(57)【要約】【課題】傾斜磁場コイルのメインコイルとシールドコイルのｚ軸に垂直な断面の形状が異なる場合やこれらの断面形状が相似だが周方向でそれらの間隔が一定でない場合、ｚ傾斜磁場コイルがソレノイド状配線とサドル状配線が混在することを避ける。【解決手段】上記の目的を達成する本発明の特徴は、静磁場を生成するリング形状の静磁場コイルと、静磁場コイルの開口部を移動するベッド装置と、磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルを備える水平磁場型ＭＲＩ装置であって、傾斜磁場コイルは、傾斜磁場メインコイルと傾斜磁場シールドコイルの間隔が、周方向で異なるように配置され、ベッド装置の進行方向（ｚ軸方向）に、傾斜磁場を生成するｚ傾斜磁場メインコイルが、ｚ軸に垂直な平面でその電流流路をもち、それをｚ軸方向に積み重ねたソレノイド状コイルとすることにある。【選択図】  図１
2011072461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を生成するリング形状の静磁場コイルと、
前記静磁場コイルのリング形状の開口部を移動するベッド装置と、
磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルを備える水平磁場型の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、
撮像空間に前記傾斜磁場を生成する傾斜磁場メインコイルと、
前記生成された傾斜磁場が前記傾斜磁場コイルの外部に漏れるのを抑制する傾斜磁場シールドコイルを有し、
前記傾斜磁場メインコイルと前記傾斜磁場シールドコイルの間隔が、周方向で異なるように配置され、
前記ベッド装置の進行方向であるｚ軸方向に、前記傾斜磁場を生成するｚ傾斜磁場メインコイルが、前記ｚ軸に垂直な平面でその電流流路をもち、それをｚ軸方向に積み重ねたソレノイド状コイルであることを特徴とする水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記傾斜磁場シールドコイルは、前記ｚ傾斜磁場コイルが生成した傾斜磁場が傾斜磁場コイルの外部に漏れるのを抑制するｚ傾斜磁場シールドコイルを有することを特徴とする請求項１に記載の水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記ｚ傾斜磁場シールドコイルは、前記ｚ軸方向において前記磁気共鳴イメージング装置の中心付近でサドル状に形成され、前記サドル状で形成された領域外では円筒面上でｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線パターンを有することを特徴とする請求項２に記載の水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記ｚ傾斜磁場シールドコイルは、前記ベッド装置の進行方向に沿って順番に、円筒面上で前記ｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線部、サドル状に形成された配線部、前記円筒面上で前記ｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線部を有することを特徴とする請求項２に記載の水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記ｚ傾斜磁場メインコイルは、内部に冷媒を流す流路を有する中空筒状の導体で構成さることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記ｚ傾斜磁場シールドコイルの概ソレノイド状の配線部は、内部に冷媒を流す流路を備える中空筒状の導体で構成され、前記ｚ傾斜磁場シールドコイルのサドル状の配線部は、板状導体で構成され、
前記概ソレノイド状の配線部及びサドル状の配線部を電気的に接合することを特徴とする請求項４又は５に記載の水平磁場型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、水平磁場型磁気共鳴イメージング装置に係り、特に、核磁気共鳴イメージングに用いられる傾斜磁場コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
水平磁場型（トンネル型）の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置は、撮像空間に均一な磁場を生成する静磁場コイル（超伝導コイルなど）が中空円筒型容器に収納され、この容器の内筒内側に撮像断面に位置情報を付加するためにパルス状の磁場（傾斜磁場）を生成する傾斜磁場コイルと、核スピンを励起させるＲＦコイルが配置される。
【０００３】
水平磁場型のＭＲＩ装置は、超伝導コイルが生成する静磁場中に被検体（通常人体）を挿入してＲＦパルスを照射し、これにより被検体の生体内から発生する磁気共鳴信号を受信して、医療診断用の断層像を取得する。このとき、傾斜磁場コイルは、被検体が置かれた撮像空間に、円筒の軸方向（ｚ軸），ｚ軸に垂直で床に対して平行な横方向（ｘ軸）、床に対して垂直な縦方向（ｙ軸）に線形に変化する傾斜磁場をそれぞれパルス状に印加することで、磁気共鳴信号に生体内の位置情報を付与するようにしている。傾斜磁場コイルは撮像空間以外に不要な磁場を作り、この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画像に悪影響を及ぼす。この周囲への漏れ磁場を抑制するために、ＭＲＩ装置は、傾斜磁場を作るメインコイルに加えて、メインコイルと反対の電流が流れるシールドコイルを設ける。
【０００４】
上記傾斜磁場コイルは、超電導コイルを収納する円筒型容器にあわせて、ｚ軸に垂直な断面の形状を円形にするのが一般的であるが、患者の圧迫感を低減するため、断面形状を横長にすることが提案されている。特許文献１では、傾斜磁場のメインコイル及びシールドコイルの断面形状が横長の楕円形である水平磁場型のＭＲＩ装置の例を示している。また、特許文献１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水平磁場型のＭＲＩ装置を記載している。
【０００５】
特許文献２では、傾斜磁場コイルの断面形状が非円形である水平磁場型のＭＲＩ装置を記載している。この傾斜磁場のメインコイルは、断面形状の下半分が扁平であり、上半分が概円形の形状を有する。特許文献２は、ｚ方向に線形勾配の磁場を作るｚ傾斜磁場コイルのコイルパターンの例を示しており、メインコイルとシールドコイルとの間隔が狭い上側と、間隔が広い下側で電流を流す導体の巻き数密度が異なる様子を提示している。
【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２００１−１７００２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ｚ傾斜磁場コイルの断面形状がメインコイルとシールドコイル共に円形である場合、これらはソレノイド状コイルを形成する。特許文献２は、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルの断面形状が非円形であり、シールドコイルの断面形状が円形であるため、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルとシールドコイルの間隔が狭い部分と広い部分が存在し、狭い部分で、それぞれのコイルが作る磁場が大きくなる。そのため、メインコイル，シールドコイル共にソレノイド状コイルを形成できなくなり、装置中心を通る断面をまたぐループコイルが追加形成される。このように、ソレノイド状コイルとループコイルが混在すると導体の配線が複雑になる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記のような混在が無いコイルパターンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する本発明の特徴は、静磁場を生成するリング形状の静磁場コイルと、静磁場コイルのリング形状の開口部を移動するベッド装置と、磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルを備える水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置であって、傾斜磁場コイルは、撮像空間に傾斜磁場を生成する傾斜磁場メインコイルと、生成された傾斜磁場が傾斜磁場コイルの外部に漏れるのを抑制する傾斜磁場シールドコイルを有し、傾斜磁場メインコイルと前記傾斜磁場シールドコイルの間隔が、周方向で異なるように配置され、ベッド装置の進行方向であるｚ軸方向に、傾斜磁場を生成するｚ傾斜磁場メインコイルが、ｚ軸に垂直な平面でその電流流路をもち、それをｚ軸方向に積み重ねたソレノイド状コイルであることにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルをｚ軸に垂直な面内で作られる電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のｚ位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１のｚ傾斜磁場コイルの展開図を示し、（ａ）ｚメインコイルの配線パターン、（ｂ）ｚシールドコイルの配線パターンを示す図である。
【図２】本発明の実施例の磁気共鳴イメージング装置の鳥瞰図を示す図である。
【図３】本発明の実施例の磁気共鳴イメージング装置の断面図を示す図である。
【図４】本発明の実施例１の傾斜磁場コイルの断面図を示す図である。
【図５】本発明の実施例１のｘ傾斜磁場コイルの展開図であり、（ａ）ｘメインコイルの配線パターン、（ｂ）ｘシールドコイルの配線パターンを示す図である。
【図６】本発明の実施例１のｙ傾斜磁場コイルの展開図であり、（ａ）ｙメインコイルの配線パターン、（ｂ）ｙシールドコイルの配線パターンを示す図である。
【図７】比較例１のｚ傾斜磁場コイルの鳥瞰図を示す図である。
【図８】比較例１のｚ傾斜磁場コイルの展開図を示す図である。
【図９】比較例２のｚ傾斜磁場コイルの展開図であり、（ａ）ｚメインコイルの配線パターン、（ｂ）ｚシールドコイルの配線パターンを示す図である。
【図１０】ｚ傾斜磁場コイルが作る磁束密度ｚ成分を示す図であり、（ａ）本発明の実施例１のｚ傾斜磁場コイルの場合、（ｂ）比較例２のｚ傾斜磁場コイルの場合、（ｃ）撮像領域の中心部から軸方向に延びる線分上の磁束密度のｚ成分をプロットした図である。
【図１１】本発明の実施例１のｚメインコイルの配線パターンの一部を示し、（ａ）ｚ方向に積み重ねる楕円形電流流路の接続部を表示した配線パターン、（ｂ）ｚメインコイルの導体の一部を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１のｚシールドコイルの配線パターンの一部を示し、（ａ）ｚ方向に積み重ねる楕円形電流流路の接続部を表示した配線パターン、（ｂ）ｚメインコイルの導体の一部を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２のｚ傾斜磁場コイルを示し、（ａ）ｚ傾斜磁場コイルの断面図、（ｂ）ｚ傾斜磁場コイルのｚメインコイルの配線パターンの展開図、（ｃ）ｚシールドコイルの配線パターンの展開図を示す図である。
【図１４】本発明の実施例３のｚ傾斜磁場コイルを示し、（ａ）ｚ傾斜磁場コイルの断面図、（ｂ）ｚ傾斜磁場コイルのｚメインコイルの配線パターンの展開図、（ｃ）ｚシールドコイルの配線パターンの展開図を示す図である。
【図１５】本発明の実施例４のｚ傾斜磁場コイルを示し、（ａ）ｚ傾斜磁場コイルの断面図、（ｂ）ｚ傾斜磁場コイルのｚメインコイルの配線パターンの展開図、（ｃ）ｚシールドコイルの配線パターンの展開図を示す図である。
【図１６】本発明の実施例５のｚ傾斜磁場コイルを示し、（ａ）ｚ傾斜磁場コイルの断面図、（ｂ）ｚ傾斜磁場コイルのｚメインコイルの配線パターンの展開図、（ｃ）ｚシールドコイルの配線パターンの展開図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施例１）
本発明の好適な一実施形態である実施例１の水平磁場型のＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）を、図２及び図３を用いて説明する。図２にＭＲＩ装置の鳥瞰図を示し、図３にｚ軸に平行で床に対して垂直に切ったときのＭＲＩ装置の断面を示す。
【００１４】
ＭＲＩ装置１００は、静磁場コイル１，傾斜磁場コイル２，ＲＦコイル３，受信コイル（図示せず），ヘリウム容器４，輻射シールド５，真空容器６，画像処理装置（図示せず），ベッド装置４１を備える。ヘリウム容器４，輻射シールド５及び真空容器６は、中空の円筒型容器であり、真空容器６の内部に輻射シールド５が配置され、輻射シールド５の内部にヘリウム容器４が配置される。ヘリウム容器４の内部に、静磁場コイル１が配置されている。真空容器６の外部であって、円筒型の真空容器６の中空部分に、傾斜磁場コイル２及びＲＦコイル３が配置される。
【００１５】
静磁場コイル１は、例えば、超電導コイルである４つの静磁場メインコイル１ａ及び２つの静磁場シールドコイル１ｂで構成され、ベッド装置４１に横たわる被検体４０が挿入される撮像空間（撮像領域）７に静磁場を生成する。静磁場メインコイル１ａ及び静磁場シールドコイル１ｂは超電導コイルであり、円環形状（リング形状）を有する。このリング形状の中心付近の開口部を、被検体４０をのせたベッド装置４１が移動する。静磁場メインコイル１ａの半径は静磁場メインコイル１ｂの半径よりも小さい。一対の静磁場メインコイル１ａが撮像空間７に均一な静磁場を生成し、一対の静磁場シールドコイル１ｂは静磁場メインコイル１ａが生成した静磁場に起因してＭＲＩ装置１００の外部に漏れる漏れ磁場を抑制する。
【００１６】
傾斜磁場コイル２は、傾斜磁場メインコイル９及び傾斜磁場シールドコイル１０（図４）を有し、撮像空間７に空間的に磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を発生させる。この傾斜磁場コイル２は、傾斜磁場電源によりパルス状に駆動されてパルス状の傾斜磁場を生成する。傾斜磁場メインコイル９は、ｘ軸方向，ｙ軸方向，ｚ軸方向の３方向に独立な傾斜磁場を生成し、静磁場コイル１で生成した静磁場に重ね合わせる機能を有する。傾斜磁場シールドコイル１０には傾斜磁場メインコイル９と反対の電流が流れ、傾斜磁場メインコイル９が生成した傾斜磁場が傾斜磁場コイル２の外部に漏れるのを抑制する磁場を生成する。傾斜磁場コイル２がパルス状の傾斜磁場を生成し、静磁場に重ね合わせることによって、撮像空間７での位置情報を得ることができる。傾斜磁場シールドコイル１０を配置しない場合、傾斜磁場メインコイル９によって生成された時間変化する磁場（パルス状の磁場）が外部に漏れるため、ヘリウム容器，輻射シールド，真空容器に渦電流が発生し、渦電流が作る磁場によって撮像領域での傾斜磁場分布を歪ませる可能性がある。本実施例のように傾斜磁場シールドコイル１０を配置することで、傾斜磁場メインコイル９で生成されたパルス状の磁場が傾斜磁場コイル２の外部に漏れることを抑制でき、静磁場コイル１を覆う容器（ヘリウム容器，輻射シールド，真空容器）に渦電流が発生するのを抑制し、所望の傾斜磁場分布を得ることができる。また、傾斜磁場メインコイル９と静磁場コイル１の間に傾斜磁場シールドコイル１０を配置することによって、静磁場コイル１に流れる電流と傾斜磁場メインコイル９から漏れる磁場で生じる振動電磁力による静磁場コイル１の振動を抑制でき、撮像領域に作る均一磁場が時間的に変動することを防ぐことができる。
【００１７】
ＲＦコイル３は、高周波電源によりパルス状に駆動されて撮像空間７に高周波パルスを照射する。受信コイルは被検体からの磁気共鳴信号を受信し、画像処理装置に送信する。画像処理装置は、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ＭＲＩ画像を作成し、表示装置（図示せず）に表示する。ＭＲＩ装置の主な磁場発生源は、静磁場コイル１と、傾斜磁場コイル２と、ＲＦコイル３である。ここで、ベッド装置４１の進行方向と平行な方向（静磁場の方向）をｚ軸、ｚ軸と垂直であり上下方向を示す軸をｙ軸，ｚ軸及びｙ軸に垂直な方向をｘ軸とする。
【００１８】
静磁場コイル１ａ及び静磁場シールドコイル１ｂは、図３に示すように、それぞれ、ｚ軸方向を軸とする円環形状（リング形状）を有する。このような静磁場メインコイル１ａ及び静磁場シールドコイル１ｂは、冷媒である液体ヘリウムを充填したヘリウム容器４に収められている。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に包まれている。さらに、真空容器６は、内部を真空状態にして、ヘリウム容器４及び輻射シールド５を包んでいる。このように静磁場メインコイル１ａ及び静磁場シールドコイル１ｂは、３層構造の容器（外側から順番に、真空容器６，輻射シールド５，ヘリウム容器４）に収容されている。真空容器６内が真空であることによって外部の熱が伝導や対流でヘリウム容器４に伝わることを抑制でき、真空容器６とヘリウム容器４の間に輻射シールド５を備えていることによって外部の輻射熱がヘリウム容器４に浸入することを抑制できる。このため、静磁場コイル１の温度を、液体ヘリウムの温度である極低温に安定して設定でき、超電導コイルとしての機能を持たせることができる。静磁場コイル１は撮像空間７に静磁場を生成する。
【００１９】
本実施例の傾斜磁場コイル２について、図４を用いて説明する。図４に傾斜磁場コイル２のｚ軸に対して垂直に切ったときの断面を示す。傾斜磁場コイル２は、真空容器６の外部であって、真空容器６よりも撮像空間７に近い位置に配置される。この傾斜磁場コイル２は、撮像空間７に近い側から順番に、傾斜磁場メインコイル９，傾斜磁場シールドコイル１０を有する。本実施例で示す傾斜磁場コイル２の断面形状は傾斜磁場メインコイル９が楕円形、傾斜磁場シールドコイル１０が円形の場合である。傾斜磁場メインコイル９は、ｘ軸方向が長軸であり、ｙ軸方向が短軸である楕円形状を有する。傾斜磁場コイル２は、静磁場８に平行な磁場成分に対して、ｘ軸方向，ｙ軸方向，ｚ軸方向にそれぞれ線形に変化する傾斜磁場を作る。具体的には、傾斜磁場メインコイル９は、傾斜磁場をｘ軸方向に生成するｘ傾斜磁場メインコイル（ｘメインドコイル）９ｘ，ｙ軸方向に生成するｙ傾斜磁場メインコイル（ｙメインコイル）９ｙ、ｚ軸方向に生成するｚ傾斜磁場メインコイル（ｚメインコイル）９ｚで構成され、それぞれの断面方向に絶縁層を挟んで積層される。傾斜磁場シールドコイル１０は、傾斜磁場メインコイル９が生成した磁場が傾斜磁場コイル２の外部に漏れるのを抑制するｘ傾斜磁場シールドコイル（ｘシールドコイル）１０ｘ，ｙ傾斜磁場シールドコイル（ｙシールドコイル）１０ｙ，ｚ傾斜磁場シールドコイル（ｚシールドコイル）１０ｚで構成され、それぞれ断面方向に絶縁層を挟んで積層される。
【００２０】
ｘ傾斜磁場コイルのｘメインコイル９ｘおよびｘシールドコイル１０ｘはそれぞれ、渦巻状サドル型コイルをｚ＝０対称面、ｘ＝０対称面に対してそれぞれ対称な位置に４個配置される。ｙ傾斜磁場コイルのｙメインコイル９ｙおよびｙシールドコイル１０ｙは、ｘ傾斜磁場コイルとは形状が異なり、ｘ傾斜磁場コイルをｚ軸に対して９０度回転したものである。
【００２１】
次に、本実施例の傾斜磁場コイル２の配線パターンについて、図１，図５，図６を用いて説明する。図１が本実施例のｚ傾斜磁場コイルの１／４の配線パターン、図５がｘ傾斜磁場コイルの１／４の配線パターン、図６がｙ傾斜磁場コイルの１／４の配線パターンを示す。ｘ傾斜磁場コイルのｘメインコイル９ｘ（図５（ａ））、ｘメインコイル１０ｘ（図５（ｂ））は、それぞれ渦巻状のサドル型コイルである。また、ｙ傾斜磁場コイルのｙメインコイル９ｙ（図６（ａ））、ｙメインコイル１０ｙ（図６（ｂ））も、それぞれ渦巻状のサドル型コイルである。以上のｘ傾斜磁場コイルおよびｙ傾斜磁場コイルの配線パターンは、傾斜磁場メインコイル及び傾斜磁場シールドコイルの断面形状が円形である場合とターン数は異なるがほぼ同じ渦巻状サドル型コイルとなる。ここでは、それぞれの電流ループをつなぐ接続部は表示していない。
【００２２】
一方、ｚ傾斜磁場コイル１０の配線パターン（図１）は、傾斜磁場コイルの断面形状が円形である従来のｚメインコイル及びｚシールドコイルの配線パターンと比べて大きく異なる。その違いを述べる際に、まず、比較例として、傾斜磁場メインコイル及び傾斜磁場シールドコイルの断面形状が円形である場合のｚ傾斜磁場コイルの配線パターンについて、図７，図８，図９を用いて説明する。図７に比較例１のｚメインコイルの配線パターン１１とｚシールドコイルの配線パターン１２の鳥瞰図を示す。また、図８は、比較例１について、ｚ軸に対して反時計回りに回る角度θを横軸に、ｚを縦軸にとったときのｚ傾斜磁場コイルの配線パターンの展開図であり、図８（ａ）がｚメインコイルの配線パターン１１、図８（ｂ）がｚシールドコイルの配線パターン１２を示す。比較例１では断面形状がｚメインコイル、ｚシールドコイルとも円形であるため、配線パターン１１と配線パターン１２が作る磁場分布は周方向に渡って一様となる。よって、比較例１のこれら二つの配線パターンはｚ軸に垂直な面内で円形の電流流路を持ち、それをｚ方向に積み重ねたソレノイド状コイルを形成する。図７，図８では、隣り合う円形の電流流路をつなぐ接続部は表示していない。次に、比較例２として、ｘ−ｙ平面である断面形状でのｚ傾斜磁場コイルの配線パターンについて、図９を用いて説明する。図９（ａ）にｚメインコイルの配線パターン１３，１４、図９（ｂ）にｚシールドコイルの配線パターン１５，１６の展開図を示す。これは、特許文献２に記載されているような、メインコイルとシールドコイルの間隔が狭い部分と広い部分が存在する場合であり、間隔が狭いｘ方向で、それぞれのコイルが作る磁場が強くなる。そのため、その磁場を再現するように、ｚメインコイルであれば配線パターン１４、ｚシールドコイルであれば配線パターン１６のように、ｚ＝０面をまたぐループを形成する。また、それ以外のｚメインコイルの配線パターン１３，ｚシールドコイルの配線パターン１５は、円筒面上あるいは楕円筒面上でｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状コイルを形成する。図９では、図７，図８と同様、隣り合う電流流路をつなぐ接続部は表示していない。
【００２３】
これに対し、図１に本発明の実施例１を示す。本実施例は、図４に示す断面形状（ｘ−ｙ平面での断面形状）でのｚ傾斜磁場コイルの配線パターンである。ｚメインコイルの配線パターン１７はｚ軸に垂直な面内でｘ方向に横長の楕円形の電流流路を持ち、それをｚ方向に積み重ねたソレノイド状コイルを形成する。一方、ｚシールドコイルの配線パターン１８は円筒面上でｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状コイルを形成し、配線パターン１９はｚ＝０面をまたぐループを形成する。このように、ｚシールドコイルは、ｚ軸方向において磁気共鳴イメージング装置の中心付近でサドル状に形成（ループが形成）され、サドル状で形成された領域外では円筒面上でｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線パターンを有している。言い換えれば、ｚシールドコイルは、図１２（ａ）に示すように、ベッド装置４１の進行方向に沿って順番に、円筒面上でｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線部，サドル状に形成された配線部，円筒面上でｚ軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線部を有している。本実施例の図１でも隣り合う電流流路をつなぐ接続部は表示していない。本実施例によれば、ｚメインコイルがｚ軸に垂直な面内でｘ方向に横長の楕円形の電流流路を持ち、それをｚ方向に積み重ねたソレノイド状とすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のｚ位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、ｚメインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
【００２４】
以下に、この効果をｚ傾斜磁場コイルが作る磁束密度を比較することで確かめる。図１０（ａ）はｘｚ面における比較例２のｚ傾斜磁場コイルが作る磁束密度のｚ成分の等高線を示している。等高線の幅は１（ｍＴ）以上、−１（ｍＴ）以下で１（ｍＴ）間隔、それ以外で０.１（ｍＴ）間隔である。図１０（ｂ）は本実施例での磁束密度ｚ成分の等高線である。これら２つはほぼ同じ分布をしており、より詳細に比較するため、図１０（ｃ）のように撮像領域の中心部から軸方向に延びる線分上の磁束密度ｚ成分をプロットしたものを示す。図１０（ｃ）において、ひし形でプロットしたものは比較例２の分布、正方形でプロットしたものは本実施例の分布、三角形でプロットしたものは理想的な分布を示す。軸方向のある位置ｚｍでの理想的な分布からのずれは、本実施例の値のほうが比較例２の値よりも小さくなっており、本実施例のｚ傾斜磁場コイルが精度の良い磁場分布を形成することがわかる。
【００２５】
以上述べた本実施例のｚ傾斜磁場コイルの構造について以下に述べる。図１１（ａ）は本実施例のｚ傾斜磁場コイルのｚメインコイルの配線パターンをｚ方向に積み重ねる楕円形電流流路の接続部をつけて表示したものである。電流は、ｚ軸に平行でｙ方向に設置された接続配線２０を流れ、ｚ＜０の領域の楕円形流路の配線からｚ＞０の楕円形流路の配線２１を流れ、接続配線２２に至る。ここで、接続部はｘ方向，ｙ方向どちらに設置してもよいが、ｚメインコイルとｚシールドコイルの間隔が狭いｘ方向よりも間隔が広いｙ方向のほうが設置空間に余裕があるため、ｙ方向に設置するのが最適である。図１１（ｂ）は、実施例１のｚメインコイルの導体の一部を示している。導体２３は内部に冷媒２４を流す構造とするのが最適である。その理由を以下に述べる。撮像時に傾斜磁場コイルの導体に流れる電流の振幅は数１００（Ａ）でそれを駆動させる電圧は１０００（Ｖ）程度であり、このような高い電力により、導体内部の発熱量は無視できず、導体を冷却する機構を設けなければならない。一方で、超電導コイルが収められる中空円筒容器と撮像領域の間に配置される傾斜磁場コイルの設置空間は限られている。そのため、冷却管を別途設ける必要の無い本実施例の構造を採用するのが望ましい。以降では、ｚ傾斜磁場コイルはこの導体で構成されるものとする。
【００２６】
ｚメインコイルは、図１１（ａ）に示したように、接続配線２０を除けば、一度も配線が交差することなく実施ことができる。なお、接続配線２０は、設置空間に余裕があるｙ方向に設置されるため、設置空間上問題とはならない。一方、ｚシールドコイルは概ソレノイド状配線とループ配線が混在するため、配線が交差する。そのため、設置空間に収められない部分が生じる。以下に、その解決方法を述べる。
【００２７】
図１２（ａ）は本実施例のｚ傾斜磁場コイルのｚシールドコイルの配線パターンを接続部をつけて表示したものである。電流は、ｚ軸に平行でｙ方向に設置された接続配線２５を流れ、ｚ＞０の領域の概ソレノイド状配線２６からループ配線２７ａを経由し、ｚ＜０の概ソレノイド状配線及びループ配線２７ｂを流れ、接続配線２８に至る。ここで、ｚメインコイルと同様に接続部はｘ方向，ｙ方向どちらに設置してもよいが、ｚメインコイルとｚシールドコイルの間隔が狭いｘ方向よりも間隔が広いｙ方向のほうが設置空間に余裕があるため、ｙ方向に設置するのが最適である。また、本実施例ではループ配線２７ａはｚ＞０の領域の概ソレノイド状配線と、ループ配線２７ｂはｚ＜０の領域の概ソレノイド状配線とそれぞれ接続したが、ループ配線２７ａをｚ＜０の領域の概ソレノイド状配線と、ループ配線２７ｂをｚ＞０の領域の概ソレノイド状配線とそれぞれ接続してもよい。図１２（ｂ）は、本実施例のｚシールドコイルの導体形状の一部を示している。ｚシールドコイルは図１２（ａ）で示したように、概ソレノイド状コイルとループコイルの組み合わせで形成される。概ソレノイド状の部分は、導体２９のように導体内部に冷媒２４を流す構造とすることができるが、ループ導体３０の部分に導体２９の構造を用いようとすると、外側から渦巻状に導体を巻いていき中心に達してから外側に向かうときに配線が交差するため、傾斜磁場コイルの設置空間に収まらなくなる。そこで、ループコイルを電流が流れない領域である溝を切り落とした薄い板状の導体で形成する。これをソレノイド状コイルと電気的に接合してｚシールドコイルを形成する。その際、電流が導体２９から導体３０へ流れるように、導体３０の近傍に絶縁層３１を設ける。このように、ｚシールドコイルの内、概ソレノイド状となる部分には、内部に冷媒を流して冷却機能を持たせ、ループとなる部分は、薄い導体を用いることで、傾斜磁場コイルの設置空間に余裕を持たせることができる。
【００２８】
本実施例によれば、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルをｚ軸に垂直な面内で作られる電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のｚ位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
【００２９】
（実施例２）
以下に、本発明の他の実施例の水平磁場型のＭＲＩ装置を、図１３を用いて説明する。
【００３０】
本実施例のＭＲＩ装置１００Ａは、実施例１のＭＲＩ装置１００において傾斜磁場コイル２を、傾斜磁場コイル２Ａに替えた構成を有する。つまり、実施例１では傾斜磁場コイル２のうち傾斜磁場メインコイル９の断面形状が楕円形であり、傾斜磁場シールドコイル１０の断面形状が円形状である場合を説明したが、本実施例の傾斜磁場コイル２Ａは、図１３（ａ）に示すように、傾斜磁場メインコイル９がレーストラック形状であり、傾斜磁場シールドコイル１０が円形形状である構成を有する。この傾斜磁場メインコイル９は、ｘ軸方向が長軸であり、ｙ軸方向が短軸であるレーストラック形状を有しているため、ＭＲＩ装置の開放度がさらに向上する。本実施例の傾斜磁場コイル２Ａも、傾斜磁場メインコイル９と傾斜磁場シールドコイル１０との間隔が周方向によって異なり、ｘ軸上での傾斜磁場メインコイル９と傾斜磁場シールドコイル１０の間隔がｙ軸上での間隔よりも狭い構成である。同様に、ｚメインコイルとｚシールドコイルの間隔が周方向に渡って異なっている。
【００３１】
図１３（ａ）に本実施例の傾斜磁場コイル２Ａの断面形状を示し、この断面形状で得られるｚ傾斜磁場コイルはｚメインコイルが図１３（ｂ）、ｚシールドコイルが図１３（ｃ）に示す配線パターンを有する。本実施例は、実施例１と同様に、ｚメインコイルの配線パターン１７は、ｚ軸に垂直な面内の電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、ｚシールドコイルは、実施例１と同様に、概ソレノイド状となる配線パターン１８とループを形成する配線パターン１９で構成される。
【００３２】
本実施例によれば、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルをｚ軸に垂直な面内で作られる電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のｚ位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
【００３３】
（実施例３）
以下に、本発明の他の実施例の水平磁場型のＭＲＩ装置を、図１４を用いて説明する。
【００３４】
本実施例のＭＲＩ装置１００Ｂは、実施例１のＭＲＩ装置１００において傾斜磁場コイル２を、傾斜磁場コイル２Ｂに替えた構成を有する。本実施例の傾斜磁場コイル２Ｂは、図１４（ａ）に示すように、傾斜磁場メインコイル９が円弧を組み合わせた形状であり、傾斜磁場シールドコイル１０が円形形状である構成を有する。この傾斜磁場メインコイル９の断面形状は、楕円形状とこの楕円形状の長軸部分にさらに円弧を組み合わせた形状（異なる曲率を持つ円弧を複数個組み合わせた形状）を有する。このように、本実施例の傾斜磁場コイル２Ｂも、傾斜磁場メインコイル９と傾斜磁場シールドコイル１０との間隔が周方向によって異なり、ｘ軸上での傾斜磁場メインコイル９と傾斜磁場シールドコイル１０の間隔がｙ軸上での間隔よりも狭い構成である。同様に、ｚメインコイルとｚシールドコイルの間隔が周方向に渡って異なる形状を有している。
【００３５】
図１４（ａ）に本実施例の傾斜磁場コイル２Ｂの断面形状を示し、この断面形状で得られるｚ傾斜磁場コイルはｚメインコイルが図１４（ｂ）、ｚシールドコイルが図１４（ｂ）に示すような配線パターンを有する。本実施例は、実施例１と同様に、ｚメインコイルの配線パターン１７は、ｚ軸に垂直な面内の電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、ｚシールドコイルは、実施例１と同様に、概ソレノイド状となる配線パターン１８とループを形成する配線パターン１９で構成される。
【００３６】
本実施例によれば、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルをｚ軸に垂直な面内で作られる電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のｚ位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
【００３７】
（実施例４）
以下に、本実施例の他の実施例の水平磁場型のＭＲＩ装置を、図１５を用いて説明する。
【００３８】
本実施例のＭＲＩ装置１００Ｃは、実施例１のＭＲＩ装置１００において傾斜磁場コイル２を、傾斜磁場コイル２Ｃに替えた構成を有する。本実施例の傾斜磁場コイル２Ｃは、図１５に示すように、傾斜磁場メインコイル９及び傾斜磁場シールドコイル１０の断面形状が共に円形形状を有するが、これらの円形は同心円ではなく、それぞれの円形の中心がｙ軸方向にずれた（円形の中心位置が異なる）形状を有する。本実施例の傾斜磁場コイル２Ｃも、傾斜磁場メインコイル９と傾斜磁場シールドコイル１０との間隔が周方向によって異なる構成である。同様に、本実施例のｚメインコイル，ｚシールドコイルの断面形状が共に円形であるが同心円ではないため、ｚメインコイルとｚシールドコイルの間隔が周方向に渡って異なる形状を有している。
【００３９】
図１５（ａ）に本実施例の傾斜磁場コイル２Ｃの断面形状を示し、この断面形状で得られるｚ傾斜磁場コイルはｚメインコイルが図１５（ｂ）、ｚシールドコイルが図１５（ｂ）に示す配線パターンを有する。本実施例は、実施例１と同様に、ｚメインコイルの配線パターン１７は、ｚ軸に垂直な面内の電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、ｚシールドコイルは、概ソレノイド状となる配線パターン１８とループを形成する配線パターン１９で構成される。
【００４０】
実施例１，２，３では、ｚメインコイル断面形状がｙｚ面，ｘｚ面に対して対称であったため、ｚシールドコイルに最も近い領域が＋ｘ方向、−ｘ方向と２箇所存在し、それぞれの領域に１個あるいは複数個の配線パターン１９を形成していたが、本実施例では、ｚメインコイルとｚシールドコイルの最も近い領域は＋ｙ方向１箇所となるため、この領域にのみ配線パターン１９が形成される。
【００４１】
本実施例によれば、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルをｚ軸に垂直な面内で作られる電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のｚ位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
【００４２】
（実施例５）
以下に、本発明の他の実施例の水平磁場型のＭＲＩ装置を、図１６を用いて説明する。
【００４３】
本実施例のＭＲＩ装置１００Ｂは、実施例１のＭＲＩ装置１００において傾斜磁場コイル２を、傾斜磁場コイル２Ｄに替えた構成を有する。本実施例の傾斜磁場コイル２Ｄは、図１６（ａ）に示すように、傾斜磁場メインコイル９の断面形状が楕円弧を組み合わせた形状を有し、傾斜磁場シールドコイル１０が円形形状である構成を有する。この傾斜磁場メインコイル９の断面形状は、上部の楕円と下部の楕円が異なる形状を有する。本実施例のように、下部の楕円形状より上部の楕円形状を大きくする（図１６（ａ）に示す断面形状において、ｙ軸の負の領域より正の領域での開口面積を大きくする）ことによって、被検体４０が通過できる領域を広くとることができる。
【００４４】
図１６（ａ）に本実施例の傾斜磁場コイル２Ｄの断面形状を示し、この断面形状で得られるｚ傾斜磁場コイルはｚメインコイルが図１６（ｂ）、ｚシールドコイルが図１６（ｂ）  に示すような配線パターンを有する。本実施例は、実施例１と同様に、ｚメインコイルの配線パターン１７は、ｚ軸に垂直な面内の電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、ｚシールドコイルは、実施例４と同様に、概ソレノイド状となる配線パターン１８とループを形成する配線パターン１９で構成される。なお、配線パターン１９は、＋ｙ方向１箇所にのみ形成される。
【００４５】
本実施例によれば、ｚ傾斜磁場コイルのメインコイルをｚ軸に垂直な面内で作られる電流流路をｚ方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のｚ位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  静磁場コイル
２  傾斜磁場コイル
３  ＲＦコイル
４  ヘリウム容器
５  輻射シールド
６  真空容器
７  撮像空間
８  静磁場
９  傾斜磁場メインコイル
１０  傾斜磁場シールドコイル
１１  断面形状が円形である比較例のｚメインコイルの配線パターン
１２  断面形状が円形である比較例のｚシールドコイルの配線パターン
１３  メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のｚメインコイルの導体中心線のうち概ソレノイド状コイルを形成する配線パターン
１４  メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のｚメインコイルの導体中心線のうちループコイルを形成する配線パターン
１５  メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のｚシールドコイルの導体中心線のうち概ソレノイド状コイルを形成する配線パターン
１６  メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のｚシールドコイルの導体中心線のうちループコイルを形成する配線パターン
１７  ｚメインコイルの導体中心線で示した配線パターン
１８  ｚシールドコイルの導体中心線のうちループコイルを形成する配線パターン
１９  ｚシールドコイルの導体中心線のうち概ソレノイド状コイルを形成する配線パターン
２０  ｚメインコイルの接続配線
２１  ｚメインコイルのソレノイド状コイルを形成する配線
２２  ｚメインコイルの接続配線
２３  ｚメインコイルのソレノイド状コイルを形成する導体
２４  ｚ傾斜磁場コイルの導体内部に流れる冷媒
２５  ｚシールドコイルの接続配線
２６  ｚメインコイルのソレノイド状コイルを形成する配線
２７  ｚメインコイルのループコイルを形成する配線
２８  ｚシールドコイルの接続配線
２９  ｚシールドコイルのソレノイド状コイルを形成する導体
３０  ｚシールドコイルのループコイルを形成する導体（ループ導体）
３１  ｚシールドコイルの絶縁層
【図１】
2011072461.tif 000003
【図２】
2011072461.tif 000004
【図３】
2011072461.tif 000005
【図４】
2011072461.tif 000006
【図５】
2011072461.tif 000007
【図６】
2011072461.tif 000008
【図７】
2011072461.tif 000009
【図８】
2011072461.tif 000010
【図９】
2011072461.tif 000011
【図１０】
2011072461.tif 000012
【図１１】
2011072461.tif 000013
【図１２】
2011072461.tif 000014
【図１３】
2011072461.tif 000015
【図１４】
2011072461.tif 000016
【図１５】
2011072461.tif 000017
【図１６】
2011072461.tif 000018