JP2007505665A - 円形ソレノイドコイルを備えた磁気勾配捲線システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＭＲ機械用の磁場強度勾配（ｘ、ｙ）を生成する。
【解決手段】曲線状傾斜磁場を管内に配置されたコイルにより置き替える。管はトンネルＮＭＲ機械の検査空間の環状外周（６）に分布される。本発明は、すべての必要な方向において各管に同じ組のコイル要素を設け、選択された電流を供給することにより、要求を受けると磁場強度勾配を生成することが可能である。
【選択図】 図２

Description

本発明の主題は核磁気共鳴（ＮＭＲ）機械、特に、医療分野に使用可能なものに関するが、それに限定されない。本発明の目的は画像の作成を支援することであり、従って、試験されているある体積の種々の部分の励起の弁別を、一時的または永続的な空間の磁気コーディングを追加することにより、可能にすることである。これらのコーディングは傾斜磁場コイルにより適用される。本発明の目的は、ＮＭＲ機械の操作条件を変えることにより、特に主磁場（ｍａｉｎ ｆｉｅｌｄ）を増加させ、同時に勾配の強度を増加させ、かつＮＭＲ機械が発生する音響ノイズを減らすことにより、傾斜磁場コイルを改善することである。

核磁気共鳴の分野ではいくつかのタイプの機械が知られている。永久磁石を備えた、しばしばトンネル構造を提供しない機械はほぼ０．１５テスラの磁場を配向させることを企図したものである。抵抗または超電導タイプのトンネル機械は本発明に関して特に有利である。実地では、本発明は、より超電導タイプの機械用に企図され、電流配向場は標準的な臨床用途においてほぼ１．５〜３テスラ、医学実験用にはほぼ４〜４．５テスラであり、（例えば、米国、シカゴでは）技術水準の機械用には９テスラより多く、そして最近のほとんどのプロジェクトでは１１．７４テスラに達している。特許文献１（ヨーロッパ特許出願公開第２２１８１０号明細書）から核磁気共鳴イメージングに関する助言が得られる。特許文献１は、また、所定の大きさに対してできるだけ直線状である傾斜磁場コイルを設計する方法を示している。特許文献２（国際出願公開第８９／０３０３１号パンフレット）も、傾斜磁場コイル、特に特許文献２に示されたものに対して、どのようにすれば渦電流の問題を解決することが可能であるかを示している。

これらの特許文献に示されているように、傾斜磁場パルスが一時的であるという性質が、これらの傾斜磁場コイルを与える磁場の線形性の問題（一般に一様性の問題といわれており、この用語は本明細書の以下の部分において使用される）に加えて、パルス化されている性質に関連した問題に対しても、解決を必要としている。ＮＭＲ機械の操作磁場の強度の増加が大きいと、得られる画像の品質が良くなり、これにより検知可能なＮＭＲ信号の周波数が増加する。上述のより強力な磁場の機械に対しては、この周波数は５００ＭＨｚに達する。低磁場機械用に設計された傾斜磁場コイルを常時使用していると有効な磁場傾斜成分（機械の操作磁場に対して平行に配向された成分）の感度のかなりな損失を生じる。これは、１０ミリテスラ／ｍの大きさの傾斜磁場勾配が１テスラで動作する機械にとって充分であるためである。しかしながら、約１０テスラで動作する機械に対しては１００〜１５０ミリテスラ／ｍの勾配が望ましい。従って、空間を識別する要素のより大きな変動を生成することが可能な傾斜磁場コイル（または傾斜磁場と略称する）を製造することが必要である。

そのようなより高い傾斜磁場はいくつかのタイプの問題を生じる。まず、そのような勾配を可能にする傾斜磁場コイルによる電力の消散が大きく、数十ｋＷのオーダーである。従って有効な冷却システムを設置してこれらの傾斜磁場が患者と、主超電導磁化コイルが収容されている低温保持装置（ｃｒｙｏｓｔａｔ）が温度上昇しないようにすることが必要である。

さらに、現在使用されているイメージング・シーケンスでは急速シーケンスは、持続時間が数ミリ秒のオーダーである傾斜磁場パルスの適用を含み、傾斜磁場パルスの増減時間は１ミリ秒のオーダーであることが必要である。

関与している電力レベルでは、傾斜磁場コイルは機械の動作磁場において、電磁力による非常に急な加速を受ける。これらの加速により、一方では短期間に機械が劣化し、他方では検査中の患者が耐えられないレベルの騒音が発生する。騒音の制約も、特に脳を検査において、特定の知的作業の際に脳のどの領域がストレスを受けるかを示すことが望まれるときに、特に問題となる制約である。従って、集中を妨げられるレベルの騒音を受けながら患者に特に知的な作業を行う（例えば、暗算で加算または乗算を行う）ことを要求することは困難である。

従って、このタイプの実験は人間で想定されるものであるけれども、動物に行われる前臨床実験は、これらの動物もこれらの騒音レベルに曝されるならば、不可能である。

これらの問題はもちろんすべて解決されなければならないが、一方で傾斜磁場コイルの大きさを制限して検査のために充分に大きな有効容積を残すことを考慮に入れる必要がある。目安として、当技術分野においていまや標準的慣行であるので、有効な検査体積は円形断面のトンネルであり、その直径は約５５０ｍｍであることが必要であり、傾斜磁場コイルはこの有効トンネル体積と低温保持装置の壁の内側の体積間に存在する環状空間内に保持される必要がある。低温保持装置内のこの体積は直径約１０００ｍｍの円形トンネルを提供する。

さらに、傾斜磁場パルスのパルス化された性質により渦電流の出現による寄生現象が生じ、これらの渦電流は一方では機械の温度を上昇させ、他方では傾斜磁場が存在している間、傾斜磁場の線形性を破壊する。特に上述の特許文献から知られているように、この問題を回避するために、補償コイルを考案して環状空間内に収容することは既知である。

傾斜磁場コイルであって、電流の復帰が円の周囲にわたって行われ、この円の直径は傾斜磁場を形成するのに有効な電流が流れる直径よりも大きい、傾斜磁場コイルを生成することが可能であることが非特許文献１（アン・ダ・イェオ著、「静穏磁気共鳴イメージング傾斜磁場」２０００年１０月、オーストラリア、クイーンズランド大学出版、第３１頁以降［“Ｑｕｉｅｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｇｒａｄｉｅｎｔｓ”ｂｙ Ａｎ Ｄａ Ｙｅｏ ｉｎ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０００，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｑｕｅｅｎｓｌａｎｄ ｉｎ Ａｕｓｔｒａｌｉａ，ｐａｇｅ３１ ｅｔ ｓｅｑ．］）の論文により既知である。しかしながら、ここに提示されている解決法の欠点は、配向傾斜磁場に適合するπ／２を越えない角度のセクター（扇形（ｓｅｃｔｏｒｓ））を２個だけしか生成することができないことである。その理由は、Ｘ−傾斜磁場コイルとＹ傾斜磁場コイルの両方を配置する必要があり、これらのコイルが同じ一般的マンドレル上に存在すると、これら２組のコイルのそれぞれに利用可能な空間が、それぞれπ／２の開きを有する、２つの円筒状セクター（ｓｅｃｔｏｒｓ）に限定される。この開きにおける制限により、実地では、傾斜磁場の所望の線形性を得ることが妨げられる。

ヨーロッパ特許出願公開第２２１８１０号明細書 国際出願公開第８９／０３０３１号パンフレット アン・ダ・イェオ著、「静穏磁気共鳴イメージング傾斜磁場」２０００年１０月、オーストラリア、クイーンズランド大学出版、第３１頁以降（"Ｑｕｉｅｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｇｒａｄｉｅｎｔｓ"ｂｙ Ａｎ Ｄａ Ｙｅｏ ｉｎ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０００，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｑｕｅｅｎｓｌａｎｄ ｉｎ Ａｕｓｔｒａｌｉａ，ｐａｇｅ３１ ｅｔ ｓｅｑ．）

本発明の目的は、これらの問題の全て、特に製造上の問題を解決することである。というのは、上述の論文により示された解決法は工業的規模で実施することができないからである。本発明においては、傾斜磁場を生成するために、利用可能な環状空間は円形ソレノイドコイルが嵌め込まれている管を設置するのに充てられている。好ましくは、これらの管は相互に接触して、管のシート（ｓｈｅｅｔ）を形成している。しかしながら、少なくとも理論的には、より直径の小さい管のシートを幾層か有するようにすることも想定可能である。各シートはこの環状空間内に同心円状に配置されることになるであろう。

管内のこれらのコイルの配置により、冷却が改善されること、使用により課せられた線形性の制約に従うこと、音響雑音を低減すること、および渦電流を制限することが可能であることのお蔭で、期待された結果を達成することが可能になることが以下に示される。

雑音の消失は、主磁場に平行な軸線を有している管内に嵌め込まれたコイルのソレノイド構造に由来するとともに、それらのコイルが自己の構造に関して半径方向にのみ応力を受け、電磁気的応力の結果生じるトルクがゼロであることに由来する。

また、これらの推奨された構造、特にＸおよびＹ傾斜磁場に関して、従来の傾斜磁場コイルに対して垂直の磁場配向を有するものは、低温保持装置の遮蔽体（ｓｈｉｅｌｄｓ）または種々の金属壁に、感知し得るほどの低さの渦電流をしか生じないので、これに対してはもはや補償することは不必要であることが示される。

従って、本発明の原理の一つは、台形コイルを製造する代わりに、上述の論文により示唆されているもののような円形コイルを製造することである。本発明の別の基本的な思想は、円筒状セクターの開口度（開き（ｏｐｅｎｉｎｇ））を減少させることである。π／２を用いる代わりに、円筒状セクターのより小さな部分を用いて、それにより空いた空間に、他の管、従って他のコイルも配置する。本発明に規定されているように供給されたこれら他のコイルは、生成された傾斜磁場の線形性の向上に寄与する。

従って、本発明の主題は、傾斜磁場を生成する装置を収容する円筒状環状空間を有する円筒型ＮＭＲ機械であって、前記傾斜磁場生成装置は円筒状ソレノイドコイルを備え、前記ソレノイドコイルの直径が前記環状空間の厚み内に内接し、前記ソレノイドコイルの軸線が前記主磁場に平行であることを特徴とするＮＭＲ機械である。

本発明により、ＮＭＲ機械は、冷却が改善され、使用により課せられた線形性の制約に従うことが可能となり、音響雑音が低減され、および渦電流を制限することが可能になる等の効果を奏する。

本発明は以下の説明を読み、添付図面を参照することにより、より明瞭に理解されよう。これらの説明および図面は単なる例示のためのものであり、本発明をなんら限定するものではない。

図１はごく概略的に本発明のＮＭＲ機械を図示する。この機械は超電導ドメインにおいて、円筒状、環状トンネル型の低温保持室１を備え、低温保持室１は金属外壁２と金属内壁３により拘束されている。実地では、これらの壁２および３は非導電性材料、特にエポキシ樹脂で作製することができる。しかしながら、機械的強度および遮蔽の理由から、これらの壁は常に金属で作製されているので、有害な渦電流が発生する結果となっていることが判明している。この低温保持室により囲まれる容積内には、シールド４が置かれており、このシールド４は半径ｒ１の有効円筒状内部領域５を画成している。低温保持室内に収容されているコイルは上記トンネルの軸線にほぼ平行な強力な一様な磁場Ｂ_o を生成する。

従って、本発明の機械は、領域５と壁３の間に、傾斜磁場生成装置を収容するための円筒状環状空間６を備えている。実地では、この環状空間６内に内蔵された装置は空間内の種々の方向に配向した磁場を生成する。配向磁場Ｂ_o のようには配向していないこれらの磁場の成分は有効なＮＭＲ信号の変形（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に二次的にのみ寄与する（従って、Ｂ_o の値および問題の傾斜磁場の値の場合に無視し得る）。このように、これらの磁場のうち有利かつ有効な唯一の成分は磁場Ｂ_o に沿って配向した成分である。この有効な成分は一般にＢ_z 成分と呼ばれる。この機械は直交基準座標系に対して基準をとっており、ｚ軸は一様な磁場Ｂ_o の方向と共線的（ｃｏｌｌｉｎｅａｒ）であり、かつトンネル機械の母線に平行である。供給された種々の組の傾斜磁場コイルに応じて、一点における有効成分Ｂ_z の振幅の増加は、Ｙ傾斜磁場に関してはｘＯｚ平面に平行である、この点を含む平面の縦座標Ｙによって決まる、Ｘ傾斜磁場に関してはｙＯｚ平面に平行である、この点を含む平面の横座標ｘの関数であり、あるいはＺ傾斜磁場に関してはｘＯｙ平面に平行である、この点を含む平面の次元ｚの関数としてみることができる。

図１は、特に、上述の論文により推奨された解決策を示し、その解決策では有効電流帰還（ｕｓｅｆｕｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｔｕｒｎ）７および８により、開口角（ａｎｇｕｌａｒ ｏｐｅｎｉｎｇ）π／２の、実質的に台形断面のコイルを製造することになるが、これらは工業的生産についても振動に対する機械的抵抗性についても適していない。

本発明では、図２は円筒状環状空間６が円形ソレノイドコイルを収容している状態を図示しており、円形ソレノイドコイルの、値（大きさ）２ａの直径９が、この環状空間６の厚み１０内に内接している。まず、分かることは、環状空間の厚み１０はこの空間６の全厚みに等しいことである。空間６の内外周に存在する追加の環状装置は所望の改良の結果であり、これらは必須ではない。図示の実施形態では、環状空間６はこのように１２本の管により占められており、これらの管はプラスチック等の電気的に絶縁性の材料で作製された壁１１により形成される。管１１の内部には傾斜磁場を生成するコイルが嵌め込まれている。これらについては後に説明する。好ましくは、これらの管は相互に接触している。ここで、これらの管は単一のシート（一層）として分布されており、各管の直径は実質的に空間６の厚み１０を占めている。しかしながら、管の直径を小さくしていくつかのシート（数層）を設けることも想定できる。

図示の実施形態において、ＸまたはＹ傾斜磁場を形成する管は、好ましくは偶数、すなわち２ｎ本である。しかしながら、Ｚ傾斜磁場を形成するには、偶数本の管である必要はない。

後に述べる好適な実施形態では、各管は他の管の組と正確に同一のコイルの組を設けてある。このコイルの組はＺ傾斜磁場およびＺ軸に垂直に選ばれた方向における傾斜磁場を生成することが可能である。種々のコイルを制御することによりＸまたはＹ配向傾斜磁場を生成するように種々のコイルを設計する方法を後に示す。

本発明を理解するのに有用ないくつかの基本的な概念を以下に示す。中心Ｏおよび半径ｒ_maxの磁気的に空虚な球体の内部に、各成分Ｂ_x 、Ｂ_y およびＢ_z がそのゼロ・ラプラシアンを有する。従って、ΔＢ_z ＝０であり、かつＢ_z は下式：

−Ｂ_z は 原点０の磁場Ｂ₀ および係数Ｈ_n 、Ｉ^m _n およびＪ^m _n により完全に記載され；
−ｒ₀ は基準長さ、例えば問題としている球体の半径；かつ
−Ｗ^m _n は、｜Ｗ^m _n Ｐ^m _n （ｃｏｓ（θ）｜≦１となるように便宜的に導入された数値的重み係数、例えば｜Ｐ_n｛ｃｏｓ（θ）｜である。
の球面調和関数で単一の展開により表現される。これらの条件下、係数Ｈ_n 、Ｉ^m _n およびＪ^m _n は半径ｒ₀ の球体上のＢ_z の非一様性に直接に最大の寄与を提供する。

磁場源が対称性を持つならば、ある項Ｈ_n 、Ｉ^m _n および／またはＪ^m _n はゼロとなる。Ｏｚの周りに軸対称である電流源システムについては、特にｚ型傾斜磁場については、磁気的に空虚な球体の内部のＢ_z の拡大（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）は

に減少する。

加えて、ソースシステムがｘＯｙ平面に対して対称または反対称であるならば、それぞれ奇数次の項または偶数次の項はゼロとなる。勾配δＢ_z ／δｚを生成するために、反対称を用いると、拡大は次式で表される。

そのようなシステムは原点でゼロ磁場を生じるので、Ｂ₀ は単に基準磁場である。成分Ｈ₁ は勾配の値を与えるが、これは第１の項がＨ₁ ｚ／ｒ₀ と表され、高次の項Ｈ_2p+1 は欠陥を生じるからである。本発明により特定されるように、コイルの数と寸法を選択することにより、傾斜磁場の線形性が改善され、これはまずＨ₃ を消去し、次いで仕様に到達するまでＨ₅ 等を消去することにより行う。

δＢ_z ／δｘおよびδＢ_z ／δｙ傾斜磁場を生成するソース電流システムの場合はもっと複雑である。まず、思い出されるのは、上述の理由から磁場の成分Ｂ_z にのみ関心があるということである。例えば、勾配δＢ_z ／δｘを生成するには、ソース電流のシステムはｘＯｙ平面およびｙＯｚ平面に対して対称でなければならない。従って、Ｂ_z の拡大は次項のみを含む。

そのようなシステムは原点においてゼロ磁場を生成するので、Ｂ₀ は単に基準磁場である。成分Ｉ¹ ₁ は勾配を与えるが、これは第１の項はＩ¹ ₁ ｘ／ｒ₀ と表され、高次の項Ｉ^2q+1 _wp+1は欠陥を生じるからである。

そうであるので、本発明の思想は、図１を参照して説明した、実質的に台形コイル部分を生じる方法以外で回路を閉じることである。特に、この思想は上述の理由から円形のコイルを作製することである。さらに、この思想は、第１に、ｍ≧３次の項を消去することであり、これは複数のコイルに適切に選ばれた強度の電流を同時に供給することにより行われる。第２に、この思想はＸ傾斜磁場用のコイルおよびＹ傾斜磁場用のコイルを使用することであり、あるコイルは両方のタイプの傾斜磁場に対して同時に用いることが可能である。

実地では、そのような傾斜磁場システムを、Ｏｚに平行な軸線を有し、Ｏｚから等距離の一組の同一の管の原理に従って作製するには、偶数の、好ましくはできるだけ大きな直径の管を主磁石（直径約１０００ｍｍ）により囲まれる環状空間６の内部に持つことができることが必要である。

さらに、管の層または複数層の内部に内接させることが可能な最大の円筒は患者とアンテナの通過を許容しなければならない（すなわち、直径約５５０ｍｍの自由空間）。

ｎ＝１２本の管を用いた解決策を採用するのが好ましいことが見出された。この場合、管の半径ａと管の内側および外側に対して接線方向であり、かつ環状空間６を画成する円筒の半径ｒ１およびｒ２の間の関係は下記の通りである。これは、ｎ＝１２に対して、緊密に接触する管に対する下記の式：ａ＝ｒ１（ｓｉｎπ／ｎ）／（１−ｓｉｎπ／ｎ）＝ｒ２（ｓｉｎπ／ｎ）／（１＋ｓｉｎπ／ｎ）は下記を与えるからである。
ａ＝０．３４９１９８ｒ₁ ＝０．２０５６０５ｒ₂
ｒ₁ ＝２．８６３７０３ａ
ｒ₂ ＝４．８６３７０３ａ
ｒ₂ ／ｒ₁ ＝１．６９８３９６
ｒ₁ ／ｒ₂ ＝０．５８８７９１

従って、一実施形態では、設定するように選ばれた寸法によって、厳密に接触する管に対して
ｒ₁ ＝２７５ｍｍ； ａ＝９６ｍｍ； ｒ₂ ＝４６７ｍｍ、または
ｒ₂ ＝４５０ｍｍ； ａ＝９２．５ｍｍ； ｒ₁ ＝２６５ｍｍ、または
ｒ₁ ＝２７５ｍｍ； ｒ₂ ＝４５０ｍｍ； ａ＝８７．５ｍｍ
となる。もちろん、管が相互に接触する必要はないが、より効果的にするために問題としている機械において利用可能な空間の最大量を使用することが望ましい。

後に残る問題は、出力の消散を最小にすることにより所望の線形性を得るための、管当りのコイルの数、それらの寸法および電流密度（値および波形）を見出すことである（また、自己インダクタンスを制限して走査速度仕様に合致するようにすることも可能である）。本発明においてなされた制限と選択はＸ（またはＹ）傾斜磁場コイルおよびＺ傾斜磁場コイルを収容し、管はすべて同一にして工業的生産を容易にすることである。Ｚ傾斜磁場に対しては、管のＺコイルは、それらがｘＯｙ平面の一方の側または他の側にあるかによって、すべて同じ電流＋Ｉまたは−Ｉで、パルス化されるようにも選ばれる。Ｘ傾斜磁場に対しては、軸線がｘＯｚ平面内にある２つのＸ管がそれらの一つの場合は電流＋Ｉでパルス化され、他方の場合は電流−Ｉでパルス化され、これら２本の管に隣接する最初の４本の管は＋Ｉ√（３／２）または−Ｉ√（３／２）でパルス化され、４本の第２の隣接管は＋Ｉ／２または−Ｉ／２でパルス化される。すなわち、１０本の管が合計で最初の２本の傾斜磁場の３倍の傾斜磁場を生成し、従って、ｍ≧３次の非一様な項がすべて確実に消去されるようにし、最初の非ゼロ項がｍ＝１１次に出現する。Ｙ傾斜磁場に対しては、手順は同様であり、上述の文章において「ｘＯｚ平面」を「ｙＯｚ平面」に置き替えれば充分である。同時にＸ傾斜磁場とＹ傾斜磁場を生成することが望まれる場合は、コイルの内の若干のものにこれら２つの傾斜磁場に相当する電流の代数和を供給することが必要になる。

同じ電流を輸送するコイルはすべて同じ増幅器により電流を供給されてもよく、これはコイルを適切に（＋と−を別々に）直列接続することにより行われるが、他の組合せを選んで出力のより小さい増幅器にすることも可能である。例えば、管毎にまたは半管毎に、一方ではＺコイルおよび他方ではＸＹコイルをパルス化して、それぞれ２４個または４８個の増幅器とすることも可能である。

図３は１１のような管に嵌め込む傾斜磁場コイルの製造方法を示す。図３は円形ソレノイドコイル示し、円形ソレノイドコイルの回転軸線１２は管１１の中心に基礎を置いており、かつＺ軸に平行である。図３に示されているのは機械の中心ｘＯｙ平面の線１３である。図３に図示されたコイルはコイルの内部空間１４は開放されていてもよいことを示している。この空間を占領する方法、及び／又はコイル冷却に用いる方法は後に説明する。コイルは、その中を流れる電流の方向に応じて、矢の先端を示す標識１５または矢羽を示す標識１６を備え、コイル中の電流の回転方向を示している。

単純なＺ傾斜磁場を製造するには、各管で必要とされることのすべては、２つのコイル要素１７および１８を平面１３に関して対称にし、電流がそれぞれ逆方向回転して流れるようにすることである。これらの要素１７および１８の組は単純なＺ傾斜磁場、すなわち１次の一様な傾斜磁場（Ｈ₃ 、Ｈ₅ 等は非ゼロである）を生成する。Ｏｚ軸の周りに全ての管が規則的分布しているので、非ゼロ項Ｉ_n ^m またはＪ_n ^m だけが、ｎ＋ｍが奇数、ｍは管の数の整数倍であり、常に≦ｎであり、それによって、１２本の管の場合、それらを完全に無視可能にすることが保証される。しかしながら、非一様項Ｈ_n が残っている。接触要素１７および１８が、管内の縦長空間２１により相互に分離した２つの要素１９および２０により置き替えられると、３次一様Ｚ傾斜磁場（Ｈ₃ ＝０）を得ることが可能である。同様に、５次一様Ｚ傾斜磁場（Ｈ₃ ＝Ｈ₅ ＝０）を得るには、２つの要素１９および２０の組を４つの要素２１および２２、ならびに２３および２４の組で置き替える。２つの要素２１および２２は接触し、逆回転である。２つの要素２３および２４は、これらの逆回転であるが、要素１９および２０よりも大きな距離によって相互に分離されている。この場合、非一様性は残りの項Ｈ₇ 、Ｈ₉ 等から生じ、実地では一様性をさらに改善しようとして構造を複雑にしなくても大いに満足がゆく。しかしながら、このことは、同じ原理により、例えばコイルの数を増やすことにより可能となる。下表は本発明によりＺ傾斜磁場の一様性を得る原理を要約したものであり、３本の一様に分布した管のみの場合に相当する（１２本の管を用いる実地の場合では、非ゼロ項Ｉ_n ^m またはＪ_n ^m がｍ＝１２を越えてはじめて出現することは上述の通りである）。

ｘＯｙ平面に関する反対称性のために、×により抹消した項は０であり、同一に供給された３本の管が一様に分布しているために、＼により末梢した項は０であり、そして各管内のコイルの配置のために、／で抹消した項は０である（本実施形態では５次一様性）。

単一Ｘ傾斜磁場に関しては、これは中間平面１３に中心がある単一のコイル要素２７により得ることが可能である。この場合、一様な１次Ｘ傾斜磁場が得られる。注意すべきことは、Ｘ傾斜磁場に対して、電流は共にコイル要素２７を形成している、平面１３に関して左の疑似コイル要素２８を通って平面の右の疑似コイル要素２９を通る方向と同じ方向に流れることである。３次一様傾斜磁場を得るには、管内に、コイル要素２７の代わりに、空間３２により相互に分離された２つのコイル要素３０および３１を設置することが必要である。要素３０および３１内の電流は同じ方向に循環する。同様に、５次一様Ｘ傾斜磁場を得るには、要素３０及び３１を、同じ空間３６および３７でそれぞれ相互に分離された要素３３、３４および３５の３つ組で置き替えることが必要である。下表は１２本の管の組に対して本発明のＺ傾斜磁場の一様性を得る原理を要約したものである。

ｘＯｙ平面およびｙＯｚ平面に関する対称性のために×で抹消した項は０であり、上述のように供給された１０本の管（２本は±Ｉ、４本は±Ｉ√（３／２）、および４本は±Ｉ／２）内の電流の分布のために＼で抹消した項は０であり、そして各管内のコイルの配置のために／で抹消した項は０である（本実施形態では３次一様性）。

第３頁の底部（訳注：段落００１０）に示した本発明の最終紹介において、混成傾斜磁場、すなわち、５次一様Ｚ傾斜磁場と３次一様Ｘ傾斜磁場が、５次一様Ｚ傾斜磁場と３次一様Ｘ傾斜磁場を組み合わせることにより、形成される。実地では、ギャップ２５および２６が、コイル３０および３１をそれらの中に導入するように変形される。空間３２自体を拡大してコイル２１および２２をその中に収容する。実際上の理由から、コイル２１および２２自体は設定された空間により相互に分離され、電流が帰還できるように、かつ機械設置要素を設置できるようにしている。最後に、一方ではコイル３０および２３の間、他方ではコイル３１および２４の間のギャップ３８および３９は、並びに一方ではコイル２１および３０の間、他方ではコイル２２および３１の間のギャップ４０および４１が残っている。一実施形態では、中心空間４２は２０ｍｍに制限される。

このように動作することにより、５次一様Ｚ傾斜磁場および３次一様Ｘ傾斜磁場を得ることが可能である。この配置は、Ｚ傾斜磁場の一様性をＸ（またはＹ）傾斜磁場の一様性に対して助長する。これは、Ｚ傾斜磁場が、種々の理由から、よりよい一様性から利益を受ける必要がある限り、許容することができる。

しかしながら、Ｘ傾斜磁場の一様性が不十分であるならば、本発明によれば、これを向上させることが可能であり、特に５次の非一様性を３つのコイル３３、３４および３５を各管に用いることにより消去することが可能である。このとき、同じ管内にＺ傾斜磁場を生成するコイルのための充分な空間がもはや存在しないが、後に説明するように、これは従前のコイルにより達成することが可能である。

コイル３０および３１、または３３、３４および３５を生成される一様性に応じて供給するために、図２はＸ傾斜磁場に対して、電子回路４３が、ＮＭＲ機械で実行されるイメージング・シーケンスに必要とされる波形（上昇時間、下降時間）および持続時間を有する一時的パルス４４を生成する。パルスを代表する信号４４が可変利得調節増幅器４５に導入される。

上記シーケンスを管理するコンピューティング・システムにより生成された、増幅器４５に印加される制御信号は係数を乗じた公称電流値を印加するが、ここでは係数は、ｘＯｚ平面にある管４６内に配置されたコイルについては、１に等しい。

管４６と接触する管４７（その管４７の軸線、ここでは１２、がＺ軸を通る平面内にあり、ｘＯｚ平面に対してπ／６傾斜している）は√（３／２）に等しい係数を乗じた電流を供給される。管４７と接触し、管４７からさらにπ／６だけ偏心した管４８については、電流は１／２倍である。管４８と接触し、ｙＯｚ平面内にある管４９については、係数は０に等しい。管４８と接触する管５０については、係数は−１／２に等しく、管４７と対称な管５１については、係数は−√（３／２）に等しく、そして管４６とＺ軸に関して対称な管５２については、係数は−１に等しい。図の左に配置され、ｘＯｚ平面に関して管４６〜５２と対称である管については、係数の値は同じである（Ｙ軸の下方では負であり、Ｙ軸の上方では正である）。

従って、コイルの電流は、円形空間の周囲の周りの、上記コイルを収容する管を配置する角度の余弦（ｃｏｓｉｎｅ）に比例する。この電流分布は図５−ａにおいて繰り返されるが、図５−ｂに示すように、オフセットが１５°である代替例を用いることも可能である。

Ｚ傾斜磁場については、Ｚコイル、すなわち各管４６〜５２のコイル２１、２２、２３および２４（および図２のＸ軸の左側部分状の対称的なもの）が公称電流値で作動される。

変形例として、Ｘ傾斜磁場が３次よりも高次にわたって一様でなければならない場合、管４６〜５２およびそれらと対称のものにＸ（またはＹ）傾斜磁場のみを生成するように企図されたコイルを充填する対策をとることが可能である。この場合、Ｚ傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルを作製するために、２つの空間を用意し、これらを空間６のそれぞれの側に有効厚み１０で配置する。図２において、これらは区間５３および５４である。この場合、これらの空間はその中に、上述の文献に記載されているように、既知の環状型のＺ傾斜磁場コイルを設置するのに用いられる。

管内に混成コイルを設置することが可能である場合は、Ｚ傾斜磁場により生成される渦電流の影響を除去することが必要であることがある。これらはＸ傾斜磁場の場合のものよりも高い。この場合、補償Ｚ傾斜磁場コイルが空間５３（または空間５４に、あるいは多分両方に）配置される。このコイルは上述の特許文献２に記載されている型のものである。従って、図２は、補償コイルが空間５３に配置されているならば、本発明の構造の一つの特に有利な効果を示す。これは、Ｚ傾斜磁場の場合、５５および５６のような矢印で示され、管内に配置されたコイル内を流れる電流はすべて所与の向き（機械の平面１３に対して所与の位置について）である。この方向５５または５６は問題としているコイルの直径上の対向する側によって、従来の補償Ｚ傾斜磁場コイル内を流れる電流の方向と同じ向きまたは反対の向きである。従って、ひとつの特に有利な効果が方向５６および５７が同じ向き（あるいは種々のコイルにおける電流の種々の分布により方向５５および５７である）。これから、補償磁場は磁場の傾斜を増加させるのに役立つが、依然として低温保存室１の壁２および３の渦電流を除去することが分かる。実際には、このように推奨された構造では、同じ補償された傾斜磁場が得られるが、傾斜磁場コイル内および補償コイル内で電力が消散される。

Ｘ（またはＹ）傾斜磁場コイルによる渦電流効果を補償するコイルに関しては、生成された磁場の形状のお蔭で、渦電流が引用した文献に記載された構造における傾斜磁場の場合よりも弱いこと、およびそれらを補償する手間を省くことが可能であることを示すことができる。

現在に至るまで、提示されたコイルはＸ傾斜磁場を形成するのに用いられている。もちろん、アセンブリを９０°回転させることにより、同じコイルをＹ傾斜磁場を形成するのに使用することが可能である。実地では、ｘＯｚ平面およびｙＯｚ平面についての対称性は、採用された管の数は４の倍数であることを意味するが、しかし、これは絶対に必要であるという訳ではない−後で１２本の管が好ましい解決策である理由を説明する。

Ｘ軸に沿う傾斜磁場パルス４４が他のＹ軸に沿う傾斜磁場パルスと同時であるならば、ある管に対する増幅器はイメージング・シーケンスを確立するシーケンサーにより生成された適切な複合順序により制御される必要がある。

しかしながら、注意すべきことに、このように動作することにより、顕著な結果が得られ、それにより、ｘＯｚ平面の一方では、全ての管４６〜５２および他方ではそれらに対称のものには第３頁の底部に示したものと同じコイルの組が設けられ、それにより、他方では、各グループのコイルが増幅器で制御される。１つの増幅器を用いてＺ傾斜磁場コイル２１、２２、２３および２４を（コイルが磁場Ｂ₀ に沿って上流端に向かって、または下流端に向かって配置されているかによって電流の方向を保存することに注意して）供給し、そしてもう１つの増幅器を用いてＸまたはＹ傾斜磁場を形成する要素３０および３１を供給する。これらのコイル中の電流の振幅は、コイルを収容する管１１の空間１０における位置的配置によって決まる。従って、１２本の管に対して、２４の増幅器を設置する。出力が弱い増幅器を多数設けることも、先に説明したように、可能である。

図４は１７〜１８、２１〜２４、２７、３０〜３１、または３３〜３５のようなコイル要素の例示的例を示す。そのようなコイルは一組の管状スリーブ殻形成された螺旋状巻きからなる。例えば、スリーブ６０は純粋な銅で作製されているが、これは高い機械的応力に耐える必要がないためであるが、その結果、導電性が高いという利点がある。一実施形態では、そのようなスリーブの厚み６１は１０ｍｍである。スリーブ６０を電気放電加工機内に置いて、この管６０の壁の厚みに向かって真っ直ぐに螺旋状溝６３を切削する。この溝は壁の各側に出現する。一実施形態では、溝は１ｍｍの１０分の１の幅を持つ。矩形断面を持つものはこのようにして容易に製造することが可能である。このようにして製造された構造が弱くなるのを防止するために、螺旋状溝６３はガラスビーズを充填した非透過性接着剤を充填して、接着剤の高度が低いにもかかわらず、各巻きの間の間隔が維持されるようにする。

スリーブ６０は、正確に同じ方法で調製された他のスリーブ６４内に入れ子にしてもよいが、螺旋状溝６５は逆のピッチにして環状空間６２が冷却液を通過する余地を残すようにする。一実施形態では、この空間の幅は１ｍｍである。実地では、溝６３および６５はちょうどスリーブ６０または６４の端部まで作製されないため、６６および６７のような末端リングはそれらのそれぞれの端部に残存する。コイル６０の巻き内を流れる電流は末端リング６６により選択され、末端リング６６自体は、スリーブ６０がきつく滑り込まされているスリーブ６４の末端リング６７に接続された、リング６８に接続される。スリーブ６４の巻きの他端における電流は同様に選択され、次のスリーブの末端リング内に注入され、以下同様である。スリーブ６０、６４以降はこのように、マトリョーシカ（ロシア人形）のように、相互に入れ子構造になっている。一つのスリーブから他のスリーブに、電流が、２つの隣接する末端リングを接続するリング、例えば６８を介して導通される。リング６８は一方では電気的接続性を提供し、他方では所望のコイル要素を形成するスリーブを例えばボルト６９を用いて機械的に保持する役割をしている。従って、偶数（例えば４）個のスリーブを相互に積み重ねて、末端接続が同じ側になるようにし、あるいは、奇数（例えば５）個のスリーブを積み重ねて末端接続がコイルの各側でなされるようにすることが可能である。コイル要素により生成される傾斜磁場への寄与はスリーブの直径が大きいほど大きいことが分かる。

リング、例えば６８は、また円形セグメント、例えば７０の形状のスロットを複数穿ってある。スロット７０は絶縁冷却液、例えば熱転移オイルを流すために用いられる。絶縁液体は、管１１に入る際に、スリーブ６０および６４、または６４と次のスリーブ、以下同様、の間にある環状空間を通って平行に流入する。他端では、冷却液は管１１内で膨張し、管１１はこのようにして冷却された要素を備えるので、下流で同じ管内に配置された他の要素を冷却する。このように動作することにより、高い傾斜磁場出力を生成するとともに、大きな冷却能力を有することが可能になる。

傾斜磁場の一様性および強度を調整するために、コイルの寸法だけでなく、これらのコイルの各要素の各スリーブが収容している巻き６３および６５の数と分布も変えることができる。従って、スリーブの数を増減し、螺旋６３または６５のピッチを急にしたり緩やかにしたりすることが可能である。

図５−ａおよび図５−ｂは上述したことに従う管の分布（図５−ａ）と、アセンブリ全体を１５°ずらした、これらの管の他の分布を比較して示す。図５−ｂの場合、Ｘ傾斜磁場を得るには、ｘＯｚ平面に最も近い管の増幅器に対する倍率係数に、管の横座標が正であるかまたは負であるかによって、係数＋１または−１を適用することが必要である。これらの最初の４本の管に隣接する４本の管は倍率係数０．７３２と、相当する符号を割り当てられる。ｙＯｚ平面に最も近い対称的に配置された４本の管は、管の横座標が正であるかまたは負であるかによって、係数０．２６８または−０．２６８を割り当てられる。Ｙ傾斜磁場を得るには、アセンブリ全体を９０°ずらすだけでよい。

１２本の（そして図５−ａにおけるように１０本の管だけでない）管が傾斜磁場の生成に寄与する図５−ｂに示す構造を用いて動作することにより、生成された傾斜磁場は、頂上のコイルにより生成された傾斜磁場の３．１０６倍である。しかしながら、関与した電力の生成された傾斜磁場の振幅に対する比は変更されない−両方の場合で、この比は同じである。図５−ｂに示す構造は、それにもかかわらず、公称電流を送ることが可能な増幅器が、最大振幅よりも３％高い傾斜磁場を生成することを可能にする。

これらの結果が正当であることは以下の通りである。

ＸまたはＹ傾斜磁場管内の電流の分布を計算する文脈内で、Ｘ傾斜磁場を、Ｏｚ軸から糖距離であり、かつ一様に分布された、すなわち角度的にπ／ｎ分離された２ｎ本の管を備えるように選択される。

さらに、要求された対称性を満足するために考慮すべき２つの可能な場合がある。
場合１：Ｏｘ軸が管の一方の軸線を切る。
場合２：Ｏｘ軸が２本の連続する管の間を、それらから等距離で通過する。

Ｙ傾斜磁場に対しては、状況は同じであるが、Ｏｚ軸に垂直なＯｙ軸に関してであることに注意すべきである。

ｎが偶数である、すなわち管の総数が４の倍数（４、８、１２等）であるならば、状況はＸ傾斜磁場とＹ傾斜磁場に対して同じである。しかし、ｎが奇数（管の総数が２、６、１０、１４等）である場合、Ｘ傾斜磁場に対する１つの場合と、Ｙ傾斜磁場に対するもう１つの場合が存在する。

得られた主な結果をここにＸ傾斜磁場について示す。

２ｑ＋１＝３の項

を除去するために、少なくとも６本の管（ｎ≧３）でなければならない。

場合１では、Ｏｘ軸を切る２本の管は電流±Ｉ（＋はｙＯｚ平面の一方の側に配置された管に対してであり、−は他方にたいしてである。注：この±変換は本明細書の残りの部分を通して使用される）でパルス化される必要があり、４本の隣接する管（前の各管の各側に２本）は

例えば、ｎ＝３に対して±Ｉ／２、およびｎ＝４に対して±Ｉ／√（２）でパルス化される必要がある。

場合２では、ｎ＝３に対して、Ｏｘ軸に最も近い４本の管を電流±Ｉでパルス化する必要がある。ｎ＞３に対して、Ｏｘ軸に最も近い４本の管を±Ｉで、次の４本の管を

でパルス化する必要がある。

２ｑ＋１が３次よりも高次である他の項

も除去されるが、５次の項は除去されないことに注意すべきである。

本発明の一つの重要な特徴としては、ｎ≧５に対して、すなわち１０本より多い管に対して、従って好ましい数１２に対して、項

は２ｑ＋１＝３と２ｑ＋１＝５に対して同時に０にすることが可能であり、これはより高次の２ｑ＋１の除去をも伴っている（１２本の管の場合、全ての２ｑ＋１≦１０次がこのように除去される）ことが挙げられる。

このようにするには、場合１では、２本の管をＯｘ軸に沿って電流±Ｉでパルス化し、かつ４本の隣接する管を

でパルス化し、そして次の４本の管を

でパルス化し、これは、ｎ＝６、すなわち１２本の管に対しては、±√（Ｉ／２）および±Ｉ／２を与える。

管を配置する角度の余弦（ｃｏｓｉｎｅ）との数字の一致がこの１２本の管の場合のみに生じ、従って一般的な性質ではないことに注意すべきである。

場合２では、Ｏｘ軸に最も近い４本の管を電流±Ｉでパルス化し、４本の隣接する管を

でパルス化し、そして、ｎ＞５に対して、次の４本の隣接する管を

で、すなわち、ｎ＝６（１２本の管）に対して、±０．７３２０５１Ｉおよび０．２６７９４９Ｉでパルス化することが必要であるが、これらは小数点第３位にまで丸めることが可能である。

従って、本発明はＸ傾斜磁場コイル、例えば管４７および４８に収容されたものを得ることが可能であり、これらＸ傾斜磁場コイルは、（増幅器５９のお蔭で）追加の電流を供給されるので、Ｙ傾斜磁場の生成に寄与する。従って、傾斜磁場の第１の組のコイルは、第２の組の傾斜磁場のコイルを含むといえる。このことは図５−ａの場合も同じである。図５−ｂの場合、第１のＸ傾斜磁場を生成する第１の組のコイルは、第２のＹ傾斜磁場を生成する第２の組のコイルである。第１の組のコイルは第２の組のコイルをすべて含み、逆に第２の組のコイルは第１の組のコイルをすべて含む。

以上のように、本発明にかかる核磁気共鳴（ＮＭＲ）機械は画像の作成を支援するのに有用であり、特に、医療分野に使用可能なものに適している。

本発明の装置を収容するのに利用可能な環状空間を有するＮＭＲ機械のトンネルを示す概略図である。 図１に示す本発明の機械の変形例を主磁場に垂直な、すなわち前記トンネルの軸線に垂直な平面における断面図である。 図２の各管内に、Ｚ傾斜磁場、Ｘ（もしくはＹ）傾斜磁場、またはＸＺ（もしくはＹＺ）混合もしくは混成傾斜磁場を生成するように作製された傾斜磁場コイルの概略図である。 前記管の一つの中に配設された傾斜磁場コイルの要素の一実施形態を表す図である。 種々のコイルの機械内の位置に応じた、かつ使用する傾斜磁場の所与の向きに対する電流供給値を示す図である。 種々のコイルの機械内の位置に応じた、かつ使用する傾斜磁場の所与の向きに対する電流供給値を示す図である。

符号の説明

１ 低温保持室
２ 金属外壁
３ 金属内壁
４ シールド
５ 内部領域
６ 環状空間
７、８ 有効電流帰還
９ 直径
１０ 環状空間の厚み
１１ 壁（管）
１２ 回転軸線
１３ 平面
１４ 内部空間
１５、１６ 標識
１７、１８ コイル要素
１９、２０、２１、２２、２３、２４、２７ （コイル）要素
２１ 縦長空間
２８、２９ 疑似コイル要素
３０、３１ コイル要素
３２ 空間
３３、３４、３５ （コイル）要素
３６、３７ 空間
３８、３９、４０、４１ ギャップ
４２ 中心空間
４４ 信号（パルス）
４５ 増幅器
４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２ 管
５３ 空間
５５、５６、５７ 方向
６０、６４ スリーブ
６１ スリーブの厚み
６２ 環状空間
６３、６５ 螺旋状溝（巻き、螺旋）
６６、６７ 末端リング
６８ リング
６９ ボルト
７０ スロット
Ｂ_o 配向磁場
Ｂ_x 、Ｂ_y 、Ｂ_z 成分
Ｈ_n 、Ｉ^m _n 、Ｊ^m _n 係数
Ｏ 中心（原点）
ｒ_max 最大半径
ｒ₀ は基準長さ
Ｗ^m _n 重み係数

Claims (17)

1. 傾斜磁場を生成する装置を収容する円筒状環状空間（６）を有する円筒型核磁気共鳴（ＮＭＲ）機械（１〜３）であって、前記傾斜磁場生成装置は円筒状ソレノイドコイル（２１〜２４、３０、３１）を備え、前記ソレノイドコイルの直径（２ａ）が前記環状空間の厚み（１０）内に内接し、前記ソレノイドコイルの軸線が主磁場の方向に平行であることを特徴とするＮＭＲ機械。
2. 前記装置は、前記機械の第１の半径方向に第１の傾斜磁場（Ｘ）を生成する第１の組の円形ソレノイドコイルと、前記機械の第２の半径方向に第２の傾斜磁場（Ｙ）を生成する第２の組の円形ソレノイドコイルを備え、前記第１の方向は前記第１の方向に垂直であり、前記第２の組は前記第１の組と同じであり、かつ前記機械内に前記機械の回転の軸線に関して９０°回転された位置に存在し、前記第１の組のコイルは前記第２の組のコイルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の機械。
3. その直径が前記環状空間内に内接し、かつ第１の方向（ｚ）に傾斜磁場（Ｚ）を生成する円形ソレノイドコイル（２１〜２４）が同じ管内内接し、前記第１の方向に傾斜した方向（ｘ）において傾斜磁場（Ｘ）を生成する他のソレノイドコイル（３０、３１）とこの円筒状環状空間において同軸であることを特徴とする、請求項１または２に記載の機械。
4. 前記環状空間は、内壁（４）および／または外壁（３）上に、前記機械の母線に沿って配向された傾斜磁場を生成する環状コイル（５３、５４）と、これら２つの壁の間に存在する厚み（１０）において、この母線の方向（ｚ）に垂直な方向に傾斜磁場（Ｘ，Ｙ）を生成するソレノイドコイルを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の機械。
5. 前記傾斜磁場を生成する装置は、前記環状空間の厚みにおいて、第１の傾斜磁場を第１の方向（ｘ）に生成する第１のソレノイドコイルであって、前記第１のコイルはそれらの間に、前記機械に対して放射状であり、かつこの方向を含む第１の平面（ｘＯｚ）に関して、および／またはこの第１の平面に垂直な第２の放射状平面（ｙＯｚ）に関して対称性を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の機械。
6. 前記円形ソレノイドコイルは、前記環状空間の周囲の周りに、同軸の、好ましくは接触した２ｎ個のソレノイドコイルの配置で分布され、ｎは好ましくは６に等しいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の機械。
7. 前記円形ソレノイドコイルは、前記環状空間の周囲の周りに、同軸の２ｎ個のソレノイドコイルの配置で分布され、複数のコイルがＸおよび／またはＹおよび／またはＺ傾斜磁場を生成する電流の組合せを同時に供給されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の機械。
8. 傾斜磁場を生成するコイルを通って流れる電流の１つの成分が公称電流値に、前記コイルを前記円形空間の周囲の周りに配置する角度の余弦を乗じたものに比例することを特徴とする、請求項７に記載の機械。
9. 傾斜磁場を生成するコイルを通って流れる電流の１つの成分が公称電流値に、前記コイルを前記円形空間の周囲の周りに配置する角度に応じて、かつ、ｎが６に等しい場合に、係数１、０．７３２または０．２６８を乗じたものに比例することを特徴とする、請求項７に記載の機械。
10. 前記環状空間は、前記周囲の周りに分布された複数の接触する管を備え、前記円形ソレノイドコイルを収容するようにし、管の半径ａは、
    ａ＝ｒ₁（ｓｉｎπ／ｎ）／（１−ｓｉｎπ／ｎ）＝ｒ₂（ｓｉｎπ／ｎ）／（１＋ｓｉｎπ／ｎ）
    により与えられ、前記式において、Ｎは管の数を表し、ｒ₁ およびｒ₂ はそれぞれ前記環状空間の内半径および外半径であることを特徴とする、請求項１〜９に記載の機械。
11. 前記環状空間は、前記周囲の周りに分布された複数の接触する管を備え、前記円形ソレノイドコイルを収容するようにし、管に内に嵌め込まれた前記コイルの前記構造と位置は他の管、好ましくは他の全ての管内に嵌め込まれたコイルの構造と位置にと同じであることを特徴とする、請求項１〜１０に記載の機械。
12. 前記環状空間は、前記周囲の周りに分布された複数の接触する管を備え、前記円形ソレノイドコイルを収容するようにし、６つのコイル（２１〜２４、３０、３１）が管内に嵌め込まれ、これら６つのコイルの構造と位置は前記管の前記軸線（１２）に垂直である管の中心平面（１３）に関して対称であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の機械。
13. 円形ソレノイドコイルは個々の電力供給装置により電力を供給されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の機械。
14. 前記円形ソレノイドコイルは、導電性円形スリーブ（６０）に沿う、細長い、好ましくは矩形状断面の螺旋状巻きから形成され、任意の１つのコイルの複数のスリーブは同心円状であり、相互に入れ子構造になっていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機械。
15. 冷却液が２つのスリーブの間の環状空間を通って流れることを特徴とする、請求項１４に記載の機械。
16. 前記傾斜磁場生成装置は前記機械の母線の方向（ｚ）における傾斜磁場のためのパルスのパルス化された性質による渦電流効果を補償する装置のみを備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の機械。
17. 前記傾斜磁場生成装置は前記機械の母線に垂直な方向（ｘ、ｙ）における傾斜磁場を生成する円形ソレノイドコイルのみを備え、前記機械の母線と共線的方向に傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルは前記環状空間の外部（５３、５４）に配置された環状コイルの形状で作成されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の機械。

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