JPH0568256B2 - - Google Patents

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JPH0568256B2
JPH0568256B2 JP59272690A JP27269084A JPH0568256B2 JP H0568256 B2 JPH0568256 B2 JP H0568256B2 JP 59272690 A JP59272690 A JP 59272690A JP 27269084 A JP27269084 A JP 27269084A JP H0568256 B2 JPH0568256 B2 JP H0568256B2
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coil device
conductor
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parallel
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    • 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
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34046—Volume type coils, e.g. bird-cage coils; Quadrature bird-cage coils; Circularly polarised coils
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    • G—PHYSICS
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    • G01R33/34076—Birdcage coils

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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、コイル装置に関するものであり、更
に詳細に述べれば、コイルによつて囲まれた体積
空間内の無線周波（RF）磁界を発生するのに適
したコイル装置に関するものである。
(ロ) 従来の技術 そのようなコイル装置のある特定の応用例とし
ては、核磁気共鳴（NMR）写像装置がある。そ
のような装置では、身体に与えられる静磁界方向
に対して横方向に身体に対してRF磁界を与える
ことによつて、写像しようとする身体にNMRが
励起される。与えられるRF磁界は、身体の全体
にわたつて均一であるか、まらは少くとも均一な
態様で身体にわたつて変化する、例えば直線勾配
を与える、ことが望ましい。励起後励起された
NMRを検出するのに同じコイルが使用される
が、相互作用の原則により、均一磁界を発生でき
るコイルは、特に検出に適していることが判る。
NMR写像装置の均一RF磁界発生には、いわ
ゆるサドル状コイル装置が従来使用されている
が、そのような装置の一つが添付の図面の第１図
に図示してある。前記コイル装置は、二分された
同じ二つのコイルＡおよびＢから構成されてお
り、前記二分されたコイルＡおよびＢの夫々は、
一方がもう一方の内部に置かれたいくつかのサド
ル形状の巻線１，３，５および７によつて構成さ
れている。前記コイルＡおよびＢは、該コイル装
置の使用に際し、写像しようとする身体が置かれ
る管状体積空間の相対する凸面上に位置決めされ
る。第１図では、わかりやすくするため、二分さ
れたコイルの夫々には二つの巻き１および３、ま
たは５および７のみが図示されている。従つて、
各巻きは、前記体積空間の軸に平行に伸びる二つ
の直線部分によつて配置されているが、前記直線
部分は、以下更に説明するように、前記体積空間
の軸の周囲に配置されている。二分された各コイ
ルの巻線１および３、または５および７は、第１
図に図示の如く、直列に接続されており、前記二
つの二分されたコイルは、共通のRF源（図示せ
ず）から並列に駆動される。従つて、使用に際
し、前記体積空間の軸を含み、かつ前記コイルを
二分する面の一方の側にある巻きの直線部分内の
電流は、前記面のもう一方の側にある巻きの直線
部分内の電流と方向が反対になつており、全巻線
の電流は同じ大きさとなつている。その結果、生
ずる磁界方向は、上記面に対しては平行に、前記
体積空間の軸に対しては垂直になり、かつ磁界を
均一にする場合、前記軸の回りの電流分布、すな
わち前記巻きの直線部分の分布は、ほぼ正弦状と
ならなければならない。
そのようなコイル装置において、同じ電流を全
巻線に流し、次いで必要な磁界分布を生じさせる
ためには、該コイル装置の二分された部分の夫々
の自己共振周波数が、与えられるRF電流の周波
数と比較して高くなければならない。このため、
比較的高い無線周波数で作動するには、巻き数を
非常に少なくしなければならない、すなわち正弦
に近い電流分布が得られないほど巻き数を少なく
しなければならないという問題が生ずる。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、上記の問題を解決するコイル
装置を提供することである。
本発明によつて、ほぼ円筒状の空間で高周波磁
界を発生するコイル装置が提供されるが、前記コ
イル装置は、前記体積空間の軸とほぼ平行して延
長しており、かつ前記空間の周囲に間隔を置いた
位置で配置された複数の導体と、および共通の信
号源から付勢するため電気的に並列な通路で導体
を接続する接続手段とから構成されており、前記
通路の夫々の自己共振周波数は、前記信号源の周
波数と比較して高くなつており、かつ前記並列な
通路のインピーダンスは異なるので、付勢に際し
個々の導体によつて発生される磁界は合成され
て、所望の電流分布を有する体積空間に合成磁界
を発生する。
前記並列な通路の夫々は、一巻きから構成され
ているのが好ましい。
所望の分布が均一分布である場合の使用に適し
た本発明によるある特定のコイル装置では、前記
並列な通路は前記共通信号源に接続されているの
で、前記体積空間を二分し、かつその軸を含む面
の一方の側にある導体の電流は、前記面のもう一
方の側にある導体の電流と方向が反対であり、か
つ前記並列な通路のインピーダンスは、前記導体
の前記面からの距離に従つて変化する。
あるそのようなコイル装置では、前記面の一方
の側にある導体は、前記面のもう一方の側の導体
に対して鏡像位置にある。そのようなコイル装置
における前記面の夫々の側にある導体は、前記体
積空間の軸の周囲に等間隔に並べられた角位置で
適切に配置されている。
必要とされる並列な通路のインピーダンスの変
化は、前記導体自体が異なるインピーダンスを有
することによつて、および／あるいは、異なる値
のインピーダンスが前記導体の少くともいくつか
と直列に接続されることによつて得られる。
本発明によるいくつかのコイル装置について、
添付の図面第２図から第５図を参照しながら実施
例を説明する。
(ニ) 実施例 第２図および第３図において、説明しようとす
る第１のコイル装置は、管状体積空間の曲面の周
囲に配置された５対の導体１１Ａ，１１Ｂ；１３
Ａ，１３Ｂ；１５Ａ，１５Ｂ；１７Ａ，１７Ｂお
よび１９Ａ，１９Ｂから構成されている。前記導
体は、全て、前記体積空間の軸に対して平行に延
長しており、前記各対の導体は、前記体積空間の
軸を含み、かつ中央の導体１５Ａ，１５Ｂの面２
３に対して直角で前記体積空間を二分する面２１
に対して鏡像位置にある。前記面２１の夫々の側
にある導体は、前記面２１に対して夫々30°、
60°、90°、120°および150°の角度で、すなわち前
記面２１の前記体積空間を二分する夫々の側の曲
面の周囲に同じ角度で空間を置いて位置決めされ
ている。
全導体の一方の端は、矩形断面を有する金属リ
ング２５によつて一緒に電気的に接続されてい
る。それらの導体のもう一方の端は、前記面２１
の一方の側にある五つの導体１１Ａから１９Ａで
は矩形断面を有する二分された金属リング２７に
よつて一緒に電気的に接続されており、かつもう
一方の側にある五つの導体１１Ｂから１９Ｂでは
矩形断面を有するもう一方の二分された金属リン
グ２９によつて一緒に電気的に接続されている。
使用に際し、本発明によるコイル装置は、二分
された金属リング２７および２９間に接続された
信号源Ｓによつて付勢されるので、導体１１Ａか
ら１９Ａ内の電流の方向は、導体１１Ｂから１９
Ｂ内の電流の方向と反対となつている。従つて、
使用に際し発生される磁界は、前記面２３に対し
て垂直方向となつている。
本発明によるコイル装置は、夫々が一巻きのみ
を有する前記信号源Ｓに接続された五つの平行な
通路から構成されていることが判る。よつて、各
通路のインダクタンスを低くして、各通路の自己
共振周波数が信号源の周波数と比較して高くなる
ように構成することができる。
均一となるよう磁界を発生するためには、導体
内の電流の大きさが前記体積空間の周囲で正弦状
に変化する必要があるので、導体１１および１９
内の電流は、sin30°に比例し、導体１３および１
７内の電流は、sin60°に比例し、かつ導体１５内
の電流はsin90°に比例する。
本発明によれば、上記のことは、導体が適当に
異なるインピーダンス源に接続されている、すな
わち前記面２１からのそれらの距離に従つて逆に
変化するインピーダンスを有する平行な通路を設
けることによつて達成される。
第１図から第３図の実施例では、異なる直径の
導体を設けることによつて、すなわちそれ自体が
異なるインピーダンスを有する導体、更に詳細に
言うとインダクタンスを設けることによつてこの
ことが達成されている。
60MHz程度の周波数源を有するNMR写像装置
の使用に適した第１図から第３図に図示の形式に
よるある特定のコイル装置において、前記導体
は、長さが400mm、金属リングの内径および外径
が205mmおよび235mm、かつ軸の太さが10mmとなつ
ている。導体１１および１９の直径は0.6mmであ
り、導体１３および１７の直径は10mmであり、か
つ導体１５の直径は20mmである。
導体の直径の大なる差は、必要な電流差を生ず
るために必要なことが判る。
本発明による他のコイル装置では、導体と直列
に適当な値のインピーダンス（通常インダクタン
ス）を選択的に、または付加的に挿入することに
よつて上記問題を解決することができる。
そのようなコイル装置の一つが第４図に図示さ
れているが、挿入されるインダクタンスの位置を
より明確に示すため、二組の導体１１Ａ，１３
Ａ，１５Ａ，１７Ａ，１９Ａおよび１１Ｂ，１３
Ｂ，１５Ｂ，１７Ｂ，１９Ｂ間に金属リング２５
を有する本発明によるコイル装置が、外装を取り
外して平たくした図に示してある。このコイル装
置では、導体１１Ａ，１１Ｂ；１３Ａ，１３Ｂ；
１７Ａ，１７Ｂ；１９Ａおよび１９Ｂの夫々は、
隣接する金属リング、例えば第４図の金属リング
２５から一端が絶縁されており、前記絶縁は、導
体１１および１９の場合はインダクタＬ１によつ
て、かつ導体１３および１７の場合はインダクタ
Ｌ２によつてブリツヂされている。
第５図に図示の別のコイル装置では、導体１１
Ａ，１１Ｂ；１３Ａ，１３Ｂ；１７Ａ，１７Ｂ；
１９Ａおよび１９Ｂも隣接する金属リング、例え
ば第５図の金属リング２５から一端が絶縁されて
おり、インダクタＬ４によつて導体１３ならびに
１７夫々の絶縁端部と導体１５の対応する端部と
が接続され、かつインダクタＬ３によつて導体１
１ならびに１３、および導体１７ならびに１９の
絶縁端部が接続されている。
第４図および第５図に関して上に述べた本発明
によるコイル装置の変更例（図示せず）では、イ
ンダクタが導体１１，１３，１７および１９の
夫々の各端部に接続されている。
第４図および第５図の本発明によるコイル装置
では、導体１１および１９は、同じ直径を有する
よう、すなわちそれ自体ほぼ同じインピーダンス
を有するよう図示されている。しかしながら、他
の本発明によるコイル装置では、必ずしもそうで
あるとは限らず、一つには必要なインピーダン
ス、従つて電流の変化は、前記直径の変化、従つ
て導体１１および１９それ自体のインピーダンス
の変化によつて、また一つには挿入されたインピ
ーダンスによつて得られることが判る。
(ホ) 発明の効果 更に、例として上げた上記本発明によるコイル
装置では、導体が等間隔で並べられているが、本
発明によるコイル装置において常にそうであると
は限らない。従つて、例として上に述べた本発明
によるコイル装置では、正弦状の電流分布が異な
るインピーダンスを有する並列な通路に等間隔で
並べられた導体を用いることによつて得られる
が、他のコイル装置では、並列な通路のインピー
ダンスの差と導体間の間隔の差との合成を用いて
所望の電流分布が得られる。そのようなコイル装
置の一例としては、正弦状の電流分布から逸脱す
ることが均一磁界を得るのに必要となる比較的短
かい軸を有するコイル装置もある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるコイル装置の斜視図であ
り、第２図は第１の実施例の構成を示す端面図で
あり、第３図は前記第１の実施例の側面図であ
り、第４図は第２の実施例の構成図であり、かつ
第５図は第３の実施例の構成図である。 図中、１，３，５および７はコイルの巻線、１
１から１９は導体、２１および２３はコイルによ
つて形成された体積空間を二分する面、２５，２
７および２９は金属リング、を夫々示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ円筒状の体積空間に高周波の磁界を発生
    するコイル装置であつて、前記装置は、前記体積
    空間の軸とほぼ平行して伸びており、かつ前記体
    積空間の周囲に間隔をおいた位置に配置された複
    数の導体１１，１３，１５，１７，１９と、およ
    び共通の信号源(S)から付勢するために前記共通の
    信号源の周波数と比較して高い自己共振周波数を
    夫々有する電気的に並列な通路で前記導体を接続
    する接続手段２５，２７，２９とから構成されて
    おり、前記並列な通路のインピーダンスは異なつ
    ており、付勢に際して個々の導体によつて発生さ
    れる磁界を合成して所望の電流分布を有する体積
    空間に合成磁界を発生するようになつており、前
    記並列な通路は、前記共通の信号源(S)に接続され
    ており、前記体積空間を二分し、かつ前記体積空
    間の軸を含む面２１の一方側にある導体１１Ａ，
    １３Ａ，１５Ａ，１７Ａ，１９Ａ内の電流は、前
    記面２１の他方側にある導体１１Ｂ，１３Ｂ，１
    ５Ｂ，１７Ｂ，１９Ｂ内の電流と方向が反対であ
    り、かつ並列な通路のインピーダンスは前記面か
    らの導体の距離にしたがつて逆に変化し、前記接
    続手段は、前記導体１１，１３，１５，１７，１
    ９全部の一方の端を一緒に電気的に接続する第１
    のコネクタ２５と、および２つの内の一方２７は
    前記面２１の一方側にある導体１１Ａ，１３Ａ，
    １５Ａ，１７Ａ，１９Ａのもう一方の端に一緒に
    接続し、もう一方２９は、前記面２１の他方側に
    ある導体１１Ｂ，１３Ｂ，１５Ｂ，１７Ｂ，１９
    Ｂのもう一方の端を一緒に接続する前記２つの第
    ２のコネクタ２７，２９とから構成されているこ
    とを特徴とする、上記コイル装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
    前記並列な通路の夫々は、一巻きによつて構成さ
    れていることを特徴とする上記コイル装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の装
    置において、前記面２１の一方側の導体１１Ａ，
    １３Ａ，１５Ａ，１７Ａ，１９Ａは、前記面２１
    の他方側の導体１１Ｂ，１３Ｂ，１５Ｂ，１７
    Ｂ，１９Ｂに対して鏡像位置にあることを特徴と
    する上記コイル装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
    前記面２１の夫々の側の導体は、前記体積空間の
    軸の周囲に等間隔に並べられた角位置にあること
    を特徴とする上記コイル装置。 ５ 特許請求の範囲第１、２、３、４項のいずれ
    か１項に記載の装置において、前記第１のコネク
    タ２５は円形であり、かつ前記第２のコネクタ２
    ７，２９は半円形であることを特徴とする上記コ
    イル装置。 ６ 特許請求の範囲第１、２、３、４、５項のい
    ずれか１項に記載の装置において、必要とされる
    並列の通路のインピーダンスの差は少なくとも１
    つには前記導体１１，１３，１５，１７，１９自
    体が異なるインピーダンスを有することによつて
    得られることを特徴とする上記コイル装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置において、
    前記導体１１，１３，１５，１７，１９は、異な
    る断面積を有することによつて異なるインピーダ
    ンスを有することを特徴とする上記コイル装置。 ８ 特許請求の範囲第１、２、３、４、５項のい
    ずれか１項に記載の装置において、必要とされる
    並列の通路のインピーダンスの差は少なくとも１
    つには前記導体１１，１３，１５，１７，１９の
    少なくともいくつかと直列に前記並列な通路で接
    続された異なる値のインピーダンスＬ１，Ｌ２ま
    たはＬ３，Ｌ４によつて得られることを特徴とす
    る上記コイル装置。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の装置において、
    前記導体と直列に前記通路に接続された前記イン
    ピーダンスＬ１，Ｌ２またはＬ３，Ｌ４とは、イ
    ンダクタンスのことであることを特徴とする上記
    コイル装置。
JP59272690A 1983-12-23 1984-12-24 コイル装置 Granted JPS60158605A (ja)

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GB838334374A GB8334374D0 (en) 1983-12-23 1983-12-23 Coil arrangements
GB8334374 1983-12-23

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Publication Number Publication Date
JPS60158605A JPS60158605A (ja) 1985-08-20
JPH0568256B2 true JPH0568256B2 (ja) 1993-09-28

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ID=10553780

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US (1) US4591818A (ja)
EP (1) EP0153531B1 (ja)
JP (1) JPS60158605A (ja)
DE (1) DE3476781D1 (ja)
GB (2) GB8334374D0 (ja)

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