(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ磁気共鳴断層撮影測定用の電磁的身体用コイル（１１）の一部の形状を有し、かつそのケーブルの端部において接続接点と接続可能である電気的なケーブル小片（１３、１７、５９）を接続するための電気的な接続部材であって、
該接続部材はハウジング（３７）を有し、該接続部材のハウジングは、電気的な接続素子（５１、５７）を有し、且つ該接続素子を予め定められた結合状態となるように選択可能に配置することにより、前記接続部材のハウジングの内部空間（４１）内に前記ケーブル小片（１３、１７，１９）を電気的に接続する結合回路網（４９、５５）を構成する、電気的な接続部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴断層撮影の測定用の電磁的身体用コイル（ボディーコイル）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のボディーコイルは、測定すべき身体の一部分を収容するための体積コイルとして、あるいは測定すべき身体の部分の下または上に設置される表面コイルとして形成されている。体積コイルは、たとえば頭部用コイル、頸部用コイル、腕用コイル、胴体用コイルおよび脚用コイルであって、その中に測定すべき身体の部分が収容される。表面コイルは、たとえば患者の胴体の測定すべき部分領域上に載置される。
この種の身体用コイルは、低磁界測定装置用にも高磁界測定装置用にも使用される。異なる装置および／または異なる測定用に、異なる磁場が使用される。たとえば水平磁場コイルと垂直磁場コイルが存在する。この種の異なる身体用コイルはコイル導体を有し、そのコイル導体は電気的に互いに様々に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の身体用コイルにおいては、電気的なコイル導体は形状を保持するプラスチック体内に埋め込まれている。種々の身体用コイルが異なる形状をもたなければならないので、それに応じたプラスチック体が形成される。それによってまた、この種のプラスチック体を射出成形するためにそれに応じた射出型が必要となり、それによって型のコストが増大する。身体用コイルの寸法または形状の変更が必要である場合には、それにともない変更されたプラスチック体を形成しなければならず、それにともない変更された射出型が必要となる。従って、新しい形状と新しい寸法を有する身体用コイルを形成するための長い開発並びに準備期間によって、大きなコストがもたらされる。
本発明の目的は、身体用コイルの開発期間と製造コストを著しく低減させることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
その目的のために本発明は、それぞれ電気的な接続装置によって互いに結合されている、それぞれ部分コイル形状に予め成形され、付加的な形状保持手段なしで自己支持する幾つかの電気的なケーブル小片によって組み立てられた、磁気共鳴断層撮影測定用の電磁的な身体用コイルを使用することができる。
【０００５】
好ましくはケーブル小片が使用される。帯状のケーブル（リボンケーブル）の小片は、それぞれ特殊な要請に応じて、好ましくは平坦な導体の形状の任意の数の電気的導体を有することができる。
リボンケーブル小片を形成するために、長さによる切り売りの形式のケーブルが適しており、そのケーブルから必要な長さのケーブル小片が切り取られる。
【０００６】
好ましくはケーブル小片は、焼き戻しに適したプラスチック材料を有する。この種のケーブル小片が予め定められた形状に湾曲されて、その後予め定められた期間の間、予め定められた焼き戻し温度にさらされ、その場合に時間と温度は選択されたプラスチック材料に関係する。焼き戻し工程は、それぞれのケーブル小片が予め定められた形状と所定の柔軟性を有するように、実施される。
【０００７】
個々のケーブル小片は接続部材によって所望の身体用コイルとして組み立てられる。接続部材は電気的な接続接点素子を有し、その接続接点素子によって接続部材がケーブル小片の絶縁を剥がされた導体端部と電気的に接続されている。各接続部材には電気的な結合回路網が設けられており、その結合回路網（ネットワーク）によって接続部材の接続接点素子が選択可能な予め定められた結合形態で互いに電気的に接続されている。結合接続は、電気的な接続素子によって行われ、その接続素子は受動的なおよび／または能動的な素子とすることができる。受動的な素子としてはたとえば導体片、抵抗、コンデンサおよびコイルを使用することができる。能動的な素子は、たとえば半導体構成素子である。
【０００８】
異なる結合回路網を有する接続部材を形成することができる。たとえば水平磁場を発生すべき身体用コイル用には、垂直磁場を発生すべき身体用コイルの場合とは異なる結合回路網を有する接続部材が使用される。従って異なる形式の身体用コイルを同一のケーブル小片で形成することができる。単に異なる結合回路網を有する接続部材を使用するだけで済む。
【０００９】
本発明は、異なる形状のケーブル小片と異なる結合回路網を備えた接続部材とを有する組立て部品（キット）のシステムを可能にする。所定の身体用コイルが必要な場合には、所望の身体用コイルの形状に対応するケーブル小片と適した結合回路網を有する接続部材とによってその身体用コイルを極めて迅速に組み立てることができる。
【００１０】
従って本発明によれば、射出型を考案して組み立てる必要がないために、ケーブル小片を曲げるためにきわめてわずかな型コストしか発生せず、極めて短い開発時間しか必要とされず、ケーブルを曲げるためには簡単な工具しか必要とされない、という注目すべき利点がもたらされる。さらにこの曲げ工具は、１つの工具だけで種々の形状を形成することができるように構成することができる。すなわち、各身体用コイル形状について特別な工具を形成する必要はない。
【００１１】
同一の身体用コイルを、接続部材内の異なる結合回路網を使用することにより、種々の形式の磁気共鳴断層撮影のために使用することができる。たとえば１つのニーコイルを水平磁石用のアルダーマン・グラント共振器（Ａｌｄｅｒｍａｎ−Ｇｒａｎｔ−Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）としても、垂直磁石用のヘルムホルツとザッテルのコイル（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ−ｕｎｄ  Ｓａｔｔｅｌｓｐｕｌｅ）からなる組合わせとしても配線することができる。
【００１２】
好ましくはリボンケーブル小片が使用され、その電気的な導体は延伸された微細多孔性のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなる誘電体内に配置されている。この種の誘電体は極めてわずかなケーブルの損失係数しかもたらさないので、この種の誘電体を有するケーブル小片から構成された身体用コイルは高磁場装置にも低磁場装置にも適しており、２つの形式の装置のためにそれぞれ異なるボディーコイルを準備する必要はない。
結合回路網の接続素子は、それぞれの接続部材の該当する接続接点素子の間に、たとえば導体ブリッジの形状で、直接配置することができる。しかしまた、たとえば導体プレートである接続素子支持体上に配置することも可能である。
【００１３】
一般に、一度組み立てられたボディーコイルは再び解体されることはない。このような場合にはケーブル片と結合部材との間に差込み接続は不要である。その場合には、半田結合、締付け結合またはクランプ・カット結合が適している。しかしまた、差込み可能なキットシステムを使用して、個々のケーブル片を個々の接続部材と差込み接触結合を用いて電気的に接続させることも可能である。それによってまず、それぞれ所望のボディーコイルの極めて迅速な、複雑でない組立て構造が得られ、他方でそれがもはや不要となった場合には、この種のボディーコイルの個々の要素を再使用して、他の種類のボディーコイルを組み立てるために使用することができる。
【００１４】
この種の差込み可能なキットシステムの場合には、ボディーコイルを組み立てようとする場所において、異なるタイプ形式のケーブル片の所定のストックと、異なるタイプの結合ネットワークを有する接続部材のストックが必要とされるだけである。
その場合にはそれぞれ必要なボディーコイルに応じて、この種のストックから適切な形状のケーブル片と適切な結合ネットワークを備えた接続部材を手にとって組み立てるだけでよい。
【００１５】
本発明の目的に特に好ましいリボンケーブルは、銀メッキされた銅からなる予め定められた数のフラット導体を有し、そのフラット導体が延伸されたミクロ多孔性のＰＴＦＥからなる誘電体によって包囲されており、その誘電体もＰＵ（ポリウレタン）からなるケーブル被覆内に配置されている。この種のケーブルはメーター売り商品として大きな長さで形成される。個々のケーブル片はそれぞれ必要な長さに従ってケーブルから切り取られて、そのケーブル片の両端部が絶縁を剥がされて、それによってケーブル導体が露出される。その後個々のケーブル片がそれぞれ所望の形状に湾曲されて、その後焼き戻し工程を受ける。上述のＰＵケーブル被覆を使用する場合には、たとえば約２時間の焼き戻し時間と約１２０°の焼き戻し温度が使用される。ケーブル材料の溶融温度からの十分な温度間隔を有する場合には、それより高い焼き戻し温度も可能である。
【００１６】
焼き戻し時間と焼き戻し温度の選択によって、成形されたリボンケーブル小片の特性を調節することができる。焼き戻し前に屈曲されている形状に関して形状の安定したリボンケーブル小片をもたらす焼き戻し条件が必要である。さらに焼き戻し条件の選別を、リボンケーブル小片のより大きな柔軟性あるいはより大きな剛性が得られるように、選択することができる。患者快適性を良好にするためには、比較的強い柔軟性を有し、かつ柔らかいケーブル被覆をもたらす焼き戻し工程が好ましい。
【００１７】
ケーブル小片は平坦な導体または丸形の導体を有し、または丸形のケーブルまたはリボンケーブルとして形成することができる。ケーブル小片に電気的なケーブル遮蔽を設けることができ、そのケーブル遮蔽はその中に配置されている電気的なケーブル導体を包囲する。その場合にケーブル遮蔽を導体として用いることができ、その導体は身体用コイルによって発生させるべきケーブルのアンテナ機能をもたらす。ケーブル遮蔽の内部に配置されたケーブル導体は、アンテナ目的以外にも使用することができ、たとえば特にこの種の結合回路網がアクティブな電子的構成素子を有する場合に、結合回路網への給電、または接続部材の結合回路網との信号交換に使用することができる。
【００１８】
接続部材ハウジングは、それぞれハウジング遮蔽によって包囲することができ、そのハウジング遮蔽はケーブル小片の間に接続部材による中断が存在する、その中断箇所において、身体用コイルのアンテナ機能をもたらす。
ケーブル遮蔽もハウジング遮蔽も設けられる場合には、ハウジング遮蔽とケーブル遮蔽が電気的に互いに接続される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。
図１から４には、円筒状籠体の身体用コイル１１が斜視図で概略的に示されている。各身体用コイルの各円筒端部には、それぞれ４つの部分円筒形状または部分リング形状のケーブル小片１３から形成されたケーブルリング１５と４つの線形のケーブル小片１７が設けられており、ケーブル小片の両方の長手側端部はそれぞれ２つのケーブルリング１５の一方と接続されている。図示の実施形態においては、線形のケーブル小片１７は各ケーブルリング１５の周面の回りに９０°の角度間隔で均一に分配されている。
図１から４に示すすべての身体用コイル１１において、線形のケーブル小片１７の長手側端部とそれに接続された２つのケーブルリング形状のケーブル小片１３との間にＴ字状の接続が存在している。
【００２０】
４つの身体用コイル１１全部において、すべてのケーブル小片１３と１７は、それぞれ４つのケーブル導体１９によって構成されている。ケーブル導体（１９）の数は、もちろんそれ以上であってもそれ以下であってもよい。部分リング形状のケーブル小片１３と線形のケーブル小片１７との間のＴ字状の接続は、電気的な接続部材によって行われ、その接続部材はそれぞれ結合ネットワークを有し、その結合回路網によって、線形のケーブル小片１７のどのケーブル導体１９が、それぞれのＴ字接続に関与している２つの部分リング形状のケーブル小片１３のどのケーブル導体１９と接続されているか、が決定される。
図１に示す身体用コイル１１は接続部材を有し、その接続部材の結合回路網が線形のケーブル小片１７の各ケーブル導体１９を、関与している２つの部分リング形状のケーブル小片１３の各ケーブル導体１９と接続する。
【００２１】
図２に示す身体用コイル１１は、電気的な接続部材２３を有し、その接続部材によって各線形の導体片１７の２つのケーブル導体１９がそれぞれ一方の隣接する部分リング状のケーブル小片１３の４つのケーブル導体１９すべてと、そして各線形のケーブル小片１７の他の２つのケーブル導体１９がそれぞれ他方の隣接する部分リング形状のケーブル小片１３の４つのケーブル導体１９すべてと接続されている。
【００２２】
図３に示す身体用コイル１１においては、電気的な接続部材２５が使用されており、この接続部材によって各リング形状のケーブル小片１３の身体用コイル１１のそれぞれ長手側端部に位置している２つのケーブル導体１９のみが対応する線形のケーブル小片１７のケーブル導体１９と接続されている。そして特にそれぞれ線形のケーブル小片１７の第１の対に属する２つのケーブル導体１９が隣接するリング形状のケーブル小片１３の外側の２つのケーブル導体１９と接続されており、それぞれ線形のケーブル小片１７の第２の対を形成する残りのケーブル導体１９が他の隣接するリング形状のケーブル小片１３の外側のケーブル導体１９と接続されている。そしてこれは、図３に示すように接続部材内で交差が形成されるように行われる。
【００２３】
図４に示すボディーコイル１１は電気的な接続部材２７を有し、この接続部材によって、一緒になってケーブルリング１５を形成する４つの部分リング形状のケーブル小片１３の外側の２つのケーブル導体１９が接続部材２７によって、線形のケーブル小片１７のケーブル導体１９とは接続されずに、それぞれ１つのリングになるように接続されており、同じケーブルリング１５に属する、直径方向に対向する２つの部分円形状のケーブル小片１３の内側に位置する２つのケーブル導体１９が、対応する線形のケーブル小片１７の４つのケーブル導体１９のそれぞれ１つと接続されている。
これら電気的な接続部材２１から２７が異なることによって、図１から４に示すように、異なる身体用コイルの構成が得られる。
【００２４】
図１から４に示す各身体用コイル１１において、部分リング形状のケーブル小片１３はその長手方向の延びにおいて部分リング形状に湾曲されており、横方向の延びは平坦である。４つすべての身体用コイル１１において、線形のケーブル小片１７は長手方向の延びにおいては線形であるが、それに対して横方向においては円弧状に湾曲されており、それによってケーブル環体１５と共に円筒状籠体を形成することができる。
【００２５】
図５は、ケーブル小片１３と１７に使用することのできるリボンケーブル（リボンケーブル）２９の実施形態の横断面を示すものである。このリボンケーブル２９は、図示の実施形態において、かつ図１から４に示される身体用コイル１１と一致して、４つの電気的な平坦な導体３１を有し、その平坦な導体が誘電体３３内に埋め込まれており、その誘電体はケーブル被覆３５によって包囲されている。好ましい実施形態においては平坦な導体３１は銀メッキされた銅からなり、誘電体３３として延伸された微細多孔性のＰＴＦＥが使用され、ケーブル被覆の材料はＰＵ（ポリウレタン）からなる。
【００２６】
図５に示す構造のリボンケーブルは好ましくは、平坦な導体３１がＰＴＦＥ誘電体内へ埋め込まれて、その後平坦な導体３１と誘電体３３とからなるこの単位体上にケーブル被覆３５が押出し形成されることによって、形成される。このようにして任意の大きい長さのケーブルが形成され、このケーブルは長さによる切り売りの形式の商品として使用することができる。このケーブルから必要な長さのケーブル小片１３ないし１７が切り取られる。このようにして得られたケーブル小片の長手側両端部において、少なくともそれぞれ使用される形式の接続部材によって他のケーブル小片１３ないし１７のケーブル導体１９と接続されるべき平坦な導体３１の導体端部が絶縁を剥がすことによって露出される。その後それぞれのケーブル小片が曲げ工具によって所望の部分コイル形状に成形され、図１から４に示す身体用コイルの場合には、部分リング形状のケーブル小片１３または線形のケーブル小片１７の形状に成形される。
【００２７】
その後このように形成されたケーブル小片１３または１７が焼き戻し処理を受け、その場合にケーブル小片はたとえば約２時間の長さにわたって１２０°の温度にさらされる。この焼き戻し工程によってケーブル小片は前もって湾曲された形状を、特に焼き戻しがもたらした「記憶効果」によって、形状安定的かつ永続的に維持する。すなわち、このことは、焼き戻しによって予め成形されたケーブル小片が一時的に作用する曲げ力によってその形状を離れた場合でも、その曲げ力が終了するとすぐに、予め成形された形状を再びとるということを意味する。好ましくは焼き戻し工程は、ケーブル被覆３５が比較的大きい柔軟性とそれに伴って比較的容易な圧入可能性を有し、それによってケーブル小片上に寝かされる患者にとって硬すぎることのないように、構成される。
【００２８】
図６と図７には、異なる結合回路網を有する接続部材の２つの実施形態が図示されている。図６は、図３に示す身体用コイル１１の場合に使用されるような、Ｔ字状または３アームの接続部材２５の実施例を示している。図７は４アームの接続部材を示している。
【００２９】
図６に示す接続部材２５は、図３に示す方法で３つのケーブル小片をＴ字状に接続するために用いられ、このケーブル小片は、図６に示す接続部材が図３に示す身体用コイル（１１）用に使用される場合には、２つの部分リング形状のケーブル小片１３と線形のケーブル小片１７である。接続部材２５は接続部材ハウジング３７を有し、その接続部材ハウジングには３つのケーブル接続スリーブ３９が設けられており、その接続スリーブはそれぞれ接続部材ハウジングのハウジング内部空間４１までケーブル小片の端部を挿通するために設けられている。各ケーブル小片１３ないし１７から絶縁を剥がされた４つの導体端部４３がハウジング内部空間４１内へ突出している。各ケーブル端部４３はケーブル固定装置４７によって、詳しく図示されていない方法でハウジング内部空間に固定される。ケーブル固定装置は、たとえば締付け装置である。ハウジング内部空間内には結合回路網４９が設けられており、この結合回路網はたとえば４つのブリッジ導体５１を有する配線ブリッジによって形成されている。各ブリッジ導体５１の端部は、２つの異なるケーブル小片１３ないし１７の２つの絶縁を剥がされた導体端部４３と接続されている。図６に示す種類の結合回路網４９によって、図３との関連ですでに説明した、それぞれＴ字状の接続に関与するケーブル小片１３と１７のケーブル導体１９の結合がもたらされる。
【００３０】
ブリッジ導体５１の端部は、ケーブル小片１３ないし１７のそれぞれ該当する導体端部４３と異なる方法で電気的に接続することができる。たとえば半田付けまたは締付けなどの接続技術が適している。
ブリッジ導体５１は自由支持の導体であってもよいし、あるいはたとえば導体プレートの導体路の形状で、支持体上に配置することもできる。
【００３１】
図６に示す実施形態においては、結合回路網にはブリッジ導体５１の形状の受動的な接続素子のみが設けられている。しかしまた、抵抗、コンデンサまたはコイルなど他の受動的な接続素子、あるいはこの種の受動的な構成素子から構成される回路網を使用することも可能である。接続素子としては、たとえば半導体構成素子など能動的な構成部材も考えることができる。
【００３２】
図７は、４つのケーブル小片を十字状に接続するための４アームの接続部材５３を示している。この種の接続部材５３は、たとえば図１から４に図示された多数の身体用コイル１１をその長手軸方向に接続してまとめ、それによって全体として比較的長い円筒形状の身体用コイルを得るのに適している。接続部材５３は結合回路網５５を有し、その結合回路網は図６に示す結合回路網４９のブリッジ導体５１と同じ結合形態を有するブリッジ導体５１と、付加的なブリッジ導体５７を有し、そのブリッジ導体は図７の下方のケーブル小片の絶縁を除去された導体端部４３と図７の右のケーブル小片の絶縁を剥がされた導体端部４３との結合をもたらす。接続部材５３が図３に示す身体用コイル１１のために使用され、その身体用コイルに他の身体用コイル１１が接続されると仮定すると、図７の左に示すケーブル小片は線形のケーブル小片１７であって、図７の上方と下方に示すケーブル小片は部分リング形状のケーブル小片１３であって、図７の右に示すケーブル小片は付加的な線形のケーブル小片５９である。
【００３３】
接続部材５３の機械的な構造は、図６に示す接続部材２５と同一であるが、その第４の側に他のケーブル接続スリーブ３９と他のケーブル固定装置４７が配置されていることは別である。
【００３４】
図６と図７に示す接続部材においては、ケーブル小片が接続部材によって固定的に接続される。その代わりに、接続部材とケーブル小片との間の差込み結合−接続技術を使用することができる。そのために接続部材ハウジングには、たとえば接触ブッシュの形状の差込み接触部材が、そしてケーブル小片の絶縁を除去された導体端部４３に相手側差込み接触部材、本例においては差込み接触ピンを配置することができる。このようにして極めて弾力性のあるユニットシステムが形成され、このシステムにおいては貯蔵されている異なる部分コイル形状を有するケーブル小片を、同様に貯蔵されている異なる結合回路網を有する接続部材によって差込んで組み立てて、それぞれ所望の身体用コイルを形成することができる。
【００３５】
図１から図４に示す種類の膝部用コイルとして適している身体用コイル１１は、たとえば２１０ｍｍの軸方向の長さと２１０ｍｍの円筒直径を有するようにすることができる。もちろんこの寸法は、それぞれの身体用コイルの使用目的とそれぞれの患者の形状に従って変化する。たとえば頭部用コイル、腕部用コイルまたは脚部用コイルの場合には、より小さい円筒直径で十分である。
【００３６】
図１から図４には、体積コイルまたは三次元のコイルの例が図示されている。しかし本発明によるシステムは、測定すべき患者の下または上に載置することができ、大体において単に二次元の延びを有する、例えば円または角を丸くした矩形の形状の、平面的なコイルにも同様に極めて良好に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】異なるように結合された帯状のケーブル小片を有する円筒籠状の身体用コイルを示す斜視図である。
【図２】図１と同様な図である。
【図３】図１と同様な図である。
【図４】図１と同様な図である。
【図５】好適な構造のケーブル小片の横断面図である。
【図６】図３に示される種類の結合回路網に３つのケーブル小片を接続するための接続部材を示す図である。
【図７】４つのケーブル小片を接続するための接続部材を示す図である。
【符号の説明】
１１…身体用コイル
１３…ケーブル小片
１５…ケーブル環体
１７…ケーブル小片
１９…ケーブル導体
２５…接続部材
２７…接続部材
２９…帯状のケーブル
３１…平坦な導体
３３…誘電体
３５…ケーブル被覆
３７…接続部材ハウジング
３９…ケーブル接続スリーブ
４１…ハウジング内部空間
４３…導体端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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