JP5887261B2 - 傾斜磁場コイル装置及び磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁場強度が傾斜した傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル装置、及び、これを有する磁気共鳴イメージング装置(以下、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置という)に関する。

ＭＲＩ装置は、撮像空間に静磁場を生成する静磁場磁石と、被検者からの核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）信号を発生させるためのＲＦコイルと、ＮＭＲ信号に位置情報を与えるために傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイル装置とから主に構成される。そして、傾斜磁場コイル装置では、傾斜磁場を生成するメインコイル装置と、メインコイル装置の外側に配置されその漏れ磁場の生成を抑制するシールドコイル装置とが、一体化されている。メインコイル装置とシールドコイル装置は、筒形状をしており、シールドコイル装置の軸長は、メインコイル装置からの漏れ磁場を遮蔽する十分な電磁シールド効果を得るために、メインコイル装置の軸長よりも長くなっている。このため、シールドコイル装置は、メインコイル装置の端部から突出している。一方で、被検者に圧迫感を与えないように、被検者の肩幅の方向に十分なスペースをとることが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。特許文献1では、傾斜磁場コイルの外周面は円筒形状に沿っているが、内周面は被検者の肩幅の方向が他の方向に比べ広くなっている。

特開２０１１−０７２４６１号公報

従来、傾斜磁場コイル装置は、円筒形状をしており、被検者が入るスペースを広げるために、その円筒は薄く形成されている。そのため、メインコイル装置の端部から突出している箇所のシールドコイル装置はさらに薄く形成されることになる。これにより、剛性が低下し、ＭＲＩ装置の稼働時のシールドコイル装置の振動振幅が増大し、メインコイル装置とその端部から突出しているシールドコイル装置との接合界面でのはく離等の損傷が懸念された。

また、特許文献１のように、傾斜磁場コイル装置の外周面は円筒形状のまま、内周面が被検者の肩幅の方向に広くなっていると、傾斜磁場コイル装置が、周方向において局所的に、さらに薄く形成されることになる。これによっても、前記接合界面でのはく離等の損傷が局所的に発生することが懸念された。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、薄く形成しても損傷し難い傾斜磁場コイル装置、及びこれを搭載した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、傾斜磁場と漏れ磁場を発生させる複数のメインコイルを第１樹脂に埋め込み整形したメインコイル装置と、
前記漏れ磁場を抑制する複数のシールドコイルを第２樹脂に埋め込み整形したシールドコイル装置とを有し、
前記シールドコイル装置は、前記メインコイル装置に対向し前記メインコイル装置に固定される対向領域と、前記メインコイル装置から突出した突出領域とを備え、
前記突出領域における前記第２樹脂に、絶縁性の補強材が埋め込まれていることを特徴とする傾斜磁場コイル装置である。

また、本発明は、この傾斜磁場コイル装置と、
時間的かつ空間的に均一な静磁場を発生させる静磁場磁石装置とを有し、
撮像空間において、前記傾斜磁場と前記静磁場とが重なることを特徴とするＭＲＩ装置である。

本発明によれば、薄く形成しても損傷し難い傾斜磁場コイル装置、及びこれを搭載したＭＲＩ装置を提供できる。なお、前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置：水平磁場型）の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置（水平磁場型）を、外装カバーを透視してｚ軸方向から見た側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の縦断面図における、傾斜磁場コイル装置の端部とその周辺を拡大した拡大図である。 補強材の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置に設けられるシールドコイル装置の製造途中の斜視図（その１）である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置に設けられるシールドコイル装置の製造途中の斜視図（その２）である。 本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置に設けられるシールドコイル装置の製造途中の斜視図（その３）である。 本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置に設けられる補強材の斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置の縦断面図における、その端部とその周辺を拡大した拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置の縦断面図における、その端部とその周辺を拡大した拡大図である。 本発明の第４の実施形態に係るＭＲＩ装置（水平磁場型）を、外装カバーを透視してｚ軸方向から見た側面図である。 本発明の第５の実施形態に係るＭＲＩ装置（垂直磁場型）の縦断面図である。

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の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置：水平磁場型）の縦断面図を示す。図１は、被検者１０の体軸方向に沿った平面でＭＲＩ装置１を切断した断面図である。ＭＲＩ装置１によれば、均一な静磁場１２中に置かれた被検者１０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を利用して、被検者１０の物理的、化学的性質を示す断面画像を得ることができる。そして、この断面画像は、特に、医療に用いられている。

ＭＲＩ装置１は、被検者１０が挿入される撮像空間１１に時間的かつ空間的に均一な静磁場１２を発生する静磁場磁石装置６と、その撮像空間１１に静磁場１２に重ねて、位置情報を付与するために空間的に磁場強度が勾配した傾斜磁場１３をパルス状に発生させる傾斜磁場コイル装置２と、被検者１０に高周波パルスを照射し、被検者１０の生体組織の原子核から磁気共鳴信号を発信させるＲＦコイル７と、この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画像を表示するコンピュータシステム（図示省略）と、被検者１０をねかせたまま撮像空間１１へ移動させる移動式ベッド９とを有している。また、ＭＲＩ装置１は、静磁場磁石装置６と傾斜磁場コイル装置２とを覆うように配置される外装カバー８を有している。なお、ＲＦコイル７は、傾斜磁場コイル装置２の撮像空間１１側に配置され、被検者１０から見ると、傾斜磁場コイル装置２を覆っているように見えるので、外装カバー８の一部を兼ねていると考えることができる。また、傾斜磁場コイル装置２とＲＦコイル７は、支持体１４、１５を介して静磁場磁石装置６に固定されている。

静磁場磁石装置６としては、撮像空間１１に発生させる均一な静磁場１２の磁場方向が、水平方向である場合を例に説明する。静磁場磁石装置６には、冷媒で冷却され超電導状態となる超電導コイルのようなコイル６ａを用いても、永久磁石（磁性体）を用いてもよく、両方を用いてもよい。本第１の実施形態では、コイル６ａを用いた場合を例に説明する。すなわち、静磁場磁石装置６は、被検者１０の体軸方向に複数本（図１の例では７本）配置されたリング状のコイル６ａと、このコイル６ａを冷媒の液体ヘリウムとともに収納しコイル６ａを冷却する液体ヘリウム容器６ｄと、真空容器６ｂからの輻射熱をシールドする輻射シールド６ｃと、これらを真空環境下に収納する真空容器６ｂとを有している。真空容器６ｂは、中空円筒形状になっている。中空円筒形状の真空容器６ｂの外周壁と、両端の開口端壁とは、外装カバー８に対向している。中空円筒形状の真空容器６ｂの内周壁は、傾斜磁場コイル装置２の円筒形状の外周壁に対向している。真空容器６ｂは真空耐力を必要とするために、ステンレス鋼の部材を溶接等した構造になっている。撮像空間１１は、円筒形状の静磁場磁石装置６で取り囲まれている。静磁場磁石装置６は、撮像空間１１において、円筒形状の静磁場磁石装置６の中心軸方向（ｚ軸方向）に強力かつ均一な静磁場１２を生成する。被検者１０は、移動式ベッド９により撮像空間１１に運ばれる。

傾斜磁場コイル装置２は、略筒形状をしている。傾斜磁場コイル装置２は、静磁場磁石装置６と同軸の筒形状でその内側に配置されている。傾斜磁場コイル装置２は、撮像空間１１において、磁場の方向が静磁場１２と同じ方向であり、任意の方向に磁束密度（磁場強度）が傾斜した傾斜磁場１３をパルス状に発生させる。傾斜磁場コイル装置２では、通常、図１に示すように、静磁場１２の磁場方向（水平方向）をｚ軸として、ｚ軸と直交する垂直方向にｙ軸を取り、ｚ軸とｙ軸に直交する方向にｘ軸を取り、これらｘ、ｙ、ｚの３方向毎に、その方向に磁場強度が傾斜した傾斜磁場１３を、傾斜磁場コイル装置２は発生できる。例えば、図１に示した傾斜磁場１３の例は、ｙ方向に傾斜した傾斜磁場である。

傾斜磁場コイル装置２は、磁場強度が傾斜した傾斜磁場１３を発生させる筒形状のメインコイル装置３と、その漏れ磁場を抑制する筒形状のシールドコイル装置４とを有している。そして、メインコイル装置３と、シールドコイル装置４とは、層間樹脂２ａによって接着され一体化されている。メインコイル装置３は、筒形状のシールドコイル装置４に挿入されたような形態になっている。シールドコイル装置４の軸長は、メインコイル装置３からの漏れ磁場を遮蔽する十分な電磁シールド効果を得るために、メインコイル装置３の軸長よりも長くなっている。このため、シールドコイル装置４は、メインコイル装置３の端部から突出している。シールドコイル装置４は、メインコイル装置３に対向しメインコイル装置３に固定される対向領域Ａ１と、メインコイル装置３から突出した突出領域Ａ２とを有している。ＭＲＩ装置１において被検者１０が入るスペースを広げるために、傾斜磁場コイル装置２の筒形状は薄く形成されている。筒形状のメインコイル装置３とシールドコイル装置４も、薄く形成されている。このように薄いメインコイル装置３とシールドコイル装置４とは、ボビンレスコイルにより形成することができる。このため、シールドコイル装置４の突出領域Ａ２も薄くなっている。そこで、突出領域Ａ２には、絶縁性の補強材５が設けられている。補強材５は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の絶縁性の部材で作られている。補強材５によれば、突出領域Ａ２における剛性を高め、ＭＲＩ装置１の稼働時のシールドコイル装置４の突出領域Ａ２における振動振幅が低減し、突出領域Ａ２の根本側のメインコイル装置３とシールドコイル装置４の接合界面でのはく離等の損傷の発生を抑制できる。補強材５は、シールドコイル装置４のメインコイル装置３（層間樹脂２ａ）の側に配置されている。前記補強材５は、突出領域Ａ２だけでなく、前記対向領域Ａ１にも延在している。補強材５の突出領域Ａ２における軸方向（ｚ軸方向）の長さＬ１は、補強材５の対向領域Ａ１における軸方向の長さＬ２に略等しくなっている（Ｌ１＝Ｌ２）。

傾斜磁場コイル装置２の撮像空間１１側には、被検者１０に高周波パルス磁場を照射するＲＦコイル７が設けられている。ＲＦコイル７は、略円筒形状であり、静磁場磁石装置６や傾斜磁場コイル装置２と同軸となりｚ軸に一致する中心軸を、有している。

外装カバー８は、静磁場磁石装置６と、傾斜磁場コイル装置２と、ＲＦコイル７とを覆うが、図１のように外装カバー８にＲＦコイル７が嵌め込まれ、ＲＦコイル７が外装カバー８を兼ねていてもよい。外装カバー８は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の絶縁性の部材で作られている。ＲＦコイル７は、傾斜磁場コイル装置２の撮像空間１１側の内壁面に設置してもよい。シールドコイル装置４の突出領域Ａ２には、メインコイル装置３が設けられていないので、外装カバー８の開口部の径を外側ほど広げたラッパ形状にできる。これによっても、被検者１０に圧迫感を与えないようにすることができる。

図２に、本発明の第１の実施形態に係るＭＲＩ装置（水平磁場型）１を、外装カバー８を透視してｚ軸方向から見た側面図を示す。静磁場磁石装置６と、傾斜磁場コイル装置２のシールドコイル装置４は、ｚ軸を中心軸とする略円筒形状になっている。傾斜磁場コイル装置２のメインコイル装置３と、ＲＦコイル７は、断面が略楕円形状の筒であり、ｙ軸方向の内径（長さ）より、ｘ軸方向の内径（長さ）が大きくなっている。これにより、被検者１０（図１参照）は、その肩幅の方向（ｘ軸方向）に十分なスペースを確保でき、ゆったり横たわることができる。これにより、被検者１０は圧迫感から開放される。そして、傾斜磁場コイル装置２のメインコイル装置３とシールドコイル装置４の間隔Ｄ２（層間樹脂２ａの厚さ）が、ｚ軸周りの周方向で異なっている。具体的には、ｚ軸からｘ軸方向へ向かった箇所における間隔Ｄ２（層間樹脂２ａの厚さ）は、周方向において極小（最小）になり、層間樹脂２ａは局所的に薄く形成されている。

層間樹脂２ａには、シムと呼ばれる磁性体の小片（鉄片）を配置するために、複数のシムトレイ１６が設けられている。複数のシムトレイ１６は、周方向に沿って等間隔に並べられている。シムトレイ１６毎に、異なる質量の磁性体（シム）を配置することで、静磁場磁石装置６が生成した撮像空間１１における静磁場１２の均一性を、ＭＲＩ装置１以外の装置が生成した磁場の影響を含めて、所定値以上に高め、その磁場強度が均一となるように調整することができる。

また、メインコイル装置３は、傾斜磁場を発生させるメインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘを有している。メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘは、第１樹脂３ａに埋め込まれ、筒形状に整形されている。

また、シールドコイル装置４は、前記漏れ磁場を抑制するシールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘと、前記補強材５と、スペーサ４ｂと、絶縁シート４ｃとを有している。シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘは、第２樹脂４ａに埋め込まれ、円筒形状に整形されている。前記補強材５とスペーサ４ｂも、第２樹脂４ａに埋め込まれている。補強材５とスペーサ４ｂは、それぞれ、シールドコイル装置４の周方向に複数個配置されている。そして、互いに隣接する補強材５同士の間と、互いに隣接する補強材５とスペーサ４ｂの間には、第２樹脂４ａが充填され、互いを固定している。互いに隣接する補強材５同士の周方向の間隔Ｄ３は、１ｍｍ〜数十ｍｍ程度になっている。間隔Ｄ３を設けるのは、シールドコイル装置４を一体化するために充填する第２樹脂４ａの流動性を確保し、シールドコイル装置４内に空隙が発生することを防ぐためである。互いに隣接する補強材５とスペーサ４ｂの周方向の間隔も、１ｍｍ〜数十ｍｍ程度になっている。なお、図２では、隣接する補強材５同士の間隔Ｄ３を、隣接する補強材５とスペーサ４ｂの間隔より狭く描いたがこれに限らない。間隔Ｄ３は隣接する補強材５とスペーサ４ｂの間隔と等しくても、より広くてもよい。なお、本明細書において、数十ｍｍとは、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下を意味する。

また、隣り合うスペーサ４ｂ同士の周方向の間隔Ｄ４は、５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度になっている。補強材５とスペーサ４ｂの表面は、シールドコイル装置４の側面（シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘ）に沿っている。補強材５の周方向の幅Ｗ１と、スペーサ４ｂの周方向の幅Ｗ２とは、１０ｍｍ〜数十ｍｍ程度になっている。このため、幅Ｗ１と幅Ｗ２とが小さいと、補強材５とスペーサ４ｂを略直方体の棒（板）と見なせるが、大きくなると湾曲した板形状となる。なお、図２では、幅Ｗ１を幅Ｗ２より小さく描いたが、これに限らない。幅Ｗ１は幅Ｗ２と等しくても、より大きくてもよい。

また、補強材５とスペーサ４ｂと絶縁シート４ｃとは、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘに対して、メインコイル装置３（層間樹脂２ａ）の側に配置されている。絶縁シート４ｃは、周方向の全周にわたって、片側が層間樹脂２ａに接着し、その反対側が第２樹脂４ａに接着している。また、補強材５とスペーサ４ｂは、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘを構成するコイル導体が設置される仮想円筒曲面Ｓ上に設置されている。すなわち、補強材５とスペーサ４ｂは、仮想円筒曲面において、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘに接している。仮想円筒曲面Ｓは、ｚ軸を中心軸とする円筒形状であり、距離Ｄ１を半径としている。複数のスペーサ４ｂは、周方向に等間隔に配置されている。隣り合うスペーサ４ｂの間に、複数（図２の例では２本）の補強材５が配置されている。

図３に、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２の縦断面図における、その端部とその周辺を拡大した拡大図を示す。この図３の拡大図は、図１のｙ軸の正の側で、かつ、ｚ軸の負の側の領域内の一部を拡大したものである。メインコイル装置３は、ｘ、ｙ、ｚ方向毎に独立に傾斜磁場１３（図１参照）を発生させるために、３層のメインコイル３ｚと３ｙと３ｘを有している。また、シールドコイル装置４は、３層のメインコイル３ｚと３ｙと３ｘそれぞれに対応して漏れ磁場を抑制する３層のシールドコイル４ｚと４ｙと４ｚを有している。なお、メインコイル３ｚとシールドコイル４ｚとは、それぞれのコイル導体が管状になっている。この管内に冷媒を流すことができ、メインコイル３ｚとシールドコイル４ｚ、さらには、傾斜磁場コイル装置２を冷却可能になっている。このような構成の傾斜磁場コイル装置２は、アクティブシールドタイプと呼ばれ、静磁場１２と傾斜磁場１３の磁場強度が共に強く、高速な傾斜磁場パルスを発生するＭＲＩ装置１において、一般的に用いられている。そして、３層のメインコイル３ｚと３ｙと３ｘの層間には、図示を省略したが、ＦＲＰ材などの絶縁シートが挟まれている。同様に、３層のシールドコイル４ｚと４ｙと４ｚの層間には、図示を省略したが、ＦＲＰ材などの絶縁シートが挟まれている。メインコイル装置３では、３層のメインコイル３ｚと３ｙと３ｘと層間の絶縁シートが、第１樹脂３ａによって層状に接着され一体化している。シールドコイル装置４では、３層のシールドコイル４ｚと４ｙと４ｘと層間の絶縁シートと補強材５とスペーサ４ｂと絶縁シート４ｃが、第２樹脂４ａによって層状に接着され一体化している。

前記のアクティブシールドタイプの傾斜磁場コイル装置２においては、メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘより、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘは、ｚ軸方向に長くなっている。そして、アクティブシールドタイプの傾斜磁場コイル装置２では、メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘとシールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘとは直列に接続され、メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘを流れる電流の大きさは、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘを流れる電流の大きさと略等しく、それらの電流方向は互いに、略反対方向になっている。メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘとシールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘとは近接して配置されているので、メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘの存在する領域に発生している前記静磁場１２（図１参照）の磁場強度と方向は、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘの存在する領域に発生している前記静磁場１２の磁場強度と方向と略等しくなっている。この静磁場１２により、メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘと、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘに、電磁力（ローレンツ力）が作用する。メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘと、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘとでは、電流の大きさは等しいが、電流方向が反対方向なので、それぞれに作用する電磁力の方向は互いに反対方向になっている。メインコイル３ｚ、３ｙ、３ｘとシールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘとが対向して配置されている対向領域Ａ１では、電磁力は相殺され、その重心は運動（振動）しない。一方、シールドコイル４ｚ、４ｙ、４ｘのみが配置されている突出領域Ａ２では、電磁力は相殺されず作用し、突出領域Ａ２を振動させる。この振動は、メインコイル装置３からシールドコイル装置４を剥がす方向に運動する。しかし、補強材５は、この振動の振幅を小さくするので、その剥がれを抑制することができる。

補強材５の突出領域Ａ２における軸方向（ｚ軸方向）の長さＬ１は、補強材５の対向領域Ａ１における軸方向の長さＬ２に略等しくなっている（Ｌ１＝Ｌ２）。すなわち、ｚ軸方向位置において、補強材５の中央の位置Ｐ１が、メインコイル装置３の端面の位置Ｐ２に略一致している。そして、長さＬ１とＬ２は、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内になっている。この範囲内であり、Ｌ１＝Ｌ２の関係があれば、十分な振動抑制効果が得られることを、有限要素法によるシミュレーションで確認している。すなわち、対向領域Ａ１の全域にわたって補強材５を取り付ける必要は無く、容易かつ低コストに補強することができる。また、補強材５の長さが短くその間に第２樹脂４ａを容易かつ確実に充填でき、隣接する補強材５同士を強固かつ確実に固定できる。

図４Ａに、補強材５の斜視図を示す。以下では、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２の製造方法、特に、シールドコイル装置４の製造方法について説明する。それらの製造方法では、図４Ａに示すように直方体の形状をした補強材５を用いた場合を例に説明する。

図４Ｂに、本発明の第１の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２に設けられるシールドコイル装置４の製造途中の斜視図（その１）を示す。シールドコイル装置４は、いわゆるボビンレスコイルであり、その製造方法では、まず、仮ボビン１７を用意する。仮ボビン１７は、円筒形状のベース１７ａと、複数（図４Ｂの例では４つ）に分割され全体では円筒形状の可動壁１７ｃと、ベース１７ａに対して可動壁１７ｃを移動可能な可変スペーサ１７ｂとを有している。可動壁１７ｃを移動させることで、可動壁１７ｃがなす円筒形状の外径を拡縮できる。そして、シールドコイル装置４の製造方法では、可動壁１７ｃがなす円筒形状の外径を、所定のシールドコイル装置４の内径に略等しくなるように、可変スペーサ１７ｂを用いて設定する。次に、仮ボビン１７の可動壁１７ｃに、ガラスエポキシ製の薄い絶縁シート４ｃを巻き付け、仮固定用ワックス等を使って仮固定する。この絶縁シート４ｃ上に、複数の補強材５と、補強材５より長いスペーサ４ｂを貼り付ける。スペーサ４ｂは、直方体の形状をしており、仮ボビン１７の周方向に等間隔に配置される。スペーサ４ｂの長手方向は、仮ボビン１７の軸方向に平行になっている。スペーサ４ｂは、仮ボビン１７の軸方向の一方の端部から他方の端部に達している。補強材５の長手方向の長さは、スペーサ４ｂの長手方向の長さの半分より短くなっており、仮ボビン１７（スペーサ４ｂ）の軸方向の両端にそれぞれ設けられている。すなわち、仮ボビン１７（スペーサ４ｂ）の一端の側に設けられた補強材５は、その他端の側に設けられた補強材５から離れている。補強材５は、その両端において、仮ボビン１７の軸方向に沿って複数本配置されている。補強材５は、スペーサ４ｂの間に配置されている。補強材５同士の間と、補強材５とスペーサ４ｂの間には、隙間が設けられ、第２樹脂４ａ（図３参照）が容易に充填可能になっている。これにより、両端には、補強材５とスペーサ４ｂによるリングが形成されることになる。逆に、補強材５をはじめからリング形状にしてもよい。この場合は、リング形状の補強材５を両端に配置し、それらの間にスペーサ４ｂを渡せばよい。補強材５とスペーサ４ｂには、セラミックスやガラスエポキシ等の樹脂を用いることができる。補強材５とスペーサ４ｂにガラスエポキシ等の樹脂を用いる場合は、その樹脂で紡糸し、その糸で布を作り（シート化）、その布を積層しその樹脂を含浸させて互いに接着する等して、それらの強度を高めている。紡糸した糸（樹脂）は、光学的に偏光する特性を有するので、それらが密集している補強材５やスペーサ４ｂと、第２樹脂４ａとは、ガラスエポキシ等の同種の樹脂であっても、それぞれの領域を明確に区別することができる。

次に、図５に示すように、補強材５とスペーサ４ｂの上から、シールドコイル４ｚとなるコイル導体４ｄを巻く。補強材５とスペーサ４ｂ、特に、スペーサ４ｂにより、シールドコイル４ｚを、軸方向に一定の直径で巻くことができる。このため、スペーサ４ｂの径方向の厚さは、補強材５の径方向の厚さに等しいか、より厚いことが好ましい。また、隣り合うスペーサ４ｂ同士の周方向の間隔Ｄ４は、可動壁１７ｃの外径（シールドコイル装置４の内径）に対して十分小さく１０分の１以下程度であればよく、５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度になっている。そして、これにより、傾斜磁場の乱れを抑えることができる。また、コイル導体４ｄは、実質的に、仮ボビン１７に巻きつけられるので、所望の張力を作用させて巻くことができる。

次に、図６に示すように、シールドコイル４ｙと、シールドコイル４ｘとを用意し、シールドコイル４ｚ（仮ボビン１７）上の所定の位置に張り付ける。４枚のシールドコイル４ｙは、ｙ軸方向から仮ボビン１７（シールドコイル４ｚ）を挟むような位置に貼り付けられる。４枚のシールドコイル４ｘは、ｘ軸方向から仮ボビン１７（シールドコイル４ｚ）を挟むような位置に貼り付けられる。なお、図６では、シールドコイル４ｙ、４ｘを板形状として模式的に示したが、実際には渦状のパターンが切られている。また、シールドコイル４ｚと４ｙと４ｘの層間には、絶縁シートが設けられている。そして、シールドコイル４ｚと４ｙと４ｘと補強材５とスペーサ４ｂと絶縁シート４ｃとが形成する隙間に、とけた第２樹脂４ａを流し込み、封止する。第２樹脂４ａが固化すると、それらは互いに接着し一体化する。最後に、仮固定用ワックスを融かし、仮ボビン１７の可動壁１７ｃの外径を、可変スペーサ１７ｂを用いて縮小させる。これにより、可動壁１７ｃは、シールドコイル装置４から離れ、仮ボビン１７をシールドコイル装置４から取り外すことができる。なお、仮固定用ワックスを用いずに、仮ボビン１７をシールドコイル装置４から取り外せる場合は、仮固定用ワックスを省いてもよく、さらに、絶縁シート４ｃを省いてもよい。この場合、補強材５とスペーサ４ｂは、シールドコイル４ｚがシールドコイル装置４の内周面から露出するのを防ぐことができる。メインコイル装置３は、一般的なボビンレスコイルの製造方法を用いて製造することができる。完成したシールドコイル装置４とメインコイル装置３を同心軸上に位置合わせし、シールドコイル装置４とメインコイル装置３の間にとけた層間樹脂２ａを注入し、封止する。層間樹脂２ａが固化すると、シールドコイル装置４とメインコイル装置３は互いに接着し一体化し、傾斜磁場コイル装置２が完成する。なお、第２樹脂４ａと層間樹脂２ａには、ガラスエポキシ等を用いることができる。

（第２の実施形態）
図７Ａに、本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２に設けられる補強材５の斜視図を示す。第２の実施形態の補強材５が、第１の実施形態の補強材５と異なっている点は、溝５ａを有している点である。そして、これに伴って、溝５ａの深さの分だけ、補強材５の厚さが厚くなっている。

図７Ｂに、本発明の第２の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２の縦断面図における、その端部とその周辺を拡大した拡大図を示す。第２の実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、補強材５に設けられた溝５ａの中に、シールドコイル４ｚのコイル導体４ｄが埋め込まれている点である。溝５ａの深さは、シールドコイル４ｚのコイル導体４ｄの高さに略一致している。これによれば、補強材５の厚さを、シールドコイル４ｚのコイル導体４ｄの高さの分だけ厚くできるので、補強材５の剛性をより高め、補強効果をより高くすることができる。さらには、コイル導体４ｄの下の補強材５厚さはより薄くすることが可能となるため、シールドコイル装置４の厚さをより薄くすることができる。また、シールドコイル４ｚのコイル導体４ｄが、溝５ａによって位置決めされるので、シールドコイル４ｚのコイル導体４ｄの巻きのばらつきを低減することができる。

（第３の実施形態）
図８に、本発明の第３の実施形態に係る傾斜磁場コイル装置２の縦断面図における、その端部とその周辺を拡大した拡大図を示す。第３の実施形態の補強材５が、第１の実施形態の補強材５と異なっている点は、隣り合うコイル導体４ｄの間に設けられる第１補強材５ｂが、追加されている点である。製造する際には、シールドコイル４ｚのコイル導体４ｄを巻き付けた後に、隣り合うコイル導体４ｄの間に第１補強材５ｂを取り付ける。これによっても、補強効果を高めることができる。また、隣り合うコイル導体４ｄの相対位置（距離）が、第１補強材５ｂによって規定されるので、シールドコイル４ｚのコイル導体４ｄの巻きのばらつきを低減することができる。

（第４の実施形態）
図９に、本発明の第４の実施形態に係るＭＲＩ装置（水平磁場型）１を、外装カバー８を透視してｚ軸方向から見た側面図を示す。第４の実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、第１の実施形態では補強材５が周方向に均一に配置されていたところ、第４の実施形態では補強材５が周方向に不均一に配置されている点である。具体的には、メインコイル装置３とシールドコイル装置４の間隔Ｄ２は、周方向に変化しており、間隔Ｄ２の広い方の第１範囲Ｒ１における補強材５の分布密度は、間隔Ｄ２の狭い方の第２範囲Ｒ２における補強材５の分布密度より低くなっている。第２範囲Ｒ２では、傾斜磁場コイル装置２の厚さが他の第１範囲Ｒ１等に比して薄いため、この範囲での振動振幅は最も大きくなることが予測される。そこで、第２範囲Ｒ２における補強材５の分布密度を、他の領域より高くしている。補強材５の本数を減らすことができ、コストを低減できる。

（第５の実施形態）
図１０に、本発明の第５の実施形態に係るＭＲＩ装置（垂直磁場型）１の縦断面図を示す。第５の実施形態が、第１の実施形態と異なっている点は、水平磁場型ではなく、垂直磁場型である点である。これに伴い、静磁場磁石装置６（真空容器６ｂ）は、上下一対の円盤形状になっている。傾斜磁場コイル装置２も、上下一対の円盤形状になっている。ＲＦコイル７も、上下一対の円盤形状になっている。外装カバー８も、円盤形状になっている。なお、静磁場１２の磁場方向（垂直方向）をｚ軸として、ｚ軸と直交する水平方向にｘ軸を取り、ｚ軸とｘ軸に直交する方向にｙ軸を取っている。これにより、図１０に示した傾斜磁場１３の例は、ｘ方向に傾斜した傾斜磁場を示している。

また、傾斜磁場コイル装置２のメインコイル装置３は、上下一対の円盤形状になっている。傾斜磁場コイル装置２のシールドコイル装置４も、上下一対の円盤形状になっている。メインコイル装置３とシールドコイル装置４とは、それぞれの互いに対向する面同士が、層間樹脂２ａによって接着されている。シールドコイル装置４の円盤形状の直径は、メインコイル装置３からの漏れ磁場を遮蔽する十分な電磁シールド効果を得るために、メインコイル装置３の円盤形状の直径よりも長くなっている。このため、シールドコイル装置４は、メインコイル装置３の端部から突出している。シールドコイル装置４は、メインコイル装置３に対向しメインコイル装置３に固定される対向領域Ａ１と、メインコイル装置３から突出した突出領域Ａ２とを有している。このため、シールドコイル装置４の突出領域Ａ２のある傾斜磁場コイル装置２の端部（外周部）は薄くなっている。そこで、突出領域Ａ２には、絶縁性の補強材５が設けられている。補強材５は、突出領域Ａ２だけでなく、対向領域Ａ１にも延在している。補強材５によれば、突出領域Ａ２における剛性を高め、ＭＲＩ装置１の稼働時のシールドコイル装置４の突出領域Ａ２における振動振幅が低減し、突出領域Ａ２の根本側のメインコイル装置３とシールドコイル装置４の接合界面でのはく離等の損傷の発生を抑制できる。補強材５の突出領域Ａ２における径方向（例えば、ｘ軸方向）の長さＬ１は、補強材５の対向領域Ａ１における径方向の長さＬ２に略等しくなっている（Ｌ１＝Ｌ２）。すなわち、シールドコイル装置４の円盤形状の径方向位置（例えば、ｘ軸方向位置）において、補強材５の中央の位置がメインコイル装置３の端面の位置に略一致している。これによれば、前記振動振幅を確実に低減することができる。なお、第５の実施形態では、コイル導体４ｄを巻かないので、第１の実施形態のスペーサ４ｂを省くことができる。また、第５の実施形態では、補強材５の形状として、直方体の板だけでなく、平面視が扇形、又は、周方向に連続したドーナツ状の板を用いることができる。

そして、本発明は、前記した第１〜第５の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した第１〜第５の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１ 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置
２ 傾斜磁場コイル装置
２ａ 層間樹脂
３ メインコイル装置
３ｘ、３ｙ、３ｚ メインコイル
３ａ 第１樹脂
４ シールドコイル装置
４ｘ、４ｙ、４ｚ シールドコイル
４ａ 第２樹脂
４ｂ スペーサ
４ｃ 絶縁シート
４ｄ シールドコイルを構成するコイル導体
５ 補強材
５ａ 補強材の溝
５ｂ 第１補強材
６ 静磁場磁石装置
６ａ コイル
６ｂ 真空容器
６ｃ 輻射シールド
６ｄ 液体ヘリウム容器
７ ＲＦコイル
８ 外装カバー
９ 移動式ベッド
１０ 被検者
１１ 撮像空間
１２ 静磁場およびその方向を示す矢印
１３ 傾斜磁場およびその方向を示す矢印
１４、１５ 支持体
１６ シムトレイ
１７ 仮ボビン
１７ａ ベース
１７ｂ 可変スペーサ
１７ｃ 可動壁
Ａ１ 対向領域
Ａ２ 突出領域
Ｄ１ 補強材のコイル導体設置面から中心軸までの距離
Ｄ２ メインコイル装置とシールドコイル装置の間隔
Ｄ３ 隣接する補強材の間隔
Ｄ４ 隣り合うスペーサ同士の周方向の間隔（５０ｍｍ〜１５０ｍｍ）
Ｌ１ 補強材の突出領域における軸方向の長さ（５０ｍｍ〜１５０ｍｍ）
Ｌ２ 補強材の対向領域における軸方向の長さ（５０ｍｍ〜１５０ｍｍ）
Ｐ１ 補強材の中央の位置
Ｐ２ メインコイル装置の端面の位置
Ｒ１ 第１範囲（広間隔範囲）
Ｒ２ 第２範囲（狭間隔範囲）
Ｓ 仮想円筒曲面
Ｗ１ 補強材の周方向の幅（１０ｍｍ〜数十ｍｍ）
Ｗ２ スペーサの周方向の幅（１０ｍｍ〜数十ｍｍ）

Claims (16)

1. 傾斜磁場と漏れ磁場を発生させる複数のメインコイルを第１樹脂に埋め込み整形したメインコイル装置と、
   前記漏れ磁場を抑制する複数のシールドコイルを第２樹脂に埋め込み整形したシールドコイル装置とを有し、
   前記シールドコイル装置は、前記メインコイル装置に対向し前記メインコイル装置に固定される対向領域と、前記メインコイル装置から突出した突出領域とを備え、
   前記突出領域における前記第２樹脂に、絶縁性の補強材が埋め込まれていることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
2. 前記メインコイル装置と前記シールドコイル装置とは、略円盤形状であり、
   前記メインコイル装置と前記シールドコイル装置とは、それぞれの互いに対向する面同士が接着されていることを特徴とする請求項１に記載の傾斜磁場コイル装置。
3. 前記メインコイル装置と前記シールドコイル装置とは、略筒形状であり、
   前記メインコイル装置は、前記シールドコイル装置の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の傾斜磁場コイル装置。
4. 前記シールドコイル装置は、略円筒形状であり、
   前記メインコイル装置と前記シールドコイル装置の間隔が、周方向で異なることを特徴とする請求項３に記載の傾斜磁場コイル装置。
5. 前記補強材の前記シールドコイルを構成するコイル導体が設置される面から前記シールドコイル装置の円筒形状の中心軸までの距離を半径とした仮想円筒曲面に接する位置に、前記コイル導体を設置するための表面を有したスペーサが、前記対向領域において前記第２樹脂に埋め込まれていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の傾斜磁場コイル装置。
6. 前記補強材と前記スペーサの周方向の幅は、１０ｍｍ〜数十ｍｍの範囲内であり、
   前記補強材の前記突出領域における軸方向の長さは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内であり、
   隣り合う前記スペーサ同士の周方向の間隔は、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の傾斜磁場コイル装置。
7. 前記メインコイルと前記シールドコイルとは、ボビンレスコイルであることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
8. 前記メインコイル装置と前記シールドコイル装置の間隔が異なる、広い方の第１範囲と狭い方の第２範囲とでは、前記第２範囲における前記補強材の分布密度は、前記第１範囲におけるそれより高くなっていることを特徴とする請求項４に記載の傾斜磁場コイル装置。
9. 前記補強材は、前記シールドコイル装置の周方向に複数個配置され、
   互いに隣接する前記補強材の間には、前記第２樹脂が充填されていることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
10. 前記補強材の表面は、前記シールドコイル装置の側面に沿っていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
11. 前記補強材は、前記シールドコイルに対して前記メインコイル装置の側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
12. 前記補強材には、溝が設けられ、
    前記溝の中に、前記シールドコイルを構成するコイル導体が設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
13. 前記補強材は、隣り合う前記コイル導体の間に設けられる第１補強材を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
14. 前記補強材は、前記対向領域に延在していることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
15. 前記シールドコイル装置の筒形状の軸方向位置又は円盤形状の径方向位置において、
    前記補強材の中央の位置が前記メインコイル装置の端面の位置に略一致していることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置。
16. 請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイル装置と、
    時間的かつ空間的に均一な静磁場を発生させる静磁場磁石装置とを有し、
    撮像空間において、前記傾斜磁場と前記静磁場とが重なることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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