FI70751C - Spolanordning foer nmr-undersoekningsutrustning - Google Patents

Description

70751 NMR-TUTKIMUSLAITTEISTON KELAJÄRJESTELY -SPOLANORDNIN2 F*R NMR-UNDERSÖKNINGSUTRUSTNING.

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen NMR-tutkimuslaitteen kelajärjestely.

5

On tunnettua, että homogeeninen magneettikenttä voidaan synnyttää käyttäen erityyppisiä perusgeometrioi ta kuten Helm-holzlnparia tai kaksoishelmholz1nparla (Katsuji Kaminishi,

Rev. Sei. Instrum. 52 (3) Mar. 1981) tai päistään kompensoi-10tua solenoidia (Garrett, Journal of Applied Physics, voi.

40 s. 3171, July 1969) tai erillisiä solenoideja. Yleisesti tällaisen kelaston valmistuskustannuksia pidetään verrannollisina keloissa vastushäviöinä kuluvan tehon P ja johteen massan m tuloon, joka toteuttaa yhtälön: 15

Pm = kd^ · B^, missä k on valitusta geometriasta ja johteen materiaalista riippuva verrannol1isuuskerroin, d magneetin kokoa, ennen muuta 20halkaisijaa, kuvaava mitta ja B synnytetty kenttä. Nähdään, että kustannukset riippuvat erittäin voimakkaasti laitteen koosta. Kustannussyistä on siis edullista tehdä magneetti-kelasto mahdollisimman pieneksi, kunhan vain otetaan huomioon, että kysymykseen tulevat, tutkittavat näytteet tai tutkimus-25kohde on mahdollista sijoittaa kelaston sisään. Toisaalta on otettava huomioon, että homogeenisen perusmagneettlken-tän aikaansaavan kelaston johtavissa pinnoissa, nimenomaan kelaston runko-osissa syntyvät pyörrevirrat häiritsevät radiotaajuisen 1ähetinvastaanotinkelan eli ns. rf-kelan sekä 309rad1enttlkelojen toimintaa. Tämä on johtanut siihen, että peruskelasto on jouduttu tekemään 20...30 % rf-kelaa ja gra-dlenttikeloja suuremmaksi, mikä käytännössä on merkinnyt kelaston hinnan 2...3 kertaistumista.

35 70751 2

Keksinnön tarkoituksena on eliminoida edellä mainitut tunnetussa tekniikassa ilmenevät haittapuolet ja aikaansaada tutkimuskohde huomioonottaen kooltaan mahdollisimman pieni ja kustannuksiltaan edullinen NMR-tutkimuslaittelston kelasto-5 järjestely. Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 esitetyllä tavalla siten, että mainitun perusmagneettiken-tän aikaansaavan kelaston runko on tehty ainakin pääasiallisesti sähköä johtamattomasta materiaalista ainakin niissä kelaston osissa, jotka ovat lähellä kohteen tutkittavaa osaa, ja että mainittu 10 korkeataajuuskela on sijoitettu välittömästi mainitun kelaston rungon läheisyyteen. Vaikka perusmagneettikentän aikaansaavan kelaston johde on keksinnönmuka1sessa ratkaisussa myös lähellä rf-kelaa ja gradienttikeloja, kyseisten kelojen kannalta haitallisia pyörrevirtoja ei käytännöllisesti katsoen 15 synny, koska mainittu johde ja nämä kelat ovat toisiaan vastaan kohtisuorissa suunnissa. Siten keksinnön mukaisen järjestelyn etuina saavutetaan laitteiston mahdollisimman pieni koko ja tehon kulutus ja edelleen suhteellisesti pienet kustannukset. Käytettäessä alumiinia johdemateriaalina laitetta 20 voidaan edelleen keventää. Alumiini sopii myös 1ämpölaajene-maltaan hyvin eristeisen kelarungon päälle.

Keksintöä voidaan erityisen edullisesti soveltaa sellaisessa laitteistossa, jossa homogeeninen perusmagneettikenttä aikaan-25 saadaan soienoidikelastol1 a, johon kuuluu solenoidin aksiaali-suunnassa verraten leveä solenoidi ja symmetrisesti tämän molemmin puolin sijoitetut erilliset magneettikentän korjaus-solenoidit. Tällöin viimeksimainitut voidaan haluttaessa tehdä runkorakenteeltaan sähköäjohtavasta materiaalista, mikä 30voi olla edullista esimerkiksi kelaston jäähdytyksen kannalta.

Piirustuksen ainoassa kuviossa on esitetty periaatekuvana eräs keksinnönmukainen, kolme erillistä solenoidia käsittävä kelastoratkaisu, jota seuraavassa selostetaan tarkemmin.

35 3 7 0 7 51

Piirustuksessa tarkoittaa viitenumero 1 keskimmäistä homogeenisen perusmagneettikentän aikaansaavista soienoidi tyyppisistä keloista ja viitenumero 3 symmetrisesti kelan 1 molemmin puolin sijoitettuja korjauskeloja, joiden tarkoituk-5 sena on edesauttaa magneettikentän korkean homogeenisuusas-teen saavuttamista ainakin laitteiston eräällä kuvausalueella 7, jonka kokoa voidaan tarpeen mukaan vaihdella. Kelojen 1 ja 3 runkorakenteita osoittavat vastaavasti viitenumerot 2 ja 4.

10

Edellä mainitun peruskelaston sisään on sijoitettu korkea-taajuuskela 5 runkorakenteineen 6. Tällä kelalla 5 lähetetään radiotaajuisia pulsseja sinänsä tunnetulla tavalla valittuihin kohtiin kuvausalueelle 7 NMR-signaalien aikaan-15 saamiseksi kuvauskohteesta P, joka voi olla esimerkiksi potilas. Samalla tämä kela 5 toimii synnytettyjen NMRsignaa-lien vastaanottajana. Lisäksi laitteistoon kuuluu 1...3 gra-dienttikelaa 9 keskenään kohtisuorien magneettikenttien aikaansaamiseksi kelojen 1 ja 3 synnyttämään perusmagneetti-20 kenttään. Gradienttikelat 9 voidaan valinnan mukaan sijoittaa myös kelojen 1 ja 3 sisään.

Keksinnön mukaisesti valmistamalla kelan 1 runko 2 jostakin sähköä johtamattomasta materiaalista esim. 1asikuituvahvis-25 teisestä epoksista, korkeataajuuskela 5 ja gradienttikelat 9 on mahdollista sijoittaa lähelle kelaa 1, ilman että tästä aiheutuisi häiritseviä toimintaa haittaavia pyörrevirtoja. Näin koko NMR-tutkimuslaittelsto voidaan tehdä suhteellisen pieneksi, millä on oleellinen vaikutus laitteiston valmistus-30 kustannuksiin.

Kelat 3 ovat käytännössä sen verran etäällä korkeataajuus-kelasta 5 ja gradienttikeloista 9, että niiden runkomaterlaa-lin el tarvitse olla sähköä johtamatonta. Myöskään kelan 1 35vars1nainen johdeosa ei käytännössä ole mainittujen pyörre-virtojen kannalta merkityksellinen, koska johde kulkee kohti- 4 70751 suorasti mainittujen kelojen 5 ja 9 suhteen. Kelat 3 on edullista liittää kelaan 1 aksiaalisen siirron sallivalla liitoksella 8, koska tällöin näitä keloja voidaan siirtää aksiaalisuuntaisesti toistensa suhteen ja siten säätää ja 5 vaikuttaa perusmagneettikentän homogeenisuuteen optimaalisen tuloksen saavuttamiseksi.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn sovel1usmuotoon vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten 10 puitteissa.

15 20 25 30 ( 35

Claims (4)

70751 ♦ i 5

1. NMR-tutkimuslaitteiston kelajärjestely, johon kuuluu homogeenisen perusmagneettikentän aikaansaava solenoidi- 5 tyyppinen kelasto (1, 3), tämän sisään sijoitettu radiotaajuisia pulsseja lähettävä ja tutkimuskohteessa aikaansaatuja NMR-signaaleja vastaanottava korkeataajuuskela (5), sekä yksi tai useampia keloja käsittävä magneettikenttä-gradienttikelasto (9), tunnettu siitä, että 10 mainitun perusmagneettikentän aikaansaavan kelaston (1) runko (2) on tehty ainakin pääasiallisesti sähköä johtamattomasta materiaalista ainakin niissä kelaston osissa, jotka ovat lähellä kohteen tutkittavaa osaa, ja että mainittu korkeataajuuskela (5) on sijoitettu 15 välittömästi mainitun kelaston rungon läheisyyteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kelajärjestely, tunnettu siitä, että mainittu materiaali on lasikuitu-vahvisteista epoksia. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kelajärjestely, tunnettu siitä, että mainittu soienoidikelasto on tehty alumiinijohteesta.

4. Jonkin ylläolevan patenttivaatimuksen mukainen kela- järjestely, jossa homogeenisen perusmagneettikentän aikaansaavaan kelastoon kuuluu solenoidiakselin suunnassa verraten leveä solenoidi ja symmetrisesti tämän molemmille puolille sijoitetut, erilliset, solenoidiakselin suunnassa 30 mainittua solenoidia huomattavasti kapeammat korjaus -solenoidit (3), tunnettu siitä, että vain mainitun keskimmäisen solenoidin runko on tehty sähköä johtamattomasta materiaalista.