(57)【要約】      （修正有）【課題】小型且つ高性能なＭＲＩ装置を提供する。【解決手段】ＭＲＩ装置は、磁石装置と、高周波コイルと、傾斜磁場コイルとを備え、静磁場の方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向をＹ方向とする場合、傾斜磁場コイルは、撮像空間に近い第１領域２０１と撮像空間から遠い第２領域２０２とで厚さが異なるＸ方向傾斜磁場メインコイルと、第１領域と前記第２領域とで厚さが異なるＹ方向傾斜磁場メインコイルと、を備える。【選択図】図２Ａ
2019130098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像空間に静磁場を生成する磁石装置と、被検体に高周波磁場を照射する高周波コイルと、前記被検体から発生する核磁気共鳴信号に位置情報を付与する傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、を備え、
前記静磁場の方向をＺ方向、前記Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする場合、
前記傾斜磁場コイルは、
前記撮像空間に近い第１領域と前記撮像空間から遠い第２領域とで厚さが異なるＸ方向傾斜磁場メインコイルと、
前記第１領域と前記第２領域とで厚さが異なるＹ方向傾斜磁場メインコイルと、
を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記Ｘ方向傾斜磁場メインコイルの厚さは、前記第１領域より前記第２領域の方が厚く、
前記Ｙ方向傾斜磁場メインコイルの厚さは、前記第１領域より前記第２領域の方が厚い、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記Ｘ方向傾斜磁場メインコイル及び／又は前記Ｙ方向傾斜磁場メインコイルは、
渦巻き形状及び／又は指紋形状の導体が組み合わされて形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記傾斜磁場コイルは、
前記Ｚ方向を中心とする円筒形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記傾斜磁場コイルは、
前記Ｚ方向を中心とする円盤形状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記Ｘ方向傾斜磁場メインコイル及び／又は前記Ｙ方向傾斜磁場メインコイルは、
厚さの異なる導体が接合されて形成される、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記Ｘ方向傾斜磁場メインコイル及び／又は前記Ｙ方向傾斜磁場メインコイルは、
前記第２領域で、前記Ｚ方向に対して傾斜する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
高周波シールドを更に備え、
前記高周波シールドは、前記高周波コイルと前記第１領域における前記傾斜磁場コイルとの間に配置される、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載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、磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像空間に均一な静磁場を生成する磁石装置と、被検体に高周波磁場を照射する高周波コイルと、被検体から発生する核磁気共鳴信号に位置情報を付与する傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、を備える磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置が知られている。また、近年、静磁場の方向における磁石装置及び傾斜磁場コイルの長さを短くしたショートボアと呼ばれるＭＲＩ装置の普及が進んでいる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、外（内）コイルのメインパス（所望の磁界を形成するための電流路）に内（外）コイルのリタンパス（単に電流を帰すだけの電流路）を兼用させることで、全体の電流路を短縮し、インピーダンスを低減させたＭＲＩ装置用２重形コイルが開示されている。
【０００４】
例えば、特許文献２には、傾斜磁場コイルのメインコイルを部分的に凹ませて、高周波コイルと傾斜磁場コイルとを合わせた厚さを薄くすることで、磁場発生効率を高めつつ被検体が配置される撮像空間を広く確保可能なＭＲＩ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１４４５４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４４１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の二重形コイルは、内コイルと外コイルとを接続するための電流路が必要となるため、構造が複雑化し、ＭＲＩ装置の性能が低下してしまうという問題がある。また、特許文献２に記載のＭＲＩ装置は、撮像空間を広げた分、開口部が狭くなるため、ＭＲＩ装置が大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、小型且つ高性能なＭＲＩ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、撮像空間に静磁場を生成する磁石装置と、被検体に高周波磁場を照射する高周波コイルと、前記被検体から発生する核磁気共鳴信号に位置情報を付与する傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、を備える磁気共鳴イメージング装置であって、前記静磁場の方向をＺ方向、前記Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、前記Ｚ方向及び前記Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする場合、前記傾斜磁場コイルは、前記撮像空間に近い第１領域と前記撮像空間から遠い第２領域とで厚さが異なるＸ方向傾斜磁場メインコイルと、前記第１領域と前記第２領域とで厚さが異なるＹ方向傾斜磁場メインコイルと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型且つ高性能なＭＲＩ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る水平磁場型のＭＲＩ装置の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図２Ｂは、第１実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａは、第１実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図２Ｂは、第１実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、従来に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図３Ｂは、従来に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａは、従来に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図３Ｂは、従来に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図４】変形例１に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図である。
【図５】変形例２に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図６】変形例３に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第２実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図７Ｂは、第２実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａは、第２実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図７Ｂは、第２実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図８】第３実施形態に係る垂直磁場型のＭＲＩ装置の斜視図である。
【図９】第３実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図１０Ｂは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す上面図、図１０Ｃは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図１０Ｂは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す上面図、図１０Ｃは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す展開図、図１０Ｂは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す上面図、図１０Ｃは、第４実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、平面図とその断面図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。また、本明細書において、「上」、「下」などは構成要素間の相対的な位置を示すものであって、絶対的な位置を示すことを意図したものではない。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
≪第１実施形態≫
〔ＭＲＩ装置の全体構成〕
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るトンネル型（水平磁場型）のＭＲＩ装置１００の構成について説明する。
【００１３】
ＭＲＩ装置１００は、磁石装置１、傾斜磁場コイル２、高周波コイル３、可動式ベッド４、などを備える。被検体５は、ＭＲＩ装置１００の外部から撮像空間Ｓへと、可動式ベッド４によって運ばれる。
図１において、原点Ｏは撮像空間Ｓの中心を表している。Ｚ方向は、静磁場の方向（矢印α方向）を表し、Ｘ方向は、Ｚ方向に直交する方向（水平方向）を表し、Ｙ方向は、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向（鉛直方向）を表している。
【００１４】
磁石装置１は、Ｚ方向を中心とする円筒形状であり、例えば、超伝導コイルで構成される。磁石装置１は、矢印α方向に均一な静磁場を生成する（例えば、１Ｔ，１．５Ｔ，３Ｔ）。撮像空間Ｓの半径は、３０ｃｍ〜５０ｃｍ程度である。
【００１５】
傾斜磁場コイル２は、Ｚ方向を中心とする円筒形状であり、磁石装置１と高周波コイル３との間に配置され、例えば、常伝導コイルで構成される。傾斜磁場コイル２は、撮像空間Ｓに強度が勾配した動磁場（傾斜磁場）を生成する（例えば、３０ｍＴ／ｍ，５０ｍＴ／ｍ）。傾斜磁場を発生させるための電源装置の電流は、通常５００Ａ〜６００Ａ程度である。傾斜磁場コイル２が撮像空間Ｓに傾斜磁場を生成することで、核磁気共鳴信号に位置情報が付与されるため、ＭＲＩ装置１００において、被検体５の断面を画像化することが可能になる。
【００１６】
高周波コイル３は、Ｚ方向を中心とする円筒形状であり、傾斜磁場コイル２の内部に配置され、例えば、常伝導コイルで構成される。高周波コイル３は、撮像空間Ｓに高周波磁場を生成する。高周波コイル３から被検体５へと高周波パルスが照射されることによって、被検体５から発生した核磁気共鳴信号は、受信コイルに受信された後、信号処理される。なお、磁石装置１、傾斜磁場コイル２、及び高周波コイル３の中心軸は、互いに概ね一致している。
【００１７】
〔傾斜磁場コイルの構成〕
次に、図２Ａ、図２Ｂを参照して、本実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成について説明する。
【００１８】
図２Ａは、傾斜磁場コイル２の１／４を示す展開図である。図２Ａにおいて、縦軸はＺ方向を表し、横軸はθ方向（Ｚ方向を中心とする回転方向）を表している。図２Ｂは、傾斜磁場コイル２の１／４を示す断面図である。図２Ｂにおいて、縦軸はＹ方向を表し、横軸はＺ方向を表している。
【００１９】
傾斜磁場コイル２は、メインコイル２１と、シールドコイル２２と、を備える。メインコイル２１とシールドコイル２２とは、樹脂２５（例えば、エポキシ樹脂）によって接着され一体化している。メインコイルコイル及びシールドコイルは、外部電源と接続され、それぞれにパルス状の電流が供給される。
【００２０】
＜メインコイルの構成＞
メインコイル２１は、撮像空間Ｓに傾斜磁場Ｑを生成するコイルであり、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚを備える。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、Ｘ方向に傾斜磁場を発生させ、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、Ｙ方向に傾斜磁場を発生させ、Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、Ｚ方向に傾斜磁場を発生させる。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ，Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ，Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、積層され、層間には、例えば、ＦＲＰ材等の絶縁シート（不図示）が挟まれており、各メインコイルと絶縁シートとは、樹脂２５によって層状に接着され一体化している。
【００２１】
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、渦巻き形状または指紋形状の導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が、一部、切削加工或いはエッチングされ、４つの導体が組み合わされて形成される。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、例えば、板状の導体に、点ＰＸ（ターン中心）を中心とする一筆書き状の内周線や外周線がパターン加工された後、ロール機によって所定の曲率（例えば、サドル形状）に曲げ加工されることで形成される。パターン加工としては、例えば、レーザ加工、ウォータージェット加工、パレットパンチング加工、などが挙げられる。なお、点ＰＸの位置は、設計者が任意に設定することが可能であり、Ｚ座標が後述のＺ１と一致する。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、ターン間の隙間２４、段落とし部２６、一対の電流端子２７，２８、などを備える。隙間２４は、幅寸法が、約１ｍｍ〜２ｍｍであり、隣接する周回ターン同士を離間し、電気的に絶縁する。段落とし部２６は、ターン数に応じて複数（例えば、１５〜３０）設けられ、隣接する周回ターン同士を連結し、電気的に接続する。一対の電流端子２７，２８は、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘに所定の電流を供給する。
【００２２】
また、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、撮像空間Ｓに近い領域２０１（第１領域）と撮像空間Ｓから遠い領域２０２（第２領域）とで厚さが異なる（図２Ｂ参照）。本実施形態における厚さとは、Ｚ方向を中心とした傾斜磁場コイル２における径方向の距離を指す（図２Ｂ参照）。図２Ａ，図２Ｂに示すように、領域２０１は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、Ｚ方向において、０からＺ１まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。領域２０２は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、Ｚ方向において、Ｚ１からＺ２まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さは、領域２０１より領域２０２の方が厚い（図２Ｂ参照）。領域２０２におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さは、領域２０１におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。また、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さを、領域２０１より領域２０２で厚くした分、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸのＺ方向における幅を、領域２０１より領域２０２で狭くすることも可能である。詳細は後述するが、領域２０２におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さを、領域２０１におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さより厚くすることで、撮像空間Ｓの広範囲において、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることが可能になる。
【００２３】
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、渦巻き形状または指紋形状の導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が、一部、切削加工或いはエッチングされ、４つの導体が組み合わされて形成される。Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、例えば、板状の導体に、点ＰＹ（ターン中心）を中心とする一筆書き状の内周線や外周線がパターン加工された後、ロール機によって所定の曲率（例えば、サドル形状）に曲げ加工されることで形成される。パターン加工としては、例えば、レーザ加工、ウォータージェット加工、パレットパンチング加工、などが挙げられる。なお、点ＰＹの位置は、設計者が任意に設定することが可能であり、Ｚ座標が後述のＺ１と一致する。
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、ターン間の隙間２４、段落とし部２６、一対の電流端子２７，２８、などを備える。隙間２４は、幅寸法が、約１ｍｍ〜２ｍｍであり、隣接する周回ターン同士を離間し、電気的に絶縁する。段落とし部２６は、ターン数に応じて複数（例えば、１５〜３０）設けられ、隣接する周回ターン同士を連結し、電気的に接続する。一対の電流端子２７，２８は、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙに所定の電流を供給する。
【００２４】
また、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、撮像空間Ｓに近い領域２０１（第１領域）と撮像空間Ｓから遠い領域２０２（第２領域）とで厚さが異なる。図２に示すように、領域２０１は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、Ｚ方向において、０からＺ１まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。領域２０２は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、Ｚ方向において、Ｚ１からＺ２まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さは、領域２０１より領域２０２の方が厚い。領域２０２におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さは、領域２０１におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。また、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さを、領域２０１より領域２０２で厚くした分、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１ＹのＺ方向における幅を、領域２０１より領域２０２で狭くすることも可能である。詳細は後述するが、領域２０２におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さを、領域２０１におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さより厚くすることで、撮像空間Ｓの広範囲において、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることが可能になる。
【００２５】
Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、ソレノイド形状であり、導体（例えば、銅、アルミニウムなど）、或いは中空部を有する管状の導体を、Ｚ方向を中心として周回方向βに巻き回すことで形成される。Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚが、中空部を有する管状の導体で構成される場合、Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、冷却配管としても機能し、外部の冷媒圧送装置から圧送された冷媒を循環させて傾斜磁場コイル２の温度上昇を抑制する。
【００２６】
＜シールドコイルの構成＞
シールドコイル２２は、不要な漏れ磁場による渦電流の発生を抑制するコイルであり、Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘ、Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚを備える。Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、Ｘ方向傾斜磁場の外部（例えば、磁石装置１）への漏れを抑制し、Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、Ｙ方向傾斜磁場の外部（例えば、磁石装置１）への漏れを抑制し、Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚは、Ｚ方向傾斜磁場の外部（例えば、磁石装置１）への漏れを抑制する。
Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘ，Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙ，Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚは、積層され、層間には、例えば、ＦＲＰ材等の絶縁シート（不図示）が挟まれており、各シールドコイルと絶縁シートとは、樹脂２５によって層状に接着され一体化している。
【００２７】
Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、渦巻き形状または指紋形状の４つの導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が組み合わされて形成される。Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、領域２０１と領域２０２とで厚さが等しい。Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、厚さ以外の構成については、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘと同様の構成を有する。
【００２８】
Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、渦巻き形状または指紋形状の４つの導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が組み合わされて形成される。Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、領域２０１と領域２０２とで厚さが等しい。Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、厚さ以外の構成については、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙと同様の構成を有する。
【００２９】
なお、Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘ及びＹ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙの厚さを変化させない理由は、シールドコイルは、メインコイルよりターン数が少なく、あくまでも傾斜磁場の外部への漏れを抑制するために設けられるコイルに過ぎないためである。
【００３０】
Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚは、ソレノイド形状であり、導体（例えば、銅、アルミニウムなど）を、Ｚ方向を中心として周回方向βに巻き回すことで形成される。Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚも、Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚと同様に、中空部を有する管状の導体により形成されてもよい。
【００３１】
〔従来の傾斜磁場コイルと本実施形態に係る傾斜磁場コイルとの比較〕
ここで、図２Ａ，図２Ｂ及び図３Ａ，図３Ｂを参照して、従来の傾斜磁場コイルと本実施形態に係る傾斜磁場コイルとを比較する。
【００３２】
傾斜磁場コイル２における傾斜磁場の強度及び線形性は、ＭＲＩ装置１００の性能に依存する。つまり、撮像空間ＳにおけるグラフＤの勾配が大きい程、傾斜磁場の強度が高く、また、撮像空間ＳにおけるグラフＤが直線に近い程、傾斜磁場が線形性に優れるため、ＭＲＩ装置１００の性能（高精細な画像取得、短時間での撮像）を高めることができる。これは、撮像空間ＳにおけるグラフＤの勾配が大きい程、位置情報が付与された核磁気共鳴信号が明瞭となり空間分解能が高くなるため、また、撮像空間ＳにおけるグラフＤが直線に近い程、画像の歪が小さくなるためである。
【００３３】
例えば、傾斜磁場コイルに大電流を流す、傾斜磁場コイル２のターン数を増やす、傾斜磁場コイルをＺ方向に長くする、等の方法により、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させようとすると、次のような問題点が発生してしまう。即ち、傾斜磁場コイルに大電流を流すと、ジュール発熱により傾斜磁場コイルの温度が上昇する。また、傾斜磁場コイル２のターン数を増やすと、抵抗値の増大により傾斜磁場コイルの温度が上昇することに加えて、インダクタンスの増大により駆動電源の増強が必要となる。更に、傾斜磁場コイルをＺ方向に長くすると、ＭＲＩ装置を小型化したいという要請に反してしまう。
【００３４】
つまり、上述の問題点を回避して、撮像空間Ｓの広範囲において、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることが可能な傾斜磁場コイルを設計することが望まれる。
【００３５】
そこで、本実施形態に係る傾斜磁場コイル２では、従来の傾斜磁場コイル２ｄの構成を改良し、領域２０２の厚さを、領域２０１の厚さより厚くする構成とした。
【００３６】
本実施形態に係る傾斜磁場コイル２において、例えば、領域２０２におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル又はＹ方向傾斜磁場メインコイルの厚さを、領域２０１におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル又はＹ方向傾斜磁場メインコイルの厚さの２倍とすると、従来の傾斜磁場コイル２ｄと比較して、次のようなメリットを有する。
両コイルのターン数及び電流値を等しくすると、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２の長さ（軸長）を、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２ｄの長さ（軸長）の約３／４倍とすることができる。また、両コイルのＺ方向における長さ（軸長）を等しくすると、領域２０１における傾斜磁場コイル２の長さを、領域２０１ｄにおける傾斜磁場コイル２ｄの長さの約４／３倍とすることができ、傾斜磁場コイル２の撮像空間を、傾斜磁場コイル２ｄの撮像空間より約２５％大きくすることができる。また、両コイルのＺ方向における長さ及び発熱量を等しくすると、傾斜磁場コイル２の通電量を、傾斜磁場コイル２ｄの通電量より約１．４倍大きくすることができる。
【００３７】
上述のように、本実施形態に係る傾斜磁場コイル２によれば、領域２０２の厚さを、領域２０１の厚さより厚くすることで、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２の長さ（軸長）を短くしつつ、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることができる。これにより、小型且つ高性能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。更に、傾斜磁場コイル２における抵抗を低くすることができるため、高速撮像が可能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。
【００３８】
≪変形例１≫
次に、本実施形態に係る傾斜磁場コイルの変形例について説明する。図４は、変形例１に係る傾斜磁場コイル２ａの構成の一例を示す展開図である。図４において、縦軸はＺ方向を表し、横軸はθ方向（Ｚ方向を中心とする回転方向）を表している。なお、第１実施形態と共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００３９】
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘａ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙａ）は、領域２０１ａと領域２０２ａとで厚さの異なる導体が、点ＰＸ（点ＰＹ）を中心として、接合部２６で接合されることで形成される。接合方法としては、例えば、半田接合、溶接接合、などが挙げられる。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘａ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙａ）の厚さは、領域２０１ａより領域２０２ａの方が厚い。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘａ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙａ）のＺ方向における幅は、領域２０１ａより領域２０２ａの方が狭い。なお、領域２０２ａにおいて、導体を複数重ねることで、領域２０２ａにおける厚さを領域２０１ａにおける厚さより厚くすることも可能である。この場合、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘａ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙａ）を形成するための原材料として、全て等しい厚さの導体を使用することができるため、導体を切削加工する手間を省くことができる。
【００４０】
変形例１に係る傾斜磁場コイル２ａによれば、領域２０２ａの厚さを、領域２０１ａの厚さより厚くすることで、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２ａの長さを短くしつつ、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることができる。これにより、小型且つ高性能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。
【００４１】
≪変形例２≫
次に、本実施形態に係る傾斜磁場コイルの変形例について説明する。図５は、変形例２に係る傾斜磁場コイル２ｂの構成の一例を示す断面図である。図５において、縦軸はＹ方向を表し、横軸はＺ方向を表している。なお、第１実施形態と共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００４２】
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｂは、領域２０１ｂにおいて、導体がＺ方向と平行になるように、領域２０２ｂにおいて、導体がＺ方向に対して傾斜するように、点ＰＸを中心として、巻回されることで形成される。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｂの厚さは、領域２０１ｂより領域２０２ｂの方が厚い。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸｂのＺ方向における幅は、領域２０１ｂより領域２０２ｂの方が狭い。領域２０２ｂにおけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｂの厚さは、領域２０１ｂにおけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｂの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。当該構成においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｂは、領域２０２ｂにおいて、導体がＺ方向に対して傾斜することで、径方向の厚みが増加している。つまり、変形例２に係る構成の場合、導体を切削加工したり、複数の導体を溶接や半田などで接合加工することなく、領域２０２ｂにおける径方向の厚みが増加させることができる。これにより、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｂの製造工程を簡略化することができる。
【００４４】
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｂは、領域２０１ｂにおいて、導体がＺ方向と平行になるように、領域２０２ｂにおいて、導体がＺ方向に対して傾斜するように、点ＰＹを中心として、巻回されることで形成される。
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｂの厚さは、領域２０１ｂより領域２０２ｂの方が厚い。Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１ＹｂのＺ方向における幅は、領域２０１ｂより領域２０２ｂの方が狭い。領域２０２ｂにおけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｂの厚さは、領域２０１ｂにおけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｂの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。当該構成においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｂは、領域２０２ｂにおいて、導体がＺ方向に対して傾斜することで、径方向の厚みが増加している。つまり、変形例２に係る構成の場合、導体を切削加工したり、複数の導体を溶接や半田などで接合加工することなく、領域２０２ｂにおける径方向の厚みが増加させることができる。これにより、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｂの製造工程を簡略化することができる。
【００４６】
変形例２に係る傾斜磁場コイル２ｂによれば、領域２０２ｂの厚さを、領域２０１ｂの厚さより厚くすることで、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２ｂの長さを短くしつつ、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることができる。これにより、小型且つ高性能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。
【００４７】
≪変形例３≫
次に、本実施形態に係る傾斜磁場コイルの変形例について説明する。図６は、変形例３に係る傾斜磁場コイル２ｃの構成の一例を示す断面図である。図６において、縦軸はＹ方向を表し、横軸はＺ方向を表している。なお、第１実施形態と共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００４８】
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｃの厚さは、領域２０１ｃより領域２０２ｃの方が厚い。領域２０２ｃにおけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｃの厚さは、領域２０１ｃにおけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｃの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸｃのＺ方向における幅は、領域２０１ｃより領域２０２ｃの方が狭い。
【００４９】
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｃの厚さは、領域２０１ｃより領域２０２ｃの方が厚い。領域２０２ｃにおけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｃの厚さは、領域２０１ｃにおけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｃの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１ＹｃのＺ方向における幅は、領域２０１ｃより領域２０２ｃの方が狭い。
【００５０】
高周波シールド３１は、高周波コイル３が発生する高周波磁場を遮蔽するために設けられる。カバー３２は、領域２０１ｃにおいて高周波コイル３の内周側を覆い、領域２０２ｃにおいて傾斜磁場コイル２ｃの内周側を覆うために設けられる。このカバー３２で覆われた空間（ボア）に、被検者５は挿入される。
【００５１】
高周波シールド３１及び高周波コイル３は、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘｃの厚さが、領域２０２ｃより領域２０１ｃにおいて薄いことを利用して形成された空間、また、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙｃの厚さが、領域２０２ｃより領域２０１ｃにおいて薄いことを利用して形成された空間、に設けられる。
【００５２】
高周波コイル３と高周波シールド３１とは、ある程度の距離を空けて配置されるが、上述のように、領域２０１ｃには、十分な空間が形成されている。このため、被検者５が挿入されるボアを圧迫することなく、高周波シールド３１及び高周波コイル３を当該空間に配置することができる。
【００５３】
変形例３に係る傾斜磁場コイル２ｃによれば、領域２０２ｃの厚さを、領域２０１ｃの厚さより厚くすることで、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２ｃの長さを短くしつつ、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることができる。これにより、小型且つ高性能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。
【００５４】
≪第２実施形態≫
〔傾斜磁場コイルの構成〕
次に、図７Ａ，図７Ｂを参照して、本実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と、共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００５５】
図７Ａは、傾斜磁場コイル２の１／４を示す展開図である。図７Ａにおいて、縦軸はＺ方向を表し、横軸はθ方向（Ｚ方向を中心とする回転方向）を表している。図７Ｂは、図７ＡのＡ−Ａ線における傾斜磁場コイル２を示す断面図である。図７Ｂにおいて、縦軸はＹ方向を表し、横軸はＸ方向を表している。
【００５６】
傾斜磁場コイル２は、メインコイル２１と、シールドコイル２２と、を備える。メインコイル２１とシールドコイル２２とは、樹脂２５（例えば、エポキシ樹脂）によって接着され一体化している。メインコイルコイル及びシールドコイルは、外部電源と接続され、それぞれにパルス状の電流が供給される。
【００５７】
＜メインコイルの構成＞
メインコイル２１は、撮像空間Ｓに傾斜磁場Ｑを生成するコイルであり、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚを備える。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、Ｘ方向に傾斜磁場を発生させ、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、Ｙ方向に傾斜磁場を発生させ、Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、Ｚ方向に傾斜磁場を発生させる。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ，Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ，Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、積層され、層間には、例えば、ＦＲＰ材等の絶縁シート（不図示）が挟まれており、各メインコイルと絶縁シートとは、樹脂２５によって層状に接着され一体化している。
【００５８】
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）は、渦巻き形状または指紋形状の導体が、一部、切削加工或いはエッチングされ、４つの導体が組み合わされて形成される。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）は、例えば、板状の導体に、点ＰＸ（点ＰＹ）を中心とする一筆書き状の内周線や外周線がパターン加工された後、ロール機によって所定の曲率（例えば、サドル形状）に曲げ加工されることで形成される。なお、点ＰＸの位置は、設計者が任意に設定することが可能であり、Ｚ座標がＺ１と一致する。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）は、ターン間の隙間２４、段落とし部２６、一対の電流端子２７，２８、などを備える。隙間２４は、幅寸法が、約１ｍｍ〜２ｍｍであり、隣接する周回ターン同士を離間し、電気的に絶縁する。段落とし部２６は、ターン数に応じて複数（例えば、１５〜３０）設けられ、隣接する周回ターン同士を連結し、電気的に接続する。一対の電流端子２７，２８は、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）に所定の電流を供給する。
【００５９】
また、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）は、撮像空間Ｓに近い領域２０３（第１領域）と撮像空間Ｓから遠い領域２０４（第２領域）とで厚さが異なる。本実施形態における厚さとは、Ｚ方向を中心とした傾斜磁場コイル２における径方向の距離を指す。図７Ａに示すように、領域２０３は、θ方向において、−π／４から＋π／４まで、Ｚ方向において、０からＺ１まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。一方、領域２０４は、θ方向において、−π／４から＋π／４まで、Ｚ方向において、Ｚ１からＺ２まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。なお、θ方向において、−π／４から−π／４まで、及び、＋π／４から＋π／４まで、Ｚ方向において、０からＺ２まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域を、領域２０３に含めてもよい。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）の厚さは、領域２０３より領域２０４の方が厚い。領域２０４におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）の厚さは、領域２０３におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）の厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。領域２０４におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）の厚さを、領域２０３におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）の厚さより厚くすることで、撮像空間Ｓの広範囲において、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることが可能になる。
【００６０】
図７Ｂに示すように、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸとＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙとは、Ｚ方向を中心として、周回方向βに、±π／２[ｒａｄ]毎に互い違いに、組み込まれた構成を有する。
即ち、領域２０３におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さが、領域２０４におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さより薄いことで形成された空間に、領域２０４におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙが組み込まれる。また、領域２０３におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さが、領域２０４におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さより薄いことで形成された空間に、領域２０４におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘが組み込まれる。
【００６１】
従って、図７Ｂのように、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸとＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙとを互い違いに組み込む構成は、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸとＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙとを単純に重ねた構成と比較して、径方向の厚さを薄くすることができる。空間を有効活用した傾斜磁場コイル２を設計することで、ＭＲＩ装置１００における開口部の縮小を抑えることができる。
【００６２】
本実施形態に係る傾斜磁場コイル２によれば、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）における領域２０４の厚さを、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ（Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ）における領域２０３の厚さより厚くすることで、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２の長さを短くしつつ、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることができる。これにより、小型且つ高性能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。
【００６３】
≪第３実施形態≫
〔ＭＲＩ装置の全体構成〕
まず、図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る開放型（垂直磁場型）のＭＲＩ装置２００の構成について説明する。
【００６４】
ＭＲＩ装置２００は、磁石装置１，１’、傾斜磁場コイル２，２’、高周波コイル３，３’、可動式ベッド４、支柱１０、などを備える。被検体５は、ＭＲＩ装置１００の外部から撮像空間Ｓへと、可動式ベッド４によって運ばれる。
図８において、原点Ｏは撮像空間Ｓの中心を表している。Ｚ方向は、静磁場の方向（矢印α方向）を表し、Ｘ方向は、Ｚ方向に直交する方向（水平方向）を表し、Ｙ方向は、Ｚ方向及びＸ方向に直交する方向（水平方向）を表している。開放型のＭＲＩ装置２００は、水平磁場型のＭＲＩ装置１００と比較して、撮像空間Ｓが広範囲に渡って開放されている。このため、被検体５は、周囲を見渡すことができ、閉所感を軽減できる。
【００６５】
磁石装置１は、Ｚ方向を中心とする上下１対の円盤形状であり、例えば、超電導コイルで構成される。磁石装置１は、Ｚ方向に均一な静磁場を生成する（例えば、１Ｔ，１．５Ｔ，３Ｔ）。上下１対の磁石装置１，１’は、支柱１０により支持される。撮像空間Ｓの半径は、３０ｃｍ〜５０ｃｍ程度である。
【００６６】
傾斜磁場コイル２は、Ｚ方向を中心とする上下１対の円盤形状であり、磁石装置１と高周波コイル３との間に配置され、例えば、常伝導コイルで構成される。傾斜磁場コイル２は、撮像空間Ｓに強度が勾配した動磁場（傾斜磁場）を発生させる（例えば、３０ｍＴ／ｍ，５０ｍＴ／ｍ）。傾斜磁場を発生させるための電源装置の電流は、通常５００Ａ〜６００Ａ程度である。傾斜磁場コイル２が撮像空間Ｓに傾斜磁場を生成することで、核磁気共鳴信号に位置情報が付与されるため、ＭＲＩ装置２００において、被検体５の断面を画像化することが可能になる。
【００６７】
高周波コイル３は、Ｚ方向を中心とする上下１対の円盤形状であり、上下１対の傾斜磁場コイル２，２’の内部に配置され、例えば、常伝導コイルで構成される。高周波コイル３は、撮像空間Ｓに高周波磁場を生成する。高周波コイル３から被検体５へと高周波パルスが照射されることによって、被検体５から発生した核磁気共鳴信号は、受信コイルに受信された後、信号処理される。なお、磁石装置１、傾斜磁場コイル２、及び高周波コイル３の中心軸は、互いに概ね一致している。
【００６８】
〔傾斜磁場コイルの構成〕
次に、図９を参照して、本実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成について説明する。
【００６９】
図９は、傾斜磁場コイル２の１／４を示す展開図である。図９において、縦軸はＹ方向を表し、横軸はＸ方向を表している。
【００７０】
傾斜磁場コイル２は、メインコイル２１と、シールドコイル２２と、を備える。メインコイル２１とシールドコイル２２とは、樹脂（例えば、エポキシ樹脂）によって接着され一体化している。メインコイルコイル及びシールドコイルは、外部電源と接続され、それぞれにパルス状の電流が供給される。
【００７１】
＜メインコイルの構成＞
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、渦巻き形状または指紋形状の導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が一部、切削加工或いはエッチングされ、４つの導体が組み合わされて、上下１対の円盤形状のコイルが形成される。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、例えば、板状の導体に、点ＰＸを中心とする一筆書き状の内周線や外周線がパターン加工されることで形成される。なお、点ＰＸの位置は、設計者が任意に設定することが可能であり、ｒ座標が後述のｒ１と一致する。
【００７２】
また、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、撮像空間Ｓに近い領域２０１（第１領域）と撮像空間Ｓから遠い領域２０２（第２領域）とで厚さが異なる。本実施形態における厚さとは、傾斜磁場コイル２におけるＺ方向の距離を指す。図９に示すように、領域２０１は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、径方向（図９に示すｒ方向）において、０からｒ１まで、Ｘ方向において、−Ｘ１（＝ｒ１）から０まで、及び０から＋Ｘ１（＝ｒ１）まで、Ｙ方向において、０から＋Ｙ１（＝ｒ１）まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。領域２０２は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、径方向（図９に示すｒ方向）において、ｒ１からｒ２まで、Ｘ方向において、−Ｘ２（＝ｒ２）から−Ｘ１（＝ｒ１）まで、及びＸ１（＝ｒ１）からＸ２（＝ｒ２）まで、Ｙ方向において、＋Ｙ１（＝ｒ１）から＋Ｙ２（＝ｒ２）まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さは、領域２０１より領域２０２の方が厚い。領域２０２におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さは、領域２０１におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００７３】
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、渦巻き形状または指紋形状の導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が一部、切削加工或いはエッチングされ、４つの導体が組み合わされて、上下１対の円盤形状のコイルが形成される。Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、例えば、板状の導体に、点ＰＹを中心とする一筆書き状の内周線や外周線がパターン加工されることで形成される。なお、点ＰＹの位置は、設計者が任意に設定することが可能であり、ｒ座標が後述のｒ１と一致する。
【００７４】
また、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、撮像空間Ｓに近い領域２０１（第１領域）と撮像空間Ｓから遠い領域２０２（第２領域）とで厚さが異なる。図９に示すように、領域２０１は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、径方向（図９に示すｒ方向）において、０からｒ１まで、Ｘ方向において、−Ｘ１（＝ｒ１）から０まで、及び０から＋Ｘ１（＝ｒ１）まで、Ｙ方向において、０から＋Ｙ１（＝ｒ１）まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。領域２０２は、θ方向において、−π／２から＋π／２まで、径方向（図９に示すｒ方向）において、ｒ１からｒ２まで、Ｘ方向において、−Ｘ２（＝ｒ２）から−Ｘ１（＝ｒ１）まで、及びＸ１（＝ｒ１）からＸ２（＝ｒ２）まで、Ｙ方向において、＋Ｙ１（＝ｒ１）から＋Ｙ２（＝ｒ２）まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さは、領域２０１より領域２０２の方が厚い。領域２０２におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さは、領域２０１におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００７５】
Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、渦巻き形状または指紋形状の４つの導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が組み合わされて、上下１対の円盤形状のコイルが形成される。Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚは、厚さ以外の構成については、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ及びＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙと同様の構成を有する。
【００７６】
上述のＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘ、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｚが、Ｚ方向に積層されることで、Ｚ方向を中心とする円盤形状のメインコイル２１が形成される。
【００７７】
＜シールドコイルの構成＞
シールドコイル２２は、不要な漏れ磁場による渦電流の発生を抑制するコイルであり、Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘ、Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚを備える。Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、Ｘ方向傾斜磁場の外部（例えば、磁石装置１）への漏れを抑制し、Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、Ｙ方向傾斜磁場の外部（例えば、磁石装置１）への漏れを抑制し、Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚは、Ｚ方向傾斜磁場の外部（例えば、磁石装置１）への漏れを抑制する。
Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘ，Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙ，Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚは、積層され、層間には、例えば、ＦＲＰ材等の絶縁シート（不図示）が挟まれており、各シールドコイルと絶縁シートとは、樹脂２５によって層状に接着され一体化している。
【００７８】
Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、渦巻き形状または指紋形状の４つの導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が組み合わされて形成される。Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、領域２０１と領域２０２とで厚さが等しい。Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘは、厚さ以外の構成については、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘと同様の構成を有する。
【００７９】
Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、渦巻き形状または指紋形状の４つの導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が組み合わされて形成される。Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、領域２０１と領域２０２とで厚さが等しい。Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙは、厚さ以外の構成については、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙと同様の構成を有する。
【００８０】
なお、Ｘ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘ及びＹ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙの厚さを変化させない理由は、シールドコイルは、メインコイルよりターン数が少なく、あくまでも傾斜磁場の外部への漏れを抑制するために設けられるコイルに過ぎないためである。
【００８１】
Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚは、渦巻き形状または指紋形状の４つの導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が組み合わされて形成される。
【００８２】
上述のＸ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｘ、Ｙ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場シールドコイル２２Ｚが、Ｚ方向に積層されることで、Ｚ方向を中心とする円盤形状のシールドコイル２２が形成される。
【００８３】
本実施形態に係る傾斜磁場コイル２によれば、領域２０２の厚さを、領域２０１の厚さより厚くすることで、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２の長さを短くしつつ、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることができる。これにより、小型且つ高性能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。
【００８４】
≪第４実施形態≫
〔傾斜磁場コイルの構成〕
次に、図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃを参照して、本実施形態に係る傾斜磁場コイルの構成について説明する。なお、第４実施形態において、第３実施形態と、共通する部分については、重複した説明を省略する。
【００８５】
図１０Ａは、傾斜磁場コイル２の１／４を示す展開図である。図１０Ａにおいて、縦軸はＹ方向を表し、横軸はＸ方向を表している。図１０Ｂは、傾斜磁場コイル２示す上面図である。図１０Ｂにおいて、縦軸はＹ方向を表し、横軸はＸ方向を表している。図１０Ｃは、図１０ＡのＡ−Ａ線における傾斜磁場コイル２を示す断面図である。図１０Ｃにおいて、縦軸はＺ方向を表し、横軸はＸ方向を表している。
【００８６】
傾斜磁場コイル２は、メインコイル２１と、シールドコイル２２と、を備える。メインコイル２１とシールドコイル２２とは、樹脂（例えば、エポキシ樹脂）によって接着され一体化している。メインコイルコイル及びシールドコイルは、外部電源と接続され、それぞれにパルス状の電流が供給される。
【００８７】
＜メインコイルの構成＞
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、渦巻き形状または指紋形状の導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が一部、切削加工或いはエッチングされ、４つの導体が組み合わされて、上下１対の円盤形状のコイルが形成される。Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、例えば、板状の導体に、点ＰＸを中心とする一筆書き状の内周線や外周線がパターン加工されることで形成される。なお、点ＰＸの位置は、設計者が任意に設定することが可能であり、ｒ座標がｒ１と一致する。
【００８８】
また、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘは、撮像空間Ｓに近い領域２０３（第１領域）と撮像空間Ｓから遠い領域２０４（第２領域）とで厚さが異なる。本実施形態における厚さとは、傾斜磁場コイル２におけるＺ方向の距離を指す。図１０に示すように、領域２０３は、θ方向において、−π／４から＋π／４まで、径方向（図１０に示すｒ方向）において、０からｒ１まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。領域２０４は、θ方向において、−π／４から＋π／４まで、径方向（図１０に示すｒ方向）において、ｒ１からｒ２まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。
Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さは、領域２０３より領域２０４の方が厚い。領域２０４におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さは、領域２０３におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００８９】
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、渦巻き形状または指紋形状の導体（例えば、銅、アルミニウムなど）が一部、切削加工或いはエッチングされ、４つの導体が組み合わされて、上下１対の円盤形状のコイルが形成される。Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、例えば、板状の導体に、点ＰＹを中心とする一筆書き状の内周線や外周線がパターン加工されることで形成される。なお、点ＰＹの位置は、設計者が任意に設定することが可能であり、ｒ座標がｒ１と一致する。
【００９０】
また、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙは、撮像空間Ｓに近い領域２０３（第１領域）と撮像空間Ｓから遠い領域２０４（第２領域）とで厚さが異なる。図１０に示すように、領域２０３は、θ方向において、−π／４から＋π／４まで、径方向（図１０に示すｒ方向）において、０からｒ１まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。領域２０４は、θ方向において、−π／４から＋π／４まで、径方向（図１０に示すｒ方向）において、ｒ１からｒ２まで、を満たす傾斜磁場コイル２の領域である。
Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さは、領域２０３より領域２０４の方が厚い。領域２０４におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さは、領域２０３におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さの少なくとも２倍以上であることが好ましい。
【００９１】
図１０Ｃに示すように、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸとＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙとは、Ｚ方向を中心として、θ方向に、±π／２[ｒａｄ]毎に互い違いに、組み込まれた構成を有する。
即ち、領域２０３におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さが、領域２０４におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さより薄いことで形成された空間に、領域２０４におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙが組み込まれる。また、領域２０３におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さが、領域２０４におけるＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さより薄いことで形成された空間に、領域２０４におけるＸ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘが組み込まれる。
【００９２】
従って、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸとＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙとを互い違いに組み込む構成は、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１ＸとＹ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙとを単純に重ねた構成と比較して、Ｚ方向の厚さを薄くすることができる。そして、Ｚ方向の厚さを薄くしたことで生じる空間を有効活用した傾斜磁場コイル２を設計することで、ＭＲＩ装置１００における開口部の縮小を抑えることができる。
【００９３】
なお、第１実施形態と同様に、高周波シールド３１及び高周波コイル３を、Ｘ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｘの厚さが、領域２０４より領域２０３の方が薄いことを利用して形成された空間、また、Ｙ方向傾斜磁場メインコイル２１Ｙの厚さが、領域２０４より領域２０３の方が薄いことを利用して形成された空間、に設けてもよい。
【００９４】
本実施形態に係る傾斜磁場コイル２によれば、領域２０２の厚さを、領域２０１の厚さより厚くすることで、Ｚ方向における傾斜磁場コイル２の長さを短くしつつ、静磁場の方向に、勾配が大きく且つ線形性に優れた傾斜磁場を発生させることができる。これにより、小型且つ高性能な磁気共鳴イメージング装置を実現できる。
【符号の説明】
【００９５】
１                          磁石装置
２                          傾斜磁場コイル
３                          高周波コイル
５                          被検体
２１Ｘ                      Ｘ方向傾斜磁場メインコイル
２１Ｙ                      Ｙ方向傾斜磁場メインコイル
３１                        高周波シールド
１００，２００              磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）
２０１，２０３              第１領域
２０２，２０４              第２領域
Ｓ                          撮像空間
【図１】
2019130098.tif 000003
【図２Ａ】
2019130098.tif 000004
【図２Ｂ】
2019130098.tif 000005
【図３Ａ】
2019130098.tif 000006
【図３Ｂ】
2019130098.tif 000007
【図４】
2019130098.tif 000008
【図５】
2019130098.tif 000009
【図６】
2019130098.tif 000010
【図７Ａ】
2019130098.tif 000011
【図７Ｂ】
2019130098.tif 000012
【図８】
2019130098.tif 000013
【図９】
2019130098.tif 000014
【図１０Ａ】
2019130098.tif 000015
【図１０Ｂ】
2019130098.tif 000016
【図１０Ｃ】
2019130098.tif 000017