JPH1094532A

JPH1094532A - 磁場発生用コイルユニットおよびコイル巻装方法

Info

Publication number: JPH1094532A
Application number: JP9203529A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Kawamoto; 宏美河本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1998-04-14
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: JP3670452B2; US6054854A

Abstract

(57)【要約】【課題】巻線の一層巻き及び不連続巻線分布の構造で、
かつ、実際に発生させる磁場分布を、解析的に得られる
所望の連続空間分布に極力近づける。【解決手段】導体を巻き回したシールドコイルのコイル
セグメント１２Ｚ−３，４を備え、この導体に電流を供
給することにより磁場を発生させるようにしたＡＳＧＣ
型の傾斜磁場コイルユニットのＺコイルアセンブリのシ
ールドコイルユニット。コイルセグメント１２Ｚ−３，
４に、その導体が担っている電流を２本の流路に分流す
る分流路部として、例えば順流の分数ターンＦＴａ，
…，ＦＴｄを当該導体の巻きパターンに付加的に設け
た。２本の流路は、そこに流れる電流が例えば共に同一
方向に流れるように巻装される。シールドコイルの巻線
位置は、ボビン軸方向両端部のそれぞれから中心部に向
かって順に決められる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所望の空間分布を
有する磁場を発生させるためのコイルユニットおよびコ
イル巻装方法に関する。とくに、被検体の原子核スピン
の共鳴現象を利用した磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）
装置や磁気共鳴（ＭＲ）装置に好適な磁場発生用コイル
ユニットにおけるコイルの巻き方の画期的な改善に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通電により磁場を発生するコイルは電気
回路や電気機器にとって無くてはならないエレメントで
ある。医用の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置のガ
ントリとて例外ではなく、静磁場を発生する静磁場コイ
ル、静磁場の均一度を補正するシムコイル、静磁場に重
畳する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル、高周波信号
の送受用のＲＦコイルなどが磁場発生用コイルとして使
用されている。

【０００３】ＭＲＩ装置に用いられるこれらのコイルに
は、通常の電気回路におけるインダクタンス素子の場合
とは異なり、空間的に所望の磁場分布（所望の磁場強度
も含めて）を持った磁場を発生しなければならないとい
う別の要件も課されている。特に、パルス状の電流が供
給される傾斜磁場コイルには、最大傾斜磁場強度までの
立上り時間など、スイッチング特性への要件も加わる。

【０００４】ＭＲＩ装置のガントリの内部には被検体や
ＲＦコイルを挿入するスペースが必要で、そのスペース
の周囲に各種のコイル類が配置される。このため、ガン
トリ全体としては大形化し易い構造にあるが、現在、こ
れを回避しつつ磁場発生能力を上げることが求められて
いる。このためには、静磁場コイル、シムコイル、傾斜
磁場コイルなどのコイル層は極力薄く巻装しなければな
らない。特に、傾斜磁場コイルのように、既に決まって
いる大きさの静磁場コイル（例えば超伝導磁石）のボア
内に収めるコイルの場合、コイル層を一層巻きにするこ
とが求められている。

【０００５】傾斜磁場コイルについては、近年、その洩
れ磁場を防止するシールド型のものが多用されている。
このシールド型の傾斜磁場コイルの１つに、能動（自
己）遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ）がある。このコ
イルアセンブリは、メインコイルの周りをシールドコイ
ルが囲む２重コイル構造になっているため、メインコイ
ルおよびシールドコイルの各々を一層巻きにして薄く形
成することは必須の要件となっている。

【０００６】ＭＲＩ装置に用いられるコイルアセンブリ
にあっては、空間的に所望の磁場分布を成すようにコイ
ルの巻線位置を決めなければならない。このコイル設計
の従来法として、特開昭６０−１３２３０３号や特開昭
６２−１４３０１２号に提案されている如く、連続分布
関数を用いて所望の磁場分布を有するコイルを設計する
手法が知られている。また、“R.Turner, Gradient Coi
l Design: A Reviewof Methods. Magn. Reson. Imagin
g. Vol.11, pp.903-920, 1993”記載の手法も知られて
いる。このTurner提案には、電流密度分布を積分した
“Integrated current(amp-turns) ”を求め（同論文９
１１頁のFig.7(A)参照）、積分された電流密度の値が同
量づつ増加する曲線上の位置に対応する空間位置をコイ
ル位置として定める、“target field approach"が示さ
れている。

【０００７】さらに、ＡＳＧＣ向けに提案されたコイル
配置設計法として、“依田潔，「ＮＭＲ用自己シール
ド形傾斜磁場コイルの設計」，T. IEE Japan, Vol.110-
A,No.4, p275-281, 1990”に記載されている、電流密度
分布を巻線位置決定に用いる手法が知られている。この
手法は、例えばＺチャンネルのコイルの円筒状ボビン上
の軸方向距離について所望の電流密度分布を計算し、こ
の電流密度分布をボビンの軸方向中心部からそれぞれの
端部に向けて積分し、この積分値がＩ／２，Ｉ，…，
Ｉ，Ｉ／２（Ｉ：コイル電流値＝駆動電流値）をとる位
置を巻線位置（ターン位置）として、ボビンの軸方向中
心部からそれぞれの端部に向けて決めるものである。

【０００８】この「ＮＭＲ用自己シールド形傾斜磁場コ
イルの設計」による方法（以下、国内文献記載のコイル
設計法と呼ぶ）は、このように解析的に求められた理想
的な連続電流分布を、巻き線という不連続な電流分布に
置き換え（離散化）、一層巻きのコイルアセンブリを形
成するというプロセスを採っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
コイル設計法は、解析的に求めた理想的な連続分布を不
連続なコイル位置に置き換えるので、実際の電流分布に
発生する誤差は基本的に不可避である。このため、所望
していた理想的な磁場分布は得られないとことが多かっ
た。例えば、傾斜磁場コイルの場合、連続分布で実現し
ていた傾斜磁場の線形性が劣化することなどである。静
磁場コイルやシムコイルの場合も上述の手法で設計され
るが、やはり同様の理由に因って、磁場分布が所望の理
想状態からずれてしまい、静磁場の均一性が期待してい
たようには確保できないという問題が指摘されていた。
実際に得られる磁場分布が理想状態から逸脱すると、Ｍ
Ｒ画像の画質に与える悪影響も大きくなり、また画像の
信頼性が損われてしまうので、極力、所望の理想磁場分
布を確保したいというニーズがある。

【００１０】この連続から不連続への離散化自体に係わ
る基本的な問題に加えて、前述した国内文献記載のコイ
ル設計法には以下のような問題があった。

【００１１】この国内文献記載のコイル設計法は、Ｚチ
ャンネルのシールドコイルに流す電流の電流密度関数か
ら演算される流線関数曲線のピーク値がコイル電流Ｉの
整数倍になる等の厳しい制約の元で使用することが前提
となっている。実際の設計では、流線関数曲線のピーク
値がコイル電流Ｉの整数倍となる解が見つかるというこ
とは殆どなく、大抵、余り電流が生じる状況にある。巻
線位置はボビン軸方向中心部から端部に向けて決めてい
くため、その余り電流の影響はコイル軸方向の端部に表
れる。つまり、シールドコイルのボビン軸方向端部にタ
ーンが存在しない比較的大きな隙間ができ、この隙間に
起因して磁束が漏れ、周囲の金属筐体に渦電流が発生す
る。軸方向端部で発生するこのような渦電流はＭＲ画像
の画質に大きく影響し、画質を劣化させる。また、この
ように解析的にコイル位置を設計しようとすると、性能
面（例えば直線性）を犠牲にしなければならない。ま
た、コイルのインダクタンスや抵抗値が大きくなるの
で、傾斜磁場電源を大形化（大出力化）させなければな
らない。このように、国内文献記載のコイル設計法は実
用化する上で種々の困難を抱えていた。

【００１２】また、上述した国内文献記載のコイル設計
法を含む従来法には、前述した巻線配置の離散化に伴う
基本的な問題に加え、以下のような問題があった。

【００１３】まず、コイル配置の物理的な制約に係わる
問題がある。一定幅の線材を円筒ボビンの周囲に巻装し
てコイルを形成しようとすると、コイルの実際の幅は巻
線（ターン）が最も混んでいる（密になっている）箇所
の巻線間の幅により決定されてしまう。つまり、巻線が
一番混んでいる部分の巻線間幅よりも幅広の線材を用い
ることはできないという制約がある。この制約により、
理想的な連続電流分布が不連続な電流分布に置き換えら
れるとき、コイルの巻線の一部に線材が広く存在しない
隙間が空いてしまう。

【００１４】この巻線間の隙間は、特に、能動遮蔽型傾
斜磁場コイルにとっては重大な問題となる。この隙間の
大きさは傾斜磁場コイルがサドル型であってもソレノイ
ド型であっても、コイルユニットの位置により異なる部
分ができるから、隙間の大きい部分があると、磁束が外
部に洩れてしまい、外部の導体部分に渦電流を発生す
る。この渦電流に因る磁場の影響で、能動遮蔽型である
にも拘らず、ＭＲ画像の劣化を招くという問題が近年特
に深刻化してきている。

【００１５】この状況をさらに説明すると、近年、様々
な電子技術や超伝導技術の発展に伴って、従来のスピン
エコー法（ＳＥ）や高速スピンエコー法（ＦＡＳＴＳ
Ｅ）よりもさらに高速な撮像法の１つであるエコープレ
ナー法（ＥＰＩ）が主流を占めつつある。スピンエコー
法では、例えば、最大傾斜磁場強度１０ｍＴ／ｍ、最大
傾斜磁場強度までの立上り時間１ｍｓの傾斜磁場性能が
要求されている。これに対し、エコープレナー法では、
例えば、最大傾斜磁場強度３０ｍＴ／ｍ、最大傾斜磁場
強度までの立上り時間０．１ｍｓの傾斜磁場性能が要求
される。

【００１６】このような、最大傾斜磁場強度の増大や立
上り時間の短縮に伴って、洩れ磁場も増大し、渦電流の
増加に伴う様々な画質劣化の問題がとくに近年顕著にな
ってきている。

【００１７】ＡＳＧＣの構造を採用した場合でも渦電流
が発生するという問題は“J.W.Carlson et al. Design
and Evaluation of Shielded Gradient Coils. Magn.Re
son. Imaging, Vol.26 pp.191-206, 1992”でも指摘さ
れているところである。この渦電流の問題に対しては、
ＭＲ信号収集用のパルスシーケンスの改善で対処する、
印加するＲＦパルスの位相を工夫することで対処するな
ど、幾つかの提案もなされている。

【００１８】しかしながら、かかる提案による手法を採
用したところで、シーケンス制御が複雑化することに加
え、その実効性は非常に低い。その理由は次のようであ
る。渦電流に拠る磁場が傾斜磁場と同じ空間分布（成
分）であればパルスシーケンス制御などによる補正は可
能である。しかし実際には、渦電流磁場には傾斜磁場と
は異なる磁場成分を含んでいるケースが殆どであるか
ら、そのような渦電流磁場を傾斜磁場、ＲＦパルス，パ
ルスシーケンスの制御などに拠り後追い的に補正するこ
とは本質的に不可能である。即ち、渦電流の発生自体を
抑制するしか手立てはないのである。現状では、自己遮
蔽型傾斜磁場コイルを形成するときにシールド用巻線間
の隙間に起因する渦電流は不可避であるとして、この問
題は放置されてきた。

【００１９】実際に発生させる磁場分布を滑らかにして
極力、所望の磁場分布に近づけるには、線材の幅を著し
く細く形成して巻装するターンを増加させることも想定
される。しかし、そのようなコイルは抵抗やインダクタ
ンスが著しく増加するので、電源の出力を途方も無く上
げなければコイルに電流を供給することはできない。そ
のような大出力の電源の製造は実際には困難で、現状で
は実現の可能性に乏しい。

【００２０】本発明は上述した従来技術に伴う様々な困
難を打破すべくなされたものである。本発明の目的の
１つは、とくにＡＳＧＣにおいて、通電によって所望の
磁場分布を発生させるコイルセグメントに対し、コイル
を巻装しているボビンの軸方向端部での著しい磁束漏洩
に因る渦電流の発生を抑制できる磁場発生用コイルユニ
ットおよびコイル巻装方法を提供することである。

【００２１】本発明の別の目的は、巻線（線材）の不連
続巻線分布の構造を維持し、かつ、実際に発生させる磁
場分布を、解析的に得られる所望の連続分布に極力近づ
けることができる磁場発生用コイルユニットを提供する
ことである。

【００２２】本発明の別の目的は、コイルユニットに電
流を供給する電源の出力を格別上げることなく、現在使
用に供されている規模の出力の電源を使うことができ、
この電源条件の下で、巻線（線材）の不連続巻線分布の
構造を維持し、かつ、実際に発生させる磁場分布を、解
析的に得られる所望の連続分布に極力近づけることがで
きる磁場発生用コイルユニットを提供することである。

【００２３】本発明のさらに別の目的は、磁気共鳴イメ
ージング（ＭＲＩ）に静磁場コイル、シムコイル、傾斜
磁場コイルなどに好適に適用できる磁場発生用コイルユ
ニットを提供することである。

【００２４】本発明のさらに別の目的は、コイルユニッ
トに遮蔽機能を持たせた場合、磁場の漏れや歪みを抑制
して遮蔽機能を充実させ、周囲の金属に発生する不要な
渦電流を抑制した磁場発生用コイルユニットを提供する
ことである。

【００２５】本発明のさらに別の目的は、実際に発生さ
せる磁場分布を所望の空間磁場分布に極力近づけ、周囲
の金属における不要な渦電流の発生自体を抑制し、これ
により、かかる渦電流に因る影響を除くための後追い的
なデータ補正処理でも対応できる程度に抑制できるよう
にした磁場発生用コイルユニットを提供することであ
る。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、現状で使用可
能な容量や規模の電源設備、製造設備の中で、磁場発生
用コイルユニットをどのように構成すれば所望の磁場分
布（すなわち所望のコイル性能）が得られるか、の動機
付けの下でなされた。

【００２７】まず、コイルの巻装方法に関する本発明の
第１の着眼点を、従来技術としての前述した国内文献記
載のコイル設計法と対比させながら説明する。

【００２８】ＡＳＧＣにおいて、傾斜磁場を発生するメ
インコイルの総電流を、このメインコイルに流す電流Ｉ
ｃとメインコイルの総巻数Ｎｃとで表すと、

【数１】Ｉｃ×Ｎｃとなる。メインコイルの外周側に配置され、かつメイン
コイルで発生した傾斜磁場をシールドする遮蔽磁場を発
生するシールドコイルの巻数は、メインコイルと同様に
整数値をとる必要がある。シールドコイルの電流値は、
解析的に要求されたシールドコイルの総電流を適当な総
巻数で除して求められる。この割算によって求めた電流
値がシールドコイルの巻線位置（ターン位置）を決定す
るための電流ステップ値となる。これが前述した国内文
献記載のコイル設計法を含む従来法による巻線位置決定
法の基本的考えであった。

【００２９】ここで、メインコイルと同様に、シールド
コイルの総電流をシールドコイルの電流Ｉｓとその総巻
数Ｎｓとで表すと、

【数２】Ｉｓ×Ｎｓとなる。

【００３０】メインコイルとシールドコイルとを直列に
接続して同一電源で駆動するには、電流ＩｃとＩｓが互
いに等しくなることが望ましい。そこで、Ｉｃ＝Ｉｓ
で、かつ、ターンによる余り電流がでない、という特定
の条件下でコイル設計を行うのが前述した国内文献記載
のコイル設計法に相当する。この条件はコイル設計者に
とって、非常に厳しい制約であり、このような特定条件
を外した条件でも一般的に通用するコイル設計法が望ま
れていた。

【００３１】そこで、本発明者は例えばＺチャンネルの
場合、ボビン軸方向中央部での磁束漏れに渦電流の画質
への影響はその両端部のそれよりも小さいという事実に
着目し、コイルの巻線位置を決める方向性に着目した。
そこで、ボビン軸方向端部を優先し、この端部からその
中央部に向けて、メインコイルの電流ステップ値（また
は、シールドコイルの巻数決定に応じて決まるシールド
コイルの電流ステップ値）を用いて巻線位置を順次決定
していく手法に基づく本発明を提案するものである。

【００３２】解析的に要求されたシールドコイルの総電
流を、前述した従来法に拠って決定された電流Ｉｓおよ
び総巻数Ｎｓで表し、また本発明の提案法に拠って決定
されたシールドコイルの総巻数をＮｓ′で表し、さら
に、余った電流値をｄＮＩで表すと、

【数３】Ｉｓ×Ｎｓ＝Ｉｃ×Ｎｓ′＋ｄＮＩとなる。

【００３３】このように両端部それぞれから中心部に向
けて巻線位置を決めると、余り電流ｄＮＩはボビン中心
部に集まってくる。この余り電流は、Ｚチャンネルの場
合、ボビンの軸方向中心部で互いに逆方向に流れる。こ
のため、余り電流が担っている磁場成分を極力少ないも
のにできる。

【００３４】余り電流ｄＮＩ＝０［Ａ］にできる条件が
成立する特定の場合、前述した国内文献記載のコイル設
計法と本発明とは最終的に決まる巻線位置の点で同じに
なる。しかし、前述したように一般的には、余り電流ｄ
ＮＩは零にならないから、本発明の巻線方法を使用すれ
ば、余り電流ｄＮＩが零になるか、又は零にならないか
の条件に無関係に、メインコイルとシールドコイルとを
直列接続するときの巻線位置を決めることができる。つ
まり、コイル設計者にとって、設計上の条件を１つ減ら
すことができ、設計の自由度を上げることができる。

【００３５】上述の第１の着眼点に基づく本発明の具体
的な構成は以下のようである。

【００３６】その１つの側面は、導体をボビンに巻き回
したコイルセグメントを備え、この導体に電流を供給す
ることにより磁場を発生させるようにした磁場発生用コ
イルユニットにおいて、前記導体を巻装する巻線位置
を、前記ボビンの軸方向における前記コイルセグメント
の端部側の位置から順に所定電流ステップ値に基づき決
めてある構造である。

【００３７】好適には、前記磁場発生用コイルユニット
は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の能動遮蔽型
傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ）を形成しており、前記コイ
ルセグメントは前記ＡＳＧＣのＺチャンネルのシールド
コイルに含まれている。

【００３８】さら好適には、前記シールドコイルは、前
記ボビンに縦列状態かつ直列接続状態で巻装した前記コ
イルセグメントを２個から成るコイルセグメント群を備
え、前記巻線位置を、前記コイルセグメント群が呈する
前記軸方向の両端部のそれぞれから順に、このコイルセ
グメント群が呈する前記軸方向中央部に向けて決めてあ
る構造を有する。

【００３９】また別の側面によれば、ボビンに導体を巻
き回してコイルセグメントを形成するコイル巻装方法に
おいて、前記ボビンの軸方向における前記コイルセグメ
ントの端部側の位置から順に所定電流ステップ値に基づ
き前記導体の巻線位置を決め、この決めた巻線位置に前
記導体を巻装することである。

【００４０】コイル巻装に関して、上記第１の着眼点を
補完する、又は単独に実施できる第２の着眼点をさらに
説明する。

【００４１】実際のコイルユニットを設計、製造する場
合、限られたスペースに入るサイズにする必要があり、
また製造上の制約もあることから、コイルユニットのコ
イルチャンネルは、必須事項ではないが、それぞれ一層
巻きで形成することが望ましい。（各チャンネルの帰り
線などは、チャンネル間の隙間を通すようにして、一つ
のチャンネル全体でも一層巻きの状態が保持される。）
磁場発生用コイルにおいて、連続的な所望の電流密度関
数を不連続な巻線位置に離散化する際、コイルエレメン
トとして一定幅の線材を使うと、前述したように、磁場
分布が理想分布からずれるとともに、巻線間隔が広く空
いてしまう。その原因は、離散化された巻線位置のター
ンが所望電流値Ｉの通電を担っていることに因る、とい
うことに本発明者は着目した。

【００４２】そこで、本発明者が提案する解決手段の主
要構成は、所望値Ｉの電流を通電させる１本のターン
（巻線）を複数ｎ本のターンに分ける、ことである。こ
の「Ｉ／ｎ」に分流させる巻線部分を「分数ターン」を
呼ぶこととする。この分数ターンは、とくに、次のよう
な態様で使用される。その一つは、巻線間隔がほかの部
分よりも空いてしまう部分（隙間）だけ、所望電流値Ｉ
を通電させる１本のターン（巻線）をＩ／ｎ（≧２：整
数）ずつの電流を担うｎ本に分岐させ、磁場分布を所望
分布に近付けるとともに、かかる巻線間の隙間を少なく
する場合である。また巻線間隔がほかの部分よりも空い
てしまう部分（隙間）に、この分数ターンを付加的に設
けることもできる。一方、分数ターンの複数のターンに
流す電流値は例えば２Ｉ／３、Ｉ／３の如く、所望の磁
場分布に応じて偏らせることもでき、電流値を必ずしも
等量ずつ分配させなくてもよい。

【００４３】上述の第２の着眼点に基づく本発明の具体
的な構成は以下のようである。

【００４４】本発明の主要部によれば、導体を巻き回し
たコイルセグメントを備え、この導体に電流を供給する
ことにより磁場を発生させるようにした磁場発生用コイ
ルユニットにおいて、前記コイルセグメントに、前記導
体が担っている電流を複数の流路に分流する分流路部を
当該導体の巻きパターンに関連して設けたことを特徴と
する。

【００４５】例えば、前記分流路部は前記導体を２本の
分流導体に分岐し、その２本の分流導体を合流させる回
路である。この場合、２本の分流導体はそれらに流れる
電流が共に同一方向、または互いに逆方向となるように
巻装される。また、例えば、前記分流路部は、前記コイ
ルセグメントの前記巻きパターンに沿って巻き回された
前記導体の一部を置換して設けてある。

【００４６】さらに好適には、前記分流路部は、前記コ
イルセグメントを成す前記導体の一部として前記巻きパ
ターンに付加的に設けられ、かつ前記巻きパターンに準
じて巻き回されている。前記コイルセグメントは、例え
ば、ソレノイド型コイルである。

【００４７】さらに好適には、前記磁場発生用コイルユ
ニットは磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の傾斜磁
場コイルユニットとして形成されている。例えば、前記
傾斜磁場コイルユニットはＸ軸方向，Ｙ軸方向，および
そのＺ軸方向の傾斜磁場を個別に形成するＸコイルアセ
ンブリ，Ｙコイルアセンブリ，およびＺコイルアセンブ
リを備え、これらのコイルアセブリの少なくとも１つは
前記コイルセグメントを有する。

【００４８】さらに好適には、前記磁場発生用コイルユ
ニットは磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の静磁場
発生用の静磁場コイルユニットとして形成されている。
また例えば、前記磁場発生用コイルユニットは磁気共鳴
イメージング（ＭＲＩ）装置における静磁場の均一性を
補正する補正コイルユニットとして形成されていてもよ
い。

【００４９】本発明のそのほかの特徴および利点は、以
下の発明の詳細な説明および図面の説明により明らかに
なる。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
磁場発生用コイルを説明する。

【００５１】［第１の実施形態］第１の実施形態を図１
〜図１６に基づき説明する。

【００５２】第１の実施形態では、磁場発生用コイルユ
ニットとしてＭＲＩ装置の能動（自己）遮蔽型傾斜磁場
コイル（ＡＳＧＣ：Actively Shielded Gradient Coil
）のユニットのＺチャンネル（Ｚコイル）を例示す
る。なお、本発明はＡＳＧＣのＸチャンネル（Ｘコイ
ル）、Ｙチャンネル（Ｙコイル）にも同様に実施できる
ものであり、また静磁場コイルおよび静磁場補正（シ
ム）コイルなどにも好適に実施できる。

【００５３】また本発明の磁場発生用コイルユニットは
円筒型や対向型、またサーフェイス型、オープン型と言
ったコイルの形状や磁場発生方式に無関係に実施でき
る。

【００５４】図１にＭＲＩ装置のガントリ１の概略断面
を示す。このガントリ１はその全体が円筒状に形成され
ており、中心部のボアが診断用空間として機能し、診断
時にはそのボア内に被検体Ｐが挿入可能になっている。

【００５５】ガントリ１は、略円筒状の静磁場コイルユ
ニット１１、このコイルユニット１１のボア内に配置さ
れた略円筒状の傾斜磁場コイルユニット１２、このユニ
ット１２の例えば外周面に取り付けられたシムコイルユ
ニット１３、および傾斜磁場コイルユニット１２のボア
内に配置されたＲＦコイル１４を備える。被検体Ｐは図
示しない寝台天板に載せられて、ＲＦコイル１４が形成
するボア（診断用空間）内に遊挿される。

【００５６】静磁場コイルユニット１１は超伝導磁石で
形成されている。つまり、外側の真空容器の中に、複数
個の熱輻射シールド容器および単独の液体ヘリウム容器
が収められ、液体ヘリウム容器の内部に超伝導コイルが
巻装・設置されている。

【００５７】傾斜磁場コイルユニット１２は、ここでは
アクティブシールド（能動遮蔽）型に形成されている。
このコイルユニット１２はＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方
向毎にパルス状の傾斜磁場を発生させるため、Ｘ，Ｙ，
Ｚチャンネル別々にコイルアセンブリを有し、しかも、
そのコイルアセンブリは各チャンネル毎に傾斜磁場を外
界に殆ど洩らさないシールド構造になっている。

【００５８】また、このＭＲＩ装置は図１に示す如く、
静磁場コイルユニット１１に電力を供給する静磁場電源
５１、傾斜磁場コイルユニット１２に電流を供給する傾
斜磁場電源５２、ＲＦコイル１４にＲＦ信号を送信する
とともにＲＦコイル１４で検出したＭＲ信号を受ける送
受信器５３、ならびに、傾斜磁場電源および送受信器の
動作を所望のシーケンスに基づき制御するシーケンサ５
４を備える。さらに、システム全体を制御するコントロ
ーラ５５、および、ＭＲ信号からＭＲ画像を再構成する
ユニット５６が備えられるほか、モニタ５７、メモリ５
８、および入力器５９が備えられている。

【００５９】この能動遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧ
Ｃ）ユニット１２は図２に示すように、Ｘ，Ｙ，Ｚチャ
ンネルのＸコイルアセンブリ１２Ｘ，Ｙコイルアセンブ
リ１２Ｙ，Ｚコイルアセンブリ１２Ｚがコイル層毎に絶
縁されながら積層され、全体として略円筒状を成してい
る。Ｘコイルアセンブリ１２Ｘ，Ｙコイルアセンブリ１
２ＹおよびＺコイルアセンブリ１２Ｚの各々は、メイン
コイルおよびシールドコイルを有する。このメインコイ
ルおよびシールドコイルのそれぞれは、複数のコイルセ
グメントを備えている。これにより、各コイルアセンブ
リは、各軸方向の傾斜磁場を発生するとともに、その傾
斜磁場を磁気的に外界に殆ど洩らさない構造になってい
る。

【００６０】最初に、ＺチャンネルのＺコイルアセンブ
リ１２Ｚを図３および図４に基づき説明する。このＺコ
イルアセンブリ１２Ｚは図３および図４に示すように、
同心筒状に配置され且つ内径が異なる２つのボビンＢ
１，Ｂ２と、このボビンＢ１，Ｂ２夫々に一層巻きで対
を成すように巻装された、コイルセグメント１２Ｚ−
１，１２Ｚ−２を有するメインコイル１２ＺＭ、およ
び、コイルセグメント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４を有する
シールドコイル１２ＺＳとを備える。シールドコイル１
２ＺＳのアセンブリは、メインコイル１２ＺＭのアセン
ブリよりもボビン径が大きく、シールドコイルがメイン
コイルの外周側を覆うように設けられている。対を成す
メインコイルのコイルセグメント１２Ｚ−１および１２
Ｚ−２についてはパルス電流が互いに反対向きに流れる
ように巻装され、且つ、別の対を成すシールドコイルの
コイルセグメント１２Ｚ−３および１２Ｚ−４について
はパルス電流が互いに反対向きに流れるように巻装され
る。また、径方向において対向するメインコイル、シー
ルドコイルについては、一方の組を成すコイルセグメン
ト１２Ｚ−１およびコイルセグメント１２Ｚ−３間で電
流の向きが互いに反対であり、他方の組を成すコイルセ
グメント１２Ｚ−２およびコイルセグメント１２Ｚ−４
間で電流の向きが互いに反対になっている。

【００６１】このＺコイルアセンブリ１２Ｚ全体の電気
的な等価回路を図５に示す。２つのコイルセグメント１
２Ｚ−１，１２Ｚ−２（メインコイル）と、２つのコイ
ルセグメント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４（シールドコイ
ル）とが直列に接続される。単一の傾斜磁場電源１７か
ら一括して所望電流値Ｉが供給されるようになってい
る。電源１７には波形整形器１８が接続されている。波
形整形器１８は、図示しないシーケンサから指令される
傾斜磁場Ｚチャンネルの波形データを受け、このデータ
に対応した波形制御信号を電源１７に出力する。これに
より電源はシーケンサが意図したＺチャンネルの傾斜磁
場を生成するためのパルス電流Ｉを直列接続されたコイ
ルセグメント群に出力する。

【００６２】メインコイル１２ＺＭは、従来周知の手法
（例えば、特開昭６２−１４３０１２号参照）によって
ボビンＢ１上のＺ軸方向の巻線位置が決められ、その位
置を順守してソレノイド状に巻装される。（ただし、こ
のメインコイル１２Ｚ−１および１２Ｚ−２に、後述す
る本発明の巻線方法を適用することもできる。）これに
対してシールドコイル１２ＺＳは本実施形態では以下の
ように、その巻線位置が決められる。

【００６３】まず、空間的に線形なＺ軸方向の傾斜磁場
特性Ｂｚが例えば図６に示すように解析的に決められ
る。この特性を満足させるシールドコイルのコイルセグ
メント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４の理想的な電流密度関数
［Ａ／ｍ］とＺ軸方向の位置との関係が従来周知の演算
により求められる。この理想的な電流密度関数の例を図
７に示す。

【００６４】次いで、この理想電流密度関数をＺ軸方向
の位置について積分し、理想的な流線関数を求める。求
められた理想流線関数の一例を図８（ａ）に示す。

【００６５】次いで、求められた理想流線関数を使って
シールドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−３，１２Ｚ
−４の巻線位置を割り出す。つまり、この段階で、解析
的に求められた連続電流分布が巻き線という物理的な不
連続な電流分布に置き換えられる（離散化）。

【００６６】この巻線位置は、以下のようにして決めら
れる。メインコイルのコイルセグメント１２Ｚ−１，１
２Ｚ−２に流す電流Ｉｃ、その総巻数をＮｃとし、シー
ルドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４
に流す電流をＩｓ（＝Ｉｃ），その総巻数をＮｓとする
と、電流ステップ値をＩ（＝Ｉｃ＝Ｉｓ）として、ボビ
ンＢ２の軸方向の両端部のそれぞれからその中心部に向
かって巻線位置が決められる。

【００６７】最初に、両端部のそれぞれにおいて、ボビ
ンＢ２上の端部所定位置−Ｚ１，Ｚ１が指定される。こ
の指定位置−Ｚ１，Ｚ１のそれぞれにて図８（ｂ）に示
す如く１ターンが巻線されるから、電流ステップ値Ｉの
分だけ流線関数が立ち上がる（同図（ａ）参照）。この
指定位置−Ｚ１，Ｚ１は例えば、電流Ｉと巻数Ｎの積を
表わす縦軸の電流値＝Ｉ／２となる位置が望ましい。以
下同様に、縦軸の電流値＝３Ｉ／２，５Ｉ／２，７Ｉ／
２となる位置を順次指定して巻線位置−Ｚ２，−Ｚ３，
−Ｚ４およびＺ２，Ｚ３，Ｚ４を決める。

【００６８】このように巻線位置を両端部のそれぞれか
ら中心部に向かって順次決めていくことで、両端部のそ
れぞれでは理想流線関数曲線の裾の拡り具合に応じた所
望の巻線位置を指定できる。このため、シールドコイル
のコイルセグメント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４のボビン軸
方向両端部からの漏れ磁場は少なくなり、ＭＲ画像の画
質劣化も少なくなる。また余り電流は中心部に寄せら
れ、しかも両サイドで互いに逆向きの余り電流である。
このため、余り電流が担っている有効磁場成分が極力少
なくなり、中心部からの漏れ磁場も少なくなる。従来の
コイル設計法に基づく巻線位置でかつＩｃ＝Ｉｓのとき
と比べて、この実施例による漏れ磁場は１／２．６もの
改善度となる。

【００６９】また、この巻装方法によれば、補正抵抗を
シールドコイルに並列に挿入してシールドコイルの電流
を調整する必要もない。補正抵抗を入れる場合、コイル
の温度上昇に因ってコイルの抵抗値が変動し、補正抵抗
による所望の分流割合が変化してしまう。これは所望の
シールド条件からの変化をもたらし、結局、漏れ磁場に
因る渦電流の増大を引き起こす。しかるに、このような
補正方法は回避することが必要で、本実施形態の巻装方
法によれば、このようなシステムの不安定要因を排除で
き、安定したシールド効果を得ることができる。

【００７０】ここで、本実施形態のコイル巻装方法を傾
斜磁場コイルのＺコイルアセンブリに実施したときの漏
れ磁場による渦電流のシミュレーション結果を示す。

【００７１】図９及び図１０は共に、本発明者が行った
シミュレーションに係るＡＳＧＣ型の傾斜磁場コイルユ
ニットのＺチャンネルの理想流線関数（積分された電流
密度関数）の曲線を示す。図９の方はメインコイルの流
線関数の曲線であり、図１０の方はシールドコイルの流
線関数の曲線である。両方とも例えば前述した“J.W. C
arlson et al”に依る演算法により理論的に求められ
る。つまり、流線関数がこのように滑かで且つ理想値を
採る場合、発生するＺチャンネルの傾斜磁場の発生状況
及びその自己シールド性能が理想（所望）状態となるの
である。

【００７２】次に所望の電流値Ｉ（＝Ｉｃ＝Ｉｓ）をＩ
＝９９．３４５［Ａ］に設定して前述した国内文献記載
のコイル設計法に基づいてＺチャンネルのメインコイル
およびシールドコイルの巻線位置を求めると、図１１
（ａ），（ｂ）に示すようになる（同図の巻線位置はＺ
軸方向の（＋）側のみを示す。したがって実際の巻線は
（−）側にもこれと対称位置に各々巻かれる）。マイナ
ス符号は電流の向きが＋のものに対して逆であること示
す。

【００７３】この図１１（ａ），（ｂ）のように離散化
された巻線位置状態は理想状態は異なるもので、このと
きの漏れ磁場による渦電流は図１２に示すように好まし
くないものとなる。同図は、Ｚコイルアセンブリに因り
発生する渦電流の流線関数を表わす。このシミュレーシ
ョンは有限要素法又は境界要素法などを用いて行なうこ
とができ、ガントリ中心軸から半径０．５［ｍ］の位置
における洩れ磁場に因る渦電流値を計算したものであ
る。渦電流の流線関数は図１２から明らかなように、Ｚ
軸方向の両端部と中心部の広い範囲とにおいて大きな値
を示している。これはシールドコイルの粗い巻線間（隙
間）を磁束が通り抜けてしまうことに因る。静磁場コイ
ルユニットのボア内径は通常、半径＝０．５［ｍ］程度
であるから、図１２に示すＺ軸方向両端部および中心部
の渦電流は静磁場コイルユニットの導体部分の対向位置
およびその付近に発生することになる。この渦電流は前
述した如く、ＡＳＧＣタイプでありながらＭＲ画質劣化
を招くものであった。

【００７４】これに対して、端部から中心部に向けて巻
線位置を順次決める本実施形態の巻装方法に基づくＺコ
イルアセンブリのメインコイルおよびシールドコイルの
配線位置は、一例として、図１３（ａ），（ｂ）に示す
ようにシミュレーションされる。このときのメインコイ
ルおよびシールドコイルの実際の流線関数曲線は図１４
および図１５となり、前述した図９、１０の理想流線関
数曲線に非常良く近似される。

【００７５】このときの漏れ磁場による渦電流のシミュ
レーション結果は図１６に示すようになった。この図は
前述した図１２に対比されるものである。両図の比較か
ら分かるように渦電流が全体範囲にわたって大幅に低下
している。これはとりも直さず、端部から中心部に向か
って巻線位置を順次決めていく手法が寄与して実際の流
線関数曲線が理想状態に近くなっていることであり、こ
れによりＡＳＧＣを組み込んだＭＲＩ装置により得られ
るＭＲ画像の画質を著しく向上させることができる。

【００７６】［第２の実施形態］本発明の第２の実施形
態に係る磁場発生用コイルユニットを図１７〜図２２に
基づき説明する。この実施形態における磁場発生用コイ
ルユニットは第１の実施形態のときと同様に、ＡＳＧＣ
型の１つのコイルアセンブリである円筒状のＺコイルア
センブリのシールドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−
３、４について実施したものである。ここで、第１の実
施形態の構成要素と同一又は同等のものには同一符号を
付して説明を省略又は簡単化する。

【００７７】この第２の実施形態は、第１の実施形態の
巻装方法を踏襲するとともに、その漏れ磁場の改善度を
さらに上げようとするものである。これを実行するた
め、分数ターンと呼ぶ巻方を採用する。

【００７８】Ｚコイルアセンブリのシールドコイルのコ
イルセグメント１２Ｚ−３および１２Ｚ−４は、前述し
た理想的な流線関数（図１７（ａ）参照）に対して、前
述と同様に、ボビンＢ２の軸方向両端部のそれぞれから
中心部に向かって順次、巻線位置が決められる。これに
加えて、本実施形態では、ボビンＢ２のＺ軸方向の中心
部と両端部に巻くコイルセグメント１２Ｚ−３，１２Ｚ
−４の巻き線については、本発明者が「分数ターン」と
呼ぶ概念の巻き方を施している。

【００７９】「分数ターン」とは、従来には無い全く新
しい概念のコイルの巻き方で、通常の１ターンが担って
いるＩ［Ａ］の所定値電流をＩ／ｎ（ｎ≧２の整数値）
に分流するように巻く巻き方を言う。この「分数ター
ン」の導入によって実際の流線関係をスムージングし、
理想流線関数により近付けようとするものである。この
分数ターンは例えばＩ／２ターンであり、ボビン軸方向
の両端部と中心部に形成される。

【００８０】具体的には図１７（ａ）に示すように、所
望のコイル電流値Ｉ（例えば１００［Ａ］）とすると、
理想流線関数と縦軸上の電流値のＩ／４，３Ｉ／４の位
置が交わるＺ軸上の位置−Ｚ１，−Ｚ２、Ｚ１，Ｚ２
（分流ターンの位置）をボビン軸方向両端部の分数ター
ンＩ／２の位置として決める。その後、実際の流線関数
が所定電流ステップ値Ｉずつ増える縦軸上の３Ｉ／２，
５Ｉ／２，７Ｉ／２に相当する巻線位置；−Ｚ３，−Ｚ
４，−Ｚ５，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５を順次それぞれ決める。
さらに、１７Ｉ／４および１９Ｉ／４に相当する巻線位
置−Ｚ６，−Ｚ７（略零）、Ｚ６，Ｚ７（略零）が分流
ターン位置として決められる。

【００８１】最初に両端部の分数ターンＦＴａ，ＦＴｂ
を説明する。両端部の各々において、縦軸上のＩ／４，
３Ｉ／４の位置に対応して、電流Ｉを２分割（１／２タ
ーン，すなわちｎ＝２）してＩ／２の電流を流す巻き線
位置−Ｚ₁，−Ｚ₂およびＺ₂，Ｚ₁が決まる。図１７
の左側端部の分数ターンＦＴａは、電源側からのリード
線を−Ｚ₁および−Ｚ₂の巻線位置で２分岐させ、その
まま各々の巻線Ｆ１，Ｆ２を１ターンさせた後で合流さ
せ、次の巻線位置−Ｚ₃の巻線に繋げる。同図の右側端
部の分数ターンＦＴｂは、巻線位置Ｚ₃から出てきた巻
線を巻線位置Ｚ₂，Ｚ₁の位置で２分岐させ、そのまま
各々の巻線Ｆ３，Ｆ４を１ターンさせた後で合流させ、
電源側のリード線に繋げる。

【００８２】またＺ軸方向の中心部にもＩ／２の分数タ
ーンＦＴｃ，ＦＴｄを図示の如く巻装する。すなわち流
線関数ＮＩ＝１７Ｉ／４の位置に相当する−Ｚ₆とＺ₆
の各位置を２つのＩ／２の分数ターンＦＴｃ，ＦＴｄの
各一方の巻線位置として決める。同時に、この２つのＩ
／２の分数ターンＦＴｃ，ＦＴｄの各他方の巻線（余り
ターン）位置を、流線関数ＮＩ＝１９Ｉ／４の位置に相
当する、Ｚ＝略零と見做せる近傍位置−Ｚ₇，Ｚ₇にそ
れぞれ決める。

【００８３】中心部の分数ターンの内の一方の分数ター
ンＦＴｃの構成としては、巻線位置−Ｚ₅から出てきた
巻線を巻線位置−Ｚ₆、マイナス側略零の位置−Ｚ₇で
２分岐し、そのまま各々の巻線Ｆ５，Ｆ６を１ターンさ
せる。ターンしてきた２つの分岐巻線Ｆ５，Ｆ６はその
ままマイナス位置側からプラス位置側へＺ軸方向に沿っ
て互いに交差しないように渡される。この２本の渡し線
はそのまま、もう一方の分数ターンＦＴｄに繋がる。つ
まり、２本の渡し線は、マイナス側のときとは反対方向
に折り返す状態で、巻線位置がプラス側略零のＺ₇、お
よびプラス側所定位置Ｚ₆の巻線Ｆ８，Ｆ７に繋げる。
この２本の巻線Ｆ８，Ｆ７のそれぞれを再び１ターンさ
せた後で合流させ、巻線位置Ｚ₅の巻線に繋げる。

【００８４】この結果、Ｚ軸方向中心部においては特
に、−Ｚ₇およびＺ₇の位置で隣り合う２本の巻線Ｆ
６，Ｆ７が実質的に同一巻線と見做される。この２ター
ンの巻線Ｆ６，Ｆ７を流れる２つの電流の向きは互いに
反対であり、この２つの巻線Ｆ６，Ｆ７により発生する
磁場はキャンセルされる。このため、中心部の−Ｚ₆と
Ｚ₆の両位置では実質的に分流に依らないＩ／２ターン
が等価的に実現される。

【００８５】このＺコイルアセンブリ１２Ｚ全体の簡略
化した、分数ターンの存在のみを示す概念的な回路を図
１８に示す。メインコイルの２つのコイルセグメント１
２Ｚ−１，１２Ｚ−２と、シールドコイルの２つのコイ
ルセグメント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４とが直列に接続さ
れる。単一の傾斜磁場電源１７から一括して所望電流値
Ｉが供給されるようになっている。コイルセグメント１
２Ｚ−３，１２Ｚ−４において、符号Ｆ１〜Ｆ８の巻線
は上述した分数ターン（Ｉ／２ターン）の巻線を等価的
に表わしている。電源１７には波形整形器１８が接続さ
れている。波形整形器１８は、図示しないシーケンサか
ら指令される傾斜磁場Ｚチャンネルの波形データを受
け、このデータに対応した波形制御信号を電源１７に出
力する。これにより電源はシーケンサが意図したＺチャ
ンネルの傾斜磁場を生成するためのパルス電流Ｉを直列
接続されたコイルセグメント群に出力する。

【００８６】このようにシールドコイルのコイルセグメ
ント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４に分数ターンＦＴａ〜ＦＴ
ｄを付加することで、一層巻きでありながら、シールド
コイル１２ＺＳにより実際に得られる流線関数を理想流
線関数により近付けることができ、またＺ軸方向の中心
部と両端部の巻線密度を上げることができる。

【００８７】これを詳述すると、従来では、一定幅の１
本のコイル材を用いたために、Ｚ軸方向の中心部と両端
部に巻線の無い隙間が広く空いていた。例えば、図１９
に示すように、一定幅の線材１００を円筒ボビン１０１
の周囲に巻装して一層巻きのコイルを形成しようとする
と、コイルの実際の幅は巻線（ターン）が最も混んでい
る（密になっている）箇所Ａの巻線間の幅により決定さ
れてしまう。つまり、巻線が一番混んでいる部分の巻線
間幅よりも幅広の線材を用いることはできないという制
約があった。この制約により、理想的な連続電流分布が
不連続な電流分布に置き換えられるとき、コイルの巻線
の一部に線材が広く存在しない隙間が空いてしまってい
た。

【００８８】しかし、分数ターンを併用することにより
流線関数の曲線を理想状態により近付けることができ
る。これにより、シールドコイルのコイルセグメント１
２Ｚ−３，１２Ｚ−４の磁束発生状況がその理想状態に
近付くことになり、結果として発生磁場に対するシール
ド性能が向上することになる。

【００８９】つまり、Ｚ軸方向位置についてよりスムー
ズ（滑か）な流線関数曲線を得ることができ、連続関数
により近くなる。したがって、前述した第１の実施形態
に係る巻線位置の決定方法と共働して、ＡＳＧＣを組み
込んだＭＲＩ装置により得られるＭＲ画像の画質を著し
く向上させることができる。

【００９０】同時に、ＡＳＧＣとしては、必要に応じて
一層巻きの巻き状態を維持できるので、ＡＳＧＣがその
径方向に厚くなって、ガントリ全体を大形化させてしま
うこともない。さらに、このように分数ターンという新
しい概念を導入することにより、従来一部で試みられて
いたパルスシーケンスの工夫や、ＲＦパルスの位相制御
と言った後追い的な渦電流磁場の補正処理でも対処可能
になる。これに拠り、パルスシーケンス制御の複雑化を
防止できるという二次的な利点もさることながら、その
ような後追い的な補正処理では対処しきれなかった渦電
流磁場の空間的な高次成分に対して極めて有効である。
すなわち、本発明の分数ターンを追加・併用することに
より、発生する渦電流自体を本質的に極めて低レベルま
で抑制できるから、かかる高次成分磁場自体も低く抑え
られ、補正処理が不要になるのである。またコイル自体
の抵抗やインダクタンスも殆ど変わらないから、分数タ
ーンに拠る傾斜磁場電源の出力増は必要では無く、従来
のものを使用できる。

【００９１】ここで、上述のように定性的に説明できた
効果をシミュレーションで検証したところ以下のような
った。

【００９２】本実施形態の分数ターンを採用したＺコイ
ルアセンブリのメインコイルの巻線位置の例を図２０
（ａ）に、シールドコイルの巻線位置を同図（ｂ）に示
す。所望の電流値ＩはＩ＝９９．３４５［Ａ］である。
同図の巻線位置はＺ軸方向の（＋）側のみを示す。した
がって実際の巻線は（−）側にもこれと対称位置に各々
巻かれる。この巻線位置に基づくシールドコイルの流線
関数は図２１のようになる。同図から明らかなように、
Ｚ軸方向中心部、すなわちＺ＝−０．３［ｍ］〜０．３
［ｍ］付近、ならびに、Ｚ軸方向両端部、すなわちＺ＝
−０．７［ｍ］〜−１［ｍ］付近およびＺ＝０．７
［ｍ］〜１［ｍ］付近の流線関数が第１の実施形態のも
のよりも更に滑らかになり、理想流線関数により近くな
っている。この結果、漏れ磁場に因る渦電流分布は図２
２のようになり、第１の実施例のものに比べて、半径
０．５［ｍ］地点の両端部および中心部での渦電流が著
しく低下し、しかもＺ軸方向の各位置全体に亘って平坦
化されている。

【００９３】これはとりも直さず、実際の電流の流線関
数が理想状態である滑かな曲線になるように付加した分
数ターンが寄与していることであり、これによりＡＳＧ
Ｃを組み込んだＭＲＩ装置により得られるＭＲ画像の画
質を著しく向上させることができる。

【００９４】なお、上記第２の実施形態に係るＺコイル
アセンブリでは分数ターンをＺ軸方向中心部と両端部の
両方に実施する場合を説明したが、これは必要に応じて
何れか一方、すなわち中心部又は両端部のみに実施する
こともできる。また、Ｚコイルアセンブリにおいてシー
ルドコイルにのみ分数ターンを追加する例を示したが、
メインコイルおよびシールドコイルの双方に実施するこ
ともできるし、場合によってはメインコイルのみに実施
してもよい。メインコイルに分数ターンを付加するとき
もやはりメインコイルによる電流の流線関数をスムージ
ングできるから、傾斜磁場特性自体を向上させ、強いて
はＭＲ画像の画質向上に寄与することになる。

【００９５】また、上記第２実施形態ではコイルの巻線
位置を決めるのに、一度、流線関数を算出し、この関数
上で電流ステップ毎に簡単に巻線位置を決める手法を採
用したが、これに代えて従来と同様に、電流密度関数を
積分しながら、その積分値毎に巻線位置を決めることも
当然に可能である。

【００９６】［第３の実施形態］本発明の第３の実施形
態に係る磁場発生用コイルユニットを図２３〜図２６に
基づき説明する。この実施形態における磁場発生用コイ
ルユニットは第２の実施形態のときと同様に、ＡＳＧＣ
型の１つのコイルアセンブリである円筒状のＺコイルア
センブリのシールドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−
３、４について実施したものである。ここで、第１の実
施形態の構成要素と同一又は同等のものには同一符号を
付して説明を省略又は簡単化する。

【００９７】前述した第２の実施形態の分数ターンは、
分割した分流路に流す電流の向きが共に同一方向（以
下、順流分数ターンという）であったが、この第３の実
施形態では、分割した分流路に流す電流の向きが互いに
逆向きとなる分数ターン（以下、逆流分数ターンとい
う）を実施したものである。第１の実施形態に係る巻線
位置の決定法はこの第３の実施形態にも適用される。

【００９８】図２３（ｂ），（ｃ）に示すように、シー
ルドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−３、４の両端
に、この「逆流分数ターン」ＦＴi ，ＦＴj をそれぞれ
実施し、その中央部には第２の実施形態と同様の「順流
分数ターン」をＦＴc ，ＦＴdを実施している。一方の
シールドコイル１２Ｚ−３において、給電点の一方に繋
がる巻線はボビンＢ２の端部の所定巻線位置で巻線Ｆ2
1，Ｆ22に分岐しかつその巻線方向がボビン周回方向に
おいて互いに逆向きのまま、巻線位置−Ｚ1 ，−Ｚ2 の
位置に巻装されている。一周巻装された巻線Ｆ21，Ｆ22
は合流して、次のターンである巻線位置−Ｚ3 の巻線に
繋がる。巻線Ｆ21，Ｆ22の抵抗値は少なくとも同一であ
る。これにより、巻線Ｆ21，Ｆ22には共にＩ／２の大き
さの電流が流れるが、一方の巻線Ｆ21には＋Ｉ／２の電
流が流れ、もう一方の巻線Ｆ22には−Ｉ／２の逆向きの
電流が流れる。もう一方のシールドコイル１２Ｚ−３に
おいても、巻線Ｆ23，Ｆ24によって同様の逆流分数ター
ンＦＴj が形成されている。

【００９９】この逆流分数ターンＦＴi ，ＦＴj を設け
たことによる実際の流線関数を図２３（ａ）に示す。一
方の巻線Ｆ21（Ｆ24）の位置でアンペアターンＮＩはＩ
／２だけ上昇し、その隣の巻線Ｆ22（Ｆ23）の位置でＩ
／２だけ低下する関数曲線となる。これにより、理想流
線関数の裾野の傾斜が緩やかな場合、その緩やかさに極
力近い流線関数を実現でき、前述した第２の実施形態と
同等の作用効果を得ることができる。

【０１００】ここで、図２３に示すように順流（ボビン
中央部）と逆流（ボビン両端部）の分数ターンを実施し
たときのシミュレーション結果の一例を示す。

【０１０１】Ｚコイルアセンブリのメインコイルの巻線
位置の例を図２４（ａ）に、シールドコイルの巻線位置
を同図（ｂ）に示す。シールドコイルに対して図２４
（ｂ）に示す如くＺ軸方向（＋）側についてはその中心
部（Ｚ＝約零、０．０４００［ｍ］）に順流分数ターン
を、端部（Ｚ＝０．９７５００［ｍ］，１．０３５００
［ｍ］）には逆流分数ターンをそれぞれ付加した。これ
らの分数ターンはＩ／２（Ｉ＝９９．３４５［Ａ］）の
分数ターンである。同図（ｂ）における分数ターン以外
の巻線位置は通常ターンであり、また図２４（ａ）は図
２０（ａ）と同じ数値内容で、対比を容易にするため再
掲した。所望の電流値ＩはＩ＝９９．３４５［Ａ］であ
る。同図の巻線位置はＺ軸方向の（＋）側のみを示す。
したがって実際の巻線は（−）側にもこれと対称位置に
各々巻かれる。）この巻線位置に基づくシールドコイル
の流線関数は図２５のようになる。同図から明らかなよ
うに、Ｚ軸方向中心部、すなわちＺ＝−０．３［ｍ］〜
０．３［ｍ］付近、ならびに、Ｚ軸方向両端部、すなわ
ちＺ＝−０．７［ｍ］〜−１．５［ｍ］付近およびＺ＝
０．７［ｍ］〜１．５［ｍ］付近の流線関数が第１の実
施形態のものよりも更に滑らかになり、理想流線関数に
より近くなっている。この結果、漏れ磁場に因る渦電流
分布は図２６のようになり、第１の実施例のものに比べ
て、半径０．５［ｍ］地点の両端部および中心部での渦
電流が著しく低下し、しかもＺ軸方向の各位置全体に亘
って平坦化されている。

【０１０２】これはとりも直さず、第２の実施形態のと
きと同様に、実際の電流の流線関数が理想状態である滑
かな曲線になるように付加した順流、逆流分数ターンが
寄与していることであり、これによりＡＳＧＣを組み込
んだＭＲＩ装置により得られるＭＲ画像の画質を著しく
向上させることができる。

【０１０３】［第４の実施形態］本発明の第４の実施形
態に係る磁場発生用コイルユニットを図２７に基づき説
明する。この実施形態における磁場発生用コイルユニッ
トは前記各実施形態のときと同様に、ＡＳＧＣ型の１つ
のコイルアセンブリである円筒状のＺコイルアセンブリ
のシールドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−３、４に
ついて実施したものである。

【０１０４】この実施形態では、前述した「逆流分数タ
ーン」ＦＴk を１つだけボビンＢ２の中央部に実施した
ものである。ボビンＢ２の両端部には「順流分数ター
ン」ＦＴa ，ＦＴb を実施している。なお、第１の実施
形態に係る巻線位置の決定法、すなわち、ボビン端部側
からボビン中心部に向けて順に巻線位置を決める方法
は、この実施形態のシールドコイルにも実施される（以
下の実施形態でも同様とする）。

【０１０５】この逆流分数ターンＦＴk は巻線Ｆ25，Ｆ
26から成り、それぞれ、ボビン中央部の巻線位置−Ｚ6
，Ｚ6 に巻装されている。巻線位置−Ｚ5 の通常巻線
につながる巻線は、巻線位置−Ｚ6 にて互いに逆向きの
巻線Ｆ25（巻線位置＝−Ｚ6 ）と巻線Ｆ26（巻線位置＝
Ｚ6 ）に分岐し、そのまま巻き回される。そして、再
び、巻線位置＝Ｚ6 にて合流し、隣の巻線位置Ｚ5 の通
常巻線につながる。これにより、２本の巻線Ｆ25，Ｆ26
に流れる電流は、それらのインピーダンスが同じ場合、
Ｉ／２の電流値となり、かつ、その向きは互いに反対方
向となる。

【０１０６】この結果、前述した実施形態のものと同等
の作用効果を得ることができる。さらに、中心部に逆流
分数ターンを実施する場合、その数は１つで済むという
利点がある。これは、前述した実施形態に係る中央部の
巻線Ｆ6 ，Ｆ7 に流れる電流が互いに相殺され、巻線Ｆ
5 ，Ｆ8 の電流値のみが流線関数に寄与することと等価
である。したがって、逆流分数ターンをボビン中央部に
実施すると、順流分数ターンに比べて、分数ターン数を
１個に減らすことができ、巻線構造がより簡素化され、
また巻線作業も容易化されるという、別の優れた効果が
得られる。

【０１０７】また、図２７の巻線構造において、２本の
巻線Ｆ25，Ｆ26が交差する部分（図中のＤ部分）は、板
状のリード線の板厚を１／２に形成しかつ絶縁した状態
で重ねている。このため、巻線構造全体の一層巻きの状
態を維持できる。

【０１０８】なお、上述のようにボビン中央部に逆流分
数ターンをボビン中央部に実施する場合、図２８のよう
な分数ターンＦＴｋ′を形成してもよい。すなわち、こ
の逆流分数ターンＦＴｋ′をボビン円周方向に約半周さ
せた位置で、巻線位置を−Ｚ6 からＺ6 に、および、Ｚ
6 から−Ｚ6 に渡らせるものである。これによっても、
同等の逆流分数ターンを実施できる。

【０１０９】［第５の実施形態］本発明の第５の実施形
態に係る磁場発生用コイルユニットを図２９〜図３１に
基づき説明する。この実施形態における磁場発生用コイ
ルユニットは前記実施形態のときと同様に、ＡＳＧＣ型
の１つのコイルアセンブリである円筒状のＺコイルアセ
ンブリのシールドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−
３、４について実施したものである。ここで、第１の実
施形態の構成要素と同一又は同等のものには同一符号を
付して説明を省略又は簡単化する。

【０１１０】この第５の実施形態は、上記実施形態に係
る作用効果に加えて、分数ターンを形成したときの各タ
ーン（分流路）の抵抗および／又はインダクタンスの値
を互いに同一にし、目的とした数の分流を確実に行わせ
ようとするものである。前記実施形態で説明した磁場発
生用コイルの場合には特に言及しなかったが、分数ター
ンを形成するに当り、下記の点に留意することがより望
ましい。

【０１１１】（１）まず、電流を各ターンに等しく分流
させる場合には分数ターンを形成する各ターン（分流
路）の抵抗値を互いに等しく設定する必要がある。定常
電流を対象とする静磁場コイルやシムコイルの場合、こ
の条件（１）を満足させる構成がより望ましい。（２）また傾斜磁場発生用コイルのようにパルス電流を
流すコイルの場合、上記条件（１）に加えて、分数ター
ンのそれぞれのターン（分流路）のインダクタンス値も
互いに等しく設定することがより望ましい。

【０１１２】上記条件（１），（２）を満足させるた
め、本実施形態に係るＺコイルアセンブリのシールドコ
イルのコイルセグメント１２Ｚ−３，４は図２９
（ｂ），（ｃ）に示す巻線配置および巻き方を採用して
いる。同図に示す毎く、このコイルセグメント１２Ｚ−
３，４では第２の実施形態に係る図１７と同様の手法に
より、Ｚ軸方向の中心部および両端部に分数ターン（順
流分数ターン）を各々形成している。なお、図２９
（ｂ），（ｃ）は、コイルセグメント１２Ｚ−３，４を
同一方向の外側面および内側面から見た様子を示す（同
図の方向Ａ，Ｂ参照）。

【０１１３】最初に中心部の分数ターンＦＴｇ，ＦＴｈ
を説明する。一方の分数ターンＦＴｇは、図２９
（ｂ），（ｃ）におけるＺ軸（−）側の中心部の位置−
Ｚ₆，−Ｚ₇に巻装されたＩ／２ターンの巻線Ｆ５，Ｆ
６で構成され、もう一方の分数ターンＦＴｈは、Ｚ軸
（＋）側の中心部の位置Ｚ₇，Ｚ₆に巻装されたＩ／２
ターンの巻線Ｆ７，Ｆ８で構成される。

【０１１４】これらの分数ターンＦＴｇ，ＦＴｈ自体の
巻線位置は第２の実施形態のものと同一であるが、一方
の分数ターンＦＴｇの巻線Ｆ５，Ｆ６をもう一方の分数
ターンＦＴｈに繋げる際、折り返しにより隣り合う一方
の巻き線、すなわち巻線Ｆ５（Ｆ７）とＦ６（Ｆ８）を
互いに交差させている（仮想線Ｂ部参照）。この等価回
路は図３０のようになる。各分流路（すなわち巻き線
「Ｆ５＋Ｆ７」、および「Ｆ６＋Ｆ８」）の長さは互い
に等しく設定されている。これにより、各分流路の抵抗
値が同一値に揃えられている。

【０１１５】この分数ターンＦＴｇ，ＦＴｈに対して
は、電流Ｉ／２の向きは第２の実施形態のときと同様に
保持され、巻線Ｆ６およびＦ７間の磁束キャンセル機能
も確保されている。また巻線の交差により、この分流閉
路に流れる鎖交磁束による誘起電流（図３０の矢印参
照）は２つのループＳ１，Ｓ２で同じ向きになる。した
がって、ループＳ１，ＳＳ２での磁束が互いにキャンセ
ルし合い、各分流路Ｆ６＋Ｆ８およびＦ５＋Ｆ７のイン
ダクタンスが互いに等しくなる。換言すればＦ６とＦ５
のインダクタンス値が相互に等しく、且つＦ７とＦ８の
インダクタンス値が相互に等しい。

【０１１６】このコイルセグメント１２Ｚ−３，４の巻
線の内、例えば図２９（ｂ）中の仮想円Ａで示す如くの
分流させていない通常の巻線（電流Ｉを流す）は、図３
１（ａ）に示すように縦横にｔの長さを有するｔ²の断
面積の線材で巻装されている。一方、分数ターン部分の
２本の分流路「Ｆ５＋Ｆ７」および「Ｆ６＋Ｆ８」は、
その全体経路に亘って、図３１（ｂ）又は（ｃ）に示す
ように縦がｔ／２の厚さの線材で巻装されている。この
ため、巻線Ｆ５（Ｆ７）とＦ６（Ｆ８）の交差部分の厚
さは何れの場合もｔに収まる。これにより、コイルセグ
メント１２Ｚ−３，４全体を一層巻きで形成することも
できる。

【０１１７】２本の分流路の断面形状として図３１
（ｂ）の方を採用した場合、厚さｔ／２だが、幅２ｔと
２倍になっているから断面積自体は通常巻線と同じにな
る。このため、分数ターン部分の両端の単位長さ当りの
抵抗は通常巻線（Ｉアンペアターン）のそれの１／２に
なる。また図３１（ｃ）の方を採用した場合、各分流路
の断面形状は厚さｔ／２かつ幅ｔであり、単純に厚さの
みを通常巻線に比べて半分の線材を用いている。このた
め、分数ターン部分の両端の単位長さ当りの抵抗値は、
２本の線材の並列接続であるため、通常巻線（Ｉアンペ
アターン）のそれと等しい。

【０１１８】一方、両端部の分数ターンＦＴｅ，ＦＴｆ
の場合もそれぞれ、第２の実施形態の場合と同一の巻線
位置においてＩ／２ターンの分数ターンを成している。
しかも、前記条件（１）および（２）を考慮して、分数
ターンＦＴｅ，ＦＴｆそれぞれの分流路の抵抗値および
インダクタンス値を互いに揃えている。抵抗値について
は、それぞれの分流路（巻線）の長さを一致させる。イ
ンダクタンス値については、図２９（ｃ）の仮想円Ｃ部
分に示す如く、巻線Ｆ１，Ｆ２（またはＦ３，Ｆ４）を
互いに交差させ、鎖交磁束による誘起電流に対して中心
部の分数ターンと同一のキャンセル機能を発揮させてい
る。

【０１１９】このように第５の実施形態によれば、第２
の実施形態における作用効果のほか、分数ターンの各巻
線（分流路）間の抵抗値およびインダクタンス値が同一
値に揃えられるので、傾斜磁場のようにパルス状の電流
（磁場）を扱う場合でも、分数ターンにおける確実な分
流機能を得る。

【０１２０】なお、パルス状電流の時間的変化が緩やか
な場合、分数ターンの各巻線間で必ずしもインダクタン
スを同じにする必要がないので、そのような場合、例え
ば抵抗値のみを揃えるようにしてもよい。

【０１２１】また、この実施形態に係る分数ターンは、
シールドコイルのみならず、メインコイルにも適用でき
るし、また傾斜磁場コイルユニットのＺチャンネルのみ
ならず、Ｘ，Ｙチャンネルにも適用できる。

【０１２２】また分数ターンの分流路の抵抗値のみ、ま
たはインダクタンス値のみを揃えることもでき、そのよ
うな分数ターンを静磁場コイルやシムコイルに適用する
ことも可能である。

【０１２３】さらに、前述した第２〜第４の実施形態で
は、この分数ターンの巻線の交差に触れていないが、こ
れらの実施形態の分数ターンにも、かかる巻線交差の構
成を適宜採用してもよい。

【０１２４】さらに、分数ターンに入れる交差数は上述
したように必ずしも１個に限定されない。この交差数は
他のチャンネルのコイルが発生する磁束をも考慮して決
めることができ、種々の態様がある。例えば、ほかのチ
ャンネルの磁束の影響が大きい場合は、上述したように
交差数を１つとし、また、その影響が大きくかつ磁束分
布が複雑な場合、交差数を複数個形成してもよい（例え
ば３個：図４５の分数ターンＦＴｗ参照）。なお、かか
る磁束の影響が少ない場合、交差させなくてもよい場合
もある。

【０１２５】さらに、上述した第５の実施形態において
Ｚ軸方向端部に実施した分数ターンＦＴｅ，ＦＴｆの構
成をその中心部の分数ターンに適用することもできる。
その一例を図３２（ａ），（ｂ）に示す。つまり、この
例では、端部および中心部ともに同一構成の分数ターン
ＦＴｅ，ＦＴｆおよびＦＴｅ′，ＦＴｆ′を採用し、共
に抵抗値およびインダクタンス値をそれぞれの分数ター
ンの分流ターン間で揃え、鎖交磁束に因る誘起電流に対
するキャンセル機能を良好に発揮させることができる。
とくに、全部の分数ターンが同一の構成であるから、設
計の容易化などにも貢献できる。

【０１２６】また、上述した分数ターンはＺ軸方向の中
心部や端部の特定の巻線のみに限定して適用するもので
はなく、必要に応じて、途中の任意の巻線（ターン）を
分数ターンに変えてもよいし、また巻線と巻線との間に
本発明に係る分数ターンを付加的に配置するようにして
もよい。コイルユニットの形状やコイルの巻き方が異な
る場合でも同様に、任意の位置にこの分数ターンを実施
できる。

【０１２７】［第６の実施形態］本発明の第６の実施形
態を図３３に基づき説明する。この実施形態に係る磁場
発生用コイルユニットは、第５の実施形態のものと同様
のシールドコイルのコイルセグメント１２Ｚ−３，４で
あるが、順流分数ターンを更に３分流路に発展させたも
のである。

【０１２８】図３３（ｂ），（ｃ）はそれぞれ同図
（ａ）に示すように、円筒状ボビンＢ２を同一方向の外
側面および内側面の方向Ａ，Ｂから巻線位置を見た様子
を模式的に示す。

【０１２９】シールドコイルのコイルセグメント１２Ｚ
−３および１２Ｚ−４が対を成してシールド用Ｚチャン
ネルを形成している。コイルセグメント１２Ｚ−３，４
のＺ軸方向両端部および中心部には、順流分数ターンと
しての３分割の「Ｉ／３ターン」ＦＴｍ，ＦＴｎ，ＦＴ
ｏ，ＦＴｐがそれぞれ形成されている。この「Ｉ／３タ
ーン」ＦＴｍ…ＦＴｐのそれぞれの巻線位置は前記実施
形態と同様の手法により決められている。

【０１３０】「Ｉ／３ターン」ＦＴｍ…ＦＴｐのそれぞ
れの各分流路（巻線）の長さは同一で抵抗値が揃えら
れ、また巻線の交差によりそのインダクタンス値も揃え
られている。このため、Ｉ／３ターンにより、実際の磁
場分布をよりきめ細かくスムージングして理想磁場分布
に近付けることができるとともに、パルス状の電流に対
して第５の実施形態のものと同等の作用効果を発揮でき
る。

【０１３１】なお、磁場発生用コイルユニットの例えば
中心部および両端部に分数ターンを施す場合、必ずしも
常に同一個数の分流路の分数ターンにする必要はなく、
例えば、両端部のそれぞれには２分流路の分数ターン
を、中心部には３分流路の分数ターンを施すなど、分流
路数を巻線位置で適宜に変えるようにしてもよい。

【０１３２】［第７の実施形態］本発明の第７の実施形
態に係る磁場発生用コイルを図３４〜図３７に基づいて
説明する。この磁場発生用コイルとして、前述した図２
に示すアクティブシールド型の傾斜磁場コイルユニット
１２のＹチャンネルのＹコイルアセンブリ１２Ｙを説明
する。

【０１３３】Ｙコイルアセンブリ１２Ｙは図３４に示す
ように、ボビンを含めてその全体が略円筒状に形成さ
れ、そのコイル部はメインコイル１２ＹＭ及びシールド
コイル１２ＹＳから成る。メインコイル１２ＹＭは、空
間原点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，０）を中心に且つＺ
Ｘ面を介して対向配置される、各々が半円筒状の２対
（４つ）のボビンＢ，…，Ｂと、このボビンＢ，…，Ｂ
上に巻装される２対のコイルセグメント１２ＹＭ−１，
１２ＹＭ−２とを備える。各対のコイルセグメント１２
ＹＭ−１（又は１２ＹＭ−２）は、ボビンＢ，Ｂ上で各
サドル状にパターン化され且つＸＺ面を介して対向する
２つのコイルセグメントＣＳ，ＣＳから成る。

【０１３４】シールドコイル１２ＹＳは、メインコイル
１２ＹＭの外周側の所定径だけ離間した位置に配置さ
れ、メインコイル１２ＹＭ全体を覆う円筒状に形成され
ている。シールドコイル１２ＹＳは、径は異なるもの
の、メインコイル１２ＹＭと同様の構造を有する。すな
わち、シールドコイル群１２ＹＳは空間原点（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）＝（０，０，０）を挟んでＺ軸方向に並置される、
各々が半円筒状の対のボビンＢ，…，Ｂと、このボビン
Ｂ，…，Ｂ上に巻装される２対のコイルセグメント１２
ＹＳ−１，１２ＹＳ−２とを備える。各対のコイルセグ
メント１２ＹＳ−１（又は１２ＹＳ−２）は、ボビン
Ｂ，Ｂ上で各サドル状にパターン化され且つＸＺ面を介
して対抗する２つのコイルセグメントＣＳ，ＣＳから成
る。

【０１３５】メインコイル１２ＹＭおよびシールドコイ
ル１２ＹＳ共に、そのコイルセグメントＣＳのコイルパ
ターンは実際には、展開図上で幾重にも回された渦巻き
状に形成される。このコイルパターンは、例えば特開昭
６２−１４３０１２号に示される手法を用いて形成でき
る。

【０１３６】本実施形態では本発明の分数パターンを、
ＹチャンネルのシールドコイルのコイルセグメントＣＳ
のそれぞれに実施している。この様子を図３５に模式的
に示す。同図は、見易くするため、１つのコイルセグメ
ントＣＳを３周回巻き回しの渦状のみに簡単化させたサ
ドルコイルとして示している。なお、このＹチャンネル
のシールドコイルのコイルセグメントの巻線位置も、前
述した第１の実施形態のコイル巻装法を踏襲している。
すなわち、各コイルセグメントについて、図３４の２点
鎖線Ｋ１，Ｋ２で示す如く、Ｚ軸方向の中心部および端
部からセグメント中心部に向かって順に巻線位置を決め
ている。

【０１３７】いま図３５において、３周の流路を外側か
ら順にＣ_out，Ｃ_mid，Ｃ_inと呼ぶことにする。一番外
側の流路Ｃ_outには、その途中に部分的に分数ターン
（順流）ＦＴ_outが挿入されている。この分数ターンＦ
Ｔ_outは、流路Ｃ_outから流路上の所定位置で２つに分
岐する分流路Ｆ₁₁，Ｆ₁₂で構成される。この分流路
Ｆ₁₁，Ｆ₁₂は所定の途中位置で交差し（但し、互いに絶
縁状態）、流路上の所定位置で再び合流するようになっ
ている。

【０１３８】この外側の流路Ｃ_outの内、分数ターンＦ
Ｔ_out以外の１本の線材部分は所定厚さｔの線材（幅は
ｔ）で形成される。なお、この線材の縦横比は任意であ
る。一方、分数ターンＦＴ_outの分流路Ｆ₁₁，Ｆ₁₂の各
々は厚さｔ／２の線材（幅は２ｔ又はｔ）で形成されて
いる。また分流路Ｆ₁₁，Ｆ₁₂の流路に沿った長さは同一
に設定されている。このため、分流路Ｆ₁₁，Ｆ₁₂の抵抗
値は互いに等しく、且つ交差によって渦電流に対する各
々の閉路の起電力を相殺させることができ、相互のイン
ダクタンス値も等しくなる。また交差点での線材のトー
タルの厚さはｔ（＝ｔ／２＋ｔ／２）で済む。

【０１３９】真中の流路Ｃ_midはその全周に亘って１本
の線材（厚さｔ，幅ｔ）により形成される。

【０１４０】さらに一番内側の流路Ｃ_inはその全周に亘
って分数ターン（順流）ＦＴ_inにより構成されている。
すなわち、内側流路Ｃ_in（＝ＦＴ_in）はその起点位置で
２本の同一長の分流路Ｆ₁₃，Ｆ₁₄に分岐し、流路途中の
所定位置で交差し、１周回った最後の終点位置で互いに
合流するものである。この全周に亘る分数ターンＦＴ_in
の場合、個々の分流路Ｆ₁₃，Ｆ₁₄は最初から最後まで厚
さｔ／２（幅は２ｔ又はｔ）の線材が所定パターンに沿
って引き回される。この場合も同様に、分流路Ｆ₁₃，Ｆ
₁₄の抵抗値およびインダクタンス値は流路同士で互いに
等しい。また交差点での線材のトータルの厚さはｔのま
まである。

【０１４１】したがって、外側流路Ｃ_outの給電端に供
給されたパルス状の電流Ｉはその流路の分流路Ｆ₁₁，Ｆ
₁₂で正確にＩ／２ずつに分流した後、再び合流して電流
Ｉとなる。この電流Ｉは真中の流路Ｃ_minを回った後、
一番内側の流路Ｃ_inに入る。この流路Ｃ_inではその分流
路Ｆ₁₃，Ｆ₁₄を最初からＩ／２ずつの正確な分流電流が
流れ、周回した後、別の給電端から次のコイルセグメン
トに流れる。図３６には、そのように形成された個々の
コイルセグメントＣＳをメインコイル群、シールドコイ
ル群で相互に直列接続してＹチャンネルのパルス電流Ｉ
を流す等価回路を示す。同図のシールドコイル群１２Ｙ
Ｓのコイルには分数ターンを図示してはいないが、各々
のコイルセグメント（シールドコイル）ＣＳは分数ター
ンＦＴ_ou _tおよびＦＴ_inを含んでいる。

【０１４２】このようなコイルセグメントＣＳが、図３
４に示した各々のボビンＢ上に配置される。従来では図
３７に示すように、渦巻き状のコイルセグメントのＺ軸
方向中心部およびコイル端部で線材間に前述した隙間が
できていたが、本実施形態の分数ターンによってその隙
間を埋めることができる。したがって、シールドコイル
の流線関数をスムージングして理想曲線へより近付ける
ことができ、そのような隙間から洩れる磁場を適確にシ
ールドできる。これにより、前述と同様、渦電流の発生
を抑制し、ＡＳＧＣの本来の目的を達成して画質を向上
させる。また一層巻きの状態も維持しているユニット径
方向の小形化を阻害することもない。

【０１４３】さらに、分数ターンの各流路の抵抗値およ
びインダクタンス値が共に流路同士で等しいから、パル
ス状の電流でも正確に分流でき、高精度なシールド機能
を確保できる。

【０１４４】なお、上記実施形態では分数ターンの抵抗
値、インダクタンス値の両方を流路間で相互に揃えるこ
ととしたが、構造上の都合などに拠っては、何れか一方
のみを相互に揃えることにしてもよい。また、この分数
ターンをＹチャンネルのメインコイルについても併せて
実施することもできるし、メインコイルのみに実施する
こともできる。

【０１４５】また、上記した如くの分数ターンＦ
Ｔ_out，ＦＴ_inの数や位置（何周目に置くか）は任意で
ある。実際の流線関数が極力、理想流線関数に近付くよ
うにスムージングできればよく、実際の物理的な条件と
の兼ね合いに応じて決めればよい。上記説明では、外側
の分数ターンＦＴ_outは流路Ｃ_outの途中に部分的に介
在させるとしたが、内側の分数ターンＦＴ_inと同様に、
その全周に亘って形成することもできる。

【０１４６】なおまた、Ｘ軸方向の傾斜磁場を形成する
Ｘコイルアセンブリ１２Ｘにも上記分数ターンを実施し
てもよい。Ｘコイルアセンブリ１２ＸはＹコイルアセン
ブリ１２ＹをＺ軸周りに９０°回転させたものと等価で
ある。そのようなＸコイルアセンブリ１２Ｘのメインコ
イルまたは／およびシールドコイルに前述したと同様の
適宜な態様で適用できる。また静磁場コイルやシムコイ
ルにも同様に実施してもよい。

【０１４７】さらに、上述した図３５の巻線構造におい
て、分数ターンＦＴ_out，ＦＴ_inそれぞれの巻線交差位
置は必ずしも分流路のリード線走行方向の中心位置など
の固定位置にて行うという構成に限定されるものではな
い。例えば、他チャンネルコイルからの磁束が分流路に
交鎖する場合で磁束アンバランスを生じる場合、分数タ
ーンの分流路を交差させる位置は、磁束アンバランスの
影響を打ち消すように調整することもできる。この調整
法は、非対称な傾斜磁場を発生させるコイルユニットに
とくに有効である。

【０１４８】さらに、上述した内側の分数ターンＦＴ_in
は順流分数ターンで形成する構造を示したが、この分数
ターンは逆流分数ターンで形成することもでき、その一
例を図３８に示す。

【０１４９】［第８の実施形態］本発明の第８の実施形
態を図３９に基づき説明する。この実施形態は、第７の
実施形態と同様に、アクティブシールド型の傾斜磁場コ
イルユニット１２のＹコイルアセンブリ１２Ｙのシール
ドコイルに本発明を実施したもので、順流分数ターンを
「Ｉ／３ターン」に発展させた例を示す。

【０１５０】Ｙコイルアセンブリ１２Ｙのシールド用の
各コイルセグメントＣＳ（シールドコイル）は図３９に
示すように、３周の流路Ｃ_out，Ｃ_mid，Ｃ_inを備え
る。この内、外側を周回する流路Ｃ_outには、その途中
の一部に、流路を３分岐する「Ｉ／３ターン」の分数タ
ーンＦＴ_outが形成されている。また内側の流路Ｃ_inは
その全体が「Ｉ／３ターン」の分数ターンＦＴ_inで形成
されている。

【０１５１】外側の分数ターンＦＴ_outの３本の分岐線
材（分流路）は分岐前の１本の線材に比べて、幅ｔは同
一であるが、厚さがｔ／３に形成されている。（図３９
中の断面説明図（ａ），（ｂ）参照）。これにより、１
本の分岐線材当たりの断面積が１／３になるが、３本の
並列接続であるので、Ｉアンペア・ターンのものと同じ
抵抗値になる。

【０１５２】さらに、この外側の分数ターンＦＴ_outの
３本の分岐線材の長さは互いに等しく、また途中の所定
位置で交差させている。これにより、各分流路の抵抗値
およびインダクタンス値が互いに等しくなり、定常電流
のみならず、パルス電流に対しても正確なＩ／３ターン
の分流が可能になる。また交差部分では、厚さをｔ／３
に設定しているので、Ｙコイルアセンブリ１２Ｙのシー
ルドコイル全体の１層巻きの状態を維持でき、アセンブ
リ径方向におけるコンパクトサイズを維持できる。な
お、３本の分岐線材の厚さは必ずしもｔ／３に限定され
るものではなく、シールドコイル１層の厚さを増やせる
場合には各分岐線材を厚く（絶対値として）してもよ
い。

【０１５３】一方、内側の分数ターンＦＴ_inの３本の分
岐線材（分流路）もその途中所定位置で交差させなが
ら、Ｉ／３ターンを形成している。ただし、図３９中の
点線円Ｃに示すように、分岐線材を異なる３か所におい
てその内の２本ずつを互いに重ねながら交差状態を実現
しているため、各分岐線材の厚みをｔ／２に設定した場
合でも、１層巻き状態を維持できる。この内側の分数タ
ーンＦＴ_inの各分流路の抵抗値およびインダクタンス値
が分流路相互に等しく設定され、分流機能の確実化が達
成されている。

【０１５４】［第９の実施形態］本発明の第９の実施形
態を図４０に基づき説明する。この実施形態は、第８の
実施形態をさらに発展させ、前述したシールドコイル１
２ＹＳのコイルセグメントに「Ｉ／ｎターン」（ｎ＞
３：整数値）を実施したものである。

【０１５５】Ｙコイルアセンブリ１２Ｙのシールド用の
各コイルセグメントＣＳは図４０に示すように、例えば
３周の流路Ｃ_out，Ｃ_mid，Ｃ_inを備える。この内、外
側を周回する流路Ｃ_outには、その途中の一部に、流路
をｎ分岐する「Ｉ／ｎターン」の分数ターンＦＴ_outが
形成されている。また内側の流路Ｃ_inはその全体が「Ｉ
／ｎターン」の分数ターンＦＴ_inで形成されている。

【０１５６】分数ターンＦＴ_outおよびＦＴ_inのそれぞ
れは、ｎ本の分岐線材（分流路）で成り、前述したＩ／
３ターンの構成上の特徴を踏襲して形成されている。ｎ
本の分岐線材の交差部分は、１本の分岐線材の厚さを例
えばｔ／ｎに設定して、シールドコイル全体の１層巻き
状態を確保している。

【０１５７】これにより、前述したと同等の作用効果が
得られるほか、分岐本数を増やすことで、このコイル構
成により実現される階段状の流線関数のスムージング精
度を上げ、連続的な理想流線関数に一層近づけることが
できる。

【０１５８】［第１０の実施形態］第１０の実施形態に
係る磁場発生用コイルを図４１、４２に基づき説明す
る。磁場発生用コイルユニットとしてＺ軸方向（Ｚチャ
ンネル）のシム（静磁場補正）コイルを挙げる。

【０１５９】図４１（ｂ）にＺ軸方向シムコイル１３Ｚ
の巻線位置を模式的に示す。同図に示すように、Ｚ軸方
向の中心部に本発明に係る分数ターンＦＴ_D-1，ＦＴ
_D-2を形成している。すなわち、同図におけるＺ軸方向
左側の分数ターンＦＴ_D-1は、流線関数値＝１３Ｉ／
４，１５Ｉ／４に対応するＺ軸方向位置−Ｚａ，−Ｚｂ
の分岐巻線Ｆ_12-1，Ｆ_13-1で構成し、一方、Ｚ軸方向右
側の分数ターンＦＴ_D-2は、流線関数値＝１７Ｉ／４，
１９Ｉ／４に対応するＺ軸方向位置Ｚｂ，Ｚａの分岐巻
線Ｆ_13-2，Ｆ_12-2で構成している。そして、流線関数値
＝５Ｉ／２に相当する左側の巻線Ｆ_11-1が一方の分数タ
ーンＦＴ_D-1に繋がり、分数ターンＦＴ_D-1がＺ軸方向
に這う渡り線を介して右側のもう一方の分数ターンＦＴ
_D-2に至る。この分数ターンＦＴ_D-2は流線関数値＝１
１Ｉ／２に相当する右側の巻線Ｆ_11-2に至る。分数ター
ンＦＴ_D-1，ＦＴ_D-2それぞれの分流巻線Ｆ₁₂，Ｆ₁₃の
流路長さは同一に設定し、抵抗値を互いに同じに設定す
ることが特に望ましい。

【０１６０】このようにターンの一部を分数ターンＦＴ
_Dに置換することにより、図４１（ａ）に示す如く、関
数値１３Ｉ／４［Ａ・Ｔ］から１９Ｉ／４［Ａ・Ｔ］に
かけて流線関数ＮＩの繋ぎの刻み具合が、従来の巻線に
対するそれよりもスムーズになり、より理想（所望）流
線関数に近付く。すなわち、図４２（ｂ）に示す従来の
巻線状態（分数ターンＦＴ_D-1，ＦＴ_D-2のそれぞれの
部分が通常の電流値Ｉの１ターンになっていることを除
いて図４１（ｂ）と同じ）を流線関数で観た場合の図４
２（ａ）と対比すれば、分数ターンの付加により流線関
数が改善していることが明らかである。したがって、Ｚ
チャンネルのシムコイル１３Ｚの静磁場均一化に対する
性能を向上させることができる。

【０１６１】なお、この分数ターンはＺ軸方向の任意の
位置に所望数を設けてもよい。また、この分数ターンを
シムコイルユニットのシミングの次数に拘らず設けるこ
とができ、ＸＹ，Ｘ²−Ｙ²，Ｚ³，Ｚ，Ｘ，Ｙ，ＺＸ
Ｙ，Ｚ（Ｘ²−Ｙ²）…など、任意のチャンネルに適用
できる。

【０１６２】なお、上述した各種の実施形態は静磁場の
発生方向が水平な水平磁場方式の場合の各種のコイルに
ついてその分数ターンの適用例を説明してきたが、本発
明は静磁場の発生方式により限定されるものではなく、
例えば図４３，４４に示すような静磁場を垂直方向に発
生させる垂直磁場方式の各種のコイル（静磁場コイル，
シムコイル，傾斜磁場コイル，ＲＦコイルなど）にも同
様に実施できる。

【０１６３】図４３には、垂直磁場方式に係るＡＳＧＣ
ユニットのＺコイルアセンブリ３０Ｚの概略構造を、図
４４にはそのＹコイルアセンブリ３０Ｙの概略構造をそ
れぞれ示す。図４３において、３０ＺＭがメインコイル
であり、３０ＺＳがシールドコイルである。また図４４
において、３０ＹＭがメインコイル、３０ＹＳがシール
ドコイルである。これらのメインコイルおよび／又はシ
ールドコイルの各コイルセグメントの少なくとも一部に
前述したと同様の分数ターンＦＴv を実施することで、
前述と同様の作用効果を得ることができる。

【０１６４】なお、コイルをエッチングなどの銅板を腐
食させてつくる方法（例えば特開平７−３０３６２４号
「勾配コイル」参照）の場合、導体幅が広くなる部分が
形成されてしまう。このため、一般的には高速スイッチ
ングをさせるＥＰＩのようなＭＲＩ装置では、導体から
の渦電流を無視できなくなり、そのようなコイルは適当
でない。この場合も、上記の方法によって理想電流分布
に近付けることができる（ワイヤとして、例えば細線を
撚ったリッツ線などを用いれば、高速スイッチングなど
による線材自体の渦電流も問題とならない）。すなわ
ち、エッチングによるコイル形成の場合も、その一部の
ターンをとってみると、線幅の広い平角線と見做せるか
らターン分割を上述と同様に行うことができる。つまり
例えば、端のターンの線幅を狭くし、自分自身の渦を減
らすことができる。このエッチングによるコイル形成に
おいて本発明の巻線交差を実現するには、例えば図３５
の例において、点線丸部分の銅を予め腐食させておき、
図３５の場合と同様に、例えば２本のｔ／２の厚さの線
材で導体を互いに接続すればよい。したがって、エッチ
ングやミリングといったコイル形成法の場合にも本発明
の分数ターンを適用でき、より理想的なコイルパターン
が得られる。

【０１６５】またなお、上述した実施形態およびその変
形例では、分数ターンとしてＩ／ｎ（ｎ≧２）の、電流
値Ｉを等分割する形態について説明してきた。しかし、
本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例え
ば２分割の場合に、一方のターンの線幅をもう一方のそ
れの２倍にして（厚さは同じ）、巻線の線材（または導
体部）の断面積Ｓを２：１の割合（抵抗値は１：２）に
設定することで、ターン分割数ｎ＝２であるが、各ター
ンの電流値が２Ｉ／３，Ｉ／３と一方のターンに電流値
を余計に流す分数ターンも形成できる。これにより、分
数ターンを実施するときの設計の自由度が上がり、所望
の磁場分布が得られ易くなる。

【０１６６】さらに上記各実施形態において、磁場発生
用コイルユニットを傾斜磁場コイルユニットに適用する
場合、傾斜磁場コイルユニットは図１〜図３に示したよ
うに一体型に形成したものであった。しかし、本発明は
必ずしもそのような一体型の傾斜磁場コイルユニットに
限定されるものではなく、例えば、メインコイルとシー
ルドコイルをそれぞれ構造的には別体として形成し、ガ
ントリ内の離れた位置に別々に配置する構造のものにも
好適に実施できる。

【０１６７】さらに、前記第２の実施形態以降で説明し
た分数ターンを用いたコイルユニットにおいて、前述し
た第１の実施形態に基づくコイル巻装法を採用しない
で、従来の例えばＺ軸方向中心部から端部に向かって巻
線位置を決めていく手法（Ｚチャンネルの傾斜磁場の場
合）を採用してもよい。

【０１６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁場発生
用コイルユニットおよびコイル巻装方法に拠れば、導体
をボビンに巻装してコイルセグメントを形成する際、コ
イルセグメントのボビン軸方向の端部側から順に巻線位
置を、例えばメインコイルの電流値など、所定電流ステ
ップ値に基づき決めたり、また、導体を巻き回したコイ
ルセグメントを備え、この導体に電流を供給することに
より磁場を発生させるようにし、そのコイルセグメント
に、前記導体が担っている電流を複数の流路に分流する
分流路部を当該導体の巻きパターンに関連して設けたた
め、順流または逆流の分数ターンを形成できることか
ら、巻線（線材）の不連続巻線分布の構造を維持し、か
つ、実際に発生させる磁場分布を、解析的に得られる所
望の連続分布に極力近づけることができ、これにより高
精度な空間分布の磁場を発生させることができる。

【０１６９】また、コイルユニットに電流を供給する電
源の容量を格別に大形化させることなく、現在使用に供
されている規模の出力の電源を使うことができ、この電
源条件の下で、巻線（線材）の一層巻き及び不連続巻線
分布の構造を維持し、かつ、実際に発生させる磁場分布
を、解析的に得られる所望の連続分布に極力近づけるこ
とができる。

【０１７０】さらに、コイルユニットに遮蔽機能を持た
せた場合、磁場の漏れや歪みを抑制して遮蔽機能を充実
させ、周囲の金属に発生する不要な渦電流を抑制でき
る。また、実際に発生させる磁場分布を所望の磁場分布
に極力近づけ、周囲の金属における不要な渦電流の発生
自体を抑制できる。これにより、かかる渦電流に因る影
響を除くための後追い的なデータ補正処理で対応できる
程度まで渦電流を抑制できる。

【０１７１】したがって、このコイルユニットを例えば
ＭＲＩ装置の例えば、傾斜磁場コイルユニット、静磁場
コイルユニット、シムコイルユニット、ＲＦコイルユニ
ットなどに実施することにより、感度むらの改善、直線
性の改善、均一性の改善などの直接的効果を介して、高
精度かつ高画質なＭＲ像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁場発生用コイルユニットを実施した
ＭＲＩ装置のガントリの概略断面図。

【図２】傾斜磁場コイルユニットのＺ軸方向に直交する
面の概略断面図。

【図３】傾斜磁場コイルユニットの能動遮蔽型のＺコイ
ルアセンブリの概略構造を示す斜視図。

【図４】第１の実施形態に係るＺコイルアセンブリのメ
インコイルおよびシールドコイルのＺ軸方向の巻線配置
を示す図。

【図５】Ｚコイルアセンブリの等価回路図。

【図６】Ｚコイルアセンブリに要求される傾斜磁場特性
の一例を示すグラフ。

【図７】Ｚコイルアセンブリのシールドコイルに要求さ
れる理想電流密度関数の一例を示すグラフ。

【図８】第１の実施形態に係るシールドコイルの流線関
数およびシールドコイルのＺ軸方向の巻線位置を示す
図。

【図９】Ｚコイルアセンブリのメインコイルの理想的な
流線関数を例示するグラフ。

【図１０】Ｚコイルアセンブリのシールドコイルの理想
的な流線関数を例示するグラフ。

【図１１】Ｚコイルアセンブリのメインコイルおよびシ
ールドコイルの巻線配置位置のシミュレーション例を示
す表図。

【図１２】第１の実施形態の効果との対比するためにシ
ミュレーションした比較例の渦電流の流線関数を表す
図。

【図１３】第１の実施形態に係るＺコイルアセンブリに
対するシミュレーション例におけるメインコイルおよび
シールドコイルの巻線配置位置の詳細例を示す表図。

【図１４】上記シミュレーション例におけるメインコイ
ルの特性を流線関数を用いて説明するグラフ。

【図１５】上記シミュレーション例におけるシールドコ
イルの特性を流線関数を用いて説明するグラフ。

【図１６】上記シミュレーション例においてシールドコ
イルに因り発生する渦電流を示す流線関数の図。

【図１７】第２の実施形態に係るシールドコイルの流線
関数およびシールドコイルのＺ軸方向の巻線位置を示す
図。

【図１８】Ｚコイルアセンブリの等価回路図。

【図１９】コイルを一定幅の線材で一層巻きするときの
巻線位置と巻線の混み具合を説明する図。

【図２０】第２の実施形態に係るシミュレーション例に
おけるメインコイルおよびシールドコイルのＺ軸方向の
巻線位置を示す表図。

【図２１】上記シミュレーション例におけるシールドコ
イルの特性を流線関数を用いて説明するグラフ。

【図２２】上記シミュレーション例においてシールドコ
イルに因り発生する渦電流を示す流線関数の図。

【図２３】第３の実施形態に係るシールドコイルの流線
関数およびシールドコイルのＺ軸方向の巻線位置を示す
図。

【図２４】第３の実施形態に係るシミュレーション例に
おけるメインコイルおよびシールドコイルのＺ軸方向の
巻線位置を示す表図。

【図２５】上記シミュレーション例におけるシールドコ
イルの特性を流線関数を用いて説明するグラフ。

【図２６】上記シミュレーション例においてシールドコ
イルに因り発生する渦電流を示す流線関数の図。

【図２７】第４の実施形態に係るシールドコイルの流線
関数およびシールドコイルのＺ軸方向の巻線位置を示す
図。

【図２８】第４の実施形態の変形例に係るシールドコイ
ルの流線関数を示す図およびシールドコイルのＺ軸方向
の巻線位置を示す図。

【図２９】第５の実施形態に係るシールドコイルの流線
関数および巻線位置を示す図。

【図３０】中央部の分数ターンの部分の等価回路図。

【図３１】（ａ）〜（ｃ）は導体（線材）の断面を説明
する図。

【図３２】第５の実施形態の変形例の一例を示すコイル
の巻線位置を示す図。

【図３３】第６の実施形態に係るＺコイルアセンブリの
シールドコイルの流線関数および巻線位置を示す図。

【図３４】第７の実施形態に係る能動遮蔽型傾斜磁場コ
イルユニットのＹコイルアセンブリの概略斜視図。

【図３５】Ｙコイルアセンブリのコイルセグメントにお
ける分数ターンを模式的に示す巻線図。

【図３６】Ｙコイルアセンブリの等価回路図。

【図３７】第７の実施形態の作用効果を対比説明するた
めに用いたＹコイルアセンブリのコイルセグメントの模
式図。

【図３８】第７の実施形態の変形例に係るＹコイルアセ
ンブリのコイルセグメントにおける分数ターンを模式的
に示す巻線図。

【図３９】第８の実施形態に係る能動遮蔽型傾斜磁場コ
イルユニットのＹコイルアセンブリの概略斜視図。

【図４０】第９の実施形態に係る能動遮蔽型傾斜磁場コ
イルユニットのＹコイルアセンブリの概略斜視図。

【図４１】第１０の実施形態に係るＺ軸方向シムコイル
の流線関数および巻線位置を示す図。

【図４２】図４１との対比説明のために導入したＺ軸方
向シムコイル流線関数およびそのコイルの巻線位置を示
す図。

【図４３】その他の実施形態の一例を示す、垂直磁場方
式のＡＳＧＣのＺチャンネルの概略模式図。

【図４４】その他の実施形態の一例を示す、垂直磁場方
式のＡＳＧＣのＹチャンネルの概略構成図。

【図４５】分数ターンの交差数の変形例を示す図。

【符号の説明】

１ＭＲＩ装置のガントリ１１静磁場コイルユニット１２傾斜磁場コイルユニット１２ＸＸコイルアセンブリ１２ＹＹコイルアセンブリ１２ＺＺコイルアセンブリ１２ＹＭメインコイル１２ＹＳシールドコイル１２ＹＭ−１，１２ＹＭ−２メインコイルのコイルセ
グメント対１２ＹＳ−１，１２ＹＳ−２シールドコイルのコイル
セグメント対１２ＺＭメインコイル１２ＺＳシールドコイル１２Ｚ−１，１２Ｚ−２メインコイルのコイルセグメ
ント１２Ｚ−３，１２Ｚ−４シールドコイルのコイルセグ
メント１３シムコイルユニット１３ＺＺ軸方向シムコイル１４ＲＦコイルユニット３０ＹＹ軸方向ＡＳＧＣ３０ＺＺ軸方向ＡＳＧＣＣＳコイメルセグメントＣ_in，Ｃ_mid，Ｃ_out 流路（導体）Ｆ１〜Ｆ８分流路（分岐導体）Ｆ₁₁〜Ｆ₁₄，Ｆ₂₁〜Ｆ₂₆ 分流路（分岐導体）Ｆ_in，Ｆ_out 分数ターン（分流路部）ＦＴ_D 分数ターン（分流路部）ＦＴａ〜ＦＴｋ，ＦＴｍ〜ＦＴｐ，ＦＴｅ′，ＦＴ
ｆ′，ＦＴｋ′ 分数ターン（分流路部）ＦＴｖ分数ターン（分流路部）ＦＴｗ分数ターン（分流路部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｎ 24/06 ５１０Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体をボビンに巻き回したコイルセグメ
ントを備え、この導体に電流を供給することにより磁場
を発生させるようにした磁場発生用コイルユニットにお
いて、前記導体を巻装する巻線位置を、前記ボビンの軸方向に
おける前記コイルセグメントの端部側の位置から順に所
定電流ステップ値に基づき決めてある構造の磁場発生用
コイルユニット。
【請求項２】前記磁場発生用コイルユニットは、磁気
共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の能動遮蔽型傾斜磁場
コイル（ＡＳＧＣ）を形成しており、前記コイルセグメ
ントは前記ＡＳＧＣのＺチャンネルのシールドコイルに
含まれている請求項２記載の磁場発生用コイルユニッ
ト。
【請求項３】前記シールドコイルは、前記ボビンに縦
列状態かつ直列接続状態で巻装した前記コイルセグメン
トの２個から成るコイルセグメント群を備え、前記巻線
位置を、前記コイルセグメント群が呈する前記軸方向の
両端部のそれぞれから順に、このコイルセグメント群が
呈する前記軸方向中央部に向けて決めてある構造を有す
る請求項２記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項４】前記所定電流ステップ値は、前記シール
ドコイルに対向して配置されているメインコイルに流す
電流値である請求項３記載の磁場発生用コイルユニッ
ト。
【請求項５】前記コイルセグメントに、前記導体が担
っている電流を複数の流路に分流する分流路部を当該導
体の巻きパターンに関連して設けたことを特徴とする請
求項１記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項６】前記分流路部は、前記導体を２本の分流
導体に分岐し、その２本の分流導体を合流させる回路で
ある請求項５記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項７】前記分流路部は、前記コイルセグメント
の前記巻きパターンに沿って巻き回された前記導体の一
部を置換して設けてある請求項５記載の磁場発生用コイ
ルユニット。
【請求項８】前記コイルセグメントの導体は同一面状
に巻き回された構造である請求項７記載の磁場発生用コ
イルユニット。
【請求項９】前記コイルセグメントはサドル型コイル
を形成する複数のコイルセグメントの中の１つである請
求項８記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項１０】前記分流路部は、前記コイルセグメン
トを成す前記導体の一部として前記巻きパターンに付加
的に設けられ、かつ前記巻きパターンに準じて巻き回さ
れている請求項５記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項１１】前記コイルセグメントはソレノイド型
コイルである請求項１０記載の磁場発生用コイルユニッ
ト。
【請求項１２】前記磁場発生用コイルユニットは磁気
共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の傾斜磁場コイルユニ
ットとして形成されている請求項５記載の磁場発生用コ
イルユニット。
【請求項１３】前記傾斜磁場コイルユニットはＸ軸方
向，Ｙ軸方向，およびそのＺ軸方向の傾斜磁場を個別に
形成するＸコイルアセンブリ，Ｙコイルアセンブリ，お
よびＺコイルアセンブリを備え、これらのコイルアセブ
リの少なくとも１つは前記コイルセグメントを有する請
求項１２記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項１４】前記少なくとも１つのコイルアセンブ
リは、傾斜磁場発生用のメインコイルおよびこのメイン
コイルの発生した磁場を外界に対して磁気的にシールド
するシールド用磁場を発生するシールドコイルを備えた
能動遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ）を形成している
請求項１３記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項１５】前記シールドコイルおよび前記メイン
コイルの少なくとも一方が前記コイルセグメントを有し
ている請求項１４記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項１６】前記シールドコイルが前記コイルセグ
メントを有している請求項１５記載の磁場発生用コイル
ユニット。
【請求項１７】前記少なくとも１つのコイルアセンブ
リは前記Ｚコイルアセンブリであり、このＺコイルアセ
ンブリの前記シールドコイルおよびメインコイルは個別
の円筒状ボビンに巻装されたソレノイド型コイルを成
し、前記分流導体部は前記シールドコイルのＺ軸方向の
中心部および両端部の内の少なくとも一方に設けてある
請求項１６記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項１８】前記分流路部は、前記導体を２本の分
流導体に分岐し、この２本の分流導体を合流させる回路
である請求項１７記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項１９】前記２本の分流導体はその導体路の途
中で絶縁状態で互いに交差している請求項１８記載の磁
場発生用コイルユニット。
【請求項２０】前記２本の分流導体の導体走行方向の
長さは互いに一致している請求項１８記載の磁場発生用
コイルユニット。
【請求項２１】前記２本の分流導体の導体走行方向の
長さは互いに一致し、且つ、その２本の分流導体はその
導体途中で絶縁状態で互いに交差している請求項１８記
載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項２２】前記２本の分流導体の各々の厚さは前
記導体の厚さの１／２に形成されている請求項１９また
は２１記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項２３】前記導体および前記分流導体は断面平
板状の線材で形成され、この線材を前記ボビンに一層巻
きしてある請求項１８記載の磁場発生用コイルユニッ
ト。
【請求項２４】前記分流路部は、前記Ｚ軸方向の原点
の両サイドに跨る中心部であって前記導体で形成される
巻線の間に設けられる構成であり、前記２本の分流導体
は、そのＺ軸方向の前記中心部の一方のサイドに巻装さ
れた第１の分流導体部分と、この分流導体部分がもう一
方のサイドに渡され、かつそのもう一方のサイドで前記
一方のサイドとは反対方向に巻装されている第２の分流
導体部分とを有する請求項１８記載の磁場発生用コイル
ユニット。
【請求項２５】前記一方のサイドおよび前記もう一方
のサイドに巻装される互いに反対方向に巻装される前記
第１、第２の分流導体部分それぞれの前記原点寄りの導
体は略原点位置に巻装されている請求項２４記載の磁場
発生用コイルユニット。
【請求項２６】前記少なくとも１つのコイルアセンブ
リは前記Ｘコイルアセンブリ又は前記Ｙコイルアセンブ
リであり、このコイルアセンブリの前記シールドコイル
およびメインコイルの各々は円筒状ボビンに対向・巻装
された２対のサドルコイルを成し、前記シールドコイル
が有する前記コイルセグメントの導体の配置パターンは
周回渦巻き状であって、前記分流路部はその周回渦巻き
状の導体の任意の周回導体の少なくとも一部に置換配置
されている請求項１６記載の磁場発生用コイルユニッ
ト。
【請求項２７】前記磁場発生用コイルユニットは磁気
共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の静磁場発生用の静磁
場コイルユニットとして形成されている請求項５記載の
磁場発生用コイルユニット。
【請求項２８】前記磁場発生用コイルユニットは磁気
共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置における静磁場の均一
性を補正する補正コイルユニットとして形成されている
請求項５記載の磁場発生用コイルユニット。
【請求項２９】前記分流路部はその複数の流路の各々
を、前記導体が担っている電流値を等分割した値の分割
電流を導くように形成してある請求項５記載の磁場発生
用コイルユニット。
【請求項３０】前記分流路部はその複数の流路の各々
に、前記導体が担っている電流値を互いに異なる値に分
割した電流を導くように形成してある請求項５記載の磁
場発生用コイルユニット。
【請求項３１】前記２本の分流導体は、これらの分流
導体に流れる分流電流の向きが共に同一方向となるよう
に巻装してある請求項６記載の磁場発生用コイルユニッ
ト。
【請求項３２】前記２本の分流導体は、これらの分流
導体に流れる分流電流の向きが互いに逆方向となるよう
に巻装してある請求項６記載の磁場発生用コイルユニッ
ト。
【請求項３３】導体を巻き回したコイルセグメントを
備え、この導体に電流を供給することにより磁場を発生
させるようにした磁場発生用コイルユニットにおいて、前記コイルセグメントに、前記導体が担っている電流を
複数の流路に分流する分流路部を当該導体の巻きパター
ンに関連して設けたことを特徴とする磁場発生用コイル
ユニット。
【請求項３４】ボビンに導体を巻き回してコイルセグ
メントを形成するコイル巻装方法において、前記ボビンの軸方向における前記コイルセグメントの端
部側の位置から順に所定電流ステップ値に基づき前記導
体の巻線位置を決め、この決めた巻線位置に前記導体を
巻装することを特徴としたコイル巻装方法。