WO2019215366A2 - Bobina magnética con configuración geométrica incompleta - Google Patents

Bobina magnética con configuración geométrica incompleta Download PDF

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WO2019215366A2
WO2019215366A2 PCT/ES2019/070300 ES2019070300W WO2019215366A2 WO 2019215366 A2 WO2019215366 A2 WO 2019215366A2 ES 2019070300 W ES2019070300 W ES 2019070300W WO 2019215366 A2 WO2019215366 A2 WO 2019215366A2
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magnetic
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Inventor
Daniel Grau Ruiz
Juan Pablo RIGLA PÉREZ
Elena Díaz Caballero
José María BENLLOCH BAVIERA
Original Assignee
Tesoro Imaging, S.L.
Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic)
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
    • G01R33/3858—Manufacture and installation of gradient coils, means for providing mechanical support to parts of the gradient-coil assembly
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/42—Screening
    • G01R33/421—Screening of main or gradient magnetic field
    • G01R33/4215—Screening of main or gradient magnetic field of the gradient magnetic field, e.g. using passive or active shielding of the gradient magnetic field

Definitions

  • the main object of the present invention is framed within the field of magnetic coil manufacturing. In particular, it is aimed at improving the design of magnetic coils to achieve high and very fast magnetic fields.
  • the method presented in this invention is applied to improve the design of one of the main components, gradient coil system, of imaging equipment based on the technique of magnetic resonance imaging (MRI).
  • MRI magnetic resonance imaging
  • Magnetic resonance imaging is an imaging modality based on the phenomenon of nuclear magnetic resonance imaging (NMR) [1] [2] Unlike other commonly used imaging techniques, such as X-ray systems, it does not use radiation Ionizing to generate the images, but uses magnetic fields and Radio Frequency (RF).
  • the main components of MRI equipment are a main magnetic system (Bo) [3], an RF system [4] and a magnetic gradient system [5]
  • the magnetic gradient system allows the spatial coding of the necessary RF signal to perform the reconstruction of the images. Said coding is achieved by the addition of the gradient, linear and orthogonal fields to each other, on the magnetic field Bo, thus obtaining a different phase and frequency coding for each voxel of the field of vision.
  • the RF coil receives the signal emitted by the hydrogen nuclei of the water molecules and, by using the Fourier transform (TF), a set of images is obtained that provide structural and functional information of the body under study.
  • TF Fourier transform
  • Patent application US3515979A [8] describes a magnetic field control apparatus produced by a plurality of electrical circuits and where the shape of the windings used is determined by mathematical expressions given for harmonics, respectively.
  • a magnetic coil is described such that the gradient magnetic field is generated from a single electrical circuit, which facilitates the generation of magnetic gradient without the need for a control apparatus that controls the plurality of circuits. .
  • Patent application US006054854 A [9] describes the current directions in the coils, although it does not describe the geometry of the windings, something that the present invention does.
  • Patent application US5561371 A [10] describes a magnetic gradient system consisting of three coils. The shapes used are half turns with an elliptical shape using two different spokes.
  • the geometry used in US5561371 A describes a system of self-shielded gradients, presenting the drawback that the coils are always shielded. Shielding, on the other hand, is not always necessary due to geometric or magnetic aspects.
  • the invention presented uses windings that form complete turns, allowing windings to be generated to obtain the gradient coils and / or the shield coils.
  • Patent application US4646024 A [11] describes the coil using 4 windings.
  • the present invention designs coils using 4 n windings in the transverse gradient coils and 2- n windings in the longitudinal gradient coils, where n is a natural number.
  • the objective of the present invention is a magnetic coil with incomplete geometric configuration, as well as the manufacture of said magnetic coil with incomplete geometric configuration used in RM equipment, making use of a new manufacturing method, based on "combinatorial filling", concept explained in the description. This method has not been used in the design of gradients so far.
  • the method presented in this invention is used to manufacture magnetic coils for RM equipment with the aim of being able to achieve intense and fast magnetic gradients using different configurations, such as full or partial refills, and incorporating an efficient cooling system, in the case that it was necessary to include it. Description of the invention
  • coil or “magnetic coil” has the usual meaning, that is, a coiled conductive material, which may be forming one or more lobes distributed in rows and columns, and that stores energy in the form of a magnetic field.
  • incomplete has the usual meaning, that is, it is not complete.
  • the "incomplete” concept in this invention applies to the concept of magnetic coil with an incomplete geometric configuration, that is, that along the winding there is at least one step jump between turns of the conductive material of at least one lobe of the coil .
  • step applies to the concept of separation between adjacent turns, which, at the initial stage of filling, is constant throughout the entire lobe.
  • step jump means that there is a change of step.
  • the concept of "step jump” in this invention applies to the concept of variation of separation between turns of at least one lobe the coil. Given a constant initial separation (step) between adjacent turns, the coil will have a step jump when the separation between two adjacent turns does not coincide with the given initial separation (step). In this invention, the step jump appears when at least one of the turns of at least one lobe of the coil is eliminated.
  • the initial separation given means the separation between turns of a coil which is considered as the starting coil, which is a complete coil from which the coil of the invention is manufactured.
  • the present invention relates to a magnetic coil characterized by being composed of one or several lobes, distributed in rows and columns, and because at least one of its lobes has an incomplete geometric configuration, so that along the winding there is at least a step jump between turns of the conductive material of at least said coil lobe, and said coil has:
  • the magnetic coil is formed by an electric conductor that is selected from a cable, a track and a tube.
  • track is understood as those paths of laminated conductive material and, generally, arranged on a non-conductive base, substrate.
  • a cable is a conductor or set of them generally covered by an insulating or protective material.
  • a tube is a hollow piece generally open at both ends; This geometry also allows transmitting an electric current through its conductor, transporting a cooling fluid through its hollow interior.
  • the electrical conductor that constitutes the magnetic coil takes the form of lobes, which are distributed in rows and columns.
  • the coil as well as the acquired form is the result of performing a manufacturing method according to the invention, which comprises of 5 essential steps:
  • the first stage defines and selects an objective parameter to determine the optimal combination of the coil from at least one, or a combination, of the physical parameters obtained.
  • the second stage determines a "path pattern" through a combinatorial optimization process and obtain the coil geometry.
  • the third stage eliminates the turns of the coil not selected for optimal configuration
  • the fourth stage electrically links in series the turns of the selected coil lobes to form the optimum coil
  • the fifth stage places and arranges the electrical conductor according to the geometry obtained in the previous stage, obtaining the magnetic coil.
  • path pattern in this invention applies to the concept of position and number of turns of the electric conductor.
  • the manufacturing method based on combinatorial filling uses the entire available surface to build the coil. Said method is used to calculate the pattern of electric conductor paths and, after a combinatorial optimization process, the optimum geometry of the coil is obtained.
  • the combinatorial optimization process is a process by which different combinations of the pattern of conductive material paths are studied and one of them is chosen. First, by combinatorial, these combinations are generated from an initial configuration. Secondly, the optimal geometry is determined from the objective parameter used.
  • the objective parameter may be, for example, a desired maximum gradient G (T / m), or a minimum inductance value, or resistance, or concrete values thereof or a combination of these parameters.
  • the objective parameter is a parameter that the user must select and that is selected in the first essential stage of the method.
  • the objective parameter is defined by at least one of the physical parameters obtained in one of the subsequent stages.
  • the second stage includes several sub-stages: Initial configurations are made by filling the entire surface available for the manufacture of the coil, mentioned above, with different thicknesses of the conductive material and different separations between the adjacent turns.
  • the magnetic field produced by each of the turns defined in each of the initial configurations is calculated separately.
  • the optimal setting of turns for the coil manufacturing is determined.
  • thickness has the usual meaning, that is, the thickness or width of a solid.
  • the path pattern is calculated on the entire surface, leaving no more space between round and round than the distance corresponding to the minimum separation (S m ⁇ n).
  • the lobes of the coil are located in different positions, so that they are distributed in matrix form in rows and columns, and each of them occupies 1 / N of the entire surface.
  • N b N t> N s (1)
  • N b Number of coils
  • N t Number of electrical conductor thicknesses
  • N s Number of separations between adjacent turns The number of electrical conductor thicknesses and number of separations between adjacent turns is defined by:
  • each initial configuration is separated in as many turns as each lobe contains and the magnetic field produced by each of the turns is calculated separately using Biot-Savart's law based on the current intensity that circulates by the electric conductor.
  • combinatorics certain physical parameters generated by each combination of turns are calculated.
  • the number of possible combinations (N CO m b ) for each initial configuration with / lobes and with an electrical conductor thickness, t, and a separation between adjacent turns, s, is: where n is the total number of laps in each initial configuration and p is the number of laps used in each of the possible combinations, and where it is fulfilled that: Knowing that the method makes different initial configurations according to the thickness of the electrical conductor and the separation between adjacent turns, the total number of combinations will be: The manufacturing method obtains values of certain physical parameters for each of the possible combinations, such as: o Resistance (W) of the coil
  • the optimum combination for the coil manufacturing is determined.
  • the turns of the coil that are not selected as the optimal combination are eliminated while the selected ones are maintained by determining the optimum turn setting.
  • the selected turns are electrically connected in series with each other, as they were initially, to make a single coil.
  • the joining of the selected turns to form the optimum coil is done by joining one of the ends of each turn with one of the ends of the one adjacent to it, and so on.
  • the joint will be such that all the turns of a lobe will be electrically connected in series and so that all the turns of the lobe have the same current intensity direction.
  • the coil can be manufactured on a substrate of dielectric material or without said substrate.
  • the coil presented in this invention is used in the construction of magnetic devices, open or closed, responsible for generating magnetic field.
  • the presented coil is also used for the construction of the gradient coils of the RM equipment responsible for generating the magnetic gradient in the region of interest along each of the axes of the space, as well as for the construction of shielding coils responsible for generating a magnetic field that minimizes the magnetic field generated by the gradient coils in the main magnetic system.
  • the present invention also relates to a magnetic device responsible for generating magnetic field comprising a magnetic coil as defined above. Said magnetic device can be opened or closed.
  • said magnetic device may be one that generates a magnetic gradient.
  • said magnetic device can generate a gradient system formed by coils.
  • said device is an active shielding system formed by coils.
  • said device is an image system based on RM.
  • said device is an RM equipment responsible for generating a magnetic gradient in a region of interest along each of the axes of space.
  • the RM equipment responsible for generating a magnetic field that minimizes the magnetic field generated by the gradient coils in a main magnetic system.
  • the present invention also relates to a magnetic coil as defined as part of a magnetic device responsible for generating magnetic field. Said magnetic device can be opened or closed.
  • the magnetic coil is part of a magnetic device that generates a magnetic gradient.
  • the present invention also relates to a magnetic coil as defined as part of a magnetic device that can generate a gradient system formed by coils.
  • the present invention also relates to a magnetic coil as defined in an active shielding system formed by coils.
  • the present invention also relates to a magnetic coil as defined in an MR-based imaging system.
  • the present invention also relates to a magnetic coil as defined in an RM device responsible for generating a magnetic gradient in a region of interest along each of the axes of space.
  • the RM equipment responsible for generating a magnetic field that minimizes the magnetic field generated by the gradient coils in a main magnetic system.
  • the present invention also aims at a method of using the magnetic coil defined above which comprises constructing magnetic devices that include said magnetic coil for the generation of magnetic fields.
  • Said magnetic devices can be opened or closed.
  • said magnetic device is a gradient coil of an RM device responsible for generating the magnetic gradient in a region of interest along each of the axes of space.
  • the method of use comprises constructing an armature coil of an RM equipment responsible for generating a magnetic field that minimizes the magnetic field generated by the gradient coils in the main magnetic system.
  • Figure 4 Shows the turns separated from each other for the geometry shown in Figure 1.
  • Figure 6 Shows the turns separated from each other for the geometry shown in Figure 3.
  • the figure shows the optimal turns selected and not selected by continuous and discontinuous lines, respectively.
  • Figure 10 Shows the turns separated from each other for the geometry shown in Figure 9.
  • Figure 11 Shows the selected optimal coil, used to generate a magnetic gradient Z. The figure shows the optimal turns selected and not selected by continuous and discontinuous lines, respectively.
  • Figure 12 Shows the final optimum coil, with the turns that are part of the final coil design, used to generate a magnetic gradient Z.
  • initial configurations are made for 3 additional electrical conductor thicknesses: 1, 1 mm, 1, 6mm and 2.1 mm.
  • the manufacturing method calculates the path pattern using the entire surface available for coil manufacturing.
  • the lobes are arranged in 1 row and 4 columns, so that each lobe occupies 1 ⁇ 4 of the entire surface.
  • the number of initial configurations is given by the number of track thicknesses (N t ) and the number of separations between tracks (N s ) defined in equations (2) and (3), respectively. Since the thickness of the electrical conductor is 1, 1 mm, 1, 6 mm and 2.1 mm, and the separation between adjacent turns is kept constant at 0.3 mm, it is obtained from (1) that the number of coils initials, N b , is:
  • Figures 1, 2 and 3 show the initial configurations obtained after filling in each of the options, corresponding to a track thickness (t) of 1, 1 mm, 1, 6 mm and 2.1 mm, respectively.
  • the three initial configurations show 4 initial lobes, a separation between adjacent turns of 0.3mm and a maximum area of 95mm x 95mm.
  • N COmb The number of possible combinations (N COmb ) for each of the initial configurations is given by the expressions (4) and (5):
  • Total Ncomb (255) 4 + (63) 4 + (15) 4
  • the manufacturing method calculates certain physical parameters generated by each of the possible combinations.
  • Such physical parameters are the resistance and inductance of the coil, the gradient obtained as a function of the current intensity used, magnetic field generated by the coil and linearity along the X axis.
  • the output parameter selected as target parameter is the maximum gradient G (T / m) generated.
  • the geometry of the optimum coil corresponds to that combination of turns that generates the greatest gradient.
  • the turns shown with dashed lines are those turns that are not selected to be part of the final optimum coil. In this geometry all the turns of the end lobes and also the innermost turn of the central lobes have been eliminated.
  • Figure 8 shows the concept of ‘incomplete geometric configuration’ in the absence of the lobes initially located at the ends, as well as that the final lobes are not completely filled in by the innermost electrical conductor.
  • the manufacturing method calculates the path pattern using the entire surface available for coil manufacturing.
  • the only lobe is arranged in 1 row and 1 column, so that the lobe occupies the entire surface.
  • the number of initial configurations is given by the number of track thicknesses (N t ) and the number of separations between tracks (N s ) defined in equations (2) and (3), respectively. Since the thickness of the electrical conductor is 2.1 mm and the separation between adjacent turns is 0.3 mm, it is obtained from (1) that the number of initial coils, N b . is:
  • Figure 9 shows the initial configuration obtained after filling.
  • the initial configuration shows 1 lobe, a separation between adjacent turns of 0.3mm and a surface of 95mm x 95mm.
  • the initial number of turns is 17.
  • the magnetic field generated by each of the turns is calculated separately using the Biot-Savart law based on the intensity of current flowing through the electric conductor.
  • Figure 10 shows the initial coil with the separate turns.
  • the manufacturing method calculates certain physical parameters, generated by each of the possible combinations.
  • Such physical parameters are the resistance and inductance of the coil, the gradient obtained as a function of the current intensity used, the magnetic field generated by the coil, linearity along the Z axis and the homogeneity of the magnetic field in the Z plane.
  • Manufacturing method calculates the magnetic field generated by each of the possible combinations.
  • the output parameter selected as the target parameter is the maximum gradient G (T / m) generated.
  • the geometry of the optimal coil corresponds to that corresponding to the combination of turns that generates the greatest gradient.
  • Figure 11 shows the optimum geometry of the coil.
  • the turns shown with dashed lines are those turns that are not selected to be part of the final optimum coil. Rounds 7, 16 and 17 have been eliminated.
  • Figure 12 shows the design of the final coil that is subsequently manufactured on a FR4 substrate.
  • Figure 12 shows the concept of "incomplete geometric configuration" in the jump from lap 6 to 8, since row 7 is eliminated and is not used to wind the final coil.

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Abstract

El objeto principal de la presente invención se enmarca dentro del campo del diseño de bobinas magnéticas. En particular está dirigida a mejorar el diseño de bobinas magnéticas para poder alcanzar campos magnéticos elevados y muy rápidos. La presente invención mejora el diseño de uno de los componentes principales, sistema de bobinas de gradiente, de los equipos de imagen basados en la técnica de la resonancia magnética (RM). En esta invención se presenta una bobina magnética con configuración geométrica incompleta. La bobina magnética está caracterizada porque al menos uno de sus lóbulos está incompleto. El método de fabricación está basado en rellenado combinatorio. Además, la bobina magnética que se presenta en esta invención puede alcanzar gradientes magnéticos intensos y rápidos.

Description

BOBINA MAGNETICA CON CONFIGURACIÓN GEOMÉTRICA INCOMPLETA Campo de la invención
El objeto principal de la presente invención se enmarca dentro del campo de la fabricación de bobinas magnéticas. En particular está dirigida a mejorar el diseño de bobinas magnéticas para poder alcanzar campos magnéticos elevados y muy rápidos. El método presentado en esta invención es aplicado a mejorar el diseño de uno de los componentes principales, sistema de bobinas de gradiente, de los equipos de imagen basados en la técnica de la resonancia magnética (RM).
Antecedentes de la invención
La resonancia magnética (RM) es una modalidad de imagen basada en el fenómeno de la resonancia magnética nuclear (RMN) [1] [2] A diferencia de otras técnicas de imagen más utilizadas, como los sistemas de Rayos-X, no utiliza radiación ionizante para generar las imágenes, sino que utiliza campos magnéticos y Radiofrecuencia (RF). Los componentes principales de los equipos MRI son un sistema magnético principal (Bo) [3], un sistema de RF [4] y un sistema de gradientes magnéticos [5] El sistema de gradientes magnéticos permite la codificación espacial de la señal de RF necesaria para realizar la reconstrucción de las imágenes. Dicha codificación se consigue por la adición de los campos de gradientes, lineales y ortogonales entre sí, sobre el campo magnético Bo, obteniéndose así una codificación en fase y frecuencia diferente para cada voxel del campo de visión. La bobina de RF recibe la señal emitida por los núcleos de hidrógeno de las moléculas de agua y, mediante el uso de la transformada de Fourier (TF), se obtiene un conjunto de imágenes que proporcionan información estructural y funcional del cuerpo bajo estudio.
En los últimos años se ha incrementado el interés en la obtención de imágenes estructurales con un alto contraste (alto SNR -relación señal a ruido -) y con una alta resolución espacial (<100pm) mediante la utilización de equipos RM, tanto en el ámbito médico como en el de la investigación. Para llevar a cabo estos objetivos se han propuesto varias alternativas, como la utilización de elevados campos magnéticos [6] o la combinación de dos campos magnéticos uno estático (campo de evolución) y otro pulsado (campo de pre-polarización) junto con la utilización de gradientes magnéticos intensos y rápidos (tiempo de subida £ 10 microsegundos) [7] Desde el punto de vista tecnológico, la generación de gradientes magnéticos intensos supone un gran reto. Esto es debido a que para generar gradientes magnéticos intensos se requieren de fuentes de alimentación de elevadas intensidades (l>200A). La utilización de elevadas intensidades lleva asociada la necesidad de implementar un sistema de refrigeración eficiente para evitar el sobrecalentamiento de las bobinas magnéticas utilizadas para generar dichos gradientes magnéticos. Tanto para evitar dicho sobrecalentamiento, así como para alcanzar gradientes magnéticos rápidos, se requiere de una optimización de la geometría de dichas bobinas con el objetivo de reducir tanto su resistencia como su inductancia, así como de métodos especiales de fabricación.
La solicitud de patente US3515979A [8] describe un aparato de control de campo magnético producido por una pluralidad de circuitos eléctricos y donde la forma de los bobinados utilizados viene determinada por expresiones matemáticas dadas para los armónicos, respectivamente. Sin embargo, en la presente invención se describe una bobina magnética tal que el campo magnético de gradiente se genera a partir de un solo circuito eléctrico, lo que facilita la generación de gradiente magnético sin necesidad de un aparato de control que controle la pluralidad de circuitos.
La solicitud de patente US006054854 A [9] describe las direcciones de corriente en las bobinas, aunque no describe la geometría de los devanados, algo que sí describe la presente invención.
La solicitud de patente US5561371 A [10] describe un sistema de gradientes magnéticos compuesto por tres bobinas. Las formas utilizadas son medias vueltas con forma elíptica haciendo uso de dos radios diferentes. La geometría utilizada en US5561371 A describe un sistema de gradientes auto blindados, presentando el inconveniente que las bobinas siempre son blindadas. El blindaje, en cambio, no siempre es necesario debido a aspectos geométricos o magnéticos. La invención que se presenta utiliza devanados que forman vueltas completas, permitiendo generar devanados para obtener las bobinas de gradiente y/o las bobinas de blindaje.
La solicitud de patente US4646024 A [11] describe la bobina utilizando 4 devanados. Sin embargo la presente invención diseña bobinas utilizando 4 n devanados en las bobinas de gradiente transversales y 2- n devanados en las bobinas de gradiente longitudinales, donde n es un número natural. El objetivo de la presente invención es una bobina magnética con configuración geométrica incompleta, así como la fabricación de dicha bobina magnética con configuración geométrica incompleta utilizada en los equipos RM, haciendo uso de un nuevo método de fabricación, basado en“rellenado combinatorio”, concepto explicado en la descripción. Dicho método no ha sido utilizado en el diseño de gradientes hasta el momento.
El método que se presenta en esta invención se utiliza para fabricar bobinas magnéticas para los equipos RM con el objetivo de poder alcanzar gradientes magnéticos intensos y rápidos haciendo uso de diferentes configuraciones, tales como rellenados total o parcial, e incorporando un sistema de refrigeración eficiente, en el caso que fuese necesario incluirlo. Descripción de la invención
En esta memoria el término“bobina” o“bobina magnética” tiene el significado habitual, es decir, un material conductor enrollado, que puede estar formando uno o más lóbulos distribuidos en filas y columnas, y que almacena energía en forma de campo magnético.
En esta memoria el término“incompleto” tiene el significado habitual, es decir, que no es completo. El concepto“incompleto” en esta invención se aplica al concepto de bobina magnética con una configuración geométrica incompleta, esto es, que a lo largo del enrollado existe al menos un salto de paso entre vueltas del material conductor de al menos un lóbulo de la bobina.
En esta memoria el término“paso” se aplica al concepto de separación entre vueltas adyacentes, separación que, en la etapa inicial de rellenado, es constante a lo largo de todo el lóbulo. Corresponde a la distancia entre el conductor eléctrico (por ejemplo, entre cable y cable) de 2 vueltas adyacentes.
En esta memoria la expresión“salto de paso” significa que hay un cambio de paso. El concepto“salto de paso” en esta invención se aplica al concepto de variación de separación entre vueltas de al menos un lóbulo la bobina. Dada una separación inicial constante (paso) entre vueltas adyacentes, la bobina tendrá un salto de paso cuando la separación entre dos vueltas adyacentes no coincide con la separación inicial dada (paso). En esta invención, el salto de paso aparece cuando al menos una de las vueltas de al menos un lóbulo de la bobina es eliminada. La separación inicial dada significa la separación entre vueltas de una bobina que se considera como la bobina de partida, que es una bobina completa a partir de la cual se fabrica la bobina de la invención.
En esta memoria el término“configuración” aplicado a la bobina es equivalente al término “geometría”.
La presente invención se refiere a una bobina magnética caracterizada por estar compuesta por uno o varios lóbulos, distribuidos en filas y columnas, y porque al menos uno de sus lóbulos tiene una configuración geométrica incompleta, de modo que a lo largo del enrollado existe al menos un salto de paso entre vueltas del material conductor de al menos dicho lóbulo de la bobina, y dicha bobina tiene:
una resistencia máxima de 5 W, o
una inductancia máxima de 1000 mH, o
tiene una resistencia máxima de 5 W y una inductancia máxima de 1000mH. Según realizaciones particulares, la bobina magnética de la invención tiene un valor de resistencia E=0,524W y una inductancia L=11 , 1 mH y según realizaciones particulares adicionales una bobina magnética tiene un valor de E=0,205W y una inductancia de L=1 ,2pH.
La bobina magnética está formada por un conductor eléctrico que está seleccionado entre un cable, una pista y un tubo. En electrónica, se entiende por pista aquellos caminos de material conductor laminados y, generalmente, dispuestos sobre una base no conductora, sustrato. Un cable es un conductor o conjunto de ellos generalmente recubierto por un material aislante o protector. Un tubo es una pieza hueca generalmente abierta por ambos extremos; esta geometría permite además de trasmitir una corriente eléctrica a través de su conductor, transportar un fluido refrigerante por su interior hueco.
El conductor eléctrico que constituye la bobina magnética adopta forma de lóbulos, que son distribuidos en filas y columnas.
La bobina así como la forma adquirida es el resultado de realizar un método de fabricación de acuerdo con la invención, que comprende de 5 etapas esenciales: La primera etapa define y se selecciona un parámetro objetivo para determinar la combinación óptima de la bobina a partir de al menos uno, o una combinación, de los parámetros físicos obtenidos.
La segunda etapa determina un “patrón de trayectos” mediante un proceso de optimización combinatorio y obtener la geometría de la bobina.
La tercera etapa elimina las vueltas de la bobina no seleccionadas para la configuración óptima
La cuarta etapa une eléctricamente en serie las vueltas de los lóbulos de la bobina seleccionadas para formar la bobina óptima
- La quinta etapa coloca y dispone el conductor eléctrico según la geometría obtenida en la etapa anterior, obteniendo la bobina magnética.
El concepto“patrón de trayectos” en esta invención se aplica al concepto de posición y número de vueltas del conductor eléctrico.
El método de fabricación basado en rellenado combinatorio utiliza la totalidad de la superficie disponible para construir la bobina. Dicho método es utilizado para calcular el patrón de trayectos de conductor eléctrico y, tras un proceso de optimización combinatorio, se obtiene la geometría óptima de la bobina.
El proceso de optimización combinatorio es un proceso por el cual se estudian diferentes combinaciones del patrón de trayectos de material conductor y se escoge una de ellas. En primer lugar, mediante combinatoria se generan dichas combinaciones a partir de una configuración inicial. En segundo lugar, se determina la geometría óptima a partir del parámetro objetivo utilizado. El parámetro objetivo puede ser por ejemplo, un máximo gradiente G (T/m) deseado, o un valor mínimo de inductancia, o de resistencia, o valores concretos de éstos o una combinación de estos parámetros. El parámetro objetivo es un parámetro que debe seleccionar el usuario y que es seleccionado en la primera etapa esencial del método.
El parámetro objetivo está definido al menos por uno de los parámetros físicos obtenidos en una de las etapas posteriores.
La segunda etapa comprende a su vez diversas sub-etapas: Se realizan configuraciones iniciales rellenando la totalidad de la superficie disponible para la fabricación de la bobina, anteriormente mencionada, con diferentes espesores del material conductor y distintas separaciones entre las vueltas adyacentes.
Se calcula, por separado, el campo magnético producido por cada una de las vueltas definidas en cada una de las configuraciones iniciales.
Se calcula el número de combinaciones y el“patrón de trayectos” de una de ellas haciendo uso del proceso combinatorio
Se calculan determinados parámetros físicos para cada una de las combinaciones de trayectos obtenidas en la sub-etapa anterior, haciendo uso de combinatoria.
Se determina la configuración óptima de vueltas para la fabricación de la bobina.
En esta memoria el término“espesor” tiene el significado habitual, es decir, el grueso o anchura de un sólido.
Las diferentes configuraciones iniciales se obtienen teniendo en cuenta parámetros geométricos tales como: o Superficie máxima donde construir la bobina magnética
o Espesor mínimo de conductor eléctrico (tm¡n)
o Separación mínima entre vueltas adyacentes (sm¡n)
o Número inicial (N¡), y distribución inicial de lóbulos en filas (Lf) y columnas (Lc).
Una vez introducidos los parámetros geométricos, se calcula el patrón de trayectos en la totalidad de la superficie, sin dejar más hueco entre vuelta y vuelta que la distancia correspondiente a la separación mínima (Sm¡n). Los lóbulos de la bobina se localizan en diferentes posiciones, de modo que se distribuyen en forma de matriz en filas y columnas, y cada uno de ellos ocupa 1/N¡ de la totalidad de la superficie.
Diferentes configuraciones iniciales son realizadas rellenando la superficie utilizando diferentes espesores de conductor eléctrico y separaciones entre vueltas adyacentes. El número de estas configuraciones iniciales corresponde a:
Nb = Nt > Ns (1) donde:
Nb=Número de bobinas
Nt= Número de espesores de conductor eléctrico
Ns= Número de separaciones entre vueltas adyacentes El número de espesores de conductor eléctrico y número de separaciones entre vueltas adyacentes viene definido por:
Figure imgf000008_0001
El trayecto, de cada configuración inicial, es separado en tantas vueltas como contiene cada lóbulo y se calcula, por separado, el campo magnético producido por cada una de las vueltas utilizando la ley de Biot-Savart en función de la intensidad de corriente que circula por el conductor eléctrico. Haciendo uso de combinatoria, se calculan determinados parámetros físicos generados por cada combinación de vueltas.
El número de combinaciones posibles (NCOmb) para cada configuración inicial con / lóbulos y con un espesor de conductor eléctrico, t, y una separación entre vueltas adyacentes, s, es:
Figure imgf000008_0002
donde n es el número total de vueltas en cada configuración inicial y p es el número de vueltas utilizadas en cada una de las posibles combinaciones, y donde se cumple que:
Figure imgf000008_0003
Sabiendo que el método realiza diferentes configuraciones iniciales según el espesor del conductor eléctrico y la separación entre vueltas adyacentes, el número total de combinaciones será:
Figure imgf000008_0004
El método de fabricación obtiene valores de determinados parámetros físicos para cada una de las combinaciones posibles, tales como: o Resistencia (W) de la bobina
o Inductancia (mH) de la bobina
o Intensidad de gradiente a (mT/m/A) obtenido
o Intensidad de corriente 1(A) que circula por la bobina
o Gradiente G (T/m) final obtenido, sabiendo que se cumple que : G(T/m ) =oc ( mT/m/A ) x I(Á)
o Campo magnético generado por la bobina
o Linealidad a lo largo del eje X e Y en la región de interés, para gradientes X e Y, respectivamente.
o Linealidad a lo largo del eje Z en la región de interés para gradientes Z. o Homogeneidad en el plano XY en la región de interés para gradientes Z.
A partir del parámetro objetivo definido, se determina la combinación óptima para la fabricación de la bobina. Las vueltas de la bobina que no son seleccionadas como combinación óptima son eliminadas mientras que las seleccionadas se mantienen determinando la configuración óptima de vueltas. La vueltas seleccionadas se unen eléctricamente en serie entre sí, tal y como lo estaban inicialmente, para confeccionar una única bobina.
La unión de las vueltas seleccionadas para formar la bobina óptima se realiza uniendo uno de los extremos de cada vuelta con uno de los extremos de la adyacente a ésta, y así sucesivamente. La unión será de forma que todas las vueltas de un lóbulo estarán conectadas eléctricamente en serie y de forma que todas las vueltas del lóbulo tengan la misma dirección de intensidad de corriente.
La bobina se puede fabricar sobre un sustrato de material dieléctrico o sin dicho sustrato.
La bobina presentada en esta invención es utilizada en la construcción de dispositivos magnéticos, abiertos o cerrados, responsables de generar campo magnético. La bobina presentada también es utilizada para la construcción de las bobinas de gradiente de los equipos RM responsables de generar el gradiente magnético en la región de interés a lo largo de cada uno de los ejes del espacio, así como para la construcción de bobinas de blindaje responsables de generar un campo magnético tal que minimiza el campo magnético generado por las bobinas de gradiente en el sistema magnético principal.
La presente invención se refiere también a un dispositivo magnético responsable de generar campo magnético que comprende una bobina magnética como la definida anteriormente. Dicho dispositivo magnético puede ser abierto o cerrado.
Según realizaciones particulares, dicho dispositivo magnético puede ser uno que genera un gradiente magnético.
Según realizaciones particulares, dicho dispositivo magnético puede generar un sistema de gradientes formado por bobinas.
Según realizaciones particulares, dicho dispositivo es un sistema de blindaje activo formado por bobinas.
Según realizaciones particulares, dicho dispositivo es un sistema de imagen basado en RM.
Según realizaciones particulares, dicho dispositivo es un equipo RM responsable de generar un gradiente magnético en una región de interés a lo largo de cada uno de los ejes del espacio. Según realizaciones particulares del dispositivo, el equipo RM responsable de generar un campo magnético tal que minimiza el campo magnético generado por las bobinas de gradiente en un sistema magnético principal.
La presente invención se refiere también a una bobina magnética como la definida que forma parte de un dispositivo magnético responsable de generar campo magnético. Dicho dispositivo magnético puede ser abierto o cerrado.
Según realizaciones particulares, la bobina magnética forma parte de un dispositivo magnético que genera un gradiente magnético. La presente invención se refiere también a una bobina magnética como la definida que forma parte de un dispositivo magnético que puede generar un sistema de gradientes formado por bobinas.
La presente invención se refiere también a una bobina magnética como la definida en un sistema de blindaje activo formado por bobinas.
La presente invención se refiere también a una bobina magnética como la definida en un sistema de imagen basado en RM.
La presente invención se refiere también a una bobina magnética como la definida en un equipo RM responsable de generar un gradiente magnético en una región de interés a lo largo de cada uno de los ejes del espacio. Según realizaciones particulares, el equipo RM responsable de generar un campo magnético tal que minimiza el campo magnético generado por las bobinas de gradiente en un sistema magnético principal.
La presente invención tiene también como objeto un método de uso de la bobina magnética definida anteriormente que comprende construir dispositivos magnéticos que incluyen dicha bobina magnética para la generación de campos magnéticos.
Dichos dispositivos magnéticos pueden ser abiertos o cerrados.
De manera particular dicho dispositivo magnético es una bobina de gradiente de un equipo RM responsable de generar el gradiente magnético en una región de interés a lo largo de cada uno de los ejes del espacio.
En otra realización particular el método de uso comprende construir una bobina de blindaje de un equipo RM responsable de generar un campo magnético tal que minimiza el campo magnético generado por las bobinas de gradiente en el sistema magnético principal.
Descripción de los dibujos
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos donde, con carácter ilustrativo, se ha representado lo siguiente: Figura 1 : Muestra la bobina inicial, utilizada para generar un gradiente magnético X o Y, una vez realizado el rellenado completo con un espesor de conductor eléctrico, t=1 ,1 mm.
Figura 2: Muestra la bobina inicial, utilizada para generar un gradiente magnético X o Y, una vez realizado el rellenado completo con un espesor de conductor eléctrico, t=1 ,6 mm. Figura 3: Muestra la bobina inicial, utilizada para generar un gradiente magnético X o Y, una vez realizado el rellenado completo con un espesor de conductor eléctrico, t=2,1 mm.
Figura 4: Muestra las vueltas separadas entre sí para la geometría mostrada en la figura 1.
En esta figura y en las figuras 5, 6 y 10 aparece interrumpido el conductor eléctrico y ello es debido a que corresponden al momento del método de obtención de la bobina en el que se está “estudiando” el campo magnético de cada una de las vueltas de los lóbulos. Corresponde al momento del método en el que: “se calcula, por separado, el campo magnético producido por cada una de las vueltas definidas en cada una de las configuraciones iniciales”. Es por ese motivo que en las figuras mencionadas se muestra interrumpido el conductor eléctrico. Figura 5: Muestra las vueltas separadas entre sí para la geometría mostrada en la figura 2.
Figura 6: Muestra las vueltas separadas entre sí para la geometría mostrada en la figura 3.
Figura 7: Muestra la bobina óptima seleccionada (t=2,1 mm), utilizada para generar un gradiente magnético X o Y. En la figura se muestran las vueltas óptimas seleccionadas y no seleccionadas mediante trazo continuo y discontinuo, respectivamente. Figura 8: Muestra la bobina óptima final (t=2,1 mm), con las vueltas que forman parte del diseño final de la bobina, utilizada para generar un gradiente magnético X o Y.
Figura 9: Muestra la bobina inicial, utilizada para generar un gradiente magnético Z, una vez realizado el rellenado completo con un espesor de conductor eléctrico, t=2, 1 mm.
Figura 10: Muestra las vueltas separadas entre sí para la geometría mostrada en la figura 9. Figura 11 : Muestra la bobina óptima seleccionada, utilizada para generar un gradiente magnético Z. En la figura se muestran las vueltas óptimas seleccionadas y no seleccionadas mediante trazo continuo y discontinuo, respectivamente.
Figura 12: Muestra la bobina óptima final, con las vueltas que forman parte del diseño final de la bobina, utilizada para generar un gradiente magnético Z.
Descripción de las realizaciones particulares
A continuación se describen unos ejemplos de realizaciones particulares relativas a la bobina magnética incompleta.
Ejemplo de realización particular 1 Una bobina magnética de una resistencia de R=0,205Q y una inductancia de L=1 ,2pH y formada por 2 lóbulos con 3 vueltas cada uno es fabricada sobre un sustrato dieléctrico, FR4, e instalada en un equipo RM [12] con el fin de generar el gradiente magnético en la región de interés. Dicha bobina, es utilizada para generar el gradiente magnético X o Y. Notar que rotando 90° una bobina magnética que genera un gradiente en el eje X es una bobina magnética que genera un gradiente en el eje Y.
Los parámetros geométricos tenidos en cuenta para realización de las configuraciones iniciales son los siguientes:
Superficie máxima donde construir la bobina magnética: 95mm x 95mm
Espesor mínimo de conductor eléctrico: 1 ,1 mm
- Separación mínima entre vueltas adyacentes: 0,3 mm
Número y distribución inicial de lóbulos: 4 lóbulos en total (N¡=4), distribuidos en 1 fila (Lf=1) y 4 columnas (Lc=4).
En esta realización particular, se realizan configuraciones iniciales para 3 espesores adicionales de conductor eléctrico: 1 ,1 mm, 1 ,6mm y 2,1 mm. El método de fabricación calcula el patrón de trayectos utilizando la totalidad de la superficie disponible para la fabricación de la bobina. Los lóbulos están dispuestos en 1 fila y 4 columnas, de modo que cada lóbulo ocupa ¼ de la totalidad de la superficie. El número de configuraciones iniciales viene dado por el número de espesores de pista (Nt) y el número de separaciones entre pistas (Ns) definidos en las ecuaciones (2) y (3), respectivamente. Puesto que el espesor de conductor eléctrico es 1 ,1 mm, 1 ,6mm y 2,1 mm, y la separación entre vueltas adyacentes se mantiene constante en 0,3 mm, se obtiene a partir de (1) que el número de bobinas iniciales, Nb, es:
Nb= N *NS = 3*1 = 3 bobinas iniciales.
Las figuras 1 , 2 y 3 muestran las configuraciones iniciales obtenidas tras realizar el rellenado en cada una de las opciones, correspondiendo a un espesor de pista (t) de 1 ,1 mm, 1 ,6 mm y 2,1 mm, respectivamente. Las tres configuraciones iniciales muestran 4 lóbulos iniciales, una separación entre vueltas adyacentes de 0,3mm y un área máxima de 95 mm x 95mm. El número de vueltas por lóbulo son 8, 6 y 4 para los espesores de t=1 ,1 mm, t=1 ,6mm y t=2,1 mm, respectivamente.
Se calcula, por separado, el campo magnético generado por cada una de las vueltas utilizando la ley de Biot-Savart en función de la intensidad de corriente que circula por el conductor eléctrico. Las figuras 4, 5 y 6 muestran las bobinas iniciales con las vueltas separadas.
El número de combinaciones posibles (NCOmb) para cada una de las configuraciones iniciales viene dada por las expresiones (4) y (5):
Caso t=1 ,1 mm: Sabiendo que n=8, y I =4, Ncomb = (255)4 combinaciones.
Caso t=1 ,6 mm:
Sabiendo que n=6, y I =4, Ncomb = (63)4 combinaciones.
Caso t=2,1 mm:
Sabiendo que n=4, y I =4, Ncomb = (15)4 combinaciones. El número total de combinaciones posibles es, como indica la expresión (6):
Ncombtotal = (255)4 + (63)4 + (15)4 El método de fabricación calcula determinados parámetros físicos generados por cada una de las combinaciones posibles. Tales parámetros físicos son la resistencia e inductancia de la bobina, el gradiente obtenido en función de la intensidad de corriente utilizada, campo magnético generado por la bobina y linealidad a lo largo del eje X. En esta realización particular, el parámetro de salida seleccionado como parámetro objetivo es el máximo gradiente G (T/m) generado. La geometría de la bobina óptima corresponde con aquella combinación de vueltas que genera el mayor gradiente.
En la figura 7 se muestra la geometría óptima de la bobina. Ésta corresponde al caso de espesor de t=2,1 mm. Las vueltas mostradas con trazo discontinuo son aquellas vueltas que no son seleccionadas para formar parte de la bobina óptima final. En dicha geometría han sido eliminadas todas las vueltas de los lóbulos de los extremos y también la vuelta más interna de los lóbulos centrales.
Las vueltas seleccionadas para la bobina final son unidas entre sí. Dicha unión se realiza en serie, uniendo uno de los extremos de una vuelta con otro de la vuelta adyacente, de modo que la intensidad de corriente tendrá la misma dirección en todas y cada una de las vueltas de cada lóbulo. Posteriormente los diferentes lóbulos son unidos también en serie. En la figura 8 se muestra el diseño de la bobina final que posteriormente es fabricada sobre un sustrato de FR4.
En la figura 8 se observa el concepto de ‘configuración geométrica incompleta’ en la ausencia de los lóbulos situados inicialmente en los extremos, así como que los lóbulos finales no se encuentran completamente rellenados por conductor eléctrico en su parte más interna.
Ejemplo de realización particular 2
Una bobina magnética de una resistencia de R=0,524Q y una inductancia de L=11 , 1 mH y formada por 1 lóbulo con 14 vueltas es fabricada sobre un sustrato dieléctrico, FR4, es fabricada e instalada en un equipo RM [12] con el fin de generar el gradiente magnético en la región de interés. Dicha bobina, es utilizada para generar el gradiente magnético Z.
Los parámetros geométricos tenidos en cuenta para realización de las configuraciones iniciales son los siguientes: Superficie máxima donde construir la bobina magnética: 95mm x 95mm
Espesor mínimo de conductor eléctrico: 2,1 mm
Separación mínima entre vueltas adyacentes: 0,3 mm
Número y distribución inicial de lóbulos: 1 lóbulo en total (N¡=1), distribuido en 1 fila (Lf=1) y 1 columna (Lc=1).
En esta realización particular, se realizan configuraciones iniciales para el espesor mínimo de conductor eléctrico, anteriormente indicado, t=2.1 mm.
El método de fabricación calcula el patrón de trayectos utilizando la totalidad de la superficie disponible para la fabricación de la bobina. El único lóbulo está dispuesto en 1 fila y 1 columna, de modo que el lóbulo ocupa la totalidad de la superficie.
El número de configuraciones iniciales viene dado por el número de espesores de pista (Nt) y el número de separaciones entre pistas (Ns) definidos en las ecuaciones (2) y (3), respectivamente. Puesto que el espesor de conductor eléctrico es 2,1 mm y la separación entre vueltas adyacentes es 0,3 mm, se obtiene a partir de (1) que el número de bobinas iniciales, Nb. es:
Nb= N *NS = 1*1 = 1 bobina inicial.
Las figura 9 muestra la configuración inicial obtenida tras realizar el rellenado. La configuración inicial muestra 1 lóbulo, una separación entre vueltas adyacentes de 0,3mm y una superficie de 95 mm x 95mm. El número de vueltas inicial es de 17. Se calcula, por separado, el campo magnético generado por cada una de las vueltas utilizando la ley de Biot-Savart en función de la intensidad de corriente que circula por el conductor eléctrico. La figura 10 muestra la bobina inicial con las vueltas separadas.
El número de combinaciones posibles (NCOmb) para cada una de las configuraciones iniciales viene dada por las expresiones (4) y (5): Sabiendo que n=17, y I =1 , Ncomb = (131071)1 combinaciones.
El número total de combinaciones posibles, viene dada por la expresión (6), y puesto que Nb=1 , se tiene que: Ncombtotai = (131071)1 = 131071 combinaciones
El método de fabricación calcula determinados parámetros físicos, generados por cada una de las combinaciones posibles. Tales parámetros físicos son la resistencia e inductancia de la bobina, el gradiente obtenido en función de la intensidad de corriente utilizada, campo magnético generado por la bobina, linealidad a lo largo del eje Z y la homogeneidad del campo magnético en el plano Z. El método de fabricación calcula el campo magnético generado por cada una de las combinaciones posibles.
En esta realización particular, el parámetro de salida seleccionado como parámetro objetivo es el máximo gradiente G (T/m) generado. La geometría de la bobina óptima corresponde con aquella que corresponde con la combinación de vueltas que genera el mayor gradiente.
En la figura 11 se muestra la geometría óptima de la bobina. Las vueltas mostradas con trazo discontinuo son aquellas vueltas que no son seleccionadas para formar parte de la bobina óptima final. Las vueltas 7, 16 y 17 han sido eliminadas.
Las vueltas seleccionadas para la bobina final son unidas entre sí. Dicha unión se realiza uniendo uno de los extremos de una vuelta con otro de la vuelta adyacente, de modo que la intensidad de corriente tendrá la misma dirección en todas y cada una de las vueltas. En la figura 12 se muestra el diseño de la bobina final que posteriormente es fabricada sobre un sustrato de FR4.
En la figura 12 se observa el concepto de‘configuración geométrica incompleta’ en el salto de la vuelta 6 a 8, puesto que la vuelta 7 es eliminada y no es utilizada para realizar el enrollado en la bobina final.
Referencias
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[10] J. Schenck, "Transverse gradient coil," US5561371A, 1996.
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Claims

REIVINDICACIONES
1. Una bobina magnética caracterizada por estar compuesta por uno o varios lóbulos, distribuidos en filas y columnas, y porque al menos uno de sus lóbulos tiene una configuración geométrica incompleta, de modo que a lo largo del enrollado existe al menos un salto de paso entre vueltas del material conductor de al menos dicho lóbulo de la bobina, y dicha bobina tiene:
una resistencia máxima de 5 W, o
una inductancia máxima de 1000 mH, o
tiene una resistencia máxima de 5 W y una inductancia máxima de 1000mH.
2. Un método de fabricación de la bobina magnética definida en la reivindicación 1 que comprende las etapas:
a. definir y seleccionar un parámetro objetivo para determinar la combinación óptima a partir de al menos uno, o una combinación, de parámetros físicos obtenidos en la sub-etapa anterior.
b. determinar un patrón de trayectos para el conductor eléctrico que constituye la bobina mediante un proceso de optimización combinatorio y obtener la geometría de la bobina,
c. eliminar las vueltas de la bobina no seleccionadas para la geometría óptima, d. unir eléctricamente en serie las vueltas de los lóbulos de la bobina seleccionadas para formar la bobina óptima
e. colocar un conductor eléctrico y disponerlo según la geometría obtenida en la etapa anterior b) obteniendo la bobina magnética.
3. Un método de fabricación de bobinas según la reivindicación 2 en el que la segunda etapa comprende las siguientes sub-etapas:
- realizar diferentes configuraciones iniciales utilizando la totalidad de la superficie disponible para la fabricación de la bobina con al menos un espesor de material conductor y al menos una separación entre vueltas y, donde las vueltas del material conductor son distribuidas en la superficie disponible teniendo en cuenta diferentes parámetros geométricos,
- calcular, por separado, el campo magnético producido por cada una de las vueltas definidas en cada una de las configuraciones iniciales, - calcular el número de combinaciones posibles y el“patrón de trayectos” de cada una de ellas haciendo uso del proceso combinatorio
- calcular determinados parámetros físicos para cada una de las combinaciones de trayectos obtenidas en la sub-etapa anterior, haciendo uso de combinatoria - determinar la configuración óptima de vueltas para la fabricación de la bobina.
4. Un método de fabricación de bobinas según la reivindicación 3 en el que los parámetros geométricos tenidos en cuenta en la distribución del conductor son:
- superficie máxima disponible donde construir la bobina
- espesor mínimo de conductor eléctrico
- separación mínima entre vueltas adyacentes
- número y distribución inicial, en filas y columnas, de lóbulos.
5. Un método de fabricación de bobinas según la reivindicación 3 en el que el número de combinaciones posibles viene determinado por:
Figure imgf000020_0001
6. Un método de fabricación de bobinas según la reivindicación 3 en el que los diferentes parámetros físicos obtenidos para cada una de las combinaciones son:
resistencia (W) de la bobina
inductancia (mH) de la bobina
intensidad de gradiente a (mT/m/A) obtenido
- intensidad de corriente 1(A) que circula por la bobina
gradiente G (T/m) final obtenido, sabiendo que se cumple que : G(T/m) =oc ( mT/m/A ) x /( )
campo magnético generado por la bobina
linealidad a lo largo del eje X e Y en la región de interés, para gradientes X e Y, respectivamente
linealidad a lo largo del eje Z en la región de interés para gradientes Z homogeneidad en el plano XY en la región de interés para gradientes Z.
7. Un método de fabricación de bobinas según la reivindicación 2 en el que la configuración óptima está determinada por:
- selección de las vueltas óptimas
- eliminar las vueltas no seleccionadas como óptimas
- unión eléctricamente en serie entre sí de las vueltas seleccionadas de cada lóbulo de la bobina, obteniendo una bobina de un solo trayecto.
8. Un dispositivo magnético responsable de generar campo magnético que comprende una bobina magnética como la definida en la reivindicación 1.
9. Un dispositivo magnético según la reivindicación 8, que es un dispositivo magnético abierto o cerrado.
10. Un dispositivo magnético según la reivindicación 8, que genera un gradiente magnético.
11. Un dispositivo magnético según la reivindicación 8, que es un sistema de gradientes formado por bobinas.
12. Un dispositivo magnético según la reivindicación 8, que es un sistema de blindaje activo formado por bobinas.
13. Un dispositivo magnético según la reivindicación 8, que es un sistema de imagen basado en RM.
14. Un dispositivo magnético según la reivindicación 11 , que es un equipo RM responsable de generar un gradiente magnético en una región de interés a lo largo de cada uno de los ejes del espacio.
15. Un dispositivo magnético según la reivindicación 12, en el que el equipo RM responsable de generar un campo magnético tal que minimiza el campo magnético generado por las bobinas de gradiente en un sistema magnético principal.
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