KR20140039323A - 코일 장치 및 자기공명 이메징 장치 - Google Patents

Abstract

평판상을 이루는 제1 코일(2), 제2 코일(4) 및 제3 코일(3)을 적층한 코일 장치(1)에 대해, 상기 제1 코일(2)은 간극부를, 상기 제3 코일(3)은 제2 간극부를 각각 가지고, 상기 제2 코일 안쪽으로부터 상기 제2 코일(4)을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선(44)의 일부 또는 전부, 및 상기 제3 코일 안쪽으로부터 상기 제3 코일(3)을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선(37a, 37b)의 일부 또는 전부를 상기 간극부에 수납하고, 상기 제1 코일 안쪽으로부터 상기 제1 코일(2)을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선(27a, 27b)의 일부 또는 전부를 상기 제2 간극부에 수납한다.

Description

코일 장치 및 자기공명 이메징 장치{COIL DEVICE AND MAGNETIC RESONANCE IMAGINING EQUIPMENT}

본 발명은, 코일 장치 및 상기 코일 장치를 경사자장 코일로서 갖추는 자기공명 이메징 장치에 관한 것이다.

자기공명 이메징 장치(Magnetic Resonance Imaging 장치. 이하, 「MRI 장치」라고 적는다.)는, 균일한 정자장 안에 놓인 피촬상체(생체)에 고주파 펄스를 조사했을 때에 생기는 핵 자기공명(Nuclear Magnetic Resonance. 이하, 「NMR」이라고 적는다.) 현상을 이용하는 장치이다. MRI 장치는, 피촬상체의 조직을 구성하는 원자핵 스핀이 발생하는 NMR 신호를 계측한다. MRI 장치는 계측한 NMR 신호를 이용해, 피촬상체의 두부, 복부, 사지 등의 형태를 이차원적 또는 삼차원적으로 화상화한다. 촬상에서, NMR 신호에는 경사자장에 따라 다른 위치 정보가 부여되며, 디지털 신호로서 계측된다. 계측된 디지털 신호는, 소정의 신호 처리가 실시되어, 단층 화상이 생성된다.

MRI 장치에 관하여, 공간 분해능이나 감도의 향상을 가져오는 정자장 강도의 고강도화가 진행되고 있다.

정자장의 강함은 여러 가지의 요건에 의해 결정된다. 요건의 하나로 자기 공극의 크기가 있다. 정자장 강도를 크게 하기 위해서는, 공극을 중간에 두고 대향하는 자석과 폴 피스에서 형성되는 자기 공극을 피촬상체의 크기에 맞추어 극한까지 작게 할 필요가 있다. 아울러, 정자장의 발생에 관계가 없는 부재이며 자기 공극에 배치할 필요가 있는 것에 대해서는, 그 두께를 작게 할 필요가 있다.

자기 공극이 보다 작고, 자기 공극에 배치된 부재의 두께가 보다 작아지면, 피촬상체와 정자장을 부여하는 자석과의 거리가 줄어들어, 피촬상체에 걸리는 자장이 커지기 때문이다.

자기 공극에 배치되는 것으로서 경사자장 코일이 있다. 경사자장 코일은 자석이 만드는 정자장에 경사를 만들기 위해 필요한 코일이다. 경사자장 코일은 촬상 시에, 인간, 동물 등의 피촬상체로부터 발생되는 NMR 신호에 대해 위치 정보를 준다.

경사자장 코일의 하나의 형태로서 평면 코일을 적층한 것이 있다. 경사자장 코일은, 정자장의 방향에 대해 X방향, Y방향, Z방향(정자장 방향)의 자장을 부여하는 3층의 코일로 형성된다.

특허 문헌 1에는, 경사자장 코일로서 이용하는 평면 코일이 나타나고 있다. 평면 코일을 적층해 경사자장 코일을 구성하는 경우, 경사자장 코일의 한층을 구성하는 평면 코일은, 평판상의 보빈 표면 부분에 홈을 마련한다. 상기 홈에 구리, 철사 등의 전선을 묻고, 와권상으로 형성하는 것에 의해 와권상의 전선이 만들어진다. 이 와권상의 부분을 코일 권선부라고 한다. 코일 권선부는 평면상에 형성하므로, 코일 단부의 한쪽은 보빈의 외연 근처가 되지만, 코일 단부의 다른 쪽은 코일 권선의 내부가 된다.

그 때문에, 코일 권선과 이어지는 리드선(인출선)의 다른 쪽은, 코일 외부로 꺼낼 때에, 코일 권선의 내부로부터 코일 권선을 넘을 필요가 있다. 여기서, 코일 권선을 넘고 있는 부분의 리드선을 연결선(connecting wire)이라고 부르기로 한다. 이 리드선의 일부분인 연결선 때문에, 평면 코일 층당 두께는 보빈의 두께만은 아닌, 거기에 연결선의 두께에 상당하는 두께를 더한 것이 된다(특허 문헌 1의 도 1a, 1b).

경사자장 코일은 3층의 코일로 형성되기 때문에, 경사자장 코일의 두께는, 보빈 3매 분의 두께와, 연결선 두께의 3배에 상당하는 두께를 합친 것이 된다.

경사자장 코일 등의 평면 코일을 얇게 만들기 위한 종래 기술로서, 특허 문헌 2에 나타난 것이 있다. 즉, 소정의 패턴에 따른 홈이 형성된 형부재(型部材)의 홈에 도체의 선재를 배치하고, 형부재 위에 접착 시트를 놓고, 접착 시트를 선재에 압접한다. 선재를 시트와 함께 형부재로부터 분리하는 것에 의해, 패턴의 선재가 표면에 고정된 시트를 얻는다. 이 시트와 선재를 교대로 적층 함으로써, 슬림형의 평면 코일을 얻을 수 있다(특허 문헌 2).

특허 문헌 1: 일본 특개 2004-255182호 공보 특허 문헌 2: 일본 특개 2007-307034호 공보

특허 문헌 1에 나타난 평면 코일을 적층해 경사자장 코일을 구성할 때에는, 연결선의 스페이스를 확보하기 위한 두께를 필요로 한다.

특허 문헌 2에 나타난 방법은, 경사자장 코일을 얇게 만드는 방법으로서는 유효하다. 그러나, 제조되는 경사자장 코일에는, 연결선의 스페이스를 확보하기 위한 두께가 필요하다. 또, 형부재의 홈에 선재를 배치하는 공정이나 형부재 위에 시트를 놓는 공정 등, 코일의 제조에 많은 공정을 가지기 때문에, 비용이 상승하게 된다.

그래서, 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 저비용으로 제조 가능한 슬림형 경사자장 코일 및 상기 경사자장 코일을 이용한 자기공명 이메징 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 코일 장치는, 평판상을 이루는 제1 코일 및 제2코일을 적층한 코일 장치에 있어서, 상기 제1 코일은 간극부를 가지고, 상기 제2 코일 안쪽으로부터 상기 제2 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 간극부에 수납되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 제1 코일은 간극부를 가지고, 제2코일 안쪽으로부터 상기 제2 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 간극부에 수납한다. 따라서, 제1 코일과 제2 코일과의 간격을 둘 필요가 없고, 제1 코일과 제2 코일을 밀착해서 겹치는 것이 가능해진다. 그에 따라, 평면 코일의 두께를 연결선의 두께만큼 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 코일 장치는, 상기 제1 코일은 2개의 코일 분체로 이루어지고, 양 코일 분체는 상기 간극부를 사이에 두고 병설되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 상기 제1 코일은 2개의 코일 분체로 이루어지고, 양 코일 분체는 간극부를 사이에 두고 병설하고, 제2 코일 안쪽으로부터 상기 제2 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 간극부에 수납한다. 따라서, 제1 코일과 제2 코일과의 간격을 둘 필요가 없고, 평면 코일의 두께를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 코일 장치는, 상기 2개의 제1 코일 분체를 연결하는 연결부를 갖추는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 제2 코일 안쪽으로부터 상기 제2 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 간극부에 수납한다. 따라서, 제1 코일과 제2 코일과의 간격을 둘 필요가 없으므로, 평면 코일의 두께를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 코일 장치는, 평판상을 이루는 제3 코일을 더 갖추고, 상기 제2 코일, 상기 제1 코일 및 상기 제3 코일이 이 순서로 적층되어 있고, 상기 제3 코일은 제2 간극부를 가지고, 상기 제1 코일 안쪽으로부터 상기 제1 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 제2 간극부에 수납하고, 상기 제3 코일 안쪽으로부터 상기 제3 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 간극부에 수납되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 제3 코일은 제2 간극부를 가지고, 상기 제1 코일 안쪽으로부터 상기 제1 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 제2 간극부에 수납한다. 제3 코일 안쪽으로부터 상기 제3 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 간극부에 수납한다. 따라서, 제1 코일과 제3 코일과의 간격을 둘 필요가 없고, 제3 코일 위에도 인출선을 지나가게 하는 공간을 필요로 하지 않기 때문에, 평면 코일의 두께를 한층 더 연결선 두께의 2배에 상당하는 만큼, 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 코일 장치는, 상기 제3 코일은 2개의 코일 분체로 이루어지고, 양 코일 분체는 상기 제2 간극부를 사이에 두고 병설되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 상기 제3 코일은 2개의 코일 분체로 이루어지고, 양 코일 분체는 상기 제2 간극부를 사이에 두고 병설하고, 제1 코일 안쪽으로부터 상기 제1 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 제2 간극부에 수납한다. 따라서, 연결선을 지나가게 하기 위해 제1 코일과 제3 코일과의 간격을 둘 필요가 없고, 평면 코일의 두께를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 코일 장치는, 상기 2개의 제3 코일 분체를 연결하는 제2 연결부를 갖추는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 제1 코일 안쪽으로부터 상기 제1 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 제2 간극부에 수납한다. 따라서, 제1 코일과 제3 코일과의 간격을 둘 필요가 없고, 평면 코일의 두께를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 자기공명 이메징 장치는, 상기 중 어느 하나의 코일 장치를 경사자장 코일로서 갖춘 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 경사자장 코일의 두께를 종래의 것보다 얇게 할 수 있다. 두께가 저감한 만큼, 피촬상체와 정자석과의 거리를 줄이는 것이 가능해지므로, 정자장을 강화시키는 것이 가능해진다. 또, 경사자장 코일의 설치 공간을 저감할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제2 코일 안쪽으로부터 상기 제2 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를, 제1 코일에 형성된 간극부에 수납한다.

그에 따라, 제1 코일과 제2 코일을 밀착해 적층하는 것이 가능해지므로, 평면 코일 전체의 두께를 저감할 수 있다.

도 1은 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 Z 코일의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 X 코일을 구성하는 X 코일 분체의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 X 코일의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 5는 Y 코일을 구성하는 Y 코일 분체의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 6은 Y 코일의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 7은 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일에서, X 코일과 Y 코일과의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7의 A-A선에서의 단면 약도이다.
도 9는 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일에서, X 코일과 Y 코일과의 위치 관계를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9의 B-B선에서의 단면 약도이다.
도 11은 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일을 갖춘 MRI 장치의 내부 구성의 전체 개요를 나타내는 블록도이다.
도 12는 MRI 장치의 내부 구성의 주요부를 나타내는 블록도이다.
도 13은 실시 형태 2에 따른 경사자장 코일의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 14는 실시 형태 3에 따른 X, Y 코일용 보빈의 형상을 도시한 평면도이다.
도 15는 실시 형태 4에 따른 Z2 보빈의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 16은 실시 형태 4에 따른 경사자장 코일의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 17은 실시 형태 5에 따른 경사자장 코일 유닛의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 18은 실시 형태 5에 따른 경사자장 코일 냉각 기구의 개념도이다.
도 19는 실시 형태 6에 따른 ESR 장치의 자장 발생부의 구성을 나타내는 설명도이다.

실시 형태 1

이하, 도면을 참조해 실시 형태 1을 구체적으로 설명한다.

본 실시 형태에서는, 본 발명에 따른 코일 장치를 MRI 장치의 경사자장 코일에 적용한 예로서 설명한다. 그 외의 예로서는, 전자스핀공명 장치에 이용되는 경사자장 코일에 적용할 수 있다.

도 1은, 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

경사자장 코일(1)(코일 장치)은, 평면시(平面視) 평판상(平板狀)의 Z 코일(4)(제2 코일), X 코일(2)(제1 코일) 및 Y 코일(3)(제3 코일)을 적층한 3층 구조로 되어 있다. 각 코일에는 외연을 따라 복수의 나사구멍이 형성되어 있다. 상기 나사구멍에 도시하지 않은 나사를 통과시켜, X 코일(2), Y 코일(3) 및 Z 코일(4)을 서로 결합하고 있다.

경사자장 코일(1)을 구성하는 코일 가운데, X 코일(2)은, 2개의 X 코일 분체(2a, 2b)로 구성되어 있다. Y 코일(3)은, 2개의 Y 코일 분체(3a, 3b)로 구성되어 있다. X 코일 분체(2a, 2b), Y 코일 분체(3a, 3b)는, 모두 동일한 형상이며, 평면시 활 형상이다.

X 코일 분체(2a, 2b)의 곡선 부분은, Z 코일(4)의 원주와 동일한 곡률 반경이다. X 코일 분체(2a)의 직선 부분과 X 코일 분체(2b)의 직선 부분이 평행이 되도록, X 코일 분체(2a, 2b)를 Z 코일(4)에 겹친다. 게다가, X 코일 분체(2a, 2b)의 곡선 부분과 Z 코일(4)의 원주 부분이 일치하도록, X 코일 분체(2a, 2b)를 Z 코일(4)에 겹친다. 이와 같이 겹치는 것에 의해, X 코일 분체(2a)와 X 코일 분체(2b)와의 사이에 틈새(간극부)가 형성된다. Y 코일(3)에 대해서도, 와 같이 Y 코일 분체(3a)와 Y 코일 분체(3b)와의 사이에 틈새(제2 간극부)가 형성된다.

X 코일 분체(2a) 및 X 코일 분체(2b)의 직선 부분과, Y 코일 분체(3a) 및 Y 코일 분체(3b)의 직선 부분이 직각을 이루도록 배치한다.

X 코일 분체(2a, 2b)는 각각 리드선(27a, 27b)(인출선)을 갖추고 있다. Y 코일 분체(3a, 3b)는, 각각 리드선(37a, 37b)(인출선)을 갖추고 있다. Z 코일(4)은 리드선(44)(인출선)을 갖추고 있다.

X 코일(2) 및 Y 코일(3)은, 각각 2개의 코일 분체로 구성되어 있기 때문에, 리드선의 인출 개소는, 각각 2개소이다. 위에서 설명한 바와 같이 X 코일(2)과 Y 코일(3)을 서로 직교하도록 배치하기 때문에, X 코일(2)의 리드선(27a, 27b)과 Y 코일(3)의 리드선(37a, 37b)은 모두 다른 위치가 된다. 따라서, 경사자장 코일(1)의 리드선 인출 위치는 최저 4개소가 된다. 인출 위치의 수를 최소로 하기 위해 Z 코일(4)의 인출 위치를 Y 코일(3)의 한쪽의 인출 위치에 맞춘다. 각 리드선의 인출 위치는, 주방향(周方向)으로 등간격으로 배치된다. 예를 들면, Z 코일(4)의 리드선(44)을 시계의 3시 위치로 했을 경우, X 코일(2)의 리드선(27a, 27b)은, 각각 12시, 6시 위치가 된다. Y 코일(3)의 리드선(37a, 37b)은, 각각 9시, 3시 위치가 된다.

도 2를 이용하여, Z 코일(4)에 대해 설명한다. 도 2는, Z 코일의 구조를 나타내는 평면도이다.

Z 코일(4)은, Z 코일용 보빈(41), 코일 권선부(42), 연결선(43) 및 리드선(44)을 포함한다.

Z 코일용 보빈(41)(이하, 「보빈(41)」으로 적는다.)은, 평면시 대략 원판상(圓板狀)의 형상이다.

보빈(41)은, 전기 절연성이 있는 수지, 예를 들면, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), 또는 SPS(신디오탁틱 폴리스티렌)를 이용하여 제작한다.

보빈(41)에는, 절결부(45a, 45b, 45c, 45d), 나사구멍(46) 및 나사구멍(47)이 형성되어 있다. 또, 보빈(41)의 한쪽 면에는, 도시하지 않은 홈이 형성되어 있다.

홈은, 와권상(渦券狀)이 연속한 한 개의 홈이며, 외연으로부터 소정의 간격을 두고 형성한다. 각 홈은 보빈(41)의 외연과 대략 동심원상(同心圓狀)이다. 외연과 홈 사이에는, 절결부(45a, 45b, 45c, 45d), 나사구멍(46) 및 나사구멍(47)을 마련한다.

코일 권선부(42)는, 홈을 따라 구리, 철사 등의 도전체로 이루어지는 코일 선을 넣어 형성한다. 코일 선은, 에폭시 수지에 의해 보빈(41)에 몰드 고정한다.

몰드 고정에 이용하는 수지는, 에폭시 수지에 한정되는 것은 아니다. 에폭시 수지와 같은 단절성, 내열성, 경도를 가지는 수지, 예를 들면 폴리우레탄, 폴리에스텔 등을 이용해도 무방하다.

코일 권선의 감기 종료 부분(42b)의 위치는, 보빈(41)의 외연에서 지름 방향으로 소정의 거리 내주 측으로 들어간 위치이다. 코일 권선과 이어지는 리드선(44)의 한쪽을 보빈(41)의 주연부에서 보빈(41)에 몰드 고정하기 위함이다. 코일 권선의 감기 시작 부분(42c)은, 코일 권선의 감기 종료 부분(42b)과 주방향 위치가 대략 동일하게 한다. 감기 시작 부분(42c)(제2 코일 안쪽)과 이어지는 리드선(44)의 다른 쪽(인출선)을, 리드선(44)의 한쪽과 함께 보빈(41)의 주연부(제2 코일의 주연부)에서 보빈(41)에 몰드 고정하여, 인출하기 위함이다.

절결부(45a)는, 코일 권선에 접속되는 리드선(44)을 경사자장 코일(1)의 외부로 인출하기 위한 것이다. 절결부(45a)는, 코일 권선의 감기 종료 부분(42b), 코일 권선의 감기 시작 부분(42c)과 주방향 위치가 근방이 되도록 마련한다. 절결부(45a~45d)는, 코일 권선부(42)에서 외연 측 위치에 마련한다. 절결부(45a, 45b, 45c, 45d)는, 보빈(41)의 외연부에서 내부를 향해 칼집을 내어, 보빈(41)의 일부를 대략 장방형으로 절결(notch) 함으로써 형성한다.

절결부(45a, 45b, 45c, 45d)는, 주방향으로 등간격으로 형성한다.

리드선(44)의 한쪽은 코일 권선부(42)의 감기 종료 부분(42b)과 이어져, 절결부(45a)에서 경사자장 코일(1)의 외부로 인출된다. 코일 권선부(42)의 감기 시작 부분(42c)과 이어지는 리드선(44)의 다른 쪽은 코일 권선부(42)를 넘어(연결선(43)), 절결부(45a)에서 경사자장 코일(1)의 외부로 인출된다.

나사구멍(46)은, Z 코일(4)과 X 코일(2)을, X 코일(2)과 Y 코일(3)을 겹쳐 고정하기 위한 나사를 통과시키기 위한 것이다. 나사구멍(46)은 보빈(41)의 외연부를 따라, 코일 권선부(42)에서 외연 측 위치 및 코일 권선부(42)의 내부에 적절히 형성한다. 나사구멍(47)은 경사자장 코일(1)을 MRI 장치 등의 다른 장치에 고정할 때에 이용하는 나사를 통과시키기 위한 것이다. 나사구멍(47)은 나사구멍(46)과 별도로 보빈(41)의 외연부를 따라, 코일 권선부(42)에서 외연 측 위치에 적절히 형성한다.

또한 코일 권선의 두께가 1.0 mm로 했을 경우, 보빈(41)의 홈이 없는 부분의 두께를 1.6 mm로 하고, 홈 폭은 1.1 mm, 홈 깊이를 1.2 mm로 한다. 이와 같이 하면, 코일 선은 홈에 넣어져, 보빈(41) 표면에는 보이는 것이 없어, 매우 적합하다.

도 3을 이용하여, X 코일(2)을 구성하는 X 코일 분체(2a)에 대해 설명한다. 도 3은, X 코일을 구성하는 X 코일 분체의 구조를 나타내는 평면도이다.

X 코일 분체(2a)는, X 코일용 보빈(21a), 코일 권선부(23a), 연결선(26a) 및 리드선(27a)을 포함한다.

X 코일용 보빈(21a)(이하, 「보빈(21a)」이라고 적는다.)은, 평면시 활 형상이다. 보빈(21a)의 곡선부와 Z 코일용 보빈(41)의 곡선부와는, 곡률 반경이 동일해지도록 한다.

보빈(21a)은, 전기 절연성이 있는 수지, 예를 들면, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), 또는 SPS(신디오탁틱 폴리스티렌)를 이용해 제작한다.

보빈(21a)에는, 절결부(28a), 나사구멍(29a) 및 나사구멍(30a)이 형성되어 있다. 보빈(21a)의 한쪽 면에는, 도시하지 않은 홈이 형성되어 있다. 상기 홈을 따라 구리, 철사 등의 도전체로 이루어지는 코일 선을 넣어, 코일 권선부(23a)가 형성되어 있다.

홈은 연속한 한 개의 홈이며, 외연에서 소정의 간격을 두고 형성한다. 보빈(21a) 외연과 대략 상사형(相似形)인 코일 권선을 형성하도록, 홈을 마련한다. 외연과 홈과의 사이에, 절결부(28a), 나사구멍(29a) 및 나사구멍(30a)을 마련한다.

코일 권선부(23a)는, 홈을 따라 구리, 철사 등의 도전체로 이루어지는 코일 선을 넣어 형성한다. 코일 선은, 전기 절연성이 있는 수지, 예를 들면, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 또는 폴리에스텔에 의해 보빈(21a)에 몰드 고정한다.

코일 권선의 감기 종료 부분(24a)의 위치는, 보빈(21a)의 외연에서 지름 방향으로 소정의 거리 내주 측으로 들어간 위치이다. 코일 권선과 접속한 리드선(27a)의 한쪽을 보빈(21a)의 주연부(제1 코일의 주연부)로 보빈(21a)에 몰드 고정하기 위함이다.

감기 종료 부분(24a)의 위치는, 보빈(21a) 주연의 일부를 이루는 원호의 중점 부근이다. 코일 권선의 감기 시작 부분(25a)은, 코일 권선의 감기 종료 부분(24a)과 주방향 위치가 대략 동일하게 한다. 감기 시작 부분(25a)(제1 코일 안쪽)과 이어지는 리드선(27a)의 다른 쪽(인출선)을, 리드선(27a)의 한쪽과 함께 보빈(21a)의 주연부에서 보빈(21a)에 몰드 고정하여, 인출하기 위함이다.

절결부(28a)는, 코일 권선에 접속되는 리드선(27a)을 경사자장 코일(1)의 외부로 인출하기 위한 것이다. 절결부(28a)는, 코일 권선의 감기 종료 부분(24a) 및 감기 시작 부분(25a)과 주방향 위치가 근방이 되도록 마련한다. 절결부(28a)는, 코일 권선부(23a)에서 외연 측 위치에 형성한다. 절결부(28a)는, 보빈(21a)의 외연부에서 내부를 향해 칼집을 내어, 보빈(21a)의 일부를 대략 장방형으로 절결 함으로써 형성한다.

리드선(27a)의 한쪽은 코일 권선부(23a)의 감기 종료 부분(24a)과 이어져, 절결부(28a)에서 경사자장 코일(1) 외부로 인출된다. 리드선(27a)의 다른 쪽(인출선)은, 코일 권선부(23a)의 감기 시작 부분(25a)과 이어져, 코일 권선부(23a)를 넘어(연결선(26a)), 절결부(28a)에서 경사자장 코일(1)의 외부로 인출된다.

나사구멍(29a)은, X 코일 분체(2a)와 Z 코일(4)을, 또 X 코일 분체(2a)와 Y 코일(3)을 겹쳐 고정하기 위한 나사를 통과시키기 위한 것이다. 나사구멍(29a)은, 보빈(21a)의 외연을 따라 코일 권선부(23a)에서 외연 측 위치 및 코일 권선부(23a)의 내부에 적절히 형성한다. 나사구멍(30a)은 경사자장 코일(1)을 MRI 장치 등의 다른 장치에 고정할 때에 이용하는 나사를 통과시키기 위한 것이다. 나사구멍(30a)은 나사구멍(29a)과는 별도로 보빈(21a)의 외연을 따라 적절히 형성한다.

또한 코일 권선의 두께가 1.0 mm로 했을 경우, 보빈(21a)의 홈이 없는 부분의 두께를 1.6 mm로 하고, 홈 폭은 1.1 mm, 홈 깊이를 1.2 mm로 한다. 이와 같이 하면, 코일 선은 홈에 넣어져, 보빈(21a) 표면에는 보이는 것이 없어, 매우 적합하다.

X 코일(2)을 구성하는 다른 쪽의 X 코일 분체(2b)는, X 코일 분체(2a)와 동일한 구조이다. 도 4는, X 코일의 구조를 나타내는 평면도이다. X 코일(2)은, X 코일 분체(2a), X 코일 분체(2b)로 구성된다. X 코일 분체(2b)는, X 코일용 보빈(21b), 코일 권선부(23b), 연결선(26b) 및 리드선(27b)을 포함한다.

　X 코일 분체(2b)에 이용하는 X 코일용 보빈(21b)(이하, 「보빈(21b)」이라고 적는다.)도, X 코일 분체(2a)에 이용하는 X 코일용 보빈(21a)과 같다.

보빈(21b)의 한쪽 면에는 도시하지 않은 홈이 형성되어 있다. 상기 홈을 따라 코일 선을 넣어, 코일 권선부(23b)가 형성되어 있다. 코일 선은, 에폭시 수지 등에 의해 보빈(21b)에 몰드 고정되고 있다.

코일 권선의 감기 종료 부분(24b), 감기 시작 부분(25b)(제1 코일 안쪽)은, 각각 X 코일 분체(2a)의 감기 종료 부분(24a), 감기 시작 부분(25a)과 같은 위치에 형성되어 있다. 감기 종료 부분(24b)과 이어지는 리드선(27b)의 한쪽은, 절결부 28b로부터, 외부로 인출된다. 감기 시작 부분(25b)과 이어지는 리드선(27b)의 다른 쪽(인출선)은, 코일 권선을 넘어(연결선(26b)), 절결부(28b)의 안쪽에서 보빈(21b)에 몰드 고정되고 있다. 리드선(27b)의 다른 쪽도, 절결부(28b)로부터, 외부로 인출된다.

나사구멍(29b), 나사구멍(30b)에 대해서도, 각각 X 코일 분체(2a)의 나사구멍(29a), 나사구멍(30a)과 동일한 목적으로, 동일한 위치에 형성되어 있다.

X 코일(2)은, X 코일 분체(2a)의 직선 부분과 X 코일 분체(2b)의 직선 부분이 평행이 되도록 배치한다.

Z 코일(4) 상에 배치할 때에는, 게다가, X 코일 분체(2a, 2b)의 원호 부분과 Z 코일(4)의 원호 부분이 일치하도록 설치한다.

도 5를 이용하여, Y 코일(3)을 구성하는 Y 코일 분체(3a)에 대해 설명한다. 도 5는, Y 코일을 구성하는 Y 코일 분체의 구조를 나타내는 평면도이다.

Y 코일 분체(3a)는, Y 코일용 보빈(31a), 코일 권선부(33a), 연결선(36a) 및 리드선(37a)을 포함한다.

Y 코일용 보빈(31a)(이하, 「보빈(31a)」이라고 적는다.)은, 평면시 활 형상이다. 보빈(31a)의 형상은, 상술한 보빈(21a)과 같다.

보빈(31a)은, 전기 절연성이 있는 수지, 예를 들면, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트), 또는 SPS(신디오탁틱 폴리스티렌)를 이용해 제작한다.

보빈(31a)에는, 절결부(38a), 나사구멍(39a) 및 나사구멍(40a)이 형성되어 있다. 또, 보빈(31a)의 한쪽 면에는, 도시하지 않은 홈이 형성되어 있다. 상기 홈을 따라 구리, 철사 등의 도전체로 이루어지는 코일 선을 넣어, 코일 권선부(33a)가 형성되어 있다.

홈은 연속한 한 개의 홈이며, 외연에서 소정의 간격을 두고 형성한다. 보빈(31a) 외연과 대략 상사형인 코일 권선을 형성하도록, 홈을 마련한다. 외연과 홈과의 사이에, 절결부(38a), 나사구멍(39a) 및 나사구멍(40a)을 마련한다.

코일 권선부(33a)는, 홈을 따라 구리, 철사 등의 도전체로 이루어지는 코일 선을 넣어 형성한다. 코일 선은, 전기 절연성이 있는 수지, 예를 들면, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 또는 폴리에스텔에 의해 보빈(31a)에 몰드 고정한다.

코일 권선의 감기 종료 부분(34a)의 위치는, 보빈(31a)의 외연에서 지름 방향으로 소정의 거리 내주 측으로 들어간 위치이다. 코일 권선과 접속한 리드선(37a)의 한쪽을 보빈(31a)의 주연부(제3 코일의 주연부)로 보빈(31a)에 몰드 고정하기 위함이다.

감기 종료 부분(34a)의 위치는, 보빈(31a) 주연의 일부를 이루는 원호의 중점 부근이다.

코일 권선의 감기 시작 부분(35a)은, 코일 권선의 감기 종료 부분(34a)과 주방향 위치가 대략 동일하게 한다. 감기 시작 부분(35a)(제3 코일 안쪽)과 이어지는 리드선(37a)의 다른 쪽(인출선)을, 리드선(37a)의 한쪽과 함께 보빈(31a)의 주연부에서 보빈(31a)에 몰드 고정하여, 인출하기 위함이다.

절결부(38a)는, 코일 권선에 접속되는 리드선(37a)을 경사자장 코일(1)의 외부로 인출하기 위한 것이다. 절결부(38a)는, 코일 권선의 감기 종료 부분(34a) 및 감기 시작 부분(35a)과 주방향 위치가 근방이 되도록 마련한다. 절결부(38a)는, 코일 권선부(33a)에서 외연 측 위치에 형성한다. 절결부(38a)는, 보빈(31a)의 외연부에서 내부를 향해 칼집을 내어, 보빈(31a)의 일부를 대략 장방형으로 절결 함으로써 형성한다.

리드선(37a)의 한쪽은 코일 권선부(33a)의 감기 종료 부분(34a)과 이어져, 절결부(38a)에서 경사자장 코일(1) 외부로 인출된다. 리드선(37a)의 다른 쪽(인출선)은, 코일 권선부(33a)의 감기 시작 부분(35a)과 이어져, 코일 권선부(33a)를 넘어(연결선(36a)), 절결부(38a)에서 경사자장 코일(1)의 외부로 인출된다.

나사구멍(39a)은, Y 코일 분체(3a)와 Z 코일(4)을, 또 Y 코일 분체(3a)와 X 코일(2)을 겹쳐 고정하기 위한 나사를 통과시키기 위한 것이다. 나사구멍(39a)은, 보빈(31a)의 외연을 따라 코일 권선부(33a)에서 외연 측 위치 및 코일 권선부(33a)의 내부에 적절히 형성한다. 나사구멍(40a)은 경사자장 코일(1)을 MRI 장치 등의 다른 장치에 고정할 때에 이용하는 나사를 통과시키기 위한 것이다. 나사구멍(40a)은 나사구멍(39a)과는 별도로 보빈(31a)의 외연을 따라 적절히 형성한다.

또한 코일 권선의 두께가 1.0 mm로 했을 경우, 보빈(31a)의 홈이 없는 부분의 두께를 1.6 mm로 하고, 홈 폭은 1.1 mm, 홈 깊이를 1.2 mm로 한다. 이와 같이 하면, 코일 선은 홈에 넣어져, 보빈(31a) 표면에는 보이는 것이 없어, 매우 적합하다.

Y 코일(3)을 구성하는 다른 쪽의 Y 코일 분체(3b)는, Y 코일 분체(3a)와 동일한 구조이다. 도 6은, Y 코일의 구조를 나타내는 평면도이다. Y 코일(3)은, Y 코일 분체(3a), Y 코일 분체(3b)로 구성된다. Y 코일 분체(3b)는, Y 코일용 보빈(31b), 코일 권선부(33b), 연결선(36b) 및 리드선(37b)을 포함한다.

Y 코일 분체(3b)에 이용하는 Y 코일용 보빈(31b)(이하, 「보빈(31b)」이라고 적는다.)은, Y 코일 분체(3a)에 이용하는 Y 코일용 보빈(31a)과 같다.

보빈(31b)의 한쪽 면에는 도시하지 않은 홈이 형성되어 있다. 상기 홈을 따라 코일 선을 넣어, 코일 권선부(33b)가 형성되어 있다. 코일 선은, 에폭시 수지 등에 의해 보빈(31b)에 몰드 고정되고 있다.

코일 권선의 감기 종료 부분(34b), 감기 시작 부분(35b)(제3 코일 안쪽)은, 각각 Y 코일 분체(3a)의 감기 종료 부분(34a), 감기 시작 부분(35a)과 같은 위치에 형성되어 있다. 감기 종료 부분(34b)과 이어지는 리드선(37b)의 한쪽은, 절결부(38b)로부터, 외부로 인출된다. 감기 종료 부분(35b)과 이어지는 리드선(37b)의 다른 쪽(인출선)은, 코일 권선을 넘어(연결선(36b)), 절결부(38b)의 안쪽에서 보빈(31b)에 몰드 고정되고 있다. 리드선(37b)의 다른 쪽도, 절결부(38b)로부터, 외부로 인출된다.

나사구멍(39b), 나사구멍(40b)에 대해서도, 각각 Y 코일 분체(3a)의 나사구멍(39a), 나사구멍(40a)과 동일한 목적으로, 동일한 위치에 형성되어 있다.

Y 코일(3)은, Y 코일 분체(3a)의 직선 부분과 Y 코일 분체(3b)의 직선 부분이 평행이 되도록 배치한다.

X 코일(2) 상에 배치할 때에는, 게다가, Y 코일 분체(3a, 3b)의 원호 부분과 X 코일(2)의 원호 부분 및 Z 코일(4)의 원호 부분이 일치하도록 설치한다.

도 7은, 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일에서, X 코일과 Z 코일과의 위치 관계를 나타내는 평면도이다. 도 8은, 도 7의 A-A선에서의 단면 약도이다.

도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 코일 권선부(42)를 상면으로 하여 Z 코일(4)을 놓고, Z 코일(4) 위에 X 코일 분체(2a), X 코일 분체(2b)로 이루어지는 X 코일(2)을 겹쳐 쌓는다. X 코일 분체(2a, 2b)는 Z 코일(4)과 같이, 각각의 코일 권선부(23a, 23b)가 상면이 되도록, Z 코일(4)에 겹친다. Z 코일(4)의 원호 부분과 X 코일 분체(2a)의 원호 부분을 일치하여 겹친다. Z 코일(4)의 원호 부분과 X 코일 분체(2b)의 원호 부분을 일치하여 겹친다. X 코일 분체(2a)의 직선 부분과 X 코일 분체(2b)의 직선 부분이 평행이 되도록 배치한다. 그에 따라, Z 코일(4) 상에 대략 장방형을 밑면으로 하고, X 코일 분체(2a, 2b)의 두께에 상당하는 높이를 가지는 대략 육면체 상의 공간인 간극부(이하, 「제1 간극부(1a)」라고 적는다.)가 형성된다. 즉, X 코일 분체(2a)와 X 코일 분체(2b)는 제1 간극부(1a)(간극부)를 사이에 두고 병설된다.

제1 간극부(1a)의 높이는, 연결선(43)의 두께보다 크기 때문에, 연결선(43)을 제1 간극부(1a)에 수납하는 것이 가능해진다.

즉, 제1 간극부(1a)를 이용해서, Z 코일(4)의 연결선(43)을 지나가게 하는 것이 가능해진다. 그에 따라, Z 코일(4)의 보빈(41)과 X 코일(2)의 보빈(21a, 21b)을 밀착하는 것이 가능해져, 연결선의 두께에 상당하는 두께를, 경사자장 코일의 두께로부터 저감하는 것이 가능해진다.

또한 도 8에서는, 각 보빈에 설치된 코일 권선용의 홈은 기재를 생략하고 있다. 또, 연결선(43)으로 코일 권선(42)을 몰드 고정하는 수지의 기재를 생략하고 있다.

도 9는, 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일에서, X 코일과 Y 코일과의 위치 관계를 나타내는 사시도이다. 도 10은, 도 9의 B-B선에 따른 단면 약도이다. 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, X 코일 분체(2a, 2b) 위에, Y 코일 분체(3a, 3b)가 겹쳐 쌓이고 있다. Y 코일 분체(3a)와 X 코일 분체(2a 및 2b)와는, 외연의 직선 부분이 서로 직교하도록 배치한다. Y 코일 분체(3b)도 마찬가지로 X 코일 분체(2a 및 2b)와, 외연의 직선 부분이 서로 직교하도록 배치한다. Y 코일 분체(3a, 3b)는, 각각의 코일 권선부(33a, 33b)가 하면이 되도록, X 코일 분체(2a, 2b) 위에 겹쳐 쌓는다. Y 코일 분체(3a, 3b) 각각의 연결선(36a, 36b)이 제1 간극부(1a)를 지나가도록 하기 위함이다.

X 코일(2)과 같이, Y 코일 분체(3a) 및 Y 코일 분체(3b)의 원호 부분과 Z 코일(4), X 코일 분체(2a) 및 X 코일 분체(2b)의 원호를 맞춰 배치한다. 그에 따라, X 코일(2) 상에 대략 장방형을 밑면으로 하고, Y 코일 분체(3a, 3b)의 두께에 상당하는 높이를 가지는 대략 육면체 상의 공간인 제2의 간극부(이하, 「제2 간극부(1b)」라고 적는다.)가 형성된다. 즉, Y 코일 분체(3a)와 Y 코일 분체(3b)는 제2 간극부(1b)를 사이에 두고 병설된다.

상술한 제1 간극부(1a)와 같이, 제2 간극부(1b)를 이용해서, X 코일(2)의 연결선(26a, 26b)을 지나가게 할 수 있다. 또, Y 코일(3)의 연결선(36a, 36b)은, Z 코일(4)의 연결선(43)과 같이 제1 간극부(1a)를 지나갈 수 있다. 따라서, Y 코일(3)의 보빈(31a, 31b)과 X 코일(2)의 보빈(21a, 21b)을 밀착하는 것이 가능해져, 한층 더 연결선의 두께의 2배에 상당하는 두께를, 경사자장 코일의 두께로부터 저감하는 것이 가능해진다.

또한 도 10에서는, 각 보빈에 설치된 코일 권선용의 홈은 기재를 생략하고 있다. 또, 연결선(26a)과 코일 권선부(23a)를, 또 연결선(26b)과 코일 권선부(23b)를 몰드 고정하는 수지의 기재를 생략하고 있다.

상술한 것처럼 제1 간극부(1a)와 제2 간극부(1b)를 이용해서, X 코일(2)의 연결선(26a, 26b), Y 코일(3)의 연결선(36a, 36b) 및 Z 코일(4)의 연결선(43)을 지나가게 할 수 있다. 연결선을 지나가게 하기 위해 적층된 보빈 간에 공간을 마련하는 것이 불필요하게 되어, 종래 기술에 따른 경사자장 코일과 비교해서, 총 연결선의 두께 3배에 상당하는 두께를 저감하는 것이 가능해진다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 경사자장 코일(1)을 갖춘 MRI 장치에 대해 설명한다.

도 11은, 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일을 갖춘 MRI 장치의 내부 구성의 전체 개요를 나타내는 블록도이다.

MRI 장치(5)는, 크게 나누면, 정자장 발생부(6), 경사자장 발생부(7), 시퀀서(8), 전자파 발생부(9), 전자파 검출부(10), 신호 처리부(11) 및 조작부(12)를 가진다.

정자장 발생부(6)는, 피촬상체(100)의 상하로 정자장 자석(도시하지 않음)을 가지고, 피촬상체(100)에 대해서 MRI 장치(5)의 하부에서 상부를 향해 정자장을 걸친다.

경사자장 발생부(7)는, MRI 장치(5)의 좌표계(정지 좌표계)인 X, Y, Z의 3축 방향으로 감겨진 본 실시 형태에 따른 경사자장 코일(7a 및 7b), 및 경사자장 코일(7a 및 7b)을 구동하는 경사자장 전원(7c)을 가진다. Z축 방향은 정자장 방향, X축 방향은 전자파 발생부(9)에서 전자파 검출부(10)로의 방향, Y축 방향은 X축 방향 및 Z축 방향과 서로 직교하는 방향이다. 경사자장 발생부(7)는, 시퀀서(8)로부터의 지령에 따라 경사자장 코일(7a, 7b)의 경사자장 전원(7c)을 구동 함으로써, X, Y, Z의 3축 방향의 경사자장 Gx, Gy, Gz를 피촬상체(100)에 인가한다. 피촬상체(100)의 촬상 시, 경사자장 발생부(7)는, 촬상 단면에 직교하는 방향으로 슬라이스 방향 경사자장 펄스(Gs)를 인가 함으로써, 피촬상체(100)에 대한 촬상 단면을 설정한다.

시퀀서(8)는, 신호 처리부(11)로부터의 지시에 따라, 피촬상체(100)의 단층 화상의 데이터 수집에 필요한 여러 가지의 명령을 경사자장 발생부(7), 전자파 발생부(9) 및 전자파 검출부(10)에 준다.

전자파 발생부(9)는, 고주파 발진기(9a), 변조기(9b), 고주파 증폭기(9c) 및 고주파 송신 코일(6a)을 가진다. 전자파 발생부(9)는, 피촬상체(100)의 생체 조직을 구성하는 원자의 원자핵 스핀에 핵 자기공명을 일으키기 위해, 피촬상체(100)에 고주파 자장 펄스를 조사한다.

변조기(9b)는, 시퀀서(8)로부터의 지령에 따라, 고주파 발진기(9a)로부터 주어진 고주파 펄스를 소정의 타이밍에서 진폭 변조하고, 진폭 변조한 고주파 펄스를 고주파 증폭기(9c)에 준다.

고주파 증폭기(9c)는, 주어진 고주파 펄스를 증폭하여, 피촬상체(100)에 근접하는 고주파 송신 코일(6a)에 준다. 고주파 송신 코일(6a)은, 증폭된 고주파 펄스를 피촬상체(100)로 조사한다.

전자파 검출부(10)는, 고주파 수신 코일(6b), 신호 증폭기(10a), 직교 위상 검파기(10b) 및 A/D 변환기(10c)를 가진다. 전자파 검출부(10)는, 피촬상체(100)의 생체 조직을 구성하는 원자핵 스핀의 핵 자기공명에 의해 피촬상체(100)로부터 방사되는 전자파, 즉, NMR 신호를 검출한다. 피촬상체(100)는, 고주파 송신 코일(6a)로부터 조사되는 전자파에 의해 핵 자기공명을 일으켜, NMR 신호를 발신한다. 고주파 수신 코일(6b)은, 피촬상체(100)에 근접하여, 피촬상체(100)로부터 발신된 NMR 신호를 검출하고, 검출한 NMR 신호를 신호 증폭기(10a)에 준다. 신호 증폭기(10a)는, 주어진 NMR 신호를 증폭하여, 직교 위상 검파기(10b)에 준다. 직교 위상 검파기(10b)는, 시퀀서(8)로부터의 지령에 따라, 신호 증폭기(10a)로부터 주어진 NMR 신호를 2 계통의 신호로 분할하고, 각 신호를 A/D 변환기(10c)로 디지털 신호로 변환하여, 신호 처리부(11)에 준다.

신호 처리부(11)는, 도시하지 않은 CPU, ROM 및 RAM을 가지고, A/D 변환기(10c)로부터 받은 디지털 신호에 대해 신호 처리를 실시하고, 그 처리 결과를 출력, 보존 등 한다. 구체적으로는, 신호 처리부(11)는, 전자파 검출부(10)로부터 디지털 신호가 주어진 경우, 디지털 신호에 대해 푸리에 변환, 보정 계수 계산, 화상 재구성 등의 처리를 실시하고, 피촬상체(100)의 단층 화상을 생성한다.

조작부(12)는, 디스플레이(12a), 트랙 볼 또는 마우스(12b), 및 키보드(12c)를 가진다. 조작부(12)는, 오퍼레이터에 의한 조작을 받아, MRI 장치(5)의 전체 제어를 실시하는데 필요한 데이터, 및 신호 처리부(11)가 처리하는 데이터를 받아들여, 단층 화상의 생성용 데이터를 신호 처리부(11)에 준다. 또, 조작부(12)는, 오퍼레이터에 의한 조작을 받아, 신호 처리부(11)가 생성한 단층 화상을 디스플레이(12a)에 표시하게 하거나, 또는, 외부 기억장치(도시하지 않음)에 기억시킨다.

도 12는, MRI 장치의 내부 구성의 주요부를 나타내는 블록도이다.

MRI 장치(5)는, 지주 요크(50a 및 50b), 베이스 요크(51a 및 51b), 정자장 자석(52a 및 52b), 경사자장 코일(7a 및 7b), 고주파 송신 코일(6a), 고주파 수신 코일(6b), 조작부(12)를 가진다.

정자장 자석(52a 및 52b)은, 베이스 요크(51a 및 51b)의 내측면에 대향해 배치되고, 게다가 그 내측면에 경사자장 코일(7a 및 7b)이 대향해 배치된다. 또, 고주파 송신 코일(6a), 고주파 수신 코일(6b), 및 경사자장 코일(7a 및 7b)은 정자장 공간을 형성하고 있다. 그 정자장 공간 내에 피촬상체(100)가 놓인다. 정자장 자석(52a 및 52b)과, 지주 요크(50a 및 50b)와, 베이스 요크(51a 및 51b)는 자기적으로 연결되고 있으며, 이들 자성체에 의해 MRI 장치(5)의 내부에 자기회로가 형성된다.

정자장 공간은 MRI 장치(5)가 촬상 대상으로 하는 피촬상체(100)의 크기에 따라 정해지기 때문에, 경사자장 코일(7a, 7b)의 간격은, 피촬상체의 크기로 제약된다. 한편, 피촬상체(100)와 정자장 자석(52a, 52b)과의 거리가 짧아질수록, 피촬상체(100)에 걸리는 정자장 강도는 강화된다. 따라서, MRI 장치(5)의 경사자장 코일(7a, 7b)로서, 본 발명의 경사자장 코일(1)을 채용하면, 정자장 공간의 크기를 바꾸지 않고, 정자장 자석(52a와 52b)과의 간격이 좁히는 것이 가능해진다. 그에 따라, 정자장 공간의 자장이 강화된다는 효과를 나타낸다.

실시 형태 2

도 13은, 실시 형태 2에 따른 경사자장 코일의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 실시 형태 1에서는, X 코일(2), Y 코일(3) 및 Z 코일(4)을 겹치는 순번으로서, Z 코일(4) 위에 X 코일(2)을 겹치고, 게다가 그 위에 Y 코일(3)을 겹쳤으나, X 코일(2)과 Y 코일(3)을 반대로 겹쳐도 무방하다. 즉, Z 코일(4) 위에 Y 코일(3)을 겹치고, 게다가 그 위에 X 코일(2)을 겹쳐도 무방하다.

본 실시 형태에 따른 경사자장 코일은, X 코일(2), Y 코일(3) 및 Z 코일(4)로 구성된다. X 코일(2), Y 코일(3) 및 Z 코일(4) 각 코일은, 실시 형태 1과 같은 구성이므로, 같은 부호를 부치고 있다.

본 실시 형태에서, 이하와 같이 코일을 겹쳐 쌓는다. 코일부(42)가 위가 되도록 하여 Z 코일(4)을 놓는다. 리드선(44)은, 시계의 3시 위치로 한다. 그 위에, Y 코일 분체(3a), Y 코일 분체(3b)를 각각 코일 권선부(33a, 33b)가 위가 되도록 하여 겹친다. 이 경우, Y 코일 분체(3a)의 리드선(37a)는 시계의 12시 위치가 된다. Y 코일 분체(3b)의 리드선(37b)은 시계의 6시 위치가 된다.

Z 코일(4)의 연결선(43)은, Y 코일(3)에 의해 형성되는 제2 간극부(1b)에 수납된다.

다음으로, Y 코일(3) 상에 X 코일(2)을 겹친다. X 코일 분체(2a)와 Y 코일 분체(3a), 및 X 코일 분체(2b)와 Y 코일 분체(3b)와는, 외연의 직선 부분을 직교시킨다. 마찬가지로, X 코일 분체(2a)와 Y 코일 분체(3a), 및 X 코일 분체(2b)와 Y 코일 분체(3b)와는, 외연의 직선 부분을 직교시킨다. 또, X 코일 분체(2a)의 코일 권선부(23a), X 코일 분체(2b)의 코일 권선부(23b)가 아래가 되도록 겹친다. X 코일 분체(2a)의 연결선(26a), X 코일 분체(2b)의 연결선(26b)이, Y 코일(3)이 형성하는 제2 간극부(1b)에 수납되도록 하기 위함이다.

X 코일 분체(2a)의 리드선(27a)이 시계의 9시 위치에, X 코일 분체(2b)의 리드선(27b)이 3시 위치가 되도록, X 코일 분체(2a 및 2b)를 배치한다. X 코일 분체(2a)의 연결선(26a) 및 X 코일 분체(2b)의 연결선(26b)은, Z 코일(4)의 연결선(43)과 같이 Y 코일(3)에 의해 형성되는 제2 간극부(1b)에 수납된다. 또, X 코일 분체(2b)의 리드선(27b)은, Z 코일(4)의 리드선(44)과 같은 위치로부터 인출된다.

Y 코일 분체(3a)의 연결선(36a) 및 Y 코일 분체(3b)의 연결선(36b)은, X 코일(2)이 형성하는 제1 간극부(1a)에 수납된다.

본 실시 형태에서도, 실시 형태 1과 같이, 종래 기술에 따른 경사자장 코일과 비교해서, 총 연결선의 두께 3배에 상당하는 두께를 저감하는 것이 가능해진다.

실시 형태 3

도 14는, 실시 형태 3에 따른 X, Y 코일용 보빈의 형상을 도시한 평면도이다. 상술한 실시 형태 1 및 2에 대해, X 코일(2) 및 Y 코일(3)은 각각 2매의 보빈을 이용해 구성했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. X 코일(2) 또는 Y 코일(3)을 1매의 보빈으로 구성하는 일도 가능하다. 1매의 보빈으로 구성했을 경우는, 간극부를 마련하고, 상기 간극부를 제1 간극부(1a) 및 제2 간극부(1b)로서 기능시킨다.

실시 형태 3에 따른 X, Y 코일용 보빈(13)(이하, 「보빈(13)」으로 적는다.)은, 2매의 보빈을 1매로 한 점이 다를 뿐이며, 그 외 구성에 대해서는 같으므로, 이하, 차이점을 주로 설명한다.

우선, X 코일(2)을 형성하는 경우에 대해 설명한다.

보빈(13)은, 간극부(13a, 13b), 홈(13c, 13d), 절결부(13e, 13f), 연결부(13g)를 포함한다.

보빈(13)은, 상술한 Z 코일용 보빈(41)과 반경이 대략 동일한 원판의 일부를 외연으로부터 절결한 형상이 된다. 절결한 것에 의해 형성되는 간극부(13a, 13b)는, 2개소에 형성되어 있다. 간극부(13a, 13b)는, 원판의 중심에 대해 대칭 위치에 있다. 간극부(13a, 13b)는, 상술한 제1 간극부(1a)로서의 기능을 다한다.

간극부(13a, 13b)의 형상은, 평면시 대략 장방형이다. 절결한 후에 남는 평면시 직사각형 부분이 연결부(13g)이다. 직사각형상의 연결부(13g)는 보빈(13)의 중앙부로부터 절결부(13e, 13f)가 절결하는 방향과 교차하는 방향을 향해 대칭으로 형성된다. 연결부(13g)의 길이 방향의 길이는 보빈(13)의 직경보다 짧다.

홈(13c, 13d)은, 코일 선을 넣기 위한 홈이며, 연결부(13g)를 사이에 두고 대칭으로 형성된다. 홈(13c, 13d) 각각의 형상은, 상술한 X 코일용 보빈(21a) 등과 같다.

절결부(13e, 13f)는 리드선을 인출하기 위한 것이다. 실시 형태 1에 따른 X 코일용 보빈과 같이, 홈(13c, 13d)에 의해 형성되는 코일 권선의 감기 시작 및 감기 종료의 주방향 위치와 맞추어, 절결부(13e, 13f)를 형성한다.

간극부(13a, 13b)는, 보빈(13)을 중심으로서 절결부(13e, 13f)를 90도 회전한 위치에 마련한다. 즉, 절결부(13e, 13f)가 각각 시계의 3시, 9시 위치로 한 경우, 간극부(13a, 13b)는 6시, 12시 위치로 한다.

보빈(13)을 이용해 X 코일(2)을 구성하는 경우, 홈(13c 및 13d)에 구리, 철사 등의 도전체로 이루어지는 코일 선을 넣어, 코일 권선부를 형성한다. 형성된 코일 분체가, X 코일 분체(2a) 또는 X 코일 분체(2b)가 된다. X 코일 분체(2a 또는 2b)의 리드선은, 절결부(13f 또는 13e)로부터 인출된다. 2개의 X 코일 분체(2a 및 2b)는, 연결부(13g)에 의해 연결되고 있다.

마찬가지로 보빈(13)을 이용해, Y 코일(3)을 구성하는 것이 가능하다. 즉, 홈(13c, 13d)을 이용해 형성한 코일이, 각각 Y 코일 분체(3a), Y 코일 분체(3b)가 된다. 이 경우, 연결부(13g)가 제2 연결부가 된다. 또, 간극부(13a, 13b)는, 상술한 제2 간극부(1b)로서의 기능을 완수한다.

실시 형태 1과 본 실시 형태와의 차이는 보빈 형상뿐이며, 그 외의 사항에 대해서는 실시 형태 1과 같으므로 설명을 생략한다.

또한 상술한 간극부(13a, 13b) 및 연결부(13g)의 형상은 일례이다. 코일 분체 간의 거리를 적정하게 유지해, 연결선을 수납하는데 충분한 간극을 얻을 수 있다면, 간극부(13a, 13b) 및 연결부(13g)는 다른 형상이어도 된다.

예를 들면, 도 14에 도시되어 있는 연결부의 길이 방향의 길이를 짧게 해도 무방하다. 연결부의 형상도 평면시 직사각형으로 한정하지 않고, 간극부를 형성하는 부근이 만곡하고 있어도 무방하다. 또, 연결부를 1개의 판재로 형성하는 것이 아니라, 가는 복수의 판재에 의해 코일 분체 사이를 중개하는 형태이어도 무방하다. 그 외, 2개의 코일 분체 간의 거리를 적정하게 유지하고, 또한, 연결선을 수납하는데 충분한 간극부를 얻을 수 있는 어떠한 형상도 연결부로서 채용할 수 있다.

실시 형태 4

상술한 실시 형태 1에서, 경사자장 코일의 리드선은 4개소로부터 인출하였지만, 본 실시예에서는, 새로운 보빈을 첨가 함으로써, 인출 개소를 1개소로 한다.

도 15는, 실시 형태 4에 따른 Z2 보빈의 형상을 나타내는 평면도이다.

Z2 보빈(15)(이하, 「보빈(15)」으로 적는다.)은 원판상의 형상을 하고 있다. 보빈(15)의 곡률 반경과 Z 코일용 보빈(41)의 곡률 반경과는, 대략 동일한 길이이다. Z2 보빈(15)은, 리드선을 지나가게 하기 위한 구멍(15a, 15b, 15c), 리드선을 안내하기 위한 홈(16a, 16b 및 16c)을 포함한다.

구멍(15a, 15b, 15c)은, 각각 2개의 구멍으로 구성되어 있다. 구멍(15a, 15b, 15c)은, 보빈(15)의 외연을 따라 마련되며, 홈(16c)은 보빈(15)의 외연에서 내부 방향으로 형성되어, 홈(16a 및 16b)과 이어지고 있다. 홈(16c)을 시계의 3시 위치로 했을 경우, 구멍(15a)은 12시 부근에, 구멍(15b)은 6시 부근에, 구멍(15c)은 9시 부근에 마련된다.

홈(16a)은, 구멍(15a)으로부터 인출된 리드선을 홈(16c)까지, 홈(16b)은, 구멍(15b 및 15c)보다 인출된 리드선을 홈(16c)까지, 각각 안내하기 위한 홈이다. 홈(16a), 홈(16b)은, 1쌍의 리드선을 안내하기 위해 2개의 홈으로 구성되어 있다. 홈(16a), 홈(16b)은, 보빈(15)의 외연을 따라, 보빈(15)의 외연에서 지름 방향으로 소정의 거리 내주 측으로 들어간 위치에 형성한다.

보빈(15)의 외연과 홈(16a, 16b)과의 사이에는, 보빈(15)을 다른 보빈과 연결할 때에 이용하는 나사를 통과시키기 위한 나사구멍을 적절히 설치한다.

또, 보빈(15)의 중앙부에는 링 모양의 홈 부(16d)가 형성된다.

도 16은, 실시 형태 4에 따른 경사자장 코일의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 실시 형태 4에 따른 경사자장 코일(14)은, 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일(1) 위에, 즉, Y 코일(3) 위에, 한층 더 Z2 보빈(15)을 겹치는 것이다.

Z2 보빈(15)은 Z2 코일(도시하지 않는다)을 배치하기 위한 보빈이다. 보빈(15)의 중앙부에 형성된 링 모양의 홈 부(16d)에 Z2 코일을 배치한다. Z2 코일은 자장 균일성을 개선하기 위한 코일이 된다.

보빈(15)과 경사자장 코일(1)은, 이하와 같이 위치를 맞추어 중합한다. 경사자장 코일(1)의 Z 코일(4)의 리드선(44) 및 Y 코일 분체(3b)의 리드선(37b)과, 보빈(15)의 홈(16c)이 같은 위치가 되도록 겹친다.

이와 같이 겹친 경우, X 코일 분체(2a)의 리드선(27a)은 구멍(15a)을 지나, 경사자장 코일(1)로부터 보빈(15)의 상면으로 인출된다. 마찬가지로 X 코일 분체(2b)의 리드선(27b)은 구멍(15b)을, Y 코일 분체(3a)의 리드선(37a)은 구멍(15c)을 각각 지나서, 경사자장 코일(1)로부터 보빈(15)의 상면으로 인출된다.

인출된 X 코일 분체(2a)의 리드선(27a)은, 홈(16a)에, X 코일 분체(2b)의 리드선(27b) 및 Y 코일 분체(3a)의 리드선(37a)은, 홈(16b)에, 각각 안내되고 홈(16c)까지 인회(引回)된다.

Z 코일(4)의 리드선(44), Y 코일 분체(3b)의 리드선(37b)은, Z2 보빈(15) 아래에서 경사자장 코일(14)의 외부로 인출된다.

홈(16c)으로 인회된 모든 리드선(27a, 27b, 37a)은, 홈(16c)에서 경사자장 코일(14)의 외부로 인출된다.

상술한 것처럼 본 실시 형태에서, 경사자장 코일(1)에 새로운 보빈(15)을 추가 함으로써, 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일(1)에서는 4개소 있던 리드선의 인출 개소가, 1개소가 된다.

그에 따라, 경사자장 코일(14)을 MRI 장치에 달 때의 리드선 처리가 용이해지며, MRI 장치의 조립 공정수가 저감한다는 효과를 나타낸다.

또한 본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에 따른 경사자장 코일(1)에 Z2 보빈(15)을 추가했을 경우에 대해 기술하였지만, 마찬가지로 실시 형태 2, 3에 따른 경사자장 코일에, Z2 보빈(15)을 추가 함으로써, 같은 효과를 나타낼 수 있다.

실시 형태 5

다음으로, 실시 형태 4에 따른 경사자장 코일(14)을 MRI 장치에서 사용하는 경우에 이용되는 냉각 기구에 관해 설명한다. 경사자장 코일은, 촬상 중에 펄스 전류가 반복해 공급되는 것에 의해 크게 발열한다. 경사자장 코일의 발열은, 촬상되는 화상의 화질에 영향을 주거나, 촬상 대상이 되는 피촬상체에 고통을 줄 가능성이 있기 때문에, 경사자장 코일을 냉각하는 기구가 필요하다.

도 17은, 실시 형태 5에 따른 경사자장 코일 유닛의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 경사자장 코일 유닛(17)은, 경사자장 코일(14)을 4개의 취부 나사(17a)에 의해 폴 피스(18)에 고정한 것이다. 경사자장 코일 유닛(17)의 밑면이 MRI 장치에 장착되므로, 도 17에 도시한 경사자장 코일 유닛(17)의 상면, 즉 경사자장 코일(14)이 장착되고 있는 면이 피촬상체와 대면하게 된다.

폴 피스(18)는, 팔각 기둥의 형상을 하고 있어, 내부에 경사자장 코일(14)을 수납하기 위한 원주상의 구덩이가 형성되어 있다. 상기 구덩이에는 경사자장 코일(14)을 폴 피스(18)에 나사 고정하기 위해, 암 나사의 잘린 고정용 보스(18a)가 구덩이의 외연을 따라 4개소에 형성되어 있다. 고정용 보스(18a)는, 주방향으로 등간격이 되는 위치에 마련한다.

경사자장 코일(14)은, 외연을 따라 설치된 나사구멍을 통과한 나사(17a)와, 고정용 보스(18a)에 의해 폴 피스(18)에 나사 고정된다. 경사자장 코일(14)을 폴 피스(18)에 달았을 때, 경사자장 코일(14)의 상면과 폴 피스(18)의 상면이 면일 (面一)이 되도록, 고정용 보스(18a)를 형성한다. 즉, 고정용 보스(18a)의 상면이 폴 피스(18)의 상면에서 경사자장 코일(14)의 두께만큼 낮아지도록, 고정용 보스(18a)를 형성한다.

폴 피스(18)에는, 경사자장 코일(14)의 리드선을 인출하기 위한 리드선 홈(18b)이 4개소에 설치되고 있다. 리드선 홈(18b)은, 고정용 보스(18a)와 겹치지 않게, 주방향으로 등간격이 되는 위치에 마련한다.

도 18은, 실시 형태 5에 따른 경사자장 코일 냉각 기구의 개념도이다. 경사자장 코일 유닛(17)에 설치된 리드선 홈(18b)의 1개소에 에어 펌프(19)로부터의 공기를 보내기 위한 에어 호스(19a)를 접속한다. 에어 펌프(19)로부터 보내진 공기는, 다른 3개소의 리드선 홈(18b)으로부터 배출된다. 이러한 공기의 흐름에 의해, 경사자장 코일(14)이 냉각된다. 또한, 리드선 홈(18b)의 1개소는, 경사자장 코일(14)의 리드선을 인출하는데 이용된다.

본 실시 형태에서, 경사자장 코일(14)은 리드선의 인출 위치가 1개소이기 때문에, 상기의 기구에 의해 효율적으로 경사자장 코일(14)을 냉각할 수 있다.

실시 형태 6

본 실시 형태에서, 본 발명에 따른 평면 코일을 전자스핀공명 장치(Electron Spin Resonance 장치, 이하, 「ESR 장치」라고 적는다.)의 경사자장 코일에 적용했을 경우에 대해 설명한다.

ESR 장치는, 정자장 안에 놓여진 피측정 시료에 마이크로파를 조사 함과 동시에, 조사한 마이크로파가 피측정 시료에 의해 흡수되는 모습(상태)을 스펙트럼으로서 기록하도록 한 자기공명 장치의 일종이다. 피측정 시료 중에 프리라디칼(free radical)이 존재하면, 정자장의 스위프(sweep)에 수반하여 마이크로파의 흡수가 일어나고, 프리라디칼의 분자 구조를 반영한 흡수 스펙트럼이 기록계에 기록된다. 이 흡수 스펙트럼을 해석 함으로써, 프리라디칼의 분자 구조에 관한 정보를 얻을 수 있다.

도 19는, 실시 형태 6에 따른 ESR 장치의 자장 발생부(60)의 구성을 나타내는 설명도이다.

도 19에서, 주 코일(64a, 64b)은, 마이크로파의 주파수와 공명 조건으로 요구되는 균일한 정자장을 발생시킨다. 경사자장 코일(67a, 67b)은 X, Y, Z축 코일이 있어, 각 코일이 각각의 좌표축에 따라 직선성의 높은 경사자장을 발생시킨다.

발생한 정자장, 경사자장은, 경사자장 코일(67a와 67b)과의 간극에 놓이는 측정 시료가 담긴 공동 공진기에 걸린다.

여기서, 경사자장을 발생시키는 이유는, 공간적인 위치 정보를 얻기 위함이다.

다음으로 코일의 여자(勵磁) 방법에 대해 설명한다. 제어부(61)로부터의 디지털 제어 신호가, 주 코일용 D/A 변환기(62)에 의해 아날로그 신호로 변환되어 주 코일용 전원(63)에 입력된다. 주 코일용 전원(63)은 소정의 직류 전류를 출력하고, 주 코일(64a, 64b)은 소정의 정자장을 발생한다.

또, 제어부(61)로부터의 디지털 제어 신호가, 경사자장 코일용 D/A 변환기(65)에 의해 아날로그 신호로 변환되고, 변환된 아날로그 신호가, 경사자장 앰프(66)에 입력되어 증폭된다. 경사자장 앰프(66)는 소정의 파형의 직류 전류를 출력하고, 경사자장 코일(67a, 67b)은 중첩 자장을 발생한다.

본 실시 형태에 따른 ESR 장치의 자장 발생부(60)에서, 경사자장 코일(67a, 67b)로서 본 발명의 경사자장 코일(1)을 채용한다. 본 발명의 경사자장 코일(1)은, 종래 기술에 따른 경사자장 코일보다 두께가 얇다. 따라서, 경사자장 코일(67a와 67b)과의 간격을 좁히지 않고, 주 코일(64a 및 64b)과 측정 시료가 담긴 공동 공진기와의 간격을 좁히는 것이 가능해진다. 그에 따라, 정자장 공간의 자장이 강화되는 효과를 나타낸다.

또한, 상술한 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 의미가 아닌, 특허청구범위에 의해 나타나며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서 모든 변경이 포함되도록 설계된다.

1: 경사자장 코일
1a: 제1 간극부
1b: 제2 간극부
2: X 코일
2a, 2b: X 코일 분체
21a, 21b: X 코일용 보빈
23a, 23b: 코일 권선부
26a, 26b: 연결선
27a, 27b: 리드선
3: Y 코일
3a, 3b: Y 코일 분체
31a, 31b: Y 코일용 보빈
33a, 33b: 코일 권선부
36a, 36b: 연결선
37a, 37b: 리드선
4: Z 코일
41: Z 코일용 보빈
42: 코일 권선부
43: 연결선
44: 리드선
5: MRI 장치
6: 정자장 발생부
7: 경사자장 발생부
7a, 7b: 경사자장 코일
8: 시퀀서
9: 전자파 발생부
10: 전자파 검출부
11: 신호 처리부
13: X, Y 코일용 보빈
13a, 13b: 간극부
13c, 13d: 홈
13e, 13f: 절결부
13g: 연결부
14: 경사자장 코일
15: Z2 보빈
17: 경사자장 코일 유닛
18: 폴 피스
18b: 리드선 홈
19: 에어 펌프
60: 자장 발생부
61: 제어부
64a, 64b: 주 코일
67a, 67b: 경사자장 코일

Claims (7)

1. 평판상을 이루는 제1 코일 및 제2 코일을 적층한 코일 장치에 있어서,
   상기 제1 코일은 간극부를 가지고,
   상기 제2 코일 안쪽으로부터 상기 제2 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 간극부에 수납되어 있는 것
   을 특징으로 하는 코일 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 코일은 2개의 코일 분체로 이루어지고,
   양 코일 분체는 상기 간극부를 사이에 두고 병설되어 있는 것
   을 특징으로 하는 코일 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 2개의 제1 코일 분체를 연결하는 연결부를 갖추는 것
   을 특징으로 하는 코일 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   평판상을 이루는 제3 코일을 더 갖추고,
   상기 제2 코일, 상기 제1 코일 및 상기 제3 코일이 이 순서로 적층되어 있고,
   상기 제3 코일은 제2 간극부를 가지고,
   상기 제1 코일 안쪽으로부터 상기 제1 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 제2 간극부에 수납하고,
   상기 제3 코일 안쪽으로부터 상기 제3 코일을 넘어 주연부로 끌어낸 인출선의 일부 또는 전부를 상기 간극부에 수납되어 있는 것
   을 특징으로 하는 코일 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제3 코일은 2개의 코일 분체로 이루어지고,
   양 코일 분체는 상기 제2 간극부를 사이에 두고 병설되어 있는 것
   을 특징으로 하는 코일 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 2개의 제3 코일 분체를 연결하는 제2 연결부를 갖추는 것
   을 특징으로 하는 코일 장치.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 코일 장치를 경사자장 코일로서
   갖춘 것을 특징으로 하는 자기공명 이메징 장치.

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