JPH0515507A - 均一磁場コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】撮像断面を対称軸に直角な面に限定することに
よって、軸長が短く、低価格の均一磁場コイルにする。 【構成】３対の超電導コイルからなる均一磁場コイルが
生成する均一磁場空間を、軸方向に短い回転楕円体に外
接する空間に設定することによって、均一磁場空間の体
積が小さくてよいので、２対の超電導コイルで所定の均
一度を確保することができ、軸方向の長さを短くなる。
更に、軸方向長さが短縮することから、同じ均一磁場強
度を得るに要する総アンペアターンが低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空心の複数のリング
コイルからなりその内部空間に所定の均一度と寸法を満
足する磁場を生成する均一磁場コイル、特に医療診断に
使用される核磁気共鳴コンピュータ断層撮影装置（以下
ＭＲＩ装置という）用の超電導マグネットに使用される
均一磁場コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ用マグネットは均一磁場空間を生
成する均一磁場コイル、均一磁場空間内にｘ，ｙ，ｚの
３方向の傾斜磁場を生成する３つの傾斜磁場コイル及び
均一磁場コイルの均一度を補正するための補正磁場を生
成する補正コイルとしてのシムコイル等によって構成さ
れている。

【０００３】均一磁場コイルは、コイル内に被検体であ
る人体を収納するために、内径が１ｍ前後の複数のリン
グ状のコイル配列で構成され，被検体を診断するに足る
断層像を得るためには、被検体が収納されるコイル内空
間部における磁場の強さに百万分の１のレベルの均一性
が求められる。この磁場の強度とその均一性を満たすた
めに、同軸配置のリングコイルを複数個組み合わせて磁
場の均一度の最も良い配置、巻数を選んで均一磁場コイ
ルを構成する方法が知られている。

【０００４】所定の均一磁場空間を確保するためには均
一磁場コイルそのものがある程度大きいことが必要であ
るが、前述のように限られた部屋の空間内に収納される
ためにはその大きさに限界があるので装置が小さい方が
汎用性に富むことになり、コストの面からもＭＲＩマグ
ネットは小さい方が良いので、なるべく小さい均一磁場
コイルでより大きな均一空間を確保するのが望ましい。
均一磁場コイルが小さい方が良いといってもその中に被
検体が入りその外側に高周波コイル、傾斜磁場コイルな
どの多数のコイルが入り、超電導マグネットの場合は均
一磁場コイルはクライオスタットに収納されてその中で
熱絶縁のための寸法も必要であることから均一磁場コイ
ルの内径にも最小寸法があり、概ねその直径は１ｍ前後
である。

【０００５】一方、均一磁場空間の大きさは被検体の大
きさに関係し、概ね４０cm直径程度の球が均一磁場空間
として要求されるのが普通であり、この４０cmの寸法は
ボア径と称されている。また、超電導マグネットの場合
はその発生磁場が０．５Ｔ乃至２Ｔであり、常電導マグ
ネットが０．１Ｔ前後であるのに対して約１０倍の大き
さなので、要求される均一度も１桁高い数PPM の高い均
一度が要求される。

【０００６】図３は従来の２対のリングコイルからなる
均一磁場コイルを示す断面図である。２対の均一磁場コ
イルは主に常電導ＭＲＩマグネットに使用されている
が、この図は後述の３対の均一磁場コイルとの比較のた
めに超電導ＭＲＩマグネットに採用したものとしてその
断面寸法を設定してある。均一磁場コイル１は２対の合
計４つのリングコイル１１，１２，１３，１４からなっ
ていて、それぞれがｚ座標軸でもある対称軸１００を共
有しており、リングコイル１１と１４と、及びリングコ
イル１２と１３とはそれぞれ対称面１１０に対して対称
である。対称面１１０は図ではｒ座標軸として直線で図
示してあるが、この面上にｘ座標軸、ｙ座標軸を定義す
ることができ、これらと前述のｚ座標軸とで三次元直角
座標系を形成する。対称軸１００と対称面１１０の交点
Ｇは原点であり、この原点Ｇを中心とする球である均一
磁場空間２００が形成される。リングコイル１１，１
２，１３，１４のそれぞれのｚ方向、ｒ方向位置、アン
ペアターンなどはこの均一磁場空間内の磁場の均一度が
所定の値以下になるように設定される。

【０００７】周知のように２対のリングコイルからなる
均一磁場コイルの場合、磁束密度分布をルジャンドル関
数による級数展開をしたときの各項の係数のうち、奇数
項はリングコイルの配置の対称性から全て０であり、２
次から６次の３つの偶数項はリングコイルの配置、アン
ペアターンの比率を適切に設定することによって消去す
ることができる。０次の項は原点の磁束密度の均一磁場
強度を表す項なので、磁場を乱す成分は８次の項が主成
分となる。

【０００８】一般に均一磁場コイル１が生成するｚ方向
磁束密度Ｂ_Z は次式のように級数展開することができ
る。 ここで、 Ａ_n ；ｎ次の項の係数（ｎは偶数のみ） Ｐ_n ；ｎ次のルジャンドル関数 θ ；ｚ座標軸からｒ座標軸に向かう角度 ρ ；原点からの距離 なお、ｚ＝ρ cosθ、ｒ＝ρ sinθである。

【０００９】前述のように均一磁場コイル１が生成する
磁場は２，４，６次が消去されるので次式となる。均一
磁場空間２００内では１０次の項は８次の項に比べて小
さいのでその磁場の歪みは次式の第２項である８次の項
だけを考慮すれば概ね充分である。 Ｂ_Z ＝ Ａ₀ ＋Ａ₈ Ｐ₈ (cosθ) ρ⁸ ＋・・・ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）

【００１０】図４は図３の均一磁場空間２００を含む空
間の磁束分布の等磁束密度分布図である。この図におい
て、横軸は図３の対称面１１０でもあるｒ座標軸、縦軸
はｚ座標軸であり、原点Ｇを中心として半径２５cmの空
間を図示してある。近くに１と図示してある曲線は原点
Ｇの磁束密度に対して１ppm 大きい磁束密度の境界を示
しており、この曲線上は丁度1ppm大きい位置である。同
じようにして近くに−1 と図示してある曲線は１ppm 小
さい磁束密度、５、−５はそれぞれ５ppm 、−５ppm の
境界を表している。なお、この均一磁場を生成した均一
磁場１の諸元は次の通りである。なお、リングコイル１
１，１２，１３，１４は線状に近似して断面形状が結果
に関係しないように単純化してある。 表１ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 番号 ｒ（cm) ｚ（cm) アンペアターン（AT) ─────────────────────────────── １１ ５３０． ４９８．５９ ２６６１７４．６１ １２ ５３０． １２８．８９ １１７７５３．２１ １３ ５３０． １２８．８９ １１７７５３．２１ １４ ５３０． ４９８．５９ ２６６１７４．６１ ──────────────────────────────── アンペアターン合計 ７６７８５５．６ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

【００１１】また、このときの各次数の係数の値は次表
となる。ただし、各次数の係数値は前述のＡ_n に図３の
半径である０．２５（ｍ）のｎ乗を掛けた値である。

【００１２】図４から判るように、それぞれの曲線は原
点に向かって凸になっており、類似の曲線が４つある。
ｒ座標軸とｚ座標軸近傍のは半分ずつが図示されてい
る。４つのく凸曲線は＋−が交互に現れており、磁束密
度は周方向に対して波うった分布になっており、図示の
４分の１周で２周期分、全周で８周期分の波うちがある
ことなり、この波うちが主として８次の項によるもので
ある。

【００１３】均一磁場空間の定義上曲線と曲線の間の切
れ込んだ部分は意味はないので、それぞれの凸部の先端
を結んだ大略円で囲われる空間がその曲線で決まる均一
度を満足する均一磁場空間と定義することができる。均
一度はその空間内の最大磁束密度と最小磁束密度との差
の比率として定義されるので、例えば、±５ppm の曲線
の凸部先端を連ねた空間は均一度が１０ppm の均一磁場
空間となる。この図での１０ppm 均一磁場空間の半径は
約２５cmである。

【００１４】図５は従来の３対のリングコイルからなる
均一磁場コイルを示す断面図である。超電導ＭＲＩマグ
ネットでの磁束密度は０．５Ｔ乃至はそれ以上の高磁場
が採用されるので要求される均一度も常電導ＭＲＩマグ
ネットに比べて高くなることから、３対のリングコイル
からなる均一磁場コイル２が採用される。均一磁場コイ
ル２は対称面に最も近いリングコイル２３，２４、中の
リングコイル２２，２５、最も遠い２１，２６のそれぞ
れが対称面１１０に対称の３対のリングコイルからなっ
ている。周知のように３対のリングコイルは前述の級数
展開において１０次までの係数を消去することが可能で
ある。したがって、均一磁場を歪ます最も影響の大きな
項は１２次の項である。

【００１５】図６は図５の均一磁場空間２１０を含む空
間の等磁束密度線図であり、図４と共通の事項について
は説明を省略する。この図において、凸部は６つあり、
全周にわタって１２周期の変化をする磁束密度成分が主
に図示されており、これが１２次の項によるものであ
る。この図の±５ppm の曲線の凸部の先端を連ねた１０
ppm 均一磁場空間の直径は約４３cmであり、通常均一磁
場空間として必要とされるボア径４０cmを満足してい
る。

【００１６】均一磁場コイル２の諸元は次の通りであ
る。 表３ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 番号 ｒ（mm） ｚ（mm) アンペアターン（ＡＴ） ─────────────────────────────── ２１ ５３０． ６３２．７５ ２６０４１４．０６ ２２ ５３０． ２８４．５９ １０１５７２．２９ ２３ ５３０． ８６．１５ ７５３６３．８０ ２４ ５３０． ８６．１５ ７５３６３．８０ ２５ ５３０． ２８４．５９ １０１５７２．２９ ２６ ５３０． ６３２．７５ ２６０４１４．０６ ─────────────────────────────── アンペアターン合計 ８７４７００．３ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

【００１７】また、このときの各次数の係数の値は次表
の通りである。係数値の意味は表２と同様である。

【００１８】実際の均一磁場コイルでは、漏れ磁場を低
減するために、図３や図５の均一磁場コイル１又は２の
外径側に磁気シールドが設けられることが多い。磁気シ
ールドには２つの種類があり、円筒状の強磁性体を被せ
て漏れ磁場を吸収するセルフシールド形と呼ばれる方式
と、逆方向の磁場を発生するコイルを設けるアクティブ
シールド形と呼ばれる方式とがある。

【００１９】このような磁気シールドが設けられる均一
磁場コイルの場合でも、主コイルが２対の場合には６次
の項までの係数が、３対の場合には１０次までの項の係
数が消去できることに変わりはなく、したがって、これ
ら磁気シールドを設けた均一磁場コイルの等磁束密度分
布は図４，図６に示す等磁束密度分布図と大きく変わる
ことはない。

【００２０】表１の２対の場合は、リングコイル１１と
１４との距離は４９８．５９mmの２倍、すなわち、１ｍ
弱なのに対して、表３の３対の場合は、リングコイル２
１と２６との距離は６３２．７５mmの２倍、すなわち、
１．３ｍ弱であり、この寸法が均一磁場コイル２の軸方
向寸法である。超電導マグネットの場合、この均一磁場
コイル２を収納するクライオスタットの軸長は１．５ｍ
を越える。また、アンペアターン合計の比較では、２対
の場合は、約７．７×１０⁵ ＡＴに対して、３対の場合
は、約８．７×１０⁵ ＡＴと約１０％大きくなってい
る。超電導線の寸法、電流は同じなのでアンペアターン
の違いは超電導線の重量差となる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このように、超電導マ
グネットの均一磁場コイルの場合、要求される均一度と
その均一磁場空間の大きさを確保するために３対のリン
グコイルで構成することから、軸長が大きくなり、超電
導線の使用量が増大するという問題がある。この発明の
目的は、撮像断面を対称軸に直角な面に限定することに
よって軸長が短く、超電導線の使用量を低減した均一磁
場コイルを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、共通の対称軸とこの対称軸に垂
直な対称面に対称な２つのリングコイルを１対として、
少なくとも１対のリングコイルからなる均一磁場コイル
において、この均一磁場コイルが生成する所定の均一度
を有する均一磁場空間が、前記対称軸を回転軸として前
記対称面に対称な回転楕円体を含みこの回転楕円体の軸
方向長さが半径方向長さに対して短く設定してなるもの
とし、また、超電導線を巻回してなる２対のリングコイ
ルからなるものとし、また、前述の均一磁場コイルの外
径側に、漏れ磁束低減用の磁気シールドを設けてなるも
のとする。

【００２３】

【作用】この発明の構成において、対称軸と対称面に対
称な少なくとも１対のリングコイルからなる均一磁場コ
イルが生成する所定の均一度を有する均一磁場空間を、
対称軸を回転軸として対称面に対称で軸方向長さが半径
方向長さに対して短い回転楕円体を含む空間に設定する
ことによって、均一磁場空間の面積が小さくてよいこと
から、均一磁場コイルを構成するリングコイルの数を減
らすことができ、また、均一磁場コイルの軸方向長さが
短縮し、その結果として同じ均一磁場強度を得るに要す
る総アンペアターンが低減される。

【００２４】また、超電導線を巻回してなる超電導コイ
ルとしての均一磁場コイルでは高磁場強度に必要な高均
一度が要求されるために３対のリングコイルで均一磁場
コイルが構成されるが、回転楕円体の均一磁場空間を設
定することによって２対のリングコイルで必要とする均
一度を確保することができる。また、漏れ磁束低減用の
磁気シールドを外径側に設けた均一磁場コイルの均一磁
場空間を回転楕円体として前述と同様の作用を得ること
ができる。

【００２５】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例を示す均一磁場コイルの断面図
である。この図において、均一磁場コイル３は図３の均
一磁場コイル１と同様に２対のリングコイル３１，３
２，３４，３４からなっている。この均一磁場コイル３
が生成する均一磁場空間２２０は図示のようにＺ座標軸
寸法が小さな回転楕円体である。均一磁場空間の形状が
異なるために、図３の均一磁場コイル１とは諸元が異な
り次の表となっている。 表５ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 番号 ｒ（cm) ｚ（cm) アンペアターン ─────────────────────────────── ３１ ５３０． ４６６．７６ ２６１７７４．１５ ３２ ５３０． １１５．７６ １０７４２５．７５ ３３ ５３０． １１５．７６ １０７４２５．７５ ３４ ５３０． ４６６．７６ ２６１７７４．１５ ─────────────────────────────── アンペアターン合計 ７３８３９９．８ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

【００２６】また、このときの各次数の係数の値は次表
となる。 この表から明らかなように、もはや２次から１０次まで
の係数は０ではない。

【００２７】図２は均一磁場コイル３が生成する均一磁
場空間の等磁束密度分布図である。この図と図４とを比
較すると、ｚ座標軸近くの凸曲線の先端部はｒ座標軸に
接近し、代わりにｒ座標近くの凸曲線後ろに引き下がっ
たようになっている。すなわち、均一磁場空間はｚ軸方
向に圧縮され、ｒ座標軸方向に引き延ばされて楕円状に
なっている。１０ppm の均一度を満足する均一磁場空間
２２０のｚ座標軸方向である短軸の長さは９cm、ｒ座標
軸方向である長軸の長さは４６cmとなり、長軸の長さは
図６と同様に４０cmを越えている。すなわち、均一磁場
空間がｚ座標方向に短い形状でよいならば２対のリング
コイルで構成された均一磁場コイル３で必要とする均一
度の均一磁場空間２２０を形成することができることを
表している。

【００２８】均一磁場コイル３の軸長は表５より約０．
９ｍ、アンペアターン合計は７．４×１０⁵ ＡＴであ
り、均一磁場コイル２と比較して軸長で７５％、アンペ
アターン合計、言い換えれば超電導線材使用量で８４％
になっている。ちなみに、同じ２対の均一磁場コイル１
との比較では、軸長が９４％、超電導線材使用量が９６
％といずれも僅かではあるが低減されている。

【００２９】このように、均一磁場空間の形状をｚ座標
方向に短い回転楕円体とすることによって均一磁場コイ
ルの軸長、超電導線材使用量とも低減することができ
る。均一磁場空間２２０が図１のような楕円体の場合、
撮像断面は対称面１１０に限定される。すなわち、対称
面１１０内にｘ座標とこれに直角方向のｙ座標を設定し
としたときに、ｘ−ｙ平面の断面像は撮像可能だある
が、ｙ−ｚ平面、ｚ−ｘ平面の断面像は勿論、これらに
傾斜した断面の撮像も不可能になる。しかし、実際の医
療診断に使用される撮像断面はｘ−ｙ平面が最も多く、
他の撮像断面が必要となるのは特殊な場合であり、ｘ−
ｙ平面に限定してもＭＲＩ装置の機能上大きな障害にな
ることはない。ちなみに、Ｘ線ＣＴの場合は原理的にｘ
−ｙ面の断層像しか得られないが医療診断に広く利用さ
れている。

【００３０】撮像断面をｘ−ｙ平面に限定すると、核磁
気共鳴を起こさせるための高周波電磁波の照射を行う高
周波コイルの容量とその電源は小さくなり、撮像断面を
設定する傾斜磁場コイルとその電源の容量も小さくてよ
く、更にコンピュータに組み込まれるソフトウエアも簡
単になるという点もあって、撮像断面を限定しないＭＲ
Ｉ装置に比べてかなり低価格のＭＲＩ装置となる。この
ような撮像断面をｘ−ｙ平面に限定して低価格化を計っ
たＭＲＩ装置に前述の楕円体の均一磁場空間を確保する
均一磁場コイルが特に適していることになる。

【００３１】従来の均一磁場コイルを設計する際には、
各対となったリングコイルのアンペアターンとその位置
を変化させて磁場分布を級数展開したときに消去するこ
とのできる項が０になる条件を探索してこれらを満足す
る条件を求める。例えば、図３の均一磁場コイル１の場
合、それぞれのリングコイル１１，１２，１３，１４の
断面積を０として線状電流としこれらのｒ座標位置、ｚ
座標及びアンペアターンをそれぞれリングコイル１１の
値を（ｒ₁ ，ｚ₁ ，ＡＴ₁ ）、リングコイル１２の値を
（ｒ₂ ，ｚ₂ ，ＡＴ₂ ）とする。リングコイル１３，１
４はリングコイル１２，１１にそれぞれ対称なのでその
値は、（ｒ₁ ，−ｚ₁ ，ＡＴ₁ ）、（ｒ ₂ ，−ｚ₂ ，Ａ
Ｔ₂ ）となり新たな変数が追加されることはない。

【００３２】探索の最初は、先ずｒ₁ ，ｚ₁ を固定して
おいてｒ₂ ，ｚ₂ 及びＡＴ₂ のＡＴ ₁ に対する比率ａの
３つを未知変数とし、前述の級数展開されたときの２，
４，６次の項の係数を求める３つの式を連立方程式とし
た非線形方程式を解く。すなわち、 Ａ₂ （ｒ₂ ，ｚ₂ ，ａ）＝０ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３） Ａ₄ （ｒ₂ ，ｚ₂ ，ａ）＝０ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（４） Ａ₆ （ｒ₂ ，ｚ₂ ，ａ）＝０ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（５） 未知変数が３で方程式も３なのでこの連立方程式の解が
得られる。ただし、最初に固定した（ｒ₁ ，ｚ₁ ）の値
が極端な値のときには解がない場合もある。

【００３３】実際のリングコイルは１mm径程度の超電導
線を軸方向に並べ、半径方向に積み重ねて巻枠に設定さ
れ寸法の長方形断面になるように巻回されるのが普通で
ある。前述の解で得られたリングコイルの断面位置、形
状はｒ座標値とｚ座標値とで設定される点であるから、
今度は長方形断面の中心位置をこの点に一致させる条件
を初期条件として再度非線形方程式を解く。このときの
式は、前述の（３）〜（５）式と類似ではあるが、リン
グコイル１１，１２の巻数とこれに応じた断面寸法も変
数となる。

【００３４】均一磁場コイルを設計する際の別の方法と
して、均一磁場空間の表面上に適当な数の評価点を設定
し、この評価点上の磁束密度の原点の磁束密度に対する
偏差の絶対値の和又は二乗和を評価関数ηとして、この
評価関数ηを０にする条件を求めることでもよい。均一
磁場空間２２０は回転楕円体であるからこの均一磁場空
間２２０を確保するための最適の均一磁場コイルの条件
として級数展開された各項の値が幾らにすればよいかが
明らかになっている訳ではないので、前述の先の解法を
使用することはできず、後の解法を使用することにな
る。

【００３５】評価関数ηの設定の仕方に次のような２つ
の方法を採用することができる。すなわち、１つは回転
楕円体の表面に適当な数の評価点を設定する方法であ
り、もう１つはｒ座標軸上に評価点を設定する方法であ
り、一方に限定すべき理由はない。その理由は、回転楕
円体のｚ座標軸方向の軸長をある程度小さくすると、そ
れ以下では最適条件となる均一磁場コイルは変わらなく
なるという性質があるからである。

【００３６】前述の実施例では２対のリングコイルから
なる均一磁場コイル３についてのものである、当然生成
される均一磁場が回転楕円体となる均一磁場コイル２に
類似の３対のリングコイルの均一磁場コイルを設定する
こともできる。ただ前述のように、従来の超電導マグネ
ットでは３対の均一磁場コイルが必要であったのに対し
て回転楕円体の均一磁場空間２２０ではリングコイルが
２対の均一磁場コイル３で必要とする均一度を満足する
ことができるのでリングコイルが３対の均一磁場コイル
を採用する必然性はない。更に磁場強度が高く、また、
より高度な均一度の磁場を必要とするＭＲＩに対しては
将来採用されることも考えられる。

【００３７】前述のように、超電導マグネットが生成す
る漏れ磁場を低減するために、セルフシールドやアクテ
ィブシールドなどの磁気シールドが３対のリングコイル
の外径側に設けられた超電導マグネットが実際のＭＲＩ
装置には採用されている。このような磁気シールドが備
えられた均一磁場コイルの場合でもこの発明を採用して
効果を挙げることができる。表１と表５との比較によれ
ば、リングコイル１１と３１とではｚ軸方向位置が約３
０mm、リングコイル１２と３２とでは約１０mm違うだけ
である。均一磁場空間の形状が球状となるか、図２に示
したような回転軸方向が半方向に対して約５分の１程度
の薄い回転楕円体となるかがこの程度の寸法の違いによ
って決まるわけであるから、前述の磁気シールドを備え
た均一磁場コイルの場合でも数１０mm程度リングコイル
の位置を移動させるだけで回転楕円体の均一磁場空間を
実現することができる。その場合、従来は３対のリング
コイルに磁気シールドを設けていたのに対して２対のリ
ングコイルで済むことになり、また、均一磁場コイルの
軸長が短縮するという効果が生ずるという点も前述の実
施例と同様である。

【００３８】なお、各リングコイルのアンペアターンの
比率を長期にわたって正確に確保するために、通常各リ
ングコイルは直列接続され、実際には超電導線の材料長
さが許される限り連続して巻回して超電導線同士の接続
箇所を極力少なくする構成が採用されるが、この発明に
おける超電導コイルでじく均一磁場コイルの場合も同様
である。

【００３９】

【発明の効果】この発明は前述のように、対称軸と対称
面に対称な少なくとも１対のリングコイルからなる均一
磁場コイルが生成する所定の均一度を有する均一磁場空
間を、対称軸を回転軸として対称面に対称で軸方向長さ
が半径方向長さに対して短い回転楕円体に外接する空間
に設定することによって、均一磁場空間の体積が小さく
てよいので、均一磁場コイルを構成するリングコイルの
数を減らすことができることから均一磁場コイルの構成
が単純になって巻枠も簡単になって、巻枠のコストの低
減及び均一磁場コイルの巻回作業の工数の低減が可能に
なり、ＭＲＩ装置の価格低減に資するという効果が得ら
れる。更に、均一磁場コイルの軸方向長さが短縮するこ
とから、ＭＲＩマグネットの軸長が短くなって、ＭＲＩ
装置の寸法短縮に資するという効果が得られる。また、
均一磁場コイルの軸方向長さが短縮される結果、同じ均
一磁場強度を得るに要する総アンペアターンが低減する
ので、リングコイルを構成する導線の使用量が低減しこ
の点についてもＭＲＩ装置の価格低減に資するという効
果が得られる。

【００４０】また、超電導線を巻回してなる超電導コイ
ルとしての均一磁場コイルでは高磁場強度に必要な高均
一度が要求されるために３対のリングコイルで均一磁場
コイルが構成されていたが、回転楕円体の均一磁場空間
を設定することによって２対のリングコイルで必要とす
る均一度を確保することができるので、最も多く使用さ
れている超電導ＭＲＩ用マグネットに対して前述の価格
低減などの効果を得ることができる。

【００４１】また、対称軸と対称面に実質的に対称な漏
れ磁束低減用の磁気シールドを外径側に設けた均一磁場
コイルにもこの発明を適用することによって前述と同様
の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す均一磁場コイルの断面
図

【図２】図１の均一磁場コイルが生成する磁場の等磁束
密度分布図

【図３】従来の２対のリングコイルからなる均一磁場コ
イルの断面図

【図４】図３の均一磁場コイルが生成する磁場の等磁束
密度分布図

【図５】従来の３対のリングコイルからなる均一磁場コ
イルの断面図

【図６】図５の均一磁場コイルが生成する磁場の等磁束
密度分布図

【符号の説明】

１００ 対称軸 １１０ 対称面 ２００ 均一磁場空間 ２１０ 均一磁場空間 ２２０ 均一磁場空間 １ 均一磁場コイル １１ リングコイル １２ リングコイル １３ リングコイル １４ リングコイル ２ 均一磁場コイル ２１ リングコイル ２２ リングコイル ２３ リングコイル ２４ リングコイル ２５ リングコイル ２６ リングコイル ３ 均一磁場コイル ３１ リングコイル ３２ リングコイル ３３ リングコイル ３４ リングコイル

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 7/22 ＺＡＡ Ｃ 7135−5Ｅ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通の対称軸とこの対称軸に垂直な対称面
   に対称な２つのリングコイルを１対として、少なくとも
   １対のリングコイルからなる均一磁場コイルにおいて、
   この均一磁場コイルが生成する所定の均一度を有する均
   一磁場空間が前記対称軸を回転軸として前記対称面に対
   称な回転楕円体に外接し、この回転楕円体の軸方向長さ
   を半径方向長さに対して短く設定してなることを特徴と
   する均一磁場コイル。
2. 【請求項２】超電導線を巻回してなる２対のリングコイ
   ルからなることを特徴とする請求項１記載の均一磁場コ
   イル。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の均一磁場コイルの外
   径側に、漏れ磁束低減用の磁気シールドを設けてなるこ
   とを特徴とする均一磁場コイル。