JPH01212412A - 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】 発明の背景 この発明は全般的に核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置に用いら
れるコイル、更に特定して云えば、自己遮蔽された勾配
コイルの平衡形に関する。

磁気共鳴作像（ＭＲＩ　）装置は、人体の内部の解剖学
的な部分の断層写真像を形成する為に現在用いられてい
る。この装置では、患者が静磁界の中に配置され、核ス
ピンを励振する為の無線周波の電磁パルスがかけられる
。患者の原子核の磁気共鳴を受信コイルを用いて検出し
て情報を取出し、それからこう云う原子核を含む患者の
部分の像を形成することができる様にする。磁界は、共
鳴する原子核の位置を決定することができる様に、各々
の検出順序の間、パルス式にオンに駆動される勾配を持
っている。物質の性質及び構造を分析する為の磁気共鳴
分光法でも、同じ現象が用いられている。

遮蔽形の勾配コイルが１９８６年２月６日に出願された
係属中の米国特許出願番号節８２６．６５０号に記載さ
れている。遮蔽形勾配コイルは、勾配磁界と、主磁界磁
石の様な他の構造との種々相互作用を抑える為に望まし
い。この相互作用は、磁界の空間的及び時間的な歪み、
エルネギ−の散逸及び煩しい可聴音を含む。

以前に考えられた発明の好ましい実施例では、各々の勾
配軸に対し、同心の内側及び外側コイルが用いられてい
る。各軸に対する内側及び外側コイルを直列に接続する
。各々のコイル装置の表面電流分布により、コイル装置
の内側の勾配磁界と、コイル装置の外側の略ゼロの磁界
とが生ずる。

典型的なＭＨＩ装置は、ｘ、　　ｙ及び２方向の３つの
直交軸に沿って勾配磁界を用いる。２軸は普通、主静磁
界の方向（これが普通は円筒形の主軸線に沿っている）
と一致するものとして定められ、Ｘ及びｙ軸はこの静磁
界に対して垂直である。各軸に対する勾配コイル装置は
、夫々の勾配増幅器を持ち、これが作像装置によって制
御される。

コイル装置は互いにごく接近して動作させなければなら
ない。然し、勾配コイルのパルス形動作中、別々のコイ
ル装置の間の相互作用の為に問題が起ることが分った。

例えば、勾配増幅器が不安定になることがある。

従って、この発明の目的は、Ｍ′Ｒ１装置の勾配装置の
動作を改善することである。

別の目的は、ごく接近したコイル装置間の相互作用を少
なくし又は補償することである。

この発明の別の目的は、自己遮蔽形勾配コイルに関連し
て使われる勾配増幅器の不安定な動作を避けることであ
る。

発明の要約 上記並びにその他の目的が、磁気共鳴装置内に磁界を発
生するコイル装置によって達成される。

このコイル装置は、内側コイル、外側コイル、及び内側
及び外側コイルの間の特定の相互接続手段で構成される
。他の勾配の軸に対し、別のコイル装置を設けることが
できる。

特に外側コイルは内側コイルと同軸に配置されされる。

内側及び外側コイルの協働作用により、コイル装置の内
部に予定の磁界が発生され、コイル装置の外側の磁界は
略ゼロになる。相互接続手段が、コイル装置に対する付
勢電流が、内側及び外側コイルの一方の一部分、他方の
コイルの少なくとも一部分、そしてその後前記一方のコ
イルの別の一部分を通って流れる様に、内側及び外側コ
イルを電気的に相互接続する。こうすることにより、コ
イル装置のインピーダンスが対称的に平衡し、相互作用
を避けることができる。

この発明の新規な特徴は特許請求の範囲に具体的に記載
しであるが、この発明自体の構成、作用及びその他の目
的並びに利点は、以下図面について説明する所から最も
よく理解されよう。

発明の詳細な説明 第１図について説明すると、一対のコイルが内側コイル
１０及び同心の外側コイル１３を含み、その各々は円筒
形で、２軸と整合している。コイル装置は、その内部の
作像容積内に勾配磁界を発生する為に、主静磁界Ｂｏに
対して縦方向に配置されている。

内側コイル１０が円筒形基板１１を持ち、これがその一
部分を１２ａに示す様な勾配巻線を持っている。同様に
、外側コイル１３が基板１４と、１５ａ及び１５ｂを含
む勾配巻線とを持っている。

典型的には、基板は可撓性印刷配線板材料で形成するこ
とができ、巻線は典型的にはエツチングされた導体であ
り、これは配線板の片側又は両側にあってよく、絶縁材
料で覆われる。各々の配線板上の巻線は、直交勾配磁界
を発生する様に相互接続された４つの指紋（第５図参照
）と似ている。

コイル上の各々空間的な位置は、第１図に示す様に、そ
のＸ＋！及び２座標又は円柱座標ｚ、　　ｒ及びθによ
って特定することができる。

第２図は、Ｘ勾配ａＢ、／δＸを発生するＸ勾配コイル
装置２０と、ｙ勾配δＢ工／δｙを発生する同心のｙ勾
配コイル装置２１とを示す。各々コイル装置が別個の電
源に接続され、別々の勾配を独立にパルス駆動すること
ができる。例えば、普通のスピン捩れ形作像パルス順序
では、空間的な符号化工程の間ｙ、勾配をパルス駆動し
、その後、ＮＭＲ信号読取工程の間、Ｘ勾配をパルス駆
動することがある。Ｘ及びｙ勾配を同時にパルス駆動す
ることも普通である。

第３図は第２図のコイル装置に対する典型的な電源の接
続を示す。Ｘ勾配袋ｆＩｔ２０が内側コイル２３及び外
側コイル２４を持ち、これらがＸ勾配マスク増幅器２５
及びＸ勾配スレーブ増幅器２６と直列に接続されている
。同様に、ｙ勾配コイル装置２１が内側コイル３Ｇ及び
外側コイル３１を持ち、これらがｙ勾配マスク増幅器３
２及びｙ勾配スレーブ増幅器３３と直列に接続されてい
る。

夫々一対の増幅器の間の接続点が大地に接続されている
。

マスク増幅器２５．３２．６（ＮＭＲ装置Ｉ　（図面１
：：示していない）から夫々の電流指令を受取る。指令
された電流が実際に勾配コイルに流れる様に保、証する
為、マスク増幅器２５．３２は、電流感知抵抗の様な電
流センサーを用いた閉ループ・フィードバック制御を用
いる。スレーブ増幅器２６゜３３は夫々のマスク増幅器
にそのまま追従するが、マスクによって開放ループで制
御される。各々のスレーブ増幅器がマスクに対して反対
方向の電圧を発生する。この為、増幅器は電流で見ると
積重ねになり、レール電圧の望ましい増加をもたらす。

各々のコイル装置を形成する為に多量の導体面積が使わ
れている為に、並びにコイル装置の間がごく接近してい
る為、コイル装置の間には大きな静電容量が生ずる。こ
の静電容量が第３図に固有の静電容量３５として示され
ている。一方のコイル装置から別のコイル装置への静電
容量３５を含む低インピーダンス通路３６が、勾配のパ
ルス駆動の間、勾配増幅器の不安定性又はその他の問題
を招くことがある。

設計により、各々の外側コイル２４．３１は磁束の鎖交
がない（良好な遮蔽の為にこう云うことが要求される）
。従って、各々の外側コイルは、電流パルスの間でも、
小さな抵抗による電圧降下を別とすると、略一定の電位
にある。外側コイルがマスタ・スレーブ増幅器の組合せ
の片側に接続されると、それがパルス駆動された時の増
幅器のその側の電位−杯（内側コイルの両端の電圧降下
の略全部）まで上昇する。従って、容量性電流がパルス
駆動された外側コイルから他方のコイル装置の巻線へ流
れ、他方のコイル装置のマスク又はスレーブ増幅器を通
って大地に流れる。この電流が両方の勾配軸のマスク増
幅器によって感知され、それが、何れも他方によって励
振された電流を補正しようとする増幅器の間の不安定性
を招く。

マスク増幅器は電流フィードバックで動作するから、マ
スク増幅器２５又は３２に指令されていない電流が流れ
ないのが理想的である。しかし、典型的な増幅器でも、
容量性の電流の流れを防ぐことができない。この為、電
流がマスク及びスレーブの両方に流れ得る（即ち、通路
３６は考えられる幾つかの通路の内の１つに過ぎない）
。

コイル装置の間の相互作用に伴う問題をなくす為、この
発明は、第４図に示す様に勾配コイルを接続することに
より、容量性電流の流れを実質的に除く。Ｘ勾配コイル
装置では、内側コイル２３を両半分２３ａ、２３ｂに分
割する。外側コイル２４が内側コイルの両半分２３ａ、
２３ｂの間に接続される。一方又は両方のフィルのこの
他の分割形式も、その形式が対称的であって、コイル装
置のインダクタンスが静電容量に対して平衡していれば
用いることができる。各々勾配軸に対して対称的に平衡
したコイル装置を使うことにより、局部的な電流があれ
ば、コイル装置の間の他のどこかに同じ大きさで反対向
きの電流があるから、別々の勾配軸の間で正味の電流の
流れがない。

内側又は外側勾配コイルの何れか又は両方を分割するこ
とができるが、第４図に示す様に、内側コイル２３．３
０を分割することが好ましい。通常、外側コイルはシム
・コイルの様な他の構造にごく接近して配置されるから
、内側コイルで余分な接続をする為の場所のほうが一層
大きいのが普通である。更に、外側コイルは一層大きな
静電容量を持ち、この為、外側コイル全体を（分割電源
増幅器の形式により）ゼロ電位又はその近くにおくこと
は全体としての局部的な電流の流れが少なくなる。

第５図は第４図の実施例に対する巻線の形式を更に詳し
く示す。即ち、マスク増幅器から、内側コイルの半分（
２つの指紋）、外側コイル２４の全部、内側コイル２３
の残り半分を介してスレーブ増幅器に至る直列通路がで
きる。この為、コイル装置の間の相互作用を少なくし又
はなくシ、勾配増幅器の不安定性を避ける様な対称的に
平衡したコイル装置が得られる。

この発明の好ましい実施例を図面に示して説明したが、
この実施例は例に過ぎないことを承知されたい。当業者
には、この発明の範囲内で種々の変更が考えられよう。

従って、特許請求の範囲は、この発明の範囲内の属する
この様な全ての変更を包括するものであることを承知さ
れたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は自己遮蔽形の一対の勾配コイルの斜視図、 第２図は２つの直交勾配磁界を発生する２つの・コイル
装置の端面図、 第３図は従来の相互接続方式を示す回路図、第４図はこ
の発明の相互接続方式を示す回路図、第５図は好ましい
実施例の内側及び外側コイルの配線図である。 主な符号の説明 ２３ａ、２３ｂ：内側コイルの各半分 ２４：外側コイル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．磁気共鳴装置内に磁界を発生するコイル装置に於い
   て、 内側コイルと、 該内側コイルと同軸に配置された外側コイルと、前記内
   側及び外側コイルを電気的に相互接続する相互接続手段
   とを有し、前記内側及び外側コイルは前記内側コイルの
   内部に予定の磁界を発生すると共に前記外側コイルの外
   部の磁界を略ゼロにする様になっており、 コイル装置に対する付勢電流が、前記内側及び外側コイ
   ルの一方の一部分、前記内側及び外側コイル他方の少な
   くとも一部分、そしてその後前記一方のコイルの別の一
   部分を通って流れて、コイル装置のインピーダンスが対
   称的に平衡する様にしたコイル装置。
2. ２．前記内側及び外側コイルの各々が、配線板にエッチ
   ングした導体で構成されており、該導体が複数個の指紋
   の形をしている請求項１記載のコイル装置。
3. ３．前記予定の磁界が予定の方向に沿って線形勾配を持
   つ請求項１記載のコイル装置。
4. ４．磁気共鳴装置内に直交する勾配磁界を発生する装置
   に於いて、 第１の内側コイル及び外側コイルを持っていて、該内側
   及び外側コイルは、当該第１のコイル装置に対する付勢
   電流が、一方のコイルの一部分、他方のコイルの少なく
   とも一部分、そしてその後前記一方のコイルの別の一部
   分を通って流れる様に相互接続されている様な、第１の
   勾配磁界を発生する第１のコイル装置と、 該第１のコイル装置と同軸に配置されていて、第２の内
   側コイル及び第２の外側コイルを持ち、該第２の内側コ
   イル及び第２の外側コイルは、当該第２のコイル装置に
   対する付勢電流が一方のコイルの一部分、他方のコイル
   の少なくとも一部分、そしてその後前記一方のコイルの
   別の一部分を通って流れる様に相互接続されていて、前
   記第１の勾配磁界と直交する第２の勾配磁界を発生する
   第２のコイル装置とを有し、 この為、容量結合された局部的な電流が相殺して、前記
   第１のコイル装置及び前記第２のコイル装置の間に正味
   の電流が流れない様にした装置。
5. ５．前記内側及び外側コイルの各々が、配線板にエッチ
   ングした導体で構成され、該導体が複数個の指紋の形に
   形成されている請求項４記載の装置。
6. ６．夫々前記第１及び第２のコイル装置に接続されてい
   て、前記付勢電流を供給する第１及び第２の増幅器を有
   する請求項４記載の装置。
7. ７．前記第１及び第２の増幅器がマスタ・スレーブ増幅
   器で構成される請求項６記載の装置。
8. ８．核磁気共鳴装置内で自己遮蔽された勾配コイル装置
   に接続された勾配増幅器を安定に動作させる方法に於い
   て、 各々のコイル装置の内側及び外側コイルを、付勢電流が
   一方のコイルの一部分、他方コイルの少なくとも一部分
   、そしてその後前記一方のコイルが別の一部分に流れる
   様に相互接続し、 前記コイル装置に流れる電流によって勾配磁界を誘起す
   る様に前記勾配増幅器を付勢する工程を含む方法。