(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核磁気共鳴測定に用いるソレノイドコイルであって、給電点間の巻き線途中に複数のリング状電流路と電流路分岐点と電流路集結点を備え、前記電流路分岐点または電流路集結点の少なくともいずれかを、直列接続関係にある前記リング状電流路の間に設けることにより、両端の給電点に接続された電流路よりも巻き線途中での電流路を多くしたことを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項２】
請求項１に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
両端の給電点を結ぶ電流路が複数本で構成され、巻き線中心に電流路集結点を持ち、電流路が巻き線中心を基点として幾何学的対称であることを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項３】
請求項１に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
所定の比率でリングの半径が異なるようにしたことを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項４】
請求項１に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
コイル軸方向電流路間隔がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称であることを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項５】
請求項２に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
さらにコイル軸方向電流路間隔がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称であるようにしたことを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項６】
請求項３に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
さらにコイル軸方向電流路間隔がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称であるようにしたことを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項７】
請求項１に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
電流路のコイル軸方向幅がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称であることを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項８】
請求項２に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
電流路のコイル軸方向幅がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称であることを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項９】
請求項３に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
電流路のコイル軸方向幅がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称であることを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項１０】
請求項４に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
電流路のコイル軸方向幅がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称であることを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項１１】
請求項１に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
コイル軸方向に正方向磁界を作る電流路と負方向磁界を作る電流路を併せ持つことを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項１２】
請求項３に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
コイル軸方向に正方向磁界を作る電流路と負方向磁界を作る電流路を併せ持つことを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項１３】
請求項４に記載の核磁気共鳴信号測定用ソレノイドコイルであって、
コイル軸方向に正方向磁界を作る電流路と負方向磁界を作る電流路を併せ持つことを特徴とする核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル。
【請求項１４】
静磁場発生装置と、静磁場均一度補正装置と、傾斜磁場発生装置と、核磁気共鳴信号用ソレノイドコイルを搭載したプローブと、前記核磁気共鳴信号用ソレノイドコイルへ高周波電流を送信し核磁気共鳴信号を取得する制御装置を具備し、給電点間の巻き線途中に複数のリング状電流路と電流路分岐点と電流路集結点を備え、前記電流路分岐点または電流路集結点の少なくともいずれかを、直列接続関係にある前記リング状電流路の間に設けることにより、両端の給電点に接続された電流路よりも巻き線途中での電流路を多くし、前記ソレノイドコイルが両端の給電点を結ぶ電流路が複数本で構成され、巻き線中心に電流路集結点を持ち、電流路が巻き線中心を基点として幾何学的対称になっていることを特徴とする核磁気共鳴信号取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は核磁気共鳴測定に用いるソレノイドコイル及びそれを搭載した核磁気共鳴信号取得装置に係り、特に高周波送受信兼用または送信用、受信用の核磁気共鳴信号用ソレノイドコイル及びそれを搭載した核磁気共鳴信号取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴信号測定装置では測定対象である試料への高周波磁場の印加と、試料からの核磁気共鳴信号の取得に、鞍型コイル、鳥かご型コイル、ソレノイドコイルなどが用いられる。試料へ高周波磁場を印加する際、その磁場強度は試料空間で均一であることが必要とされる。
【０００３】
ソレノイドコイルは感度を上げるために複数巻きにして用いられるが、感度領域が円筒状に広がるために高周波磁場の磁場均一度が低くなる傾向にある。特許文献１には送信時にコイルの核ループに等しいＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電流が流れるようにして、送信時の磁場均一度を高めることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４５７７７号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、ソレノイドコイルは生成される高周波磁場の磁場均一度が低いという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、高周波磁場の磁場均一度を高めることができるようにしたソレノイドコイル及びそれを具備する核磁気共鳴信号取得装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、以下の（１）〜（６）のいずれかの構成にすることによって達成される。
【０００８】
（１）ソレノイドコイルの両端の給電点を結ぶ電流路が複数本で構成され、巻き線中心に電流路集結点を持ち、電流路が巻き線中心を基点として幾何学的対称となるように構成する。これによりインダクタンスの異なる電流路を設け、電流の分配比を調整することができ、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【０００９】
（２）巻き線途中に電流路分岐点と電流路集結点を設け、両端の給電点に接続された電流路よりも巻き線途中での電流路を多くする。巻き線途中に電流路分岐点を設け、両端の給電点に接続された電流路よりも巻き線途中での電流路を多くし、電流を分流させることで、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【００１０】
（３）所定の比率で電流路の半径が異なるようにする。所定の比率で電流路の半径を変えることで、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【００１１】
（４）コイル軸方向電流路間隔がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称になるようにする。コイル中心に関して対称となるように、コイル軸方向電流路間隔にコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持たせることで、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【００１２】
（５）電流路のコイル軸方向幅がコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持ち、これらの分布がコイル中心に関して対称になるようにする。コイル中心に関して対称となるように、電流路幅にコイル中心からコイル端部に向けて所定の分布を持たせることで、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【００１３】
（６）コイル軸方向に正方向磁界を作る電流路と負方向磁界を作る電流路を併せ持つようにする。コイル軸方向に正方向磁界を作る電流路と負方向磁界を作る電流路を併せ持つことで、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【００１４】
上記した（１）〜（６）を適宜組み合わせることで、高周波磁場の磁場均一度をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ソレノイドコイルの送信電流分布が調整され、高周波磁場均一度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
コイル軸方向において均等に電流路を配置した場合は、コイル軸方向中心付近の磁場が大きくなり均一度が低下する。磁場の大きさは、その源となる電流の大きさに比例し、磁場観測点と電流との距離に反比例する。よって、高周波磁場の均一度を高めるためには、コイル軸中心付近の送信電流密度を低くするか、電流を観測点から遠ざければよい。そのためには、電流路一本あたりに流す電流を小さくする、逆向きの電流を流す、電流路を遠ざけることが挙げられる。高周波磁場の磁場均一度を高めた例を、実施例１〜８で説明する。
【００１７】
また、核磁気共鳴信号用ソレノイドコイルには静磁場の均一度をなるべく乱さないことが望まれる。また、核磁気共鳴信号の損失を少なくできることが望まれる。これらは、ソレノイドコイルを下記の（７）〜（９）のようにすることによって達成される。
【００１８】
（７）給電点、電流路、電流路分岐点、電流路集結点が金属箔または金属線で構成され、この金属の磁化率が正の場合は磁化率が負の金属を、磁化率が負の場合には磁化率が正の金属を表面に付加する。
【００１９】
（８）送受信する周波数と金属の導電率から決まる表皮深さの２倍を下限として、電流路半径方向厚さを薄くする。
【００２０】
（９）給電点、電流路、電流路分岐点、電流路集結点を超伝導薄膜で構成する。
【００２１】
以上の（７）〜（９）を具備する例を、実施例９及び１０で説明する。
【００２２】
なお、本発明では、核磁気共鳴信号の測定対称領域を拡大することになるため、大きなサンプルに均一な高周波磁場を照射し、大きなサンプルの核磁気共鳴信号測定が可能である。また、高周波磁場の磁場均一度を高めることができるという効果のほかに、相反定理より、試料からの核磁気共鳴信号を受信する際にも受信効率が高くなるという効果が得られる。
【実施例１】
【００２３】
図１は核磁気共鳴信号測定装置の一例を示した概略図である。静磁場発生装置１には静磁場を発生するための超伝導磁石や、超伝導磁石を冷却するのに必要となる液体ヘリウムや液体窒素などが内蔵されている。静磁場発生装置１に静磁場磁石軸方向ボア１１からプローブ２を差し込み、静磁場磁石半径方向ボア１２から測定試料を挿入し、制御装置３によりマグネット信号線１３とプローブ信号線１４を介して静磁場、傾斜磁場、高周波磁場を制御することで、核磁気共鳴信号を取得する。
【００２４】
図２は静磁場発生装置１１の内部を示した一部断面図である。スプリット型静磁場発生用磁石４は静磁場方向５の静磁場を試料空間６に発生させる。スプリット型静磁場発生用磁石４を用いることで、試料空間６への開放空間を静磁場磁石軸方向のみならず、静磁場磁石半径方向にも設けることが可能となる。この開放空間を用いて試料回転装置や試料温度調整装置、試料へ光などの刺激を与える機構など様々な装置を配置することが可能となる。静磁場均一度補正用磁石７に制御装置３で調整された電流を通電することで、試料空間６の磁場均一度を高める。必要に応じて傾斜磁場用磁石８に電流を通電することで、試料空間６に１軸ないし３軸方向へ傾斜磁場を発生させる。試料空間６を所定の磁場分布とした後、内側コイル９または外側コイル１０で高周波磁場の発生と核磁気共鳴信号の受信を行う。図２では内側コイル９と外側コイル１０のコイル２個の場合を示しているが、必要に応じて第三のコイルを加えてもよい。これらのコイルとプローブ信号線１４との間にはインピーダンスマッチング回路や共鳴周波数調整回路が必要になるが、ここでは省略した。本発明のソレノイドコイルは内側コイル９や外側コイル１０といった試料空間６に高周波磁場を印加するコイルや核磁気共鳴信号を取得するコイルに用いる。
【００２５】
本発明のソレノイドコイルは全て巻き線中心を基点として幾何学的対称である。説明の便宜上、以下では、下側のリングから順番に第１リング、第２リングのように記載する。
【００２６】
まず、本発明の効果を比較するための比較例を、図３及び図４を用いて説明する。図３は給電点２１に接続された電流路が一本、巻き数が４ターン、コイル軸方向電流路間隔が等間隔、コイル軸方向へは階段状の変化、巻き線の断面形状が矩形のソレノイドコイルの電流路展開図である。一つのリング部分ではコイル軸方向へ変位せず、リング間で局所的にコイル軸方向位置を階段状に変化させる場合を階段状の変化と表現した。本比較例では第１リング９１と第２リング９２のコイル軸方向電流路間隔９１２と、第２リング９２と第３リング９３のコイル軸方向電流路間隔９２３と、第３リング９３と第４リング９４のコイル軸方向電流路間隔９３４は全て等しく、電流路半径２８も全リングで等しい。
【００２７】
図４は図３で展開図を示した電流路をコイル状に巻き線した後の電流路形状と電流路の断面図を示している。図３に従ったパターンをコイル材料から作製し、図４に示すように円筒状ボビン２５にそのパターンを巻きつけることで容易に作製することができる。図４は膜状材料から電流路幅２６、電流路厚さ２７で図３に示したパターンを作製し、コイル状に巻いた場合の概略図であり、第１〜第４リングを表す矩形は電流路の断面を表している。図４は電流路の断面が矩形であるが、断面が円形の線を用いても作製できる。このようなソレノイドコイルに高周波電流を通電した際の試料空間２９に発生する高周波磁場の均一度を下記の手段により改善する。
【００２８】
図５は電流路分岐点２２と電流路集結点２３を結ぶ電流路が二本であり、巻き線中心に電流路集結点２３を持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。第１リング１０１と第２リング１０２のコイル軸方向電流路間隔１０１２と第２リング１０２と第３リング１０３のコイル軸方向電流路間隔１０２３及び第３リング１０３と第４リング１０４のコイル軸方向電流路間隔１０３４は全て等しく、電流路半径も全リングで等しい。第２リング１０２は第１リング１０１と第３リング１０３に流れる電流に由来する磁束も鎖交するため、第１，第４リングよりもインダクタンスが大きくなる。同様に第３リングも第１，第４リングよりもインダクタンスが大きくなる。電流路が巻き線中心を基点として幾何学的対称であるため、第１，第４リングのインダクタンスは等しく、第２，第３リングのインダクタンスも等しくなる。一般的に電流が並列な電流路に分流する場合、電流路のインダクタンスに反比例して電流分流比が決まる。よって給電点２１から電流Ｉが供給された場合、第１，第４リングに流れる電流をｋＩ、第２，第３リングに流れる電流を（１−ｋ）Ｉとすると、第１，第４リングに流れる電流の方が大きいため、ｋは１／２よりも大きな値となる。その結果、比較例よりもコイル軸中心付近の電流密度が低くなり、高周波磁場均一度が改善される。
【００２９】
本実施例では電流路が二本の場合を示したが、三本以上の電流路を並列に配置しても実現でき、また、後述の実施例２のようにコイル軸方向への移動を螺旋状としても実現できる。
【実施例２】
【００３０】
本実施例では、ソレノイドコイルの巻き線途中に電流路分岐点を設け、両端の給電点に接続された電流路よりも巻き線途中での電流路を多くした場合について説明する。ソレノイドコイル以外の部品は実施例１と共通であるので、ソレノイドコイルについてのみ説明する。
【００３１】
図６は給電点２１に接続されたリングが第１リング２０１のみであり、巻き線途中の電流路分岐点２２で電流路を第２リング２０２と第３リング２０３の二本に分割し、巻き線長さ中心を基点に電流路分岐点２２と対称となる距離に電流路集結点２３を設け、巻き線長さ中心を基点として幾何学的対称を保つように再び電流路を第４リング２０４に集めたソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。比較例、実施例１とは異なり、リング間を滑らかに接続し、コイル軸方向への移動は螺旋状とした。コイル軸方向への移動が螺旋状の場合はリングの中心間を電流路間隔と定義し、本実施例ではコイル軸方向電流路間隔２０１２、２０２３、２０３４を全て等しく、電流路半径も全リングで等しくした。
【００３２】
電流路分岐点２２と電流路集結点２３間の二本のリング２０２、２０３は幾何学的対称であるため、それぞれの抵抗値、インダクタンス値、周囲の構造物からの距離等が等しくなり、二本のリングのインピーダンスは等しくなる。よって給電点に送られてきた送信電流をＩとすると、第１，第４リングではＩがそのまま流れ、第２，第３リングではＩ／２ずつが流れる。このように電流分布を調整することで高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【００３３】
本実施例ではコイル軸方向への移動を螺旋状としたが、実施例１のように階段状としても実現できる。また、本実施例では電流路分岐点を境界として電流路を一本から二本へと変化させたが、二本から三本、三本から五本などへと変化させても実現できる。
【実施例３】
【００３４】
本実施例では電流路半径を変えた場合について説明する。ソレノイドコイル以外の部品は実施例１と共通であるので、ソレノイドコイルについてのみ説明する。
【００３５】
図７は第２リング３０２と第３リング３０３の電流路半径２８を第１リング３０１と第４リング３０４の電流路半径２８よりも大きくしたソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。コイル軸方向電流路間隔３０１２、３０２３、３０３４は全て等しい。本実施例はコイルの断面形状が円形であり、コイル軸方向への移動が階段状であるが、実施例１のように矩形断面を持つ線を利用しても実現でき、実施例２のようにコイル軸方向への移動を螺旋状にしても実現できる。
【００３６】
第２，第３リングの半径が大きいために、コイル軸方向中心付近へ第２，第３リングが発生する磁界が弱くなり、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【実施例４】
【００３７】
本実施例ではコイル軸方向の電流路間隔を変えた場合について説明する。ソレノイドコイル以外の部品は実施例１と共通であるので、ソレノイドコイルについてのみ説明する。
【００３８】
図８は第１リング４０１と第２リング４０２間のコイル軸方向電流路間隔４０１２及び第３リング４０３と第４リング４０４間のコイル軸方向電流路間隔４０３４を、第２リング４０２と第３リング４０３間のコイル軸方向電流路間隔４０２３よりも小さくしたソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。コイル軸方向電流路間隔４０１２とコイル軸方向電流路間隔４０３４は等しい。第１，２，３，４リングの半径は同じである。本実施例ではコイルに断面が円形の丸線を用い、また、コイル軸方向への移動を階段状としたが、実施例１のように矩形断面を持つ線を利用しても実現でき、実施例２のようにコイル軸方向への移動を螺旋状としても実現できる。
【００３９】
第２，第３リングをコイル中心からコイル軸方向へ遠ざけたことで、コイル軸方向中心付近へ第２，第３リングが発生する磁界が弱くなり、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。ただし、コイル軸方向電流路間隔や隣り合う電流路間の距離が短すぎると、近接効果により抵抗値が上がるので、適当な値を選ぶことが望ましい。
【実施例５】
【００４０】
図９は実施例１と実施例４の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。図１０は実施例２と実施例４の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。図１１は実施例３と実施例４の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。
【００４１】
このようにすることにより、高周波磁場の磁場均一度をさらに高めることができる。
【実施例６】
【００４２】
本実施例では電流路幅を調整した場合について説明する。ソレノイドコイル以外の部品は実施例１と共通であるので、ソレノイドコイルについてのみ説明する。
【００４３】
図１２は第２リング５０２と第３リング５０３の電流路幅２６を第１リング５０１と第４リング５０４の電流路幅よりも大きくしたソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。コイル軸方向電流路間隔５０１２、５０２３、５０３４は全て等しい。本実施例では螺旋状のコイル軸方向への移動を用いているが、階段状のコイル軸方向への移動としても実現できる。
【００４４】
第２，第３リングの電流路幅を大きくして、電流分布をコイル軸方向へ遠ざけたことで、コイル軸方向中心付近へ第２，第３リングが発生する磁界が弱くなり、高周波磁場の磁場均一度を高めることができる。
【実施例７】
【００４５】
図１３は実施例１、４、６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。図１４は実施例２、４、６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。図１５は実施例３、４、６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。図１６は実施例４、６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。
【００４６】
このようにすることにより、高周波磁場の磁場均一度をさらに高めることができる。
【実施例８】
【００４７】
本実施例では、正方向電流路と逆方向電流路を持つ場合について説明する。ソレノイドコイル以外の部品は実施例１と共通であるので、ソレノイドコイルについてのみ説明する。
【００４８】
図１７は第１リング６０１、第２リング６０２、第３リング６０３、第４リング６０４の電流路半径よりも、第５リング６０５と第６リング６０６の電流路半径が大きいという実施例３の特徴を持ち、かつ、第１〜第４リングを正方向電流路、第５リング６０５と第６リング６０６を逆方向電流路としたソレノイドコイルの電流路展開図、電流路巻き線状態図、電流路断面図を示している。コイル軸方向電流路間隔６０１２、６０２３、６０３４は全て等しい。本実施例では矩形断面線を用いているが、丸線を利用しても実現できる。電流路展開図の折り返し部分３０を境界として巻き付ける方向を逆向きにすることで本実施例の電流路は作製できる。
【００４９】
第１〜第４リングが試料空間２９に発生する磁界を、電流路半径が大きな第５，第６リングが発生する磁界により打ち消すことでコイル軸方向中心付近の磁場を小さくし、高周波磁場均一度を高くすることができる。
【００５０】
図１８及び図１９に、実施例１，２，３、４，６，８に示したソレノイドコイルが生成する高周波磁場の磁場分布を計算で求めた結果を示す。ここで、図１８及び図１９ではコイル軸方向電流路間隔の総和を６ｍｍとし、ソレノイドコイルの半径を３．２ｍｍとした場合の半径２．０ｍｍにおける磁場分布を求めた。理想的な高周波磁場強度の分布は、ある軸方向距離の範囲において磁場強度が一定となる分布であるため、図１８及び図１９の磁場分布８０で示すように矩形状の分布が理想的な分布である。４本の巻き線が等間隔に配置され、同量の送信電流が同方向に流れる比較例のソレノイドコイルにおける磁場分布７０と比較すると、図１８では実施例１に示したコイルの磁場分布１００と実施例２に示したコイルの磁場分布２００と実施例３に示したコイルの磁場分布３００は分布が矩形状に近づいている。図１９では実施例４に示したコイルの磁場分布４００と実施例６に示したコイルの磁場分布５００と実施例８に示したコイルの磁場分布６００は分布が矩形状に近づいている。よって、以上に示した実施例では高周波磁場の磁場均一度が改善されていることが分かる。
【００５１】
図２０及び図２１は高周波磁場均一度の指標となる８１０度パルス／９０度パルスと称される値の測定実験を、前述の実施例１，２，３，４，６，８の磁場分布を元にシミュレートした結果である。ただし、磁場分布を求める範囲は半径０ｍｍ〜２．２ｍｍとした。横軸はコイルにパルスを送るパルス照射時間であり、縦軸は試料から得られるＮＭＲ信号の強度を９０度パルスで規格化したものである。パルス照射時間をゼロから増やし、最初に現れるピークが９０度パルス、２度目、３度目のピークがそれぞれ４５０度パルス、８１０度パルスとなる。８１０度パルスにおける信号強度を９０度パルスにおける信号強度で除した値が８１０度パルス／９０度パルスである。
【００５２】
４本の巻き線が等間隔に配置され、同量の送信電流が同方向に流れる比較例のソレノイドコイルにおける指標７００と比較すると、図２０では実施例１に示したコイルの指標１０００、実施例２に示したコイルの指標２０００、実施例３に示したコイルの指標３０００が改善されているのが分かる。図２１では実施例４に示したコイルの指標４０００、実施例６に示したコイルの指標５０００、実施例８に示したコイルの指標６０００が改善されているのが分かる。
【実施例９】
【００５３】
実施例１〜８は高周波磁場の磁場均一度を改善するための手段であったが、核磁気共鳴信号用ソレノイドコイルは静磁場の磁場均一度もなるべく乱さないことが望ましい。本実施例では静磁場の均一度を乱さないソレノイドコイルの作製について述べる。
【００５４】
図２２は内側材料５０に外側材料５１を付加した矩形断面線及び丸線の断面図を示している。磁化率が小さく、一般的に非磁性と呼ばれる物質でも核磁気共鳴信号用ソレノイドコイルを作製する際には、その影響が大きく静磁場を乱してしまう。よって、磁化率が正の材料と負の材料を用いて、図２２のような線を利用するのが望ましい。磁化率が正の物質としてはアルミニウム、白金などが挙げられ、磁化率が負の物質としては銅、亜鉛、銀、金などが挙げられる。このような材料を正負の組み合わせで内外に使用するのが望ましい。市販されている線としては銅に白金メッキをした線や、銅アルミニウムクラッド線などがある。
【００５５】
また、矩形断面線を用いてソレノイドコイルを作製する場合、電流路厚さ２７を薄くすることで静磁場均一度を乱さないコイルにできる。一方で線の材料と信号の周波数で表皮深さが決まり、高周波電流の通り道として表皮深さの分だけは線の表面から確保する必要がある。表皮深さ分を確保しなければコイルの抵抗値が上がり、結果として核磁気共鳴信号の損失につながるからである。よって、電流路厚さ２７は表皮深さの２倍を下限として薄くするのが望ましい。
【実施例１０】
【００５６】
核磁気共鳴信号用ソレノイドコイルは超伝導材料を用いて作製することも可能である。超伝導材料を用いるとコイルの抵抗値が低くなり、結果として核磁気共鳴信号の損失を低減することが可能となる。超伝導材料には臨界磁場強度が存在するため、ソレノイドコイルを使用する静磁場の強度よりも高い臨界磁場強度を持つ材料を選択する必要がある。超伝導材料の例としてはＮｂＴｉ、ＭｇＢ２、Ｖ３Ｇａ、ＹＢＣＯ、Ｂｉ銀シース線などが挙げられる。
【実施例１１】
【００５７】
図２３は静磁場磁石半径方向ボアからプローブ２を差し込む場合を示した一部断面図である。図２３ではプローブを上方から差し込むため、試料は下方から挿入することになるが、プローブを下方から差し込み、試料を上方から挿入することも可能である。実施例１１では静磁場磁石軸方向ボア１１が試料空間６への開放空間となっており、温度調整機構などに利用することが可能である。その他の配置は図２と同一であり、本発明による効果はすでに述べた実施例と同じである。
【実施例１２】
【００５８】
実施例１〜１１では試料空間６の長手方向が二つのスプリット型静磁場発生用磁石４の間に向かって伸びていたが、図２４に示すように一つの静磁場発生用磁石４０を用いることも可能である。ただし、この場合、試料空間６へ試料を配置するたびにプローブ２を取り外す、または試料空間６まで試料を送り込む導管を設けることが必要である。
【００５９】
静磁場方向５と試料空間６、内側コイル９、外側コイル１０の位置関係は実施例１で示した図２と等しくできるため、本発明による効果はすでに述べた実施例と同じである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】核磁気共鳴信号取得装置の概略図である。
【図２】静磁場発生装置の内部を示した断面図である。
【図３】比較例によるソレノイドコイルを展開した時の電流路図である。
【図４】比較例によるソレノイドコイルの電流路配置図と電流路断面図である。
【図５】実施例１のソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図６】実施例２のソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図７】実施例３のソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図８】実施例４のソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図９】実施例１，４の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断図である。
【図１０】実施例２，４の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１１】実施例３，４の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１２】実施例６のソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１３】実施例１，４，６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１４】実施例２，４，６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１５】実施例３，４，６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１６】実施例４，６の特徴を併せ持つソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１７】実施例８のソレノイドコイルの電流路展開図、電流路配置図、電流路断面図である。
【図１８】実施例１、２、３における計算で求めた試料空間の高周波磁場分布を示した図である。
【図１９】実施例４、６、８における計算で求めた試料空間の高周波磁場分布を示した図である。
【図２０】実施例１、２、３における計算で求めた８１０度パルス／９０度パルス測定のシミュレーション結果を示した図である。
【図２１】実施例４、６、８における計算で求めた８１０度パルス／９０度パルス測定のシミュレーション結果を示した図である。
【図２２】実施例９における線材の断面図である。
【図２３】実施例１１における部品配置を示した断面図である。
【図２４】実施例１２における部品配置を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…静磁場発生装置、２…プローブ、３…制御装置、７…静磁場均一度補正用磁石、２１…給電点、２２…電流路分岐点、２３…電流路集結点、２６…電流路幅、２７…電流路厚さ、２８…電流路半径、２９…試料空間、１０１２…コイル軸方向電流路間隔、１０２３…コイル軸方向電流路間隔、１０３４…コイル軸方向電流路間隔。
【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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【図２４】
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