(57)【要約】【課題】  高い磁場精度を維持し、かつ、コイル一つあたり及び装置全体の消費電力を低減することができる電子スピン共鳴用コイル装置を提供すること。【解決手段】  コイル群５は、測定領域側に配された一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂ、及び一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂよりも測定領域の遠位側に配された二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂを有して均一な磁場を発生させる一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂと、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂよりも測定領域側に配されて、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂで得られる均一な磁場を一定の範囲内で変動させる一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂと、一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂと二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂとの間に配されて、中心軸線Ｃ及びこれに直交する軸線方向にそれぞれ所定の磁場勾配を生じさせる一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂとを備えている。【選択図】  図２
2006322755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定領域を有し、該測定領域を挟んで共通の中心軸線上に配された複数対の対称面を有するコイル群を備え、
該コイル群が、
前記測定領域側に配された一対目主磁場コイル及び前記測定領域に対して前記一対目主磁場コイルよりも遠位側に配された二対目主磁場コイルを有して均一な磁場を発生させる一組の主磁場コイルと、
前記一対目主磁場コイルよりも前記測定領域側に、又は略同一位置に配されて、前記均一な磁場を中心に磁場を掃引する一組の磁場掃引コイルと、
該一組の磁場掃引コイルと前記二対目主磁場コイルとの間に配されて、前記中心軸線及び該中心軸線に直交する軸線方向にそれぞれ磁場勾配を生じさせる一組の磁場勾配コイルとを備えていることを特徴とする電子スピン共鳴用コイル装置。
【請求項２】
前記対称面が、前記中心軸線に直交して配され、
前記一組の磁場勾配コイルが、
前記中心軸線を挟んで、かつ、該中心軸線に直交する第一軸線方向に並んで配された一組の第一コイルを有する一組の第一軸コイルと、
前記中心軸線を挟んで、かつ、該中心軸線及び前記第一軸線のそれぞれに直交する第二軸線方向に並んで配された一組の第二コイルを有する一組の第二軸コイルとを備え、
前記一組の第一軸コイルが、前記中心軸線に沿って一対目第一軸コイル及び二対目第一軸コイルに分割され、
前記一組の第二軸コイルが、前記中心軸線に沿って一対目第二軸コイル及び二対目第二軸コイルに分割され、
前記一対目第一軸コイル、前記一対目第二軸コイル、前記二対目第一軸コイル、前記二対目第二軸コイルが、前記測定領域の近位側から遠位側に向かってこの順に配されていることを特徴とする請求項１に記載の電子スピン共鳴用コイル装置。
【請求項３】
前記一組の主磁場コイルが、前記二対目主磁場コイルよりも前記測定領域の遠位側に配された三対目主磁場コイルを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子スピン共鳴用コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子スピン共鳴現象を測定するために用いられる磁場を発生させる電子スピン共鳴用コイル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生きたままの動植物中でフリーラジカルの一種である活性酸素を観測するために、電子スピン共鳴用コイル装置が研究開発されている。この電子スピン共鳴用コイル装置は大きく分けて磁場発生部、マイクロ波発生部、及び検出部からなる。電子スピン共鳴測定は、マイクロ波発生部で一定周波数のマイクロ波を発生し、電子スピン共鳴条件から求められる磁場強度を中心に磁場の掃引を行い、電子スピン共鳴信号を検出部にて検出することによって行う。
【０００３】
磁場発生部は、さらに、主磁場コイル、磁場勾配コイル、磁場掃引コイルとを備えている。主磁場コイルは、マイクロ波の周波数と共鳴条件とから求められる均一な静磁場ＨOを発生させる。磁場掃引コイルは、均一磁場ＨOを中心に磁場を掃引する。磁場勾配コイルは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸コイルがあり、各コイルがそれぞれの座標軸に沿って直線性の高い勾配磁場を発生させる。
ここで、磁場掃引コイルによって掃引する理由は電子スピン共鳴信号が、共鳴条件を満足する静磁場ＨOを中心に広がりをもっているからである。これは個々の不対電子の周りにある不対電子が発生する磁場の影響によるものである。また、勾配磁場を発生させる理由は、空間的な位置情報を得るためである。
【０００４】
勾配磁場コイルの仕様を決める際、Anderson型コイルが主に使用されている。このコイルによれば、測定領域を挟んで対になって配されるコイル間距離を与えることによって、各軸コイルを構成する単コイル寸法とその配置とが一意に決まる。
一方、主磁場コイルの仕様を決める際には、Helmholtz型コイルが主に使用されている。これは一対の環状コイルから構成されるもので、このコイルによれば、その径をコイル間距離の２倍にすれば、コイル間の測定領域内に均一磁場を発生させることができる。
【０００５】
このような条件に基づくコイルを使用する場合、コイル形状とコイルの配置とを比較的容易に決めることができる。しかし、設定条件によってはコイル一つあたりの消費電力が大きくなってしまう場合がある。
そこで、これらの条件によらずに消費電力を低減させるための電子スピン共鳴用コイル装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００６】
しかしながら、上記従来の電子スピン共鳴用コイル装置は、コイル一つ当たりの消費電力が未だ大きい。そのため、例えば、コイルを覆うための筐体を金属から樹脂に変えて装置の小型軽量化を図ろうとしても、発熱量が樹脂の耐熱性の範囲を超えてしまい、さらなる軽量化を図ることが困難である。また、消費電力のみを低減させようとしても、測定に必要な高い磁場精度を得ることが困難である。
【特許文献１】実開平７−１２１０３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２０５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、高い磁場精度を維持し、かつ、コイル一つあたり及び装置全体の消費電力を低減することができる電子スピン共鳴用コイル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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る電子スピン共鳴用コイル装置は、測定領域を有し、該測定領域を挟んで共通の中心軸線上に配された複数対の対称面を有するコイル群を備え、該コイル群が、前記測定領域側に配された一対目主磁場コイル及び前記測定領域に対して前記一対目主磁場コイルよりも遠位側に配された二対目主磁場コイルを有して均一な磁場を発生させる一組の主磁場コイルと、前記一対目主磁場コイルよりも前記測定領域側に、又は略同一位置に配されて、前記均一な磁場を中心に磁場を掃引する一組の磁場掃引コイルと、該一組の磁場掃引コイルと前記二対目主磁場コイルとの間に配されて、前記中心軸線及び該中心軸線に直交する軸線方向にそれぞれ磁場勾配を生じさせる一組の磁場勾配コイルとを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電子スピン共鳴用コイル装置は、一組の主磁場コイルの一対目主磁場コイルが二対目主磁場コイルよりも内側の測定領域に近い位置に配されている。従って、一組の主磁場コイルが二対目主磁場コイルのみからなる場合よりも、一対目主磁場コイルの磁場の作用によって測定領域に均一性の高い静磁場領域を発生させることができる。その結果、所望の静磁場領域を得るためにコイルに必要な電力を低減することができる。従って、一組の主磁場コイルの消費電力も小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明の電子スピン共鳴用コイル装置は、前記電子スピン共鳴用コイル装置であって、前記対称面が、前記中心軸線に直交して配され、前記一組の磁場勾配コイルが、  前記中心軸線を挟んで、かつ、該中心軸線に直交する第一軸線方向に並んで配された一組の第一コイルを有する一組の第一軸コイルと、前記中心軸線を挟んで、かつ、該中心軸線及び前記第一軸線のそれぞれに直交する第二軸線方向に並んで配された一組の第二コイルを有する一組の第二軸コイルとを備え、前記一組の第一軸コイルが、前記中心軸線に沿って一対目第一軸コイル及び二対目第一軸コイルに分割され、前記一組の第二軸コイルが、前記中心軸線に沿って一対目第二軸コイル及び二対目第二軸コイルに分割され、前記一対目第一軸コイル、前記一対目第二軸コイル、前記二対目第一軸コイル、前記二対目第二軸コイルが、前記測定領域の近位側から遠位側に向かってこの順に配されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子スピン共鳴用コイル装置は、測定領域に対して一対目第一軸コイルの次に一対目第二軸コイルが配されているので、一対目第二軸コイル間の距離を、一対目第二軸コイル及び二対目第二軸コイルが一つに形成された場合よりも縮小させることができる。従って、対をなすコイル間距離が小さいほど消費電力が小さくなる関係から、一組の磁場勾配コイル全体の消費電力を低減することができる。
また、一組の第一軸コイル及び一組の第二軸コイルをそれぞれ分割構成とすることによって、一組の第一軸コイル及び一組の第二軸コイルを構成するコイル数が増加する。従って、コイル一つあたりの消費電力を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の電子スピン共鳴用コイル装置は、前記電子スピン共鳴用コイル装置であって、前記主磁場コイルが、前記二対目主磁場コイルよりも前記測定領域の遠位側に配された三対目主磁場コイルを備えていることを特徴とする。
本発明の電子スピン共鳴用コイル装置は、一組の主磁場コイルが三対目を備えているので、所望の磁束密度領域をより広範囲で、かつ、安定して得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コイルの消費電力を低減させてコイルの発熱量を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置１は、図１から図３に示すように、不図示の測定対象物が載置される測定領域２を挟んで共通の中心軸線Ｃ（図面上のＺ軸）上に、かつ、該中心軸線Ｃに直交して配された複数対の対称面３を有するコイル群５及びコイル群５を収納する筐体部６を備えるコイルユニット部７と、コイルユニット部７を支持して移動させる支持架台部８とを備えている。
【００１５】
コイル群５は、測定領域２側に配された一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂ及び測定領域２に対して一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂよりも遠位側に配された二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂを有して均一な磁場を発生させる一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂと、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂよりも測定領域２側に配されて、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂによって得られる均一な磁場を一定の範囲内で変動させる一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂと、一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂと二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂとの間に配されて、中心軸線Ｃ及び中心軸線Ｃに直交する軸線（図面上のＸ、Ｙ軸）の三軸方向にそれぞれ所定の磁場勾配を生じさせる一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂとを備えている。
【００１６】
一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂ及び二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂは、測定領域２に対してそれぞれ所定の距離に離間した位置に配されている。また、図４に示すように、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂの外径よりも二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂの内径が大きくなるように形成されている。
【００１７】
一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂは、図５に示すように、中心軸線Ｃを挟んで、かつ、中心軸線Ｃに直交するＸ軸（第一軸）方向に並んで配された一組の第一コイル１６Ａ、１６Ｂを有する一組のＸ軸コイル（第一軸コイル）１７Ａ、１７Ｂと、中心軸線Ｃを挟んで、かつ、中心軸線Ｃ及びＸ軸のそれぞれに直交するＹ軸（第二軸）方向に並んで配された一組の第二コイル１８Ａ、１８Ｂを有する一組のＹ軸コイル（第二軸コイル）２２と、対をなして一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂと中心軸線Ｃ上同一の位置に配された一組のＺ軸コイル２１Ａ、２１Ｂとを備えている。
一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂは、Ｘ軸方向に磁場勾配を付するものとされ、一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂは、Ｙ軸方向に磁場勾配を付するものとされ、一組のＺ軸コイル２１Ａ、２１Ｂは、Ｚ軸方向に磁場勾配を付するものとされている。
【００１８】
一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂは、中心軸線Ｃに沿って一対目Ｘ軸コイル（一対目第一軸コイル）２２Ａ、２２Ｂ及び二対目Ｘ軸コイル（二対目第一軸コイル）２３Ａ、２３Ｂに分割されている。
一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂは、中心軸線Ｃに沿って一対目Ｙ軸コイル（一対目第二軸コイル）２５Ａ、２５Ｂ及び二対目Ｙ軸コイル（二対目第二軸コイル）２６Ａ、２６Ｂに分割されている。
【００１９】
一対目Ｘ軸コイル２２Ａ、２２Ｂ、一対目Ｙ軸コイル２５Ａ、２５Ｂ、二対目Ｘ軸コイル２３Ａ、２３Ｂ、二対目Ｙ軸コイル２６Ａ、２６Ｂは、測定領域２の近位側から遠位側に向かってこの順に、測定領域２に対してそれぞれ所定の距離に離間した位置に配されている。なお、一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂ及び一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂのどちらがより測定領域２側に配されたとしても構わない。
一組の第一コイル１６Ａ、１６Ｂ及び一組の第二コイル１８Ａ、１８Ｂは、形状、寸法、ターン数が何れも同一とされている。中心軸線Ｃにて第一コイル１６Ａ、１６Ｂ同士及び第二コイル１８Ａ、１８Ｂ同士はそれぞれ直列に接続されて配されている。
【００２０】
筐体部６は、図６に示すように、格子状に区切られて形成され、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂ、一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂ、及び一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂのそれぞれを支持して収納するフレーム部２７と、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂ、一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂ、及び一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂの周辺を巡るように配される冷却配管２８とを備えている。冷却配管２８は、樹脂製のカバー２７Ａによってフレーム部２７に支持されている。冷却配管２８内には冷却水等の冷媒が循環している。
【００２１】
次に、本実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置１の作用・効果について説明する。
まず、冷却配管２８に冷媒を循環させた状態で、測定領域２に不図示の測定対象物を載置する。そして、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂの一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂ及び二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂのそれぞれに、図２の矢印に示す方向に流れる定電流を流す。これによって、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂ間に所定方向の静磁場が設定される。
【００２２】
次に、一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂの一対目Ｘ軸コイル２２Ａ、２２Ｂ及び二対目Ｘ軸コイル２３Ａ、２３Ｂ、一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂの一対目Ｙ軸コイル２５Ａ、２５Ｂ及び二対目Ｙ軸コイル２６Ａ、２６Ｂ、一組のＺ軸コイル２１Ａ、２１Ｂのそれぞれに、所定の電流比でそれぞれ電流を流す。このとき、一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂ及び一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂには、図５（ａ）の矢印に示すように、一組の第一コイル１６Ａ、１６Ｂでは異なる方向に、かつ、一対目と二対目とのコイル間では同一方向に電流が流れる。一方、一組のＺ軸コイル２１Ａ、２１Ｂには、互いに異なる方向の電流が流れる。
【００２３】
これによって、測定領域２に直線性の高い所要の磁場勾配が設定される。そして、一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂに所定時間で極性の反転する電流を流すことにより、所望の磁場範囲における磁場掃引がなされる。係る磁場掃引を各軸コイルに流す電流比を変化させて行うことにより所望の位置における電子スピン共鳴信号が得られる。
【００２４】
この電子スピン共鳴用コイル装置１によれば、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂの一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂが、二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂよりも内側の測定領域２に近い位置に配されている。従って、一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂが一対のみからなる従来の場合よりも、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂの磁場の作用によって、測定領域２に均一性の高い静磁場領域を発生させることができる。その結果、所望の静磁場領域を得るためにコイルに必要な電力を低減することができる。そして、主磁場コイルの消費電力を低減させてコイルの発熱量を抑えることができる。
【００２５】
この際、一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂ及び一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ中心軸線Ｃに沿って二分割され、一対目Ｘ軸コイル２２Ａ、２２Ｂと二対目Ｘ軸コイル２３Ａ、２３Ｂとの間に一対目Ｙ軸コイル２５Ａ、２５Ｂが配される。この場合、一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂについては、一対目Ｙ軸コイル２５Ａ、２５Ｂ間の距離が、一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂが分割されない場合よりも縮小する。従って、対をなすコイル間距離が小さいほど消費電力が小さくなる関係から、一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂ全体の消費電力を低減することができる。
【００２６】
しかも、一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂ及び一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ分割されているので、一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂを構成する第一コイル１６Ａ、１６Ｂ数及び一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂを構成する第二コイル１８Ａ、１８Ｂ数がそれぞれ８個ずつ配されている。従って、第一コイル１６Ａ、１６Ｂ及び第二コイル１８Ａ、１８Ｂ一つあたりの消費電力を低減することができ、コイルからの発熱量を抑えて樹脂製のカバー２７Ａであっても耐熱性を満たす範囲にてコイルを覆うことができる。
【００２７】
さらに、冷却配管２８に冷媒を必要量流すことによって、各コイルの発熱を好適に抑えることができる。従って、これらコイルの構造、寸法、抵抗の変化が回避され、電子スピン共鳴用コイル装置１の安定な動作が可能となる。
【００２８】
次に、第２の実施形態について図７及び図８を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置３０に係るコイル群３１の一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂが、測定領域２から二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂよりも遠位側に配された三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂをさらに備えているとした点である。
三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂは、二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂと形状、寸法、ターン数が何れも同一とされている。測定領域２からは所定の距離に離間して配されている。
冷却配管２８は、二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂと三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂとの間にも配設されて両コイルの冷却を行っている。
【００２９】
この電子スピン共鳴用コイル装置３０によれば、一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂに電流を流す際、三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂにも所定の電流を他の主磁場コイルと同じ方向に流すことによって、上記第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置１と同様の作用・効果を奏することができる。
【００３０】
特に、一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂが三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂを備えているので、コイルあたりの消費電力を抑えた状態で、測定領域２における所望の磁束密度領域をより広範囲に、かつ、安定して得ることができる。
従って、中心磁場を大きくした場合でも、一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂの消費電力を低減することができる。
【００３１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、測定領域２に対する各コイルの大きさは、測定領域における磁場の大きさによって適宜定めても構わない。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
第２の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置３０に係る一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂの一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂ、二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂ、及び三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂのそれぞれが発生する磁束密度分布をシミュレーションして、主磁場コイルの対称面３の対構成が磁場形成に及ぼす影響を解析した。ここで、図９に示すような、例えば、主磁場コイル１１Ａ、３３Ａの断面Ｓに対し、（１）第１の実施形態の場合、（２）第２の実施形態の場合、（３）第２の実施形態において、二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂがない場合、（４）第２の実施形態において、三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂのみを所定の位置に配した場合、（５）第２の実施形態において、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂがない場合、（６）第２の実施形態において、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂのみを所定の位置に配した場合、の６ケースについて実施した。なお、（４）の場合は、従来の主磁場コイルの場合である。
【００３３】
各ケースにおける解析モデルをそれぞれ図１０〜図１５に示す。解析条件は、上述した測定領域２を原点からφ４０ｍｍの球の内部とし、該領域を含む範囲に２６ｍＴの磁束密度を有する静磁場を１０μＴ以下の精度で発生させる条件とした。これは、マイクロ波周波数を７００ＭＨｚとしたときに電子スピン共鳴用コイル装置３０にて測定する際の状態と同じ状態となる。
【００３４】
それぞれの解析結果を、図１６〜図２３に示す。なお、図１８及び図２２は、互いの状態を比較しやすくするために、図１７及び図２１のスケールを調整したものである。
上記（１）、（２）、（４）、（５）のそれぞれの最大磁束密度は、約３５．５ｍＴ、約３２ｍＴ、約４７ｍＴ、約４２ｍＴとなった。
【００３５】
ここで、最大磁束密度が大きいほど、磁束密度の空間的な勾配が大きくなり、均一の磁束密度の静磁場の発生には好ましくない。従って、最大磁束密度を小さくできる点で、一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂが二対、三対構成となるほうが、一対構成の場合よりも有利であることがわかる。
【００３６】
上記（５）の一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂのない場合と、上記（６）の一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂのみの場合とを比較する。この場合、図２２に示すように、二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂ及び三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂは、測定領域２から広い範囲で高い均一度の磁場を発生させていることがわかる。また、図２３に示すように、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂは、測定領域２に約７．７ｍＴの磁束密度の磁場を高い均一度で発生させていることがわかる。
従って、両者を合わせた状態の上記（２）の場合、図１８に示すように、所望の磁場密度を広範囲にわたって均一に得ることができる。
【００３７】
また、上述のように、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂのみによって測定領域２に約７．７ｍＴの磁束密度の磁場を発生させることができる。従って、測定領域２に２６ｍＴの磁束密度の磁場を得るためには、二対目主磁場コイル１１Ａ、１１Ｂ及び三対目主磁場コイル３３Ａ、３３Ｂでは２６−７．７＝１８．３ｍＴの磁束密度の磁場を発生させればよい。この結果、一対目主磁場コイル１０Ａ、１０Ｂがない場合よりもコイルあたりの消費電力を抑えることができる。
【００３８】
さらに、上記（１）、（２）、（３）の場合、それぞれの解析結果を示す図１６、図１８、図１９を比較すると、図１８に解析結果を示す第２の実施形態の場合が、２６ｍＴの均一な磁場範囲（矢印Ｂで示す範囲）を最も広く得ることができた。
従って、第２の実施形態に係る一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂが、同一の広さの磁場範囲を得るための消費電力を最も最小にすることができる。
【００３９】
（実施例２）
第１の実施形態及び第２の実施形態それぞれの一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂ、３２の解析モデルに対して、さらに一組の磁場掃引コイル１３Ａ、１３Ｂ及び一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂを入れた状態で、各コイルの消費電力を解析により算出した。この際、特許文献１に記載の場合を従来モデルとした。結果を表１及び表２に示す。
【００４０】
【表１】
2006322755.tif 000003
【００４１】
【表２】
2006322755.tif 000004
【００４２】
ここで、第１の実施形態については、マイクロ波の周波数を３００ＭＨｚ、第２の実施形態については７００ＭＨｚとした。両者でマイクロ波の周波数を異なるものとした理由は、同一の広さの磁場範囲を得るのに際し、第２の実施形態の一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂの構成による場合のほうが、第１の実施形態の一組の主磁場コイル１２Ａ、１２Ｂの構成による場合よりもコイルの消費電力をより小さくすることができるからである。そこで、より消費電力が大きい７００ＭＨｚの場合を第２の実施形態に係るコイルに適用した。
【００４３】
表１及び表２に示すように、従来よりも各コイル及びコイル全体の何れの消費電力も低減させることができた。なお、７００ＭＨｚの場合の一組の主磁場コイル３２Ａ、３２Ｂの各コイルの消費電力の解析結果を表３に示す。１個あたりのコイルの消費電力を従来よりも低減できていることがわかる。
【００４４】
【表３】
2006322755.tif 000005
【００４５】
なお、上記実施形態では、一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂのうち、一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂ及び一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂが分割構造とされて交互に配されている。この配置構成の場合と、分割のない状態で配された一組のＸ軸コイルと一組のＹ軸コイルとの場合とのそれぞれの消費電力への影響を解析した。結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】
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【００４７】
一組のＸ軸コイル１７Ａ、１７Ｂについては、Ｘ軸コイルが分割されていない状態よりも、二対目Ｘ軸コイル２３Ａ、２３Ｂが測定領域２から離間して配されているため、Ｘ軸コイルの消費電力は分割しない場合のほうが小さい結果となる。
しかし、一組のＹ軸コイル２０Ａ、２０Ｂについては、Ｙ軸コイルが分割されていない場合よりも一対目Ｙ軸コイル２５Ａ、２５Ｂ間の距離が縮小する。従って、対をなすコイル間距離が小さいほど消費電力が小さくなる関係から、第一コイル１６Ａ、１６Ｂ及び第二コイル１８Ａ、１８Ｂの一つのコイルあたりの消費電力、並びに一組の磁場勾配コイル１５Ａ、１５Ｂ全体の消費電力をともに低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置のコイル群を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置のコイル群を示す（ａ）側面図、（ｂ）（ａ）図のＡ方向矢視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置の一組の主磁場コイルを示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置の一組の磁場勾配コイルを示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置を示す側面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置のコイル群を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置の一組の主磁場コイルを示す断面斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置の一組の主磁場コイルを示す解析モデル図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る電子スピン共鳴用コイル装置の一組の主磁場コイルを示す解析モデル図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態において、二対目主磁場コイルがない状態の一組の主磁場コイルを示す解析モデル図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態において、三対目主磁場コイルのみの状態の一組の主磁場コイルを示す解析モデル図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態において、一対目主磁場コイルがない状態の一組の主磁場コイルを示す解析モデル図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態において、一対目主磁場コイルのみの状態の一組の主磁場コイルを示す解析モデル図である。
【図１６】図１０に示す解析モデルにおける解析結果を示す図である。
【図１７】図１１に示す解析モデルにおける解析結果を示す図である。
【図１８】図１７の磁束密度のスケールを拡大した状態を示す図である。
【図１９】図１２に示す解析モデルにおける解析結果を示す図である。
【図２０】図１３に示す解析モデルにおける解析結果を示す図である。
【図２１】図１４に示す解析モデルにおける解析結果を示す図である。
【図２２】図２１の磁束密度のスケールを拡大した状態を示す図である。
【図２３】図１５に示す解析モデルにおける解析結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１、３０  電子スピン共鳴用コイル装置
２  測定領域
３  対称面
５、３１  コイル群
１０Ａ、１０Ｂ  一対目主磁場コイル
１１Ａ、１１Ｂ  二対目主磁場コイル
１２Ａ、１２Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ  一組の主磁場コイル
１３Ａ，１３Ｂ  一組の磁場掃引コイル
１５Ａ、１５Ｂ  一組の磁場勾配コイル
１６Ａ、１６Ｂ  一組の第一コイル
１７Ａ、１７Ｂ  一組のＸ軸コイル（一組の第一軸コイル）
１８Ａ、１８Ｂ  一組の第二コイル
２０Ａ、２０Ｂ  一組のＹ軸コイル（一組の第二軸コイル）
２１Ａ、２１Ｂ  一組のＺ軸コイル
２２Ａ、２２Ｂ  一対目Ｘ軸コイル（一対目第一軸コイル）
２３Ａ、２３Ｂ  二対目Ｘ軸コイル（二対目第一軸コイル）
２５Ａ、２５Ｂ  一対目Ｙ軸コイル（一対目第二軸コイル）
２６Ａ、２６Ｂ  二対目Ｙ軸コイル（二対目第二軸コイル）
３３Ａ、３３Ｂ  三対目主磁場コイル
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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