(57)【要約】【課題】  磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ装置）等の機器において磁場を発生させる超伝導磁石装置に関し、高均一、高強度でかつ広範な静磁場を生成するとともに、被検体が入る有効空間を広くとることができる装置を提供すること。【解決手段】  被検体が入る有効空間に近接するメインコイル(20)は、その中心を通る最小内径及び最大内径が互いに二等分して直交する形状（レーストラック形等）であり、これらメインコイル(20)は、内側コイル(22)と、外側コイル(21)とを少なくとも含んで、外側コイル(21)よりも前記内側コイル(22)の方が前記扁平率の大きいことを特徴とする。【選択図】  図３
2007159741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体が挿入される空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して互いにつながっている第１コイル部及び第２コイル部を有し、
前記第１コイル部及び前記第２コイル部が、それぞれ、前記水平方向において、一対の第１曲線部と、及び前記一対の第１曲線部に挟まれてこれらの第１曲線部につながる、直線部及び第２曲線部のいずれかとによって形成されており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記メインコイルは、前記第１コイル部及び前記第２コイル部と、前記水平方向で対向し、前記第１コイル部と前記第２コイル部とをそれぞれつなぐ一対の他の直線部及び第３曲線部のいずれかとによって形成される請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記第２曲線部の曲率は前記第１曲線部の曲率よりも小さくなっている請求項１または請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
被検体が挿入される空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して前記水平方向において直線部及び第１曲線部のいずれかが形成される一対の第１コイル部、及び前記一対の第１コイル部にそれぞれつながり前記水平方向で対向して前記上下方向において第２曲線部を形成している一対の第２コイル部を有し、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記第２コイル部を形成するそれぞれの第２曲線部は円弧部である請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
被検体が挿入される水平方向に延びる空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、レーストラック状の形状を有しており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
複数の前記メインコイルは、前記外側コイルと前記内側コイルとの間にそれぞれ配置される補正コイルを含んでいることを特徴とする請求項１、請求項４及び請求項６のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して互いにつながっている第１コイル部及び第２コイル部を有し、
前記第１コイル部及び前記第２コイル部が、それぞれ、前記水平方向において、一対の第１曲線部と、及び前記一対の第１曲線部に挟まれてこれらの第１曲線部につながる、直線部及び第２曲線部のいずれかとによって形成されており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
【請求項９】
前記メインコイルは、前記第１コイル部及び前記第２コイル部と、前記水平方向で対向し、前記第１コイル部と前記第２コイル部とをそれぞれつなぐ一対の他の直線部及び第３曲線部のいずれかとによって形成される請求項８に記載の電磁石装置。
【請求項１０】
前記第２曲線部の曲率は前記第１曲線部の曲率よりも小さくなっている請求項８または請求項９に記載の電磁石装置。
【請求項１１】
外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して前記水平方向において直線部及び第１曲線部のいずれかが形成される一対の第１コイル部、及び前記一対の第１コイル部にそれぞれつながり前記水平方向で対向して前記上下方向において第２曲線部を形成している一対の第２コイル部を有し、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
【請求項１２】
前記第２コイル部を形成するそれぞれの第２曲線部は円弧部である請求項１１に記載の電磁石装置。
【請求項１３】
外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、レーストラック状の形状を有しており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
【請求項１４】
複数の前記メインコイルは、前記外側コイルと前記内側コイルとの間にそれぞれ配置される補正コイルを含んでいることを特徴とする請求項８、請求項１１及び請求項１３のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項１５】
前記メインコイルに加えて、磁場不均一成分を補正するための補正用超伝導コイルを備え、補正用超伝導コイルの中心軸方向は前記静磁場の方向とは一致しないことを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載の電磁石装置。
【請求項１６】
水平方向に延びて被検体が挿入される空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
前記複数のメインコイルの、前記空芯部の軸に直交する縦断面は、レーストラック状の形状をしており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、水平方向に延びて前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、
前記複数のメインコイルの、前記空芯部の軸に直交する縦断面は、レーストラック状の形状をしており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第１距離をａ、前記第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
【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（以下、ＭＲＩ装置という）及び電磁石装置に係り、特に、筒状の真空容器内に複数対の環状コイルを軸方向に離して収納し、真空容器の開口部に撮像磁場を形成する水平磁場型と称される磁気共鳴イメージング装置及び電磁石装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置により人体の断層画像を撮像し、診断に利用することが広く行われている。このＭＲＩ装置により断層画像を撮像する原理は、被検体の診断部位に静磁場を加え、さらにその部位に特定の高周波磁場を加えて、発生する共鳴現象を利用するものである。
【０００３】
従って、ＭＲＩ装置で、歪やちらつきがない高画質でかつ広範な断層画像を得るためには、共鳴現象が発生するのに十分な強度でかつ高均一な静磁場が、広範囲にわたって撮像領域に形成されることが要求される。
このような静磁場を形成するため、従来のＭＲＩ装置は、円形の超伝導コイルの複数が、中心軸を一致させて複数段に配置される構成を有している。このようにして、複数の超伝導コイルを水平方向に配列してなす空芯部に対し、被検体が挿入されるように構成された水平磁場型ＭＲＩ装置や、複数の超伝導コイルを垂直方向に配列して対峙するコイルの間に被検体が挿入されるように構成されたオープン型ＭＲＩ装置が公知技術として開示されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
水平磁場型ＭＲＩ装置では、前記したような高画質でかつ広範な人体断層画像を得るために、円形の超伝導コイルが配置してなす空芯部は、両端間隔が長くかつ半径が小さくなるように構成されることが望ましい。よって、水平磁場型ＭＲＩ装置は、撮像される被検体が入るボアのサイズが、超伝導コイルの空芯部のサイズよりも小さくなることが避けられない構成になっている。さらに、ＭＲＩ装置には、超伝導コイルの冷却容器、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル、及び静磁場を補正するための磁性体などが別個に設置されることを考慮すると、水平磁場型ＭＲＩ装置におけるボアのサイズを十分に広く確保することは一般的に困難である。
【０００５】
このため、円形の超伝導コイルにより構成される従来の水平磁場型ＭＲＩ装置では、ＭＲＩ撮影する際、被検体がボアへ入って受ける閉塞感が高くなる、また検査技師や医者が被検体にアクセスすることが困難であるといった特有の問題が存在する。
オープン型ＭＲＩ装置では、構造上、被検体が入る空間を広く取ることができるため、前記した水平磁場型ＭＲＩ装置に特有な問題は解決されることになる。しかしながら、オープン型ＭＲＩ装置には、構造が複雑で製造コストが大きくなると共に、撮像領域に高強度の磁場を生成させることが困難であるといった問題が存在する。
一方、水平磁場型ＭＲＩ装置においても上記問題を解決する手段としてボア形状を従来の円形から横に広げる方法が考えられる。これを実現するためには超伝導コイルも非円形形状であることが求められるが、非円形コイルによるＭＲＩ装置の例としては、非特許文献１及び２において楕円形状コイルにより均一磁場を実現するための検討がなされている。
【特許文献１】特開平９−153408号公報
【特許文献２】特開2001−112737号公報
【非特許文献１】Stuart Crozier et. al. “A novel, open access, elliptical cross-section magnet for paediatric MRI” Meas. Sci. Technol. 9 (1998) 113.
【非特許文献２】Huawei Zhao and Stuart Crozier “An inverse design method for elliptical MRI magnets” Meas. Sci. Technol. 12 (2001) 566.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１及び特許文献２では扁平率の同じ楕円形コイルのみを用いているために、均一度やサイズの点で十分な性能が出せていない。一方、非特許文献２では均一な磁場を実現する連続的な電流密度を求めた後に離散化することでコイル形状を決定する。この離散化の過程で扁平率のわずかな変化を許しているために、扁平率が少しずつ異なるコイルが多数混在している。しかしこの方法では、連続的な電流密度分布を基にコイル数を定めるため、結果として得られる構造ではコイルの数も多く、複雑になる傾向にある。その結果、線材や支持構造に必要なコストも増大してしまう。
また、楕円型コイルは磁場の計算においては有利であるものの、横長のボアに対する空間を確保するためには必ずしも最適な形ではない。
【０００７】
本発明の目的は、少ないコイル数で撮像領域において、静磁場をより均一化でき、磁場強度を増大できかつ広範な静磁場を生成するとともに、被検体が入る有効空間を広くとることができる磁気共鳴イメージング装置及び電磁石装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した目的を達成するために本発明は、空芯部を取り囲む複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、空芯部を挟んで空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、複数のメインコイルの、空芯部の軸に直交する縦断面は、レーストラック状の形状をしており、複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、第１距離をａ、第２距離をｂ、（b-a）/bを扁平率と定義した場合に、内側コイルの扁平率が外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする。
このように発明が構成されることにより、空芯部の横断面は、レーストラック状の形状となり、静磁場におかれる被検体の入る有効空間が拡がる。さらに、内側コイルの上記のように定義される扁平率が外側コイルのそれよりも大きいため、静磁場がより均一化できる。さらに、撮像空間において磁場強度を向上でき、磁場強度分布をより一様にできる。
【０００９】
好ましくは、中心周りに形成される磁場の強度分布の対称性がある程度維持され、コイルの形状・配置や流す電流を適宜調節することによりそのような強度分布の補正が容易となる。また、好ましくは、内側コイル及び外側コイルのいずれか一方のコイル単独では静磁場を均一にすることができないが、両方のコイルを組み合わせて、それぞれのコイル形状や流す電流を適宜調節することにより、この静磁場を均一にすることができる。具体的には、この静磁場の均一性は、外側コイルよりも内側コイルの方の扁平率を大きくしたり、外側コイル及び内側コイルの境界に逆方向の電流が流れる一対の補正コイルをさらに配置したりすることにより、向上することになる。
【００１０】
レーストラック状の形状のコイルは、具体的には、複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルが、空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、空芯部を挟んで空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、これらのメインコイルは、上下方向で対向して互いにつながっている第１コイル部及び第２コイル部を有し、  第１コイル部及び第２コイル部が、それぞれ、前記水平方向において、一対の第１曲線部と、及び一対の第１曲線部に挟まれてこれらの第１曲線部につながる、直線部及び第２曲線部のいずれかとによって形成されている。
【００１１】
また、レーストラック状の形状のコイルは、具体的には、複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、空芯部を挟んで空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成され、これらのメインコイルは、上下方向で対向して前記水平方向において直線部及び第１曲線部のいずれかが形成される一対の第１コイル部、及び一対の第１コイル部にそれぞれつながり前記水平方向で対向して上下方向において第２曲線部を形成している一対の第２コイル部を有しているとも言える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、扁平率の異なるレーストラック状の形状を有するコイルを組み合わせることにより、静磁場をより均一化でき、磁場強度を増大できかつ広範な静磁場を空芯部に生成するとともに、被検体が入る有効空間を広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
本発明の好適な一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置：図示略）を、図１〜図５を用いて説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は、図１に示すように、ガントリー１を備えている。ガントリー１は、ガントリー１に図２に示すような超伝導磁石装置（電磁石装置）１０を備えている。このようなガントリー１は、被検体が載置された寝台が挿入される開口部であるボア（空芯部）Ｂが形成されており、超伝導磁石装置１０の真空容器１１（図２）の内側、外側及び側面をカバーで覆っている。ガントリー１のカバーは、内カバー２、外カバー３及び一対の側面カバー４を有する。図１及び図２に基づいて説明する。内カバー２が内筒１３の内側を覆っている。外カバー３が、真空容器の外筒１４の外側に配置され、外筒１４を取り囲んでいる。対向して配置されて側板１５を覆っている各側面カバー４が、内カバー２及び外カバー３のそれぞれの端部にそれぞれ取り付けられる。ボアＢは貫通孔である。
【００１４】
超伝導磁石装置１０に設けられた真空容器１１は、その外観が、ボアＢを取り囲む環状の真空容器１１を有する。真空容器１１は、図２に示すように、内筒１３、外筒１４及び一対の側板１５を有する。外筒１４は内筒１３を取り囲んでおり、内筒１３と外筒１４との間に、環状空間が形成される。一対の側板１５は、内筒１３及び外筒１４の両端に取り付けられ、環状空間を密封している。この環状空間は真空雰囲気となっている。
ボアＢ及び真空容器１１は、水平方向（第１水平方向）に延びている。
【００１５】
なお、本実施形態に係るＭＲＩ装置は、この超伝導磁石装置１０以外に、図示しない、被検体を載置するベッド、この被検体からの核磁気共鳴信号を検出する検出器、検出された核磁気共鳴信号を処理するコンピュータ、及び処理された核磁気共鳴信号に基づき断層画像を表示する表示装置等を含むものである。
このように構成されたＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を利用して被検体の水や脂肪（実際にはそれらに含まれる水素原子核のプロトン）の分布を画像化し、任意断面の断層画像を撮像することができるものである。
以下において、図２に示すように、ボアＢ（空芯部）の中心を原点とする座標系を定義する。図２及び図３に示されるように、真空容器１１を貫通する軸方向がＺ軸であり、それと直交する軸のうち、垂直方向がＸ軸、鉛直方向がＹ軸である。
【００１６】
このボアＢに被検体が入り、中央部の撮像領域Ｒにおいて断層画像の撮影がなされる。そして、ボアＢのＸＹ断面の形状は、後記するメインコイル２０と相似形のレーストラック状の形状である（図５参照）。
【００１７】
真空容器１１は、その内部に図３に示される超伝導コイル１２と、図示しないコイル冷却容器と、高周波磁場付与手段と、傾斜磁場コイルと、磁性体とが配置されている。ここで、超伝導コイル１２は、ボア（空芯部）Ｂに静磁場を形成するものである。そしてコイル冷却容器とは、超伝導コイル１２の超伝導状態が維持するようにこの超伝導コイル１２を冷却するものである。また高周波磁場付与手段とは、被検体にラジオ波（高周波磁場）を照射して核磁気共鳴信号を発生させるものである。そして、傾斜磁場コイルとは、前記静磁場に磁場勾配を与えて、発生した核磁気共鳴信号に画像化に必要な位置情報を付与するものである。また、磁性体は、撮像領域Ｒに均一な静磁場が形成されるように磁場を補正するため適宜配置されるものである。
【００１８】
超伝導コイル１２は、レーストラック状の形状の複数のコイルが、Ｚ軸を共通の中心軸としてボアＢの外周を包囲するように真空容器１１の内部に配置されている。この超伝導コイル１２はメインコイル２０と、シールドコイル３０とに大きく分類される。このような構成により超伝導コイル１２は、これら複数のコイルの位置、大きさ、及び流れる電流が適切に設定されることにより、撮像領域Ｒに均一で高強度の静磁場を形成しつつ、超伝導磁石装置１０の外部に磁場が漏洩しないようにするものである。
【００１９】
メインコイル２０は、共通の中心軸であるＺ軸に直交するように所定の間隔をおいて、ボアＢ（図２参照）の外周（真空容器１１の内側）に近接して配置されている。このように構成されるのでメインコイル２０の形状は、ボアＢのＸＹ断面の形状を決定付けることとなる。なお、メインコイル２０が形成した磁場は、ボアＢを貫通して超伝導磁石装置１０の外部にまで漏洩してしまう。
【００２０】
シールドコイル３０は、メインコイル２０と共通の中心軸（Ｚ軸）を有し、かつこのＺ軸と交わる内径がメインコイル２０の内径よりも大きくなるように形成されている。すなわち、シールドコイル３０により形成される空芯部に、メインコイル２０が内包されるように構成されている。そして、シールドコイル３０は、前記した外部に漏洩した磁場を打ち消す方向に電流が流れて、この漏洩磁場を極力抑えるように機能するものである。なお、シールドコイル３０の形状は、レーストラック状の形状である場合もあるし、従来のような円形形状である場合もある。
【００２１】
メインコイル２０は、さらに外側コイル２１及び内側コイル２２を含んでいる。
外側コイル２１は、内側コイル２２の群の両端に配置され、静磁場の磁場方向（Ｚ軸方向）を定める順方向の電流が流れ、形状が互いに同じである一対のコイルからなるものである。図４においては、第１外側コイル２１ａ及び第２外側コイル２１ｂからなるコイル対が例示されているが、さらに外側に向けて段数を多く構成する場合もありうる。
内側コイル２２は、ボア（空芯部）Ｂの中央部に配置され、静磁場の磁場方向（Ｚ軸方向）を定める順方向の電流が流れ、形状が互いに同じである複数又は単数のコイルからなるものである。図３においては、第１内側コイル２２ａ及び第２内側コイル２２ｂの二つのコイルからなるものが例示されている。しかし、内側コイル２２を構成するコイルの数は二つに限定されるものではなく、一つの場合も三つ以上の場合も含むこととする。
【００２２】
次に、メインコイル２０の形状を、外側コイル２１を例にとって図５を用いて説明する。外側コイル２１は、内筒１３を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第１距離よりも、内筒１３を挟んで、ボアＢの軸（Ｚ軸）と直交する水平方向（以下、単に、第２水平方向という）で対向するコイル部間の第２距離が長くなるように構成されている。外側コイル２１は、上下方向で対向する一対の第１コイル部（直線部ｅ−ｆ及び直線部ｈ−ｉ）、及び第２水平方向で対向する一対の第２コイル部（円弧部ｅ−ｄ−ｉ及び円弧部ｆ−ｇ−ｈ）を含んでいる。第１コイル部は第２水平方向に形成され、第２コイル部は上下方向に形成される。それぞれの第１コイル部は各第２コイル部につながっている。円弧部ｅ−ｄ−ｉ及び円弧部ｆ−ｇ−ｈは、ボアＢの軸心Ｏから第２水平方向にずれた位置に中心Ｏ１及びＯ２を有する半円である。
【００２３】
また、外側コイル２１は、第２水平方向において、円弧部ｄ−ｅ、直線部ｅ−ｆ及び円弧部ｆ−ｇによって形成された第１コイル部及び円弧部ｇ−ｈ、直線部ｈ−ｉ及び円弧部ｉ−ｄによって形成された第２コイル部を有しているとも言える。これらの第１コイル部及び第２コイル部は、上下方向で対向して配置され、円弧部ｄ−ｅと円弧部ｉ−ｄでつながり、円弧部ｆ−ｇと円弧部ｇ−ｈでつながっている。直線部ｅ−ｆは、円弧部ｄ−ｅと円弧部ｆ−ｇの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。直線部ｈ−ｉは、円弧部ｇ−ｈと円弧部ｉ−ｄの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。
【００２４】
内側コイル２２も、外側コイル２１と同様な構成を有する。外側コイル２１及び内側コイル２２は、上記したようなレーストラック状の形状を有している。
メインコイル２０のぞれぞれは、上記したようなレーストラック状の形状をしているが、実際に制作する上で有利な形にするための多少の変形はありうる。同じ大きさの長方形に内接する楕円型コイルとレーストラック状の形状であるコイルを比べると、その断面積、すなわち被検体の入るボアにあたる部分はレーストラック状の形状の方が広くなり、開放度の観点から有利である。
【００２５】
レーストラック状の形状のコイルにおいて、第２水平方向において対向するコイル部間の距離をｂ（図５参照）、及び上下方向において対向するコイル部間の距離をａ（図５参照）とした場合、 (b-a)/bによってコイルの扁平率を(b-a)/bによって定義し、レーストラック状の形状のコイルにおける、その形状の円形からのずれを表す指標とする。本実施形態における、内側コイル２２の上記で定義された扁平率が外側コイル２１のそれよりも大きくなっている。
【００２６】
このように、すべてのメインコイル２０（２０´）が扁平しているレーストラック状の形状を有することにより、ボアＢのＸＹ断面もそのように扁平した形状で形成させることが可能になる。これにより、ボアＢの第２水平方向の空間が広がるので有効空間が拡大することとなり、そこに入る被検体の受ける開放感も向上することになる。
【００２７】
ところで、従来用いられてきた円形コイルの場合とは異なり、外側コイル２１又は内側コイル２２のいずれか一方が単独で、撮像領域Ｒ（図３参照）に形成する静磁場のＸＹ断面上のＺ軸周りの回転対称性は当然ながら損なわれている。これは非円形コイルでは、コイルの部位ごとにＺ軸とコイルとの距離やコイル曲率が異なるためにＺ軸からの距離が等しい点であっても磁場の強い部分と弱い部分が存在するからである。
このように、撮像領域Ｒにおける磁場強度分布が不均一であると、得られる断層画像は低画質なものとなってしまう。そこで、この不均一さを是正して、撮像領域Ｒにおける磁場強度分布を均一にする必要がある。
ところで、レーストラック状の形状コイルを用いた超伝導磁石装置１０は、前記したようにＸＹ断面に対する磁場強度が不均一性であるといった固有の問題を有するわけであるが、従来と同様、Ｚ軸方向の不均一性も有するわけであって、これら二つの磁場強度の均一性が同時に達成されるように補正をしなければならない。
【００２８】
そこで、次の説明は、外側コイル２１よりも内側コイル２２の方を扁平率が大きくなるように構成することで、互いの磁場強度の非対称性が打ち消してあって補正され、撮像領域Ｒに形成される磁場の不均一性が解消されることについて示す。なお、説明は省略するが、外側コイル２１及び内側コイルのそれぞれに流れる電流値を適宜調節したり、両者の配置を適宜調節したりしても同様に磁場の不均一性が解消されるものである。
【００２９】
まず、撮像領域ＲにおけるＸＹ断面の磁場分布が補正されることについて検証する。ここでは、図５に示すレーストラック形状を有するメインコイル２０を例示して説明する。
【００３０】
まず、図６（ａ）に示すように、外側コイル２１により単独で形成される磁場について、撮像領域ＲにおけるＸＹ断面の磁場強度分布を考える。ここで、撮像領域ＲのＸＹ断面上の外周円弧上の、点aと点ｃは外側コイル２１の曲線側の点を示し、点ｂは直線側の点を示している。このとき、この点ａ，点ｂ，点ｃを結ぶ円弧上の磁場強度分布は模式的に図６（ｂ）に示す凹曲線となり、点ｂよりも点ａ，点ｃの磁場の方が相対的に磁場強度の大きな分布となる。
【００３１】
次に、図７（ａ）に示すように、内側コイル２２により単独で形成される磁場について、撮像領域ＲにおけるＸＹ断面の磁場強度分布を考える。ここで、撮像領域ＲのＸＹ断面上の外周円弧上の、点aと点ｃは、内側コイル２２の曲線側に近い点を示し、点ｂは直線側の点を示している。このとき、この点ａ，点ｂ，点ｃを結ぶ円弧上の磁場強度分布は模式的に図７（ｂ）に示す凸曲線となり、点ｂよりも点ａ、ｃの磁場の方が相対的に磁場強度の小さな分布となる。
【００３２】
このように、撮像領域ＲのＸＹ断面において、外側コイル２１及び内側コイル２２によりそれぞれ別個に形成される磁場は、互いに磁場強度分布が逆転している。このため、結果として、外側コイル２１及び内側コイル２２の二組のコイルを組み合わせることで、撮像領域ＲのＺ軸周りの磁場は、二つの磁場分布が足し合わされ、互いの不均一な成分を相殺され、ＸＹ断面の磁場の不均一性が解消されることになる。
【００３３】
次に、外側コイル２１及び内側コイル２２の扁平率が相違することによって前記したような好ましい結果が得られる理由について検討する。
ここで、仮に外側コイル２１及び内側コイル２２の扁平率が同程度であるとする。この場合、図７（ｂ）で示す内側コイル２２の磁場強度分布において、点a（あるいは点c）と点bでの磁場強度の差が、図６（ｂ）で示される外側コイル２１の磁場強度分布における強度差と対比して小さくなる。
しかし、内側コイル２２の最大内径の長さｂを、外側コイル２１の最大内径に対比して長くすることで、内側コイル２２の曲線側からの磁場を弱めることで、磁場強度分布が相殺されるようになる。すなわち、内側コイル２２のほうが、外側コイル２１よりも扁平率が大きく形成される（円形からのずれが大きい）ことが、均一な磁場を形成する上で好適な構成となる。
【００３４】
次に、図８，図９を参照して、Ｚ軸方向の磁場分布が補正されることについて検証する。一般に、円形コイルである場合、図８（ａ）に示すようにＺ軸にそって配列する一対のコイル２１ａ，２１ｂがＺ軸上に作る磁場は、両コイルの間隔がコイル半径よりも長い場合、磁場強度の極大点は２個存在することが知られている。一方、両コイルの間隔がコイル半径よりも短い場合は、図８（ｂ）に示す磁場強度曲線ように二つのコイル２２ａ，２２ｂの中心で磁場が最大となることが知られている。
【００３５】
このような性質は、一般の非円形コイルでも同様であると考えられ、例えば図９で示されるようなメインコイル２０の配置によれば、間隔Ｌ１で配置された外側コイル２１がなす磁場分布を計算によりシミュレーションすると、前記した図７（ａ）で示される円形コイルの場合と同じ結果が得られる。また、間隔Ｌ２で配置された内側コイル２２がなす磁場分布を計算によりシミュレーションすると、前記した図７（ｂ）で示される円形コイルの場合と同じ結果が得られる。
【００３６】
よって、図９のようにメインコイル２０が配置されている場合、外側コイル２１の作る磁場分布は図８（ａ）のように中心が谷になるようにその両脇で最も強くなるのに対し、内側コイル２２による磁場は図８（ｂ）のように中心で最も強くなる分布となり、これらを足し合わせることで撮像領域ＲのＺ軸方向全般にわたる均一な磁場が形成されることになる。このようにして、二組以上のコイルを組み合わせることによりＺ軸方向の磁場分布の不均一性を解消することができる。
【００３７】
ただし、従来用いられてきた円形コイルの場合と異なり、図５に示されるような非円形コイルでは、このようなＺ軸方向の磁場分布の不均一性を解消させるにあたり、その配置に制約を受ける場合がある。なぜならば、円形コイルのみから構成される場合は、Ｚ軸周りは常に対称な磁場となっているので、Ｚ軸に沿った方向で磁場が均一になるように自由にコイル間隔を調節することができる。しかし、非円形コイルの場合は、Ｚ軸方向の不均一解消のためにコイル間隔を変更すると、ＸＹ断面の磁場の分布にも影響するからである。このように、非円形コイルでは、円形コイルを用いる場合と比べて、Ｚ軸上に配置されるコイル位置の自由度は制約を受けるので、必要に応じてコイルの数を増やして補う必要がある。
【００３８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態である第２実施形態のＭＲＩ装置について説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は、真空容器１１内に、図１０、図１１に示すメインコイル２０´を配置したものである。メインコイル２０´は、前述のメインコイル２０に補正コイル２３を追加したものである。この第２実施形態において示されるメインコイル２０´と、第１実施形態において示されるメインコイル２０（図４，図９参照）との構成上の具体的な相違点は、次の通りである。すなわち、レーストラック状の形状の補正コイル２３が、外側コイル２１及び内側コイル２２の間に配置されている点である。補正コイル２３も、大きさは異なるが、図５に示すレーストラック状の形状を有する。補正コイル２３もボアＢの周囲を取り囲んでいる。本実施形態においても、内側コイル２２の、第１実施形態で定義された扁平率が外側コイル２１のそれよりも大きくなっている。
【００３９】
つまり、この補正コイル２３は、形状が互いに同じである一対のコイル（第１補正コイル２３ａ，第２補正コイル２３ｂ）が、Ｚ軸を共通の中心軸として直交するように配置している。そして、これら第１補正コイル２３ａ及び第２補正コイル２３ｂは、内側コイル２２を挟むように配置され、さらにその外側に外側コイル２１が配置されている。さらに、この補正コイル２３には、外側コイル２１や内側コイル２２とは逆方向に電流が流れている。
【００４０】
次に、図１２を参照して、この補正コイル２３が撮像領域Ｒに形成される磁場に与える影響について検証を行う。ここで、図１２（ａ）は、図６（ｂ）と同じグラフであって外側コイル２１が単独で作るＸＹ断面の磁場強度分布を示している。図１２（ｂ）は、図７（ｂ）と同じグラフであって内側コイル２２が単独で作るＸＹ断面の磁場強度分布を示している。図１２（ｄ）は、図８（ａ）と同じグラフであって外側コイル２１が単独で作るＺ軸上の磁場強度分布を示している。図１２（ｅ）は、図８（ｂ）と同じグラフであって内側コイル２２が単独で作るＺ軸上の磁場強度分布を示している。
【００４１】
図１２（ｃ）は、補正コイル２３が単独で作るＸＹ断面上における磁場強度分布を示している。この補正コイル２３により形成されるＸＹ断面上の磁場強度分布の特徴は、図１２（ａ）で示される凸形状のシャープなシングルピークを有する磁場強度分布が反転してさらに、磁場強度が全体に減少したような形状を示していることである。
ここで、第１実施形態におけるＸＹ断面上の磁場均一化の効果を検証してみると、シャープな凹形状のシングルピークである図１２（ａ）に示される磁場強度分布と、ブロードな凸形状のシングルピークである図１２（ｂ）に示される磁場強度分布とを足し合わせると、確かに、磁場強度の不均一性は改善されるものの、それでも、ゆらぎを完全に排除することができないといえる。
第２実施形態においては、図１２（ｃ）に示されるように、そのようなゆらぎを反転させたような磁場強度分布が足し合わされるので、ＸＹ断面上の磁場強度分布の完全な均一性が達成されることとなる。
【００４２】
図１２（ｆ）は、補正コイル２３が単独で作るＺ軸上における磁場強度分布を示している。この補正コイル２３により形成されるＺ軸上の磁場強度分布の特徴は、図１２（ｄ）で示されるよりも間隔の狭いダブルピークでかつ全体が反転して、磁場強度が全体に減少したような形状を示していることである。
ここで、第１実施形態におけるＺ軸上の磁場均一化の効果を検証してみると、凸形状のシャープなダブルピークである図１２（ｄ）に示される磁場強度分布と、凸形状のシャープなシングルピークである図１２（ｅ）に示される磁場強度分布とを足し合わせると、確かに、磁場強度の不均一性は改善されるものの、それでも、ゆらぎを完全に排除することができないといえる。
第２実施形態においては、図１２（ｆ）に示されるように、そのようなゆらぎを反転させたような磁場強度分布が足し合わされるので、Ｚ軸上の磁場強度分布の完全な均一性が達成されることとなる。
【００４３】
このようにして、逆向きの電流が流れる補正コイル２３は、撮像領域Ｒにおいて外側コイル２１及び内側コイル２２が共同して生成した磁場の均一性をさらに向上させるように有効に作用する。
なお、補正コイル２３は、図１０中、外側コイル２１と内側コイル２２との境界にそれぞれ１つずつ配置されているが、適宜、複数が配置される場合もありうる。
【００４４】
以上述べたように本発明においては、ボア（空芯部）Ｂの有効空間を拡張するために、このボアＢに隣接するメインコイル２０の形状を非円形とした。そして、そのような非円形コイルを採用したことにより派生する、撮像領域Ｒにおける静磁場の磁場強度の不均一性の問題を、非円形コイルの形状、配置及び電流を調整することで解決した。
【００４５】
そして、本発明に係る超伝導磁石装置１０は、これらメインコイル２０に流す電流量を適宜増加させることにより、静磁場の均一性を維持しつつ強度の向上を図ることもできる。さらに、本発明に係る超伝導磁石装置１０は、メインコイル２０の数量や配置を適宜調節することにより、そのような高均一で高強度の静磁場の範囲を広範に設定することが可能となり、撮像領域Ｒを拡張することが可能になる。
本実施形態も、第１実施形態で生じる効果を得ることができる。
【００４６】
＜第３実施形態＞
前述の各実施例は、ボアＢの外面、すなわち内カバー２の内面が、上下方向に対向し第２水平方向において直線部を形成する一対の第１面、及び一対の第１面にそれぞれつながって第２水平方向に対向し軸方向において円弧部を形成する一対の第２面を含んでいるガントリーを用いたＭＲＩ装置に対するものである。その内カバーの内面の形状を変えた他のＭＲＩ装置の構成を、図１３を用いて以下に説明する。
【００４７】
図１３（Ａ）に示すＭＲＩ装置２５は、ガントリー１Ａを備えている。ガントリー１Ａは、超伝導磁石装置を有し、超伝導磁石装置の真空容器１１の表面をカバーで覆っている。カバーは、筒状の外カバー３、筒状の内カバー２Ａ、及び一対の側面カバー４を含んでいる。内カバー２Ａは、真空容器の内側に位置して真空容器の内面を覆い、内面５ＡによってボアＢを形作っている。
【００４８】
内カバー２Ａの内面５Ａの、ボアＢの軸に直交する縦断面形状について説明する。内カバー２Ａの、第２水平方向で対向する内面５Ａ間の距離（ボアＢの幅）は、上下方向で対向する内面５Ａ間の距離よりも長くなっている。内面５Ａは、上下方向に対向する一対の第１面（曲線部ｅ−ｆ及び曲線部ｈ−ｉ）、及び第２水平方向に対向する一対の第２面（円弧部ｅ−ｄ−ｉ及び円弧部ｆ−ｇ−ｈ）を含んでいる。第１面は第２水平方向に形成され、第２面は上下方向に形成される。一対の第１面は一対の第２面にそれぞれつながっている。円弧部ｅ−ｄ−ｉ及び円弧部ｆ−ｇ−ｈは、ボアＢの軸心Ｏから第２水平方向にずれた位置に中心Ｏ１、Ｏ２を有する半円である。曲線部ｅ−ｆ及び曲線部ｈ−ｉは、例えば、円弧部ｅ−ｄ−ｉ及び円弧部ｆ−ｇ−ｈよりも曲率（半径）の大きな円弧部である。
【００４９】
また、内面５Ａは、第２水平方向において、円弧部ｄ−ｅ、曲線部ｅ−ｆ及び円弧部ｆ−ｇによって形成された第１面及び円弧部ｇ−ｈ、曲線部ｈ−ｉ及び円弧部ｉ−ｄによって形成された第２面を有しているとも言える。これらの第１面及び第２面は、上下方向で対向して配置され、円弧部ｄ−ｅと円弧部ｉ−ｄでつながり、円弧部ｆ−ｇと円弧部ｇ−ｈでつながっている。曲線部ｅ−ｆは、円弧部ｆ−ｇと円弧部ｄ−ｅの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。曲線部ｈ−ｉは、円弧部ｇ−ｈと円弧部ｉ−ｄの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。
【００５０】
ＭＲＩ装置２５に用いられる真空容器の内筒の内面の、ボアＢの軸に直交する縦断面形状は、内面５Ａのその縦断面形状と相似形をしている。
図１３（Ｂ）に示すＭＲＩ装置２５Ａは、ガントリー１Ｂを備えている。ガントリー１Ｂは、真空容器の表面を覆うカバーとして、内カバー２Ｂを有するカバーを用いたものである。
【００５１】
内カバー２Ｂの内面５Ｂの、ボアＢの軸に直交する縦断面形状について説明する。第２水平方向で対向する内面５Ｂ間の距離は、上下方向で対向する内面５Ｂ間の距離よりも長くなっている。内面５Ｂは、上下方向に対向する一対の第１面（曲線部ｄ−ｅ、直線部ｅ−ｆ及び曲線部ｆ−ｇにて形成される面、及び曲線部ｈ−ｉ、直線部ｉ−ｊ及び曲線部ｊ−ｋにて形成される面）、及び第２水平方向に対向する一対の第２面（直線部ｄ−ｋ及び直線部ｇ−ｈ）を含んでいる。第２水平方向に形成される一対の第１面は、上下方向に形成される一対の第２面は、それぞれつながっている。本実施例における曲線部は例えば円弧部である。
【００５２】
ＭＲＩ装置２５Ｂに用いられる真空容器の内筒の内面の、ボアＢの軸に直交する縦断面形状は、内面５Ｂのその縦断面形状と相似形をしている。
図１３（Ｃ）に示すＭＲＩ装置２５Ｂは、ガントリー１Ｃを備えている。ガントリー１ＣＢは、真空容器の表面を覆うカバーとして、内カバー２Ｃを有するカバーを用いたものである。
【００５３】
内カバー２Ｃの内面５Ｃの、ボアＢの軸に直交する縦断面形状について説明する。第２水平方向で対向する内面５Ｃ間の距離は、上下方向で対向する内面５Ｃ間の距離よりも長くなっている。内面５Ｃは、上下方向に対向する一対の第１面（曲線部ｅ−ｆ及び曲線部ｈ−ｉ）、及び第２水平方向に対向する一対の第２面（曲線部ｅ−ｄ−ｉ及び曲線部ｆ−ｇ−ｈ）を含んでいる。第２水平方向に形成される一対の第１面は、上下方向に形成される一対の第２面は、それぞれつながっている。本実施例における曲線部は例えば円弧部である。
【００５４】
また、内面５Ｃは、第２水平方向において、曲線部ｄ−ｅ、曲線部ｅ−ｆ及び曲線部ｆ−ｇによって形成された第１面及び曲線部ｇ−ｈ、曲線部ｈ−ｉ及び曲線部ｉ−ｄによって形成された第２面を有しているとも言える。これらの第１面及び第２面は、上下方向で対向して配置され、曲線部ｄ−ｅと曲線部ｉ−ｄでつながり、曲線部ｆ−ｇと曲線部ｇ−ｈでつながっている。曲線部ｅ−ｆは、曲線部ｆ−ｇと曲線部ｄ−ｅの間に配置され、これらの曲線部とつながっている。曲線部ｈ−ｉは、曲線部ｇ−ｈと曲線部ｉ−ｄの間に配置され、これらの曲線部とつながっている。曲線部ｅ−ｆ、ｈ−ｉは、曲線部ｅ−ｄ−ｉ、ｆ−ｇ−ｈよりも曲率が大きくなっている。例えば、曲線部ｅ−ｆ、ｈ−ｉ、及び曲線部ｅ−ｄ−ｉ、ｆ−ｇ−ｈは、それぞれ円弧部であり、曲線ｅ−ｆ、ｈ−ｉの半径は曲線部ｅ−ｄ−ｉ、ｆ−ｇ−ｈの半径よりも大きくなっている。
【００５５】
ＭＲＩ装置２５Ｃに用いられる真空容器の内筒の内面の、ボアＢの軸に直交する縦断面形状は、内面５Ｃのその縦断面形状と相似形をしている。
上記した内面５Ａ，５Ｂ，５Ｃの、ボアＢの軸に直交する縦断面形状は、レーストラック状の形状である。ＭＲＩ装置２５，２５Ａ，２５Ｂの各真空容器内に設置された、それぞれの一対の外側コイル２１，一対の内側コイル２２、の、ボアＢの軸方向から見た形状も、大きさは異なるが該当する内面５Ａ，５Ｂ，５Ｃのレーストラック状の形状と類似したレーストラック状の形状を有している。ＭＲＩ装置２５，２５Ａ，２５Ｂにおいても、内側コイル２２の、第１実施形態で定義された扁平率が外側コイル２１のそれよりも大きくなっている。
上記したそれぞれの内筒の内面形状を有するＭＲＩ装置２７，２７Ａ，２７Ｂは、第１実施形態で生じる効果を得ることができる。
【００５６】
＜第４実施形態＞
第２実施形態においては、補正コイル２３はその中心軸（ボアＢの軸心Ｏ）がメインコイル２０´の中心軸（ボアＢの軸心Ｏ）と一致するように配置されたが、これをメインコイル２０´の周囲に配置することも可能である。レーストラック状の形状のメインコイル２０´では、中心軸からコイルまでの距離が第２水平方向と上下方向で異なるために、部分的な磁場強度をこうした補正コイルによって補い、均一度を確保する。
例を図１４に挙げる。補正コイル２７はメインコイル２０の外側で周方向に配置されている。補正コイル２７の軸心とメインコイル２０の軸心は交差している。たとえば、補正コイル２７をメインコイル２０の上部側及び下部側に配置することで、上下方向（Ｙ軸方向）の磁場分布を局所的に改善することが可能である。
【００５７】
補正コイル２７は円形、楕円形などの任意形状の巻枠に超伝導線材を巻きつけて製造することができる。あるいは、電流密度が比較的低くてもよい場合にはベースとなる基板上に電流パターンを生成することも可能である。本実施例の補正手段は、局所的な磁場を発生するのが目的であるため、せいぜい４０ｃｍ程度までの比較的小型の寸法でよく、製造も容易になる。また、いずれの場合においても、電流パターンのターン数及び形状は、必要とする磁場分布と強度、及び電流パターンに流せる電流量によって決定される。また、メインコイル等によって発生する強力な磁場中に置かれるので、設計においては超伝導線材の臨界磁場や電磁力による変形などに対する配慮が必要である。
【００５８】
また、補正コイルはメインコイルの電流経路と直列接続とし、同一の電流量を流すことが望ましい。これは本補正コイルの目的がいわゆるシミングではなく、磁石の設計時点において計算される不整磁場成分を補正するための手段であることによる。すなわち、メインコイル等と同時に磁場設計されるものであり、メインコイル等と同一の電流値を流すことで常に一定割合の磁場が発生できるので、安定した磁場分布とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の好適な一実施形態である第１実施形態のＭＲＩ装置のボアＢの軸方向から見た構成図である。
【図２】図１のＭＲＩ装置に用いられる超伝導磁石装置の全体斜視図である。
【図３】図２示す超伝導磁石装置のＺ軸を含む縦断面図である。
【図４】第１実施形態で用いられるメインコイルを示す全体斜視図である。
【図５】レーストラック状の形状であるメインコイルの形状を例示する平面図である。
【図６】（ａ）は外側コイルが撮像領域のＸＹ断面に形成する磁場を示し、（ｂ）はその磁場強度分布を示すグラフである。
【図７】（ａ）は内側コイルが撮像領域のＸＹ断面に形成する磁場を示し、（ｂ）はその磁場強度分布を示すグラフである。
【図８】（ａ）は外側コイルが撮像領域のＺ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、（ｂ）は内側コイルが撮像領域のＺ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフである。
【図９】第１実施形態で用いられるメインコイルの上面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態である第２実施形態のＭＲＩ装置のメインコイルを示す全体斜視図である。
【図１１】第２実施形態で用いられるメインコイルの上面図である。
【図１２】（ａ）は外側コイルが撮像領域のＸＹ断面に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、（ｂ）は内側コイルが撮像領域のＸＹ断面に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、（ｃ）は補正コイルが撮像領域のＸＹ断面に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、（ｄ）は外側コイルが撮像領域のＺ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、（ｅ）は内側コイルが撮像領域のＺ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、（ｆ）は補正コイルが撮像領域のＺ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフである。
【図１３】本発明の他の実施形態である第３実施形態のＭＲＩ装置の構成図である。
【図１４】本発明の他の実施形態である第３実施形態のＭＲＩ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０    超伝導磁石装置（電磁石装置）
１２    超伝導コイル
２０，２０´  メインコイル
２１    外側コイル
２２    内側コイル
２３    補正コイル
３０    シールドコイル
Ｂ      ボア（空芯部）
Ｒ      撮像領域
【図１】
2007159741.tif 000003
【図２】
2007159741.tif 000004
【図３】
2007159741.tif 000005
【図４】
2007159741.tif 000006
【図５】
2007159741.tif 000007
【図６】
2007159741.tif 000008
【図７】
2007159741.tif 000009
【図８】
2007159741.tif 000010
【図９】
2007159741.tif 000011
【図１０】
2007159741.tif 000012
【図１１】
2007159741.tif 000013
【図１２】
2007159741.tif 000014
【図１３】
2007159741.tif 000015
【図１４】
2007159741.tif 000016