(57)【要約】  【課題】  樹脂の硬化収縮による応力を低減し、クラックや変形を抑制することが可能な傾斜磁場コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置を提供する。  【解決手段】  所定の静磁場を発生する静磁場発生手段と、この静磁場発生手段による静磁場領域内に傾斜磁場を発生するための樹脂で一体に形成された傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記樹脂に熱膨張性フィラー21を混合した混合樹脂20’を用いる。前記熱膨張性フィラー21の膨張体積が樹脂20の硬化収縮に相当する体積以上となるように熱膨張性フィラー21を混合した混合樹脂20’をモールドする空間に注入する(図3(c))。  その後、混合樹脂20’を所定の温度まで加熱して硬化処理をすると(図3(d))、前記熱膨張性フィラー21の体積が増してフィラーは膨張する。【選択図】      図３
2007312959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の静磁場を発生する静磁場発生手段と、この静磁場発生手段による静磁場領域内に傾斜磁場を発生するための樹脂で一体に形成された傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記樹脂は熱膨張性フィラーを混合した混合樹脂であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記熱膨張性フィラーは、前記混合樹脂の硬化温度又は硬化温度以下において膨張することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記混合樹脂は、前記熱膨張性フィラーの膨張体積が樹脂の硬化収縮に相当する体積以上となるように熱膨張性フィラーを混合した樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記熱膨張性フィラーの膨張温度の最適値は、前記混合樹脂の硬化過程において前記混合樹脂を必要十分な体積まで膨張させる温度であることを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記混合樹脂の主材樹脂はエポキシ樹脂であって、該エポキシ樹脂の硬化温度が前記熱膨張性フィラーの膨張温度とほぼ一致又は前記熱膨張性フィラーの膨張温度よりも低いことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記膨張時に所定の体積になるように熱膨張性フィラーを含んだ混合樹脂をモールドする空間に注入し、前記混合樹脂の注入量は混合樹脂硬化後の体積が所定の体積以上になる量であることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
さらに無機物のフィラー又は予め膨張させたフィラー又は中空のフィラーをを混合して成る請求項１、２、３、４、５又は６のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
所定の静磁場を発生する静磁場発生手段と、この静磁場発生手段による静磁場領域内に傾斜磁場を発生するための樹脂で一体に形成された傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場コイルは、前記樹脂を注入する空間に予め充填材を充填し、フィラーを混合した樹脂により一体に形成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記充填材は、無アルカリ性ガラスビーズであることを特徴とする請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項９において、さらに前記無アルカリ性ガラスビーズの表面をグリシドシラン処理し、前記フィラーは、無機物の結晶又は繊維を含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記樹脂に混合するフィラーと前記樹脂を注入する空間に予め充填する充填材との粒径比が２００以上であることを特徴とする請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記充填材の結晶構造を面心立法格子構造又は六方最密充填構造とすることを特徴とする請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記傾斜磁場コイルは、前記傾斜磁場を発生するメインコイルと、前記傾斜磁場を前記傾斜磁場コイルの外部領域で相殺可能なシールド磁場を発生させるシールドコイルと、これらのコイルが発生する熱を冷却する冷却管とを備えて成る請求項１乃至１２のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置に係り、特に樹脂でモールドされた傾斜磁場コイルの樹脂の硬化収縮による応力を低減して前記樹脂に生じるクラック及び前記傾斜磁場コイルの変形を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置は、原子核の核磁気共鳴現象を利用して撮像空間内に置かれた被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像を得るもので、撮像空間に静磁場を発生させる静磁場発生手段と、前記静磁場に重畳させて線形な傾斜磁場を与える傾斜磁場発生手段と、前記被検体を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波の電磁波を発生させる照射コイルと、前記核磁気共鳴によって発生するエコー信号を検出する受信コイルと、前記静磁場や傾斜磁場を補正するシムコイル等を備え、前記エコー信号を用いて画像を再構成して断層画像を得るものである。
【０００３】
前記傾斜磁場発生手段は、前記静磁場に重ねて被検体の位置情報を与えるために、X，Y，Zの3軸方向に位置エンコーディングを行う傾斜磁場コイルが均一静磁場領域を挟んで対向配置され、前記傾斜磁場コイルは、アクティブシールド型であって、前記傾斜磁場を発生するメインコイルと、前記傾斜磁場を前記傾斜磁場コイルの外部領域で相殺可能なシールド磁場を発生させるシールドコイルと、前記X、Y、Zの各チャンネルに対応するメインコイルにパルス状の大電流を流すことによって発生する凡そ数kWの熱を効率よく冷却するための冷却管を備えている。
そして、前記パルス状の大電流を流すことによって前記メインコイルに発生するローレンツ力で各コイルが動かないようにするために前記メインコイル、シールドコイル及び冷却管は樹脂によってモールドされている。
【０００４】
このように、メインコイル、シールドコイル及び冷却管から成る傾斜磁場コイルを樹脂モールドで一体化するためには、メインコイル導体間等に生じているあらゆる隙間に樹脂をくまなく行き渡らせる必要があるが、前記メインコイル導体は非常に複雑な形状をしていて樹脂が流れる経路は複雑に入り組んでいるために、一体化させるための樹脂は流動化しやすい粘度の低い樹脂を用いなければならない。
しかしながら、粘度の低い樹脂は概して強度が小さく、成型直後の収縮により、あるいはローレンツ力の作用により、クラックが生じる可能性がある。
【０００５】
このようにクラックが生じると、このクラックにより種々の問題を引き起こすので、これを改善するための傾斜磁場コイルが特許文献1に開示されている。
この特許文献1の傾斜磁場コイルは、傾斜磁場を発生するメインコイル導体を第1の樹脂を含んで形成された第1の充填材内に埋設したメインコイル部と、前記傾斜磁場を前記傾斜磁場コイルの外部領域で相殺可能なシ―ルド磁場を発生するシールドコイル導体を前記第1の樹脂を含んで形成された別体の第1の充填材内に埋設したシールドコイル部と、前記コイル導体を冷却する冷媒を通すための冷却チューブを所定の混入材を混入させた第2の樹脂を含んで形成された第2の充填材内に埋設した冷却部とを互いに固着して形成したもので、前記混入材は前記第2の樹脂よりも熱伝導率を大きくして成る。
【特許文献１】特開平6-269422号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、樹脂は硬化する際に収縮する性質があるので、この硬化収縮による応力が大きいと、クラックが生じる可能性がある。
このクラックが傾斜磁場コイル内部に生じると、撮影時に傾斜磁場コイルに流れるパルス状の大電流によって発生するローレンツ力による電磁振動によりクラック内に摩擦静電気が発生して画像にノイズが混入したり、あるいは前記クラック部に部分放電が発生し、いずれは絶縁破壊が起こったり、さらに疲労によりクラックが伸長して、いずれは構造破壊に至ることが考えられる。
【０００７】
また、前記収縮により傾斜磁場コイル全体に反りや歪みが生じ、アクティブシールド型傾斜磁場コイルが発生する磁場強度が設計値とは異なる値になることや、前記傾斜磁場コイルの取り付け箇所において均等な荷重がかからずに撮影時の電磁振動によってクラックが発生し、絶縁破壊や構造破壊が起こる可能性も考えられる。
【０００８】
これに対して、フィラー(樹脂に予め混合する充填剤)を含んだ混合樹脂を用いてモールドすることにより、該モールドする空間に対する樹脂の割合を減らすことができるので、これによって樹脂が硬化収縮するときの応力を低減して傾斜磁場コイル全体の硬化収縮率を小さくすることが可能となる。
【０００９】
このようなモールドにおいて、前記フィラーにシリカ粉末やガラス繊維などを用い、これらを混合した混合樹脂を用いることにより、フィラーを使用しない場合と比較して、強度は大きくなるので樹脂にはクラックが生じにくいものとなる。
この場合、樹脂の硬化収縮率を小さくするためにより多くのフィラーを樹脂に混合すると、混合樹脂の粘度が増し、流動性が減少して前記傾斜磁場コイルのメインコイル導体間等に生じているあらゆる隙間に樹脂をくまなく行き渡らせることが困難となる。
【００１０】
上記特許文献1による傾斜磁場コイルは、前記メインコイル導体間等の樹脂の進入経路が複雑な箇所には、粘度の低い樹脂のみを用いてモールドし、それ以外はフィラーを混合した樹脂(以下、混合樹脂と記載する)を使用してモールドする方法であるが、実際の傾斜磁場コイルは、コイル間以外にも樹脂の流路が複雑な箇所が多数あり、フィラーを多量に含んだ粘度の高い混合樹脂では、樹脂の流路にフィラーが詰まるなどして、傾斜磁場コイル内に混合樹脂の未含浸部分が出来てしまうことが考えられる。
【００１１】
上記の理由から、モールドに用いる樹脂は、流動性を確保するために混合するフィラーの量を制限しなければならず、モールドする空間に対する樹脂の割合を減らすには限界がある。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題に鑑みて成されたものであって、樹脂の硬化収縮による応力を低減し、クラックや変形を抑制することが可能な傾斜磁場コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、以下の手段によって達成される。
(1)所定の静磁場を発生する静磁場発生手段と、この静磁場発生手段による静磁場領域内に傾斜磁場を発生するための樹脂で一体に形成された傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記樹脂に熱膨張性フィラーを混合した混合樹脂を用いる。
前記熱膨張性フィラーは、前記混合樹脂の硬化温度又は硬化温度以下において膨張し、前記混合樹脂は、前記熱膨張性フィラーの膨張体積が樹脂の硬化収縮に相当する体積以上となるように熱膨張性フィラーを混合した樹脂とする。
そして、前記熱膨張性フィラーの膨張温度の最適値を、前記混合樹脂の硬化過程において前記混合樹脂を必要十分な体積まで膨張させる温度とする。
【００１４】
上記のように、熱膨張性フィラーを使用することにより、樹脂注入時にフィラーの体積を小さくすることができ、流動性を保ったまま注入することができる。また、前記混合樹脂が硬化収縮することによる体積の減少に対して前記熱膨張性フィラーの膨張によって前記減少する体積を補うことができる。
したがって、傾斜磁場コイル全体として応力が低減されるので、クラックが生じたり、傾斜磁場コイルの変形が起きないものとなる。
さらに、膨張した熱膨張性フィラーは、中がガスであるから比重が大きくなって熱膨張性フィラーの重量は軽くなる。
これによって、熱膨張性フィラーを用いると軽量化でき、重量あたりの剛性が増して固有振動数が高くなることにより、傾斜磁場コイルのローレンツ力によって発生する電磁振動対策が容易なものとなる。
【００１５】
(2)上記混合樹脂の主材樹脂をエポキシ樹脂とし、該エポキシ樹脂の硬化温度が前記熱膨張性フィラーの膨張温度とほぼ一致又は前記熱膨張性フィラーの膨張温度よりも低くする。
前記膨張時に所定の体積になるように熱膨張性フィラーを含んだ混合樹脂をモールドする空間に注入し、前記混合樹脂の注入量は混合樹脂硬化後の体積が所定の体積以上になる量とする。
【００１６】
このように、エポキシ樹脂の硬化収縮によって生じる体積を熱膨張性フィラーの膨張体積で補うことができので、樹脂の硬化収縮による応力を低減してクラックや変形を抑制することが可能となる。
【００１７】
(3)前記混合樹脂は、前記熱膨張性フィラーに無機物のフィラーを加えた混合樹脂でも良い。
このように、無機物のフィラーを加えると、熱膨張性フィラーを用いる場合の利点である応力低減に加え、無機物のフィラーにより混合樹脂の強度を大きくすることができる。
【００１８】
(4)また、前記混合樹脂は、前記熱膨張性フィラーに予め膨張させたフィラー又は中空のフィラーを加えた混合樹脂でも良い。
この場合は、樹脂よりも比重の軽い中空フィラーや膨張させたフィラーを混合しているので、混合樹脂の比重が軽くなる。
これによって、傾斜磁場コイルが変形せず、熱膨張性フィラーのみを含んだ混合樹脂を用いた場合よりも傾斜磁場コイルを軽量化できる。
【００１９】
(5)所定の静磁場を発生する静磁場発生手段と、この静磁場発生手段による静磁場領域内に傾斜磁場を発生するための樹脂で一体に形成された傾斜磁場コイルとを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場コイルは、前記樹脂を注入する空間に予め充填材を充填し、フィラーを混合した樹脂により一体に形成する。
前記充填材には、無アルカリ性ガラスビーズが好適であり、さらに前記無アルカリ性ガラスビーズの表面をグリシドシラン処理し、前記フィラーは、無機物の結晶又は繊維を含むフィラーとする。
【００２０】
上記のように、無アルカリ性のガラスビーズを用いることにより、アルカリ成分がエポキシ樹脂に悪影響を及ぼして絶縁破壊などを起こさないようにすることができる。
【００２１】
(6)前記樹脂に混合するフィラーと前記樹脂を注入する空間に予め充填する充填材との粒径比を200以上とし、前記充填材の結晶構造を面心立法格子構造又は六方最密充填構造とする。
【００２２】
このように粒径比を200以上とすることにより、フィラーを含んだ樹脂を注入する上で前記ガラスビーズは妨げにならなくすることができ、また前記充填材の結晶構造を面心立法格子構造又は六方最密充填構造とすることにより、傾斜磁場コイル全体の樹脂収縮率を数分の一に減らすことが可能となる。
これらによって、傾斜磁場コイルを軽量化することができ、重量あたりの剛性が増して固有振動数が高くなることにより、傾斜磁場コイルのローレンツ力によって発生する電磁振動対策が容易なものとなる。
【００２３】
(7)前記傾斜磁場コイルは、傾斜磁場を発生するメインコイルと、前記傾斜磁場を前記傾斜磁場コイルの外部領域で相殺可能なシールド磁場を発生させるシールドコイルと、これらのコイルが発生する熱を冷却する冷却管とを備え、これらは上記手段により一体に形成して成る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、傾斜磁場コイルを熱膨張性フィラーを混合した混合樹脂で一体に形成する、又は傾斜磁場コイルを樹脂を注入する空間に予め充填材を充填してフィラーを混合した樹脂により一体に形成することにより、樹脂の硬化収縮による応力を低減し、クラックや変形を抑制することが可能な傾斜磁場コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の要部である傾斜磁場コイルを適用した磁気共鳴イメージング装置のスキャナガントリィの構成を説明するための図である。
【００２６】
図1において、均一な静磁場空間を発生する磁石１(静磁場発生手段)が対向して配置され、この対向配置された磁石1により均一な磁場強度の静磁場領域4を形成する。この形成された均一静磁場領域4内に寝台(図示省略)に載置した被検体(図示省略)を配置し、前記静磁場に重ねて前記被検体の撮像部位の位置情報を与えるために、X，Y，Zの3軸方向に位置エンコーディングを行う傾斜磁場コイル2(傾斜磁場発生手段)を前記均一静磁場領域4を挟んで対向配置し、プロトンの磁気共鳴周波数の電磁波を送信するRFコイル3を前記傾斜磁場コイル2よりも均一静磁場領域４側に配置して、前記被検体の撮像部位に近接して配置された図示省略の受信コイルでプロトンからのNMR信号を受信し、この受信信号を用いて画像を再構成して断層画像を得る。
なお、前記静磁場や傾斜磁場を補正するシムコイル等も備えているが、これらは図示省略している。
【００２７】
前記傾斜磁場発生手段としての傾斜磁場コイル2は、アクティブシールド型であって、前記傾斜磁場を発生するメインコイルと、前記傾斜磁場を前記傾斜磁場コイルの外部領域で相殺可能なシールド磁場を発生させるシールドコイルと、前記X、Y、Zの各チャンネルに対応するメインコイルにパルス状の大電流を流すことによって発生する熱を効率よく冷却するための冷却管を備え、前記メインコイルに発生するローレンツ力で各コイルが動かないようにするために前記メインコイル、シールドコイル及び冷却管は樹脂によってモールドされている。
【００２８】
このように構成された本発明の要部である傾斜磁場コイル2の構造の具体的実施形態について説明する。
《第１の実施形態》
図2は、本発明の要部である傾斜磁場コイル2の断面図で、該傾斜磁場コイル2は、メインコイル部10と、シールドコイル部11とから成り、さらに前記メインコイル部10とシールドコイル部11との間隔を保つための構造物19と、前記コイル部に発生する熱を効率よく冷却するための冷却管18が図示のように配置されている。
【００２９】
前記メインコイル部10は、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸に傾斜する磁場を発生させるためのX軸メインコイル12と、Y軸メインコイル13と、Z軸メインコイル14が積層されている。
また、前記シールドコイル部11は、X軸メインコイル12、Y軸メインコイル13及びZ軸メインコイル14によって発生する磁場を前記各メインコイルの外部領域でシールドするための磁場を発生させるX軸シールドコイル15と、Y軸シールドコイル16と、Z軸シールドコイル17とが積層されており、前記メインコイル12からシールドコイル17までの各コイルは、電気良導体である銅を用いて機械加工などによって前記積層前に製作する。
【００３０】
本発明の要部である前記構造の傾斜磁場コイル2は、先ず、樹脂を注入する型に所定の順番で所定の位置にコイル導体や冷却管を積層し、コイル導体周囲を型で密閉した後、樹脂を注入するポートを取り付け、このポートに樹脂を注入してモールドする。
そして、前記樹脂の注入完了後に、樹脂の硬化処理を行い、型から傾斜磁場コイルを取り出すことにより、傾斜磁場コイルが完成する。
【００３１】
このようにして製作する傾斜磁場コイルにおいて、本発明の第1の実施形態は、前記樹脂に熱膨張性フィラーを混合した混合樹脂を用いてモールドすることによって、樹脂の硬化収縮による応力を低減し、クラックや変形を抑制するもので、以下に、これについて説明する。
【００３２】
前記熱膨張性フィラーとは、液状ガスを内包したポリマー殻で生成されており、加熱されたときに、殻内部のガス圧が上昇し、熱可塑性プラスチックの殻が軟化することで体積が増えて中空球状粒子になるもので、一度膨張したものは冷やしても体積が減少しない。
この熱膨張性フィラーの膨張温度は、80℃から190℃の範囲で約数十℃の幅で任意に設定すれば良い。
この場合、前記フィラーの膨張温度の最適値は、樹脂の硬化過程において前記樹脂を必要十分な体積まで膨張させる温度であって、例えば、120℃で硬化させる樹脂の場合は、周囲温度が120℃でも硬化時には前記周囲温度で自己発熱して該樹脂の内部温度はそれよりも高くなるので、120℃前後が最適値となる。
また、前記熱膨張性フィラーの膨張率は、殻内部のガス圧を調整することにより可変であり、膨張後の体積は最大約64倍になる。
【００３３】
前記樹脂には、さまざまな温度で硬化するものを選択でき、主剤、硬化剤、可塑剤、充填材等の樹脂、無機物の混合物であるエポキシ樹脂が好適であり、該エポキシ樹脂の硬化温度が、熱膨張性フィラーの膨張温度とほぼ一致するものを選択することにより、エポキシ樹脂の硬化収縮によって生じる体積を熱膨張性フィラーの膨張体積で補うことができ、本発明の目的である、樹脂の硬化収縮による応力を低減し、クラックや変形を抑制することが可能となる。
【００３４】
次に、熱膨張性フィラーを含む混合樹脂を用いて傾斜磁場コイルをモールドする方法について図3を用いて説明する。
(1)モールドする空間に樹脂20のみを注入して硬化させる場合、図3(a)に示すように、注入後の状態から樹脂20は重合して硬化しながら体積が減少し、樹脂20内部には応力分布が発生する。
この応力分布は、例えば、剛体である構造物19(図2に図示)との境で応力が大きくなってクラックが発生すると、図3(b)に示すように、樹脂20の体積が減少し、この減少した分だけ前記構造物19がゆがむ。
【００３５】
(2)これに対して、本実施形態では、図3(c)に示すように、熱膨張性フィラーの膨張体積が樹脂20の硬化収縮に相当する体積以上となるように熱膨張性フィラー21を混合した混合樹脂20’をモールドする空間に注入する。
前記混合樹脂20’は、注入時のフィラー体積が少ないので、流動性を保ったまま注入することができる。
(3)その後、混合樹脂20’を所定の温度まで加熱し、硬化処理をすると、図3(d)に示すように、混合樹脂20’は重合して硬化しながら体積が減少するが、同時に熱膨張性フィラー21が膨張することにより所定の体積になり、混合樹脂20’の収縮による応力を低減できる。
前記熱膨張性フィラー21は、殻が熱可塑性プラスチックであり、熱を加えると軟化して前記殻の中に封入されているガスは、熱を加えられると体積が増し、軟化した殻は膨張してフィラーは膨張する。
【００３６】
(4)また、図3(e)に示すように、膨張時に所定の体積になるように熱膨張性フィラー21を含んだ混合樹脂20’をモールドする空間に注入する方法も可能である。この場合、混合樹脂20’の注入量は、混合樹脂硬化後の体積が所定の体積以上になる量である。なお、同図の22は混合樹脂を注入していない領域で、これについては後述する。
(5)その後、図3(f)に示すように、硬化処理をすると、熱膨張性フィラ21ーが混合樹脂20’の硬化収縮した体積と混合樹脂20’を注入していない領域22の体積分以上膨張し、モールドする全空間を混合樹脂20’で満たすことができる。
【００３７】
上記のように、樹脂が硬化収縮することによる体積の減少に対して熱膨張性フィラーの膨張によって前記減少する体積を補うことにより、傾斜磁場コイル全体として応力が低減されるので、クラックが生じたり、傾斜磁場コイルの変形が起きないものとなる。
さらに、膨張した熱膨張性フィラー21は、上記(3)で説明したように、中がガスであるから比重が0.03から0.07となり、熱膨張性フィラーの重量は軽くなる。したがって、熱膨張性フィラ21ーを用いると軽量化でき、重量あたりの剛性が増して固有振動数が高くなることにより傾斜磁場コイルのローレンツ力によって発生する電磁振動対策が容易なものとなる。
【００３８】
上記の実施形態では、エポキシ樹脂として該エポキシ樹脂の硬化温度と熱膨張性フィラーの膨張温度がほぼ一致するものを選択したが、そうでなくとも良い。例えば、熱膨張性フィラーの膨張温度を樹脂の硬化温度より低いものを選択した場合は以下のようになる。
【００３９】
(6)熱膨張性フィラー21を含んだ混合樹脂20’はフィラー体積が小さいので、図3(g)に示すように流動性を保ったまま注入できる。
(7)その後、熱膨張性フィラー21の膨張温度まで一旦加熱し、図3(h)に示すように、熱膨張性フィラー21を膨張させる。
このように処理することにより、モールドする空間に対する熱膨張性フィラー21が占める体積の割合を増すことができる。
(8)熱膨張性フィラー21の膨張後、混合樹脂の硬化温度まで更に加熱し、硬化処理を行う。
【００４０】
このように、混合樹脂の体積比が減少しているので、傾斜磁場コイル全体として樹脂の収縮による応力を低減できると共に軽量化もできる。
【００４１】
なお、上記実施形態ではフィラーを熱膨張性のものとしたが、フィラーの種類は前記の1種類に限定するものではなく、例えば、一般的に知られている安価でかつ樹脂に混合すると強度が大きくなる無機物のフィラーと熱膨張性フィラーとを用いても良い。
この場合は、熱膨張性フィラーを用いる場合の利点である応力低減に加え、無機物のフィラーにより混合樹脂の強度を大きくできる。
【００４２】
また、前記無機物のフィラー以外にも予め膨張させたフィラーや、中空のフィラーを用いても良い。
この場合、樹脂よりも比重の軽い中空フィラーや膨張させたフィラーを混合しているので、混合樹脂の比重が軽くなる。
これによって、傾斜磁場コイルが変形せず、熱膨張性フィラーのみを含んだ混合樹脂を用いた場合より傾斜磁場コイルを軽量化できる。
【００４３】
《第２の実施形態》
本発明の要部である傾斜磁場コイルの第2の実施形態であるモールドする空間に予め充填材を充填し、フィラーを含む混合樹脂を用いて傾斜磁場コイルをモールドする方法について、図4、図5を用いて説明する。
【００４４】
図4は、コイル導体10、11や冷却管18(図2に図示)を積層すると共に、樹脂でモールドする空間に予め充填材40を充填する図で、前記充填材40は、例えば、振動を加えて充填することができる。
【００４５】
上記図4に示す第2の実施形態による傾斜磁場コイルの製造方法は、充填材40を予め充填した後に混合樹脂を注入する以外は上記第1の実施形態と同様の手順である。
【００４６】
前記充填材40には、例えば、ガラスビーズを用い、アルカリ成分がエポキシ樹脂に悪影響を及ぼして絶縁破壊などを起こさないようにするために無アルカリガラスのものを選択する。
さらに、樹脂との接着性も考慮し表面をグリシドシラン処理したものを用い、フィラーとしては、例えば炭酸カルシウムなどの無機物の結晶や繊維を用いる。
【００４７】
図5は、フィラー41と充填材40の大きさの関係を示す図である。
前記充填材40の粒径は、充填材間の隙間にフィラー41を通すために、充填材40とフィラー41の粒径比が大きくなるように選択する。
フィラー41として使用する炭酸カルシウムの粒径は、約0.1μmから10μmであり、充填材40として使用するガラスビーズの粒径は、約2mmから3mmのものを選択する。
このように選択すると、前記粒径比は200以上となり、フィラー41を含んだ樹脂を注入する上で前記ガラスビーズは妨げにならない。
【００４８】
上記第2の実施形態で完成した傾斜磁場コイルは、前記充填材40の結晶構造を面心立法格子構造や六方最密充填構造として配置することによりモールドする空間に対して充填材40の充填率を74％にできるので(フリー百科事典『Wikipedia』参照のこと)、混合樹脂に対するフィラー41の体積比を40％とすると、モールドする空間に対する樹脂の割合ηは、モールドする空間全体に対する混合樹脂を注入する割合と混合樹脂全体に対する樹脂の割合との積で求まり、
η＝[(100-74)/100]×[(100-40)/100]×100＝15.6％
となる。
そこで、樹脂の硬化体積収縮率を６％とすると、傾斜磁場コイル全体の樹脂収縮率は約0.9％となる。
【００４９】
これに対して、フィラー41の体積比が40％である混合樹脂のみを用いて傾斜磁場コイルをモールドした場合には、モールドする体積に対する樹脂の割合は60％であるので、傾斜磁場コイル全体の収縮率は約3.6％となる。
【００５０】
このように、上記第2の実施形態では、傾斜磁場コイル全体の樹脂収縮率を3.6％から0.9％へと4分の1に減らすことが可能となる。
【００５１】
上記第2の実施形態では、充填材40をガラスビーズとしたが、中空のビーズなどを用いてもよい。
また、フィラー41として予め膨張させた熱膨張性フィラーや、中空のフィラーを用いても良い。
上記いずれにおいても、傾斜磁場コイルを軽量化することができ、重量あたりの剛性が増して固有振動数が高くなることにより、傾斜磁場コイルのローレンツ力によって発生する電磁振動対策が容易なものとなる。
【００５２】
以上、第1の実施形態と第2の実施形態の二つの実施形態を例にあげて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。
例えば、上記第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせて、モールドする空間に充填材を配置し、熱膨張性フィラーと無機物のフィラーを入れた混合樹脂を用いることもできる。
この場合、上記熱膨張性のフィラーの膨張温度は、樹脂の硬化温度にほぼ一致する温度でも、それ以下の温度でも良い。
これによって、樹脂の収縮による応力が低減され、強度が大きい傾斜磁場コイルが可能となる。
【００５３】
以上、アクティブシールド型垂直磁場用傾斜磁場コイルについて説明したが、本発明はパッシブシールド型の傾斜磁場コイルにも、あるいは水平磁場用傾斜磁場コイル等の傾斜磁場コイルの形状に制限されない、あらゆる傾斜磁場コイルに適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の要部である傾斜磁場コイルを適用した磁気共鳴イメージング装置のスキャナガントリィの構成図。
【図２】本発明の第1の実施形態における傾斜磁場コイルの断面図。
【図３】本発明の第1の実施形態における熱膨張性フィラーを含む混合樹脂を用いて傾斜磁場コイルをモールドする方法の説明図。
【図４】本発明の第2の実施形態における傾斜磁場コイルを樹脂でモールドする空間に予め充填材を充填する説明図。
【図５】本発明の第2の実施形態における傾斜磁場コイルをモールドするフィラーと充填材の大きさの関係を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
1  均一な静磁場空間を発生する磁石(静磁場発生手段）、2  傾斜磁場コイル(傾斜磁場発生手段)、3  RFコイル、4  静磁場領域、10  傾斜磁場コイルのメインコイル、11  シールドコイル、12  X軸メインコイル、13  Y軸メインコイル、14  Z軸メインコイル、15  X軸シールドコイル、16  Y軸シールドコイル、17  Z軸シールドコイル、18  冷却管、19  構造物、20  樹脂、20’  混合樹脂、21  熱膨張性フィラー、22  混合樹脂を注入していない領域、40  充填材、41  フィラー
【図１】
2007312959.tif 000003
【図２】
2007312959.tif 000004
【図３】
2007312959.tif 000005
【図４】
2007312959.tif 000006
【図５】
2007312959.tif 000007