(57)【要約】  中心軸ｚ方向に垂直な断面形状が楕円形であり、この長径方向（ｘ方向）に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を生成する長径傾斜磁場コイル（ｘメインコイル、９ｘ）と、中心軸ｚ方向に垂直な断面形状が楕円形であり、この短径方向（ｙ方向）に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を生成する短径傾斜磁場コイル（ｙメインコイル、９ｙ）とを有し、長径傾斜磁場コイル（９ｘ）の中心軸方向の長さＬｍｘより、短径傾斜磁場コイル（９ｙ）の中心軸方向の長さＬｍｙが短くなっている。短径傾斜磁場コイル（９ｙ）の磁気エネルギーは、長径傾斜磁場コイル（９ｘ）の磁気エネルギー以下となっている。短径傾斜磁場コイル（９ｙ）によって漏れ磁場の最大値が、長径傾斜磁場コイル（９ｘ）によるそれの最大値以下となっている。これらにより、シールドコイル（２ｂ）のｚ方向長さをできるだけ長くせずに、短径傾斜磁場コイル（９ｙ）の漏れ磁場を低減する。
2012096363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の長径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を磁場空間に生成する長径傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の短径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を前記磁場空間に生成する短径傾斜磁場コイルとを有し、
前記長径傾斜磁場コイルの前記中心軸方向の長さより、前記短径傾斜磁場コイルの前記中心軸方向の長さが短いことを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
【請求項２】
前記短径傾斜磁場コイルの磁気エネルギーが、前記長径傾斜磁場コイルの磁気エネルギー以下となっていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項３】
前記短径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場の最大値が、前記長径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場の最大値以下となっていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項４】
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記長径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する長径用シールドコイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記短径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する短径用シールドコイルとを有し、
前記長径用シールドコイルと前記短径用シールドコイルの前記中心軸方向の長さは、前記磁場空間に磁場強度が均一な静磁場を重畳させる磁石装置の前記中心軸方向の長さ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項５】
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記長径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する長径用シールドコイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記短径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する短径用シールドコイルとを有し、
前記長径用シールドコイルと前記短径用シールドコイルの前記中心軸方向の長さは、等しいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項６】
中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の長径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を磁場空間に生成する長径傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の短径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を前記磁場空間に生成する短径傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記長径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する長径用シールドコイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記短径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する短径用シールドコイルとを有し、
前記長径用シールドコイルの前記中心軸方向の長さより、前記短径用シールドコイルの前記中心軸方向の長さが長いことを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
【請求項７】
前記短径用シールドコイルの前記中心軸方向の長さは、前記磁場空間に磁場強度が均一な静磁場を重畳させる磁石装置の前記中心軸方向の長さを超え、
前記長径用シールドコイルの前記中心軸方向の長さは、前記磁石装置の前記中心軸方向の長さ以下であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項８】
中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の長径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を磁場空間に生成する長径傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の短径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を前記磁場空間に生成する短径傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記中心軸方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を前記磁場空間に生成する中心軸傾斜磁場コイルとを有し、
前記短径傾斜磁場コイルに対する前記磁場空間の側に、前記長径傾斜磁場コイルと前記中心軸傾斜磁場コイルが設けられることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
【請求項９】
中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の長径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を磁場空間に生成する長径傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の短径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を前記磁場空間に生成する短径傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記中心軸方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を前記磁場空間に生成する中心軸傾斜磁場コイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記長径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する長径用シールドコイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記短径傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する短径用シールドコイルと、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が円形であり、前記中心軸傾斜磁場コイルによって前記磁場空間以外の空間に生じる漏れ磁場を抑制する長径用シールドコイルとを有し、
前記長径用シールドコイルと前記長径用シールドコイルに対する前記磁場空間の側に、前記短径用シールドコイルが設けられることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
【請求項１０】
請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置を備え、
前記磁場空間を、撮像領域とする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】
本発明は、傾斜磁場コイル装置に関し、さらに、この傾斜磁場コイル装置を備えた磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング(MRI; Magnetic Resonance Imaging)装置では、磁石装置が生成する均一な静磁場中（撮像領域）に被検体（通常人体）を挿入してＲＦパルスを照射し、被検体で発生する磁気共鳴信号を受信して、医療診断用等の断層画像を取得する。このとき、傾斜磁場コイル装置は、被検体が置かれた撮像領域に、磁石装置の二重円筒形状の軸方向（ｚ軸方向）、ｚ軸方向に垂直で床に対して平行な横方向（ｘ軸方向）、ｚ軸方向とｘ軸方向に垂直で床に対しても垂直な縦方向（ｙ軸方向）のそれぞれに、線形に変化する傾斜磁場をパルス状に生成する。これにより、磁気共鳴信号に被検体（撮像領域）内の位置情報を付与することができる。一方で、傾斜磁場コイル装置は、撮像領域以外の領域には、不要な磁場（漏れ磁場）を作り、この漏れ磁場が周囲の構造物に渦電流を発生させ、渦電流が作る磁場が断層画像に悪影響を及ぼす。そこで、ＭＲＩ装置では、漏れ磁場の発生を抑制するために、傾斜磁場を作るメインコイルに加えて、メインコイルとは反対の方向に電流が流れるシールドコイルが設けられている。【０００３】
傾斜磁場コイルは、二重円筒形状の磁石装置の内筒壁に沿うように、ｚ軸に垂直な断面の形状を円形とする円筒形状であることが一般的であるが、被検体が傾斜磁場コイルの内筒壁内に挿入される際の圧迫感を低減するため、円形の断面の形状を人型に近づけ横長にすることが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。特許文献１では、傾斜磁場コイルのメインコイル及びシールドコイルのｚ軸に垂直な断面の形状が、横長の楕円形になっている。また、特許文献１では、断面の形状が楕円形のメインコイルと、このメインコイルの外側に配置されてその断面形状が円形のシールドコイルを備える傾斜磁場コイルが提案されている。【０００４】
前記のように、横長の楕円形では、楕円形の長径がｘ方向を向き、短径がｙ方向を向く。このような横長の楕円形で、ｘ方向に傾斜磁場を作るｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）と、ｙ方向に傾斜磁場を作るｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）が形成されることになる。この場合、撮像領域の中心（ｚ軸）までの距離が、ｙメインコイルの対をなす一方の中央のある（ｙ軸上の）位置に対して、ｘメインコイルの対をなす一方の中央のある（ｘ軸上の）位置の方が遠いため、撮像領域にｘメインコイルとｙメインコイルが同じ大きさの磁場を生成するには、ｘメインコイルの磁気エネルギーを大きくする必要があった。特許文献２では、この問題を解決するため、ｘメインコイルをｙメインコイルの内側（撮像領域側）に配置し、ｙシールドコイル（短径用シールドコイル）をｘシールドコイル（長径用シールドコイル）の内側（撮像領域側）に配置している。【０００５】
また、特許文献３では、前記渦電流を最小限に抑えるため、シールドコイルのｚ方向の長さを磁石装置のｚ方向の長さよりも長くした傾斜磁場コイル装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２７４７８号公報
【特許文献２】特開２００７−２９６１９５号公報
【特許文献３】特開２００１−２１２１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
被検体が傾斜磁場コイルの内筒壁内に挿入される際の圧迫感を低減するため、撮像領域に近い傾斜磁場コイルのメインコイルをｚ軸に垂直な断面を横長の楕円形とし、磁石装置に近い傾斜磁場コイルのシールドコイルを磁石装置の内周壁（一般に円形）に合わせｚ軸に垂直な断面を円形にした場合を考える。この場合、メインコイルの楕円形の長軸（長径）方向に傾斜磁場を生成するｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）は、ｚ軸（中心軸）を挟んでｘ方向に対向した一対のコイルを有し、短軸（短径）方向に傾斜磁場を生成するｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）は、ｚ軸（中心軸）を挟んでｙ方向に対向した一対のコイルを有している。ｘメインコイルの対をなすそれぞれのコイルの中央に比べて、ｙメインコイルの対をなすそれぞれのコイルの中央は、傾斜磁場を生成する撮像領域の中心であるｚ軸に近いが、シールドコイルには遠い。メインコイルとシールドコイルが離れていると十分な磁気遮蔽効果が得られないため、ｘメインコイルに対して、ｙメインコイルの漏れ磁場が大きくなる。漏れ磁場を抑えるためには、シールドコイルのｚ方向長さを伸ばせばよいが、ＭＲＩ装置全体の長さが長くなるため、被検体の圧迫感を低減させるためには、シールドコイルのｚ方向長さを磁石装置の長さ程度にするのが望ましい。【０００８】
そこで、本発明の目的は、シールドコイルのｚ方向長さをできるだけ長くせずに、ｙメインコイルの漏れ磁場を低減することが可能な傾斜磁場コイル装置を提供することであり、さらに、その傾斜磁場コイル装置を備えたＭＲＩ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、
中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の長径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を磁場空間（撮像領域）に生成する長径傾斜磁場コイル（ｘメインコイル）と、
前記中心軸方向に垂直な断面形状が楕円形であり、前記楕円形の短径方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場を前記磁場空間に生成する短径傾斜磁場コイル（ｙメインコイル）とを有し、
前記長径傾斜磁場コイル（ｘメインコイル）の前記中心軸方向の長さより、前記短径傾斜磁場コイル（ｙメインコイル）の前記中心軸方向の長さが短い傾斜磁場コイル装置であることを特徴としている。また、この傾斜磁場コイル装置を備えたＭＲＩ装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シールドコイルのｚ方向長さをできるだけ長くせずに、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）の漏れ磁場を低減することが可能な傾斜磁場コイルを提供でき、さらに、この傾斜磁場コイルを備えたＭＲＩ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置をｘｙ平面で切断した断面図であり、（ｂ）は、ｙｚ平面で切断した断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置をｙｚ平面で切断した断面図である。
【図４】ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）とｙシールドコイル（短径用シールドコイル）の位置関係を示す配置図であり、（ａ）は、ｙシールドコイルのｚ方向の長さがｙメインコイルに対して十分長い場合（第１の実施形態の変形例１）であり、（ｂ）は、ｙメインコイルのｚ方向の長さがｙシールドコイルに対して十分短い場合（第１の実施形態の変形例２）であり、（ｃ）は、ｙメインコイルとｙシールドコイルの間隔がそれらの長さの差に対して十分に狭い場合（第１の実施形態の変形例３）である。
【図５】（ａ）は、比較例１の傾斜磁場コイル装置をｘｙ平面で切断した断面図であり、（ｂ）は、ｙｚ平面で切断した断面図である。
【図６】比較例１のｙメインコイルとｙシールドコイルによって、領域Ｃｙ１に生じた磁束密度のｚ軸に垂直なｙ成分と、ｘメインコイルとｘシールドコイルによって、領域Ｃｘ１に生じた磁束密度のｚ軸に垂直なｘ成分とを示すグラフである。
【図７】（ａ）は、比較例２の傾斜磁場コイル装置をｘｙ平面で切断した断面図であり、（ｂ）は、ｙｚ平面で切断した断面図である。
【図８】比較例２のｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）とｙシールドコイル（短径用シールドコイル）によって、領域Ｃｙ２に生じた磁束密度のｚ軸に垂直なｙ成分と、ｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）とｘシールドコイル（長径用シールドコイル）によって、領域Ｃｘ２に生じた磁束密度のｚ軸に垂直なｘ成分とを示すグラフである。
【図９Ａ】第１の実施形態のｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）とｙシールドコイル（短径用シールドコイル）により領域Ｃｙ２に生じる磁束密度のｚ軸に垂直なｙ成分の最大値の、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）のｚ方向の長さに対するグラフである。
【図９Ｂ】第１の実施形態のｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）とｙシールドコイル（短径用シールドコイル）に蓄えられる磁気エネルギーの、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）のｚ方向の長さに対するグラフである。
【図１０Ａ】（ａ）は、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）を、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図であり、（ｂ）は、ｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）を、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図である。
【図１０Ｂ】（ａ）は、ｙシールドコイル（短径用シールドコイル）を、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図であり、（ｂ）は、ｘシールドコイル（長径用シールドコイル）を、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置をｘｙ平面で切断した断面図であり、（ｂ）は、ｙｚ平面で切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図２に、本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置１００の斜視図を示す。ＭＲＩ装置１００は、ベッド４１に寝たままの状態で被検体４０が挿入される撮像領域７に均一な静磁場を生成する磁石装置１と、撮像領域７に位置情報を付与するために空間的に磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場をパルス状に発生させる傾斜磁場コイル装置２と、被検体４０に高周波パルスを照射するＲＦコイル３と、被検体４０からの磁気共鳴信号を受信する受信コイル（図示省略）と、受信した磁気共鳴信号を処理して前記断層画像を表示するコンピュータシステム（図示省略）とを有している。そして、ＭＲＩ装置１００によれば、均一な静磁場中（撮像領域７）に置かれた被検体４０に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体４０の物理的、化学的性質を表す断層画像を得ることができ、その断層画像は、特に、医療用として用いられている。磁石装置１と、傾斜磁場コイル装置２と、ＲＦコイル３とは、筒状であり、筒状の中心軸は互いに概ね一致し、ｚ軸方向を向いている。なお、ｙ軸方向は垂直方向上向きに設定されている。ｘ軸方向は、水平方向に設定され、さらに、ｚ軸方向からｙ軸方向にネジを回したときにネジの進む方向に設定されている。磁石装置１の外周は、中空円筒型容器である真空容器６で構成されている。中空円筒型容器である真空容器６の内筒壁内側（中空円筒型容器の外部）に、傾斜磁場コイル装置２と、ＲＦコイル３が配置されている。
【００１４】
傾斜磁場コイル装置２は、撮像領域７側に配置されるメインコイル２ａと、真空容器６側に配置されるシールドコイル２ｂを有している。メインコイル２ａは、撮像領域７に傾斜磁場を発生させるが、中空円筒型容器である真空容器６の置かれる領域にも、いわゆる漏れ磁場を発生させる。この中空円筒型容器である真空容器６の置かれる領域への漏れ磁場を抑制するために、シールドコイル２ｂには、メインコイル２ａとは反対方向の電流が流されるようになっている。
【００１５】
メインコイル２ａは、ｚ軸方向に線形に磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させるｚメインコイル（中心軸傾斜磁場コイル）９ｚと、ｘ軸方向に線形に磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させるｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）９ｘと、ｙ軸方向に線形に磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させるｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙとを有している。ｚメインコイル９ｚとｘメインコイル９ｘとｙメインコイル９ｙのそれぞれに、順番にパルス状の電流を印加することで、対応するそれぞれの方向に傾斜した傾斜磁場を発生させ、磁気共鳴信号に被検体４０（撮像領域７）内の位置情報を付与することができる。
【００１６】
シールドコイル２ｂは、ｚメインコイル９ｚが発生させる漏れ磁場を抑制するｚシールドコイル（中心軸用シールドコイル）１０ｚと、ｘメインコイル９ｘが発生させる漏れ磁場を抑制するｘシールドコイル（長径用シールドコイル）１０ｘと、ｙメインコイル９ｙが発生させる漏れ磁場を抑制するｙシールドコイル（短径傾斜磁場コイル）１０ｙとを有している。
【００１７】
図３に、本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００をｙ軸とｚ軸を含む平面（ｙｚ平面）で切断した断面図を示す。ＭＲＩ装置１００は、撮像領域７に形成される静磁場８の向きが水平方向（ｚ軸方向）である水平磁場型ＭＲＩ装置である。また、前記したように互いに直角になるようにｘ軸とｙ軸とｚ軸を設定し、原点は撮像領域７の中心すなわち中空円筒型容器である真空容器６の中心付近に設定している。磁石装置１には、ｚ＝０面に対して左右（ｚ＜０とｚ＞０の部分）で対を成すように、静磁場メインコイル１ａと、静磁場の周囲への漏れを抑制する静磁場シールドコイル１ｂが設けられている。これらのコイル１ａ、１ｂはそれぞれ、ｚ軸を共通の中心軸とする円環形状をしている。静磁場メインコイル１ａの外径より、静磁場シールドコイル１ｂの内径の方が大きくなっている。また、これらのコイル１ａ、１ｂには、超伝導コイルを利用することが多く、その場合、コイル１ａ、１ｂは、３層構造の容器内に収納されることになる。まず、コイル１ａ、１ｂは、冷媒の液体ヘリウム（Ｈｅ）と共にヘリウム容器４内に収容される。ヘリウム容器４は内部への熱輻射を遮断する輻射シールド５に内包されている。そして、中空円筒型容器である真空容器６は、ヘリウム容器４及び輻射シールド５を収容しつつ、内部を真空に保持している。真空容器６は、普通の室温の室内に配置されても、真空容器６内が真空になっているので、室内の熱が伝導や対流で、ヘリウム容器４に伝わることはない。また、輻射シールド５は、室内の熱が輻射によって真空容器６からヘリウム容器４に伝わることを抑制している。このため、コイル１ａ、１ｂは、液体ヘリウムの温度である極低温に安定して設定することができ、超伝導電磁石として機能させることができる。ヘリウム容器４と、輻射シールド５と、真空容器６には、不必要な磁場が発生しないように非磁性の部材が用いられ、さらに、真空を保持しやすいことから非磁性の金属が用いられる。このため、ヘリウム容器４と、輻射シールド５と、特に、最外周に配置される真空容器６には、前記渦電流が発生し易い状況にある。
【００１８】
傾斜磁場コイル装置２は筒状の形状を有し、ＲＦコイル３と撮像領域７を内蔵するように配置されている。傾斜磁場コイル装置２の外筒壁は、中空円筒型容器である真空容器６の内筒壁に沿い対向するように形成されている。
【００１９】
ＲＦコイル３も筒状の形状を有し、撮像領域７を内蔵するように配置されている。ＲＦコイル３の外筒壁は、傾斜磁場コイル装置２の内筒壁に沿い対向するように形成されている。ＲＦコイル３は、撮像領域７に高周波パルスを照射する。受信コイル（図示省略）は被検体４０からの磁気共鳴信号を受信し、コンピュータシステム（図示省略）に送信する。コンピュータシステムは、受信コイルからの磁気共鳴信号を受け取ると、この磁気共鳴信号を処理して被検体４０の断層画像を作成し表示する。
【００２０】
図１（ａ）に、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２をｘ軸とｙ軸を含む平面（ｘｙ平面）で切断した断面図を示す。（傾斜磁場）メインコイル２ａの外側に、（傾斜磁場）シールドコイル２ｂが配置されている。（傾斜磁場）メインコイル２ａの断面形状が楕円形になっており、（傾斜磁場）シールドコイル２ｂの断面形状が（真）円形になっている。（傾斜磁場）メインコイル２ａでは、ｘ軸方向が長軸（長径）となり、ｙ軸方向が短軸（短径）となっている。
【００２１】
メインコイル２ａは、ｚ軸方向に線形に磁場強度が変化する傾斜磁場を磁場領域（７）に発生させるｚメインコイル（中心軸傾斜磁場コイル）９ｚと、ｘ軸方向（長径方向）に線形に磁場強度が変化する傾斜磁場を磁場領域（７）に発生させるｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）９ｘと、ｙ軸方向（短径方向）に線形に磁場強度が変化する傾斜磁場を磁場領域（７）に発生させるｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙとを有している。そして、メインコイル２ａのｘメインコイル９ｘとｙメインコイル９ｙとｚメインコイル９ｚが傾斜磁場を発生させる磁場領域（７）が、ＭＲＩ装置１００の撮像領域７（図２参照）に重畳し一致するように、傾斜磁場コイル装置２はＭＲＩ装置１００に備えられている。メインコイル２ａのｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）９ｘとｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙとｚメインコイル（中心軸傾斜磁場コイル）９ｚは、撮像領域７（ｚ軸）側からこの順で、図示しない絶縁層を挟んで積層されている。
【００２２】
シールドコイル２ｂは、ｚシールドコイル（中心軸用シールドコイル）１０ｚと、ｘシールドコイル（長径用シールドコイル）１０ｘと、ｙシールドコイル（短径傾斜磁場コイル）１０ｙとを有している。シールドコイル２ｂのｚシールドコイル（中心軸用シールドコイル）１０ｚとｙシールドコイル（短径用シールドコイル）１０ｙとｘシールドコイル（長径用シールドコイル）１０ｘは、撮像領域７（ｚ軸）側からこの順で、図示しない絶縁層を挟んで積層されている。
【００２３】
これらの順で積層する理由を、次に述べる。ｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）９ｘは、ｚ軸（中心軸）を挟んでｘ方向に対向した一対のコイルを有し、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙは、ｚ軸（中心軸）を挟んでｙ方向に対向した一対のコイルを有している。ｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）９ｘの対をなすそれぞれのコイルの中央は、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙの対をなすそれぞれのコイルの中央に比べて、傾斜磁場を生成する撮像領域７の中心（ｚ軸）からの距離が遠いため、同じ大きさの磁場強度の傾斜磁場を生成するためには、ｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）９ｘは、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙより大きな磁気エネルギーを要する。この磁気エネルギーをなるべく小さくするために、ｘメインコイル９ｘを、ｙメインコイル９ｙより撮像領域７（ｚ軸）側に近づけている。ｘシールドコイル１０ｘは、ｘメインコイル９ｘとの相互作用を小さくして、ｘメインコイル９ｘが作る傾斜磁場が小さくなりにくいように、ｘメインコイル９ｘからなるべく離し、シールドコイル２ｂの中で、最も外側に配置している。
【００２４】
また、ｚメインコイル（中心軸傾斜磁場コイル）９ｚは、コイルパターンの違いから、ｘメインコイル９ｘとｙメインコイル９ｙと比べて、小さな磁気エネルギーで、大きな磁場強度の傾斜磁場を生成することができる。このため、ｚメインコイル９ｚは、メインコイル２ａの最も外側に配置されている。ｚシールドコイル１０ｚは、ｚメインコイル９ｚと近づけて相互作用が大きくなっても、中心軸傾斜磁場コイル全体としての磁気エネルギーは長径傾斜磁場コイル及び短径傾斜磁場コイルと比べて大きくならないことから、シールドコイル２ｂの中で、最も内側に配置している。これらの配置の結果、メインコイル９ｘ、９ｙ、９ｚのｚ軸側からの配置の順番が決定でき、シールドコイル１０ｘ、１０ｙ、１０ｚのｚ軸側からの配置の順番が決定できる。
【００２５】
前記では、磁気エネルギーを均一にする観点から、メインコイル９ｘ、９ｙ、９ｚと、シールドコイル１０ｘ、１０ｙ、１０ｚのｚ軸側からの順番（積層順、距離）による配置について説明した。次に、磁石装置１側への漏れ磁場を低減させる観点から、メインコイル９ｘ、９ｙ、９ｚと、シールドコイル１０ｘ、１０ｙ、１０ｚの配置について、特に、漏れ磁場の大きくなりやすいｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの配置について説明する。
【００２６】
ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｘｙ、ｄｙｙは、ｙメインコイル９ｙの断面形状が楕円形であるので、長径方向（ｘ方向）の間隔ｄｘｙと、短径方向（ｙ方向）の間隔ｄｙｙとで異なっている。そして、長径方向（ｘ方向）の間隔ｄｘｙより、短径方向（ｙ方向）の間隔ｄｙｙが広くなっている（ｄｘｙ＜ｄｙｙ）。なお、コイルの間隔は、コイル毎にコイルが配置される曲面を想定し、コイル毎の曲面及びその延長面の相互の間の距離（間隔）としている。
【００２７】
同様に、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｘｘ、ｄｙｘは、ｘメインコイル９ｘの断面形状が楕円形であるので、長径方向（ｘ方向）の間隔ｄｘｘと、短径方向（ｙ方向）の間隔ｄｙｘとで異なっている。そして、長径方向（ｘ方向）の間隔ｄｘｘより、短径方向（ｙ方向）の間隔ｄｙｘが広くなっている（ｄｘｘ＜ｄｙｘ）。
【００２８】
また、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘとで、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙを挟むように配置されているので、長径方向（ｘ方向）でも、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｘｘは、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｘｙより広くなり（ｄｘｙ＜ｄｘｘ）、短径方向（ｙ方向）でも、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｙｘは、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｙｙより広くなっている（ｄｙｙ＜ｄｙｘ）。
【００２９】
そして、ｙメインコイル９ｙとｘメインコイル９ｘの断面形状が楕円形であるので、短径方向（ｙ方向）におけるｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｙｙは、長径方向（ｘ方向）におけるｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｘｘより広くなっている（ｄｘｘ＜ｄｙｙ）。
【００３０】
また、ｙメインコイル９ｙは、ｚ軸（中心軸）を挟んでｙ方向に対向した一対のコイルを有している。ｙメインコイル９ｙの対をなすそれぞれのコイルの中央は、短径方向（ｙ軸上）に配置されている。そして、この対をなすコイルの中央（ｙ軸）に近いほど大きな磁場を作ることで、内側には傾斜磁場を生成し、外側には漏れ磁場を生成する。
【００３１】
同様に、ｘメインコイル９ｘは、ｚ軸（中心軸）を挟んでｘ方向に対向した一対のコイルを有している。ｘメインコイル９ｘの対をなすそれぞれのコイルの中央は、長径方向（ｘ軸上）に配置されている。そして、この対をなすコイルの中央（ｘ軸）に近いほど大きな磁場を作ることで、内側には傾斜磁場を生成し、外側には漏れ磁場を生成する。
【００３２】
シールドコイル１０ｙ、１０ｘは、メインコイル９ｙ、９ｘに近いほど、漏れ磁場を抑制する効果がある。そこで、一見すると、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘとで、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙを挟むように配置されているので、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔（ｄｘｘ、ｄｙｘ）が、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔（ｄｘｙ、ｄｙｙ）より広くなる関係がどこでも成立しているように思われるが、そうではなく、ｙ軸上におけるｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｙｙは、ｘ軸上におけるｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｘｘより広くなっている（ｄｘｘ＜ｄｙｙ）。
【００３３】
前記をまとめると、ｙメインコイル９ｙはｙ軸周辺から主たる漏れ磁場を生成し、ｘメインコイル９ｘはｘ軸周辺から主たる漏れ磁場を生成しているところ、ｙ軸上におけるｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｙｙは、ｘ軸上におけるｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｘｘより広くなっているので、ｙシールドコイル１０ｙは主たる漏れ磁場の磁気遮蔽効果に劣り、これにより、全体として見た場合にも、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの方が、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘより、漏れ磁場が大きくなりやすい。
【００３４】
図１（ｂ）に、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２をｙ軸とｚ軸を含む平面（ｙｚ平面）で切断した断面図を示す。ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの方が、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘより、漏れ磁場が大きくなりやすいのを解消するために、ｘメインコイル９ｘの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｍｘより、ｙメインコイル９ｙの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｍｙが短くなっている（Ｌｍｙ＜Ｌｍｘ）。これにより、効果的にｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減することができる。なお、図１（ｂ）では、ｚメインコイル９ｚの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｍｚは、ｘメインコイル９ｘの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｍｘに等しくしている（Ｌｍｘ＝Ｌｍｚ）が、これに限らず、長さＬｍｚと長さＬｍｘとを違えてもよい（Ｌｍｘ≠Ｌｍｚ）。また、図１（ｂ）では、ｙシールドコイル１０ｙの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｓｙと、ｘシールドコイル１０ｘの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｓｘと、ｚシールドコイル１０ｚの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｓｚとは、互いに等しくしている（Ｌｓｙ＝Ｌｓｘ＝Ｌｓｚ）が、これに限らず、長さＬｓｚと長さＬｓｘとを違えてもよく（Ｌｓｘ≠Ｌｓｚ）、長さＬｓｚと長さＬｓｙとを違えてもよい（Ｌｓｙ≠Ｌｓｚ）。また、ｙシールドコイル１０ｙの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｓｙと、ｘシールドコイル１０ｘの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｓｘと、ｚシールドコイル１０ｚの中心軸方向（ｚ方向）の長さ（の半分）Ｌｓｚとは、磁石装置１（真空容器６）の中心軸方向の長さＬ０（図４（ａ）参照）以下になっている（Ｌｓｙ，Ｌｓｘ，Ｌｓｚ≦Ｌ０）。
【００３５】
（第１の実施形態の変形例１）
図４（ａ）に、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙとｙシールドコイル（短径用シールドコイル）１０ｙとｘシールドコイル（長径用シールドコイル）１０ｘのｙｚ平面の断面図の第１象限を示す。図４（ａ）では、第１の実施形態の変形例１として、ｙシールドコイル（短径用シールドコイル）１０ｙのｚ方向の長さ（の半分）Ｌｓｙが、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙのｚ方向の長さ（の半分）Ｌｍｙに対して十分長い場合（Ｌｓｙ＞＞Ｌｍｙ（基準））を示している。理想的には、ｙシールドコイル１０ｙの長さＬｓｙを無限に長くすれば、真空容器６（磁石装置１）側への漏れ磁場をゼロにすることができる。しかし、実際には、長さＬｓｙを無限に長くすることはできない。図４（ａ）に示すように、ｙシールドコイル１０ｙのｚ方向の長さＬｓｙが、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙに対して十分長くしている。ここで、十分長いとは、長さＬｍｙとＬｓｙの差分αａ（＝Ｌｓｙ−Ｌｍｙ）と、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βａとが、関係式αａ＞＞βａを満たす、すなわち、関係式βａ／αａ＝ε（εは十分小さい値（例えば０．２以下））を満たすことである。
【００３６】
そして、ｙシールドコイル１０ｙのｚ方向の長さＬｓｙは、ｘシールドコイル１０ｘのｚ方向の長さＬｓｘより長くなっている（Ｌｓｙ＞Ｌｓｘ）。ＭＲＩ装置１００の外形寸法は、概ね磁石装置１の外形寸法で決定されているので、ｘシールドコイル１０ｘとｚシールドコイル１０ｚは、磁石装置１から突出しないような寸法に設定されている。具体的には、ｘシールドコイル１０ｘのｚ方向の長さＬｓｘは、磁石装置１（真空容器６）の前記中心軸方向の長さ（の半分）Ｌ０以下である（Ｌｓｘ≦Ｌ０）。これらにより、ｙシールドコイル１０ｙのｚ方向の長さＬｓｙは、磁石装置１（真空容器６）の中心軸方向（ｚ方向）の長さＬ０より長くなっている（Ｌｓｙ＞Ｌ０）。これによれば、磁石装置１から、ｙシールドコイル１０ｙだけが突出しているので、これによる圧迫感は小さく、効果的にｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減することができる。
【００３７】
（第１の実施形態の変形例２）
図４（ｂ）に、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙとｙシールドコイル（短径用シールドコイル）１０ｙのｙｚ平面の断面図の第１象限を示す。図４（ｂ）では、第１の実施形態の変形例２として、ｙシールドコイル（短径用シールドコイル）１０ｙのｚ方向の長さ（の半分）Ｌｓｙに対して、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙのｚ方向の長さ（の半分）Ｌｍｙが、十分短い場合（Ｌｓｙ（基準）＞＞Ｌｍｙ）を示している。図４（ｂ）に示すように、ｙシールドコイル１０ｙのｚ方向の長さＬｓｙを、磁石装置１（真空容器６）のｚ方向の長さＬ０と等しくしている（Ｌｓｙ＝Ｌ０）。そして、ｙシールドコイル１０ｙのｚ方向の長さＬｓｙに対して、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙを十分短くしている。ここで、十分短いとは、長さＬｍｙとＬｓｙの差分αｂ（＝Ｌｓｙ−Ｌｍｙ）と、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βｂとが、関係式αｂ＞＞βｂを満たす、すなわち、関係式βｂ／αｂ＝ε（εは十分小さい値（例えば０．２以下））を満たすことである。これによれば、磁石装置１から、傾斜磁場コイル装置２は突出しておらず、圧迫感を大きくすることなく、効果的にｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減することができる。
【００３８】
（第１の実施形態の変形例３）
図４（ｃ）に、ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）９ｙとｙシールドコイル（短径用シールドコイル）１０ｙのｙｚ平面の断面図の第１象限を示す。図４（ｃ）では、第１の実施形態の変形例３として、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βｃが、ｙメインコイル９ｙの長さＬｍｙとｙシールドコイル１０ｙの長さＬｓｙの差分αｃ（＝Ｌｓｙ−Ｌｍｙ）に対して十分に小さい場合を示している（αｃ（基準）＞＞βｃ）。図４（ｃ）に示すように、ｙシールドコイル１０ｙのｚ方向の長さＬｓｙを、磁石装置１（真空容器６）のｚ方向の長さＬ０と等しくしている（Ｌｓｙ＝Ｌ０）。そして、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βｃを、長さＬｍｙと長さＬｓｙの差分αｃ（＝Ｌｓｙ−Ｌｍｙ）に対して十分に小さくしている。ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βｃが、狭くなれば、容易にｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減することができる。ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βｃを狭くするには、図１に示した積層構造を有する傾斜磁場メインコイル２ａにおけるｙメインコイル９ｙの積層順を外側（磁石装置１側）にし、積層構造を有する傾斜磁場シールドコイル２ｂにおけるｙシールドコイル１０ｙの積層順を内側（中心軸（ｚ軸）側）にすればよい。これによっても、圧迫感を大きくすることなく、効果的にｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減することができる。
【００３９】
図４（ｂ）に示したｙシールドコイル１０ｙの長さＬｓｙに対して、ｙメインコイル９ｙの長さＬｍｙを、十分短くした（Ｌｓｙ（基準）＞＞Ｌｍｙ）場合は、ｙメインコイル９ｙのターン数を確保するため電流密度が大きくなり、それに合わせて磁気エネルギーが大きくなるため、ｙメインコイル９ｙの長さＬｍｙを適度な範囲で決めることができれば、ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減できるだけでなく、撮像領域７に生成する傾斜磁場に必要な磁場強度を確保することができる。前記の考えは、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘにも当てはめることができる。すなわち、ｘシールドコイル１０ｘのｚ方向の長さＬｓｘ（図１（ｂ）参照）を、磁石装置１（真空容器６）のｚ方向の長さＬ０と等しくして（Ｌｓｘ＝Ｌ０）、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘ（図１（ｂ）参照）を短くするとよい。図１（ａ）に示すように、ｘメインコイル９ｘは長径によって遠くなった位置から傾斜磁場を撮像領域（磁場領域）７に生成するものであり、磁気エネルギーが元々ｙメインコイル９ｙより大きいため、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘ（図１（ｂ）参照）を短くする余裕はほとんどない。ただし、前記したように、長径方向（ｘ方向）におけるｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｘｘは、短径方向（ｙ方向）におけるｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｙｙより狭くなっている（ｄｘｘ＜ｄｙｙ）ため、漏れ磁場は、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの方が、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙより小さくなっている。よって、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの漏れ磁場の大きさを、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの漏れ磁場相当になるように、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘに対して、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙを短くするのが適当な方法であるといえる。なお、ｚメインコイル９ｚとｚシールドコイル１０ｚのｚ方向の長さＬｍｚ、Ｌｓｚに関しては、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘのｚ方向の長さＬｍｘ、Ｌｓｘと等しくしても違えても良い。
【００４０】
次に、前記した漏れ磁場を低減するために、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘに対して、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙを短くすることが有効であることを後記する数値計算で確かめる。
【００４１】
図５（ａ）に、比較例１の傾斜磁場コイル装置２Ａをｘｙ平面で切断した断面図を示し、図５（ｂ）に、比較例１の傾斜磁場コイル装置２Ａをｙｚ平面で切断した断面図を示す。図５（ａ）に示すように、比較例１が、第１の実施形態と異なっている点は、（傾斜磁場）メインコイル２ａの断面形状が円形になっている点である。また、シールドコイル２ｂのｚシールドコイル１０ｚとｘシールドコイル１０ｘとｙシールドコイル１０ｙが、撮像領域（磁場空間）７側からこの順で積層されている点が異なっている。ｘメインコイル９ｘとｙメインコイル９ｙの断面形状はともに円形であるため、両者の磁気エネルギーは同一径に配置されれば等しくなる。しかし、実際には互いに干渉しないように径方向にずらしてｘメインコイル９ｘとｙメインコイル９ｙは配置される。ｘメインコイル９ｘはｙメインコイル９ｙの内側（中心軸側）に配置されているので、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘとに対するｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの磁気エネルギーのずれを最小限に抑えるために、ｘシールドコイル１０ｘとｙシールドコイル１０ｙの積層順を第１の実施形態とは変え、ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘの間隔ｄｘｘ、ｄｙｘと、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔ｄｘｙ、ｄｙｙを等しくしている（ｄｙｘ＝ｄｘｘ＝ｄｙｙ＝ｄｘｙ）。なお、磁場を生成しやすい、ｚメインコイル９ｚはメインコイル２ａの最も外側、ｚシールドコイル１０ｚはシールドコイル２ｂの最も内側に配置している。
【００４２】
また、図５（ｂ）に示すように、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘとｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙとｚメインコイル９ｚのｚ方向の長さＬｍｚは等しくなっている（Ｌｍｘ＝Ｌｍｙ＝Ｌｍｚ）。また、ｘシールドコイル１０ｘのｚ方向の長さＬｓｘとｙシールドコイル１０ｙのｚ方向の長さＬｓｙとｚシールドコイル１０ｚのｚ方向の長さＬｓｚは等しくなっている（Ｌｓｘ＝Ｌｓｙ＝Ｌｓｚ）。
【００４３】
図６に、数値計算により求めた、比較例１のｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙによって、領域Ｃｙ１に生じた磁束密度（漏れ磁場）のｚ軸に垂直なｙ成分と、比較例１のｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘによって、領域Ｃｘ１に生じた磁束密度（漏れ磁場）のｚ軸に垂直なｘ成分とを示す。ここで、領域Ｃｙ１は、図５（ａ）と（ｂ）に示すように、シールドコイル２ｂから短径方向に離れ、シールドコイル２ｂのｚ方向の端部のｚ座標ｚａ〜ｚｂの範囲の領域のことである。特に、ｚ座標ｚｂは、シールドコイル２ｂの端面のｚ座標に一致している。領域Ｃｘ１は、シールドコイル２ｂから長径方向に離れ、シールドコイル２ｂのｚ方向の端部のｚ座標ｚａ〜ｚｂの範囲の領域のことである。領域Ｃｙ１と、領域Ｃｘ１は、磁石装置１（図２参照）が配置される領域の中で、それぞれの漏れ磁場が最も大きくなる領域であると考えられる。
【００４４】
領域Ｃｘ１における（ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘによる）磁束密度分布は実線で描き、領域Ｃｙ１における（ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙによる）磁束密度分布は一点鎖線で描いている。それぞれの磁束密度分布は、互いによく一致し、ともにｚ座標ｚｐにおいて最大値を取っている。なお、領域Ｃｙ１の磁束密度分布が、領域Ｃｘ１の磁束密度分布よりわずかに大きくなっているのは、ｙメインコイル９ｙがｘメインコイル９ｘよりも外側にあり、ｙシールドコイル１０ｙがｘシールドコイル１０ｘよりも外側にあるからである。
【００４５】
図７（ａ）に、比較例２の傾斜磁場コイル装置２Ｂをｘｙ平面で切断した断面図を示し、図７（ｂ）に、比較例２の傾斜磁場コイル装置２Ｂをｙｚ平面で切断した断面図を示す。図７（ｂ）に示すように、比較例２が、第１の実施形態と異なっている点は、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙが、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘとｚメインコイル９ｚのｚ方向の長さＬｍｚと等しくなっている点が異なっている。
【００４６】
図８に、数値計算により求めた、比較例２のｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙによって、領域Ｃｙ２に生じた磁束密度（漏れ磁場）のｚ軸に垂直なｙ成分と、比較例２のｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘによって、領域Ｃｘ２に生じた磁束密度（漏れ磁場）のｚ軸に垂直なｘ成分とを示す。ここで、領域Ｃｙ２は、図７（ａ）と（ｂ）に示すように、シールドコイル２ｂから短径方向に離れ、シールドコイル２ｂのｚ方向の端部のｚ座標ｚａ〜ｚｂの範囲の領域のことである。特に、ｚ座標ｚｂは、シールドコイル２ｂの端面のｚ座標に一致している。領域Ｃｘ２は、シールドコイル２ｂから長径方向に離れ、シールドコイル２ｂのｚ方向の端部のｚ座標ｚａ〜ｚｂの範囲の領域のことである。領域Ｃｙ２と、領域Ｃｘ２は、磁石装置１（図２参照）が配置される領域の中で、それぞれの漏れ磁場が最も大きくなる領域であると考えられる。
【００４７】
領域Ｃｘ２における（ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘによる）磁束密度分布は実線で描き、領域Ｃｙ２における（ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙによる）磁束密度分布は一点鎖線で描いている。領域Ｃｙ２の磁束密度分布（漏れ磁場）が、領域Ｃｘ２の磁束密度分布（漏れ磁場）より大きくなっている。それぞれの磁束密度分布は、ともにｚ座標ｚｐにおいて最大値Ｂｐｙ、Ｂｐｘを取っている。領域Ｃｙ２の磁束密度分布（漏れ磁場）の最大値Ｂｐｙは、領域Ｃｘ２の磁束密度分布（漏れ磁場）の最大値Ｂｐｘより大きくなっている。
【００４８】
これより、比較例１と比較例２を比較すると、メインコイル２ａの断面形状が、円形から楕円形になると、ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場が、ｘメインコイル９ｘによる漏れ磁場より大きくなることが、数値計算により確かめられた。
【００４９】
比較例２において、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙを、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘに対して短くすると、第１の実施形態となる。後記では、このｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙを短くしてゆくと、ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場が低下してゆくことを、数値計算により確かめる。
【００５０】
図９Ａに、第１の実施形態のｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙにより領域Ｃｙ２に生じる磁束密度のｚ軸に垂直なｙ成分の最大値Ｂｐｙ（漏れ磁場）の、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙに対するグラフを示す。グラフの横軸の長さＬｍｙが、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘに等しいとき（Ｌｍｙ＝Ｌｍｘ）、比較例２の場合に相当している。長さＬｍｙが、長さＬｍｘより短くなるほど、最大値Ｂｐｙ（漏れ磁場）は小さくなってゆくことがわかる。
【００５１】
ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘにより領域Ｃｘ２に生じる磁束密度のｚ軸に垂直なｘ成分の最大値Ｂｐｘ（漏れ磁場）は、長さＬｍｙには依存せずに独立して定まり、長さＬｍｘを固定しているので、図９Ａ中では一定値を示している。このため、長さＬｍｙを長さＬｍｘに対して差分ＤＬ１だけ短くした（Ｌｍｙ＝Ｌｍｘ−ＤＬ１）とき、最大値Ｂｐｙ（ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場）を最大値Ｂｐｘ（ｘメインコイル９ｘによる漏れ磁場）と等しくすることができる（Ｂｐｙ＝Ｂｐｘ）。さらに、長さＬｍｙを短くすると（Ｌｍｙ＜Ｌｍｘ−ＤＬ１）、最大値Ｂｐｙ（ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場）を最大値Ｂｐｘ（ｘメインコイル９ｘによる漏れ磁場）より小さくすることができる（Ｂｐｙ＜Ｂｐｘ）。
【００５２】
これより、長さＬｍｙを長さＬｍｘに対して短くする差分ＤＬは、ゼロでない正であれば（ＤＬ＞０）、最大値Ｂｐｙ（ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場）を小さくできるので有効である。さらに、差分ＤＬが、差分ＤＬ１以上であれば（ＤＬ≧ＤＬ１）、最大値Ｂｐｙ（ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場）をさらに小さくでき、最大値Ｂｐｘ（ｘメインコイル９ｘによる漏れ磁場）以下にすることができる（Ｂｐｙ≦Ｂｐｘ）。
【００５３】
なお、漏れ磁場による断層画像の劣化は、最大値Ｂｐｙ（ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場）と最大値Ｂｐｘ（ｘメインコイル９ｘによる漏れ磁場）の大きい方に律速されるので、最大値Ｂｐｙ（ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場）を、最大値Ｂｐｘ（ｘメインコイル９ｘによる漏れ磁場）まで下げれば十分である。そこで、好ましくは、差分ＤＬは、差分ＤＬ１にすればよい（ＤＬ＝ＤＬ１）と考えられる。
【００５４】
図９Ｂに、第１の実施形態のｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙに蓄えられる磁気エネルギーＥｙの、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙに対するグラフを示す。グラフの横軸の長さＬｍｙが、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘに等しいとき（Ｌｍｙ＝Ｌｍｘ）、比較例２の場合に相当している。長さＬｍｙが、長さＬｍｘより短くなるほど、磁気エネルギーＥｙは大きくなってゆくことがわかる。
【００５５】
ｘメインコイル９ｘとｘシールドコイル１０ｘに蓄えられる磁気エネルギーＥｘは、長さＬｍｙには依存せずに独立して定まり、長さＬｍｘを固定しているので、図９Ｂ中では一定値を示している。このため、長さＬｍｙを長さＬｍｘに対して差分ＤＬ２だけ短くした（Ｌｍｙ＝Ｌｍｘ−ＤＬ２）とき、磁気エネルギーＥｙを磁気エネルギーＥｘと等しくすることができる（Ｅｙ＝Ｅｘ）。これより、長さＬｍｙを長さＬｍｘに対して短くする差分ＤＬは、差分ＤＬ２以下であれば（ＤＬ≦ＤＬ２）、磁気エネルギーＥｙを磁気エネルギーＥｘ以下にすることができる（Ｅｙ≦Ｅｘ）。
【００５６】
第１の実施形態では、差分ＤＬ１より、差分ＤＬ２が等しいか大きくなっている（ＤＬ１≦ＤＬ２）。このため、差分ＤＬ２以下であり（ＤＬ≦ＤＬ２）、かつ、差分ＤＬ１以上である（ＤＬ≧ＤＬ１）差分ＤＬを設定することができる（ＤＬ１≦ＤＬ≦ＤＬ２）。特に、差分ＤＬを差分ＤＬ１に設定することができる（ＤＬ＝ＤＬ１）。
【００５７】
第１の実施形態とは異なり、差分ＤＬ１より、差分ＤＬ２が小さくなっている（ＤＬ２＜ＤＬ１）を考える。この場合は、差分ＤＬ２以下であり（ＤＬ≦ＤＬ２）、かつ、差分ＤＬ１以上である（ＤＬ≧ＤＬ１）、差分ＤＬを設定することができない（（ＤＬ≦）ＤＬ２＜ＤＬ１（≦ＤＬ））。このような場合は、差分ＤＬを差分ＤＬ２に設定することができる（ＤＬ＝ＤＬ２）。これによっても、ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を小さくすることができる。これより、差分ＤＬ１と差分ＤＬ２の小さい方の値に、差分ＤＬを設定すればよいと考えられる。
【００５８】
そして、ｙメインコイル９ｙの長さＬｍｙと、ｘメインコイル９ｘの長さＬｍｘは、後記のような方法で決定するとよいことが分かる。はじめに、長さＬｍｘを要求される漏れ磁場の値となるように決定する。次に、長さＬｍｙを短くして行き（差分ＤＬを大きくして行き）、磁気エネルギーＥｙが磁気エネルギーＥｘに等しくなる差分ＤＬ２に差分ＤＬを設定する。ただし、差分ＤＬ２に達する前に差分ＤＬ１に達した場合は、差分ＤＬを差分ＤＬ１に設定する。
【００５９】
前記したように、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙを、ｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘに比べて短くすると、それぞれの磁気エネルギーＥｙ、Ｅｘを同等としながら、それぞれの漏れ磁場も同等とすることができ、最適な配置を得ることができる。
【００６０】
図１０Ａ（ａ）に、ｙメインコイル９ｙを、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図を示す。図１０Ａ（ｂ）に、ｘメインコイル９ｘを、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図を示す。これらの図より、ｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙはｘメインコイル９ｘのｚ方向の長さＬｍｘに対して、差分ＤＬだけ短くなっていることが分かる。
【００６１】
図１０Ｂ（ａ）に、ｙシールドコイル１０ｙを、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図を示す。図１０Ａ（ｂ）に、ｘシールドコイル１０ｘを、中心軸（ｚ軸）の周方向（θ方向）に展開したコイルパターン図を示す。ｘシールドコイル１０ｘのコイルパターンのターン数は１３ターンであるところ、ｙシールドコイル１０ｙのコイルパターンのターン数は１０ターンになっている。ｙシールドコイル１０ｙのコイルパターンのターン数は、ｘシールドコイル１０ｘのコイルパターンのターン数より少なくなっていることが分かる。
【００６２】
（第２の実施形態）
図１１（ａ）に、本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２をｘ軸とｙ軸を含む平面（ｘｙ平面）で切断した断面図を示す。図１１（ｂ）に、本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２をｙ軸とｚ軸を含む平面（ｙｚ平面）で切断した断面図を示す。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、メインコイル２ａの積層順が異なっている点である。メインコイル２ａは、ｘメインコイル９ｘ、ｚメインコイル９ｚ、ｙメインコイル９ｙの順で、撮像領域（磁場空間）７（ｚ軸）側から積層されている。すなわち、ｙメインコイル９ｙが、メインコイル２ａの最も外側に配置され、ｙメインコイル９ｙに対する撮像領域（磁場空間）７（ｚ軸）側に、ｘメインコイル９ｘとｚメインコイル９ｚが設けられる。これにより、第１の実施形態の変形例３と同様に、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βｃ（図４（ｃ）参照）を狭くすることができる。これによって、ｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減することができる。このため、第１の実施形態でのｙメインコイル９ｙのｚ方向の長さＬｍｙの短縮は、省くことができるが、合わせて実施してもよい。合わせて実施すれば、相乗的にｙメインコイル９ｙによる漏れ磁場を低減することができる。なお、第２の実施形態では、磁気エネルギーＥｙが大きくなるが、それでも、磁気エネルギーＥｘに対して小さくなっていること（Ｅｙ＜Ｅｘ）が望ましい。なお、第１の実施形態の変形例３のように、ｙメインコイル９ｙとｙシールドコイル１０ｙの間隔βｃ（図４（ｃ）参照）を狭くするのであれば、シールドコイル２ｂの積層順を変えてもよい。すなわち、シールドコイル２ｂの最も撮像領域（磁場空間）７（ｚ軸）側に、ｙシールドコイル１０ｙを設けてもよい。具体的には、ｘシールドコイル１０ｘとｚシールドコイル１０ｚに対する撮像領域（磁場空間）７（ｚ軸）側に、ｙシールドコイル１０ｙを設けてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１      磁石装置
２      傾斜磁場コイル装置
２ａ    傾斜磁場メインコイル
２ｂ    傾斜磁場シールドコイル
６      真空容器
７      撮像領域（磁場空間）
９ｘ    ｘメインコイル（長径傾斜磁場コイル）
９ｙ    ｙメインコイル（短径傾斜磁場コイル）
９ｚ    ｚメインコイル（中心軸傾斜磁場コイル）
１０ｘ  ｘシールドコイル（長径用シールドコイル）
１０ｙ  ｙシールドコイル（短径用シールドコイル）
１０ｚ  ｚシールドコイル（中心軸用シールドコイル）
１００  ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
【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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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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