JPS5934244A - 磁場コイルの空間位置調整と支持のための装置 - 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】 この発明は、核スピン断層撮影装置において均一な基底
磁場を作る磁石系を構成する個々のコイルを支持しその
空間位置を調整する装置に関する。これらの磁場コイル
は一つの共通軸、」二に前後に並べて配置され、一つの
枠構造の固定部分に結合された機械的調整装置によって
相互間の整列関係が調整されるようになっている。この
種の調整支持装置の一例は例えば米国特許第４３１５２
１６号明細書に記載され公知である。

医学上の診断の分野では原子核例えば陽子の積分共鳴信
号を計算機によるか測定技術に、よって分析することに
より対象体の空間スピン密度分布又は緩和時間分布から
Ｘ線断層写真に類似した画像を構成する方法が開発され
ている。この方法はツオイグマトグラフイ（Ｚｅｕｇｍ
ａｔｏｇｒａｐｈｉｅ）とも呼ばれティる（　”　Ｎａ
ｔｕｒｅ”　、２４２，１９７３．ｐＪ（ｌｏ−１９１
）。

よく知られているように核共鳴信号は基底磁場が強くな
るにつれて増大するから、核スピントモグラフィ装置で
はできるだけ強く、しかも測定区域で充分な均一性を示
す基底磁場を使用するようにしている。この基底磁場に
静止磁場又は勾配磁場を重ねる。更に基底磁場に対して
垂直方向の高周波磁場を加える必要がある。磁場発生用
の磁場コイルの寸法は診察対象体をコイルが取囲む測定
領域に容易に入れることができるように選ぶ。

前述の米国特許第４３１５２１６号明細書には一つの共
通水平軸上に配置された４個の環状コイルを持つ基底磁
場発生用の磁石系が記載されている。このコイルの磁場
には高度の均一性が要求され、例えば測定空間全体に亘
って０．１％−以上の磁場の強さの変動は許されないか
ら、磁石系の各コイルは空間的に精密調整されなければ
ならない。

磁場コイルが最高の精密工作によって作られている場合
にも、例えば磁石系の周りにある鉄部分の影響を打消す
だめにはこのような精密調整が必要磁場コイルを相互に
整列させるためにはある個数の調整装置を設ける必要が
ある。」１記の公知磁石系では４個の磁場コイルが総て
共通の底板上に支持され、各コイルの一方の側面には外
に向った４個の板状要素が規則的に分布して固定されて
いる。

４個の磁場コイルの対応する板状要素はそれぞれ一つの
共通ねじ棒によって互に結合される。このように構成さ
れた枠構造内部においての個々のコイルの位置調整は板
状要素を結合するねし棒の固定ナツトの調節による。こ
の外に各コイルは底板に作用する調整装置により垂直方
向において整列を調整される。この公知の磁石系では各
磁場コイルに５個の調整装置が設けられるため調節に手
がかりその費用も多額になる。更に各コイルが４本のね
じ棒によって他のコイルと結合されているから、コイル
の熱膨張と震動により系全体の整合が破られ発生磁場の
均一性が悪化する。これを後から調節し直すことは相当
に困雛である。

この発明の目的は、冒頭に挙げた調整ならびに支持装置
を改良して各磁場コイルの位置の調節が比較的簡単に行
なわれ、同時に基ＩｃＥＢ場の高い均一性が達成される
ようにすることにある。

この目的はこの発明により （ａ）　　少くとも一つの磁場コイルも枠構造に固く結
合すること、 ｆｂｌ　　ｇ節可能の磁場コイルのそれぞれを三点にお
いて少くとも一つのコイル重量を枠構造に伝える支持装
置と三つの調節装置を介して枠構造内部で保持すること
、 （Ｃ）　　各支持装置に一つの球欠形支持要素を含ませ
、その球面部分が支持装置に作られた適合する形状の凹
み内で回転し、その平坦部分で枠構造に対して移動可能
であるようにすること・ （ｄ）　　ａ場コイルの支持点がそのコイルの重心線か
ら外れていて磁石の中心に向う傾斜力がコイルに加えら
れるようにすること によって達成される。

この発明は、コイルの三つの並進自由度の中の二つ即ち
高さの変化と横移動はその出気的作用が回転運動によっ
ても生ずるものであるから製造誤差に関する考慮を必要
しないとの考察に基くものである。総てのコイルの自由
度の全体を考える際には磁石系全体としての並進と空間
内の磁場軸の二つの座標角は磁場の均一性に影響を及ぼ
さないから考えなくてもよい。従って個々の磁場コイル
に関しては三つの支持点においての調節だけが必要とな
る。更に磁場コイルの一つが枠構造に固定されているか
らその剛性はそれに応じて大きい。

支持要素の球欠形状により磁場コイルの傾斜の阻止と共
通軸方向の移動の阻止が避けられる。球欠形支持要素を
設けることにより磁場コイルの不安定位置が作られ、こ
れを調整装置に加わる支承力を特に磁石系の非励起状態
において補強するのに利用することができる。これによ
って構造全体が震動、熱膨張ならびに機械的な遊びに対
して著しく不感性となる。

この発明による装置は少くとも５個の磁場コイルを備え
る磁石系に対して特に有利である。この場合調整の手数
特に調整装置の必要な最小調整距離が比較的小さくなる
。磁場コイルの数を６個として両外側コイルとその内側
の二つのコイルを位置調節可能にすると有利である。こ
のような系では常に機械的転置だけによってコイルの製
造誤差を補正することができる。

この発明の実施例の縦断面と横断面を示す図面について
この発明を更に詳細に説明する。

第１図と第２図に示した磁石系は核スピントモグラフィ
又はツオイグマトグラフイ用のもので、一つの公知の磁
場コイル装置を基本型としている。

この磁場コイル装置は直角座標系の水平Ｚ軸方向の基底
磁場を作るためＺ軸に同軸に設けられた少くとも一つの
通常伝導型又は超伝導型磁石系冬を含む。こ０基底磁場
は、中心Ｍが座標系の原点に置かれている破線３で示し
た区域内で充分均一になっている。更に図に示されてい
ない勾配コイルによって充分一定な勾配が区域３内の磁
場に作られる。核スピンの励起はＺ軸に垂直な高周波磁
場による。この磁場は図に示されていないコイルによっ
て作られ、このコイルは同時に核スピン共鳴信号の受信
コイルとして使用することができる。

磁石系２を含む磁場コイル装置の全体は、検査対魚体例
えばベット４上の人体をＺ軸に沿って均一磁場区域３に
入れることができるように構成されている。

磁石系ｇはＺ軸に沿って前後に配列された６個の環状コ
イル６乃至１１を含む。これらのコイルの内の二つ、例
えば両端の６と１１の隣りにある７と１０は二つの支承
レールと一つの保持レールを含む枠構造に固く結合され
ている。これらのレール１３，１４．１５の配置は第１
図、第２図から明らかである。出湯コイル７と１０は基
礎１７上に置かれている支持レール上に支持装置１９を
介して移動不能に固く結合されている。この結合にはガ
セット板と呼ばれている添え板２０が使用され、爪２１
によってコイル７乃至１０の側面にかみ合い、添え板の
底部はレール１３．ｉ４にねじ止めされている。このよ
うに固定された磁場コイル７．１０はその上部がつめ形
の固定要素２３によって保持レール１５に結合されてい
る。支持レール１３と１４および保持レール１５は磁場
コイル７およびｌＯと共に強固な枠構造を構成し、残り
の磁場コイル６．８．９および１１はこの枠構造内にこ
の発明による装置によって調整可能に設けられている。

この発明による装置は磁場コイルを相互に整列させる機
械的の調節装置の外に第２図に詳細に示す支持装置を含
んでいる。これらの支持装置の支持点はこの発明により
対応コイルの重心線から外れだ位置にあって、磁石系ｇ
の中心Ｍに向う傾斜力がコイルに加えられる。この情況
は第１図に磁場コイル６に対して示されている。支持点
Ａはコイルの重心Ｓを通る重心線２５からＺ軸方向に距
離ａだけ離れている。これによってコイル６に作用する
傾斜力は破線矢印にで示されている。

調節可能の磁場コイル６．８，９．１１のレール１３．
１４上の支持点および傾斜力Ｋによるこれらのコイルの
Ｘ−Ｙ面よりの傾斜は調整装置によって調節される。支
持点に対する調整装置は第１図に２７として示され、保
持レール１５との結合に対する調整装置２８である。旦
１と２８は同じ構造であって、例えば調整装買主１は下
側が開放されたみそ形の成形部品２９と結合され、磁場
コイル例えば１１の下端の外側面が支持点の近くでこの
成形部品２９に固定されている。自由脚部３０と３１の
間にある中間室３２に支持レールエ３に固定された支持
部品３３が垂直に突き出している。中空部品２９の脚３
０．３１の関係位置従ってコイルの関係位置はほぼＺ方
向にある調整軸３４によって調節される。この軸は磁石
系の中心Ｍから遠い方の脚３０に結合され、支持レール
１３に固定された部分３３に当っている。部分３３と他
方の脚３１の間にはばね３５が置かれ、磁場コイルを磁
石系の非励起状態においても調整軸３４に押しつけるか
ら、コイルは常に調整軸を介して支持レールに連結され
ている。

上方の調整装置２８においても同様にして調整可能の磁
場コイル６．８，９．１１が保持レール１５に結合され
ている。この場合傾斜力には調整軸に作用する支承力の
増強に利用される〇磁石系の磁場コイルが枠構造内の三
点で支承されている状態は第２図、第３図に詳細に示さ
れている。第２図には枠構造に固く結合されている磁場
コイルの一つ例えばコイル７の前面が示されているが、
その他の調節可能なコイルについても支持方法は同じで
ある。第１図と対応する部分には同じ符号がつけである
。

磁場コイル７はその下側が支持体に固定され、例えばプ
リズム又はヨーク３７内に置かれ、鋳造樹脂を流して固
定される。磁場コイルを支持するこのヨークは二つの支
承装置１９を備え、出湯コイルを基礎１７↓に置かれた
Ｚ方向の支持レール１４に所属する支持装置の主要部分
を拡大して第３図に示す。支持装置は平坦部分が支持レ
ール表面に接している球欠形の支承要素３８を含む。こ
の支承要素の球形部分はコイルを保持するヨーク３７に
固く結合された支柱４０の凹み３９内に置かれている。

凹み３９の形は球欠の球面に対応する。

第２図には更にコイル７を支持レール１３．１４に固定
する添え板２０と固定爪２工が示されている。上方の固
定爪２３によってコイル７は更に保持レール１５にも結
合されている。調節可能のコイルの場合添え板と固定爪
が除かれ、その代りに調整装買主」が設けられてコイル
の僅かな傾斜が可能となる。

第２図には更に冷却コイル４３を含む冷却セグメント４
２が示されているが、これは通常伝導型磁気巻線に発生
する熱を磁場コイルの側面に運ぶだめのものである。

磁場コイル７．１０を支持レール１３．１４に確実にと
りつけるためには図示の構造の外に種々の公知結合方式
を採用することができる。

この発明による装置の総ての部分ならびに支持レールと
保持レールは非磁性材料例えばアルミニウムで作り、磁
場コイルによって作られた磁場の均一性が乱されること
がないようにする。

この発明の装置の調節可能な出湯コイルに対する調整装
置はその製造に際して±１００μｍ以下の誤差となるよ
うに調整することが可能であり、これによって±２０ｐ
ｐｍという比較的高い磁場の均一度が達成される。この
発明の装置は４個又は５個のｌａ磁場コイル組合せた磁
石系に対しても使用可能である。ただしこの磁石系の場
合調節の手数はそれに応じて多くなる。例えば調整装置
に準備しておく移動路が長ぐなる外に、所定の磁場均一
度の達成に必要な個々の磁場コイルの製造誤差の許容限
界は狭くなる。

この発明による球欠形の支持要素を使用するコイル支承
法では調節のだめの個々の磁石の滑り運動と傾斜運動は
可動部分間の静止摩擦係数を充分小さくすることができ
るだめ円滑に実力缶することができる。この摩擦係数の
値を０．０５７５・ら０１の間に下げることは容易であ
る。

この発明による磁場コイルの支持ならびに位置調整装置
は製作費が比較的低く、し力・もイ固々の磁場コイルの
位置調整が簡単に実施される。その上側々のコイルの交
換に要する費用もイ氏廉である。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＩＸａ）　　少くとも一つの磁場コイル（７，１０）が
   枠構造（１３〜１５）に固定結合されていること、 （ｂ）　　調整可能の磁場コイル（６，８，９，１１）
   のそれぞれが磁束コイル重量を枠構造に伝える支持装置
   の少くとも一つ（±旦）と、三つの位置調整装置（２７
   ，ζ旦）を介して枠構造（１３〜１５）内部において三
   点で支１寺されていること、 （Ｃ）　　各支持装置（±ユ）が球欠形の支持要素（３
   ８）を含み、この支持要素はその球面部分がそれに適合
   した形の凹み（３９）内で回転可能であり、平坦部で枠
   構造（１３゜１４）に対して移動可能であること、 （ｄ）　　調整可能の磁場コイル（６、８、９，１１）
   の支持点（Ａ、　）が磁場コイルの重心線（２５）から
   外れていて、磁場コイルに磁石系の中心（Ｍ）に向う傾
   斜力が加えられることを特徴とする核スピン断層写真撮
   影装置において均一な基底磁場を作るだめの機械的整列
   調整装置を備え共通軸上に前後に配列されたｉ場コイル
   の空間位置調整と支持のための装置０ ２）枠構造が磁場コイル（６〜１１）の重量を支える下
   側の支持レール（１３，１４）と出湯コイルを保持する
   上側の保持レール（１５）を含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ３）支持装置（す）と枠構造（１３〜１５）と位置調整
   装置（２７、’　２８　）が非磁性材料で作られている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の装置。 ４）支持装置（↓」）と枠構造（１３〜１５）と位置調
   整装置（２７，２８１のいずれがあるいは総てが少くと
   も部分的にアルミニウムで作られていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５）各位置調整装置（−び、１五）が少く左も近似的に
   傾斜力（Ｋ）に対抗し２て枠構造（１３〜１５）に固定
   された支承部分（３３）に幽って支えている調整軸（３
   ４）と傾斜力（Ｋ）と同じ向きに作用するばね要素（３
   ５）を含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第４項の一つに記載の装置。 ６）少くとも４個の磁場コイルを含む磁石系に使用され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の
   一つに記載の装置。 ７）６個の磁場コイル（６〜１１）を含み、その両端の
   もの（６，１１）の隣にある磁場コイル（７，１０）が
   枠構造（１３〜１５）に固定されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項記載の装置。