JP2012089835A - 傾斜磁場コイルサブアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】部分放電を最小限に抑えるＭＲＩＳ傾斜磁場アセンブリを提供する。
【解決手段】ＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚは、第１導電性コイル部を備えた第１コイル層３Ｘ１，３Ｙ１，３Ｚ１と、第１導電性コイル部に電気的に接続され、第１導電性コイル部と１つの巻線部として共に作用するように接続されている第２導電性コイル部を備えた第２コイル層３Ｘ２，３Ｙ２，３Ｚ２とを有し、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれたＢ段階材料固化層４Ｘ，４Ｙ，４Ｚを備えている。
【選択図】図３

Description

発明の詳細な説明

本発明は、磁気共鳴撮像法及び分光法（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＭＲＩＳ）に使用される傾斜磁場コイルサブアセンブリ及び傾斜磁場コイルアセンブリに関する。

ＭＲＩ装置は一般的に、それぞれが独立している少なくとも３つの電気巻線を有していて、各々は通常１つのデカルト座標（Ｘ，ＹまたはＺ）を符号化するために用いられている。したがって、一般的に、ＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリ内にはＸ方向コイル、Ｙ方向コイル、及びＺ方向コイルが存在する。

傾斜磁場コイルアセンブリは一般的に、多数のサブアセンブリで構成されている。したがって、１つ以上のＸ方向コイルサブアセンブリ（これらの中にはサドル（ｓａｄｄｌｅｓ）と称することができるものもある）やその他のサブアセンブリが存在してもよい。

各サブアセンブリ内の巻線は、最大で数百アンペアを伝送する場合もあり、また一般的に、１００マイクロ秒もの短い周期で通電と遮断が繰り返される。このような切換を実現するには、巻線に大電圧（通常は最大で２ｋＶ）を印加しなければならない。この電圧の印加は数マイクロ秒間行われる。個々の巻線は独立して通電・遮断されるが、時には２つ以上の巻線が同時に通電または遮断されることもある。このような状況が起こると、コイル構造内に存在する電位差がさらに大きくなってしまう。

傾斜磁場コイルアセンブリ及び傾斜磁場コイルサブアセンブリは通常、アセンブリ製造後にエポキシ樹脂を含浸させることによって、電気的にも機械的にも高品質を確保している。このような樹脂系の既知の性質として、ある電位差閾値を超えると、電気的ストレスの高い領域で「部分放電」として知られている現象が発生する。この現象は、誘電体内の空隙の内表面の周りで生じた微視的な電荷再分配によってもたらされたものである。このような放電は、ＭＲＩＳで使用されている高感度無線周波数検出システムに悪影響を及ぼす広帯域での電気的干渉を引き起こしてしまう。

絶縁システム内に気泡（または空隙）が存在するか、もしくは傾斜磁場コイルアセンブリの巻線を構成する金属コイル部上ににとがった箇所が存在する場合、より低い電圧レベルで部分放電開始電圧（ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｎｃｅｐｔｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ：ＰＤＩＶ）となってしまうことが、大体一致した見解となっている。

一般的な傾斜磁場コイルを構成するＸ，Ｙ，及びＺ方向コイルは、電流路を形成するためのカットパターンを有する銅板または他の適切な金属板から作製してもよいし、あるいは、中実または中空の金属導体を巻いて作製してもよい。一旦この電流路を形成すると、得られたコイルは、金属らせん（巻回）がほどけたり、制御されずに形状が変わったりすることもなく取り扱えるように、機械的に固化される。各コイルは、ある種の非導電性裏材／基板によって固化されて所定の位置に保持されていることが多い。

ある方法では、コイルにはパターンが形成され、その後に、コイルのらせん（ｃｏｉｌ ｔｕｒｎｓ）を固化するために、エポキシ樹脂または他の樹脂を用いて加熱押圧で、複合材料製の裏材をコイルに接着する。コイルは固化されると、必要に応じて、電流路が望まない方に動かない状態で非平面形状になっていてもよい。傾斜磁場コイルがそれぞれ作製されたら、各コイルを組み合わせて傾斜磁場コイルアセンブリを構成する。通常、このアセンブリ全体をエポキシ樹脂または他の樹脂で真空含浸し、その後ある程度の時間硬化して、アセンブリ全体を固化する。

エポキシ樹脂、ガラス繊維布、及び他の絶縁材料は一般的に、高い絶縁耐力とおよそ２から６程度の比較的高い比誘電率を有する。これらの材料は、欠陥がない場合には、ＭＲＩＳで通常使用される電圧レベルに耐えることができる。しかし、絶縁体に空隙が存在する場合は、これらの材料と空隙の比誘電率の差が大きいために、空隙内で電界が増強されてしまい、ＰＤＩＶが比較的低く（たとえば１ｋＶ）なるおそれがある。

低ＰＤＩＶになる２つの主な原因は、気泡（または空隙）と、金属コイル表面のとがった箇所、すなわちバリである。
気泡（または空隙）が存在する場合、気泡（または空隙）内の電界は、気泡（または空隙）の周囲の物質内の電界よりもかなり高くなる可能性がある。放電は、空気内では約３ｋＶ／ｍｍの電界強度で発生する。この程度の電界強度は、ＭＲＩＳ装置の傾斜磁場コイルアセンブリ内の気泡内で起こり得る。

とがった箇所もまた電界が強力な領域を発生させ、これにより部分放電が（その領域自体か、または気泡（または空隙）の近傍において）起こる可能性が高められてしまう。
既に説明したように、傾斜磁場コイルアセンブリを構成するためには、個々のコイル／巻線を固化してサブアセンブリを作製し、これらのコイルを組み合わせてコイルアセンブリの完成形を構成することが通例である。よって、各コイルは、部分的に硬化したエポキシ樹脂に含浸された材料（Ｂ段階材料として知られる）によって支えられて補強されていると考えられる。Ｂ段階材料には、実際には完全に排除することは不可能な空気ポケット（または空隙）が内部にある。

さらに、各コイル内の巻線は、その表面にとがった箇所がある。コイルを加工して固化しながら、作製工程終了時に気泡（または空隙）もバリも残っていないことを期待するのは無理がある。

しかし、Ｂ段階材料がない領域では、真空含浸処理によって空隙のない領域が生じることを期待するのは理にかなっている。
よって、Ｂ段階材料とバリが電界強度の低い領域に限定されている場合に、傾斜磁場コイルサブアセンブリ及び傾斜磁場コイルアセンブリを作製することが可能であれば、ＰＤＩＶがより高い傾斜磁場コイルサブアセンブリ及び傾斜磁場コイルアセンブリを作製可能なはずであることが認識されてきた。

本発明の一態様では、
第１導電性コイル部を備えた第１コイル層と、
前記第１導電性コイル部に電気的に接続されている第２導電性コイル部を備え、前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は、１つの巻線部として共に作用するように接続されている、第２コイル層と、
前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた絶縁層と、
を備えたＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリを提供する。

この構成を用いることにより、両導電性コイル部の間にある絶縁層内の電界を低く、または比較的低くすることができ、その結果、最終形状の傾斜磁場コイルの使用中に起こる部分放電を最小限に抑えることに役立つ。

前記絶縁層は固化層を備えていてもよい。前記絶縁層はＢ段階材料を備えていてもよい。
前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は、前記絶縁層のそれぞれの側に接着されていてもよい。

前記絶縁層は複数の副層を備えていてもよいが、好適には、前記絶縁層は絶縁材料からなる薄板を備えており、前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は、前記絶縁材料からなる薄板のそれぞれの側に接着されている。

これにより、両コイル部を１つの固化層を用いて固化することが可能になる。さらに、この固化層では、最終形状の傾斜磁場コイルの使用時において、低電界もしくは比較的低い電界を生じやすい傾向にある。

前記第１導電性コイル部は前記第２導電性コイル部に並列に接続されていてもよい。前記第１導電性コイル部は前記第２導電性コイル部に直列に接続されていてもよい。
前記第１導電性コイル部及び前記第２導電性コイル部は金属薄板製であってもよい。

前記導電性コイル部は薄板状（シート状）で、各々が、バリの発生率がそれぞれの反対面よりも高い面を有していてもよく、また、前記第１導電性コイル部及び前記第２導電性コイル部は、バリの発生率の高い面同士が互いに向き合い、これにより、前記第１導電性コイル部及び前記第２導電性コイル部は、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた絶縁層に面するように配置されていてもよい。

前記コイル部を金属薄板から作製する場合、コイルパターン作製に用いる処理は、例えば切削加工、フライス加工、または打ち抜き加工であってもよいが、切り口にバリが残る傾向にあり、これらの処理は、薄板の片面にバリがより多く生じやすい傾向にあることも多い。上述の構成を用いることによって、このような状況において最終形状のコイル内で起こる部分放電を最小限に抑えることに役立つ。

前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は互いに同一であってもよい。前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は互いに類似していてもよい。
前記第１導電性コイル部のコイルパターンは、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた前記絶縁層に面する側から両コイル部を見た場合に、前記第２導電性コイル部のコイルパターンと同一であってもよい。前記第１導電性コイル部のコイルパターンは、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた前記絶縁層に面する側から両コイル部を見た場合に、前記第２導電性コイル部のコイルパターンの鏡像であってもよい。

前記コイル部を金属薄板から作製する場合、前記第１導電性コイル部のコイルパターンは、金属薄板においてコイルパターン形成処理が施された側から両コイル部を見た場合に、前記第２導電性コイル部のコイルパターンの鏡像であってもよい。

前記コイル部を金属薄板から作製する場合、前記第１導電性コイル部のコイルパターンは、金属薄板においてコイルパターン形成処理が施された側から両コイル部を見た場合に、前記第２導電性コイル部のコイルパターンと同じであってもよい。

前記絶縁層に間隙を残すことにより、前記コイル部間の電気的接続を確立しやすくするようにしてもよい。電気的接続ははんだ付けによって行われてもよい。
本発明の別の態様では、
第１導電性コイル部を備えた第１コイル層と、
前記第１導電性コイル部に電気的に接続されている第２導電性コイル部を備え、前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は、１つの巻線部として共に作用するように接続されている第２コイル層と、
前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた絶縁層と、を備えた傾斜磁場コイルサブアセンブリを製造する方法であって、
ａ）前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部を前記絶縁層の互いに対向する両側に接着することによって、前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部を共に積層する工程と、
ｂ）前記第１導電性コイル部を前記第２導電性コイル部に電気的に接続する工程と、を備えた方法を提供する。

本方法は、工程ａ）の前に、金属薄板を処理して前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部に所望のコイルパターンを形成する工程をさらに備えていてもよい。
製造中の支持部とするために、複数のブリッジを前記コイルパターン内のらせん同士の間に当初は残しておいてもよい。このような場合、工程ａ）の後に前記ブリッジを除去してもよい。このブリッジの除去は、工程ｂ）の前に行ってもよいし、工程ｂ）の後に行ってもよい。

前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部に当初は残している前記ブリッジは、位置が互いに重なり合わないことが好ましい。
本方法は、各コイル部の面のうちバリの発生率が反対面よりも高い面同士が互いに向き合い、これにより、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた絶縁層に面するように、前記第１コイル部と前記第２コイル部を配置する工程を備えていてもよい。

前記ブリッジを前記サブアセンブリのそれぞれの側から除去することが好ましく、生じるバリはいずれも前記コイル部において前記絶縁層に面する側の表面に、もしくは前記絶縁層に面する側に向かって形成されやすくなるような方法で除去することが好ましい。

前記コイル部を金属薄板から作製する場合、本方法は、薄板の一方の側から前記コイルパターンを形成する処理を行い、前記第１導電性コイル部の前記コイルパターンを、金属薄板の処理が施される側から両コイル部を見た時に前記第２導電性コイル部のコイルパターンの鏡像になるように選択する工程をさらに備えていてもよい。

本発明の別の態様では、上記で記載したようなサブアセンブリを少なくとも１つ備えたＭＲＩＳ傾斜磁場コイルアセンブリを提供する。
本発明の別の態様では、上記で記載したようなサブアセンブリを少なくとも１つ備えたＭＲＩ装置を提供する。

以下に、本発明の各実施形態を単に一例として図面を参照して説明する。

図１はＭＲＩ装置を模式的に示している。 図２は、図１に示した形式のＭＲＩ装置に使用される従来の傾斜磁場コイルアセンブリの一部を模式的に示している。 図３は、図１に示した形式のＭＲＩ装置での使用に適した、本発明を具体化した傾斜磁場コイルアセンブリの一部を模式的に示している。 図４は、図３に示した傾斜磁場コイルアセンブリの１つのサブアセンブリにおける第１導電性コイル部及び第２導電性コイル部を示している分解図である。 図５は、図３に示したアセンブリに類似した、傾斜磁場コイルアセンブリの別の実施形態の第１導電性コイル部及び第２導電性コイル部を示している分解図である。

図１は、一般的に従来型のＭＲＩ装置を、理解しやすいように非常に模式化した形で、かつ詳細の多くを省略した状態で示したものである。図１に示したＭＲＩ装置１は、本例では駆動コイル２Ａからなる内側の組と遮蔽コイル２Ｂからなる外側の組を有している傾斜磁場コイルアセンブリ２を備えている。

内側の組となっている駆動コイル２Ａは、Ｘ方向駆動コイル、Ｙ方向駆動コイル、及びＺ方向駆動コイルを構成する巻線部を備えており、同様に外側の組となっている遮蔽コイル２Ｂは、Ｘ方向遮蔽コイル、Ｙ方向遮蔽コイル、及びＺ方向遮蔽コイルを構成する巻線部を備えている。

図２は、従来の傾斜磁場駆動コイルアセンブリ２Ａの一部を模式的に示したものである。図２に示す従来の傾斜磁場駆動コイルアセンブリ２Ａは、図１に示した形式のＭＲＩ装置の駆動コイルアセンブリとして使用されてもよく、また、類似する傾斜磁場遮蔽コイルアセンブリ２Ｂを追加して図１に示した構造において傾斜磁場コイルアセンブリ２全体を構成してもよい。ただし、図２では傾斜磁場コイルアセンブリ２の駆動コイル部２Ａのみを示している。

一部を図２に示している従来の傾斜磁場駆動コイルアセンブリ２Ａは、ＭＲＩ装置１で使用した際にＸ方向駆動コイル、Ｙ方向駆動コイル、及びＺ方向駆動コイルとして働く３つの巻線部、すなわち、コイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚを備えている。これらのコイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚはそれぞれ別々の層に設けられていて、コイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ自体の導電材料の間には他の層が設けられている。特に、各コイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚはそれぞれに結合した（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）Ｂ段階層４Ｘ，４Ｙ，４Ｚを有しており、これらは各自の巻線部／コイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚを構成するために用いられる製造方法によって得られたものとして存在している。さらに、コイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚの間には追加の絶縁層５が設けられている。具体的には、これらは、Ｚ方向コイル巻線部３ＺとＹ方向コイル巻線部３Ｙに関連するＢ段階材料層４Ｙとの間、及び、Ｙ方向コイル巻線部３ＹとＸ方向コイル巻線部３Ｘに関連するＢ段階材料層４Ｘとの間に、それぞれ設けられている。

一部を図２に示している従来の傾斜磁場駆動コイルアセンブリ２Ａは、以下の工程で、下から上へと向かって組み合わされてアセンブリとなる。
１．金属板または巻線用金属を所望の形状に加工することにより、コイルらせん（ｃｏｉｌ ｔｕｒｎｓ）部（３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ）を作製する。

２．コイル部（３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ）の底面にＢ段階材料からなる薄板を設ける。この材料はコイルを機械的に強固にするのに役立つ。通常、コイル部（３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ）とそのＢ段階裏材（４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ）を加熱押圧装置内に配置して、Ｂ段階材料樹脂を硬化させる。

２ａ．コイルらせん部を金属板から作製した場合、工程１の最初の加工処理において、少なくとも数個の隣接するらせんの間にあるブリッジ部を、当初は残していてもよい。これにより、固化を行う前の初期段階でのコイルの空間部（ｂｌａｎｋ）がより安定したものとなる。このような場合、ブリッジ部は工程２の後で除去される。

３．所望の形状を得るために選択されたいずれかの手段によって、固化されたコイルを作製する。
４．傾斜磁場コイルアセンブリ内にコイルを装着する。

５．層間に適切な間隔を保つために、１つ以上の絶縁層を追加する。
６．工程１から工程５をアセンブリの完成に必要な回数だけ繰り返す。ただし、最終のコイル層（３Ｘ）に対しては工程５を省略する。

なお、もちろんこれより多い数の層を導入してもよい。例えば、駆動コイルと遮蔽コイルの両方を含む傾斜磁場コイルアセンブリを作製するのであれば、同様の手法を用いて遮蔽コイル層を加えることも可能である。

また、場合によっては、Ｂ段階材料層４Ｘ，４Ｙ，４Ｚを別の種類の絶縁材料で置き換えてもよい。例えば、コイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚは絶縁材料で包まれていてもよい。よく理解されているように、Ｂ段階材料は、絶縁性をもたらすだけではなくコイルを固化する際にも役に立つ。このような固化を必要としない場合もあるし、また、異なる固化層を使用してもよい場合もある。さらに、コイル内の巻線部のうちのいくつかはＢ段階材料を用いて固化を行い、他の巻線部は固化を行わなくてもよい。

上述の形式の構造を用いると、本明細書の導入部で説明した問題が生じる傾向がある。つまり、Ｂ段階材料層４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ内に気泡があるために、及び／またはコイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚの表面にバリ、すなわちとがった端部やとがった箇所があるために、使用中に部分放電が発生する恐れがある。

よって、傾斜磁場コイルアセンブリ２に対して、代替の構造が提案されている。
図３は、従来型のＭＲＩ装置１に使用可能な傾斜磁場駆動コイルアセンブリ２Ａを示したものである。ここでも、図３は傾斜磁場駆動コイルアセンブリ２Ａを示しているが、後述する構造及び技術は、傾斜磁場遮蔽コイルアセンブリ２Ｂにも、駆動コイルと遮蔽コイルの両方を備えた傾斜磁場コイルアセンブリ２にも同様に使用可能である。

図３に示す新たに提案された傾斜磁場駆動コイルアセンブリ２Ａには、３つの傾斜磁場コイルサブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，及び６Ｚが存在する。各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚは、各自のＢ段階材料層を４Ｘ，４Ｙ，４Ｚとして備えているとともに、それぞれに対応する一組の導電性コイル部、すなわち巻線部３Ｘ１，３Ｘ２，３Ｙ１，３Ｙ２，３Ｚ１，３Ｚ２を備えている。図２に関連して上記で説明した構成と比較すると、Ｘ方向駆動コイル、Ｙ方向駆動コイル、及びＺ方向駆動コイルの各々は、導電性コイル部を含む単独のコイル層が存在する代わりに、各自のＢ段階材料層の両側に設けられた２つのコイル層が存在するように分割されたものである。したがって、Ｘ方向駆動コイルサブアセンブリ６Ｘは、Ｂ段階材料からなる薄板４Ｘの一方の面に接着された第１導電性コイル部３Ｘ１と、Ｂ段階材料薄板４Ｘの他方の面に接着された第２導電性コイル部３Ｘ２を備えている。

本実施形態において、導電性コイル部は金属薄板から、例えば切削加工、フライス加工、または打ち抜き加工によって、加工されたコイル部の片面にバリが生じやすいように作製されている。各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚのコイル部は、コイル部３Ｘ１，３Ｘ２，３Ｙ１，３Ｙ２，３Ｚ１，３Ｚ２におけるバリが生じやすい方の面がそれぞれのＢ段階層４Ｘ，４Ｙ，４Ｚに向かって面するように配置されている。

製造時には、最初に各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを構成して、次にこれらのサブアセンブリを、図３に示すように適切な絶縁層５が各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚの間にある状態で１つに組み合わせることによって、傾斜磁場コイルアセンブリが得られる。

各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚにおいて、それぞれの２つのコイル部３Ｘ１及び３Ｘ２，３Ｙ１及び３Ｙ２，３Ｚ１及び３Ｚ２は、各サブアセンブリにおける一組のコイル部が実質的に１つの巻線部として働くように互いに電気的に接続されている。ここで説明している好適な実施形態では、各サブアセンブリの導電性コイル部は互いに並列に接続されている。つまり、Ｘ方向コイルサブアセンブリ６Ｘの第１コイル部３Ｘ１は、当該サブアセンブリの第２コイル部３Ｘ２に並列に接続されている一方で、Ｙ方向コイルサブアセンブリ６Ｙの第１コイル部３Ｙ１は、当該サブアセンブリの第２コイル部６Ｙ２に並列に接続されており、残りについても同様である。

図４はＸ方向コイルサブアセンブリ６Ｘの分解図であり、Ｘ方向コイルサブアセンブリ６Ｘの第１コイル部３Ｘ１、及び同じサブアセンブリ６Ｘの第２コイル部３Ｘ２に対するコイルパターン例を示している。図中の黒色点は、本実施形態の好適な並列構成によって、これら２つのコイル部が互いに電気的に接続されている場所を図示している。層間の接続もまた模式的に示している。図４に示したようなコイル部３Ｘ１及び３Ｘ２は、はんだ付けまたは他の適切な手段によって電気的に一体に接続可能であり、通常は、それぞれのサブアセンブリまたはコイル（本例では６Ｘ）の端子で互いに接続されている。

図２に示した従来型のコイルにおける単独のコイル部３Ｘ，３Ｙ，３Ｚを、等価な２つのコイル部３Ｘ１及び３Ｘ２，３Ｙ１及び３Ｙ２，３Ｚ１及び３Ｚ２によって置き換えるために、２つのコイル部３Ｘ１及び３Ｘ２，３Ｙ１及び３Ｙ２，３Ｚ１及び３Ｚ２の適切なパラメータを選択するという点では、一般論として、比較的簡単な手法を採ることができる。この手法においては、２つのコイル部（例えば３Ｘ１及び３Ｘ２）には、当初の単独のコイル部（例えば３Ｘ方向コイル）の場合と同じ巻数及び同じ平均トラック幅が用いられる一方、２つのコイル部の各々の厚さは当初の単独のコイル部の半分となっている。したがって、例えば、図２に示した従来型の構成における当初のコイル要素が１６回巻きで３ｍｍ厚の導体、平均トラック幅が１０ｍｍであったとすると、本実施形態では、２つのコイル部の各々（例えば３Ｘ１，３Ｘ２）は１６回巻きで１．５ｍｍ厚の導体、平均トラック幅が１０ｍｍとなるであろう。

別の実施形態において、上述のような並列接続方式を用いるかわりに、コイル部３Ｘ１及び３Ｘ２，３Ｙ１及び３Ｙ２，３Ｚ１及び３Ｚ２の各々の組を互いに対して直列に接続するようにした直列接続方式を用いることができる。図５は別のＸ方向コイルサブアセンブリ６Ｘ’の分解図であり、これは上述のＸ方向コイルサブアセンブリ６Ｘと同様の構造であるが、直列接続方式であり、このような方式に適したコイルパターンを有している。このような実施形態におけるＸ方向コイル部３Ｘ１’及び３Ｘ２’のコイルパターン例を図５に示している。ここで、コイルパターン（そして模式的に描かれたコネクタ）の中心に、点で図示された両コイル層の間の単独の接続点があるが、この接続はこの構成においてはもちろん、少なくとも一般的に言えば、全体から見てサブアセンブリ／コイルの端子間の中点にある。このような形式を実現することにより、２つのコイル部の各々は、従来の単独のコイルで用いていたものと比べて、層当たりの巻数は半分になり、平均トラック幅は倍加する。またさらに、使用される導体の厚さは相当する従来の単独のコイル部で用いられるものの半分になる。したがって、図２に示すような従来の構成においてコイル部が１６回巻きで３ｍｍ厚の導体、平均トラック幅が１０ｍｍであったとすると、図５に示す形式の直列構造においては、各層は８回巻きで１．５ｍｍ厚の導体、平均トラック幅が２０ｍｍとなるであろう。

なお、図４において、コイルパターンは両方とも、組み合わせ後のコイルの場合と同様に上から見たものである。この向きでは、コイルパターンは実用的な限度内で互いに同一である。しかし、加工時のこれらの向きを考えると、コイルパターンは事実上、互いの鏡像になる。これは、コイルパターン形成時に用いられる型打ち等の加工処理は、薄板材料の一方の面の方が他方の面に比べてよりバリを生成しやすいからである。薄板の切削加工または処理を行う面から見て互いに対して鏡像となるようにコイルパターンを選択することにより、コイル部のうちの一方を、表面にバリがより生じやすい方の面同士が互いに面するようにひっくり返すと、両コイルパターンが事実上同一になる。よって、それぞれのコイルサブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを作製する際には、薄板材料のバリをより多く含む方の表面を、それぞれのＢ段階材料固化層に接するように配置してもよい。

ただし、図５に関連して上述のように直列接続方法を用いるならば、図５に図示したように、コイルパターンは好適には、Ｂ段階材料に施されたように、上から見て互いに鏡像となるはずである。よって、金属薄板を加工してこのようなコイルを作製する際には、コイルパターンは、実際面で、加工する側から見て互いに同一、すなわち、並列接続方式の場合の状況とは反対になるはずである。

図４に関連して上記で説明したように並列接続を実行することにより、各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚの第１コイル部及び第２コイル部３Ｘ１及び３Ｘ２，３Ｙ１及び３Ｙ２，３Ｚ１及び３Ｚ２の対応する各点は、傾斜磁場コイルアセンブリをＭＲＩ装置の一部として使用している時には常に事実上同電位のはずである。よって、各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを固化する際に用いられるＢ段階材料は、電界が非常に低い領域内にあることになる。それにより、通常の状況では、Ｂ段階材料４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ内にあるいずれの気泡や空隙も、部分放電を発生させることができないはずである。さらに、サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚは、導電性コイル部にあるいかなるバリもＢ段階材料に対して内向きに面する傾向にあるように構成されているので、バリもまた低電界の領域内に位置することになり、この結果、部分放電の発生源とはならないはずである。

図５に関連して上記で説明したように直列接続を実行することにより、同様の効果が得られるが、本例では、各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚの第１コイル部及び第２コイル部の間にあるＢ段階材料４Ｘ，４Ｙ，４Ｚの両端の電位差は、せいぜいサブアセンブリの端子間の電位差である。この電位差は、図４に関連して上記で説明したような並列接続の実行時に見られるものよりも大きくなり得るが、それでも図２に示す形式の従来の構成で存在し得る電界強度の程度よりはかなり低い。その場合、異なるコイルにおいてコイル部間に存在する可能性のある電位差を考慮する。すなわち、図２の従来の構成において、Ｂ段階材料は例えばＸ方向コイルとＹ方向コイルの間に位置しており、従って、このＢ段階材料で見られる最大電位差は、いずれの瞬間にもＸ方向コイルとＹ方向コイルにかけられた互いに異なる電位によって規定される。

上述の本実施形態では、各サブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚの第１導電性コイル部及び第２導電性コイル部の間にＢ段階材料が設けられているが、実行する形態の中には他の種類の絶縁材料をサブアセンブリ内に設けてもよいものもあることに注目すべきである。しかし、固化材料、特にＢ段階材料を使用することが好ましい。このような場合には、コイルサブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚは、Ｂ段階材料片をその両側にそれぞれのコイル部がある状態で押圧機に設置し、その積層物を押圧機で加熱することで、それぞれのコイル部３Ｘ１及び３Ｘ２，３Ｙ１及び３Ｙ２，３Ｚ１及び３Ｚ２を共に積層することによって作製してもよい。

上記で説明した形式のサブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを作製する一般的な製造プロセスは以下のとおりである。
１．通常はらせん状の２つの電気巻線を作製するために金属薄板に施す切削加工処理、フライス加工処理、または打ち抜き加工処理によって、傾斜磁場コイルの２つの導電部３Ｘ１，３Ｘ２，または３Ｙ１，３Ｙ２，または３Ｚ１，３Ｚ２を構成する。各コイル要素の安定性を保つために、らせん同士の間にある多数のブリッジを残しておく。コイル部のうちの一方は、切削加工／処理側から見た時に他方の鏡像となることが好ましく、また、各コイル部におけるブリッジの位置は、コイル部がサブアセンブリ内に配置された時にブリッジの位置が互いに重なり合わ（ｉｎ ｒｅｇｉｓｔｅｒ ｗｉｔｈ）ないように選択することが好ましい。つまり、ブリッジは、サブアセンブリの面において異なる場所にあるように位置している。

２．絶縁材料４Ｘ，４Ｙ，４Ｚからなる薄板の両側に２つの導電性コイル部を接着することによって、２つの導電性コイル部を共に積層する。エポキシ樹脂に含浸されたＢ段階材料が好ましいが、この場合には、この３層の積層物を押圧機内で加熱することによって接着を行ってもよい。導電性コイル部は、バリがあるか、バリが生じやすい方の側が絶縁材料に隣接するような向きに設定しなければならない。任意で、絶縁材料内に間隙を残すことにより、必要に応じて層間の電気的接続を形成しやすくするようにしてもよい。

３．さらなる切削加工処理、フライス加工処理、または打ち抜き加工処理において、金属ブリッジを切除する。ブリッジは、アセンブリにおいてブリッジのある面から除去し、また、積層されたサブアセンブリの中心の近くで、サブアセンブリの表面から離れてあらゆるバリを生じる方法で除去することが好ましい。

４．はんだ付けもしくは他の手段によって、直列接続の場合は巻線部の一端で、並列接続の場合は巻線部の両端で、２つの金属層３Ｘ１及び３Ｘ２，３Ｙ１及び３Ｙ２，３Ｚ１及び３Ｚ２の間で電気的接続を形成する。

５．ここで、得られたサブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを、従来の固化されたコイルと同様の方法でさらに処理してもよい。すなわち、サブアセンブリを、要望があれば成形して一般的に従来の方法で組み合わせることによって傾斜磁場コイルアセンブリを製造し、ＭＲＩ装置に順次搭載してもよい。

絶縁性支持層、上述の各実施形態ではＢ段階材料層４Ｘ，４Ｙ，４Ｚはサブアセンブリ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを構成する積層体の中線（ｍｉｄｌｉｎｅ）上にあるので、このサブアセンブリは、Ｂ段階材料片上に設けられたコイル部からなる従来のサブアセンブリの場合に比べて、回転時に層間の剥離が起こりにくくなることは注目すべきである。

さらに、各サブアセンブリは、膜厚が厚めの単独の金属薄板の代わりに比較的薄い２つの金属薄板を備えているので、これにより図４及び図５に示した形式のコイルパターンを形成する際により細い切断が実現しやすくなり、その結果金属をより多く残して、コイル抵抗を小さくしている。

一方、導体の厚さが従来使用され得るものと比べて半分である場合には、上記の例よりも厚い導体を使用するように決めてもよい。このような場合に、本技術は、厚さ／重さがより大きいゲージアセンブリを構成したり取り扱ったりする際に役立ち得る。

上記の実施形態においてＸ，Ｙ，及びＺ方向コイルが層内に設けられている順序は重要ではないことは理解されよう。本技術を実行する際には、Ｘ，Ｙ，及びＺ方向コイルは都合のよい任意の順序で配置されていてもよい。

全般的に、本技術は、既存のサドルコイル設計に代わるコイルを作製する方法であって、既存のサドルコイル設計のパターンを（コイル面に）使用し、厚さが既存のサドルコイル設計の半分の材料に前記の既存のサドルコイル設計のパターンで２回打ち抜き加工（並列接続構成の場合は１回は鏡像で）を行って２つの打ち抜き加工されたコイルを作製し、得られた２つの打ち抜き加工されたコイルを、バリを最も内側にした状態で絶縁性基板の両側に接着し、両コイルを（例えばはんだ付けによって）１つに接続するという各工程を用いて、具体化可能であることは理解されよう。並列接続構成の場合、２つのコイルの始端タブと終端タブをそれぞれ互いに接続してもよい。

Claims (16)

1. 第１導電性コイル部を備えた第１コイル層と、
   前記第１導電性コイル部に電気的に接続されている第２導電性コイル部を備え、前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は１つの巻線部として共に作用するように接続されている第２コイル層と、
   前記第１コイル層と前記第２コイル層の間にはさまれた絶縁層と、
   を備えたＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ。
2. 前記絶縁層は固化層を備えている請求項１記載のＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ。
3. 前記固化層はＢ段階材料を備えている請求項２記載のＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ。
4. 前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部は、前記絶縁層のそれぞれの側に接着されている請求項１から３のうちのいずれか１項に記載のＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ。
5. 前記第１導電性コイル部は前記第２導電性コイル部に並列に接続されている請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ。
6. 前記導電性コイル部は薄板状で、各々が、バリの発生率がそれぞれの反対面よりも高い面を有していて、前記第１導電性コイル部及び前記第２導電性コイル部は、バリの発生率の高い面同士が互いに向き合い、これにより、前記第１導電性コイル部及び前記第２導電性コイル部は、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた前記絶縁層に面するように配置されている請求項１から５のうちのいずれか１項に記載のＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ。
7. 前記第１導電性コイル部のコイルパターンは、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた前記絶縁層に面する側から両コイル部を見た場合に、前記第２導電性コイル部のコイルパターンの鏡像である請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のＭＲＩＳ傾斜磁場コイルサブアセンブリ。
8. 第１導電性コイル部を備えた第１コイル層と、
   前記第１導電性コイル部に電気的に接続されている第２導電性コイル部を備え、前記第１導電性コイル部と第２導電性コイル部は、１つの巻線部として共に作用するように接続されている第２コイル層と、
   前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた絶縁層と、を備えた傾斜磁場コイルサブアセンブリを製造する方法であって、
   ａ）前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部を前記絶縁層の互いに対向する両側に接着することによって、前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部を共に積層する工程と、
   ｂ）前記第１導電性コイル部を前記第２導電性コイル部に電気的に接続する工程と、
   を備えた方法。
9. 前記工程ａ）の前に、金属薄板を処理して前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部に所望のコイルパターンを形成する工程をさらに備えている請求項８記載の方法。
10. 製造中の支持部とするために、前記コイルパターン内のらせん同士の間にある複数のブリッジを当初は残しておき、前記工程ａ）の後に該ブリッジを除去する工程を備えている請求項９記載の方法。
11. 前記第１導電性コイル部と前記第２導電性コイル部に当初は残している前記ブリッジは、位置が互いに重なり合わない請求項１０記載の方法。
12. 各コイル部の面のうちバリの発生率が反対面よりも高い面同士が互いに向き合い、これにより、前記第１コイル層と前記第２コイル層との間にはさまれた前記絶縁層に面するように、前記第１コイル部と前記第２コイル部を配置する工程を備えている請求項８から１１のうちのいずれか１項に記載の方法。
13. 前記ブリッジを前記サブアセンブリのそれぞれの側から除去し、生じるバリはいずれもコイル部において前記絶縁層に面する側の表面に、もしくは前記絶縁層に面する側に向かって形成されやすくなるような方法で除去する請求項１０、または請求項１０に従属する請求項１１及び１２のうちのいずれか１項に記載の方法。
14. 前記薄板の一方の側から前記コイルパターンを形成する前記処理を行い、前記第１導電性コイル部の前記コイルパターンを、金属薄板の処理が施される側から両コイル部を見た時に前記第２導電性コイル部の前記コイルパターンの鏡像になるように選択する工程をさらに備えている請求項９、または請求項９に従属する請求項１０から１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
15. 前記薄板の一方の側から前記コイルパターンを形成する前記処理を行い、前記第１導電性コイル部の前記コイルパターンを、金属薄板の処理が施される側から両コイル部を見た時に前記第２導電性コイル部の前記コイルパターンと同じになるように選択する工程をさらに備えている請求項９、または請求項９に従属する請求項１０から１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
16. 請求項１から７のうちのいずれか１項に記載のサブアセンブリを少なくとも１つ備えたＭＲＩＳ傾斜磁場コイルアセンブリ。

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