JP4202564B2 - 磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）用の磁場発生装置に係り、特に大きな開口を備え、アクティブシールド方式の傾斜磁場コイルを有する磁場発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、均一な静磁場内に置かれた被検体に電磁波を照射したときに被検体を構成する原子の原子核に生じる核磁気共鳴現象を利用し、被検体からの核磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号という）を検出し、このＭＲ信号を使って画像再構成することにより、被検体の物理的性質をあらわす磁気共鳴画像（以下、ＭＲ画像という）を得るものであり、イメージングの位置情報を付与するために、静磁場に重畳して傾斜磁場が印加される。
【０００３】
この傾斜磁場を互いに直交する３軸方向について発生するために３つの傾斜磁場コイルが設けられる。これらの傾斜磁場コイルは、通常FRP（繊維補強樹脂）などで作られた絶縁性を有する保持部材に一体化されて静磁場発生装置の発生する静磁場内に配置される。これらの傾斜磁場コイルは静磁場の方向によって形状が異なり、静磁場方向が被検体の体軸方向と平行な場合には円筒状の傾斜磁場コイルが、静磁場方向が被検体の体軸方向と直交する場合には平板状傾斜磁場コイルが、一般的に採用されている。
【０００４】
また、３つの傾斜磁場コイルはそれぞれ電源装置に接続され、ＭＲＩ装置の検査条件に応じて、適当なタイミング及び電圧で駆動され、パルス状電流が印加される。静磁場内で傾斜磁場コイルにパルス状電流を流すことによって、フレミングの左手の法則に従い、ローレンツ力が作用する。そして、この電磁力が傾斜磁場コイルを変形させようとして、振動、騒音が発生する。
【０００５】
代表的な磁場発生装置の第１の従来例を図11、図12に示す。この例は、水平磁場方式の超電導磁石を使用した装置で、図11はその超電導磁石の断面図、図12は傾斜磁場コイルの外観図である。本例では、円筒形の超電導磁石1の内側に円筒形の傾斜磁場コイル4が配置されていて、傾斜磁場コイル4に近接した超電導磁石1の冷却容器2などの導電体に発生する渦電流を抑制するため、傾斜磁場コイル4は主コイル5とシールドコイル6を同軸に配置して構成するアクティブシールド方式となっている。
【０００６】
主コイル5は、主に均一磁場領域（測定空間となる）3に所定の傾斜磁場を発生させ、シールドコイル6は主コイル5と逆方向の磁場を発生させることにより、傾斜磁場コイル4の外側に生じる磁場強度を低減させる作用をする。この結果、導電体である冷却容器2に発生する渦電流を抑制することができるので、均一磁場領域3の磁場均一度を高めることができ、高画質なＭＲ画像を得ることができる。
【０００７】
しかし、図11、図12に示した構成の場合には、図から判るように撮影のために被検体の入る測定空間3が狭く、周囲がほぼ完全に囲まれているために被検体は閉塞感を感じる。また、装置の外部から術者が被検体にアクセスすることも困難であった。
【０００８】
代表的な磁場発生装置の第２の従来例を図13、図14に示す。この例は、永久磁石を対向して配置した垂直磁場方式の装置で、図13は磁石全体の外観図、図14はその傾斜磁場コイルの周辺部の外観図と断面図を示したものである。この装置では、図13に示すように、測定空間3の四方が開放されているために、第１の従来例の問題点は解消されている。
【０００９】
本例では、２組の静磁場発生源7が上下方向に対向して配置され、ほぼ平坦な傾斜磁場コイル4が両静磁場発生源7の間に形成される均一磁場領域3を挟んで対向して配置される構成になっている。傾斜磁場コイル4は、図13に示す如く、磁気回路10を構成するポールピース9の内側に収容されているのが一般的であり、ポールピース6の素材として電気抵抗率の高い材質を採用することにより、傾斜磁場コイル4を駆動した時にも渦電流を発生させない技術が確立されている。
【００１０】
また、本例の傾斜磁場コイル4は非シールドタイプであるために、傾斜磁場コイル4の発生効率（磁場強度／電流）が良く、傾斜磁場コイル4に流れる電流が少ない。このため、傾斜磁場コイル4の振動を励起する力は小さく、傾斜磁場コイル4の振動に起因する画質低下、騒音増加は特に問題になっていない。
【００１１】
しかし、永久磁石8を用いた磁気回路10の場合には、測定空間3において高い静磁場強度を得ることが難しく、0.3テスラ程度が上限である。ＭＲＩ装置での画質は静磁場強度に依存するところが大きく、画質を向上するためにはできるだけ高い磁場強度を得ることが望ましい。
【００１２】
磁場発生装置の第３の従来例として、特開平9-262223号公報に開示されている例を、図15に示す。図15(a)は磁石と傾斜磁場コイルとの組合せを示す断面図、図15(b)は磁石全体の外観図である。この例は、高い静磁場強度を得るために静磁場発生源として超電導磁石1を使用し、傾斜磁場コイル4に近接した導電体に発生する渦電流を抑制するためにアクティブシールド方式の傾斜磁場コイル4を採用している。
【００１３】
本例では、冷却容器2内に収納された静磁場発生源1が２組対向して配置され、両静磁場発生源1の間に高い磁場強度の均一磁場領域3が形成される。均一磁場領域3を挟んで対向して配置されたほぼ平坦な傾斜磁場コイル4は、主として傾斜磁場を発生するための主コイル5と、主コイル5が傾斜磁場コイル4の外側に発生する磁場をシールドするような磁場を発生させるシールドコイル6とから構成される。この磁場発生装置では、四方が開放されていること、高磁場強度の静磁場発生源1とアクティブシールド方式の傾斜磁場コイル4を使用していることにより、高い開放感が得られるとともに、高画質のＭＲ画像を撮影することができる。
【００１４】
しかし、上記傾斜磁場コイル4において、主コイル5及びシールドコイル6には稼動時に傾斜磁場を発生させるための電流が流される。静磁場中に電流が流されると、ローレンツ力（電磁力）が発生して傾斜磁場コイル4が励振される。第２、第３の従来例の場合には、第１の従来例である水平磁場方式の場合の円筒型傾斜磁場コイルに比べて、コイル形状がほぼ平板状であるため、傾斜磁場コイル4の面外方向（平板に垂直な方向）の曲げ剛性が低い。
【００１５】
このため、傾斜磁場コイル4にパルス状の電流を連続して流すと、傾斜磁場コイル4にはパルス的な電磁力が作用し、面外方向の振動が発生しやすい。この傾斜磁場コイル4の振動のために、傾斜磁場コイル4の発生する傾斜磁場も時間的変動を生じ、高画質なＭＲ画像を得ることができなくなる。また、傾斜磁場コイル4の振動、特に面外方向の振動によって、連続的な打音が発生し、被検体や術者にとって障害となっていた。
【００１６】
これに対し、磁場発生装置での傾斜磁場コイルの振動や騒音の低減策が開示されている。この第１の公知例として、特開平8-332176号公報に開示されたものがある。この第１の公知例は、水平磁場方式の円筒型超電導磁石内に配置されるアクティブシールド方式の円筒型傾斜磁場コイルにおいて、主コイルとシールドコイルを取り外し可能な巻枠に巻回し、各コイルを一体化した後に、巻枠を取り除き、超電導磁石の内径部に装着するものである。主コイルとシールドコイルとの間には、その隙間を大きくするため、スペーサが挿入されている。
【００１７】
第１の公知例では、各コイルを一体化した後、巻枠を除去して傾斜磁場コイルとしているので、広い内径空間すなわち広い測定空間を確保するとともに、主コイルとシールドコイルとの隙間を大きくすることができ、小さな励磁電流で所定の傾斜磁場が得られる。このように、第１の公知例では、傾斜磁場コイルの励電流を小さくすることができるので、振動、騒音の小さい傾斜磁場コイルが得られる。
【００１８】
傾斜磁場コイルの振動や騒音の低減策の第２の公知例として、特開平9-308617号公報に開示されたものがある。第２の公知例は、垂直磁場方式の磁場発生装置において、３軸方向の傾斜磁場コイル導体を保持する平板状の保持部材に電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する素子として圧電素子を配置したものである。傾斜磁場コイルを駆動することによってコイル導体に励磁電流が印加されると、傾斜磁場コイルには面内方向のローレンツ力が発生し、これにより固有振動モードの振動が生じる。
【００１９】
これに対し、圧電素子は上記のような振動の節を横切るように配置されていて、傾斜磁場コイルの駆動情報に基づき、圧電素子に所定のタイミングで所定の電圧を印加することにより、上記の振動モードによる振動を効率良くキャンセルすることができる。この結果、傾斜磁場コイルより発生する振動、騒音を効果的に抑制することができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１の公知例では、静磁場発生源が円筒形超電導磁石であるため、装置の開放性、被検体へのアクセス性の点において問題があり、また傾斜磁場コイルも円筒状であるため、開放型装置で使用されている平板状傾斜磁場コイルには適用できないという問題がある。
【００２１】
また、第２の公知例は、対象が垂直磁場方式の磁場発生装置であるため、平板状傾斜磁場コイルの振動、騒音の低減に寄与する技術であるが、傾斜磁場コイルの保持部材の各所に圧電素子を配置し、これを傾斜磁場コイルの駆動条件に合わせて電圧印加の制御をすることになるので、装置が複雑化するとともに、その制御も複雑化するという問題がある。
【００２２】
上記の問題点を考慮し、本発明では、アクティブシールド方式の平板状傾斜磁場コイルについて構造的な改良を行うことにより、振動、騒音の小さい傾斜磁場コイルを具備するＭＲＩ装置用の磁場発生装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、空隙空間を間に挟んで対向配置された一対の静磁場発生部の各々が静磁場発生源を有して該空隙空間に均一磁場領域を形成し、前記均一磁場領域を間に挟んで前記静磁場発生部の内側に対向配置された一対の平板状の傾斜磁場コイル部を具備する磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置において、前記傾斜磁場コイル部は、主として前記均一磁場領域に傾斜磁場を発生するための主コイルと、該主コイルが前記傾斜磁場コイル部の外側に発生する磁場をシールドするような磁場を発生させるためのシールドコイルと、両コイルの間に配された中間部材と、を有して成り、該傾斜磁場コイル部の外周端部にて前記静磁場発生部に固定されている。
【００２４】
この構成では、傾斜磁場コイル部を主コイルとシールドコイルの間に中間部材を配してコイル組立体としたことにより、主コイル、シールドコイルの各々が単独にある場合に比べて、面外方向の曲げ剛性を大幅に高めることができるため、コイル組立体の面外方向の振動を抑制することができ、傾斜コイルによる騒音を低減することができる。また、コイル組立体の低次の強制振動モードにおいて、振動振幅が大きいコイル組立体の外周端部を固定することにより、コイル組立体の振動を効果的に抑制することができる。
【００２５】
本発明では更に、前記傾斜磁場コイル部は、さらに該傾斜磁場コイル部の中心部にて前記静磁場発生部に固定されている。この構成では、傾斜磁場コイル部の外周端部を固定したときに、節円モードではコイル組立体の中央部が大きく振動するので、この節円モードに対しては、振動の腹となる中央部を固定することにより、傾斜磁場コイル部の振動を効果的に抑制することができる。
【００２６】
本発明では更に、前記傾斜磁場コイル部は、さらに該傾斜磁場コイル部の面に平行な方向に傾斜磁場を発生するコイルパターンの対称軸上の点にて前記静磁場発生部に固定されている。例えば、X軸方向傾斜磁場コイルのコイルパターンはX軸及びY軸を対称軸としており、この傾斜磁場コイル部ではY軸を節とする振動モードが現れ、X軸上に振動の腹が発生する。従って、X軸上の点において固定することにより、傾斜磁場コイル部の振動を効果的に抑制することができる。同様に、Y軸方向傾斜磁場コイルの振動に対しては、Y軸上の点において固定することが望ましい。以上のことから、X軸方向及びY軸方向の傾斜磁場コイルの対称軸であるX軸及びY軸上の点で傾斜磁場コイル部を固定することにより、X軸方向及びY軸方向の傾斜磁場コイル部の振動を効果的に抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面によって具体的に説明する。
図7は、本発明の磁場発生装置の静磁場発生源と傾斜磁場コイルの関係を示す断面図である。図7において、均一磁場領域（測定空間）3を挟んで、２組の静磁場発生源11が上下方向に対向して配置され、この静磁場発生源11の内側に、傾斜磁場を発生させるほぼ平坦な傾斜磁場コイル4が均一磁場領域3を挟んで対向して配置される。
【００２８】
傾斜磁場コイル4は、主として傾斜磁場を発生させるための主コイル5と、主コイル5が傾斜磁場コイル4の外側に発生する磁場をシールドするような磁場を発生させるシールドコイル6とから構成される。主コイル5及びシールドコイル6、並びに静磁場発生源11は、装置中央の均一磁場領域3の中心面13に対して、ほぼ上下対称に配置されていて、中心面13から主コイル5、シールドコイル6、静磁場発生源11の順に配置されている。
【００２９】
主コイル5及びシールドコイル6は、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の傾斜磁場を作るＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向のコイル要素（以下、XGC、YGC、ZGCという。GCは傾斜磁場コイル（Gradient Coil）の略称である）から構成される。ここで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は傾斜磁場コイルの面に平行な方向、Ｚ軸方向は傾斜磁場コイルの面に垂直な方向である。各コイル要素は、製作方法は特に限定されないが、製作例をあげると、コイルの保持部材となるFRPなどの絶縁板の上に傾斜磁場コイルパターンに合わせて溝を切り、その溝の中にコイル導体を挿入することによって製作される。コイル導体は電気良導体から成り、銅線や銅板などが用いられる。ここで、主コイル5及びシールドコイル6は、傾斜磁場を発生するように構成したコイル導体と、それを保持、絶縁する絶縁体から成り、ほぼ平板状のものである。
【００３０】
図9にXGC及びZGCのコイルパターンを示す。図9(a)はXGCのコイルパターン14を示したもので、XGCのコイルパターン14は多重半円が上下方向の中心線15を対称軸として左右に対称に配列されたものである。YGCのコイルパターンはXGCのコイルパターン14を90度回転したものとなる。図9(b)はZGCのコイルパターン16を示したもので、ZGCのコイルパターン16は同心円状のコイルパターンとなる。
【００３１】
主コイル5が傾斜磁場コイル4の外側に発生する磁場をシールドコイル6で発生する磁場で効果的にシールドするために、主コイル5及びシールドコイル6は絶縁され、かつ適切な間隔で配置される。両者の間隔は通常広い程シールド効果は向上する。また、傾斜磁場コイル4に近接する導電体に発生する渦電流を抑制するために、シールドコイル6は導電体（本実施例では、静電磁場発生源11の容器12など）と適切な間隔をとって配置される。
【００３２】
上記の第３の従来例では、静磁場発生源11は超電導磁石であるが、本発明では、超電導磁石に限らず、常電導磁石、永久磁石を静磁場発生源として用いたＭＲＩ装置にも適用可能である。このため、上記の導電体としては、超電導磁石の場合には超電導コイルを収納する冷却容器、常電導磁石の場合には、常電導コイルを収納する容器、永久磁石の場合には磁極（ポールピース）などが該当する。
【００３３】
本発明では、上記磁場発生装置において、主コイル5とシールドコイル6との間に中間部材17を配置し、主コイル5とシールドコイル6と中間部材17とでコイル組立体18を構成し、このコイル組立体18を静止物20に固定することを特徴とする。
【００３４】
本発明の磁場発生装置における平板状の傾斜磁場コイル4は、第１の従来例の円筒形傾斜磁場コイルに比べて、コイルの面外方向（コイルの面に垂直な方向）の剛性が低く、面外方向の振動を引き起こしやすい。
【００３５】
本発明のように、傾斜磁場コイル4をコイル組立体18とすることにより、主コイル5、シールドコイル6の各々が単独である場合に比べて面外方向の曲げ剛性を大幅に増加できる。平板の曲げ剛性が板厚の約３乗に比例して高くなるため、コイル組立体18とすることにより、その実質的な板厚を２倍以上に増加させることができるので、傾斜磁場コイル4を含むコイル組立体18の曲げ剛性は格段に向上し、各コイルの面外方向の振動を大幅に抑制することができる。
【００３６】
また、傾斜磁場コイル4をコイル組立体18として、主コイル5及びシールドコイル6の一方の面を中間部材17の両面に接合することにより、主コイル5及びシールドコイル6の振動による音響放射面積が両コイルの４面の面積分から中間部材17と接する面積分だけ減少する。例えば、中間部材17が中実部材で、主コイル5、シールドコイル6と同等の大きさの場合には、音響放射面積は約２分の１となる。従って、音響放射面積を減少することができるため、騒音を低減することができる。
【００３７】
さらに、本発明の利点として、中間部材17に対して主コイル5とシールドコイル6を固定する構造であるため、主コイル5とシールドコイル6を高い寸法精度を持って一定間隔で配置することができる。両コイル間の間隔がずれると、傾斜磁場コイル4の外側での磁場打ち消しが不十分となり、渦電流が増加するので、この部分の寸法制度が得られることは重要である。
【００３８】
主コイル5及びシールドコイル6の中間部材17への固定には、接着剤による接着、ボルトによる固定などの方法によって行われる。図7では、主コイル5、シールドコイル6及び中間部材17は個別に形成されて、コイル組立体18を構成している。しかし、本発明によれば、主コイル5とシールドコイル6の間に中間部材17を配し、３者を実質的に堅固に固着する構成とすることにより、本発明の目的である振動、騒音の抑制を達成できる。例えば、３者を一体モールドした構成なども考えられる。
【００３９】
また、中間部材17は中実平板のものが例示されているが、これに限定されず、適切な剛性を持ち、全体として平板状のものであればよい。例えば、内部に冷却流路を有する中空平板のものでもよく、あるいは複数本の梁を平面上に放射線状または平行に配したもの、あるいは格子状に組合せたものなどで構成してもよい。
【００４０】
磁場発生装置においては、静磁場中に設置された傾斜磁場コイル4に電流を流すため、ローレンツ力が発生して、傾斜磁場コイル4が励振される。この傾斜磁場コイル4の振動、特に面外方向の振動により騒音が発生する。従って、振動を抑制することにより騒音を低減できる。傾斜磁場コイル4の振動は、傾斜磁場コイル4の固有振動数と電磁加振力の加振周波数が一致し、かつ固有振動モードと電磁力による傾斜磁場コイル4の静的変形パターンが一致するか、または近いパターンであるときに振動が非常に大きくなる。
【００４１】
そこで、傾斜磁場コイル4の振動を抑えるためには、先ず電磁力の加振周波数と傾斜磁場コイル4の振動系の固有振動数を一致させない（避共振）か、傾斜磁場コイル4の固有振動モードと電磁力による傾斜磁場コイル4の静的変形パターンを一致させないことが重要である。しかしながら、電磁力の加振周波数となる撮影シーケンスの周波数は特定ではなく、広範囲にわたり存在するため、電磁力の加振周波数と傾斜磁場コイル4の振動系の固有振動数を一致させないことは、実質不可能である。そのため、傾斜磁場コイル4の振動系の剛性を高め、振動振幅を小さくする方法が採られる。また、一般に振動数が増加するに従い、材料減衰は増加する。従って、傾斜磁場コイル4の振動系の高周波数化により減衰が付与されるために振動が抑制される。
【００４２】
傾斜磁場コイル4の固有振動数を高めるためには、傾斜磁場コイル4の振動系において、剛性（ヤング率と断面2次モーメントの積）を大きくし、重量を小さくするような材料、形状を採用する。傾斜磁場コイル４の径を小さくすることも有効である。また、傾斜磁場コイル４の表面に制振材を貼り付け、振動を抑制する方法なども行うことができる。
【００４３】
図10にXGC及びZGCの電磁力によるコイル組立体18の静的変形パターン例の模式図を示す。図中の＋と−は位相の関係を表す。図10(a)はXGCの例で、図10(b)はZGCの例である。XGCの電磁力によるコイル組立体18の静的変形パターン32はY軸31を節とする節直径1次モードのパターンとなり、ZGCの電磁力によるコイル組立体18の静的変形パターン33は節円1次モードのパターンとなる。なお、YGCの電磁力によるコイル組立体18の静的変形パターンは、XGCにおけるパターン32を90度回転したパターンとなるので、X軸30を節とする節直径1次モードのパターンとなる。
【００４４】
コイル組立体18の固有振動モードは低次において、節直径1次モードを有する。例えば、XGCに電流を流す場合において、撮影シーケンスの周波数がコイル組立体18の節直径1次モードの固有振動数と同じになると振動は非常に大きくなる。従って、コイル組立体18の振動振幅の大きなところを固定することにより、コイル組立体18の固有振動モードと電磁力による組立体18の静的変形パターンが一致しないようにし、振動を抑制する。
【００４５】
コイル組立体18を固定することによりコイル組立体18の固有振動モードや電磁力によるコイル組立体18の静的変形パターンは変るが、コイル組立体18の固有振動モードと電磁力によるコイル組立体18の静的変形パターンが一致する振動数がある。その振動数は最初の振動数より高くなり(高周波数化)、これに対してもやはりコイル組立体18の振動振幅の大きいところを固定することにより振動を抑制する方法をとる。
【００４６】
従って、各振動モードに対応してコイル組立体18を固定していくことにより振動を抑制できるが、多くの振動モードに対応するには多くの固定点を必要とする。しかし、コイル組立体18に多くの固定点を設けるのはコイル組立体18の設計の面や固定作業の面からも好ましくない。そのため、極力少ない固定点で効果的に振動を抑制することが要求される。
【００４７】
本発明の磁場発生装置の第１の実施例の傾斜磁場コイルの取り付け構造を図1と図2に示す。図1は本実施例の断面図、図2は平面図である。第１の実施例の磁場発生装置は、均一磁場領域3を中心にして、上下対称であるため、図1、図2では下側半分のみ示している。本実施例では、図1のコイル組立体18において、中間部材17の外径が主コイル5及びシールドコイル6の外径より大きい構造とし、中間部材17の外周端部22を静磁場発生源11の容器12にボルトなどの固定具25にて固定している。図示以外に、傾斜磁場コイル4が中間部材17より大きいか同等の構造として、傾斜磁場コイル4の外周端部を固定する構造であったり、傾斜磁場コイル4と中間部材17の両者の外周端部を一緒に固定する構造であってもよい。
【００４８】
本実施例では、静止物20として、静磁場発生源11の容器12の場合を示してあるが、永久磁石方式の場合のポールピース（磁極片）などの整磁板、静磁場発生源の周囲に設ける磁気シールド、ＭＲＩ装置を設置する設置床面などを静止物20としてもよい。
【００４９】
コイル組立体18の静止物20への固定方法は、特に限定はされないが、静止物20である静磁場発生源11の容器12上に溶接設置されたボルト取付け土台に、コイル組立体18に設けたボルト穴からボルトで固定する方法や、図8に示すようなコの字型の断面形状を有するリング部材21を、コイル組立体18の外周に、コイル組立体18を挟み込むように取り付け、そのリング部材21に設けられたボルト穴からボルトで固定する方法などがある。
【００５０】
また、静磁場発生源11の容器12上のボルト取付け土台は、コイル組立体18の固定位置（以下、固定点ともいう）に対応させてスポット的に設置するだけでなく、ボルト取付け土台全体を一体化して、例えば固定点が同心円上にある場合には、リング状のボルト取付け土台、また固定点が直線上にある場合には直線状のボルト取付け土台としてもよい。上記のように構成することにより、ボルト取付け土台が容器12のリブ部材として働き、内部が真空で板厚が薄い超電導磁石の冷却容器などの場合には、容器の補強作用を得ることができる。
【００５１】
本実施例は、コイル組立体18の外周端部22を固定するため、コイル組立体18の設置作業は行いやすい。また、静磁場発生源11の容器12上に磁場調整用のシムを敷設する場合において、固定具25による固定部以外は制約がないため、コイル組立体18直下のスペースを自由に使用でき、磁場調整用のシム敷設の自由度を高くすることができる。
【００５２】
また、図1、図2のように中間部材17だけを固定する場合には、傾斜磁場コイル4に固定用の穴を設ける必要がないため、コイル設計も固定用穴を考慮する必要がなく、設計の自由度が高くなる。さらに、ボルトなどの固定具25によって傾斜磁場コイル4の表面を覆うことがないため、画像信号に対する影響が非常に少なく、高品質なＭＲ画像が得られやすい。
【００５３】
コイル組立体18の中間部材17より傾斜磁場コイル4の方が大きい場合には、傾斜磁場コイル4の外周端部を静止物20に固定具にて固定する。この場合、傾斜磁場コイル4を静止物20に直接固定するため、傾斜磁場コイル4の固定を高い精度で行うことができる。
【００５４】
本実施例では、コイル組立体18の低次の強制振動モードにおいて、振動振幅が大きいコイル組立体18の外周端部を固定することで、コイル組立体18の振動を効果的に抑制することができる。また、コイル組立体18の外周端部を固定するため、コイル組立体18の内部だけで固定する場合より安定に保持することができる。
【００５５】
さらに、傾斜磁場コイル4が設置される位置付近では、静磁場の成分については中心部付近では上下方向が主であるが、外周端部付近では急激に径方向の成分が増加する。径方向の静磁場成分があると、傾斜磁場コイル4に加わるローレンツ力は上下方向となるため、傾斜磁場コイル4が面外方向の振動を起こしやすい。従って、面外方向に大きな力を受ける傾斜磁場コイル4、つまりはコイル組立体18の外周端部で固定すれば、振動を抑制することができる。
【００５６】
本発明の磁場発生装置の第２の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造を図3、図4に示す。図3は本実施例の断面図、図4が平面図である。図3、図4の場合も、装置の対称性を考慮して、本実施例の下側半分のみ示している。本実施例では、コイル組立体18を、コイル組立体18の外周端部22及び中心部23にて、静止物20である容器12に固定している。図3、図4では、コイル組立体18において、中間部材17の外径が主コイル5及びシールドコイル6の外径より大きい構造とし、中間部材17の外周端部22とコイル組立体18の中心部23を、静磁場発生源11の容器12に、ボルトなどの固定具25、26にて固定している。
【００５７】
第１の実施例において、コイル組立体18の外周端部22を固定したときに、コイル組立体18の中心部23が大きく振動する節円モードが起こる場合には、振動の腹となる中心部23を固定することにより、節円モードの振動を効果的に抑制することができる。また、傾斜磁場コイル4の外径が大きい場合には、コイル組立体18の外周端部22のみでなく、中心部23を固定することにより、コイル組立体18のたわみを防ぐことができるため、傾斜磁場コイルを高い精度で取り付けることができる。
【００５８】
本発明の磁場発生装置の第３の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造を図5、図6に示す。図5は本実施例の断面図、図6は平面図である。図5、図6の場合も、装置の対称性を考慮して、本実施例の下側半分のみ示している。本実施例では、コイル組立体18を、コイル組立体18の外周端部22と、傾斜磁場コイルの面に平行な方向に傾斜磁場を作るコイルパターン（XGC、YGC）の対称軸（X軸及びY軸）上の点で、静止物20である容器12に固定している。
【００５９】
図5、図6では、コイル組立体18において、中間部材17の外径が主コイル5及びシールドコイル6の外径より大きい構造とし、中間部材17の外周端部22と、X軸30、Y軸31の交点（コイル組立体18の中心部23）と前述の交点23以外のX軸30、Y軸31上の点を、静磁場発生源11の容器12に、ボルトなどの固定具25、26にて固定している。このコイル組立体18の中心部23以外のX軸30、Y軸31上の固定位置は、XGC、YGCの電磁力加振による振動振幅が最も大きくなる位置を選定して固定することにより、効果的に振動の抑制をすることができる。
【００６０】
本実施例では、第１の実施例におけるコイル組立体18の外周端部22を固定した時のコイル組立体18の中心部23が大きく振動する節円モードに加えて、X軸30、Y軸31を節とする節直径モードに対しても、コイル組立体18内部で振幅の大きな箇所となる上記の点を固定することにより、効果的に振動を抑制することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、被検体にとっての開放感が高く、良好なＭＲ画像を撮影することが可能で、かつ画像撮影時の騒音が小さい傾斜磁場コイルを備えたＭＲＩ装置用磁場発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁場発生装置の第１の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造の断面図。
【図２】本発明の磁場発生装置の第１の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造の平面図。
【図３】本発明の磁場発生装置の第２の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造の断面図。
【図４】本発明の磁場発生装置の第２の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造の平面図。
【図５】本発明の磁場発生装置の第３の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造の断面図。
【図６】本発明の磁場発生装置の第３の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造の平面図。
【図７】本発明の磁場発生装置の静磁場発生源と傾斜磁場コイルの関係を示す断面図。
【図８】本発明の磁場発生装置の第４の実施例の傾斜磁場コイルの取付け構造の断面図。
【図９】本発明に係る傾斜磁場コイルのコイルパターン例を示す図。
【図１０】 XGC及びZGCの電磁力によるコイル組立体の静的変形パターン例の模式図。
【図１１】第１の従来例である水平磁場方式の超電導磁石の断面図。
【図１２】第１の従来例の傾斜磁場コイルの外観図。
【図１３】第２の従来例である永久磁石を用いた対向型磁気回路の外観図。
【図１４】第２の従来例の傾斜磁場コイルを示す図。
【図１５】第３の従来例の磁石と傾斜磁場コイルとの組合せを示す図。
【符号の説明】
1…超電導磁石
2…冷却容器
3…均一磁場領域（測定空間）
4…傾斜磁場コイル
5…主コイル
6…シールドコイル
11…静磁場発生源
12…容器
13…中心面
14…XGCコイルパターン
15…中心線
16…ZGCコイルパターン
17…中間部材
18…傾斜磁場コイル組立体（コイル組立体）
20…静止物
21…リング部材
22…外周端部
23…中心部
25,26…固定具
30…X軸
31…Y軸
32…XGCによるコイル組立体の静的変形パターン
33…ZGCによるコイル組立体の静的変形パターン

Claims (4)

1. 空隙空間を間に挟んで対向配置された一対の静磁場発生部の各々が静磁場発生源を有して該空隙空間に均一磁場領域を形成し、前記均一磁場領域を間に挟んで前記静磁場発生部の内側に対向配置された一対の平板状の傾斜磁場コイル部を具備する磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置において、
   前記傾斜磁場コイル部は、主として前記均一磁場領域に傾斜磁場を発生するための主コイルと、該主コイルが前記傾斜磁場コイル部の外側に発生する磁場をシールドするような磁場を発生させるためのシールドコイルと、両コイルの間に配された中間部材と、を有して成り、該傾斜磁場コイル部の外周端部にて前記静磁場発生部に固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置において、
   前記傾斜磁場コイル部は、さらに該傾斜磁場コイル部の中心部にて前記静磁場発生部に固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置。
3. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置において、
   前記傾斜磁場コイル部は、さらに該傾斜磁場コイル部の面に平行な方向に傾斜磁場を発生するコイルパターンの対称軸上の点にて前記静磁場発生部に固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置において、
   前記中間部材の径は、前記主コイル及び前記シールドコイルの径よりも大きく形成されて、
   前記傾斜磁場コイル部は、前記中間部材の外周端部にて前記静磁場発生部に固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用磁場発生装置。

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