(57)【要約】【課題】磁気共鳴イメージング装置の使用中に、傾斜磁場コイルに備えられたコイル間でクラックが生じた場合でも、コイル間の電位差によって発生する放電を防ぐこと。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）に備えられる傾斜磁場コイルについて、Ｘコイル、Ｙコイル、Ｚコイル、冷却パイプなどの内蔵物の表面に絶縁性を有するポリイミド樹脂の皮膜を形成（絶縁膜形成）したのちに、当該内蔵物の間にレジンを含浸させ、当該レジンを硬化させる。【選択図】        図１０
2009050466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる方向の傾斜磁場を発生させる複数のコイルを含む内蔵物が積層されて形成された傾斜磁場コイルの製造方法であって、
前記内蔵物の表面に絶縁性を有する皮膜を形成する皮膜形成ステップと、
前記皮膜形成ステップにより皮膜が形成された内蔵物の間に樹脂を含浸させ、当該樹脂を硬化させる樹脂硬化ステップと、
を含んだことを特徴とする傾斜磁場コイルの製造方法。
【請求項２】
前記皮膜形成ステップは、ディッピング方式を用いて前記皮膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の傾斜磁場コイルの製造方法。
【請求項３】
前記皮膜形成ステップは、絶縁性を有するテープを前記内蔵物に巻き付けることによって前記皮膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の傾斜磁場コイルの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁性を有する皮膜はポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項１、２または３に記載の傾斜磁場コイルの製造方法。
【請求項５】
前記内蔵物には、前記傾斜磁場コイルを冷却する冷却パイプが含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の傾斜磁場コイルの製造方法。
【請求項６】
複数の方向の傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルであって、
前記傾斜磁場を発生させるコイルを含む複数の導体と、
絶縁性を有する第一の樹脂を用いて前記複数の導体それぞれの表面に形成された皮膜と、
前記皮膜が表面に形成された前記複数の導体間の位置関係を固定する第二の樹脂と、
を備えたことを特徴とする傾斜磁場コイル。
【請求項７】
前記第二の樹脂は、絶縁性を有することを特徴とする請求項６に記載の傾斜磁場コイル。
【請求項８】
前記第一の樹脂と前記第二の樹脂は、それぞれ異なる種類の樹脂であることを特徴とする請求項６または７に記載の傾斜磁場コイル。
【請求項９】
前記第一の樹脂と前記第二の樹脂は、それぞれ同じ種類の樹脂であることを特徴とする請求項６または７に記載の傾斜磁場コイル。
【請求項１０】
方向が異なる複数の傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記傾斜磁場コイルは、
絶縁性を有する第一の樹脂を用いて前記複数の導体それぞれの表面に形成された皮膜と、
前記皮膜が表面に形成された前記複数の導体間の位置関係を固定する第二の樹脂と、
を備えたことを特徴とする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】
この発明は、それぞれ異なる方向の傾斜磁場を発生させる複数のコイルを含む内蔵物が積層されて形成された傾斜磁場コイルの製造方法、傾斜磁場コイルおよび磁気共鳴イメージング装置に関し、特に、コイル間で発生する放電を防ぐための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気共鳴イメージング装置で用いられる傾斜磁場コイルは、それぞれ異なる方向の傾斜磁場を発生させる複数のコイルや冷却用のパイプなどの内蔵物を層状に重ねたうえで、これら内蔵物の間にレジン（樹脂）を含浸させ、そのレジンを硬化させることによって製造されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この方法で製造された傾斜磁場コイルでは、コイル内での内蔵物の配置を考えた場合に、部分的に内蔵物が多いところと少ないところが発生するが、レジンと内蔵物との線膨張係数が異なることから、内蔵物が少ない部分、すなわちレジンが多い部分では、内蔵物が多く存在する部分よりも硬化収縮量が大きくなる。そのため、内蔵物が少ない部分では、レジンが硬化する際に内蔵物とレジンとの境界に応力が集中し、クラックや剥離などが生じやすくなっていた。
【０００４】
そこで、従来では、内蔵物の表面をアルカリ溶液などで脱脂したり、サンドブラスト方式などで荒らしたりすることによって内蔵物とレジンとの接着性を改善する方法や、レジンが硬化する際に生じる硬化収縮が局所的に集中しないように、レジンを硬化する温度プロファイルを適正に制御する方法などを用いることによって、レジン含浸後、クラックや剥離が生じるのを防いでいた。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−７９９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の方法を用いても、レジンが硬化するときの温度と常温との差にもとづく内蔵物と硬化レジンとの線膨張係数差、硬化レジンの伸び率の低さなどから、レジンと内蔵物との境界に生じるクラック、剥離を回避することは完全に防ぐことは困難であった。
【０００７】
図１１は、従来の技術における問題点を説明するための図である。同図に示すように、仮に、内蔵物であるコイルとレジンとの境界にクラックや剥離が生じた場合、磁気共鳴イメージング装置の使用中にコイル間でクラックが進展し、それらコイル間に電位差があった場合には、コイル間でクラックを介して放電が発生する恐れがある。
【０００８】
そして、コイル間で放電が発生してしまった場合には、それらのコイルは傾斜磁場を発生させることができなくなり、傾斜磁場コイル自体、さらには磁気共鳴イメージング装置が機能しなくなってしまうという問題がある。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、コイル間でクラックが生じた場合でも、コイル間の電位差によって発生する放電を防ぐことができる傾斜磁場コイルの製造方法、傾斜磁場コイルおよび磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、それぞれ異なる方向の傾斜磁場を発生させる複数のコイルを含む内蔵物が積層されて形成された傾斜磁場コイルの製造方法であって、前記内蔵物の表面に絶縁性を有する皮膜を形成する皮膜形成ステップと、前記皮膜形成ステップにより皮膜が形成された内蔵物の間に樹脂を含浸させ、当該樹脂を硬化させる樹脂硬化ステップと、を含んだことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載の本発明は、それぞれ異なる方向の傾斜磁場を発生させる複数のコイルを含む内蔵物が積層されて形成された傾斜磁場コイルであって、前記内蔵物の表面に絶縁性を有する皮膜を形成したのちに、当該内蔵物の間に樹脂を含浸させ、当該樹脂を硬化させたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７記載の本発明は、それぞれ異なる方向の傾斜磁場を発生させる複数のコイルを含む内蔵物が積層されて形成された傾斜磁場コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置であって、前記内蔵物の表面に絶縁性を有する皮膜を形成したのちに、当該内蔵物の間に樹脂を含浸させ、当該樹脂を硬化させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１または２記載の本発明によれば、コイル間でクラックが生じた場合でも、コイル間の電位差によって発生する放電を防ぐことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る傾斜磁場コイルの製造方法、傾斜磁場コイルおよび磁気共鳴イメージング装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、磁気共鳴イメージング装置を「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼び、ＲＦ（Radio Frequency）パルスの照射により被検体から発せられる磁気共鳴信号を「ＭＲ信号」と呼ぶ。
【実施例】
【００１５】
本実施例では、絶縁性を有する皮膜の材料として「ポリイミド樹脂」を用いた場合について説明する。
【００１６】
まず、本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成について説明する。図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成を説明するための図である。同図に示すように、このＭＲＩ装置１０は、静磁場磁石１１と、傾斜磁場コイル１２と、ＲＦコイル１３と、傾斜磁場電源１４と、送信部１５と、受信部１６と、シーケンス制御装置１７と、寝台装置１８と、コンピュータ１９とから構成される。
【００１７】
静磁場磁石１１は、筒状に形成された磁石であり、静磁場電源（図示せず）から供給される電流により、被検体Ｐが配置される筒内部の空間に静磁場を発生させる。
【００１８】
傾斜磁場コイル１２は、静磁場磁石１１の内側に配設されたコイルであり、傾斜磁場電源１４から供給される電流により、互いに直交するｘ，ｙ，ｚの３方向に沿った傾斜磁場を静磁場磁石１１の内側に発生させる。この傾斜磁場コイル１２は、ｘ方向の傾斜磁場を発生させるＸコイル、ｙ方向の傾斜磁場を発生させるＹコイル、ｚ方向の傾斜磁場を発生させるＺコイル、および、傾斜磁場コイル１２を冷却する冷却パイプなどが積層されて形成されている。
【００１９】
ＲＦコイル１３は、静磁場磁石１１の開口部内で被検体Ｐに対向するように配設されたコイルであり、送信部１５から送信されるＲＦパルスを被検体Ｐに照射し、また、励起によって被検体Ｐの水素原子核から放出されるＭＲ信号を受信する。
【００２０】
なお、上述した静磁場磁石１１、傾斜磁場コイル１２およびＲＦコイル１３は、図示していない架台装置にそれぞれ搭載されている。
【００２１】
傾斜磁場電源１４は、シーケンス制御装置１７からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル１２に電流を供給する電源である。
【００２２】
送信部１５は、シーケンス制御装置１７からの指示に基づいて、ＲＦコイル１３にＲＦパルスを送信する装置である。
【００２３】
受信部１６は、ＲＦコイル１３によって受信されたＭＲ信号を検出し、検出したＭＲ信号をデジタル化することによって得られる生データをシーケンス制御装置１７に対して送信する。
【００２４】
シーケンス制御装置１７は、コンピュータ１９による制御のもと、傾斜磁場電源１４、送信部１５および受信部１６をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う装置であり、スキャンを行った結果、受信部１６から生データが送信されると、その生データをコンピュータ１９に送信する。
【００２５】
寝台装置１８は、被検体Ｐが載置される天板１８ａを備え、架台装置に設けられた開口部内にある撮像領域へ被検体Ｐとともに天板１８ａを移動する。
【００２６】
コンピュータ１９は、ＭＲＩ装置１０全体を制御する装置であり、操作者から各種入力を受け付ける入力部、操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス制御装置１７にスキャンを実行させるシーケンス制御部、シーケンス制御装置１７から送信された生データに基づいて画像を再構成する画像再構成部、再構成された画像などを記憶する記憶部、再構成された画像など各種情報を表示する表示部、操作者からの指示に基づいて各機能部の動作を制御する主制御部などを有する。
【００２７】
そして、本実施例では、上述したＭＲＩ装置１０に備えられる傾斜磁場コイル１２について、Ｘコイル、Ｙコイル、Ｚコイル、冷却パイプなどの内蔵物の表面に絶縁性を有するポリイミド樹脂の皮膜を形成したのちに、当該内蔵物の間にレジンを含浸させ、当該レジンを硬化させたことを主な特徴としている。
【００２８】
以下、図２〜９を用いて、かかる傾斜磁場コイル１２の製造方法について説明する。図２は、本実施例に係る傾斜磁場コイル１２の製造手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この傾斜磁場コイル１２の製造方法では、まず、ＸコイルおよびＹコイルをサドル形状に、Ｚコイルを螺旋形状に、それぞれ加工し（ステップＳ１０１）、加工した各コイルの表面をアルカリ溶液などで脱脂処理する（ステップＳ１０２）。
【００２９】
続いて、それぞれのコイルごとに、脱脂処理されたコイルをポリイミド溶液に浸漬したのちに、ディッピング方式を用いてコイルをコーティングする（ステップＳ１０３）。図３は、ディッピング方式によるコイル表面のコーティングを示す図である。同図は、Ｘコイル１２ｘを一例として示している。
【００３０】
このステップでは、具体的には、同図に示すように、Ｘコイル１２ｘをポリイミド溶液（ワニス）に浸漬した後、ゆっくり引き上げることによって、その表面をポリイミド溶液で被覆（コーティング）する。Ｙコイル１２ｙおよびＺコイル１２ｚについても同様の処理を行う。
【００３１】
その後、各コイルを乾燥し（ステップＳ１０４）、さらに、乾燥した各コイルを焼付ける（ステップＳ１０５）。これによって、各コイルの表面にポリイミド樹脂の絶縁膜が形成される。
【００３２】
続いて、冷却パイプの表面をアルカリ溶液などで脱脂処理し（ステップＳ１０６）、脱脂処理された冷却パイプをポリイミド溶液に浸漬したのちに、ディッピング方式を用いて冷却パイプをコーティングする（ステップＳ１０７）。図４は、ディッピング方式による冷却パイプ表面のコーティングを示す図である。
【００３３】
このステップでは、具体的には、同図に示すように、冷却パイプ１２ｐをポリイミド溶液（ワニス）に浸漬する。この時、冷却パイプ１２ｐは、内側にポリイミド溶液が入り込まないように、あらかじめ両端をポリイミドテープのような耐熱性のあるテープで封止した状態で、ポリイミド溶液中に浸漬する。この後、冷却パイプ１２ｐをゆっくり引き上げることによって、その表面をポリイミド溶液で被覆（コーティング）する。
【００３４】
その後、冷却パイプ１２ｐを乾燥し（ステップＳ１０８）、さらに、焼付ける（ステップＳ１０９）。これにより、冷却パイプ１２ｐの表面にポリイミド樹脂の絶縁膜が形成される。
【００３５】
なお、上記で説明した各コイルへの皮膜形成（ステップＳ１０１〜Ｓ１０５）と、冷却パイプへの皮膜形成（ステップＳ１０６〜Ｓ１０９）とは、順番が逆でもよいし、平行して行われてもよい。
【００３６】
以上の前処理が終わったのちに、Ｘコイル１２ｘ、Ｙコイル１２ｙ、Ｚコイル１２ｚ、および、冷却パイプ１２ｐを積層することによって、傾斜磁場コイル１２を組み立てる（ステップＳ１１０）。図５は、冷却パイプ１２ｐの巻き付けを示す図であり、図６は、Ｘコイル１２ｘの貼り付けを示す図であり、図７は、Ｙコイル１２ｙの貼り付けを示す図である。
【００３７】
このステップでは、具体的には、まず、図５に示すように、円柱形状に形成された巻き芯２０の周りに、皮膜形成済みの冷却パイプ１２ｐを巻き付ける。続いて、冷却パイプ１２ｐが巻かれた巻き芯２０の表面を、たとえばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）からなるシートで覆い、シートで覆われた巻き芯２０および冷却パイプ１２ｐを、螺旋形状に形成された皮膜形成済みのＺコイル１２ｚの内側に挿入する（図示せず）。
【００３８】
その後、Ｚ軸コイルが巻かれた状態の巻き芯２０をさらにシートで覆い、その上に、図６に示すように、サドル形状に形成された皮膜形成済みのＸコイル１２ｘを貼り付け、さらにその上に、図７に示すように、サドル形状に形成された皮膜形成済みのＹコイル１２ｙを貼り付ける。この状態で、図７に示す断面Ｅをみると、図８に示すように、冷却パイプ１２ｐの層、Ｚコイル１２ｚの層、Ｘコイル１２ｘの層、Ｙコイル１２ｙの層が積層されているのが分かる。
【００３９】
こうして、傾斜磁場コイル１２を組み立てたのちに、各層の間にレジンを含浸させる（ステップＳ１１１）。そして、最後に、含浸させたレジンを硬化させる（ステップＳ１１２）。これにより、図９に示すように、円筒状に形成された傾斜磁場コイル１２が得られる。
【００４０】
このように、レジンを含浸および硬化させる前に、あらかじめ内蔵物の表面にポリイミド樹脂の絶縁膜を形成しておくことによって、図１０に示すように、仮に、コイルとレジンとの境界でクラックや剥離が生じ、そのクラックが進展し、電位差のあるコイル間に達したとしても、絶縁膜によって放電が防がれる。
【００４１】
また、ポリイミド樹脂は伸び率が高いため、レジン含浸時の加熱、冷却などのプロセスを経ても、コイル、冷却パイプなどとの線膨張係数差でクラック、剥離が生じることはない。
【００４２】
上述してきたように、本実施例では、傾斜磁場コイル１２について、Ｘコイル１２ｘ、Ｙコイル１２ｙ、Ｚコイル１２ｚ、冷却パイプ１２ｐなどの内蔵物の表面に絶縁性を有するポリイミド樹脂の皮膜を形成したのちに、当該内蔵物の間にレジンを含浸させ、当該レジンを硬化させているので、コイル間でクラックが生じた場合でも、コイル間の電位差によって発生する放電を防ぐことができる。そして、この傾斜磁場コイル１２を備えることによって、スループットの高い、安定的、信頼性のあるＭＲＩ装置を提供することが可能になる。
【００４３】
なお、本実施例では、ディッピング方式を用いて内蔵物の表面にポリイミド樹脂の絶縁膜を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られるわけではなく、たとえば、絶縁性を有するポリイミドテープを内蔵物に巻き付けることによって皮膜を形成するようにしてもよい。
【００４４】
特に、コイルについて、構造上電位差の高い部位があらかじめ分かる場合、レジンを含浸および硬化する前に、あらかじめその部位の表面にポリイミドテープなどを巻き付けて絶縁効果を持たせておけば、仮に、製造上のばらつき等の原因で内蔵物であるコイルとレジンとの境界にクラック、剥離が生じても、耐電圧性のある傾斜磁場コイルを得ることができる。
【００４５】
なお、ディッピング方式を用いる場合でも、構造上電位差の高い部位のみをポリイミド溶液に浸すことによって、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、ポリイミド樹脂の皮膜を形成する方法については、上述したディッピング方式や、ポリイミドテープによるものに限られるわけではなく、たとえば、内蔵物の表面にポリイミド樹脂をはけ（ブラシ）で塗ったり、スプレーで噴きつけたりする方法や、電着法や蒸着重合法など、他の一般的な被覆加工方法を用いてもよい。
【００４７】
また、本実施例では、ポリイミド樹脂を用いて皮膜を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られるわけではなく、たとえば、ポリエステルウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＭＲＩ装置のレジンとして一般的に使用されているエポキシ樹脂など、同じく絶縁性を有する他の樹脂を用いてもよい。なお、その場合、レジンを硬化させる際に必要となる熱に耐えうる樹脂を用いるのが望ましい。
【００４８】
一方、皮膜の形成に用いられる樹脂（第一の樹脂）だけではなく、コイルや冷却パイプなどの間の位置関係を固定するためのレジンについても、絶縁性を有する樹脂（第二の樹脂）を用いてもよい。その場合、それぞれの樹脂（第一の樹脂および第二の樹脂）は異なる種類のものであってもよいし、同じ種類のものであってもよい。
【００４９】
なお、本実施例では、ｘ，ｙ，ｚ方向の傾斜磁場をそれぞれ発生させるＸコイル、ＹコイルおよびＺコイルと冷却パイプとを備えた傾斜磁場コイルに本発明を適用した場合について説明したが、たとえば、Ｘコイル、ＹコイルおよびＺコイルからなるメインコイルの外側に発生する磁場をキャンセルするためのシールドコイルや、撮像領域内の静磁場不均一を補正するためのシムコイルまたは鉄シム（鉄片）などを内蔵物として備えた傾斜磁場コイルであっても、同様に本発明を適用することが可能である。すなわち、この場合には、あらかじめシールドコイル、シムコイルおよび鉄シムの表面に絶縁性を有する皮膜を形成した上で、各内蔵物の間にレジンを含浸および硬化させる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る傾斜磁場コイルの製造方法、傾斜磁場コイルおよび磁気共鳴イメージング装置は、ＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁場コイルに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施例に係るＭＲＩ装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】本実施例に係る傾斜磁場コイルの製造手順を示すフローチャートである。
【図３】ディッピング方式によるコイル表面のコーティングを示す図である。
【図４】ディッピング方式による冷却パイプ表面のコーティングを示す図である。
【図５】冷却パイプの巻き付けを示す図である。
【図６】Ｘコイルの貼り付けを示す図である。
【図７】Ｙコイルの貼り付けを示す図である。
【図８】図７に示した断面Ｅを示す図である。
【図９】傾斜磁場コイルの外観を示す図である。
【図１０】本実施例に係る傾斜磁場コイルによる硬化を説明するための図である。
【図１１】従来の技術における問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１１    静磁場磁石
１２    傾斜磁場コイル
１２ｘ    Ｘコイル
１２ｙ    Ｙコイル
１２ｚ    Ｚコイル
１２ｐ    冷却パイプ
１３    ＲＦコイル
１４    傾斜磁場電源
１５    送信部
１６    受信部
１７    シーケンス制御装置
１８    寝台装置
１８ａ    天板
１９    コンピュータ
【図１】
2009050466.tif 000003
【図２】
2009050466.tif 000004
【図３】
2009050466.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009050466.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009050466.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2009050466.tif 000013