附图说明
图1是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的主线圈与屏蔽线圈的z轴周围的圆周方向的展开图。
图2是具备本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置的MRI(磁共振成像)装置的立体图。
图3是具备本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置的MRI(磁共振成像)装置以平行于y轴z轴的平面切断的剖面图。
图4是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的立体图。
图5是在本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的一部分中,将包含屏蔽线圈的层的一部分切断来表示剥开后的情形的局部立体图。
图6是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在z轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的立体图。
图7是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的等价电路图。
图8是用于本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置的电流调节器的电路图。
图9是本发明第二实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的等价电路图。
图10是本发明第三实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的等价电路图。
图11是本发明第四实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的等价电路图。
图12是本发明第五实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的等价电路图。
图13是具备本发明第六实施方式的倾斜磁场线圈装置的MRI(磁共振成像)装置的立体图。
图14是具备本发明第六实施方式的倾斜磁场线圈装置的MRI(磁共振成像)装置以平行于y轴z轴的平面切断的剖面图。
图15是将本发明第六实施方式的倾斜磁场线圈装置(形成在y轴方向或x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置)的主线圈与屏蔽线圈的层压结构展开后的展开图。
图16是表示本发明第一实施方式的用于电流调节器的调整的、对倾斜磁场线圈装置的涡流磁场或漏磁场进行测定的空间上的磁场测定点的立体图。
图17是本发明第一实施方式倾斜磁场线圈装置的立体图。
图18是本发明第六实施方式倾斜磁场线圈装置的立体图。
具体实施方式
下面,参照合适的附图,来详细地说明本发明的实施方式。此外,在各图中,对于共同的部分赋予了相同的符号,并省略了重复的说明。
(第一实施方式)
图2中,表示具备本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置4的MRI(磁共振成像)装置1的立体图。MRI装置1大体上是三层圆筒形状。在该三层的外侧,设置了构成磁铁装置2的圆筒形状的真空容器2c。在真空容器2c的内侧,设置了圆筒形状的倾斜磁场线圈装置4。倾斜磁场线圈装置4被树脂4c覆盖。在倾斜磁场线圈装置4的内侧,设置了圆筒形状的RF线圈6。被检体(患者)7以躺在可动式床8上的状态被***至RF线圈6的内侧,并拍摄剖面图像。真空容器2c与倾斜磁场线圈装置4以及RF线圈6的三层圆筒形状的中心轴大体上一致,并设定在水平方向上。为了易于进行后述说明,将z轴设定为与该中心轴一致。y轴设定为朝向垂直方向。x轴设定在水平方向上。坐标原点设定在真空容器2c与倾斜磁场线圈装置4以及RF线圈6的3层的圆筒形状的大约中心。
图3中表示将具备本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置4的MRI(磁共振成像)装置1以平行于y轴z轴的平面切断后的剖面图。坐标原点的周围区域是摄像区域3。MRI装置1是在摄像区域3中形成的静磁场9的朝向为水平方向(z轴方向)的水平磁场型MRI装置。在该摄像区域3中,移动被检体(患者)7,并照射剖面图像。磁铁装置2在该摄像区域3中形成均一的静磁场9。倾斜磁场线圈装置4,为了将位置信息赋予该摄像区域3,使在空间上磁场强度进行了倾斜梯度而得的倾斜磁场10(在图3的例子中,磁场强度在y轴方向上倾斜)以脉冲形状发生。RF线圈6向被检体7照射高频率脉冲。省略了图示的接收线圈接收来自被检体7的磁共振信号。省略了图示的计算机***对接收的磁共振信号进行处理,来显示所述剖面图像。并且,根据MRI装置1,利用在向置于均一的静磁场9中的被检体7照射高频率脉冲时产生的核磁共振现象,能够得到表示被检体7的物理的、化学的性质的断层图像,且该断层图像尤其可用于医疗。
在磁铁装置2中,设置了在摄像区域3中形成静磁场9的主线圈(超导线圈)2a、和用于抑制向静磁场9的周围的泄漏(漏磁场)的屏蔽线圈(超导线圈)2b。这些线圈2a、2b分别是以z轴为共同中心轴的圆环形状。屏蔽线圈2b的内径比主线圈2a的外径更大。此外,对于这些线圈2a、2b,大多利用超导线圈,在这种情况下,线圈2a、2b被容纳在三层结构的容器中。线圈2a、2b,连同制冷剂液体氦(He)被容纳于制冷剂容器2e中。制冷剂容器2e被包含在用于阻断向内部的热辐射的辐射屏蔽物2d中。并且,作为中空圆筒型容器的真空容器2c容纳制冷剂容器2e和辐射屏蔽物2d并保持内部为真空。真空容器2c即使配置在普通室温的室内,由于真空容器2c内成为真空,因此室内的热不会通过传导、对流而传递至制冷剂容器2e中。此外,辐射屏蔽物2d抑制室内的热通过辐射而从真空容器2c传递至制冷剂容器2e。因此,线圈2a、2b能够在液体氦的温度即极低温度下稳定地设定,并能够作为超导电磁铁发挥作用。对于制冷剂容器2e、辐射屏蔽物2d以及真空容器2c,使用不会发生不需要的磁场的非磁性部件,此外,由于容易保持真空,因此使用非磁性的金属。制冷剂容器2e、辐射屏蔽物2d以及真空容器2c为金属容器。因此,对于制冷剂容器2e、辐射屏蔽物2d,特别是配置于最外圈的真空容器2c,处于容易发生所述涡电流的状况。磁铁装置2隔着倾斜磁场线圈装置4配置在摄像区域3的相对侧。
倾斜磁场线圈装置4使摄像区域3中发生倾斜磁场。倾斜磁场线圈装置4具有:在摄像区域3中形成强度发生线性倾斜的磁场分布的多个主线圈(第一线圈)4a;隔着主线圈4a配置在摄像区域3的相对侧,并对主线圈4a在摄像区域3的相对侧形成的漏磁场进行抑制的多个屏蔽线圈(第二线圈)4b。在主线圈4a与屏蔽线圈4b之间填充树脂4c并硬化,将主线圈4a与屏蔽线圈4b相互粘合并固定。倾斜磁场是与静磁场9同方向的磁场的磁通密度在x轴、y轴、z轴的3方向上互相单独地发生了线性倾斜的磁场,将在x轴、y轴、z轴每个方向上发生的时间分摊,使x轴、y轴、z轴的3方向的倾斜磁场以脉冲状按顺序重复并发生。具体地,在图3中表示了强度在y轴方向上发生线性倾斜的倾斜磁场10。
在磁铁装置2与倾斜磁场线圈装置4之间,设置了多个省略图示的称为垫片的磁性小片。根据垫片,能够部分地调整摄像区域3中生成的静磁场9的磁场强度,并能够提供静磁场9的磁场强度均一的摄像区域3。
图4中表示本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置4的立体图,图5中表示在该倾斜磁场线圈装置4的一部分中,将包含屏蔽线圈4b的层的一部分切断来表示剥开后的情形的局部立体图。倾斜磁场线圈装置4具有:形成在y轴方向上倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y、形成在x轴方向上倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4x、以及形成在z轴方向上倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4z(参照图6),但是在图4和图5中,省略了倾斜磁场线圈装置4x、4z,而记载了倾斜磁场线圈装置4y。此外,基本上,倾斜磁场线圈装置4x是使该倾斜磁场线圈装置4y在z轴周围进行-90度旋转的结构,由于能够容易地类推该结构,因此,在图4中赋予了倾斜磁场线圈装置4y的符号“4y”,同时赋予了倾斜磁场线圈装置4x的符号“4x”。在后述的图1、图5、图7、图9、图10、图11、图12、图15中,也是同样的。并且在该倾斜磁场线圈装置4x中,也能够实施倾斜磁场线圈装置4y中实施的本发明。这由于存在相互间相似的关系,因此能够容易地类推。因此,以下记载了倾斜磁场线圈装置4y,省略了关于倾斜磁场线圈装置4x的记载。
倾斜磁场线圈装置4y(4)是圆筒形状,且其外形利用树脂4c而成形。在该圆筒形状的外壁侧,在树脂4c中嵌入了多个(在图4的例子中为4个)螺旋状的屏蔽线圈(第二线圈)4b(S1、S2、S3、S4)。在该圆筒形状的内壁侧,在树脂4c内嵌入了多个(在图4的例子中为4个)螺旋状的主线圈(第一线圈)4a(M1(省略图示,参照图1)、M2、M3、M4(省略图示,参照图1))。在屏蔽线圈S1(4b)与主线圈M1(4a,省略图示)之间,利用填充的树脂4c粘合而成为层压结构。屏蔽线圈S1(4b)以与z轴周围平行地配置,以便与主线圈M1(4a,省略图示)的外侧重叠。在屏蔽线圈S2(4b)与主线圈M2(4a)之间,利用填充的树脂4c粘合而成为层压结构。屏蔽线圈S2(4b)以与z轴周围平行地配置,以便与主线圈M2(4a)的外侧重叠。在屏蔽线圈S3(4b)与主线圈M3(4a)之间,利用填充的树脂4c粘合而成为层压结构。屏蔽线圈S3(4b)以与z轴周围平行地配置,以便与主线圈M3(4a)的外侧重叠。在屏蔽线圈S4(4b)与主线圈M4(4a,省略图示)之间,利用填充的树脂4c粘合而成为层压结构。屏蔽线圈S4(4b)以与z轴周围平行地配置,以便与主线圈M4(4a,省略图示)的外侧重叠。
如图4所示,将电流调节器5分别连接至螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)。电流调节器5的一端连接至螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)的内侧;另一端连接至螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)的外侧,该电流调节器5与螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)并联连接。
在主线圈4a(M1(省略图示,参照图1)、M2、M3、M4(省略图示,参照图1))中,分别流过脉冲状的电流IM1(省略图示,参照图1)、IM2、IM3、IM4(省略图示,参照图1)。在屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)中分别流过脉冲状的电流IS1、IS2、IS3、IS4。
通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S1)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS1a,能够调节屏蔽线圈4b(S1)中流过的脉冲状电流IS1。通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S2)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS2a,能够调节屏蔽线圈4b(S2)中流过的脉冲状电流IS2。通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S3)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS3a,能够调节屏蔽线圈4b(S3)中流过的脉冲状电流IS3。通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S4)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS4a,能够调节屏蔽线圈4b(S4)中流过的脉冲状电流IS4。
图6表示本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在z轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4z)的立体图。倾斜磁场线圈装置4z(4)是圆筒形状,且其外形利用树脂4c成形。在该圆筒形状的外壁侧,在树脂4c内嵌入了多个(在图6的例子中为2个)螺线管状的屏蔽线圈(第二线圈)4b(S1、S2)。在该圆筒形状的内壁侧,在树脂4c内嵌入了多个(在图6的例子中为2个)螺线管状的主线圈(第一线圈)4a(M1(省略图示,参照图7)、M2)。在屏蔽线圈S1(4b)与主线圈M1(4a,省略图示)利用之间填充的树脂4c粘合而成为层压结构。屏蔽线圈S1(4b)以与z轴周围平行的方式配置,以便与主线圈M1(4a,省略图示)的外侧重叠。在屏蔽线圈S2(4b)与主线圈M2(4a)利用之间填充的树脂4c粘合而成为层压结构。屏蔽线圈S2(4b)与z轴周围平行地配置,以便与主线圈M2(4a)的外侧重叠。
螺线管状的屏蔽线圈4b(S1、S2)分别连接至电流调节器5。电调节器5的一端连接至螺线管状的屏蔽线圈4b(S1、S2)的z轴方向正方向一端;另一端连接至螺线管状的屏蔽线圈4b(S1、S2)的z轴方向负方向一端,且该电流调节器5与螺线管状的屏蔽线圈4b(S1、S2)并联连接。
在主线圈4a(M1(省略图示,参照图7)、M2)中,分别流过脉冲状的电流IM1(省略图示,参照图7)、IM2。在屏蔽线圈4b(S1、S2)中分别流过脉冲状的电流IS1、IS2。
通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S1)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS1a,能够调节屏蔽线圈4b(S1)中流过的脉冲状电流IS1。通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S2)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS2a,能够调节屏蔽线圈4b(S2)中流过的脉冲状电流IS2。
这样,在该倾斜磁场线圈装置4z中,也能够仅仅通过将主线圈4a与屏蔽线圈4b的个数分别减少为2个,来实施在倾斜磁场线圈装置4y中实施的本发明。这由于能够容易地类推,因此,以下记载了倾斜磁场线圈装置4y,省略了关于倾斜磁场线圈装置4z的记载。
图1是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y)的主线圈4a与屏蔽线圈4b的z轴周围的圆周方向的展开图。四个主线圈M1、M2、M3、M4(4a)串联连接。四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)串联连接。并且,四个主线圈M1、M2、M3、M4(4a)与四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)串联连接。该串联连接的两端上连接使脉冲状的电流I流动的驱动电源11。
由此,分别在四个主线圈M1、M2、M3、M4(4a)中流过的脉冲状的电流IM1、IM2、IM3、IM4,与驱动电源11引起流动的电流I相等(IM1=IM2=IM3=IM4=I)。
另一方面,由于在四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)上分别并联连接电流调节器5,因此能够将驱动电源11引起流动的电流I的一部分电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a分流至电流调节器5,并能够调节分别在屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)中流过的脉冲状的电流IS1、IS2、IS3、IS4,使其彼此不同(IS1≠IS2≠IS3≠IS4)。并且,能够使脉冲状的电流IS1、IS2、IS3、IS4不同于电流I(IS1、IS2、IS3、IS4≠I)。
图7表示本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y)的等价电路图。四个主线圈M1、M2、M3、M4(4a)能够分别作为电阻成分Rcm和电感成分Lcm的串联连接来记载。四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)能够分别作为电阻成分Rcs和电感成分Lcs的串联连接来记载。四个电流调节器5能够分别作为电阻成分Ri和电感成分Li的串联连接来记载。关于电阻成分Ri,能够改变其电阻值。关于电感成分Li,能够改变其电感值。通过针对四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)的每一个改变电阻成分Ri的电阻值、电感成分Li的电感值,来单独地直接调节电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a,此外,单独地间接调节电流IS1、IS2、IS3、IS4,来提高漏磁场的对称性。
对于伴随漏磁场的涡流磁场的剖面图像的影响,如果在涡流磁场的摄像区域3中的对称性良好,则能够控制减弱摄像时倾斜磁场线圈装置4的驱动电源11的电流I。因此,考虑到成为涡流磁场的原因的漏磁场的对称性,调整四个电流调节器5的电阻成分Ri的电阻值、以及电感成分Li的电感值。此时,优选地,调整使在倾斜磁场线圈装置4(4y、4x)中的4对主线圈4a与屏蔽线圈4b的组形成的漏磁场(分布)、在倾斜磁场线圈装置4(4z)中的2对主线圈4a与屏蔽线圈4b的组形成的漏磁场(分布)对称(点对称(原点对称)、线对称(x轴对称、y轴对称、z轴对称)、面对称(x轴y轴平面对称、y轴z轴平面对称、z轴x轴平面对称))。在四个电流调节器5中,单独地控制,并调节各个主线圈4a与屏蔽线圈4b的对所形成的漏磁场,以使在倾斜磁场线圈装置4(4y、4x)中的4对的漏磁场、以及在倾斜磁场线圈装置4(4z)中的2对的漏磁场对称。
对于检测成为涡流磁场的原因的漏磁场的对称性,考虑了测定摄像区域3(参照图3)的涡流磁场的方法,以及直接测定倾斜磁场线圈装置4的外侧的漏磁场的方法这两个方法。在前者的方法中,倾斜磁场线圈装置4在使涡电流发生的磁铁装置2、或模拟真空容器2c或辐射屏蔽物2d的形状的导电性部件中实施。然而,在后者的方法中,在倾斜磁场线圈装置4单体中实施。无论哪种方法,均对于摄像区域3的中心,使用指示器线圈或霍尔元件等的磁性传感器来测定涡流磁场或漏磁场,并进行调整以使这些磁场的分布相对于通过其中心(原点)的平面而面对称,或者,符号反转而绝对值相同地,相对于该中心而点对称。
作为例子,在测定摄像区域3的涡流磁场时,在x、y、z轴方向任意方向的倾斜磁场线圈装置4中通电的情况下,以倾斜磁场10为0的位置为原点,测定位于离原点等距离位置的涡流磁场。例如,进行调整使得由在y轴方向上倾斜的倾斜磁场10导致的涡流磁场,与y方向倾斜磁场同样地成为离开原点在y轴正方向和负方向上位于等距离2点的涡流磁场绝对值相同而方向相反的原点对称。另一方面,进行调整使得y轴方向的位置相同,位于离开原点的x轴或y轴的正方向和负方向等距离的2点的涡流磁场成为朝向连同方向均相同的y z面或x y面对称。
图16中表示用于电流调节器5的调整的对倾斜磁场线圈装置4的涡流磁场或漏磁场进行测定的空间上的磁场测定点P1~P6、Q1~Q8。在发生y方向倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y(4)中,主线圈4a与屏蔽线圈4b的组以及电流调节器5存在4个,因此如图16所示,例如,测定与原点O等距离的4点磁场测定点P1、P2、P3、P4的涡流磁场,并调节电流调节器5,以使涡流磁场在全部该4点的大小相同,且磁场测定点P1和P2的方向为反向,且磁场测定点P3和P4的方向为反向即可。在对发生x方向倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4x(4)进行调整时,使磁场测定点P1、P2、P3、P4四点移动至在z轴周围旋转-90°的位置,然后与倾斜磁场线圈装置4y的情况同样地,调整涡流磁场即可。在对发生z轴方向倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4z(4)进行调整时,主线圈4a与屏蔽线圈4b的组以及电流调节器5存在2个,因此如图16所示,例如,对与在z轴上隔着原点O地、与原点O等距离的磁场测定点P5、P6的涡流磁场进行测定,并在该涡流磁场中进行调整即可。此外,为了获得对称性,不仅限于所述磁场测定点P1~P6,还可以使用例如图16中表示的磁场测定点Q1~Q8的8点。能够利用同一(共同)的磁场测定点Q1~Q8来调整x y z轴方向全部的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4(4x、4y和4z)。此外,与直接测定倾斜磁场线圈装置4的漏磁场的情况同样地,测定漏磁场的位置能够使用与原点O等距离的点,但是需要位于倾斜磁场线圈装置4的外周外侧。
图8中表示用于本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈装置4的电流调节器5的电路图。电流调节器5,如图7中所记载的那样作为可变电阻成分Ri与可变电感成分Li的串联连接,由可变电阻5a与可变电感5b的串联连接而构成。优选地,可变电感5b是罗戈夫斯基(ロゴスキー)形状。由此,可变电感5b能够发生不需要的磁场,来抑制对剖面图像施加影响。可变电感5b调整电感成分Li,可变电阻5a调整电阻成分Ri,但是可变电感5b具有电阻成分,因此当利用分接头转换端子5c调整可变电感5b时,可变电感5b的电阻成分也发生变化。利用此,可以用可变电感5b兼做可变电阻5a。
通常,流过电流调节器5的电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a,相对于流过屏蔽线圈4b的电流IS1、IS2、IS3、IS4,能够在±0.1%以下的幅度内进行调节,最大能够在±0.5%的幅度(幅度为1.0%)内进行调节。此外,对于脉冲状电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a、IS1、IS2、IS3、IS4,存在过渡电流(交流电流)流过的时期和恒定电流(直流电流)流过的时期。
在恒定电流(直流电流)流过的时期中,电阻成分Rcs与Ri的比率决定了电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a与电流IS1、IS2、IS3、IS4的比率。由于可在1.0%(幅度为1.0%)内调节电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a与电流IS1、IS2、IS3、IS4的比率,因此电阻成分Ri最大被设定为电阻成分Rcs的100倍。通常电阻成分Rcs是0.1欧姆以下,因此电阻成分Ri最大被设定在约10欧姆的范围。由电阻成分Ri导致的可变电阻5a中的发热量被抑制为屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)中的发热量的1%内。
在过渡电流(交流电流)流过的时期中,电感成分Lcs与Li的比率决定了电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a与电流IS1、IS2、IS3、IS4的比率。由于可在1.0%(幅度为1.0%)内调节电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a与电流IS1、IS2、IS3、IS4的比率,因此电感成分Li最大被设定为电感成分Lcs的100倍。通常电感成分Lcs是约100μH,因此电感成分Li最大被设定在约10mH的范围。过渡电流流过时的屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)的两端的电压达到最大1kV。通过将电感成分Li最大地设定在约10mH的范围,能够防止电流调节器5中流过过大电流。流过电流调节器5的电流最大约几个安培,因此使用横截面积为几个mm2的细线,使每单位长度卷绕数增多,由此能够实现可变电感5b。
此外,通常,过渡电流是斜波,且电流的时间变化率在该期间中恒定,因此通过使电阻成分Ri与电阻成分Rcs的比率、电感成分Li与电感成分Lcs的比率大致相等,能够在恒定电流(直流电流)流过的时期、和过渡电流(交流电流)流过的时期,使电流IS1a、IS2a、IS3a、IS4a与电流IS1、IS2、IS3、IS4的比率大致恒定。
对于电流调节器5,能够从倾斜磁场线圈装置4的外侧变更电阻成分Ri的电阻值与电感成分Li的电感值。具体来说,可变电阻5a与分接头转换端子5c从树脂4c中露出。对于电流调节器5的调整,在将倾斜磁场线圈装置4***至磁铁装置2中的状态下进行实施,以使在倾斜磁场线圈装置4的通电时发生的涡电流导致的涡流磁场在摄像区域3中为原点对称。因此,电流调节器5可以嵌入也可以不嵌入至树脂4c中,在未嵌入的情况下,需要用于从每一个屏蔽线圈4b引出至树脂4c外的端子,但是相比于设置在树脂4c内部的情况,则能够自由地设计用于冷却伴随通电而发热的电流调节器5的结构。
图17中表示了容易进行从倾斜磁场线圈装置4的外侧调整电流调节器5的实施方式的例子。在将倾斜磁场线圈装置4安装至磁铁装置2(参照图2)之后,如果使电流调节器5的设置位置为大致圆筒形状的倾斜磁场线圈装置4的内径侧表面或中心轴方向(z轴方向)端部,则不管磁铁装置2与倾斜磁场线圈装置4的间隔的大小如何,均容易进行调整。但是,倾斜磁场线圈装置4的内径侧,容易受到主线圈4a的倾斜磁场的影响,不是为了较大地获取患者7的空间的最合适的位置。因此,优选地,如图17所示,将x轴方向的倾斜磁场线圈装置4x用的电流调节器5x设置在y轴方向的端部以及z轴方向的端部。此外,优选地,将y轴方向的倾斜磁场线圈装置4y用的电流调整器5y设置在x轴方向的端部以及z轴方向的端部。此外,也可以将电流调整器5x和5y的设置场所相互替换。即,电流调节器5x和5y设置于在倾斜磁场10的磁场强度发生线性倾斜的倾斜方向上的倾斜磁场线圈装置5的端部,或在与该倾斜方向垂直的方向上的倾斜磁场线圈装置5的端部。由此,能够将电流调整器5x、5y、5z设置在构成x y各轴方向的倾斜磁场线圈装置4x、4y的主线圈4a彼此之间,或者屏蔽线圈4b彼此之间(具体地,图5的S2与S3之间)。并且,能够不使倾斜磁场10(参照图3)、患者7的空间变狭小地进行设置,且操作者等能够从外部经由调整用旋钮或端子15来调节全部的电流调整装置5。此外,在图17中,将z轴方向的倾斜磁场线圈装置4z用的电流调节器5z设置在z轴方向的端部、以及圆周方向的电流调整器5x与5y之间。不过,不限于此,也可以将电流调整器5z配置于邻近电流调整器5x或5y,或设置于构成x y各轴方向的倾斜磁场线圈装置4x、4y的主线圈4a彼此之间,或者屏蔽线圈4b彼此之间。此外设置于电流调整器5x、5y、5z中的调整用旋钮或端子15,对应于图8所示的电流调节器5的可变电感5b的分接头转换端子5c与可变电阻5a的旋钮。
(第二实施方式)
图9表示本发明第二实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y)的等价电路图。第二实施方式与第一实施方式的不同点在于,主线圈M1、M2、M3、M4与屏蔽线圈S1、S2、S3、S4逐一地交互连接。由此,四个主线圈M1、M2、M3、M4与四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4串联连接。并且,由于能够使倾斜磁场线圈装置4(4y)内的电位差变小,因此能够简化针对绝缘耐压的结构。
(第三实施方式)
图10表示本发明第三实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y)的等价电路图。第三实施方式与第一实施方式的不同点在于,使用了多个(在图10的例子中为两个)驱动电源11a、11b。多个主线圈中的一部分主线圈M1、M2(四个中的两个)与多个屏蔽线圈中的一部分屏蔽线圈S1、S2(四个中的两个)串联连接,并连接至驱动电源(第一驱动电源)11a。多个主线圈中的剩余主线圈M3、M4(四个中的剩余两个)与多个屏蔽线圈中的剩余屏蔽线圈S3、S4(四个中的剩余两个)串联连接,并通过同步控制部11c连接至与驱动电源11a同步的驱动电源(第二驱动电源)11b。利用两个驱动电源11a、11b,驱动与第一实施方式相同个数的主线圈4a和相同个数的屏蔽线圈4b,因此能够在更短时间内进行大电流通电。此外,在第三实施方式中,在两个主线圈M1、M2(M3、M4)与两个屏蔽线圈S1、S2(S3、S4)中,使用了一个驱动电源11a(11b),但是并不限于此。例如,可以在四个主线圈M1、M2、M3、M4中使用驱动电源11a,在四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4中使用驱动电源11b。
(第四实施方式)
图11表示本发明第四实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y)的等价电路图。第四实施方式与第一实施方式的不同点在于,电流调节器5分别与主线圈M1、M2、M3、M4并联连接。对于主线圈M1、M2、M3、M4的电阻成分Rcm与电感成分Lcm,与第一实施方式同样地,设计电阻成分Ri与电感成分Li的最大值。能够改变(调节)四个电流调节器5的每一个的电阻成分Ri和电感成分Li,单独地调节流过主线圈M1、M2、M3、M4的电流,来提高漏磁场的对称性。
分别流过四个屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4b)的脉冲状电流IS1、IS2、IS3、IS4,与驱动电源11引起流动的电流I相等(IS1=IS2=IS3=IS4=I)。另一方面,由于四个主线圈M1、M2、M3、M4(4a)上分别并联连接电流调节器5,因此能够将驱动电源11引起流动的电流I的一部分电流IM1a、IM2a、IM3a、IM4a分流至电流调节器5,并能够调节分别在主线圈M1、M2、M3、M4(4a)中流过的脉冲状的电流IM1、IM2、IM3、IM4,使其互相不同(IM1≠IM2≠IM3≠IM4)。并且,能够使脉冲状的电流IM1、IM2、IM3、IM4不同于电流I(IM1、IM2、IM3、IM4≠I)。
此外,可以将第一实施方式组合到第四实施方式中,将电流调节器5并联连接至全部主线圈4a与屏蔽线圈4b。此外,也可以将电流调节器5仅仅并联连接至通过树脂4c相互重叠这样粘合而成对的主线圈4a(M1、M2、M3、M4)与屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)的任意一方。此外,可以考虑该特殊的例子是第四实施方式和第一实施方式。并且,这些变形的考虑方法也可以适用于第二和第三实施方式。
(第五实施方式)
图12表示本发明第五实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y)的等价电路图。第五实施方式与第一实施方式的不同点在于,具有:多个(在图12的例子中为四个)主线圈M1、M2、M3、M4(4a)并联连接的第一并联电路12;多个(在图12的例子中为四个)屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4b)并联连接的第二并联电路13。并且,第一并联电路12与第二并联电路13串联地连接。电流调节器5分别串联连接至屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4b)。电流调节器5单独地调节在串联连接的屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4b)中分别流过的电流IS1、IS2、IS3、IS4,来提高漏磁场的对称性。
分别流过四个主线圈M1、M2、M3、M4(4a)的脉冲状电流IM1、IM2、IM3、IM4互相相等,均等于驱动电源11引起流动的电流I的4分之一(IM1=IM2=IM3=IM4=I/4)。
另一方面,由于电流调节器5分别串联连接至四个屏蔽线线圈S1、S2、S3、S4(4b),因此能够进行调节,使分别流过屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4b)的脉冲状电流IS1、IS2、IS3、IS4彼此不同(IS1≠IS2≠IS3≠IS4)。但是,与脉冲状电流IM1、IM2、IM3、IM4同样地,脉冲状电流IS1、IS2、IS3、IS4的和为电流I。(IS1+IS2+IS3+IS4=IM1+IM2+IM3+IM4=I)。
由于电流调节器5与屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4b)串联连接,因此电流调节器5的电阻成分Ri的电阻值是相对于屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)的电阻成分Rcs的约1%的值,即1m欧姆以下,且电流调节器5的电感成分Li也是相对于屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)的电感成分Lcs的约1%的几个μH的程度。在第二并联电路13的情况下,不流过屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)的电流IS1、IS2、IS3、IS4以上的电流,因此不一定需要可变电感5b(参照图8)。在第二并联电路13的情况下,在可变电阻5a(参照图8)中的发热量是屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)的总发热量的1%以下。
此外,在第五实施方式中示出了将电流调节器5串联连接至屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)的例子,但是并不限于此,电流调节器5可以串联连接至主线圈M1、M2、M3、M4(4a),此外也可以连接至主线圈M1、M2、M3、M4(4a)与屏蔽线圈S1、S2、S3、S4(4a)两者。此外,也可以将电流调节器5仅仅串联连接至通过树脂4c相互重叠这样粘合而成对的主线圈4a(M1、M2、M3、M4)与屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)的任意一方。
此外,可以具有:将四个中的两个,例如主线圈M1、M2串联连接,且四个中的剩余两个主线圈M3、M4串联连接,并将这两个串联的连接进行并联连接的第一并联电路12;以及将四个中的两个,例如屏蔽线圈S1、S2串联连接,且四个中的剩余两个屏蔽线圈S3、S4串联连接,并将这两个串联的连接进行并联连接的第二并联电路13。并且,第一并联电路12与第二并联电路13串联地连接。不过,在这种情况下,将一个电流调节器5串联连接至主线圈M1和M2的串联连接,将一个电流调节器5串联连接至主线圈M3和M4的串联连接,将一个电流调节器5串联连接至屏蔽线圈S1和S2的串联连接,将一个电流调节器5串联连接至主线圈S3和S4的串联连接即可。
(第六实施方式)
图13表示具备本发明第六实施方式的倾斜磁场线圈装置4的MRI(磁共振成像)装置1的立体图。第六实施方式与第一实施方式的不同点在于,MRI装置1从水平磁场型变为垂直磁场型。在第六实施方式中,上下的圆盘状真空容器2c(磁铁装置2)之间通过支脚连结,在位于真空容器2c(磁铁装置2)之间的摄像区域3中发生铅垂方向的静磁场9。此外,在第六实施方式中,倾斜磁场线圈装置4与RF线圈6形成为圆板形状。在倾斜磁场线圈装置4中形成的主线圈(第一线圈)4a也形成为圆板形状。在倾斜磁场线圈装置4中形成的屏蔽线圈(第二线圈)4b也形成为圆板形状,但是也可以形成为圆锥形状或圆锥台形状。被检体(患者)7在躺在可动式床8上的状态下被导入至位于上下真空容器2c(磁铁装置2)之间的摄像区域3中,并对剖面图像进行摄像。真空容器2c与倾斜磁场线圈装置4以及RF线圈6的3层圆筒形状的中心轴大体上一致,并设定在垂直方向上。为了易于进行后述说明,将z轴设定为与该中心轴一致。y轴设定在水平方向上。x轴也设定在水平方向上。坐标原点设定为一对真空容器2c的点对称的对称点。
图14表示具备本发明第六实施方式的倾斜磁场线圈装置4的MRI(磁共振成像)装置1以平行于y轴z轴的平面切断的剖面图。在磁铁装置2中设置了在摄像区域3中形成静磁场9的主线圈(超导线圈)2a、和用于抑制向静磁场9的周围的泄漏(漏磁场)的屏蔽线圈(超导线圈)2b。这些线圈2a、2b分别是以z轴为共同中心轴的圆环形状。
倾斜磁场线圈装置4使摄像区域3中发生倾斜磁场。倾斜磁场线圈装置4具有:在摄像区域3中形成强度发生线性倾斜的磁场分布的多个主线圈(第一线圈)4a;隔着主线圈4a配置在摄像区域3的相对侧,并对主线圈4a在摄像区域3的相对侧形成的漏磁场进行抑制的多个屏蔽线圈(第二线圈)4b。在主线圈4a与屏蔽线圈4b之间填充树脂4c并硬化,将主线圈4a与屏蔽线圈4b相互粘合并固定。倾斜磁场是与静磁场9同方向的磁场的磁通密度在x轴、y轴、z轴的3方向上互相单独地发生了线性倾斜的磁场,将在x轴、y轴、z轴每个方向上发生的时间分摊,使x轴、y轴、z轴的3方向的倾斜磁场以脉冲状按顺序重复并发生。具体地,在图14中表示了强度在y轴方向上发生线性倾斜的倾斜磁场10。
图15表示将本发明第六实施方式的倾斜磁场线圈装置4(形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置4y)的主线圈4a与屏蔽线圈4b的层压结构展开后的展开图。展开前,将屏蔽线圈S1(4b)与主线圈M1(4a)进行层压,并与主线圈M1(4a)的外侧重叠地平行配置屏蔽线圈S1(4b)。将屏蔽线圈S2(4b)与主线圈M2(4a)进行层压,并与主线圈M2(4a)的外侧重叠地平行配置屏蔽线圈S2(4b)。将屏蔽线圈S3(4b)与主线圈M3(4a)进行层压,并与主线圈M3(4a)的外侧重叠地平行配置屏蔽线圈S3(4b)。将屏蔽线圈S4(4b)与主线圈M4(4a)进行层压,并与主线圈M4(4a)的外侧重叠地平行配置屏蔽线圈S4(4b)。
如图15所示,将电流调节器5分别连接至螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)。电流调节器5的一端连接至螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)的内侧;另一端连接至螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)的外侧,该电流调节器5与螺旋状的屏蔽线圈4b(S1、S2、S3、S4)并联连接。
通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S1)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS1a,能够调节屏蔽线圈4b(S1)中流过的脉冲状电流IS1。通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S2)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS2a,能够调节屏蔽线圈4b(S2)中流过的脉冲状电流IS2。通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S3)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS3a,能够调节屏蔽线圈4b(S3)中流过的脉冲状电流IS3。通过在并联连接至屏蔽线圈4b(S4)的电流调节器5中流过脉冲状的电流IS4a,能够调节屏蔽线圈4b(S4)中流过的脉冲状电流IS4。
图18中表示了在垂直磁场型的MRI装置1(参照图13)中,容易进行从倾斜磁场线圈装置4的外侧调整电流调节器5的实施方式的例子。与第一实施方式的水平磁场型MRI装置1的情况同样地,在将倾斜磁场线圈装置4组合至磁铁装置2中之后,调节电流调节器5的情况下,在倾斜磁场线圈装置4的径向端部或摄像区域3一侧的表面上存在电流调节器5时,调节操作变得容易。此外,图18表示了在上下对的倾斜磁场线圈装置4中,对于下侧的倾斜磁场线圈装置4的电流调节器5的设置状态,上侧的倾斜磁场线圈装置4与图18的下侧的倾斜磁场线圈装置4相同,是上下颠倒的形状。在该第二实施方式中,与图17的第一实施方式同样,优选地,将x轴方向的倾斜磁场线圈装置4x用的电流调节器5x设置在y轴方向的端部以及z轴方向的端部(摄像区域3一侧的表面)。此外,优选地,将y轴方向的倾斜磁场线圈装置4y用的电流调节器5y设置在x轴方向的端部以及z轴方向的端部(摄像区域3一侧的表面)。由此,能够将电流调节器5x、5y、5z设置在构成x y各轴方向的倾斜磁场线圈装置4x、4y的主线圈4a彼此之间,或者屏蔽线圈4b彼此之间。并且,能够不使倾斜磁场10(参照图14)、患者7的空间变狭小地进行设置,且操作者等能够从外部经由调整用旋钮或端子15来调节全部的电流调整装置5。此外,在图18中,将z轴方向的倾斜磁场线圈装置4z用的电流调节器5z设置在z轴方向的端部(摄像区域3一侧的表面)以及圆周方向的电流调整器5x与5y之间。但是不限于此,也可以将电流调整器5z配置于邻近电流调整器5x或5y,或设置于构成x y各轴方向的倾斜磁场线圈装置4x、4y的主线圈4a彼此之间,或者屏蔽线圈4b彼此之间。
符号说明
1 MRI(磁共振成像)装置
2 磁铁装置
2a 超导线圈(主线圈)
2b 超导线圈(屏蔽线圈)
2c 真空容器
2d 辐射屏蔽物
2e 制冷剂容器
3 摄像区域
4 倾斜磁场线圈装置
4a、M1、M2、M3、M4 主线圈(第一线圈)
4b、S1、S2、S3、S4 屏蔽线圈(第二线圈)
4c 树脂
4y 形成在y轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置
4x 形成在x轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置
4z 形成在z轴方向倾斜的倾斜磁场的倾斜磁场线圈装置
5 电流调节器
5a 可变电阻
5b 可变电感
5c 分接头转换端子
5x x轴倾斜磁场线圈装置用的电流调节器
5y y轴倾斜磁场线圈装置用的电流调节器
5z z轴倾斜磁场线圈装置用的电流调节器
6 RF线圈
7 被检体(患者)
8 可动式床
9 静磁场(的朝向)
10 在y轴方向上倾斜的倾斜磁场
11 驱动电源
11a 驱动电源(第一驱动电源)
11b 驱动电源(第二驱动电源)
11c 同步控制部
12 第一并联电路
13 第二并联电路
14 支脚
15 旋钮或端子
P1~P6、Q1~Q8 磁场测定点
Rcm 主线圈(第一线圈)的电阻成分
Rcs 屏蔽线圈(第二线圈)的电阻成分
Ri 电流调节器的电阻成分
Lcm 主线圈(第一线圈)的电感成分
Lcs 屏蔽线圈(第二线圈)的电感成分
Li 电流调节器的电感成分