JPH0799723B2 - 均一磁界コイル - Google Patents
均一磁界コイルInfo
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- JPH0799723B2 JPH0799723B2 JP60236424A JP23642485A JPH0799723B2 JP H0799723 B2 JPH0799723 B2 JP H0799723B2 JP 60236424 A JP60236424 A JP 60236424A JP 23642485 A JP23642485 A JP 23642485A JP H0799723 B2 JPH0799723 B2 JP H0799723B2
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- magnetic field
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/387—Compensation of inhomogeneities
- G01R33/3875—Compensation of inhomogeneities using correction coil assemblies, e.g. active shimming
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- G01R33/381—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets
- G01R33/3815—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using electromagnets with superconducting coils, e.g. power supply therefor
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は均一磁界コイルに関するものであり、特に、
その製造時の寸法の許容誤差を大きくとることができる
とともに、この寸法上の誤差に基づく不均一磁界を容易
に補償することができる、例えば磁気共鳴イメージング
のための均一磁界コイルに関するものである。
その製造時の寸法の許容誤差を大きくとることができる
とともに、この寸法上の誤差に基づく不均一磁界を容易
に補償することができる、例えば磁気共鳴イメージング
のための均一磁界コイルに関するものである。
第７図に示されているものは、従来からのノッチ付きの
均一磁界ソレノイドコイルであり、これは、例えば、国
内雑誌「低温工学」Vol.11,No.6（1976）の第241−第25
1頁の野口照夫による論文「高均一磁場超電導マグネッ
ト」に記載されているようなものである。この第７図に
は、ノッチ付きの円筒形状のコイル（１）の長手方向の
断面図が示されており、このようなノッチ付きの構成と
することにより、座標原点（Ｏ）近傍の磁界の空間分布
が一様になるようにされている。この第７図に示されて
いるような、Ｚ軸に垂直な座標原点（Ｏ）を通る平面
（Ｒ平面）に対して対称なコイル（１）にによって点Ｑ
において生成される磁界Hzは、次の（１）式のように与
えられる。
均一磁界ソレノイドコイルであり、これは、例えば、国
内雑誌「低温工学」Vol.11,No.6（1976）の第241−第25
1頁の野口照夫による論文「高均一磁場超電導マグネッ
ト」に記載されているようなものである。この第７図に
は、ノッチ付きの円筒形状のコイル（１）の長手方向の
断面図が示されており、このようなノッチ付きの構成と
することにより、座標原点（Ｏ）近傍の磁界の空間分布
が一様になるようにされている。この第７図に示されて
いるような、Ｚ軸に垂直な座標原点（Ｏ）を通る平面
（Ｒ平面）に対して対称なコイル（１）にによって点Ｑ
において生成される磁界Hzは、次の（１）式のように与
えられる。
こゝで、ｊ＝コイル電流密度、 a1＝コイルの内半径、 ρ＝原点と点Ｑとの距離、 ｕ＝cosθ、 θ線分OQとＺ軸のなす角、 F,FEn＝コイル断面形状の関数、 Ｐ（ｕ）＝Legendre関数。
上記（１）式の右辺の第１項は位置（ρ，θ）に依存し
ない、空間的に均一な成分であるが、それ以外の項はい
ずれも、位置に依存する成分、即ち、空間的に不均一な
成分である。均一磁界コイルでは、 の領域において、磁界の空間分布を均一化する。上記の
ように、 であることから、（１）式において、 が低次である項から順次零にしていけば、それだけ均一
度の高い磁界が得られることになる。第７図に示した従
来のコイルでは、コイル断面形状を工夫することによっ
て、（１）式右辺の第１項を所定の値にし、第２項、第
３項を０にしている。
ない、空間的に均一な成分であるが、それ以外の項はい
ずれも、位置に依存する成分、即ち、空間的に不均一な
成分である。均一磁界コイルでは、 の領域において、磁界の空間分布を均一化する。上記の
ように、 であることから、（１）式において、 が低次である項から順次零にしていけば、それだけ均一
度の高い磁界が得られることになる。第７図に示した従
来のコイルでは、コイル断面形状を工夫することによっ
て、（１）式右辺の第１項を所定の値にし、第２項、第
３項を０にしている。
ja1F＝H0 （２） FE2＝０ （３） FE4＝０ （４） こゝで、H0は磁気共鳴イメージングに必要な磁界であ
る。ところで、コイル内径a1、コイル長2b、および電流
密度ｊは、通常、コイル設計条件として与えられるの
で、設計パラメータとしてとられる事項は２種類のコイ
ル外径a2,aN、およびノッチ部の長さ2bNである。そし
て、これらの設計パラメータに関係する方程式は３個
（即ち、上記（２），（３），（４）式）であることか
ら、これらの設計パラメータa2,aNおよび2bNは一義的に
決定される。
る。ところで、コイル内径a1、コイル長2b、および電流
密度ｊは、通常、コイル設計条件として与えられるの
で、設計パラメータとしてとられる事項は２種類のコイ
ル外径a2,aN、およびノッチ部の長さ2bNである。そし
て、これらの設計パラメータに関係する方程式は３個
（即ち、上記（２），（３），（４）式）であることか
ら、これらの設計パラメータa2,aNおよび2bNは一義的に
決定される。
このようにして設計したコイルにおいては、不均一磁界
成分は（１）式右辺の６次以上の項の存在によるもので
ある。従って、上記の設計で得られたコイルは６次補償
コイルと呼ばれる。なお、コイル断面形状をより複雑に
して、設計パラメータの個数を増加させると、零にする
ことができる不均一磁界成分が増え、その結果、更に高
次の補償が実現される均一磁界コイルを設計できる。な
お、実際には、コイルの製造上の誤差、コイル近傍の鉄
体の存在などの影響で、低次の不均一磁界の項が発生す
ることがあるけれども、例えば、上記された６次補償コ
イルというような、所定の設計思想に基づく呼称名が変
更されることはない。また、このように現実に生じる不
均一磁界成分は、通常、シムコイルと呼ばれる不均一磁
界のみを発生する特殊なコイル（図示されない）を、第
７図に示したコイル（１）の外周部に設置することによ
って除去される。
成分は（１）式右辺の６次以上の項の存在によるもので
ある。従って、上記の設計で得られたコイルは６次補償
コイルと呼ばれる。なお、コイル断面形状をより複雑に
して、設計パラメータの個数を増加させると、零にする
ことができる不均一磁界成分が増え、その結果、更に高
次の補償が実現される均一磁界コイルを設計できる。な
お、実際には、コイルの製造上の誤差、コイル近傍の鉄
体の存在などの影響で、低次の不均一磁界の項が発生す
ることがあるけれども、例えば、上記された６次補償コ
イルというような、所定の設計思想に基づく呼称名が変
更されることはない。また、このように現実に生じる不
均一磁界成分は、通常、シムコイルと呼ばれる不均一磁
界のみを発生する特殊なコイル（図示されない）を、第
７図に示したコイル（１）の外周部に設置することによ
って除去される。
〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の均一磁界コイルは以上のように構成されているの
で、コイル断面形状の仕上り精度が極めて良好に製造さ
れなければならず、コイル製造が困難であるという問題
があった。また、コイル製造上の寸法誤差に起因して発
生する不均一磁界を除去するためには、シムコイルその
他の特別な手段に頼らざるを得ないという問題点もあっ
た。
で、コイル断面形状の仕上り精度が極めて良好に製造さ
れなければならず、コイル製造が困難であるという問題
があった。また、コイル製造上の寸法誤差に起因して発
生する不均一磁界を除去するためには、シムコイルその
他の特別な手段に頼らざるを得ないという問題点もあっ
た。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、均一磁界コイルを複数のコイル要素で構成
し、各コイル要素を流れる電流を調整することで不均一
磁界成分を除去することができるようにして、均一磁界
コイルの寸法許容誤差を大とし、その製造を容易にする
ことができ、製造時の寸法誤差によつて生じる不均一磁
界を各コイル要素を流れる電流の調整によつて除去する
ことができる磁気共鳴イメージング用均一磁界コイルを
得ることを目的とする。
たもので、均一磁界コイルを複数のコイル要素で構成
し、各コイル要素を流れる電流を調整することで不均一
磁界成分を除去することができるようにして、均一磁界
コイルの寸法許容誤差を大とし、その製造を容易にする
ことができ、製造時の寸法誤差によつて生じる不均一磁
界を各コイル要素を流れる電流の調整によつて除去する
ことができる磁気共鳴イメージング用均一磁界コイルを
得ることを目的とする。
第１の発明に係る均一磁界コイルは、永久電流スイッチ
とその保護手段との並列回路および個別励磁電源が夫々
に並列に接続されている複数材のコイル要素から成る磁
気共鳴イメージング用均一磁界コイルであって、前記複
数対のコイル要素は３対から５対までで、前記均一磁界
コイルの長手方向の中心軸の垂直面に対して対称になる
ように配置され、前記複数対のコイル要素の各々は直列
に接続されており、前記複数対のコイル要素の各々を流
れる電流を調整することができるようにされているもの
である。
とその保護手段との並列回路および個別励磁電源が夫々
に並列に接続されている複数材のコイル要素から成る磁
気共鳴イメージング用均一磁界コイルであって、前記複
数対のコイル要素は３対から５対までで、前記均一磁界
コイルの長手方向の中心軸の垂直面に対して対称になる
ように配置され、前記複数対のコイル要素の各々は直列
に接続されており、前記複数対のコイル要素の各々を流
れる電流を調整することができるようにされているもの
である。
また、第２の発明に係る均一磁界コイルは、永久電流ス
イッチとその保護手段との並列回路および個別励磁電源
が夫々に並列に接続されている複数対のコイル要素と、
この複数対のコイル要素に並列に接続された共通励磁電
源とから成る磁気共鳴イメージング用均一磁界コイルで
あって、前記複数対のコイル要素は３対から５対まで
で、前記均一磁界コイルの長手方向の中心軸の垂直面に
対して対称となるように配置され、前記複数対のコイル
要素の各々は直列に接続されており、前記複数対のコイ
ル要素の各々を流れる電流を調整することができるよう
にされているものである。
イッチとその保護手段との並列回路および個別励磁電源
が夫々に並列に接続されている複数対のコイル要素と、
この複数対のコイル要素に並列に接続された共通励磁電
源とから成る磁気共鳴イメージング用均一磁界コイルで
あって、前記複数対のコイル要素は３対から５対まで
で、前記均一磁界コイルの長手方向の中心軸の垂直面に
対して対称となるように配置され、前記複数対のコイル
要素の各々は直列に接続されており、前記複数対のコイ
ル要素の各々を流れる電流を調整することができるよう
にされているものである。
また、第３の発明に係る均一磁界コイルは、永久電流ス
イッチとその保護手段との並列回路および個別励磁電源
が夫々に並列に接続されている複数対のコイル要素と、
この複数対のコイル要素に並列に接続された共通永久電
流スイッチとその保護手段との並列回路とから成る磁気
共鳴イメージング用均一磁界コイルであって、前記複数
対のコイル要素は３対から５対までで、前記均一磁界コ
イルの長手方向の中心軸の垂直面に対して対称になるよ
うに配置され、前記複数対のコイル要素の各々は直列に
接続されており、前記複数対のコイル要素の各々を流れ
る電流を調整することができるようにされているもので
ある。
イッチとその保護手段との並列回路および個別励磁電源
が夫々に並列に接続されている複数対のコイル要素と、
この複数対のコイル要素に並列に接続された共通永久電
流スイッチとその保護手段との並列回路とから成る磁気
共鳴イメージング用均一磁界コイルであって、前記複数
対のコイル要素は３対から５対までで、前記均一磁界コ
イルの長手方向の中心軸の垂直面に対して対称になるよ
うに配置され、前記複数対のコイル要素の各々は直列に
接続されており、前記複数対のコイル要素の各々を流れ
る電流を調整することができるようにされているもので
ある。
また、第４の発明に係る均一磁界コイルは、永久電流ス
イッチとその保護手段との並列回路および個別励磁電源
が夫々に並列に接続されている複数対のコイル要素と、
この複数対のコイル要素に並列に接続された共通励磁電
源と、上記複数対のコイル要素に並列接続された共通永
久電流スイッチとその保護手段との並列回路とから成る
磁気共鳴イメージング用均一磁界コイルであって、前記
複数対のコイル要素は３対から５対までで、前記均一磁
界コイルの長手方向の中心軸の垂直面に対して対称にな
るように配置され、前記複数対のコイル要素の各々は直
列に接続されており、前記複数対のコイル要素の各々を
流れる電流を調整することができるようにされているも
のである。
イッチとその保護手段との並列回路および個別励磁電源
が夫々に並列に接続されている複数対のコイル要素と、
この複数対のコイル要素に並列に接続された共通励磁電
源と、上記複数対のコイル要素に並列接続された共通永
久電流スイッチとその保護手段との並列回路とから成る
磁気共鳴イメージング用均一磁界コイルであって、前記
複数対のコイル要素は３対から５対までで、前記均一磁
界コイルの長手方向の中心軸の垂直面に対して対称にな
るように配置され、前記複数対のコイル要素の各々は直
列に接続されており、前記複数対のコイル要素の各々を
流れる電流を調整することができるようにされているも
のである。
［作用］ 第１の発明においては、磁気共鳴イメージング用均一磁
界コイルを構成する複数対のコイル要素の各々を流れる
電流を調整することにより製造を容易にすると共に不均
一磁界を除去し、また複数対のコイル要素を３対から５
対までとすることにより使用されるコイル要素の長さを
短かくできると共にその導体，量を少なくすることがで
きる。
界コイルを構成する複数対のコイル要素の各々を流れる
電流を調整することにより製造を容易にすると共に不均
一磁界を除去し、また複数対のコイル要素を３対から５
対までとすることにより使用されるコイル要素の長さを
短かくできると共にその導体，量を少なくすることがで
きる。
また、第２の発明においては、磁気共鳴イメージング用
均一磁界コイルを構成する複数対のコイル要素の各々を
流れる電流を調整することにより製造を容易にすると共
に不均一磁界を除去し、また複数対のコイル要素を３対
から５対までとすることにより使用されるコイル要素の
長さを短かくできると共にその導体量を少なくすること
ができ、更に複数対のコイル要素と並列に共通励磁電源
を接続しているので、共通励磁電源を含む全励磁電源の
総体的なKVAを小さくすることができる。
均一磁界コイルを構成する複数対のコイル要素の各々を
流れる電流を調整することにより製造を容易にすると共
に不均一磁界を除去し、また複数対のコイル要素を３対
から５対までとすることにより使用されるコイル要素の
長さを短かくできると共にその導体量を少なくすること
ができ、更に複数対のコイル要素と並列に共通励磁電源
を接続しているので、共通励磁電源を含む全励磁電源の
総体的なKVAを小さくすることができる。
また、第３の発明においては、磁気共鳴イメージング用
均一磁界コイルを構成する複数対のコイル要素の各々を
流れる電流を調整することにより製造を容易にすると共
に不均一磁界を除去し、また複数対のコイル要素を３対
から５対までとすることにより使用されるコイル要素の
長さを短かくできると共にその導体量を少なくすること
ができ、更に複数対のコイル要素と並列に共通永久電流
電流スイッチとその保護手段との並列回路を接続してい
るので、コイル要素を平均電流によって永久電流運転の
状態（即ち、超電導状態）において、コイル要素の各々
を流れる電流を、個別励磁電源を使用して個別に微調整
することができる。また、第４の発明においては、磁気
共鳴イメージング用均一磁界コイルを構成する複数対の
コイル要素の各々を流れる電流を調整することにより製
造を容易にすると共に不均一磁界を除去し、また複数対
のコイル要素を３対から５対までとすることにより使用
されるコイル要素の長さを短かくできると共にその導体
量を少なくすることができ、又、複数対のコイル要素と
並列に共通励磁電源を接続しているので、共通励磁電源
を含む全励磁電源の総体的なKVAを小さくすることがで
き、更に複数対のコイル要素と並列に共通永久電流電流
スイッチとその保護手段との並列回路を接続しているの
で、コイル要素を平均電流によって永久電流運転の状態
（即ち、超電導状態）において、コイル要素の各々を流
れる電流を、個別励磁電源を使用して個別に微調整する
ことができる。
均一磁界コイルを構成する複数対のコイル要素の各々を
流れる電流を調整することにより製造を容易にすると共
に不均一磁界を除去し、また複数対のコイル要素を３対
から５対までとすることにより使用されるコイル要素の
長さを短かくできると共にその導体量を少なくすること
ができ、更に複数対のコイル要素と並列に共通永久電流
電流スイッチとその保護手段との並列回路を接続してい
るので、コイル要素を平均電流によって永久電流運転の
状態（即ち、超電導状態）において、コイル要素の各々
を流れる電流を、個別励磁電源を使用して個別に微調整
することができる。また、第４の発明においては、磁気
共鳴イメージング用均一磁界コイルを構成する複数対の
コイル要素の各々を流れる電流を調整することにより製
造を容易にすると共に不均一磁界を除去し、また複数対
のコイル要素を３対から５対までとすることにより使用
されるコイル要素の長さを短かくできると共にその導体
量を少なくすることができ、又、複数対のコイル要素と
並列に共通励磁電源を接続しているので、共通励磁電源
を含む全励磁電源の総体的なKVAを小さくすることがで
き、更に複数対のコイル要素と並列に共通永久電流電流
スイッチとその保護手段との並列回路を接続しているの
で、コイル要素を平均電流によって永久電流運転の状態
（即ち、超電導状態）において、コイル要素の各々を流
れる電流を、個別励磁電源を使用して個別に微調整する
ことができる。
この発明の実施例の説明に先立って、第１図および第２
図について、この発明による均一磁界コイルの基本的な
構成の説明をする。
図について、この発明による均一磁界コイルの基本的な
構成の説明をする。
先ず、第１図についてみると、その第１図（ａ）に示さ
れている対称配置された１対のコイルは、第１図（ｂ）
に示されているような２個の等価コイル（Ｉ），（II）
の合成によるものであり、このようなコイルの軸上の磁
界は次の（５）式で表わされる。
れている対称配置された１対のコイルは、第１図（ｂ）
に示されているような２個の等価コイル（Ｉ），（II）
の合成によるものであり、このようなコイルの軸上の磁
界は次の（５）式で表わされる。
こゝで、Fo,FoEnは等価コイル（Ｉ）による磁界を表わ
す関数であり、また、Fc,FcEnは等価コイル（II）によ
る磁界を表わす関数である。上記（５）式は、次の
（６）式のように書き直される。
す関数であり、また、Fc,FcEnは等価コイル（II）によ
る磁界を表わす関数である。上記（５）式は、次の
（６）式のように書き直される。
次に、第２図についてみると、これにはｎ対の円筒形の
コイル要素（10a）〜（10f）が対称配置されたものが示
されている。これの軸上磁界を求めると、次の（７）式
で表わされる。
コイル要素（10a）〜（10f）が対称配置されたものが示
されている。これの軸上磁界を求めると、次の（７）式
で表わされる。
いま、コイル形状をある所定のものに設定して、電流密
度ｊ（ｍ）が変化するものであるとすれば、次の（８）
式を満足するｊ（ｍ）の電流をコイルに通電することに
より、直流磁界をH0にして、ρ２〜ρ2n-1の係数（偶数
次の係数）を零にできる。即ち、2n次補償コイルを実現
することができる。なお、コイル要素が対称配置されて
いるために、ρ１〜ρ2n-1の係数（奇数次の係数）は零
である。
度ｊ（ｍ）が変化するものであるとすれば、次の（８）
式を満足するｊ（ｍ）の電流をコイルに通電することに
より、直流磁界をH0にして、ρ２〜ρ2n-1の係数（偶数
次の係数）を零にできる。即ち、2n次補償コイルを実現
することができる。なお、コイル要素が対称配置されて
いるために、ρ１〜ρ2n-1の係数（奇数次の係数）は零
である。
従って、この第２図において、例えばｎ＝３の場合には
６次補償コイルが、また、ｎ＝４の場合には、８次補償
コイルが実現される。
６次補償コイルが、また、ｎ＝４の場合には、８次補償
コイルが実現される。
以下、この発明の実施例を図について説明する。第３図
には、均一磁界超電導コイルの回路図が例示されてお
り、こゝに、コイル（10）は８個のコイル要素からなる
８次補償コイルとして示されている。この第３図におい
て、（10a）から（10h）まではいずれもコイル要素であ
って、これらによってコイル（10）が構成されている。
（２）は永久電流スイッチであって、コイル要素（10
a）〜（10h）の各々と個別に対応して設けられている。
この永久電流スイッチ（２）に、対応して設けられてい
るヒータを所定の電源（図示されない）によって通電を
したり、または通電を解いたりすることにより、超電導
状態（抵抗零の場合）と常電導状態（抵抗が所定の有限
値をもって生じている場合）との間で切換えられる。
（３）は永久電流スイッチ（２）の保護用ダイオードで
あって、永久電流スイッチ（２）が超電導破壊を生じた
ときのバイパス回路にされるものである。なお、この保
護用ダイオード（３）はある所定の低抵抗で置換するこ
とができる。（４）はクライオスタットであり、また
（５）は個別励磁電源である。なお、この第３図におい
て、太線部は永久電流が流れる部分（いわゆる超電導導
体部）を示すものであり、この超電導導体部の接続部の
抵抗も充分に小さく（例えば、10-10Ω以下）なるよう
にされている。そして、コイル要素（10a）〜（10h）の
各々は互いに異なる電流値で運転できるようにされてい
る。
には、均一磁界超電導コイルの回路図が例示されてお
り、こゝに、コイル（10）は８個のコイル要素からなる
８次補償コイルとして示されている。この第３図におい
て、（10a）から（10h）まではいずれもコイル要素であ
って、これらによってコイル（10）が構成されている。
（２）は永久電流スイッチであって、コイル要素（10
a）〜（10h）の各々と個別に対応して設けられている。
この永久電流スイッチ（２）に、対応して設けられてい
るヒータを所定の電源（図示されない）によって通電を
したり、または通電を解いたりすることにより、超電導
状態（抵抗零の場合）と常電導状態（抵抗が所定の有限
値をもって生じている場合）との間で切換えられる。
（３）は永久電流スイッチ（２）の保護用ダイオードで
あって、永久電流スイッチ（２）が超電導破壊を生じた
ときのバイパス回路にされるものである。なお、この保
護用ダイオード（３）はある所定の低抵抗で置換するこ
とができる。（４）はクライオスタットであり、また
（５）は個別励磁電源である。なお、この第３図におい
て、太線部は永久電流が流れる部分（いわゆる超電導導
体部）を示すものであり、この超電導導体部の接続部の
抵抗も充分に小さく（例えば、10-10Ω以下）なるよう
にされている。そして、コイル要素（10a）〜（10h）の
各々は互いに異なる電流値で運転できるようにされてい
る。
第４図には、この発明の別の実施形態である均一磁界超
電導コイルの回路図が例示されている。この第４図にお
いては、共通励磁電源（６）が設けられていることを除
けば、第３図の回路図との間に格別な相違点はない。こ
の共通励磁電源（６）からは、コイル要素（10a）〜（1
0h）の各々に対する平均電流が供給され、コイル要素
（10a）〜（10h）の各々と個別に対応する個別励磁電源
（５）からは、実際の電流と平均電流との差電流が供給
される。このようにすることで、共通励磁電源を含む全
励磁電源の総体的なKVAを小さくすることができるとい
う利点がある。
電導コイルの回路図が例示されている。この第４図にお
いては、共通励磁電源（６）が設けられていることを除
けば、第３図の回路図との間に格別な相違点はない。こ
の共通励磁電源（６）からは、コイル要素（10a）〜（1
0h）の各々に対する平均電流が供給され、コイル要素
（10a）〜（10h）の各々と個別に対応する個別励磁電源
（５）からは、実際の電流と平均電流との差電流が供給
される。このようにすることで、共通励磁電源を含む全
励磁電源の総体的なKVAを小さくすることができるとい
う利点がある。
第５図には、この発明の更に別の実施形態である均一磁
界超電導コイルの回路図が例示されている。この第５図
においては、コイル要素（10a）〜（10h）が低抵抗接続
部を介することなく直列接続されていること、直列にさ
れたコイル要素（10a）〜（10h）に共用される共通永久
電流スイッチ（21）が設けられていること、および、こ
の共通永久電流スイッチ（21）の保護用ダイオード（3
1）が設けられていることを除けば、第４図の回路図と
の間に格別な相違点はない。このように構成すること
で、コイル要素（10a）〜（10h）を平均電流によって永
久電流運転の状態（即ち、超電導状態）において、コイ
ル要素（10a）〜（10h）の各々を流れる電流を、個別励
磁電源（５）を使用して個別に微調整することができ
る。なお、コイル要素（10a）〜（10h）の各々について
電流微調整がなされているときには、対応する永久電流
スイッチ（２）はオフ状態（即ち、抵抗が発生した状
態）になっている。そして、この電流微調整が完了して
各コイル要素を流れる電流が定常状態になった後は、対
応する永久電流スイッチ（２）をオン状態（即ち、抵抗
が零の状態）にして、コイル要素（10a）〜（10h）から
なるコイル（10）を、均一磁界を発生する電流で永久運
転することになる。
界超電導コイルの回路図が例示されている。この第５図
においては、コイル要素（10a）〜（10h）が低抵抗接続
部を介することなく直列接続されていること、直列にさ
れたコイル要素（10a）〜（10h）に共用される共通永久
電流スイッチ（21）が設けられていること、および、こ
の共通永久電流スイッチ（21）の保護用ダイオード（3
1）が設けられていることを除けば、第４図の回路図と
の間に格別な相違点はない。このように構成すること
で、コイル要素（10a）〜（10h）を平均電流によって永
久電流運転の状態（即ち、超電導状態）において、コイ
ル要素（10a）〜（10h）の各々を流れる電流を、個別励
磁電源（５）を使用して個別に微調整することができ
る。なお、コイル要素（10a）〜（10h）の各々について
電流微調整がなされているときには、対応する永久電流
スイッチ（２）はオフ状態（即ち、抵抗が発生した状
態）になっている。そして、この電流微調整が完了して
各コイル要素を流れる電流が定常状態になった後は、対
応する永久電流スイッチ（２）をオン状態（即ち、抵抗
が零の状態）にして、コイル要素（10a）〜（10h）から
なるコイル（10）を、均一磁界を発生する電流で永久運
転することになる。
第６図には、この発明による均一磁界コイルを磁気イメ
ージングに適用するときの各種特性関係図が示されてい
る。即ち、この第６図においては、コイル要素の個数を
変化させたときの必要導体量（ATm）、直径2/3a1の球状
空間内での均一度を表わす磁界均一度、および、β（コ
イル全長／コイル内径）の相互的な関係が示されてい
る。なお、この第６図を描出するさいに用いられた計算
条件は、全コイル要素の内径は1.15m、その中心磁界は
1.5T、全コイル要素の長手方向の長さは互いに同じであ
り、また、コイル要素相互間のギャップは零であるもの
とされている。この計算条件は、10-6〜10-5程度の磁界
均一度が要求される磁気共鳴イメージング用の均一磁界
コイルを得ることを想定して設定されたものである。上
記された程度の磁界均一度が得られ、全長がその内径の
２倍を大きく越えることがなく、必要導体量の増加もそ
れ程には著るしくない均一磁界コイルの補償次数は６〜
10であり、従って、必要とされるコイル要素の個数は６
個から10個までということになる。なお、コイル要素の
個数が６個を下回って減少すると均一磁界コイルの全長
が長くなりすぎ、また、コイル要素の個数が10個を上回
って増大すると必要導体量が多くなりすぎるものであ
る。例えば、所望の磁界均一度を10-6に設定すると、８
次補償コイルのときにはβ1.7、導体量＝11.7×106AT
m、10次補償コイルのときにはβ1.3、導体量＝13.7×
106ATmとなり、８次または10次補償コイルが実用的であ
ると認められる。また、別異の所望の磁界均一度を10-5
に設定すると、６次補償コイルのときにはβ1.9、導
体量12×106ATm、８次補償コイルのときにはβ1.3
5、導体量10.2×106ATmとなり、６次または８次補償
コイルが実用的であると認められる。なお、均一磁界を
構成する各コイル要素の軸長、ギャップ、内径、外径等
を最適化することにより、上記されたβや導体量を更に
少なくすることができる。上記されたところから明らか
なように、この発明による均一磁界コイルは、磁気イメ
ージングに適用するためには、６次補償コイルから10次
補償コイルまでが実用的なものである。
ージングに適用するときの各種特性関係図が示されてい
る。即ち、この第６図においては、コイル要素の個数を
変化させたときの必要導体量（ATm）、直径2/3a1の球状
空間内での均一度を表わす磁界均一度、および、β（コ
イル全長／コイル内径）の相互的な関係が示されてい
る。なお、この第６図を描出するさいに用いられた計算
条件は、全コイル要素の内径は1.15m、その中心磁界は
1.5T、全コイル要素の長手方向の長さは互いに同じであ
り、また、コイル要素相互間のギャップは零であるもの
とされている。この計算条件は、10-6〜10-5程度の磁界
均一度が要求される磁気共鳴イメージング用の均一磁界
コイルを得ることを想定して設定されたものである。上
記された程度の磁界均一度が得られ、全長がその内径の
２倍を大きく越えることがなく、必要導体量の増加もそ
れ程には著るしくない均一磁界コイルの補償次数は６〜
10であり、従って、必要とされるコイル要素の個数は６
個から10個までということになる。なお、コイル要素の
個数が６個を下回って減少すると均一磁界コイルの全長
が長くなりすぎ、また、コイル要素の個数が10個を上回
って増大すると必要導体量が多くなりすぎるものであ
る。例えば、所望の磁界均一度を10-6に設定すると、８
次補償コイルのときにはβ1.7、導体量＝11.7×106AT
m、10次補償コイルのときにはβ1.3、導体量＝13.7×
106ATmとなり、８次または10次補償コイルが実用的であ
ると認められる。また、別異の所望の磁界均一度を10-5
に設定すると、６次補償コイルのときにはβ1.9、導
体量12×106ATm、８次補償コイルのときにはβ1.3
5、導体量10.2×106ATmとなり、６次または８次補償
コイルが実用的であると認められる。なお、均一磁界を
構成する各コイル要素の軸長、ギャップ、内径、外径等
を最適化することにより、上記されたβや導体量を更に
少なくすることができる。上記されたところから明らか
なように、この発明による均一磁界コイルは、磁気イメ
ージングに適用するためには、６次補償コイルから10次
補償コイルまでが実用的なものである。
［発明の効果］ 以上のように、第１の発明によれば、磁気共鳴イメージ
ング用均一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコ
イル要素で構成されており、各コイル要素を流れる電流
を調整することによって不均一磁界成分を除去し、結果
的に良好な均一磁界を発生することができるようにされ
ていることから、従来技術のものに比べて、均一磁界コ
イルの製造時の寸法上の許容誤差を大にすることがで
き、また、製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分
は、各コイル要素を流れる電流を調整することによって
容易に除去することができ、しかも、使用される複数対
のコイル要素を３対から５対までとしているので、磁気
共鳴イメージングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5
程度）の特性を満足しながら、コイル要求の長さを短か
くできると共にその導体量を少なくすることができ、も
って構成が簡単で安価なものにすることができるという
効果がある。
ング用均一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコ
イル要素で構成されており、各コイル要素を流れる電流
を調整することによって不均一磁界成分を除去し、結果
的に良好な均一磁界を発生することができるようにされ
ていることから、従来技術のものに比べて、均一磁界コ
イルの製造時の寸法上の許容誤差を大にすることがで
き、また、製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分
は、各コイル要素を流れる電流を調整することによって
容易に除去することができ、しかも、使用される複数対
のコイル要素を３対から５対までとしているので、磁気
共鳴イメージングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5
程度）の特性を満足しながら、コイル要求の長さを短か
くできると共にその導体量を少なくすることができ、も
って構成が簡単で安価なものにすることができるという
効果がある。
また、第２の発明によれば、磁気共鳴イメージング用均
一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコイル要素
で構成されており、各コイル要素を流れる電流を調整す
ることによって不均一磁界成分を除去し、結果的に良好
な均一磁界を発生することができるようにされているこ
とから、従来技術のものに比べて、均一磁界コイルの製
造時の寸法上の許容誤差を大にすることができ、また、
製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分は、各コイル
要素を流れる電流を調整することによって容易に除去す
ることができ、しかも、使用される複数対のコイル要素
を３対から５対までとしているので、磁気共鳴イメージ
ングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5程度）の特性
を満足しながら、コイル要求の長さを短かくできると共
にその導体量を少なくすることができ、もって構成が簡
単で安価なものにすることができ、更に複数対のコイル
要素と並列に共通励磁電源を接続しているので、共通励
磁電源を含む全励磁電源の総体的なKVAを小さくするこ
とができるという効果がある。
一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコイル要素
で構成されており、各コイル要素を流れる電流を調整す
ることによって不均一磁界成分を除去し、結果的に良好
な均一磁界を発生することができるようにされているこ
とから、従来技術のものに比べて、均一磁界コイルの製
造時の寸法上の許容誤差を大にすることができ、また、
製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分は、各コイル
要素を流れる電流を調整することによって容易に除去す
ることができ、しかも、使用される複数対のコイル要素
を３対から５対までとしているので、磁気共鳴イメージ
ングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5程度）の特性
を満足しながら、コイル要求の長さを短かくできると共
にその導体量を少なくすることができ、もって構成が簡
単で安価なものにすることができ、更に複数対のコイル
要素と並列に共通励磁電源を接続しているので、共通励
磁電源を含む全励磁電源の総体的なKVAを小さくするこ
とができるという効果がある。
また、第３の発明によれば、磁気共鳴イメージング用均
一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコイル要素
で構成されており、各コイル要素を流れる電流を調整す
ることによって不均一磁界成分を除去し、結果的に良好
な均一磁界を発生することができるようにされているこ
とから、従来技術のものに比べて、均一磁界コイルの製
造時の寸法上の許容誤差を大にすることができ、また、
製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分は、各コイル
要素を流れる電流を調整することによって容易に除去す
ることができ、しかも、使用される複数対のコイル要素
を３対から５対までとしているので、磁気共鳴イメージ
ングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5程度）の特性
を満足しながら、コイル要求の長さを短かくできると共
にその導体量を少なくすることができ、もって、構成が
簡単で安価なものにすることができ、更に複数対のコイ
ル要素と並列に共通永久電流電流スイッチとその保護手
段との並列回路を接続しているので、コイル要素を平均
電流によって永久電流運転の状態（即ち、超電導状態）
において、コイル要素の各々を流れる電流を、個別励磁
電源を使用して個別に微調整することができるという効
果がある。
一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコイル要素
で構成されており、各コイル要素を流れる電流を調整す
ることによって不均一磁界成分を除去し、結果的に良好
な均一磁界を発生することができるようにされているこ
とから、従来技術のものに比べて、均一磁界コイルの製
造時の寸法上の許容誤差を大にすることができ、また、
製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分は、各コイル
要素を流れる電流を調整することによって容易に除去す
ることができ、しかも、使用される複数対のコイル要素
を３対から５対までとしているので、磁気共鳴イメージ
ングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5程度）の特性
を満足しながら、コイル要求の長さを短かくできると共
にその導体量を少なくすることができ、もって、構成が
簡単で安価なものにすることができ、更に複数対のコイ
ル要素と並列に共通永久電流電流スイッチとその保護手
段との並列回路を接続しているので、コイル要素を平均
電流によって永久電流運転の状態（即ち、超電導状態）
において、コイル要素の各々を流れる電流を、個別励磁
電源を使用して個別に微調整することができるという効
果がある。
また、第４の発明によれば、磁気共鳴イメージング用均
一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコイル要素
で構成されており、各コイル要素を流れる電流を調整す
ることによって不均一磁界成分を除去し、結果的に良好
な均一磁界を発生することができるようにされているこ
とから、従来技術のものに比べて、均一磁界コイルの製
造時の寸法上の許容誤差を大にすることができ、また、
製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分は、各コイル
要素を流れる電流を調整することによって容易に除去す
ることができ、しかも、使用される複数対のコイル要素
を３対から５対までとしているので、磁気共鳴イメージ
ングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5程度）の特性
を満足しながら、コイル要求の長さを短かくできると共
にその導体量を少なくすることができ、もって構成が簡
単で安価なものにすることができ、又、複数対のコイル
要素と並列に共通励磁電源を接続しているので、共通励
磁電源を含む全励磁電源の総体的なKVAを小さくするこ
とができ、更に複数対のコイル要素と並列に共通永久電
流電流スイッチとその保護手段との並列回路を接続して
いるので、コイル要素を平均電流によって永久電流運転
の状態（即ち、超電導状態）において、コイル要素の各
々を流れる電流を、個別励磁電源を使用して個別に微調
整することができるという効果がある。
一磁界コイルは３対から５対までの複数対のコイル要素
で構成されており、各コイル要素を流れる電流を調整す
ることによって不均一磁界成分を除去し、結果的に良好
な均一磁界を発生することができるようにされているこ
とから、従来技術のものに比べて、均一磁界コイルの製
造時の寸法上の許容誤差を大にすることができ、また、
製造時の上記誤差に基づく不均一磁界成分は、各コイル
要素を流れる電流を調整することによって容易に除去す
ることができ、しかも、使用される複数対のコイル要素
を３対から５対までとしているので、磁気共鳴イメージ
ングに要求される磁界均一度（10-6〜10-5程度）の特性
を満足しながら、コイル要求の長さを短かくできると共
にその導体量を少なくすることができ、もって構成が簡
単で安価なものにすることができ、又、複数対のコイル
要素と並列に共通励磁電源を接続しているので、共通励
磁電源を含む全励磁電源の総体的なKVAを小さくするこ
とができ、更に複数対のコイル要素と並列に共通永久電
流電流スイッチとその保護手段との並列回路を接続して
いるので、コイル要素を平均電流によって永久電流運転
の状態（即ち、超電導状態）において、コイル要素の各
々を流れる電流を、個別励磁電源を使用して個別に微調
整することができるという効果がある。
第１図および第２図は、この発明による均一磁界コイル
の基本的構成の説明図、第３図、第４図および第５図
は、この発明による均一磁界コイルの回路構成図、第６
図は、この発明による均一磁界コイルの各種特性の相互
的関係図、第７図は、従来の均一磁界コイルの断面図で
ある。 （２）は永久電流スイッチ、（３），（31）は保護用ダ
イオード（保護手段）、（４）はクライオスタット、
（５）は個別励磁電源、（６）は共通励磁電源、（10）
は均一磁界コイル、（10a）〜（10h）はコイル要素、
（21）は共通永久電流スイッチ。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
の基本的構成の説明図、第３図、第４図および第５図
は、この発明による均一磁界コイルの回路構成図、第６
図は、この発明による均一磁界コイルの各種特性の相互
的関係図、第７図は、従来の均一磁界コイルの断面図で
ある。 （２）は永久電流スイッチ、（３），（31）は保護用ダ
イオード（保護手段）、（４）はクライオスタット、
（５）は個別励磁電源、（６）は共通励磁電源、（10）
は均一磁界コイル、（10a）〜（10h）はコイル要素、
（21）は共通永久電流スイッチ。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 俊二 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者 松田 哲也 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者 岩本 雅民 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−151946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−158505（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】永久電流スイッチとその保護手段との並列
回路および個別励磁電源が夫々に並列に接続されている
複数対のコイル要素から成る磁気共鳴イメージング用均
一磁界コイルであって、前記複数対のコイル要素は３対
から５対までで、前記均一磁界コイルの長手方向の中心
軸の垂直面に対して対称になるように配置され、前記複
数対のコイル要素の各々は直列に接続されており、前記
複数対のコイル要素の各々を流れる電流を調整すること
ができるようにされている磁気共鳴イメージング用均一
磁界コイル。 - 【請求項２】永久電流スイッチとその保護手段との並列
回路および個別励磁電源が夫々に並列に接続されている
複数対のコイル要素と、この複数対のコイル要素に並列
に接続された共通励磁電源とから成る磁気共鳴イメージ
ング用均一磁界コイルであって、前記複数対のコイル要
素は３対から５対までで、前記均一磁界コイルの長手方
向の中心軸の垂直面に対して対称になるように配置さ
れ、前記複数対のコイル要素の各々は直列に接続されて
おり、前記複数対のコイル要素の各々を流れる電流を調
整することができるようにされている磁気共鳴イメージ
ング用均一磁界コイル。 - 【請求項３】永久電流スイッチとその保護手段との並列
回路および個別励磁電源が夫々に並列に接続されている
複数対のコイル要素と、この複数対のコイル要素に並列
に接続された共通永久電流スイッチとその保護手段との
並列回路とから成る磁気共鳴イメージング用均一磁界コ
イルであって、前記複数対のコイル要素は３対から５対
までで、前記均一磁界コイルの長手方向の中心軸の垂直
面に対して対称になるように配置され、前記複数対のコ
イル要素の各々は直列に接続されており、前記複数対の
コイル要素の各々を流れる電流を調整することができる
ようにされている磁気共鳴イメージング用均一磁界コイ
ル。 - 【請求項４】永久電流スイッチとその保護手段との並列
回路および個別励磁電源が夫々に並列に接続されている
複数対のコイル要素と、この複数対のコイル要素に並列
に接続された共通励磁電源と、上記複数対のコイル要素
に並列接続された共通永久電流スイッチとその保護手段
との並列回路とから成る磁気共鳴イメージング用均一磁
界コイルであって、前記複数対のコイル要素は３対から
５対までで、前記均一磁界コイルの長手方向の中心軸の
垂直面に対して対称になるように配置され、前記複数対
のコイル要素の各々は直列に接続されており、前記複数
対のコイル要素の各々を流れる電流を調整することがで
きるようにされている磁気共鳴イメージング用均一磁界
コイル。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60236424A JPH0799723B2 (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 均一磁界コイル |
| US07/124,369 US4816962A (en) | 1985-10-24 | 1987-11-20 | Uniform magnetic field coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60236424A JPH0799723B2 (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 均一磁界コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6297307A JPS6297307A (ja) | 1987-05-06 |
| JPH0799723B2 true JPH0799723B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17000549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60236424A Expired - Lifetime JPH0799723B2 (ja) | 1985-10-24 | 1985-10-24 | 均一磁界コイル |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4816962A (ja) |
| JP (1) | JPH0799723B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4945446A (en) * | 1987-06-23 | 1990-07-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Magnetic field compensating apparatus |
| US5235284A (en) * | 1989-07-07 | 1993-08-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Passive shim arrangement for nuclear magnetic resonance |
| US5278380A (en) * | 1990-12-03 | 1994-01-11 | Westinghouse Electric Corp. | Superconducting magnet system with inductive quench heaters |
| EP0740314A1 (en) * | 1995-04-27 | 1996-10-30 | Hitachi, Ltd. | Superconducting magnet system |
| EP0893700A1 (en) * | 1997-07-25 | 1999-01-27 | Atlas Investments Ltd. | Solenoidal resistive magnet for nuclear magnetic resonance imaging |
| KR100429776B1 (ko) * | 2001-08-01 | 2004-05-04 | 주식회사 덕성 | 초전도자석을 이용한 균일 중력제어장치 |
| WO2003087879A1 (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-23 | University Of Rochester | Cryogenically cooled phased array rf receiver coil for magnetic resonance imaging |
| DE10331610B3 (de) * | 2003-07-12 | 2005-03-24 | Bruker Biospin Gmbh | Verfahren zur Homogenisierung eines supraleitenden NMR-Magneten |
| GB0403186D0 (en) * | 2004-02-12 | 2004-03-17 | Oxford Instr Plc | Magnetic resonance apparatus and method |
| GB2426059B (en) * | 2005-05-11 | 2009-12-23 | Gen Electric | Apparatus and method for generating magnetic fields for magnetic resonance imaging |
| JP2007322361A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Hitachi Ltd | 核磁気共鳴装置用プローブ及び核磁気共鳴装置 |
| JP2008047563A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルおよび該超電導コイルを備えた超電導機器 |
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