JP5819215B2 - 傾斜磁場コイル、及び、磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルと、それを搭載した磁気共鳴イメージング装置に関する。

水平磁場型（トンネル型）の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置は、撮像空間に均一な静磁場を生成する円筒型の磁石装置と、この磁石装置の内側に設けられ撮像断面に位置情報を付加するために磁場強度が空間的に傾斜した傾斜磁場（時間的にはパルス状の磁場）を生成する傾斜磁場コイルと、その傾斜磁場コイルの内側に設けられ核スピンを励起させるＲＦパルスを照射するＲＦコイルとを有している。また、前記静磁場の均一度を高めるために磁性体片（静磁場シム）が、磁石装置の内側かつＲＦコイルの外側の領域に配置されている。

水平磁場型のＭＲＩ装置は、磁石装置が生成する静磁場中に被検体を挿入してＲＦパルスを照射し、これにより被検体内から発生する磁気共鳴信号を受信して、医療診断用の断層画像を取得している。このとき、傾斜磁場コイルは、被検体が置かれた撮像空間に、磁石装置の円筒型の中心軸方向（ｚ軸方向）、このｚ軸に垂直で床（水平面）に対して平行な横方向（ｘ軸方向）、床（水平面）に対して垂直な縦方向（ｙ軸方向）それぞれに、磁場強度が傾斜して勾配を持ち線形に変化する傾斜磁場を、時間分割してパルス状に印加することで、前記磁気共鳴信号に３次元の位置情報を付与している。ただ、傾斜磁場コイルは、撮像空間以外には不要な磁場（漏れ磁場）を発生させる。この漏れ磁場は、磁石装置等の周囲の構造物に渦電流を発生させる。渦電流が撮像空間に作る磁場が、前記断層画像に悪影響を及ぼす。この漏れ磁場を抑制するために、傾斜磁場コイルには、傾斜磁場を作るメインコイルに加えて、メインコイルと反対の向きの電流が流れるシールドコイルが設けられている。すなわち、傾斜磁場コイルは、ｘ軸方向に磁場強度が傾斜した勾配を有する傾斜磁場を作るｘメインコイルと、ｙ軸方向に磁場強度が傾斜した勾配を有する傾斜磁場を作るｙメインコイルと、ｚ軸方向に磁場強度が傾斜した勾配を有する傾斜磁場を作るｚメインコイルと、ｘメインコイルによる漏れ磁場を抑制するｘシールドコイルと、ｙメインコイルによる漏れ磁場を抑制するｙシールドコイルと、ｚメインコイルによる漏れ磁場を抑制するｚシールドコイルとを有している。

ｘメインコイルとｘシールドコイルは、鞍型コイルであり、ｘ軸方向に対向配置されている。また、ｙメインコイルとｙシールドコイルは、鞍型コイルであり、ｙ軸方向に対向配置されている。そして、インダクタンスを小さくし、磁場応答性を高めるために、ｘ（ｙ）メインコイルの複数のターンとｘ（ｙ）シールドコイルの複数のターンを、それぞれのｚ軸方向の端部で一対一につなぎ、電流がｘ（ｙ）メインコイルとｘ（ｙ）シールドコイルを行き来する構造が提案されている（特許文献１等参照）。また、特許文献２でも、同様の構造が提案され、さらに、ｘ（ｙ）メインコイルとｘ（ｙ）シールドコイルを行き来する電流領域の電流分布を最適にして所望の磁場分布を得ることが提案されている。

特開平８−８４７１６号公報 特表２００６−５０６１５５号公報

また、インダクタンスを小さくするための別の構造として、ｘ（ｙ）メインコイルとｘ（ｙ）シールドコイルの間隔を広げることが考えられている。具体的には、ｘ（ｙ）メインコイルはＲＦコイルのすぐ外側に配置し、ｘ（ｙ）シールドコイルは、磁石装置のすぐ内側に配置することになる。この場合、静磁場シムの配置場所は、傾斜磁場コイル内のｘ（ｙ）メインコイルとｘ（ｙ）シールドコイルの間となる。静磁場シムは、シムトレイに収められている。シムトレイは、長手方向が、ｚ軸方向に平行な直方体であり、そのｚ軸方向の長さは、傾斜磁場コイルのｚ軸方向の長さとほぼ等しくなっている。シムトレイは傾斜磁場コイルからその長手方向に抜き差しすることができる。シムトレイを抜き出し、シムトレイ上に長手方向に沿って配置された静磁場シムを増減することで、シムトレイ上の静磁場シムの分布を調整することができる。シムトレイは、複数本設けられ、ｚ軸周りに均一磁場を作るのに最適な角度間隔で配置されている。

そして、この構造に、インダクタンスを一層小さくするために、特許文献１のようなｘ（ｙ）メインコイルとｘ（ｙ）シールドコイルをそれぞれのｚ軸方向の端部でつなぐ構造を単に加えると、シムトレイが抜き出す際にその端部にあるつなぐ構造に干渉すると考えられる。そこで、互いに隣接するシムトレイの間の領域にｘ（ｙ）メインコイルとｘ（ｙ）シールドコイルをつなぐ配線を設ければよいと考えられるが、インダクタンスは、さらに、小さくしたい。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、インダクタンスを低減可能な傾斜磁場コイルを提供することであり、さらに、その傾斜磁場コイルが搭載されたＭＲＩ装置を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明は、
磁場強度が傾斜した傾斜磁場を内側に生成するメインコイルと、
前記メインコイルを囲むように位置し、前記傾斜磁場が外側に漏れるのを抑制するシールドコイルと、
前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に設けられ、前記メインコイルが有する複数のメインターンのそれぞれを、前記シールドコイルが有する複数のシールドターンの内の前記メインターンに対向する前記シールドターンと接続する複数の面間接続配線とを有し、
複数の前記面間接続配線が配列される方向は、前記メインコイルの中心軸の方向に略平行であり、
前記メインコイルの中心軸の方向は、水平な方向であり、
前記メインコイルは、
水平な方向でかつ前記メインコイルの中心軸に垂直な方向に磁場強度が傾斜したｘ傾斜磁場を生成するｘメインコイルと、
水平面に垂直な方向に磁場強度が傾斜したｙ傾斜磁場を生成するｙメインコイルとを有し、
前記シールドコイルは、
前記ｘ傾斜磁場が外側に漏れるのを抑制するｘシールドコイルと、
前記ｙ傾斜磁場が外側に漏れるのを抑制するｙシールドコイルとを有し、
前記面間接続配線は、
前記ｘメインコイルが有する複数のｘメインターンのそれぞれを、前記ｘシールドコイルが有する複数のｘシールドターンの内の前記ｘメインターンに対向する前記ｘシールドターンと接続する複数の板状のｘ面間接続配線と、
前記ｙメインコイルが有する複数のｙメインターンのそれぞれを、前記ｙシールドコイルが有する複数のｙシールドターンの内の前記ｙメインターンに対向する前記ｙシールドターンと接続する複数の板状のｙ面間接続配線とを有し、
前記ｘ面間接続配線と、前記ｙ面間接続配線とは、前記メインコイルの周方向に対向しており、
前記メインコイルの中心軸に垂直な断面は、水平方向の直径を長径とする楕円であり、
前記ｘシールドコイルの直径は、前記ｙシールドコイルの直径より大きく、かつ、
前記ｘメインコイルの直径は、前記ｙメインコイルの直径より小さい傾斜磁場コイルであることを特徴としている。

また、前記特徴を有する傾斜磁場コイルと、
前記シールドコイルを囲むように位置し前記メインコイルの中心軸と中心軸が略一致するか略平行であるリング形状であり、磁場強度が空間的に均一な静磁場を前記メインコイルの内側に生成する磁石装置と、
前記メインコイルと前記シールドコイルの間において長手方向が前記メインコイルの中心軸に略平行になるように配置され、前記傾斜磁場コイルに対して前記長手方向に抜き挿し可能であり、前記静磁場の磁場強度の空間的な均一度を高めるための磁性体片を収める複数のシムトレイとを有し、
複数の前記シムトレイは、前記メインコイルの中心軸周りに所定角度間隔で配置され、
複数の前記面間接続配線が、互いに隣接する前記シムトレイの隙間に配置されているＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置であることを、本発明は特徴としている。

本発明によれば、インダクタンスを低減可能な傾斜磁場コイルを提供でき、さらに、その傾斜磁場コイルが搭載されたＭＲＩ装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置の、主要部を透視した斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイルの、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部を透視した斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイルのｙメインコイルとｙシールドコイルのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開したものを、ｚ座標がｚ１とｚ２において、ｙ面間接続配線によって連結した様子を示す展開図である。 比較例１の傾斜磁場コイルの、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部を模式化して透視した斜視図である。 比較例１の傾斜磁場コイルのｙメインコイルとｙシールドコイルのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開した展開図である。 比較例２の傾斜磁場コイルの、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部を模式化して透視した斜視図である。 比較例２の傾斜磁場コイルのｙメインコイルとｙシールドコイルのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開したものを、ｚ座標がｚ１において、ｙ面間接続配線によって連結した様子を示す展開図である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイルの内側接続部（外側接続部）を、ｚ−θ平面に展開した展開図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る傾斜磁場コイルの内側接続部（外側接続部）を、ｚ−θ平面に展開した展開図である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイルの、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイルのｙ面間接続配線の周辺の、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイルの、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場コイルの、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部を模式化して透視した斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場コイルのｙメインコイルとｙシールドコイルのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開したものを、ｚ座標がｚ１、ｚ２、ｚ３において、ｙ面間接続配線によって連結した様子を示す展開図である。 本発明の第４の実施形態に係る傾斜磁場コイルの、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置１の、主要部を透視した斜視図を示す。図１の例のＭＲＩ装置１は、水平磁場型（トンネル型）のＭＲＩ装置である。ＭＲＩ装置１は、撮像空間１４に空間的かつ時間的に均一な静磁場Ｂ０を発生させる円筒型の磁石装置２と、この磁石装置２の内側に設けられ撮像断面に位置情報を付与するために磁場強度が空間的に傾斜した勾配を有する傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｘ、Ｂ_ｚ，ｙ、Ｂ_ｚ，ｚ（時間的にはパルス状の磁場）を撮像空間１４に発生させる傾斜磁場コイル４と、その傾斜磁場コイル４の内側に設けられ核スピンを励起させるＲＦパルスを被検体１２に照射するＲＦコイル１１とを有している。また、静磁場Ｂ０の均一度を高めるために、磁性体片（静磁場シム）３ａが収められたシムトレイ３が、磁石装置２の内側かつＲＦコイル１１の外側の領域に配置されている。また、ＭＲＩ装置１には、寝たままの状態の被検体１２を撮像空間１４に挿入できるように、可動式ベッド１３が設けられている。また、ＭＲＩ装置１は、被検体１２から生じる磁気共鳴信号を受信する受信コイル（図示省略）と、受信した磁気共鳴信号を処理して、被検体１２の断層画像を作成し表示するコンピュータシステム（図示省略）とを有している。ＭＲＩ装置１によれば、静磁場Ｂ０中に置かれた被検体１２に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象（磁気共鳴信号）を利用して、被検体１２の物理的、化学的性質を表す断層画像を得ることができる。この断層画像は、特に、医療用として用いられている。

磁石装置２の外観をなす真空容器２ｃの外形と、傾斜磁場コイル４の外形と、ＲＦコイル１１の外形とは、筒状であり、それぞれの筒状の中心軸は互いに概ね一致し、水平方向のｚ軸に概ね一致している。なお、ｙ軸方向は垂直方向上向きに設定されている。ｘ軸方向は、水平方向に設定され、さらに、ｙ軸方向からｚ軸方向にネジを回したときにネジの進む方向に設定されている。真空容器２ｃは、中空円筒型容器であり、真空容器２ｃの内筒壁内側（中空円筒型容器の外部）に、傾斜磁場コイル４と、ＲＦコイル１１が配置されている。

傾斜磁場コイル４は、撮像空間１４側に配置されるメインコイル５と、真空容器２ｃ側に配置されるシールドコイル６を有している。傾斜磁場コイル４の径方向の両端に配置されることで、メインコイル５とシールドコイル６の間隔を広くでき、インダクタンスを小さくでき、磁場応答性を高めることができる。メインコイル５は、撮像空間１４に傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｘ、Ｂ_ｚ，ｙ、Ｂ_ｚ，ｚを発生させるが、真空容器２ｃ上にも、いわゆる漏れ磁場を発生させる。この真空容器２ｃにおける漏れ磁場を抑制するために、シールドコイル６には、メインコイル５とは反対方向の電流が流されるようになっている。

メインコイル５は、ｚ軸方向に磁場強度が線形に変化して傾斜した勾配を有する傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｚを発生させるｚメインコイル５ｚと、ｘ軸方向に磁場強度が線形に変化して傾斜した勾配を有する傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｘを発生させるｘメインコイル５ｘと、ｙ軸方向に磁場強度が線形に変化して傾斜した勾配を有する傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙを発生させるｙメインコイル５ｙとを有している。ｚメインコイル５ｚとｘメインコイル５ｘとｙメインコイル５ｙのそれぞれに、順番にパルス状の電流を印加することで、対応するそれぞれの方向に傾斜した傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｚ、Ｂ_ｚ，ｘ、Ｂ_ｚ，ｙを発生させ、磁気共鳴信号に被検体１２内の位置情報を付与することができる。内側から外側へ向けて、ｘメインコイル５ｘ、ｙメインコイル５ｙ、ｚメインコイル５ｚの順に積層され、樹脂４ａで固定されている。

シールドコイル６は、ｚメインコイル５ｚが発生させる漏れ磁場を抑制するｚシールドコイル６ｚと、ｘメインコイル５ｘが発生させる漏れ磁場を抑制するｘシールドコイル６ｘと、ｙメインコイル５ｙが発生させる漏れ磁場を抑制するｙシールドコイル６ｙとを有している。内側から外側へ向けて、ｚシールドコイル６ｚ、ｘシールドコイル６ｘ、ｙシールドコイル６ｙの順に積層され、樹脂４ａで固定されている。

また、シムトレイ３は、傾斜磁場コイル４の内部に、複数本設けられている。シムトレイ３は、磁石装置２の内側かつＲＦコイル１１の外側の領域に、樹脂４ａによって支持されている。複数のシムトレイ３は、ｚ軸周りに一定角度間隔で配置されている。

図２に、本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１を、ｙ軸とｚ軸を含む平面で切断した縦断面図を示す。ＭＲＩ装置１は、撮像空間１４に形成される静磁場Ｂ０の向きが水平方向（ｚ軸方向）である水平磁場型ＭＲＩ装置である。また、前記したように設定したｘ軸とｙ軸とｚ軸の座標の原点は、撮像空間１４の中心すなわち中空円筒型容器である真空容器２ｃの中心付近に設定している。磁石装置２は、ｚ＝０面に対して面対称なリング形状であり、磁石装置２には、ｚ＝０面に対して面対称となるように（ｚ＜０の部分とｚ＞０の部分とで）対をなす、超電導コイル（メインコイル）２ａと、静磁場の周囲への漏れを抑制する超電導コイル（シールドコイル）２ｂが設けられている。これらの超電導コイル２ａ、２ｂはそれぞれ、ｚ軸を共通の中心軸とする円環形状をしている。超電導コイル２ａの外径より、超電導コイル２ｂの内径の方が大きくなっている。また、これらの超電導コイル２ａ、２ｂは、３層構造の容器内に収納されている。まず、超電導コイル２ａ、２ｂは、１層目として、冷媒の液体ヘリウム（Ｈｅ）と共に冷媒（ヘリウム）容器２ｅ内に収容される。ヘリウム容器２ｅは内部への熱輻射を遮断する輻射シールド２ｄ（２層目）に内包されている。そして、中空円筒型容器である真空容器２ｃ（３層目）は、ヘリウム容器２ｅ及び輻射シールド２ｄを収容しつつ、内部を真空に保持している。真空容器２ｃは、普通の室温の室内に配置されても、真空容器２ｃ内が真空になっているので、室内の熱が伝導や対流で、ヘリウム容器２ｅに伝わることはない。また、輻射シールド２ｄは、室内の熱が輻射によって真空容器２ｃからヘリウム容器２ｅに伝わることを抑制している。このため、超電導コイル２ａ、２ｂは、液体ヘリウムの温度である極低温に安定して設定することができ、超電導電磁石として機能させることができる。ヘリウム容器２ｅと、輻射シールド２ｄと、真空容器２ｃには、不必要な磁場が発生しないように非磁性の部材が用いられ、さらに、真空を保持しやすいことから非磁性の金属が用いられる。このため、ヘリウム容器２ｅと、輻射シールド２ｄと、特に、最外周に配置される真空容器２ｃには、傾斜磁場コイル４からの漏れ磁場による前記渦電流が発生し易い状況にある。なお、図２の例では、磁石装置２に超電導コイル２ａ、２ｂを用いる例を示したが、これに限らず、超電導でないコイルや永久磁石を用いてもよく、この場合、ヘリウム容器２ｅと輻射シールド２ｄを省くことができ、真空容器２ｃに替えて、永久磁石等を収納する非磁性で金属性の容器を用意すればよい。

傾斜磁場コイル４は、筒状形状であり、ＲＦコイル１１と撮像空間１４をその筒の内側に配置している。傾斜磁場コイル４の外筒壁は、中空円筒型容器である真空容器２ｃの内筒壁に沿い対向するように形成されている。傾斜磁場コイル４の外筒壁側には、ｙシールドコイル６ｙ（シールドコイル６；なお、ｘシールドコイル６ｘとｚシールドコイル６ｚの図示は省略している。）が、配置されている。傾斜磁場コイル４の内筒壁は、ＲＦコイル１１の筒状の外筒壁に沿い対向するように形成されている。傾斜磁場コイル４の内筒壁側には、ｙメインコイル５ｙ（メインコイル５；なお、ｘメインコイル５ｘとｚメインコイル５ｚの図示は省略している。）が、配置されている。ｙメインコイル５ｙは、ｙ軸方向に磁場強度が傾斜し、磁場の方向がｚ軸方向であるｙ傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙを発生させる。傾斜磁場コイル４は、ｚ＝０面に対して面対称な構造になっている。すなわち、ｙメインコイル５ｙも、ｚ＝０面に対して面対称な構造になっており、ｙシールドコイル６ｙも、ｚ＝０面に対して面対称な構造になっている。

ｙメインコイル５ｙは、複数巻きになっており、複数のｙメインターン５１ｙ、５２ｙ、５３ｙ、５４ｙ、５５ｙを有している。ｙシールドコイル６ｙも、複数巻きになっており、複数のｙシールドターン６１ｙ、６２ｙ、６３ｙ、６４ｙ、６５ｙ、６６ｙを有している。傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近において、ｙメインターン５５ｙは、対向するｙシールドターン６５ｙと、板状のｙ面間接続配線７１ｙを介して接続している。ｙ面間接続配線７１ｙは、ｙメインターン５５ｙとｙシールドターン６５ｙの間に設けられている。ｙ面間接続配線７１ｙは、内側接続部８１において、図示を省略したハンダ等によって、ｙメインターン５５ｙに接続している。ｙ面間接続配線７１ｙは、外側接続部９１において、図示を省略したハンダ等によって、ｙシールドターン６５ｙに接続している。

また、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近において、ｙメインターン５６ｙは、対向するｙシールドターン６６ｙと、板状のｙ面間接続配線７２ｙを介して接続している。ｙ面間接続配線７２ｙは、ｙメインターン５６ｙとｙシールドターン６６ｙの間に設けられている。ｙ面間接続配線７２ｙは、内側接続部８２において、図示を省略したハンダ等によって、ｙメインターン５６ｙに接続している。ｙ面間接続配線７２ｙは、外側接続部９２において、図示を省略したハンダ等によって、ｙシールドターン６６ｙに接続している。ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙは、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙの間から漏れる漏れ磁場をより小さくできるため、渦電流をより小さくすることができ。

ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙには、周方向の一方に開口する「コ」の字型に折り曲げられた金属製の板を用いることができる。そして、複数（図２の例では２つ）のｙ面間接続配線７１ｙと７２ｙが配列される方向は、ｙメインコイル５ｙ（メインコイル５）の中心軸の方向、すなわち、ｚ軸の方向に略平行になっている。同様に、複数（図２の例では２つ）の内側接続部８１と８２が配列される方向も、ｚ軸の方向に略平行になり、複数（図２の例では２つ）の外側接続部９１と９２が配列される方向も、ｚ軸の方向に略平行になっている。

シムトレイ３は、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙの間に配置されている。また、シムトレイ３は、その長手方向がｙメインコイル５ｙの中心軸、すなわち、ｚ軸に略平行になるように配置され、傾斜磁場コイル４に対してその長手方向に抜き差し可能になっている。シムトレイ３には、静磁場Ｂ０の磁場強度の撮像空間１４における空間的な均一度を高めるために、磁性体片３ａが収められている。

なお、前記の図２の説明においては、符号のｙをｘに読み替えることができる。具体的には、ｙ軸をｘ軸に、ｙメインコイル５ｙをｘメインコイル５ｘに、ｙシールドコイル６ｙをｘシールドコイル６ｘに、ｙメインターン５１ｙ、５２ｙ、５３ｙ、５４ｙ、５５ｙをｘメインターン５１ｘ、５２ｘ、５３ｘ、５４ｘ、５５ｘに、ｙシールドターン６１ｙ、６２ｙ、６３ｙ、６４ｙ、６５ｙ、６６ｙをｘシールドターン６１ｘ、６２ｘ、６３ｘ、６４ｘ、６５ｘ、６６ｘに読み替えることができる。

図３に、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル４の、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部であるｙシールドコイル６ｙ、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、シムトレイ３等を透視した斜視図を示す。そして、ｚ軸周りの角座標θを設定している。角座標θの原点は、ｙ軸の正の方向とし、このｙ軸の正の方向からｘ軸の負の方向への回転方向を、角座標θの正の方向としている。なお、ｙメインコイル５ｙ（図示省略、図２参照）とｙシールドコイル６ｙはそれぞれ、ｚ＝０面に対して概ね面対称な構造を有し、同様に、ｙ＝０面に対して概ね面対称な構造を有し、ｘ＝０面に対して概ね面対称な構造を有している。ｙメインコイル５ｙ（図示省略、図２参照）には、所望の傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙを形成するように最適設計された電流分布に表れる複数の極大電流値毎に分割された領域をコイルパターン（導体領域）とする導体板、例えば銅板が用いられている。ｙメインコイル５ｙの外側に、ｙシールドコイル６ｙが配置される。ｙシールドコイル６ｙには、外側に漏れる漏れ磁場を遮蔽するように最適設計された電流分布に表れる複数の極大電流値毎に分割された領域をコイルパターン（導体領域）とする導体板、例えば銅板が用いられている。

また、シムトレイ３のそれぞれは、ｚ軸周りの角座標θにおいて、３０度ピッチの等間隔に配置されている。

図４に、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル４のｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開した展開図を示す。異なる２つの曲面を１つの平面上に展開しているので、ｙメインコイル５ｙが位置する範囲のｚ軸の正の方向と、ｙシールドコイル６ｙが位置する範囲のｚ軸の正の方向とは、逆方向になっている。また、異なる２つの曲面を１つの平面上に展開しているので、ｚ座標のｚ１とｚ２とが２点ずつ生じている。なお、図４の横軸のｚ座標に沿って、地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを記載している。この地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図２の傾斜磁場コイル４の付近に記載した地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応している。

図３と図４に示すように、ｙメインコイル５ｙの最外周に位置するｙメインターン５１ｙは、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近（ｚ１座標付近）において対向するｙシールドターン６１ｙと、ｙ面間接続配線７１ｙを介して接続している。ｙシールドターン６１ｙは、ｙシールドコイル６ｙの最外周に位置している。ｙメインターン５１ｙは、ｚ座標のｚ１座標に位置する内側接続部８１において、ｙ面間接続配線７１ｙに接続している。ｙシールドターン６１ｙは、ｚ座標のｚ１座標に位置する外側接続部９１において、ｙ面間接続配線７１ｙに接続している。内側接続部８１と外側接続部９１とは、共にｚ座標のｚ１座標に位置しているが、径方向には離れている。そして、ｙメインターン５１ｙを流れる電流は、ｙ面間接続配線７１ｙを経由して、ｙシールドターン６１ｙを流れる。

ｙメインコイル５ｙの外側から２巻目に位置するｙメインターン５２ｙは、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近（ｚ２座標付近）において対向するｙシールドターン６２ｙと、ｙ面間接続配線７２ｙを介して接続している。ｙシールドターン６２ｙは、ｙシールドコイル６ｙの外側から２巻目に位置している。ｙメインターン５２ｙは、ｚ座標のｚ２座標に位置する内側接続部８２において、ｙ面間接続配線７２ｙに接続している。ｙシールドターン６２ｙは、ｚ座標のｚ２座標に位置する外側接続部９２において、ｙ面間接続配線７２ｙに接続している。内側接続部８２と外側接続部９２とは、共にｚ座標のｚ２座標に位置しているが、径方向には離れている。そして、ｙメインターン５２ｙを流れる電流は、ｙ面間接続配線７２ｙを経由して、ｙシールドターン６２ｙを流れる。ｚ２座標の絶対値は、ｚ１座標の絶対値より小さくなっている。

そして、図３に示すように、２つのｙ面間接続配線７１ｙと７２ｙが配列される方向は、ｚ軸の方向に略平行になっている。同様に、２つの内側接続部８１と８２が配列される方向も、２つの外側接続部９１と９２が配列される方向も、ｚ軸の方向に略平行になっている。２つのｙ面間接続配線７１ｙと７２ｙのθ角座標は、互いに等しくなっている（なお、図４では、配線の接続関係の理解を容易にするために、ｙ面間接続配線７１ｙと７２ｙのθ角座標を違えているが、実際は、図３に示すように等しい。これは、内側接続部８１と８２のθ角座標の表示でも、外側接続部９１と９２のθ角座標の表示でも、同様である。）。２つの内側接続部８１と８２のθ角座標も、互いに等しくなる。２つの外側接続部９１と９２のθ角座標も、互いに等しくなる。ｙ面間接続配線７１ｙと内側接続部８１と外側接続部９１とは、ｚ＝ｚ１面の面上に配置されている。ｙ面間接続配線７２ｙと内側接続部８２と外側接続部９２とは、ｚ＝ｚ２面の面上に配置されている。そして、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙと内側接続部８１、８２と外側接続部９１、９２のすべては、ｚ軸を含む平面上に配置されている。この平面は、シムトレイ３から離れている。

また、図３と照らしながら図４を見ると、ｙメインコイル５ｙの外側から３巻目に位置するｙメインターン５３ｙは、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近（ｚ１座標付近）において対向するｙシールドターン６３ｙと、ｙ面間接続配線７１ｙを介して接続している。ｙシールドターン６３ｙは、ｙシールドコイル６ｙの外側から３巻目に位置している。ｙメインターン５３ｙは、ｚ座標のｚ１座標に位置する内側接続部８１において、ｙ面間接続配線７１ｙに接続している。ｙシールドターン６３ｙは、ｚ座標のｚ１座標に位置する外側接続部９１において、ｙ面間接続配線７１ｙに接続している。内側接続部８１と外側接続部９１とは、共にｚ座標のｚ１座標に位置しているが、径方向には離れている。そして、ｙメインターン５３ｙを流れる電流は、ｙ面間接続配線７１ｙを経由して、ｙシールドターン６３ｙを流れる。

ｙメインコイル５ｙの外側から４巻目に位置するｙメインターン５４ｙは、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近（ｚ２座標付近）において対向するｙシールドターン６４ｙと、ｙ面間接続配線７２ｙを介して接続している。ｙシールドターン６４ｙは、ｙシールドコイル６ｙの外側から４巻目に位置している。ｙメインターン５４ｙは、ｚ座標のｚ２座標に位置する内側接続部８２において、ｙ面間接続配線７２ｙに接続している。ｙシールドターン６４ｙは、ｚ座標のｚ２座標に位置する外側接続部９２において、ｙ面間接続配線７２ｙに接続している。内側接続部８２と外側接続部９２とは、共にｚ座標のｚ２座標に位置しているが、径方向には離れている。そして、ｙメインターン５４ｙを流れる電流は、ｙ面間接続配線７２ｙを経由して、ｙシールドターン６４ｙを流れる。そして、図３に示すように、２つのｙ面間接続配線７１ｙと７２ｙが配列される方向は、ｚ軸の方向に略平行になっている。

また、図３と照らしながら図４を見ると、ｙメインコイル５ｙの外側から５巻目に位置するｙメインターン５５ｙは、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近（ｚ１座標付近）において対向するｙシールドターン６５ｙと、ｙ面間接続配線７１ｙを介して接続している。ｙシールドターン６５ｙは、ｙシールドコイル６ｙの外側から５巻目に位置している。ｙメインターン５５ｙは、ｚ座標のｚ１座標に位置する内側接続部８１において、ｙ面間接続配線７１ｙに接続している。ｙシールドターン６５ｙは、ｚ座標のｚ１座標に位置する外側接続部９１において、ｙ面間接続配線７１ｙに接続している。内側接続部８１と外側接続部９１とは、共にｚ座標のｚ１座標に位置しているが、径方向には離れている。そして、ｙメインターン５５ｙを流れる電流は、ｙ面間接続配線７１ｙを経由して、ｙシールドターン６５ｙを流れる。

ｙメインコイル５ｙの外側から６巻目に位置するｙメインターン５６ｙは、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近（ｚ２座標付近）において対向するｙシールドターン６６ｙと、ｙ面間接続配線７２ｙを介して接続している。ｙシールドターン６６ｙは、ｙシールドコイル６ｙの外側から６巻目に位置している。ｙメインターン５６ｙは、ｚ座標のｚ２座標に位置する内側接続部８２において、ｙ面間接続配線７２ｙに接続している。ｙシールドターン６６ｙは、ｚ座標のｚ２座標に位置する外側接続部９２において、ｙ面間接続配線７２ｙに接続している。内側接続部８２と外側接続部９２とは、共にｚ座標のｚ２座標に位置しているが、径方向には離れている。そして、ｙメインターン５４ｙを流れる電流は、ｙ面間接続配線７２ｙを経由して、ｙシールドターン６４ｙを流れる。そして、図３に示すように、２つのｙ面間接続配線７１ｙと７２ｙが配列される方向は、ｚ軸の方向に略平行になっている。

また、前記により、ｙメインターン５１ｙとｙシールドターン６１ｙの間と、ｙメインターン５２ｙとｙシールドターン６２ｙの間と、ｙメインターン５３ｙとｙシールドターン６３ｙの間と、ｙメインターン５４ｙとｙシールドターン６４ｙの間と、ｙメインターン５５ｙとｙシールドターン６５ｙの間と、ｙメインターン５６ｙとｙシールドターン６６ｙの間のそれぞれにおいて、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙの間の電流の行き来が行えるので、インダクタンスを小さくすることができる。

ｙメインコイル５ｙの外側から７巻目（最内周）に位置するｙメインターン５７ｙは、ｙシールドターン６６ｙ等やｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙと接続していない。これにより、ｙメインコイル５ｙのｙメインターン５１ｙ〜５７ｙの巻数は、ｙシールドコイル６ｙのｙシールドターン６１ｙ〜６６ｙの巻数より多くなっている。ｙメインコイル５ｙにより発生する磁場強度を、ｙシールドコイル６ｙにより発生する磁場強度より大きくでき、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙを確実に発生させることができる。

ｙメインコイル５ｙでは、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙと同じ向きの磁場を作る領域Ｔ１と、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙと反対向きの磁場を作る領域Ｔ２に分けることができる。すなわち、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙは、領域Ｔ１で作られた磁場と、領域Ｔ２で作られた磁場の重ね合わせであり、領域Ｔ１で作られた磁場が、領域Ｔ２で作られた磁場によって弱められていると考えることができる。領域Ｔ１を流れる電流のθ角方向が、正の方向であるのに対して、領域Ｔ２を流れる電流のθ角方向は、負の方向となり、逆になっている。領域Ｔ１では、ｙメインターン５１ｙ〜５６ｙが、θ＝０から、θの大きくなる方向に配置されているが、領域Ｔ２では、ｙメインターン５１ｙ〜５６ｙが、θ＝０まで戻っていない。これにより、領域Ｔ１でθの正の方向に電流を流せる巻線の長さに対して、領域Ｔ２でθの負の方向に電流を流せる巻線の長さを、短くすることができる。この電流の積分値を小さくでき、領域Ｔ２で作られる磁場を小さくできるので、同じ磁場強度の傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙを生成するのに要する磁気エネルギは小さくなり、インダクタンスも小さくできる。

そして、θ角座標が互いに等しい地点に、複数（図４の例では２つ）のｙ面間接続配線７１ｙと７２ｙ（内側接続部８１と８２、外側接続部９１と９２）を設けることで、一層、領域Ｔ２でθの負の方向に電流を流せる巻線の長さを、短くすることができ、インダクタンスを小さくすることができる。

そして、互いに隣接するｙ面間接続配線７１ｙの隙間にシムトレイ３が配置されている。同様に、互いに隣接するｙ面間接続配線７２ｙの隙間にシムトレイ３が配置されている。互いに隣接する内側接続部８１の隙間にシムトレイ３が配置されている。互いに隣接する内側接続部８２の隙間にシムトレイ３が配置されている。互いに隣接する外側接続部９１の隙間にシムトレイ３が配置されている。互いに隣接する外側接続部９２の隙間にシムトレイ３が配置されている。逆に、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙと内側接続部８１、８２と外側接続部９１、９２は、互いに隣接するシムトレイ３の１つの隙間に配置されている。これらによれば、傾斜磁場コイル４に収納されるシムトレイ３を、その長手方向であるｚ軸方向に、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙと干渉することなく、抜き差しすることができる。そして、抜き出したシムトレイ３において、その長手方向に沿って配置された磁性体片（静磁場シム）３ａをそれぞれの配置場所毎に増減することで、シムトレイ３上の静磁場シム３ａの分布を調整することができる。

図５Ａに、比較例１の傾斜磁場コイル４Ａの、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部であるｙメインコイル５ｙ、ｙシールドコイル６ｙを模式化して透視した斜視図を示す。また、図５Ｂに、比較例１の傾斜磁場コイル４Ａのｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開した展開図を示す。なお、図５Ｂの横軸のｚ座標は、図４のそれと同様に設定している。すなわち、図５Ｂの横軸のｚ座標に沿って記載している地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図５Ａの傾斜磁場コイル４の付近に記載した地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応している。また、図３、図４で示したシムトレイ３は、図５Ａ、図５Ｂでは図示を省略している。また、図５Ａ、図５Ｂでは、ｙメインコイル５ｙ、ｙシールドコイル６ｙの導体（巻線）を流れる電流の断面内の電流密度分布のその電流密度で重み付けした中心位置を、破線（ｙメインコイル５ｙ）、実線（ｙシールドコイル６ｙ）で記載し、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙのコイルパターンを表現している。比較例１では、ｙメインコイル５ｙのｙメインターン５１ｙ、５２ｙ、５３ｙ、５４ｙ、５５ｙ、５６ｙ、５７ｙのそれぞれが、対応するｙシールドコイル６ｙの６１ｙ、６２ｙ、６３ｙ、６４ｙ、６５ｙに接続していない。このため、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ（図４参照）が設けられていない。ｙメインコイル５ｙでは、図４と同様に、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙと同じ向きの磁場を作る領域Ｔ１と、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙと反対向きの磁場を作る領域Ｔ２に分けることができる。領域Ｔ１では、ｙメインターン５１ｙ〜５７ｙが、θ＝０から、θの大きくなる方向に配置され、領域Ｔ２では、そのｙメインターン５１ｙ〜５７ｙが、θ＝０まで戻っている。これにより、領域Ｔ１でθの正の方向に電流を流せる巻線の長さに対して、領域Ｔ２でθの負の方向に電流を流せる巻線の長さは、等しくなっている。領域Ｔ２で作られる磁場が、図４の第１の実施形態の場合より大きくなるので、同じ磁場強度の傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙを生成するのに要する磁気エネルギは、第１の実施形態の場合より大きくなり、インダクタンスも大きくなってしまう。

図６Ａに、比較例２の傾斜磁場コイル４Ｂの、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部であるｙメインコイル５ｙ、ｙシールドコイル６ｙを模式化して透視した斜視図を示す。また、図６Ｂに、比較例２の傾斜磁場コイル４Ｂのｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開した展開図を示す。なお、図６Ｂの横軸のｚ座標は、図４、図５Ｂのそれと同様に設定している。すなわち、図６Ｂの横軸のｚ座標に沿って記載している地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図６Ａの傾斜磁場コイル４の付近に記載した地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応している。また、図６Ａ、図６Ｂでは、図５Ａ、図５Ｂと同様に、ｙメインコイル５ｙのコイルパターンを破線で示し、ｙシールドコイル６ｙのコイルパターンを実線で示している。比較例２では、ｙメインコイル５ｙのｙメインターン５１ｙ、５２ｙ、５３ｙは、傾斜磁場コイル４Ｂのｚ軸方向の端部付近（ｚ１座標付近）において対向するｙシールドコイル６ｙのｙシールドターン６１ｙ、６２ｙ、６３ｙと、ｙ面間接続配線７１ｙを介して接続している。一方、ｙメインコイル５ｙのｙメインターン５４ｙ、５５ｙ、５６ｙ、５７ｙのそれぞれが、対応するｙシールドコイル６ｙの６４ｙ、６５ｙに接続していない。ｙメインコイル５ｙでは、図４、図５Ｂと同様に、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙと同じ向きの磁場を作る領域Ｔ１と、傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙと反対向きの磁場を作る領域Ｔ２に分けることができる。領域Ｔ１では、ｙメインターン５１ｙ〜５７ｙが、θ＝０から、θの大きくなる方向に配置され、領域Ｔ２では、そのｙメインターン５４ｙ〜５７ｙが、θ＝０まで戻ってきているが、ｙメインターン５１ｙ〜５３ｙでは、θ＝０まで戻ってきていない。これにより、領域Ｔ１でθの正の方向に電流を流せる巻線の長さに対して、領域Ｔ２でθの負の方向に電流を流せる巻線の長さを、短くすることができる。この電流の積分値を小さくでき、領域Ｔ２で作られる磁場を小さくできるので、同じ磁場強度の傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙを生成するのに要する磁気エネルギは小さくなり、インダクタンスも小さくできる。しかし、互いに隣接するシムトレイ３の隙間に、ｙ面間接続配線７１ｙが１つずつ配置されているので、ｙ面間接続配線７１ｙの数が、その隙間の数に制限され、ｙメインコイル５ｙのｙメインターン５１ｙ〜５７ｙの巻数や、ｙシールドコイル６ｙのｙシールドターン６１ｙ〜６５ｙの巻数まで、増やすことができない。このため、領域Ｔ２でθの負の方向に電流を流せる巻線の長さを、十分に短くすることができない。

一方、本発明の第１の実施形態では、図４に示すように、互いに隣接するシムトレイ３の隙間に、複数のｙ面間接続配線７１ｙを配置し、具体的には、２つずつ配置しているので、ｙ面間接続配線７１ｙの数を、ｙシールドコイル６ｙのｙシールドターン６１ｙ〜６５ｙの巻数まで増やせる。すなわち、図４の第１の実施形態では、図６Ｂの比較例２と比較して、ｙメインコイル５ｙのｙメインターン５４ｙ〜５６ｙを、ｙシールドコイル６ｙのｙシールドターン６４ｙ〜６６ｙと、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙを介して接続して、領域Ｔ２でθの負の方向に電流を流せる巻線の長さを、短くすることができる。そして、磁気エネルギを小さくでき、インダクタンスも小さくできる。

また、ｙメインターン５１ｙの領域Ｔ２でのθの負の方向に電流を流せる巻線の長さは、図４の第１の実施形態と、図６Ｂの比較例２で、差はない。しかし、ｙメインターン５２ｙの領域Ｔ２でのθの負の方向に電流を流せる巻線の長さは、図４の第１の実施形態の方が、図６Ｂの比較例２より、短くなっている。これは、互いに隣接するシムトレイ３の隙間に複数のｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙを配置したことにより、ｙメインターン５２ｙに接続するｙ面間接続配線７２ｙのθ角座標を、大きくでき、ｙメインターン５２ｙのθ方向の端部（θ角座標の最大値）に近づけることができたからである。同様のことは、ｙメインターン５３ｙの領域Ｔ２の巻線の長さについてもいえる。また、ｙメインターン５２ｙとｙ面間接続配線７２ｙとを接続させる内側接続部８２は、ｚ軸座標のｚ２に配置され、このｚ軸座標のｚ２は、ｚ１よりも、ｙメインターン５２ｙ（ｙメインコイル５ｙ）の中央よりに配置されているので、これによっても、ｙメインターン５２ｙの領域Ｔ２の巻線の長さにおいて、図４の第１の実施形態の方を、図６Ｂの比較例２より、短くすることができる。そして、磁気エネルギを小さくでき、インダクタンスも小さくできる。図４の第１の実施形態の例では、互いに隣接するシムトレイ３の隙間に２つずつｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙを配置した場合を説明したが、３つ以上ずつ、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙを配置すれば、よりインダクタンスを低減することができる。

図７Ａに、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル４の内側接続部８１、８２（外側接続部９１、９２）を、ｚ−θ平面に展開した展開図を示す。内側接続部８１と８２が配列される方向は、ｚ軸の方向に略平行になっている。また、外側接続部９１と９２が配列される方向も、ｚ軸の方向に略平行になっている。複数の内側接続部８１と、複数の外側接続部９１とは、ｚ＝ｚ１面上に配置されている。複数の内側接続部８２と、複数の外側接続部９２とは、ｚ＝ｚ２面上に配置されている。また、対応する内側接続部８１と外側接続部９１とは、θ角座標が一致し、ｚ軸座標が一致している。

図７Ｂに、本発明の第１の実施形態の変形例に係る傾斜磁場コイル４の内側接続部８１、８２（外側接続部９１、９２）を、ｚ−θ平面に展開した展開図を示す。第１の実施形態の変形例が、第１の実施形態と異なる点は、複数の内側接続部８１と、複数の外側接続部９１とが、ｚ＝ｚ１面に一致しない曲面の面Ｓ１上に配置されている点である。また、複数の内側接続部８２と、複数の外側接続部９２とが、ｚ＝ｚ２面に一致しない曲面の面Ｓ２上に配置されている点である。面Ｓ１と面Ｓ２とは、互いに離れている。これによっても、内側接続部８２（外側接続部９２）を、内側接続部８１（外側接続部９１）よりも、ｙメインコイル５ｙ（図４参照）の中央に近く配置できるので、内側接続部８２に接続するｙメインターン５２ｙ、５４ｙ、５６ｙ（図４参照）の領域Ｔ２の巻線の長さを、短くすることができる。

図８に、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル４の、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図を示す。傾斜磁場コイル４は、その内側にメインコイル５と、その外側にシールドコイル６を有している。メインコイル５は、断面形状が概ね円形のｚメインコイル５ｚとｘメインコイル５ｘとｙメインコイル５ｙとを有している。内側から外側へ向けて、ｘメインコイル５ｘ、ｙメインコイル５ｙ、ｚメインコイル５ｚの順に積層され、樹脂４ａで固定されている。すなわち、ｚメインコイル５ｚの直径は、ｙメインコイル５ｙの直径より大きく、ｙメインコイル５ｙの直径は、ｘメインコイル５ｘの直径より大きくなっている。シールドコイル６は、断面形状が概ね円形のｚシールドコイル６ｚとｘシールドコイル６ｘとｙシールドコイル６ｙとを有している。内側から外側へ向けて、ｚシールドコイル６ｚ、ｘシールドコイル６ｘ、ｙシールドコイル６ｙの順に積層され、樹脂４ａで固定されている。すなわち、ｙシールドコイル６ｙの直径は、ｘシールドコイル６ｘの直径より大きく、ｘシールドコイル６ｘの直径は、ｚシールドコイル６ｚの直径より大きくなっている。ｚメインコイル５ｚとｚシールドコイル６ｚは、ソレノイド状コイルであり、ｚ傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｚの生成効率が、ｘ傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｘおよびｙ傾斜磁場Ｂ_ｚ，ｙよりも高く、ｚメインコイル５ｚとｚシールドコイル６ｚの間隔をその他のコイルと比べて狭くできるので、上記積層順としている。ｘメインコイル５ｘとｘシールドコイル６ｘは、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙをｚ軸を回転軸として９０度回転した際の形状と同じであり、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙと同様に、ｘメインコイル５ｘとｘシールドコイル６ｘを接続するｘ面間接続配線７１ｘ、７２ｘを設けることができる。すなわち、ｘ面間接続配線７１ｘ、７２ｘは、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙをｚ軸を回転軸として９０度回転した際の位置に配置される。

また、シムトレイ３は、傾斜磁場コイル４の内部に、複数本設けられている。シムトレイ３は、メインコイル５（ｚメインコイル５ｚ）の外側で、かつ、シールドコイル６（ｚシールドコイル６ｚ）の内側の領域に、樹脂４ａによって支持されている。複数のシムトレイ３は、ｚ軸周りに一定角度（図８の例では３０度）間隔で配置されている。互いに隣接するシムトレイ３の隙間には、どれにも、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙと、ｘ面間接続配線７１ｘ、７２ｘとが配置されている。ｙ面間接続配線７１ｙとｘ面間接続配線７１ｘは、共に板状（リボン状）であり、メインコイル５の周方向に対向している。ｙ面間接続配線７２ｙとｘ面間接続配線７２ｘも、共に板状（リボン状）であり、メインコイル５の周方向に対向している。例えば、ｚ軸周りに４５度の位置にある隙間に存在する接続配線を取り上げる。上述したように、ｙ傾斜磁場コイル５ｙ、６ｙの接続配線７１ｙ及び７２ｙとｚ軸周りに９０度回転した位置にｘ傾斜磁場コイル５ｘ、６ｘの接続配線７１ｘ及び７２ｘが存在する。ｘ傾斜磁場コイル５ｘ、６ｘはｙｚ面に関して対称なので、７１ｘ及び７２ｘのｚ軸周りのｙｚ面を基準とした時の角度をｄ度とすると、ｙｚ面に関して対称なｄ度の位置に接続配線７１ｘ及び７２ｘと同一の形状の接続配線７１ｘ’及び７２ｘ’が存在する。接続配線７１ｙ及び７２ｙと接続配線７１ｘ’及び７２ｘ’は簡単な計算により、前記４５度の位置から、それぞれ（４５−ｄ）度だけ離れた位置に存在し、これらはシムトレイ３の隙間で周方向に対向している。これにより、シムトレイ３を、なにものにも干渉されることなく、傾斜磁場コイル４に対して抜き差しすることができる。

図９に、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイルのｙ面間接続配線７１ｙ（ｘ面間接続配線７１ｘ）の周辺の、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図を示す。ｙ面間接続配線７１ｙ（７２ｙ）とｙシールドコイル６ｙの接続や、ｙ面間接続配線７１ｙ（７２ｙ）とｙメインコイル５ｙの接続等では、図８に示すように、溶接等により一体的に形成されるのが一つの方法である。ただ、これに限らず、図９に示すように、ｙ面間接続配線７１ｙ（ｘ面間接続配線７１ｘ）には、周方向の一方に開口する「コ」の字型に折り曲げられた金属製の板を用いることができる。このｙ面間接続配線７１ｙ（ｘ面間接続配線７１ｘ）を、ハンダ１５によって、ｙメインコイル５ｙ（ｘメインコイル５ｘ）に接続したり、ｙシールドコイル６ｙ（ｘシールドコイル６ｘ）に接続したりしてもよい。

（第２の実施形態）
図１０に、本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル４の、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図を示す。第２の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、シールドコイル６の積層順である。第２の実施形態では、内側から外側へ向けて、ｘシールドコイル６ｘ、ｙシールドコイル６ｙ、ｚシールドコイル６ｚの順に積層されている。ｚシールドコイル６ｚを最も外側に配置している。すなわち、ｚシールドコイル６ｚの直径は、ｙシールドコイル６ｙの直径より大きく、ｙシールドコイル６ｙの直径は、ｘシールドコイル６ｘの直径より大きくなっている。ｚメインコイル５ｚとｚシールドコイル６ｚとは、ソレノイド状コイルであり、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙをｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙで接続したように、ｚメインコイル５ｚとｚシールドコイル６ｚを接続することはできない。そのため、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙを用いてのインダクタンスの低減は不可能である。そこで、ｚメインコイル５ｚとｚシールドコイル６ｚの間隔を広げることで、インダクタンスを小さくする。このために、第２の実施形態では、ｚシールドコイル６ｚを最も外側に配置し、ｚメインコイル５ｚとの間隔を広げている。これにより、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙのインダクタンス、ｘメインコイル５ｘとｘシールドコイル６ｘのインダクタンス、ｚメインコイル５ｚとｚシールドコイル６ｚのインダクタンスの全てのインダクタンスを、バランスよく低減することができる。

（第３の実施形態）
図１１Ａに、本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場コイル４の、ｘ座標が負でｙ座標が正でｚ座標が負である領域において、主要部であるｙメインコイル５ｙ、ｙシールドコイル６ｙを模式化して透視した斜視図を示す。また、図１１Ｂに、本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場コイル４のｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙのそれぞれを、ｚ−θ平面に展開した展開図を示す。なお、図１１Ｂの横軸のｚ座標は、図４のそれと同様に設定している。すなわち、図１１Ｂの横軸のｚ座標に沿って記載している地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１１Ａの傾斜磁場コイル４の付近に記載した地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応している。また、図１１Ａ、図１１Ｂでは、図５Ａ、図５Ｂと同様に、ｙメインコイル５ｙのコイルパターンを破線で示し、ｙシールドコイル６ｙのコイルパターンを実線で示している。第３の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、互いに隣接するシムトレイ３の１つの隙間に、３つのｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、７３ｙと、３つの内側接続部８１、８２、８３と、３つの外側接続部９１、９２、９３が、配置されている点である。

具体的に、ｙメインコイル５ｙの外側から３巻目に位置するｙメインターン５３ｙは、傾斜磁場コイル４のｚ軸方向の端部付近（ｚ３座標付近）において対向するｙシールドターン６３ｙと、ｙ面間接続配線７３ｙを介して接続している。ｙシールドターン６３ｙは、ｙシールドコイル６ｙの外側から３巻目に位置している。ｙメインターン５３ｙは、ｚ座標のｚ３座標に位置する内側接続部８３において、ｙ面間接続配線７３ｙに接続している。ｙシールドターン６３ｙは、ｚ座標のｚ３座標に位置する外側接続部９３において、ｙ面間接続配線７３ｙに接続している。内側接続部８３と外側接続部９３とは、共にｚ座標のｚ３座標に位置しているが、径方向には離れている。そして、ｙメインターン５３ｙを流れる電流は、ｙ面間接続配線７３ｙを経由して、ｙシールドターン６３ｙを流れる。ｚ３座標の絶対値は、ｚ２座標の絶対値より小さくなっている。

そして、図１１Ａに示すように、３つのｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、７３ｙが配列される方向は、ｚ軸の方向に略平行になっている。同様に、３つの内側接続部８１、８２、８３が配列される方向も、３つの外側接続部９１、９２、９３が配列される方向も、ｚ軸の方向に略平行になっている。３つのｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、７３ｙのθ角座標は、互いに等しくなっている。３つの内側接続部８１、８２、８３のθ角座標も、互いに等しくなる。３つの外側接続部９１、９２、９３のθ角座標も、互いに等しくなる。ｙ面間接続配線７３ｙと内側接続部８３と外側接続部９３とは、ｚ＝ｚ３面の面上に配置されている。これによれば、ｙメインターン５３ｙの領域Ｔ２でθの負の方向に電流を流せる巻線の長さを、図４の第１の実施形態より、短くすることができる。そして、磁気エネルギを小さくでき、インダクタンスも小さくできる。なお、第３の実施形態では、ｙメインターン５４ｙ〜５６ｙとｙシールドターン６４ｙ〜６６ｙを接続していないが、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、７３ｙを用いて接続してもよく、さらに、インダクタンスを小さくできる。また、互いに隣接するシムトレイ３の１つの隙間に、配置するｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、７３ｙの個数を増やしているので、それに要するその隙間の数を減らすことができる。複数の隙間の一部分のみにｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、７３ｙを配置することになる。互いに隣接するシムトレイ３の複数の隙間の中には、ｙ面間接続配線７１ｙ、７２ｙ、７３ｙを配置する必要がないものが生じる。このような隙間には、コイルの電圧端子台などの構造物を配置することができる。

（第４の実施形態）
図１２に、本発明の第４の実施形態に係る傾斜磁場コイル４の、ｚ軸に垂直な平面で切断した断面図を示す。第４の実施形態が、第１〜３の実施形態と異なっている点は、メインコイル５の断面形状が楕円形である点である。ｘ軸方向にその楕円形の長軸を配置することで、メインコイル５（傾斜磁場コイル４、さらには、ＲＦコイル１１（図１参照））の内壁を、横たわった被検体(患者)１２（図１参照）の体形に沿わせることができ、被検体(患者)１２に与える圧迫感を軽減することができる。そして、この相違点に伴い、シールドコイル６の積層順を変更している。第４の実施形態では、内側から外側へ向けて、ｚシールドコイル６ｚ、ｙシールドコイル６ｙ、ｘシールドコイル６ｘの順に積層されている。すなわち、ｘシールドコイル６ｘの直径は、ｙシールドコイル６ｙの直径より大きく、ｙシールドコイル６ｙの直径は、ｚシールドコイル６ｚの直径より大きくなっている。これは、撮像空間１４の中心（ｚ軸）までの距離が、楕円形にしたことにより、ｙメインコイル５ｙに対して、ｘメインコイル５ｘの方が遠くなり、同等の磁気エネルギを発生とするためには、ｘメインコイル５ｘとｘシールドコイル６ｘの間隔を、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙの間隔より広げる必要があるからである。そして、ｙメインコイル５ｙとｙシールドコイル６ｙのインダクタンス、ｘメインコイル５ｘとｘシールドコイル６ｘのインダクタンス、ｚメインコイル５ｚとｚシールドコイル６ｚのインダクタンスの全てのインダクタンスを、バランスよく低減することができる。なお、シールドコイル６の断面形状も楕円形にしてよい。この場合でも、第４の実施形態のシールドコイル６の積層順のままでよい。

１ ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置
２ 磁石装置
２ａ 超電導コイル（メインコイル）
２ｂ 超電導コイル（シールドコイル）
２ｃ 真空容器
２ｄ 輻射シールド
２ｅ 冷媒容器
３ シムトレイ
３ａ 磁性体片（静磁場シム）
４ 傾斜磁場コイル
４ａ 樹脂
５ メインコイル
５ｘ ｘメインコイル
５ｙ ｙメインコイル
５ｚ ｚメインコイル
５１ｘ、５２ｘ、５３ｘ ｘメインターン
５１ｙ、５２ｙ、５３ｙ、５４ｙ、５５ｙ、５６ｙ、５７ｙ ｙメインターン
６ シールドコイル
６ｘ ｘシールドコイル
６ｙ ｙシールドコイル
６ｚ ｚシールドコイル
６１ｘ、６２ｘ、６３ｘ ｘシールドターン
６１ｙ、６２ｙ、６３ｙ、６４ｙ、６５ｙ、６６ｙ ｙシールドターン
７１ｘ、７２ｘ ｘ面間接続配線
７１ｙ、７２ｙ ｙ面間接続配線
８１、８２ 内側接続部
９１、９２ 外側接続部
１１ ＲＦコイル
１２ 被検体(患者)
１３ 可動式ベッド
１４ 撮像空間
Ｂ０ 静磁場
Ｂ_ｚ，ｘ ｘ傾斜磁場
Ｂ_ｚ，ｙ ｙ傾斜磁場
Ｂ_ｚ，ｚ ｚ傾斜磁場
ｘ ｘ軸
ｙ ｙ軸
ｚ 中心軸（ｚ軸）

Claims (4)

1. 磁場強度が傾斜した傾斜磁場を内側に生成するメインコイルと、
   前記メインコイルを囲むように位置し、前記傾斜磁場が外側に漏れるのを抑制するシールドコイルと、
   前記メインコイルと前記シールドコイルとの間に設けられ、前記メインコイルが有する複数のメインターンのそれぞれを、前記シールドコイルが有する複数のシールドターンの内の前記メインターンに対向する前記シールドターンと接続する複数の面間接続配線とを有し、
   複数の前記面間接続配線が配列される方向は、前記メインコイルの中心軸の方向に略平行であり、
   前記メインコイルの中心軸の方向は、水平な方向であり、
   前記メインコイルは、
   水平な方向でかつ前記メインコイルの中心軸に垂直な方向に磁場強度が傾斜したｘ傾斜磁場を生成するｘメインコイルと、
   水平面に垂直な方向に磁場強度が傾斜したｙ傾斜磁場を生成するｙメインコイルとを有し、
   前記シールドコイルは、
   前記ｘ傾斜磁場が外側に漏れるのを抑制するｘシールドコイルと、
   前記ｙ傾斜磁場が外側に漏れるのを抑制するｙシールドコイルとを有し、
   前記面間接続配線は、
   前記ｘメインコイルが有する複数のｘメインターンのそれぞれを、前記ｘシールドコイルが有する複数のｘシールドターンの内の前記ｘメインターンに対向する前記ｘシールドターンと接続する複数の板状のｘ面間接続配線と、
   前記ｙメインコイルが有する複数のｙメインターンのそれぞれを、前記ｙシールドコイルが有する複数のｙシールドターンの内の前記ｙメインターンに対向する前記ｙシールドターンと接続する複数の板状のｙ面間接続配線とを有し、
   前記ｘ面間接続配線と、前記ｙ面間接続配線とは、前記メインコイルの周方向に対向しており、
   前記メインコイルの中心軸に垂直な断面は、水平方向の直径を長径とする楕円であり、
   前記ｘシールドコイルの直径は、前記ｙシールドコイルの直径より大きく、かつ、
   前記ｘメインコイルの直径は、前記ｙメインコイルの直径より小さいことを特徴とする傾斜磁場コイル。
2. 前記メインコイルの中心軸に平行な方向に磁場強度が傾斜勾配したｚ傾斜磁場を生成するｚメインコイルと、
   前記ｚメインコイルを囲むように位置し、前記ｚ傾斜磁場が外側に漏れるのを抑制するｚシールドコイルとを有し、
   前記ｚシールドコイルの直径は、前記ｘシールドコイルの直径より大きく、かつ、前記ｙシールドコイルの直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の傾斜磁場コイル。
3. 請求項１または請求項２に記載の傾斜磁場コイルと、
   前記シールドコイルを囲むように位置し前記メインコイルの中心軸と中心軸が略一致するか略平行であるリング形状であり、磁場強度が空間的に均一な静磁場を前記メインコイルの内側に生成する磁石装置と、
   前記メインコイルと前記シールドコイルの間において長手方向が前記メインコイルの中心軸に略平行になるように配置され、前記傾斜磁場コイルに対して前記長手方向に抜き差し可能であり、前記静磁場の磁場強度の空間的な均一度を高めるための磁性体片を収める複数のシムトレイとを有し、
   複数の前記シムトレイは、前記メインコイルの中心軸周りに所定角度間隔で配置され、
   複数の前記面間接続配線が、互いに隣接する前記シムトレイの隙間に配置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。
4. 互いに隣接する前記シムトレイの複数の隙間の内の一部分のみに前記面間接続配線を配置することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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