JPS6185803A - 勾配磁場発生用コイル - Google Patents
勾配磁場発生用コイルInfo
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- JPS6185803A JPS6185803A JP59208856A JP20885684A JPS6185803A JP S6185803 A JPS6185803 A JP S6185803A JP 59208856 A JP59208856 A JP 59208856A JP 20885684 A JP20885684 A JP 20885684A JP S6185803 A JPS6185803 A JP S6185803A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- coil
- winding
- gradient magnetic
- gradient
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F5/00—Coils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/385—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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。
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fIiする分野1
本発明は、核磁気」ξ鳴画像装置に使用される勾配磁場
発生用コイルの改良に関するbのである。
発生用コイルの改良に関するbのである。
[従来技1行]
核磁気共鳴(nuclear vaaga口CrOsO
nan(je −・・以上N M Rと略す)は、特に
物性物II、化学の分野において物質を微視的な立場J
:り理解できるという意味において、他に見られないイ
■力41手段となっている。
nan(je −・・以上N M Rと略す)は、特に
物性物II、化学の分野において物質を微視的な立場J
:り理解できるという意味において、他に見られないイ
■力41手段となっている。
N M Rの特徴は、一様な静磁場と弱い高周波磁場だ
けを用い、測定系と弱く相U作用する分光学の一手段で
あることにある。そして、NMRで通常用いられる高周
波磁場の、[ネルギーは10〜・10−20]−ルグ程
度であり、X線(10〜10−9エルグ)に比べて極め
て弱い。
けを用い、測定系と弱く相U作用する分光学の一手段で
あることにある。そして、NMRで通常用いられる高周
波磁場の、[ネルギーは10〜・10−20]−ルグ程
度であり、X線(10〜10−9エルグ)に比べて極め
て弱い。
この特徴のため、無侵襲的な生体4測技術として医用面
にJ3いてら注(」されている。特にN M R−CT
(CTはComputer Tomograghy
(7)略称)とじで臨床的応用が研究されいているが、
これは悪性腫瘍における水分子を1f4成している水系
原子核の核磁気緩和時間が正常のそれに対し、数倍長い
という報告(R、Daa+adian : S cie
ncc V of171 1) +151 (197
1) lに刺激されたためである。
にJ3いてら注(」されている。特にN M R−CT
(CTはComputer Tomograghy
(7)略称)とじで臨床的応用が研究されいているが、
これは悪性腫瘍における水分子を1f4成している水系
原子核の核磁気緩和時間が正常のそれに対し、数倍長い
という報告(R、Daa+adian : S cie
ncc V of171 1) +151 (197
1) lに刺激されたためである。
以上ノNfvlf’lj&装置?t(NMR−CT)G
;i、被検体の一部をスライスした断面画像を1151
!像化す°ることができ、診察に役立てるものである。
;i、被検体の一部をスライスした断面画像を1151
!像化す°ることができ、診察に役立てるものである。
このNMR1i像装置においては、例えば、被検体の特
定な部(Qのスライス而の切出しつ、所定のスライス而
にaる原子核の回転位相の1−ド化や、所定のスライス
而に(する原子核の回転周波数のコート化4cどのため
、X、!/、Zの341〕向に対()で線形の勾配磁場
を被検体に印加する必要がある。
定な部(Qのスライス而の切出しつ、所定のスライス而
にaる原子核の回転位相の1−ド化や、所定のスライス
而に(する原子核の回転周波数のコート化4cどのため
、X、!/、Zの341〕向に対()で線形の勾配磁場
を被検体に印加する必要がある。
ぞして、この各勾配磁場の直線性は、得られる画像の画
質に大きな影響を与える。従−)で、勾配磁場のiPQ
性を良くすることは、N v Rh &装−にと−)で
、重要な技術的3題の1つぐあると言える。
質に大きな影響を与える。従−)で、勾配磁場のiPQ
性を良くすることは、N v Rh &装−にと−)で
、重要な技術的3題の1つぐあると言える。
第2図は、NMR1iiaI菰社に使用されている従来
の勾配磁場発生用コイルの構成例を示した図である。同
図に示すコイルの型は、一般に“サドル]1 ”と呼ば
れるものである。第2図にJ3いては、X lj向に勾
配%amが発生するように描いであるが、所定の軸に沿
って配tすることにより、他の方向に関する勾配磁場を
発生させることもできる。
の勾配磁場発生用コイルの構成例を示した図である。同
図に示すコイルの型は、一般に“サドル]1 ”と呼ば
れるものである。第2図にJ3いては、X lj向に勾
配%amが発生するように描いであるが、所定の軸に沿
って配tすることにより、他の方向に関する勾配磁場を
発生させることもできる。
同図にJ3いて、1〜/lはコイルであり、矩形の」イ
ルへ、更に湾曲を加えたような形状をしている。例えば
、湾曲の程良は、第2図に示すように2軸を中心として
、120°の角度である。そして、それぞれ図に示すよ
うな向きに゛電流が流れる。
ルへ、更に湾曲を加えたような形状をしている。例えば
、湾曲の程良は、第2図に示すように2軸を中心として
、120°の角度である。そして、それぞれ図に示すよ
うな向きに゛電流が流れる。
ここで、各二コイルが−かれ(いる空間の外(−関係を
第2図と仮定する。N M 11画像装買にJ5 +j
る二1−磁場(静磁場)のh向+a、Z軸り向とする。
第2図と仮定する。N M 11画像装買にJ5 +j
る二1−磁場(静磁場)のh向+a、Z軸り向とする。
ここぐ、各1(ル1−・・4の内側の巻線をla、2h
i。
i。
3a、4aとする。即ら、巻P111aと3d、22]
と4aは、χ−y′l/面を中心としてηいに相対する
位2にある。第2図では、この巻線部1と】・〜4aを
1ターンのように描いであるが、1ターンとは限らない
、巻線が、複数回巻かれていC1これが束になっていて
もよい6通常は、そのようになっている。
と4aは、χ−y′l/面を中心としてηいに相対する
位2にある。第2図では、この巻線部1と】・〜4aを
1ターンのように描いであるが、1ターンとは限らない
、巻線が、複数回巻かれていC1これが束になっていて
もよい6通常は、そのようになっている。
第3図は、第2図のχ軸、Z軸を含む平面で切った峙の
、巻縮1a〜4aの付近に生ずる磁界の状態を示した図
である。同図に示づように、Z軸に沿う向きの1159
が発生し、各巻m1a、2a。
、巻縮1a〜4aの付近に生ずる磁界の状態を示した図
である。同図に示づように、Z軸に沿う向きの1159
が発生し、各巻m1a、2a。
・・・の近傍では、この磁界は強く、だんだん巻線から
離れるにしたがい磁界は弱くなり、Z軸上では磁界は零
となる。この結束、同図に承りようなX方向の勾配磁場
が得られる。実際には、内側151iA1a−・48に
よる磁場だけ′C−なく、これと反対方向の電流が流れ
る外側のさ轢による磁場の影響も考慮し、iab直線性
が良くくする一1イルの配置を選ぶ。
離れるにしたがい磁界は弱くなり、Z軸上では磁界は零
となる。この結束、同図に承りようなX方向の勾配磁場
が得られる。実際には、内側151iA1a−・48に
よる磁場だけ′C−なく、これと反対方向の電流が流れ
る外側のさ轢による磁場の影響も考慮し、iab直線性
が良くくする一1イルの配置を選ぶ。
しかし、このようなIf4成の勾装置1@発生用コイル
で′[成される磁場の直線性を3500C)・ 350
<!/) −300(Z)のh円球体の中T” W?
If ’l ル1!:、最大の1ラーが−12,3%に
なる。
で′[成される磁場の直線性を3500C)・ 350
<!/) −300(Z)のh円球体の中T” W?
If ’l ル1!:、最大の1ラーが−12,3%に
なる。
N M Rtlj flll装置のアルゴリズムにもよ
るが、こf) −12,3% (F)−1ラーG、t、
一般1.m vJらし6 N M R自浄に劣化を与え
る。従って、勾配5a11!の直線性の改善が望まれる
。
るが、こf) −12,3% (F)−1ラーG、t、
一般1.m vJらし6 N M R自浄に劣化を与え
る。従って、勾配5a11!の直線性の改善が望まれる
。
−てこで、コイル仝体を大さくすると、見掛は上1ラー
は減少するが、消費電力が増大する。更に、−1イルの
インダクタンスが増大し、応答速度が遅くへる等の点ぐ
好ましくない。
は減少するが、消費電力が増大する。更に、−1イルの
インダクタンスが増大し、応答速度が遅くへる等の点ぐ
好ましくない。
1発明の1」的1
本発明は以上のような点に鑑み(成されたものCあり、
消費゛1を力の増加を伴うことf、にく、χ=y=Z・
0を中心とジる一定の体積内部で、直Pil性の秀れた
勾配f!1場発生用のコイルを提供することを目的とす
る。
消費゛1を力の増加を伴うことf、にく、χ=y=Z・
0を中心とジる一定の体積内部で、直Pil性の秀れた
勾配f!1場発生用のコイルを提供することを目的とす
る。
[発明の概要1
このような目的を達成するために本発明で・は、各コイ
ルの内側のgl線(1a 、 2 a 、 3 a 、
11a )を分割して構成Jるようにした。8 ?4え
ると、各コイルの内側のき轢が複数回に巻かれた6のに
あっては、1束に東ねるのではなく、現数の束に分離す
るように配置し、又はこの内側のさ線が1ターンで形成
されるものにあっては、巻線を偏゛IIの形状に構成す
るようにしたことを特徴どする。これにより、生成され
た勾配磁場のχ−!I−Z = 0におけるj−イラー
展開の3次項の絶対値を最小父はOにすることができる
。更に、勾配方向以外−(・、磁場の均一性を向上させ
ることが可能となり、χ−y−z=o1r中心と16一
定休槽内部での磁場の直線性が向上する。
ルの内側のgl線(1a 、 2 a 、 3 a 、
11a )を分割して構成Jるようにした。8 ?4え
ると、各コイルの内側のき轢が複数回に巻かれた6のに
あっては、1束に東ねるのではなく、現数の束に分離す
るように配置し、又はこの内側のさ線が1ターンで形成
されるものにあっては、巻線を偏゛IIの形状に構成す
るようにしたことを特徴どする。これにより、生成され
た勾配磁場のχ−!I−Z = 0におけるj−イラー
展開の3次項の絶対値を最小父はOにすることができる
。更に、勾配方向以外−(・、磁場の均一性を向上させ
ることが可能となり、χ−y−z=o1r中心と16一
定休槽内部での磁場の直線性が向上する。
[実施例]
以下図面を用いて本発明を訝しく説明づる。第1図は、
本発明に係る勾配磁11発生用−」イルのN4成例を示
した図である。第1図に表すした勾配…鳴R生用コイル
が、従来例(第2図)と異なる点は、内側の巻線(第2
図のla、2a、・・・)の構成が近う点である。これ
以外は、従来のものと、は(、r同様である。従来の勾
配磁場発生用コイルで1!7られる磁場の状態は、第2
図、3tXlを用いて、定性的に説明したが、ここでは
、本発明の勾配磁場の状態を定m的に説明する。
本発明に係る勾配磁11発生用−」イルのN4成例を示
した図である。第1図に表すした勾配…鳴R生用コイル
が、従来例(第2図)と異なる点は、内側の巻線(第2
図のla、2a、・・・)の構成が近う点である。これ
以外は、従来のものと、は(、r同様である。従来の勾
配磁場発生用コイルで1!7られる磁場の状態は、第2
図、3tXlを用いて、定性的に説明したが、ここでは
、本発明の勾配磁場の状態を定m的に説明する。
まず、直線勾配磁場を生成する原理は以下の通りである
。ここでは、χ軸方向の勾配磁場を発生する場合を説明
するが、y軸、Z軸についても同様である。
。ここでは、χ軸方向の勾配磁場を発生する場合を説明
するが、y軸、Z軸についても同様である。
コイルによって生じるχ軸上のχ軸方向の磁場を1−1
(χ)とする。H(χ)をχ−〇でティラー(T’ay
lor )展開し、(1)式のように表わず。
(χ)とする。H(χ)をχ−〇でティラー(T’ay
lor )展開し、(1)式のように表わず。
1−1(χ) =Jio +8+χ÷a2χ2+・・・
(1)ここで、勾配磁場コイル5と7.6と8はχ−V
平而を面心として対称に配taれ、かつコイルを流れる
電流の向きが逆極性であるから、ao”a2・−aa・
・・−0である。従って(1)式は、奇数次の項だけが
残って、(2)式のようになる。
(1)ここで、勾配磁場コイル5と7.6と8はχ−V
平而を面心として対称に配taれ、かつコイルを流れる
電流の向きが逆極性であるから、ao”a2・−aa・
・・−0である。従って(1)式は、奇数次の項だけが
残って、(2)式のようになる。
1−1(χ)−a1χ→a3χ”−18グχ5+・・・
(2)ここで、al NO,a:+−〇、as−0,−
となればχの1次項だ1ノに比例する理想的なχ勾配磁
場n1コイルどなる。
(2)ここで、al NO,a:+−〇、as−0,−
となればχの1次項だ1ノに比例する理想的なχ勾配磁
場n1コイルどなる。
しかし、実際には、aa 、 a5 、・・・の総べて
を消去することは困?l′cあるから+d3だけをOと
するような構成を求めるのが実用的である。
を消去することは困?l′cあるから+d3だけをOと
するような構成を求めるのが実用的である。
一方、この場合、y及び2軸り向の磁場の均一性は、必
ずしも保証されない。従って、χ−v−Z=0を中心と
する一定な体積内で、磁場のχ軸方向の直線性を評価す
ると、1ラーが大きい。
ずしも保証されない。従って、χ−v−Z=0を中心と
する一定な体積内で、磁場のχ軸方向の直線性を評価す
ると、1ラーが大きい。
そこで、上述したように内側の巻線を分割した構成の勾
配磁場用コイル(第1図のコイル)を製作した。第1図
にJjいて、5.6.7.8はサドル望コイルであり、
各コイルの内側のflit(5a。
配磁場用コイル(第1図のコイル)を製作した。第1図
にJjいて、5.6.7.8はサドル望コイルであり、
各コイルの内側のflit(5a。
6a、・・・)は、分割された構成になっている。3ロ
えると、各コイルの内側の巻線が複数回に巻かれた構成
にあっては、この巻線を1束に束ねるのではなく、複数
の束に分離するように構成したものである。f>フども
、1束を1本の巻線としても良い。ただし、後述ツるが
、内側巻線が1ターンC形、成されるbのにあっては、
この1ターンの巻線を偏平の形状に構成りる。
えると、各コイルの内側の巻線が複数回に巻かれた構成
にあっては、この巻線を1束に束ねるのではなく、複数
の束に分離するように構成したものである。f>フども
、1束を1本の巻線としても良い。ただし、後述ツるが
、内側巻線が1ターンC形、成されるbのにあっては、
この1ターンの巻線を偏平の形状に構成りる。
第4図は、従来例(第2図)ど同じ条件の下で。
この内側の巻線を2分割、3分割、10分割した場合に
、勾配置場の直線性のエラーが、χ−y=Z〜・0を中
心とする一定な体積内で、どのように111移するかを
51算して求めた図である。ここで第4図の横軸は、1
G10+に必要なアンペア・ターンであり、縦軸はエラ
ーである。この図においては、枢軸ム横軸も小さな値に
なる程、好ましい勾配磁場用コイルど言える。第4図よ
り、本発明に係る勾配磁場n1コイルによれば、勾配l
adの直線性のJニラ−は、−7,52%(2分割)
、−5,30%(10分割)に減少する。そし゛C1分
v4数が多い程しラーを少なくできることが分る。なJ
3、分割した内側巻線の束のそれぞれは、それぞれ等し
い巻数である。
、勾配置場の直線性のエラーが、χ−y=Z〜・0を中
心とする一定な体積内で、どのように111移するかを
51算して求めた図である。ここで第4図の横軸は、1
G10+に必要なアンペア・ターンであり、縦軸はエラ
ーである。この図においては、枢軸ム横軸も小さな値に
なる程、好ましい勾配磁場用コイルど言える。第4図よ
り、本発明に係る勾配磁場n1コイルによれば、勾配l
adの直線性のJニラ−は、−7,52%(2分割)
、−5,30%(10分割)に減少する。そし゛C1分
v4数が多い程しラーを少なくできることが分る。なJ
3、分割した内側巻線の束のそれぞれは、それぞれ等し
い巻数である。
第5図は、コイルの聞き角度と、エラー、アンペア・タ
ーン(I G / CIに必要な値)の関係を示した図
である。同図の場合、内側の巻線の分割は、2分割rあ
る。第5図より、エラーは開き角度αがα=120°〜
135°で最小となることが分る。
ーン(I G / CIに必要な値)の関係を示した図
である。同図の場合、内側の巻線の分割は、2分割rあ
る。第5図より、エラーは開き角度αがα=120°〜
135°で最小となることが分る。
なJ5、上述では、内側の巻線を複数の束に分割づると
して説明したが、内側の巻線を単一の板状の導電体C構
成してb本発明は成立する。この場合は、電流がこの板
状の導電体中を自由に流れることができるので、無数に
分割したのと同じになるからである。
して説明したが、内側の巻線を単一の板状の導電体C構
成してb本発明は成立する。この場合は、電流がこの板
状の導電体中を自由に流れることができるので、無数に
分割したのと同じになるからである。
また、2分割した場合であって、(2)式の3次の項(
aa)を零とする定数例を第6図に示すウ即ち第6図に
示づ半(¥r−1,00とづるとさgX#き角度=12
0゜ 外側コイル位1?ff= 1.33 2分割した内側の巻線の位置−0,34、0,80であ
る。
aa)を零とする定数例を第6図に示すウ即ち第6図に
示づ半(¥r−1,00とづるとさgX#き角度=12
0゜ 外側コイル位1?ff= 1.33 2分割した内側の巻線の位置−0,34、0,80であ
る。
また、以上では、内側の巻線を等分割づる例で説明した
が、これは、厳密に等分割をすることを愚昧しない。
が、これは、厳密に等分割をすることを愚昧しない。
1発明の効果1
1ス土説明したよ)に、本光明によれば、71’J費電
りの増加をすることなく、勾配日!’GJの直線性を改
善することがC′さる。
りの増加をすることなく、勾配日!’GJの直線性を改
善することがC′さる。
4、図面の0!l甲へ説明
第1図は本発明に係る勾配磁場発生用コイルの構成例へ
示す図、第:2図は従来の勾配磁場発生用コイルの一例
を示′9構成図、第3図は勾配磁場が11られる旨を説
明するための図、第4図は内側の巻線42分に1.3分
割、10分^11シた場合に勾配磁場のays性のエラ
ーがどのように推移するかを計りしく求めた図、第5図
は=1イルの開0角度と、エラー、7ンベア・ターンの
関係を示した図、第6図は内側の巻線を2分υjした場
合であつC1(2)式の3次のIR(aa)を五どする
定数例を示した図である。
示す図、第:2図は従来の勾配磁場発生用コイルの一例
を示′9構成図、第3図は勾配磁場が11られる旨を説
明するための図、第4図は内側の巻線42分に1.3分
割、10分^11シた場合に勾配磁場のays性のエラ
ーがどのように推移するかを計りしく求めた図、第5図
は=1イルの開0角度と、エラー、7ンベア・ターンの
関係を示した図、第6図は内側の巻線を2分υjした場
合であつC1(2)式の3次のIR(aa)を五どする
定数例を示した図である。
5.6.7.8−Dイル、5 a 、 6 a 、
7 a 。
7 a 。
8a・・・内側の!519゜
第1図
第2図 第3図
oS 5I
81さ− (ネ)
暎ン豹訃−(ま)
Claims (2)
- (1)NMR画像装置に使用する手段であつて、サドル
型のコイルを複数個配置し、このサドル型コイルの間に
勾配磁場を発生させる手段において、前記各サドル型コ
イルの内側の巻線を分割して構成したことを特徴とする
勾配磁場発生用コイル。 - (2)前記各サドル型コイルの内側の巻線を偏平な形状
の単一の導電体で構成した特許請求の範囲第1項記載の
勾配磁場発生用コイル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59208856A JPS6185803A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 勾配磁場発生用コイル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59208856A JPS6185803A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 勾配磁場発生用コイル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6185803A true JPS6185803A (ja) | 1986-05-01 |
JPH051606B2 JPH051606B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=16563246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59208856A Granted JPS6185803A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 勾配磁場発生用コイル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6185803A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0243270A1 (fr) * | 1986-04-24 | 1987-10-28 | Commissariat A L'energie Atomique | Système de bobines pour la production de gradients de champs magnétiques de polarisation très uniformes dans une installation d'imagerie ou de spectroscopie par RMN |
FR2623614A1 (fr) * | 1987-11-23 | 1989-05-26 | Anglo Amer Corp South Africa | Procede et dispositif pour la detection de variations de sections dans un objet de grande longueur, en particulier un cable |
US11454189B2 (en) | 2015-06-29 | 2022-09-27 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for port fuel injection control |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5853741A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-30 | シ−メンス・アクチエンゲゼルシヤフト | 核スピン共鳴装置のグラジエントコイル系 |
-
1984
- 1984-10-04 JP JP59208856A patent/JPS6185803A/ja active Granted
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