並列な通路で導体を接続する接続手段とから構成さ−れ
ておシ、前記通路の夫々の自己共振周波数は、前記信号
源の周波数と比較して高くなっており、かつ前記並列な
通路のインピーダンスは異なるので、付勢に際し個々の
導体によって発生される磁界は合成されて、所望の電流
分布を有する体積空間に合成磁界を発生する。

前記並列な通路の夫々は、−巻きから構成されているの
が好ましい。

所望の分布が均一分布である場合の使用に適した本発明
によるある特定のコイル装置では、前記並列な通路は前
記共通信号源に接続されているので、前記体積空間を部
分し、かつその軸を含む面の一方の側にある導体の電流
は、前記面のもう一方の側に４る導体の電流と方向が反
対でｓｂ、かつ前記並列な通路のインピーダンスは、前
記導体の前記面からの距離に従って変化する。

あるそのようなコイル装置では、前記面の一方の側にあ
る導体は、前記面のもう一方の側の導体に対して鏡像位
置にある。そのようなコイル装置における前記面の夫々
の側にある導体は、前記体積空間の軸の周囲に等間隔に
並べられた角位置で適切に配置されている。

必要とされる並列な通路のインピーダンスの変化は、前
記導体自体が異なるインピーダンスを有することによっ
て、および／あるいは、異なる値のインピーダンスが前
記導体の少くともいくつかと直列に接続されることによ
って得られる。

本発明によるいくつかのコイル装置について、添付の図
面第２図から第５図を参照しながら実施例を説明する。

に）実施例 第２図および第３図において、説明しようとする第１の
コイル装置は、管状体積空間の曲面の周囲に配置された
５対の導体１１Ａ、１１Ｂ；１３Ａ。

１３１３ｉ１５Ａ、１５］３；１７Ａ、１７］３および
１９Ａ、　１９１３がら構成されている。前記導体は、
全て、前記体積空間の軸に対して平行に延長しており、
前記各対の導体は、前記体積空間の軸を含み、かつ中央
の導体１５Ａ、１５Ｂの面２５ＶＣ対して直角で前記体
積空間を部分する面２１に対して鏡像位置にある。前記
面２１の夫々の側にある導体は、前記面２１に対して夫
々５０°、６０°、９０°、１２０および１５０°の角
度で、すなわち前記面２１の前記体積空間を部分する夫
々の側の曲面の周囲に同じ角度で空間を置いて位置決め
されている。

全導体の一方の端は、矩形断面を有する金属リング２５
によって一緒に電気的に接続されている。それらの導体
のもう一方の端は、前記面２１の一方の側にある五つの
導体１１Ａから１９Ａでは矩形断面を有する部分された
金属リング２７によって一緒に電気的に接続されておシ
、かつもう一方の側にある五つの導体１１Ｂから１９］
３では矩形断面を有するもう一方の部分された金属リン
グ２９によって一緒に電気的に接続されている。

使用に際し、本発明によるコイル装置は、部分された金
属リング２７および２９間に接続された信号源Ｓによっ
て付勢されるので、導体１１Ａから１９Ａ内の電流の方
向は、導体１１Ｂから１９Ｂ内の電流の方向と反対とな
っている。従って、使用に際し発生される磁界は、前記
面２３に対して垂直方向となってｂる。

本発明によるコイル装置は、夫々が−巻きのみを有する
前記信号源Ｓに接続された五つの平行な通路から構成さ
れてｂることが判る。よって、各通路のインダクタンス
を低くして、各通路の自己共振周波数が信号源の周波数
と比較して高くなるよう容易に構成することができる。

均一となるよう磁界を発生するためには、−導一体内の
電流の大きさが前記体積空間の周囲で正弦状に変１ヒす
る必要があるので、導体１１および１９内の電流は、５
ｉｎ６０°に比例し、導体１３および１７内の電流は、
５ｉｎ６０°に比例し、かつ導体１５内の電流は５ｉｎ
９０°に比例する。

本発ＢＡ［よれば、上記のことは、導体が適当に異なる
インピーダンス源に接続されている、すなわち前記面２
１からのそれらの距離に従って逆に変化するインピーダ
ンスを有する平行な゛　通路を設けることによって達成
される。

第１図から第３図の実施例では、異なる直径の導体を設
けることによって、すなわちそれ自体が異なるインピー
ダンスを有する導体、更に詳細に言うとインダクタンス
を設けることによってこのことが達成されている。

６０ｙｆｌＩｚ程度の周波数源を有するＮＭＲ写像装置
の使用に適した第１図から第６図に図示の形式によるあ
る特定のコイル装置において、前記導体は、長さが４０
０＠１！、金属リングの内径および外径が２０５ｍｎお
よび２６５龍、かつ軸の太さが１０ｍｍとなっている。

導体１１および１９の直径は０．６　ｍｍであシ、導体
１３および１７の直径は１０ｍ、であり、かつ導体１５
の直径は２０朋である。

導体の直径の大なる差は、必要な電流差を生ずるために
必要なととが判る。

本発明による他のコイル装置では、導体と直列に適当な
値のインピーダンス（通常インダクタンス）を選択的に
、または付加的に挿入することによって上記問題を解決
することができる。

そのようなコイル装置の一つが第４図に図示されている
が、挿入されるインダクタンスの位置をより明確に示す
ため、二組の導体１１Ａ、１３Ａ。

１５Ａ、　１７Ａ、　１９Ａおよび１１Ｂ、１５Ｂ、１
５Ｂ、１７Ｂ。

１９］３間に金属リング２５を有する本発明によるコイ
ル装置が、外装を取υ外して平たくした図に示しである
。このコイル装置では、導体１１Ａ・夫々は、隣接する
金属リング、例えば第４図の金属リング２５から一端が
絶縁されており、前記絶縁は、導体１１および１９の場
合はインダクタＬ１によって、かつ導体１３および１７
の場合はインダクタＬ２によってブリッヂされている。

第５図に図示の別のコイル装置では、導体１１Ａ、１１
Ｂ；１３Ａｉ３Ｂ；１７Ａ、１７Ｂ；１９Ａおよび１９
］３も隣接する金属リング、例えば第５図の金属リング
２５から一端が絶縁されておシ、インダクタＬ４によっ
て導体１３ならびに１７夫々の絶縁端部と導体１５の対
応する端部とが接続され、かつインダクタＬ３によって
導体１１ならびに１６、および導体１７ならびに１９の
絶縁端部が接続されている。

第４図および第５図に関して上に述べた本発明によるコ
イル装置の変更例（図示せず）では、インダクタが導体
１１，１３．１７および１９の夫々の各端部に接続され
ている。

置では、導体１１および１９は、同じ直径を有するよう
、すなわちそれ自体はぼ同じインピーダンスを有するよ
う図示されている。しかしながら、他の本発明によるコ
イル装置では、必ずしもそうであるとは限らず、一つに
は必要なインピーダンス、従って電流の変化は、前記直
径の変化、従って導体１１および１９それ自体のインピ
ーダンスの変化によって、また一つには挿入されたイン
ピーダンスによって得られるこル装置では、導体が等間
隔で並べられているが、本発明によるコイル装置におい
て常にそうであるとは限らない。従って、例として上に
述べた本発明によるコイル装置では、正弦状の電流分布
が異なるインピーダンスを有する並列な通路に等間隔で
並べられた導体を用いることによって得られるが、他の
コイル装置では、並列な通路のインピーダンスの差と導
体間の間隔の差との合成を用いて所望の電流分布が得ら
れる。そのようなコイル装置の一例としては、正弦状の
電流分布から逸脱することが均一磁界を得るのに必要と
なる比較的短かい軸を有するコイル装置もある。

４、簡単な図面の説明 第１図は本発明によるコイル装置の斜視図であシ、第２
図は第１の実施例の構成を示す端面図であシ、第５図は
前記第１の実施例の側面図であシ、第４図は第２の実施
例の構成図であり、かつ第５図は第３の実施例の構成図
である。

図中、１．５．５および７はコイルの巻線、１−１から
１９は導体、２１および２６はコイルによって形成され
た体積空間を部分する面、２５．２７および２９は金属
リング、を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）はぼ円筒状の体積空間に高周波の磁界を発生する
   コイル装置であって、前記装置は、前記体積空間の軸と
   ほぼ平行して伸びておシ、かつ前記体積空間の周囲に間
   隔を置いた位置で配置された複数の導体（１１，１３，
   １５，１７，１９）と、および共通の信号源（８１から
   付勢するため前記共通の信号源の周波数と比較して高い
   自己共振周波数を夫々有する電気的に並列な通路で前記
   導体を接続する接続手段（２５，２７，２９）とから構
   成されておシ、前記並列な通路のインピーダンスは異な
   っているので付勢に際し個々の導体によって発生される
   磁界は合成され、所望の電流分布を有する体積空間に合
   成磁界を発生することを特徴とする上記コイル装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   並列な通路の夫々は−巻きによって構成されていること
   を特徴とする。ｒ−化コイ１し茎雁。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置に
   おいて、前記並列な通路は前記共通の信号源（８１に接
   続されているので、前記体積空間を部分し、かつ前記体
   積空間の軸を含む面■〃の一方の側にある導体（１１Ａ
   、１３Ａ、１５Ａ、１７Ａ、１９Ａ）内の電流は前記面
   ２１のもう一方の側にある導体（１１］３，１３Ｂ、１
   ５１３，１７１３．１９Ｂ）内の電流と方向が反対であ
   シ、かつ並列な通路のインピーダンスは前記面からの導
   体の距離に従って逆に変化することを特徴とする上記コ
   イル装置。 ′（４）特許請求の範囲第３項記載の装置において、前
   記面Ｑ］）の一方の側の導体（１１Ａ、　１３Ａ、　１
   ５Ａ。 １７Ａ・１９Ａ）は前記面Ｑ◇のもう一方の側の導体（
   １１Ｂ、１３Ｂ、１５Ｂ・１７１３．１９１３）に対し
   て鏡像位置にあることを特徴とする上記コイル装置。 （５）特許請求の範囲第４項記載の装置において、前記
   面Ｑ１）の夫々の側の導体は、前記体積空間の軸の周囲
   に等間隔に並べられた角位置にあることを特徴とする上
   記コイル装置。 （６）特許請求の範囲第５から第５項のいずれか一項に
   記載の装置において、前記接続手段は前記導体（１１、
   １３，１５，１７，１９）全部の一方の端を一緒に電気
   的に接続する第１のコネクタ翰と、および二つのうちの
   一方（ハ）は前記面Ｑυの一方の側にある導体（１１Ａ
   、１３Ａ、１５Ａ、１９Ａ）のもう一方の端を一緒に接
   続し、もう一方に）は前記面ｆ２追のもう一方の側にあ
   る導体（１１Ｂ、　１３Ｂ、　１５７３゜１７Ｂ、　１
   ９Ｂ）のもう一方の端を一緒に接続する前記二つの第２
   のコネクタ（２７，２９）とから構成されていることを
   特徴とする上記コイル装置。 （７）特許請求の範囲第６項記載の装置において、前記
   第１のコネクタ（ハ）は円形であり、かつ前記第２のコ
   ネクタ（２７，２９）は半円形であることを特徴とする
   上記コイル装置。 （８）　特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載の装
   置において、必要とされる並列の通路のインピーダンス
   の差は少くとも一つには前記導体（１１，１３，１５，
   １７，１９）自体が異なるインピーダンスを有すること
   によって得られることを特徴とする上記コイル装置。 （９）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記
   導体（１１，１３，１５，１７，１９）は異なる断面積
   を有することによって異なるインピーダンスを有するこ
   とを特徴とする上記コイル装置。 （１０特許請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項
   に記載の装置において、必要とされる並列な通路のイン
   ピーダンスの変化は少くとも一つには前記導体（１１，
   １！１，１５，１７．１９）の少くともいくつかと直列
   に前記並列な通路で接続された異なる値のインピーダン
   ス（Ｌｆ、Ｌ２またはＬ５．Ｌ４）によって得られるこ
   とを特徴とする上記コイル装置。 （ロ）特許請求の範囲の第１０項記載の装置において、
   前記導体と直列に前記通路で接続された前記インピーダ
   ンス（Ｌｌ、Ｌ２ｆたはＬ３．Ｌ４）とはインダクタン
   スのことであることを特徴とする上記コイル装置。