JPS5946545A - Method for generating characteristic magnetic field in nuclear magnetic resonance image method - Google Patents

Method for generating characteristic magnetic field in nuclear magnetic resonance image method

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JPS5946545A
JPS5946545A JP57154491A JP15449182A JPS5946545A JP S5946545 A JPS5946545 A JP S5946545A JP 57154491 A JP57154491 A JP 57154491A JP 15449182 A JP15449182 A JP 15449182A JP S5946545 A JPS5946545 A JP S5946545A
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coil
coils
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山田 芳文
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田中 邦雄
Zenemon Abe
阿部 善右衛門
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Utsunomiya University
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To generate a rod-shaped characteristic magnetic field with low power consumption, by providing first and second coil groups comprising a plurality of coils, and assembling the coils so that the magnetic field components in the specified directions caused by the coil groups are cancelled each other out in a required range. CONSTITUTION:A pair of differential coils 1 and 1' are provided on an (x) axis, and a pair of differential coils 2 and 2' are provided on a (y) axis. The radiuses of the coils and the interval between the coils 1 and 1' and 2 and 2' are made equal. The number of coil winding or the current value of each of the coils 2 and 2' on the (y) axis is selected to be twice that of the coils 1 and 1' on the (x) axis. Then, the magnetic component in the (x) direction can be made to be zero in a certain range of the value of (x). When a static magnetic field Ho is superimposed in the (x) direction, a rod-shaped characteristic magnetic field extending in the (x) direction can be obtained. Thus, the characteristic magnetic field, which is required for a nuclear magnetic resonance image method, can be generated by a very compact, light, magnetic field forming device.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、核磁気共鳴現象により被測定体内部の情報全
映像化して測定する核磁気共鳴映像法における特徴磁場
の発生方法、すなわち、核磁気共鳴現象(NM’R)を
応用して被測定体内部の核磁気性物質、例えば、H、F
 、 Na 、 K 、 Mg 、 O、IiPなどに
関する情報を外部に取山して画像化するタメニ被測定部
位に周囲とは異なる静磁場よりなる特徴磁場全印加し、
共鳴周波数の相違により被測定部位のみの情報を得るた
めの特徴磁場の発生方法に関し、特に、小型軽量の装置
により低消費1ll(4) 策力をもって特徴磁場を発生させ得るようにした゛もの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for generating a characteristic magnetic field in nuclear magnetic resonance imaging, in which all information inside a measured object is visualized and measured by the nuclear magnetic resonance phenomenon. ) is applied to detect nuclear magnetic substances inside the object to be measured, such as H and F.
, Na, K, Mg, O, IiP, etc. are collected externally and imaged. A characteristic magnetic field consisting of a static magnetic field different from the surrounding area is fully applied to the measurement site,
This paper concerns a method of generating a characteristic magnetic field to obtain information only on the part to be measured based on differences in resonance frequencies, and is particularly designed to generate a characteristic magnetic field with low consumption using a small and lightweight device. .

従来のこの種特徴磁場の発生方法、例えば、本発明者ら
の提案に係る特開昭54−1.83192号公報に記載
の特徴磁場発生法においては、被測へ重体内部の棒状領
域における核磁気共鳴情報を得るために平行線条群を用
いて棒状の特徴磁場、すなわち、棒状焦点磁場を発生さ
せていたが、この従来方法においては、長さ方向には磁
場成分を有しない平行的線条群による磁場とその長さ方
向の1.1大きい均−静磁場との合成により棒状の特徴
磁場を発生させていたので、相互間隔に比して極めて長
い平行線条群を必要とし、したがって、棒状焦点磁場発
生用コイルは、共鳴磁場検出用コイルに比して格段に大
型のものとならざるを得す、また。。
Conventional methods for generating this type of characteristic magnetic field, for example, the method for generating a characteristic magnetic field described in Japanese Patent Laid-Open No. 54-1.83192 proposed by the present inventors, involve In order to obtain magnetic resonance information, a bar-shaped characteristic magnetic field, that is, a bar-shaped focal magnetic field, was generated using a group of parallel wires, but in this conventional method, parallel wires that have no magnetic field component in the length direction Since a bar-shaped characteristic magnetic field was generated by combining the magnetic field generated by the strips and a uniform static magnetic field that is 1.1 larger in the longitudinal direction, it required a group of parallel stripes that were extremely long compared to the mutual spacing. However, the rod-shaped focal magnetic field generation coil must be much larger than the resonant magnetic field detection coil. .

F9T要の特徴磁場を形成するには大電力の駆゛−動系
が必要であり、多くのコイル資材を必要とするので、装
置が重量化するなどの種々の欠点があった。
Essential Features of F9T A large power drive system is required to generate a magnetic field, and a large amount of coil material is required, resulting in various drawbacks such as the weight of the device.

また、上述した従来の特徴磁場発生方法においては、静
磁場に直交する平面内にて磁場等高純が!(1 その内部に電流を含むことなく閉曲線状に閉じ、静磁場
の方向には所要の範囲内においては磁場等高線が平行と
なるような棒状の特徴磁場を、静磁場の方向にほぼ平行
に配置した線条の群に、空間的なある一点にてそれらの
線条群による磁場が互5いに打消し合うような電流を供
給することによって発生させていた。かかる態様の特徴
磁場発生は、さらにこれを発展させて、均一な静磁場と
、その均一静磁場に直交する磁場成分のみを有し、しか
も、空間的なある線上にてその磁場成分が零とな10す
、その他の領域においては零とならないような磁場とを
合成することに帰着させることができる。
In addition, in the conventional characteristic magnetic field generation method described above, the magnetic field has high purity in a plane orthogonal to the static magnetic field! (1) A bar-shaped characteristic magnetic field that is closed in a closed curve without containing any current, and whose magnetic field contour lines are parallel to the direction of the static magnetic field within a required range, is placed approximately parallel to the direction of the static magnetic field. The magnetic field was generated by supplying a current to a group of filaments such that the magnetic fields of the filament canceled each other out at a certain point in space. Further developing this, in other regions where there is only a uniform static magnetic field and a magnetic field component orthogonal to the uniform static magnetic field, and the magnetic field component is zero on a certain spatial line10. This can be reduced to combining a magnetic field that does not become zero.

しかして、一般に、複数個の閉ループコイルに、それぞ
れのコイルによる磁場が空間的なある一点にて互いに打
消し合う向きに電流を供給して差動I5コイル群を構成
した場合には、そのコイル群による磁場が、上述した一
点にて零となり、その他の領域においては、いずれの方
向に均一な静磁場を重畳しても、両者の合成磁場の強度
変化には、重畳した静磁場の方向の磁場成分が支配的な
影響ヲ、。
Generally, when a differential I5 coil group is constructed by supplying current to a plurality of closed loop coils in a direction in which the magnetic fields of the respective coils cancel each other out at a certain spatial point, the coils The magnetic field due to the group becomes zero at the one point mentioned above, and in other regions, even if a uniform static magnetic field is superimposed in any direction, the intensity change of the combined magnetic field of both will depend on the direction of the superimposed static magnetic field. The influence is dominated by the magnetic field component.

及ぼすので、重畳印加した静磁場の方向に磁場強“度の
勾配を有する勾配磁場しか実現し得ない、という欠点が
ある。
Therefore, there is a drawback that only a gradient magnetic field having a gradient of magnetic field strength in the direction of the superimposed applied static magnetic field can be realized.

しかしながら、上述した場合に、差動コイル群による磁
場における重畳印加した静磁場の方向の′磁場成分を必
要な範囲に亘って何らかの手段により打消すことができ
れば、重畳印加した静磁場の方向と直交する方向の磁場
成分が支配的となるので、棒状の特徴磁場、すなわち、
棒状焦点磁場を実現することができる。
However, in the above case, if the 'magnetic field component in the direction of the superimposed static magnetic field in the magnetic field produced by the differential coil group can be canceled by some means over the necessary range, the magnetic field component in the direction of the superimposed static magnetic field can be canceled orthogonally to the direction of the superimposed static magnetic field. Since the magnetic field component in the direction of
A bar-shaped focal magnetic field can be realized.

本発明の目的は、上述し・た従来の欠点を除去し、小型
軽量の装置により低消費電力をもって棒状の、 特徴磁
場を発生させるようにした核磁気共鳴映像法における特
徴磁場発生方法全提供することにある。
An object of the present invention is to provide a complete method for generating a characteristic magnetic field in nuclear magnetic resonance imaging, which eliminates the above-mentioned conventional drawbacks and generates a rod-shaped characteristic magnetic field with low power consumption using a small and lightweight device. There is a particular thing.

本発明の他の目的は、最近にわかに注目を集め始めた核
磁気共鳴による医学診断用のイメージングシステム、す
なわち、映像法に主として使用する線形の磁場勾配全簡
易に形成し得る新方式の核磁気共鳴映像法を可能にする
特徴磁場の発生方法2(・(7) を提供することにある。
Another object of the present invention is to develop an imaging system for medical diagnosis using nuclear magnetic resonance, which has recently begun to attract attention, that is, a new method of nuclear magnetic resonance that can easily form a linear magnetic field gradient mainly used in imaging methods. The object of the present invention is to provide a method 2 for generating a characteristic magnetic field that enables the imaging method (7).

本発明のさらに他の目的は、核磁気共鳴現象を応用した
スピン密度分布イメージング装置、緩和時間分布イメー
ジング装置等に適用して上述と同様の効果全顕著に挙げ
得る特徴磁場の発生方法を5提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method for generating a characteristic magnetic field that can be applied to a spin density distribution imaging device, a relaxation time distribution imaging device, etc. that apply the nuclear magnetic resonance phenomenon, and can achieve the same effects as described above. It's about doing.

すなわち、本発明特徴磁場発生方法は、差動コイル群に
よる磁場の、その磁場に重畳印加した静磁場の方向の磁
場成分を補償することによって棒状焦点磁場を発生させ
るとともに、その静磁場万10向の磁場成分の補償を、
例えば、上述の差動コイル群に直交して他の差動コイル
群を配置することにより実現したものであり、それぞれ
複数個のコイルからなシ、それらのコイルの相互間にお
ける所定の位置にてそれらのコイルによる磁場の零次1
5項成分が互いに打消し合ってほぼ零となる大きさおよ
び向きを有する電流をそれぞれ供給した第1および第2
のコイルn−+設け、それら第1および第2のコイル群
をそれらのコイル群による所定の方向の磁場成分が所要
の範囲において互いに打消2゜(8) し合うように組合わせることにより、棒状の特徴゛磁場
を発生させるようにしたことを特徴とするものである。
That is, the characteristic magnetic field generation method of the present invention generates a bar-shaped focal magnetic field by compensating the magnetic field component of the magnetic field generated by the differential coil group in the direction of the static magnetic field superimposed on the magnetic field, and also generates a bar-shaped focal magnetic field. Compensation for the magnetic field component of
For example, it is realized by arranging another differential coil group orthogonally to the above-mentioned differential coil group. The zeroth order of the magnetic field due to those coils
The first and second electric currents each supply a current having a magnitude and direction such that the five-term components cancel each other out and become approximately zero.
A rod-shaped The feature is that it generates a magnetic field.

以下に図面を参照して本発明を幾多の実施例につき詳細
に説明する。
In the following, the invention will be explained in detail with reference to a number of embodiments, with reference to the drawings.

まず、第1の実施例として、上述したように互いに直交
する2組の差動コイル対を使用する場合について説明す
るに、便宜上、第]の差動コイル対は、X軸上にて原点
に対し対称であって、しかも、各コイル面がX軸に垂直
になるように配置しI(・であるものとし、また、各コ
イルは、円形コイルであって、その半径および巻数が互
いに等しいものとする。
First, as a first example, we will explain the case where two differential coil pairs orthogonal to each other are used as described above.For convenience, the first differential coil pair is aligned with the origin on the X-axis. The coils are arranged symmetrically with respect to each other and each coil surface is perpendicular to the X axis, and each coil is a circular coil with the same radius and number of turns. shall be.

しかして、X軸上に配置した第]の差動コイル対による
磁場成分は、各座標軸につきそれぞれ次;:式によって
与えられる。
Therefore, the magnetic field component due to the second differential coil pair arranged on the X-axis is given by the following equation for each coordinate axis.

ここに、 なお、a、 、 ’bxおよびNxは、それぞれ、コイ
 ゛ル半径、原点からコイル面一までの距離およびコイ
ル巻数であり、′また、工ゆはコイル電流であって、各
コイルにつき大きさが等しく、各コイルによる磁場が互
いに打消し合う向きに供給されるものと□する。
Here, a, , 'bx and Nx are the coil radius, the distance from the origin to the plane of the coil, and the number of turns of the coil, respectively, and ' is the coil current, and for each coil, Assume that the magnetic fields are equal in size and that the magnetic fields from each coil are supplied in directions that cancel each other out.

かかる第1の差動コイル対による磁場は、上述の式(1
)〜(8)から明らかなように、すべての方向の磁場成
分を有しているので、静磁場H8奮いずれの方向に重畳
しても棒状焦点磁場は形成されない。1・・これに対し
、本発明においては、上述したように、積極的にある方
向の磁場成分全打消しておき、その方向に静磁場全重畳
印加することによって棒状焦点磁場全発生させる。
The magnetic field generated by the first differential coil pair is expressed by the above equation (1
) to (8), since it has magnetic field components in all directions, a bar-shaped focal magnetic field is not formed even if the static magnetic field H8 is superimposed in any direction. 1. In contrast, in the present invention, as described above, all the magnetic field components in a certain direction are actively canceled, and the entire bar-shaped focal magnetic field is generated by applying the static magnetic field in full superimposition in that direction.

いま、X線上の第1の差動コイル対に対して、yl・軸
上に第2の差動コイル対全配置した場合には、そのy軸
上に配置した第2の差動コイル対による磁場は、X軸上
に配置した第1の差動コイル対におけると全く同様にし
て、各座標軸につきそれぞれ次式によって与えられる。
Now, if all the second differential coil pairs are placed on the y-axis with respect to the first differential coil pair on the X-ray, then the second differential coil pair placed on the y-axis The magnetic field is given by the following equation for each coordinate axis in exactly the same way as in the first differential coil pair disposed on the X axis.

ここに、 なお、谷記号の定義は、X軸上の第1の差動コ′イル対
におけると同様とする。
Here, the definition of the valley symbol is the same as in the first differential coil pair on the X axis.

上述のように互いに直交する2組の差動コイル対による
合成磁場は、簡単のために aX−ay−aIbX=by=bIρ1−ρ2=ρとす
ると、上述の式(11〜(3)および式(7)〜(9)
全合成した次式によって与えられる。
As mentioned above, the composite magnetic field generated by the two mutually orthogonal differential coil pairs is expressed by the above equations (11 to (3) and equation (7)-(9)
It is given by the following fully synthesized equation.

(15) したがって、H,、Hy、 H2のうちのいずれか1の
磁場成分を表わす式の一次項が零となるように0 .0
  を選定し、その零成分の方向に静磁場IX    
1y HOヲ重畳印加すれば、その方向に延在する棒状焦点磁
場を得ることができる。
(15) Therefore, 0 . 0
is selected, and the static magnetic field IX is applied in the direction of its zero component.
By applying 1y HO in a superimposed manner, a bar-shaped focal magnetic field extending in that direction can be obtained.

しかして、かかる零成分方向の静磁場重畳にはつぎの三
様の場合が存在する。
Therefore, there are the following three types of static magnetic field superposition in the direction of the zero component.

(1)  Hxキ0として、静磁場H81x方向に重畳
する。したがって、0□y=2C1xに選定する。
(1) As HxK0, the static magnetic field is superimposed in the H81x direction. Therefore, 0□y=2C1x is selected.

(u)  H,キ0として、静磁場H8をy方向に重畳
すlOる。したがって、0=201yに選定する。
(u) As H and Ki0, a static magnetic field H8 is superimposed in the y direction. Therefore, 0=201y is selected.

X (Ill)  Hzキ0として、静磁場H8を2方向に
重畳する。したがってOzx =01:!/に選定する
X (Ill) Hz is set to 0, and the static magnetic field H8 is superimposed in two directions. Therefore Ozx =01:! / selected.

上述した三様の静磁場重畳のうち、(i) x方向静磁
場重畳の態様におけるコイル配置および電流の15向き
を第1図(a3に模式的に示す。図において、X軸上の
差動コイル対1,1′およびy軸上の差動コイル対2.
2′のコイル半径およびコイル間隔が等しいとすると、
X軸上差動コイル対2,2′の各コイル巻数または電流
値をX軸上差動コイル対1 、 l ’、、・・に対し
てそれぞれ2倍に選定すれば、Xの値のあ□る範囲に亘
って敗キOとなり、X方向に静磁場Hoヲ車畳すれば、
X方向に延在する棒状焦点磁場が得られる。なお、上述
の式(]3)〜(]5)における高次項の影響について
は、高次項の存在により焦点磁場の形状がくずれて歪ん
だ形状となるので、高次項はなるべく小さいことが望ま
しい。しかして、かかる高次項のうちでも、5次項以上
の昼次項はその絶対値が極めて小さいので、主として問
題になるのは8次項である。しかしながら、−・・上式
(18) 〜(15)における3次項の係数C8X 1
0ayは、ax、bXおよびay 、 by (7)値
ニ対t、テ(−れぞれ零にし得るので、設計に際しては
8次項を零にする値の近傍にコイル半径およびコイル間
隔全選定することが望ましい。なお、上式(13)〜(
Among the three types of static magnetic field superimposition described above, the coil arrangement and 15 directions of current in the mode of (i) x-direction static magnetic field superimposition are schematically shown in Figure 1 (a3). Coil pair 1, 1' and differential coil pair 2 on the y-axis.
Assuming that the coil radius of 2' and the coil spacing are equal,
If the number of turns or current value of each of the X-axis differential coil pairs 2, 2' is selected to be twice that of the X-axis differential coil pairs 1, l', . . . , then the value of If the static magnetic field Ho is compressed in the X direction,
A rod-shaped focal magnetic field extending in the X direction is obtained. Regarding the influence of the higher-order terms in the above equations (]3) to (]5), the presence of the higher-order terms causes the shape of the focal magnetic field to collapse and become a distorted shape, so it is desirable that the higher-order terms be as small as possible. However, among such higher-order terms, since the absolute values of diurnal terms of fifth order and higher are extremely small, it is the 8th-order terms that mainly pose a problem. However, -... the coefficient C8X of the cubic term in the above equations (18) to (15)
0 ay is ax, b It is desirable that the above formulas (13) to (
.

(]5)における8次項およびX方向のHxO式(13
)における1次項は、いずれも、完全に零にならなくて
も、その存在の影響が現われない程度に小さくシ伶れは
充分であり、また、説明の便宜上、X軸上およびy軸上
の差動コイル対のコイル半径お、。
(]5) and the HxO equation in the X direction (13
Even if the linear terms in ) do not become completely zero, they are small enough that the influence of their existence does not appear, and for convenience of explanation, the linear terms on the X and y axes are The coil radius of the differential coil pair.

よびコイル間隔等を等しいとしたが、X軸上とy′軸−
ヒとにてコイル半径、あるいは、コイル間隔が相違して
も、さらには、それらの差動コイル対が、円形コイルで
はなく、他の形状、例えば楕円形等のコイルであっても
、それらのコイル対がそれぞ゛れ差動的に組合わせ配置
されており、さらに、双方のコイル対による磁場のX方
向磁場成分が互いに打消し合うように構成してあれば充
分であることは勿論である。
The distance between the coils and the coil spacing was set to be the same, but on the X axis and on the y' axis -
Even if the coil radius or coil spacing differs between people, or even if the differential coil pair is not a circular coil but a coil of another shape, such as an ellipse, Of course, it is sufficient that the coil pairs are arranged in a differential combination, and that the X-direction magnetic field components of the magnetic fields from both coil pairs cancel each other out. be.

しかして、上述の(1)X方向静磁場重畳において1(
−は、y軸上の差動コイル対とX軸上の差動コイル対と
に関する1次項係数の関係を次式のように選定すればよ
い。
Therefore, in the above-mentioned (1) X-direction static magnetic field superposition, 1(
- may be determined by selecting the relationship between the linear term coefficients for the differential coil pair on the y-axis and the differential coil pair on the X-axis as shown in the following equation.

C1y−2GIX(16) したがって、y軸上差動コイル対とX軸上差動コイル対
とのコイル半径およびコイル間隔がそれぞれ等しい場合
には、前者のアンペア回数f:後者に対して2倍に選定
すればよいことになる。しかして、その際に発生する棒
状焦点磁場の磁場強要・・・変化は、 ClX=C□               (17)
として、次式により表わされる。
C1y-2GIX (16) Therefore, if the coil radius and coil spacing of the y-axis differential coil pair and the X-axis differential coil pair are equal, the amperage f of the former is twice that of the latter. All you have to do is choose. Therefore, the magnetic field force of the bar-shaped focal magnetic field generated at that time...change is as follows: ClX=C□ (17)
is expressed by the following equation.

なお、外部から重畳印加する均−静磁場H8の方向はX
方向となる。また、以上の説明においては、X軸上差動
コイル対とy軸上差動コイル対とによる磁場がそれぞれ
零となる点を一致させるこI・・と全暗黙のうちに前提
としているが、双方の零磁場点が一致しない場合、すな
わち、双方の差動コイル対による磁場の対称軸が交叉し
ない場合であっても、その結果、生成した棒状焦点磁場
の中心位置が多少ずれるだけであり、所望の棒状焦点磁
1゜場形成には大きい支障とはならないばかりでなく、
逆に、かかる零磁場点不一致の余裕の事実を焦点磁場の
走査等に利用することもできる。
Note that the direction of the uniform static magnetic field H8 applied superimposed from the outside is X
direction. Furthermore, in the above explanation, it is implicitly assumed that the points at which the magnetic fields of the X-axis differential coil pair and the Y-axis differential coil pair are zero coincide with each other. Even if the two zero magnetic field points do not match, that is, even if the symmetry axes of the magnetic fields from both differential coil pairs do not intersect, as a result, the center position of the generated bar-shaped focal magnetic field will only shift slightly, Not only does it not pose a major hindrance to forming the desired bar-shaped focal magnetic field of 1°,
Conversely, the fact that there is a margin of zero magnetic field point mismatch can also be utilized for scanning of the focal magnetic field, etc.

つぎに、前述した三様の静磁場重畳のうち、(II)X
方向静磁場重畳の態様においては、X軸上差動、1゜コ
イル対とy軸上差動コイル対との作用効果を上1述した
(1)X方向静磁場重畳の態様におけるそれぞれの作用
効果と交換したに過ぎず、特に説明する要はないものと
認められる。
Next, among the three types of static magnetic field superposition mentioned above, (II)
In the mode of static magnetic field superposition in the direction, the effects of the X-axis differential, 1° coil pair and the Y-axis differential coil pair are as described above (1) Each effect in the mode of X-direction static magnetic field superposition. It is recognized that there is no need for special explanation as it is merely an exchange for effect.

つぎに、前述した王様の静磁場重畳のうち、上′・述し
た(+)および(1)の態様とは格段に相違する(+1
112方向静磁場重畳、すなわち、第1および第2の差
動コイル対に対してともに直交する2方向の磁場成分が
互いに打消し合うようにして静磁場全重畳印加する場合
における電流の向きなどの態様を第1・・]図(b)に
模式的に示す。図示の態様においては、01x= −0
1y= G□(19) なる関係を選定し、2方向に均一静磁場H6を重畳印加
したときにおける磁場強度変化は、次式に1・よって表
わされ、前述した(1)X方向静磁場重畳の態様におけ
る式(18)と同一形式によって表わし得ることとなる
Next, among the above-mentioned King's static magnetic field superposition, the aspect (+1) is significantly different from the above-mentioned aspects (+) and (1).
112-direction static magnetic field superposition, that is, the direction of the current in the case where the static magnetic field is fully superimposed so that the magnetic field components in two orthogonal directions cancel each other out to the first and second differential coil pairs. The embodiment is schematically shown in Figure 1 (b). In the illustrated embodiment, 01x=-0
1y=G□(19) The change in magnetic field strength when applying a uniform static magnetic field H6 in two directions in a superimposed manner is expressed by the following equation 1. This can be expressed in the same format as Equation (18) in the superimposed mode.

なお、各差動コイル対に関する各式における8′次項の
係数が1次項の係数に比して充分に小さくなるようにコ
イル半径およびコイル間隔の関係を選定しであるものと
する。
It is assumed that the relationship between the coil radius and the coil spacing is selected so that the coefficient of the 8'-order term in each equation regarding each differential coil pair is sufficiently smaller than the coefficient of the 1st-order term.

しかして、上述の(11132方向静磁場重畳の態様に
おいては、X軸上差動コイル対3,3′とX軸上差動コ
イル対4,4′とのアンペア回数を、コイル半径および
コイル間隔がそれぞれ等しい場合には、等しく選定すれ
ばよく、製作上においても極めて好都合である。なお、
かかる(fill Z方向静磁場重畳1・・の態様にお
いても、コイルの形状、配置等の構成条件の変化に関す
る事項は(1)X方向静磁場重畳の態様につき前述した
ところと全く同様となる。
Therefore, in the above-mentioned (11132-direction static magnetic field superimposition mode), the amperage of the X-axis differential coil pair 3, 3' and the X-axis differential coil pair 4, 4' is determined by the coil radius and the coil spacing. If they are equal, it is sufficient to select them equally, which is extremely convenient for manufacturing.
In this embodiment (fill Z-direction static magnetic field superimposition 1), the matters regarding changes in the configuration conditions such as the shape and arrangement of the coils are exactly the same as those described above for the embodiment of (1) X-direction static magnetic field superimposition.

以上に詳述した第1の実施例においては、各差動コイル
対について、磁場強度変化を表わす式の1゜8次項がほ
ぼ零となるようにしてコイル半径およびコイル間隔の関
係を選定するものとし、具体的には、円形コイルからな
る差動コイル対の場合には、前述した式(5)により、
磁場強度変化を表わす各式の3次項の係数を零とするコ
イル半径aとコ−1゜イル間隔すとの関係を求めると次
式が得られ、こ゛の式によって設計上の最適条件を設定
することができる。
In the first embodiment described in detail above, for each differential coil pair, the relationship between the coil radius and the coil spacing is selected such that the 1°8th order term of the equation representing the change in magnetic field strength is approximately zero. Specifically, in the case of a differential coil pair consisting of circular coils, according to the above equation (5),
The following equation is obtained by determining the relationship between the coil radius a and the coil spacing, which sets the coefficient of the third-order term in each equation that expresses the change in magnetic field strength to zero, and the optimum design conditions are set using this equation. can do.

しかして、上述した最適条件のもとにおいては、差動コ
イル対におけるコイル間隔がコイル直径より大きくなる
ので、互いに組合わせ配置する2組の差動コイル対のコ
イル径を等しくする場合には、双方の差動コイル対のコ
イルが互いに衝突するこ1(1とになる。かかる場合に
は、−万〇差動コイル対におけるコイル間隔すおよびコ
イル径a k 、その比b7a−e一定値に保持したま
まで増大させるなど、適切な変更を施して、双方の差動
コイル対のコイルが衝突しないようにすることができる
。しかしI・ながら、一般には、つねに3次項の係数を
零になし得る条件のもとにコイル配置を行ない得るとは
限らず、また、円形コイル以外の形状のコイル、例えば
、方形乃至長方形のコイル等を使用する場合には、8次
項の係数を零とする上述の最適条件−,2゜とは異なる
他の条件に基づいてコイル間隔等を選゛定すべき状態も
十分に起こり得ると考えられる。
Therefore, under the above-mentioned optimal conditions, the coil spacing in the differential coil pair is larger than the coil diameter, so when the coil diameters of two differential coil pairs to be arranged in combination are made equal, The coils of both differential coil pairs collide with each other (1). In such a case, the coil spacing and coil diameter ak in the differential coil pair, and the ratio b7a-e are constant values. Appropriate changes can be made to prevent the coils of both differential coil pairs from colliding, such as increasing the value while holding it.However, in general, the coefficient of the cubic term should always be set to zero. In addition, when using a coil with a shape other than a circular coil, such as a square or rectangular coil, the above-mentioned method in which the coefficient of the 8th order term is set to zero may not always be possible. It is considered that a situation in which the coil spacing, etc. should be selected based on other conditions different from the optimum condition of -, 2 degrees may well occur.

つぎに、第2の実施例として、上述のように磁場強度変
化を表わす式の3次項の係数を零にする最適条件を満た
し得ない場合にも、所要の棒状態・点磁場全発生させ得
るようにした磁場形成コイルの構成配置について説明す
るに、説明の便宜上、前述の場合におけると同様に円形
コイルよりなる差動コイル対を使用するものとする。
Next, as a second example, even if the optimal condition for making the coefficient of the cubic term of the equation representing the change in magnetic field strength zero is not satisfied as described above, it is possible to generate all the required bar state and point magnetic fields. In explaining the configuration and arrangement of the magnetic field forming coils, for convenience of explanation, it is assumed that a differential coil pair consisting of circular coils is used as in the case described above.

しかして、一般に、前述した第1の実施例にお1・・け
る三様の静磁場重畳の態様(+)〜(船による特徴磁場
の磁場強度変化は、次式にて表わすことができる。
Generally, in the first embodiment described above, the three types of superimposed static magnetic fields (+) to (changes in magnetic field intensity of the characteristic magnetic field due to the ship) can be expressed by the following equation.

ここに、rは静磁場H8の方向と直交する平面内におけ
る原点からの距離であり、Xは静磁場H8の方向の座標
軸であって、前述した第1の実施例における態様(1)
にてはX =x 、態様(1)にてはXミ2.。
Here, r is the distance from the origin in a plane perpendicular to the direction of the static magnetic field H8, and X is the coordinate axis in the direction of the static magnetic field H8, which is the aspect (1) in the first embodiment described above.
In , X = x, in aspect (1), Xmi2. .

y、態様(ll)にてはx=zであり、さらに、   
1f(x2*y” y’ )は各変数X”、 ’j2.
 Z2(7)線形結合式であって、前述した各態様(1
)〜(lit)によってそれぞれ異なる式となる。
y, in embodiment (ll), x=z, and further,
1f(x2*y"y') is each variable X", 'j2.
Z2(7) is a linear combination formula, and each of the above-mentioned aspects (1
) to (lit) result in different formulas.

しかして、上述の式(22)における第2項は、 ′差
動コイル対による磁場の磁場強度変化を表わす式の8次
項に基づく歪み項乃至誤差項を表わし、式(22)が表
わす特徴磁場を棒状焦点磁場として使用し得るようにす
るためには、変数Xの必要な値の範囲に亘って、この第
2項が第1項に比して10十分に小さくなる必要がある
。なお、係数0□、08は式(4) 、 (5)もしく
は式(10) 、 Ugにて与えられるように、それぞ
れ、差動コイル対のアンペア回数に比例するものである
から、式(22)における第1項の係数はアンペア回数
の自乗に比l8例し、また、第2項の係数はアンペア回
数の1乗に比例することになる。したがって、任意の間
隔に対向配置した差動コイル対を用いる場合には、十分
に大きい値のアンペア回数を与えるように設計すれば、
必要な範囲に亘って棒状焦点磁場を形2.1成すること
ができ、差動コイル対のコイル間隔に□関する条件を大
幅に緩和することができる。また、以−ヒの説明におい
ても、円形コイルを用いた差動コイル対の場合について
述べたが、他の形状のコイル金円いた差動コイル対につ
いても上述したと同様に本発明を実施することができる
Therefore, the second term in the above equation (22) represents the distortion term or error term based on the 8th order term of the equation representing the change in magnetic field intensity due to the differential coil pair, and the characteristic magnetic field expressed by equation (22) is In order to be able to use it as a bar-shaped focal magnetic field, the second term needs to be sufficiently smaller by 10 than the first term over the necessary value range of the variable X. Note that the coefficients 0□ and 08 are proportional to the ampere frequency of the differential coil pair, as given by equations (4), (5) or equation (10), and Ug, respectively, so equation (22) ) is proportional to the square of the ampere frequency, and the coefficient of the second term is proportional to the first power of the ampere frequency. Therefore, when using a pair of differential coils facing each other at an arbitrary interval, if designed to provide a sufficiently large value of amperage,
A bar-shaped focal magnetic field can be formed in the shape 2.1 over the necessary range, and the conditions regarding the coil spacing □ of the differential coil pair can be significantly relaxed. Also, in the following explanation, the case of a differential coil pair using circular coils has been described, but the present invention can be carried out in the same manner as described above for differential coil pairs with coils of other shapes. be able to.

ここで、以上に述べた本発明による特徴磁場発生力法と
、例えば、冒頭に述べた本発明者らの提案に係る特開昭
54−188192号公報に記載の従来の特徴磁場発生
方法との優劣について若干・・・述べておくと、従来の
棒状焦点磁場発生用の平行線条群においては、その長さ
方向には最初から磁場成分を有しないのであるから、そ
れらの平行線条群に供給する電流値を精密に設定する必
要はないのに対して、本発明による上述した差動コイル
1対の組合わせにおいては、ある方向の磁場成分が互い
に打消し合ってその方向には磁場成分を有しないように
するのであるから、差動コイル対に供給する電流値は精
密に設定する必要があや、供給電流値の設定に関しては
、本発明による方が従来、。
Here, the characteristic magnetic field generation force method according to the present invention described above is different from, for example, the conventional characteristic magnetic field generation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 188192/1983 proposed by the present inventors as mentioned at the beginning. I would like to say a few words about the superiority and inferiority of the parallel filaments for the conventional bar-shaped focal magnetic field generation, since they do not have a magnetic field component in the length direction from the beginning. While it is not necessary to precisely set the supplied current value, in the combination of the above-described pair of differential coils according to the present invention, magnetic field components in a certain direction cancel each other, and the magnetic field component in that direction Therefore, it is necessary to accurately set the current value supplied to the differential coil pair, but the present invention is better than the conventional method for setting the supply current value.

より劣ることになる。しかしながら、その反面、1平行
線条群は、その幅に比して長さ全十分に大きく設定しな
ければならず、したがって、大型とならざるを得ないの
に対し、本発明によれば、棒状焦点磁場発生手段の縦横
ともにコイル直径程度の゛大きさとすることができるの
で、従来の平行線条群による場合に比して、特徴磁場発
生手段を格段に小型にし得るという顕著な利点含有して
いる。
It will be worse. However, on the other hand, the length of one parallel line group must be set to be sufficiently large compared to its width, and therefore, it cannot help but be large. However, according to the present invention, Since the length and width of the rod-shaped focal magnetic field generating means can be made as large as the diameter of the coil, it has the remarkable advantage that the characteristic magnetic field generating means can be made much smaller than the conventional case using a group of parallel wires. ing.

さらに、本発明によれば、特徴磁場発生手段の線条本数
乃至巻回数全従来と同一にした場合に、所1・・要銅線
長が遥かに短かくて足り、したがって、駆動用電力も大
幅に削減することができ、しかも、軽量になし得る優れ
た利点も備えており、かかる利点の効果は実用上極めて
顕著となる。
Furthermore, according to the present invention, when the number of wires and the number of windings of the characteristic magnetic field generating means are all the same as in the conventional method, the length of copper wire required is much shorter, and therefore the driving power is also reduced. It has an excellent advantage of being able to reduce the weight significantly and also being lightweight, and the effects of this advantage are extremely significant in practical use.

つぎに、第3の実施例として、上述のように差1・動磁
場発生手段として用いる電流コイルを永久磁石に置換し
た場合における本発明による特徴磁場発生について説明
すると、一般に、閉ループ電流は、その外周の形状と相
似の形状を有する板状磁石に置換することができる。し
たがって、前述し、、。
Next, as a third embodiment, we will explain the characteristic magnetic field generation according to the present invention in the case where the current coil used as the difference 1 dynamic magnetic field generating means is replaced with a permanent magnet as described above. Generally, the closed loop current is It can be replaced with a plate-shaped magnet having a shape similar to the shape of the outer periphery. Therefore, as mentioned above.

た2組の差動コイル対のうちの幾つかの電流コイ゛ル、
あるいは、すべての電流コイルを板状磁石に置換しても
、第1の実施例におけると同様に棒状焦点磁場を発生さ
せることができる。かかる場合における特徴磁場発生手
段の具体的構成配置の例・を第2図に模式的に示す。図
示の構成配置は、第1図中)に示した差動コイル対の構
成配置における各電流コイル3,8′および4 、4’
eすべて円板状磁石5.5′および6,6′にそれぞれ
置換したものであり、X軸上に対向配置した2枚の円板
状磁石1・・5.5′はそれぞれのS極全向い合わせに
し、また、y軸上に対向配置した2枚の円板状磁石6,
6′はそれぞれのN極を向い合わせにすれば、それらの
磁石対の組合わせによる合成磁場の磁力線形状は第1図
中)の構成配置におけると同様になり、2軸1−。
Some current coils of the two differential coil pairs,
Alternatively, even if all current coils are replaced with plate magnets, a bar-shaped focal magnetic field can be generated in the same way as in the first embodiment. An example of a specific configuration and arrangement of the characteristic magnetic field generating means in such a case is schematically shown in FIG. The illustrated arrangement is for each current coil 3, 8' and 4, 4' in the arrangement of the differential coil pair shown in FIG.
e All are replaced with disc-shaped magnets 5.5' and 6,6', respectively, and the two disc-shaped magnets 1...5.5' arranged oppositely on the Two disc-shaped magnets 6 facing each other and facing each other on the y-axis,
If the N poles of 6' are made to face each other, the shape of the lines of magnetic force of the composite magnetic field created by the combination of these magnet pairs will be the same as in the configuration shown in FIG.

方向には、X軸上およびy軸上の磁石対によるZ軸方向
の磁場成分が互いに打消し合うので、はとんど零磁場と
なる。したがって、2軸方向に均一静磁場H8を重畳印
加すれば、前述した場合と全く同様に棒状焦点磁場を発
生させることができる。、。
In this direction, the magnetic field components in the Z-axis direction due to the magnet pairs on the X-axis and the y-axis cancel each other out, so the magnetic field becomes almost zero. Therefore, by applying the uniform static magnetic field H8 in two axial directions in a superimposed manner, it is possible to generate a bar-shaped focal magnetic field in exactly the same way as in the case described above. ,.

(24) ここで、上述した磁石対の組合わせによる特徴′磁場発
生の利点について検討すると、簡単のために、ρ’:;
 a : bとした場合には、式(41)もしくは式(
10)より”1、(/p)N工となるのであるから、式
(18)もしくは式(20)においてyQ+z2もしく
′・はx2+ y2をr2に置換して上述の0□に代入
すると、 となり、したがって、この式(23)に基づき、同一の
磁場強度変化のプロフィールリ42を与える場合、すな
わち、磁場強度変化が等しい棒状焦点磁場を発生させる
ために必要な第1の実施例における差動コイル対のアン
ペア回数とは次式の関15係にあることが判る。
(24) Now, considering the advantages of generating a magnetic field due to the above-mentioned combination of magnet pairs, for the sake of simplicity, ρ':;
When a : b, formula (41) or formula (
10), it becomes "1, (/p)N, so in equation (18) or equation (20), yQ + z2 or '. is x2 + If y2 is replaced with r2 and substituted into the above 0□, Therefore, based on this equation (23), when giving the profile 42 of the same magnetic field strength change, that is, the differential in the first embodiment necessary to generate a bar-shaped focal magnetic field with the same magnetic field strength change. It can be seen that the amperage of the coil pair is related to the following equation (15).

Nl0Cべρ”          (24)したがっ
て、コイル寸法が大きくなる特徴磁場発生系や静磁場H
8の強い特徴磁場発生系におい 1゜ては、差動コイル
対に必要とするアンペア同数が゛急速に増大して、巻線
や励磁電源等に対する困難性が急速に増大して実施困難
となるおそれが生ずる。これに対して、かかる場合に、
それら実施(ト)離な状態の電流コイルに換えて良好な
特性を有する強い磁石を用いれば、かかる磁石は比較的
容易に得られるのであるから、磁石対の組合わせによる
第8の実施例により、極めてコンパクトに棒状焦点磁場
発生装置全構成し得るという顕著な利点が得られる。
Nl0Cbeρ” (24) Therefore, the characteristic magnetic field generation system where the coil size becomes large and the static magnetic field H
Strong characteristics of 8 In the magnetic field generation system, the number of amperes required for the differential coil pair increases rapidly, and the difficulty of winding, excitation power supply, etc. increases rapidly, making it difficult to implement. A fear arises. On the other hand, in such cases,
If a strong magnet with good characteristics is used in place of the separate current coils, such a magnet can be obtained relatively easily. , a remarkable advantage is obtained that the entire rod-shaped focal magnetic field generator can be configured extremely compactly.

最後に、第4の実施例として、棒状磁場形成のために重
畳印加する静磁場H8を、上述したような均一静磁場と
はせず、棒状磁場の軸方向には、中心からいずれの方向
にも磁場強度が増大するような静磁場とすることにより
磁場等高面が球状もl。
Finally, as a fourth embodiment, the static magnetic field H8 applied in a superimposed manner to form a bar-shaped magnetic field is not a uniform static magnetic field as described above, and the axial direction of the bar-shaped magnetic field is set in any direction from the center. By using a static magnetic field that increases the magnetic field strength, the magnetic field contour surface becomes spherical.

しくは楕円体状をなして完全に閉じた特徴i揚管発生さ
せるようにした場合における本発明による特徴磁場発生
について説明すると、第8図に示すように、第1図(b
)に示したと同様に構成配置した2組の差動コイル対7
,7′および8,8′に組合わ1゜せて、2軸上に、2
b=aとするヘルムホルツ条゛件よりコイル間隔を広く
して2b)aなる状態にて対向配置したコイル対に同一
の向きの電流を流した和動コイル対9.9′を設ける。
To explain the characteristic magnetic field generation according to the present invention in the case where a completely closed characteristic magnetic field is generated in the form of an ellipsoid, as shown in FIG.
) Two sets of differential coil pairs 7 configured and arranged in the same manner as shown in
, 7' and 8, 8' by 1 degree, on 2 axes, 2
The coil spacing is made wider than the Helmholtz condition where b=a, and a pair of summation coils 9.9' is provided in which a current is passed in the same direction through the pair of coils disposed facing each other in the condition 2b)a.

かがる2軸上の和動コイル対9.9′による磁場は、は
ぼ2方向゛・に向いており、その軸方向においてはコイ
ルに近づくに従って強くなり、また、コイル半径方向に
は、反対に、コイルに近づくに従って弱くなる性質を有
している。−万、X軸上およびy軸上にそれぞれ対向配
置した差動コイル対7,7′および8.l□)8′によ
る合成磁場は、第1の実施例につき前述したように、適
切なアンペア回数を与えれば、2軸方向には磁場成分を
有せず、しかも、Z軸に直交する平面上にては、軸上で
零となり、2軸から半径方向に距るに従って強くなる性
質のものとなつ1−・ている。したがって、和動および
差動双方のコイル対による合成磁場は、2軸−ヒの和動
コイル対に与えるアンペア回数の適切な値の範囲におい
て、上述したX、y軸上の2組の差動コイル対の合成磁
場が呈する2軸半径方向に強くなる傾向により5.1゜
X軸上の第11動コイル対の磁場が呈する2軸半径万゛
向に弱くなる傾向が相殺除去され、[またがって、第2
図示の構成配置による合成磁場においては、3次元的に
、原点からいずれの方向に向っても磁場強度が増大する
傾向全量することになる。かかる傾向の磁場強度全量す
る磁場においては、その磁場等高純が原点の周りに閉曲
面状を呈して、前述したように球状もしくは楕円体状の
磁場等高面が得られることは容易に理解される。
The magnetic field generated by the summation coil pair 9.9' on the two axes is oriented in almost two directions, and in the axial direction it becomes stronger as it approaches the coil, and in the radial direction of the coil, On the contrary, it has the property of becoming weaker as it approaches the coil. - differential coil pairs 7, 7' and 8, which are arranged oppositely on the X-axis and the y-axis, respectively. As described above for the first embodiment, the composite magnetic field generated by 8' has no magnetic field components in the two axes, and has no magnetic field components on the plane orthogonal to the Z axis, if an appropriate amperage is applied. , it becomes zero on the axis and becomes stronger as the distance from the two axes in the radial direction increases. Therefore, the composite magnetic field generated by both the summation coil pair and the differential coil pair is generated by the two sets of differential magnetic fields on the The tendency of the combined magnetic field of the coil pair to become stronger in the two-axis radial direction cancels out the tendency of the magnetic field of the 11th moving coil pair on the 5.1°X axis to become weaker in the two-axis radial direction. Well, second
In the composite magnetic field with the illustrated configuration, there is a tendency for the magnetic field strength to increase three-dimensionally in any direction from the origin. It is easy to understand that in a magnetic field that has the full magnetic field strength with this tendency, the magnetic field isotome exhibits a closed surface shape around the origin, resulting in a spherical or ellipsoidal magnetic field contour surface as described above. be done.

なお、上述し7た態様の特徴磁場発生において、1・・
X軸上の和動コイル対による磁場の磁場強度変化ヲ表わ
す式における零次項と同一方向の均一静磁場は、その均
一静磁場全重畳印加しても、全体としての合成磁場の位
相幾何学的な性質は変らないので、かかる均−静磁場は
任意に重畳印加するこ1゜とができる。また、かかる場
合に必要とする各電流コイルのアンペア回数については
、かかる均−静磁場の重畳印加によって変化が生ずるの
で、その点についてはかかる均−静磁場印加の除に考慮
する必要がある。     、   。
In addition, in the characteristic magnetic field generation of the above-mentioned seven aspects, 1...
A uniform static magnetic field in the same direction as the zero-order term in the equation that expresses the change in magnetic field strength due to a pair of harmonic coils on the Since the properties do not change, such homogeneous static magnetic fields can be applied in a superimposed manner as desired. In addition, the amperage required for each current coil in such a case changes due to the superimposed application of the uniform static magnetic field, so this must be taken into consideration when removing the application of the uniform static magnetic field. , .

さらに、以上の説明においては、X軸上に対向゛配置し
た和動コイル対の間隔を、ヘルムホルツ条件より広くし
た場合について述べたが、ヘルムホルツ条件より狭くし
た場合には、2軸方向および半径方向における磁場強度
変化の傾向が、ヘルムホルツ条件より広くした場合の傾
向とは全く逆になるので、かかる傾向を呈する和動コイ
ル対を差動コイル対と組合わせても、得られる合成磁場
の磁場強度が、Z軸方向には弱くなり、半径方向には強
くなる傾向を呈することには変りがないので、I11磁
場等高面は、上述したように3次元的に閉じた形状とは
ならない。しかしながら、かがる場合においても、均一
静磁場H8を2軸上和動コイル対の零次項とは逆の向き
に重畳印加すれば、かかる均一静磁場H8と2軸上和動
コイル対による磁場 141との合成磁場においては、
2軸上原点にて最も弱くなり、2軸方向に両側に距るに
従って強くなり、さらに、半径方向には逆に弱くなる傾
向の磁場強度が得られる。したがって、X軸上和動コイ
ル対のコイル間隔をヘルムホルツ条件より狭くした場2
・。
Furthermore, in the above explanation, the case where the distance between the pair of summation coils arranged opposite to each other on the Since the tendency of the magnetic field strength change in is completely opposite to the tendency when the field is made wider than the Helmholtz condition, even if a summation coil pair exhibiting such a tendency is combined with a differential coil pair, the magnetic field strength of the resulting composite magnetic field will be However, since there is no change in the fact that the magnetic field tends to be weaker in the Z-axis direction and stronger in the radial direction, the I11 magnetic field contour surface does not have a three-dimensionally closed shape as described above. However, even in the case of bending, if the uniform static magnetic field H8 is superimposed and applied in the opposite direction to the zero-order term of the pair of biaxial wave coils, the uniform static magnetic field H8 and the magnetic field due to the pair of biaxial wave coils can be In the composite magnetic field with 141,
A magnetic field strength is obtained that is weakest at the biaxial origin, becomes stronger as the distance to both sides in the biaxial direction increases, and conversely becomes weaker in the radial direction. Therefore, if the coil spacing of the pair of wave coils on the X-axis is narrower than the Helmholtz condition, 2
・.

合にも、球状もしくは楕円体状に閉じた磁場等高面を有
する特徴磁場を発生させることができる。
In this case, it is possible to generate a characteristic magnetic field having a closed magnetic field contour surface in a spherical or ellipsoidal shape.

以上の曲1明から明らかなように、本発明によれば、2
組の差動コイル対もしくは差動磁石対を直交配置し、あ
るいは、それらの差動対に和動コイル対を直交配置する
ことにより、均一静磁場の重畳印加により所望の方向の
棒状焦点磁場を形成し得るように、所望の方向の磁場強
度に補償を施して、核磁気共鳴映像法に必要な特徴磁場
を極めて小型、@量の磁場形成装置により発生させ、被
測・・・定休に関する良好な内部情報が容易確実に得ら
れる、という顕著な効果を挙げることができる。
As is clear from the above song 1, according to the present invention, 2
By arranging differential coil pairs or differential magnet pairs orthogonally to these differential pairs, or by arranging summation coil pairs orthogonally to these differential pairs, a bar-shaped focal magnetic field in a desired direction can be generated by applying uniform static magnetic fields in a superimposed manner. By compensating the magnetic field strength in a desired direction so that it can be formed, the characteristic magnetic field necessary for nuclear magnetic resonance imaging is generated by an extremely small and large magnetic field forming device. This has the remarkable effect of making it possible to obtain internal information easily and reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)および中)は本発明による特徴磁場発生用
の電流コイルの構成配置の例をそれぞれ模式的・に示す
斜視図、 第2図は同じくその特徴磁場発生用の磁石板の構成配置
の例を模式的に示す斜視図、 第3図は同じくその特徴磁場発生用の電流コイルの構成
配置の他の例を模式的に示す斜視図であ、。 る。 ]  、]’;2,2’;8,3’;4,4’;7,7
’;818′・・・差動コイル対、5r 5’ : 6
 、6’・・・差動磁石対、9.9’・・・和動コイル
対。 特許出願人  宇都宮大学長 計 良 晃志部第1図 <a) (b) (32) 第2図 χ 第3図 り 7′ H。 l   l γ7 / 手続補正書 昭和58年 9 月27日 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願第1544191  号2、発
明の名称 核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方法3、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 宇都宮大学長  世  良  晃志部 電話(581) 2241番(代表) 外1名 5゜ 1明細書第1頁第4行乃至第4頁第9行の特許請求の範
囲をつぎのとおりに訂正する。 [2、特許請求の範囲 L それぞれ複数個のコイルからなり、それらのコイル
の相互間における所定の位置にてそれらのコイルによる
磁場の零次項成分が互いに打消し合って3乃至はぼ零と
なる大きさおよび向きを有する電流をそれぞれ供給した
第1および第2のコイル群を設け、それら第1および第
2の1.1コイル群をそれらのコイル群による所定の方
向の磁場成分が所要の範囲において互いに打消し合うよ
うに組合わせることにより、棒状の特徴磁場を発生させ
るようにしたことを特徴とする核磁気共鳴映i。 像法における特徴磁場発生方法。′ 区 前記第1および前記第2のコイル群による合成磁場
の磁場成分が1[零乃至はぼ零となる方向にほぼ均一の
静磁場を重畳することにより、磁場強度等高純が11.
1(2) る磁場の磁場成分の存在しない方向にほぼ平行となると
ともに、その方向と直交する面内においては閉曲線とな
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第・・1
項記載の核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方法。 & それぞれ、同一軸上に2個のコイルを、それらのコ
イルにより磁場が互いに打消し合うように差動的に組合
わせるとともIllに、磁場強度変化の8次項を極小に
するコイル間隔を設定して実質的に所要の範囲内におい
て磁場強度変化が一次式により表わされるようにした第
1および第2の差動コイル対をもって前記第1および)
5前記第2のコイル群を構成し、前記第1および前記第
2の差動コイル対の軸を互いに直交させて配置するとと
もに、前記第1および前記第2の差動コイル対による磁
場の前記所定の方向の磁場成分が互、1゜いに打消す大
きさおよび向きの電流を前。 記第1および前記第2の差動コイル対にそれぞれ供給す
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方法。 表 前記第1および前記第2の差動コイル対による合成
磁場の磁場成分が存在しない方向にほぼ均一の静磁場を
重畳することを特徴とする特許請求の範囲第8項記載の
核磁気共鳴映像法における特徴磁場、、1発生方法。 5 前記第1および前記第2の差動コイル対のアンペア
回数を任意のコイル間隔をとり得るようにそれぞれ設定
したことを特徴とする特許請求の範囲第8項または1゜
第4項記載の核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方
法。 a 前記第1および前記第2のコイル群の少なくとも一
部をそれらのコイル群における閉ループ電流と相似の磁
石に置換し2.1たことを特徴とする特許請求の範囲前
^lのいずれかに記載の核磁気共鳴映像法における特徴
磁場発生方法。 I コイルもしくは磁石の組合わせからなり、軸方向の
磁場成分が所定の位置にて・。 極小となる磁場を発生させ、その磁場と前記第1および
前記第2のコイル群による磁場とを合成した合成磁場に
おける磁した磁場発生手段により前記静磁場を発生させ
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第2項ま
たは第4項記載の核磁気共鳴映像法における特徴磁場発
生3゜方法。」 2、明細書第7頁第2行乃至第8行の「実現し得なjい
、という欠点がある。」を「実現し得ない。」に訂正し
、 同頁第9行の「棒状焦点磁場」を「棒状特徴磁場」に訂
正し、 同頁第11行の「従来の欠点」を「従来の平行線条群に
よる棒状特徴磁場発生方法の欠点」に訂正し、 同ぼ第16行乃至第8頁第1行を削除する。 8、同第8頁第2行の「さらに」を削除し、同ぼ第4行
乃至第5行の「装置等に適用して・・・顕著に挙げ得る
」を「装置等に適用し得る」に訂正し、 同頁第10行の「焦点磁場」を1特徴磁場」に訂正し、 同頁第16行の「はぼ零」を「零乃至はぼ零」に訂正す
る。 4同第9頁第8行の「便宜上、」の後に「第1図(a)
および(b)に1,1′および8,8′としてそれぞれ
示す」を加入する。 5、同第11頁第10行の「棒状焦点磁場」を「棒状焦
点磁場」に訂正し、 同頁第15行の「X線上」を「X軸上」に訂正するとと
もに、「に対して、」の後に[第1図(a)および(b
)に2,2′および4,4′としてそれぞ′・れ示すよ
うに」を加入する。 6同第14頁第5行の「焦点磁場」を「特徴磁場」に訂
正する。 7、同第15頁第8行乃至第4行および第6行、同第1
6頁第20行、同第17頁第14行、第1510行乃至
第16行および第17行乃至第18行、同第21頁第5
行乃至第6行、同第22頁第8行および第20行、同第
28頁第11行、同第24頁第5行、同第2′5頁第4
行および第20行1同第26頁第18行乃至第14行並
びに同15第27頁第9行の「焦点磁場」を「特徴磁場
」にそれぞれ訂正する。 8、同第28頁第8行の「コイルに近づく」を「径方向
に離れる」に訂正する。 9、同第81頁第5行乃至第6行の「和動コイル対」(
6) を「円形乃至長方形の和動コイル対」に訂正し鴫同頁第
7行の「棒状焦点磁場」を1棒状特徴磁場」に訂正する
。 代理人弁理士  杉  村  暁  舟外】名 手続補正書 昭和58年10月6 日 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願第154491  号2、発明
の名称 核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方法3、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 宇都宮大学長  世  良  晃志部 電話(581) 2241番(代表) 外1名 5゜ 6、補正の対象  明細書の1発明の詳細な説明」 「
図面の簡単な説明」の欄gγび゛、1図面」 7、補正の内容 (別紙の通り) 1明細書第5頁第2行の次につぎのとおり加入すする。 「ここで、本発明を適用すべき核磁気共鳴映像化装置の
概略構成の例を第1図に示す。図示の構成による核磁気
共鳴映像化装置は4ユニツト1からなっており、そのう
ち、ユニット1は、ユニット2内のトランスミツタコイ
ルb工、レシーバコイルb、および静磁場発生用マグネ
ットb5とともに基本的なパルスNMR装置を構成して
いる。トランスミツタコイルb0およびし 1.1シー
バコイルb2の各軸は静磁場発生用マグネットb5によ
る均一静磁場H8に直交する方向に配設され、その内部
に被測定体が置かれる。被測的体内のプロトンなどの核
磁気性物質は、静磁場強度によって一義的に決るラーモ
ア周波数1.。 を有しており、そのラーモア周波数に等しい周波数のR
F磁場がトランスミツタコイルb0により被測定体に印
加されると、被測定体内に核磁気共鳴現象が起り、レシ
ーバコイルb2にその周波数の信号が誘起する。しかし
て、ラーモ1.1(2) ア周波数は磁場強度によって一義的に決るので、あるか
ら、大きい被測定体内のある限られた測定領域(Mea
suring Target : MT )のみのNM
R情報を得るために、領域MT内における磁場強度の変
化が極めて小さく、その外側において5は磁場強度が急
激に変化するような非線形の特徴磁場を特徴磁場発生コ
イルb、によって印加する。かかる特徴磁場の印加によ
って領域MTとその外側とで核磁気共鳴周波数の相違が
生ずるので、その相違によって領域MTのみの情報、。 をその外側の情報とは分離して選択的に測定することが
できる。この特徴磁場は、ユニット12内ノ走査コイル
b8により、その形状を殆ど変えることなく電気的に走
査され、その結果、被測定体内のスピン密度分布、核磁
気緩和時間な、5どのNMRパラメータをマツピングす
ることができ、映像化して表示することが可能となる。 ここで、さらに、各ユニットの構成および動作について
詳述すると、ユニット1は基本的なパルスNMR装置の
回路系をなしており、ユニ、。 ット2は、静磁場発生用マグネットb、とその 。 静磁場内に配設した特徴磁場発生・走査コイルb8.b
、およびトランスミッタ・レシーバコイルb1.b2と
からなっている。なお、特徴磁場発生・走査コイルb8
.b、はその構成上の都合。 によっては、静磁場発生用マグネットb5の外に配置す
る場合もあり得る。 また、ユニット8はユニット2の駆動源であり、ユニッ
ト4は、装置全体を制御し、照射パルス磁界の制御、測
定データのサンプリング、11゜周波数分析、画像表示
の制御等を行なう計算機d0とその周辺装置d、とから
なっている。 上述のような構成配置において、ユニット2により与え
られる特徴磁場の中心磁場強度に対応するラーモア周波
数に等しい周波数のRF発1゜振器a0からのRF信号
は、波形整形およびゲート回路a8に入り、計算機d1
によって制御されたプログラムパルス発生器a2の出力
パルスによってゲートされて所定の周波数スペクトルを
有するRFパルスとなり、RFパワー増幅器2.。 a、により増幅された後にトランスミッタコイ lルb
0に供給される。このようにしてトランスミツタコイル
b0により被測定体にRF磁場が照射され、被測定体に
印加された所定の周波数スペクトルを有するRF磁場に
よって被測定体−。 内における特徴磁場の中心を囲む所定領域の核磁化が選
択的に励起される。その励起された核磁化は静磁場に直
交する方向の磁化成分を生じ、その磁化成分は、励起R
Fパルスがいわゆる90°パルスの条件を満したときに
最大となる。14、ついで、励起RFパルスが終息する
と、静磁場に直交する方向の核磁化成分は、特徴磁場の
それぞれの位置における磁場強度に対応するラーモア周
波数にて自由2差運動を行ない、レシーバコイルb2に
微小なRF電圧を誘起する。そ1−1のRF電圧を、前
置および主の各増幅器a5およびa6により増幅したう
えで、位相敏感検波られる。このFID信号は、A/D
変換器a8  、によりディジタル服に変換した後に計
算機d□ 1によりいわゆるFFT法などを用いて周波
数分析され、特徴磁場の中心磁場強度に対応する周波数
成分が取出される。 この周波数成分抽出と同時に、計算機d□から特徴磁場
走査信号が送出され、D/A変換器Cを介して特徴磁場
走査コイルb8に走査電流を供給し、特徴磁場が、その
形状を殆ど変えることなく空間的に走査される。かかる
走査に伴い、ある種の特徴磁場においては中心磁場強度
1.。 にオフセットが生ずるが、このオフセットは走査コイル
b8内に併置された補償コイルによって補償され、特徴
磁場の中心におけるラーモア周波数がつねに一定になる
ように保たれる。なお、この補償コイルに供給する駆動
電流も計算。 機d0によって与えられる。 上述の特徴磁場走査を行ないつつ特徴磁場の中心磁場強
度に対応するラーモア周波数磁化成分の強度をマツピン
グすれば、直接的にスピン密度像を得ることができ、さ
らに、パルス列を4゜適切に設定すれば、T□、T2の
直接測定も可能1であり、映像化も可能となる。なお、
特徴磁場の中心磁場強度に対応するラーモア周波数磁化
成分を取出すためには、上述したような計算機によるデ
ィジタル的な演算処理の他に、狭帯域)の選択増幅器、
ロックイン増幅器などを用いた直接的なアナログ回路処
理をも用い得ることは明らかである。 本発明は、上述したような構成配置の核磁気共鳴映像化
装置における特徴磁場発生コイルに11・よる特徴磁場
発生の具体的な方法を提供するものである。」 2、同第9頁第8行の1便宜上、」の後に1第2図・(
a)および(b)に1,1′および3,8′としてそれ
ぞれ示す」を加入する。 3、同第11夏第15行の「に対して、」の後に[第2
図(Qおよび(b)に2.2′および4,4′としてそ
れぞれ示すように」を加入する。 4同第14頁第16行の「第1図(a)」を「第2図(
a)」に訂正する。 5、同第18頁第10行乃至第11行の「第1図(b)
」を「第2図(b)」に訂正する。 6、同第25頁第6行の「第2図」を「第3図」に訂正
し、 同頁第6行乃至第7行および第15行の「第1図(b)
」を「第2図(b)」にそれぞれ訂正する。 7、同第27頁第18行の「第8図」を「第4図」。 に訂正し、 同頁第19行の「第1図(b)」を「第2図(b)」に
訂正する。 8、同第29頁第8行の「第2図示」を「第4図示」に
訂正する。 9、同第81頁第2行の次につぎのとおり加入する。1
[なお、上述したところは、X軸方向和動コイル対を、
円形コイルとはせず、X軸方向乃至y軸方向に十分な長
さを有する長方形状の方形コイルとすることにより、さ
らに他の形態の特、徴磁場発生にも適用することができ
る。 いま、第5図に示すようにX軸方向の幅に比してy@力
方向十分に長い方形和動コイル対12.12’を使用す
る場合には、かかる方形コイル対12.12’における
X軸方向のコイル間1.。 隔とX軸方向のコイル幅との関係を適切に設定すれば1
かかる方形コイル対12.12’により発生した磁場は
、X軸方向には中心点から離れるに従って強くなり、ま
た、X軸方向には中心点から離れるに従って弱くなる性
質のものとな1、っており、その磁場強度の変化の態様
はX、 Z両軸方向における2次関数的になる。また、
方形コイル対12.12’がy軸方向に十分に長ければ
、その磁場強度はy軸方向には殆ど変化しない。しかし
て、第5図示のコイル系全体の磁場強度の変化の態様に
ついては、差動コイル対。 10.10および11,11に′よる磁場が、コイル系
全体の合成磁場に対して、x、y両軸方向ともに2次関
数的に磁場強度を増大させ、X軸方向には磁場強度を変
化させないような作用効果をもたらすのに反し、方形和
動コイル対12゜12′による磁場は、X軸方向には2
次関数的に磁場強度を増大させ、X軸方向には2次関数
的に磁場強度を減少させるような作用効果をもたらす。 したがって、差動コイル対1.0.TO’お1.。 よび11,11’による作用効果と方形和動コイル対1
2,12’による作用効果とは、X軸方向については互
いに逆となるので、方形和動コイル対12.12に供給
する駆動電流値を適切に設定すれば、双方の作用効果が
相殺され、X軸1゜方向には磁場強度が殆ど変化しない
ようにすることができる。一方、y軸方向およびX軸方
向においては、差動コイル対10,10および11.1
1’並びに方形和動コイル対12.12による磁場全体
の合成磁場強度に及ぼす作用効、、1果には変わりがな
いのであるから、全体の合成l磁場強度の変化はy軸方
向およびX軸方向には2次関数的に増大するものとなり
、磁場等高純はX軸の周りに円形乃至楕円形に閉じ、X
軸方向に延在する棒状形状となる。したがって、第55
図示のコイル系により、静磁場H8とは直交する方向の
棒状特徴磁場を発生させることができる。なお、X軸方
向に延在する方形コイル対を使用すれば、上述したと同
様にして、y軸方向に延在する棒状特徴磁場を発生させ
得ること1゜勿論である。」 10同第81頁第18行の次につぎのとおり加入し、1
「第1図は本発明を適用すべき核磁気共鳴映像化装置の
概略構成の例を示すブロック線図、」同頁第14行の「
第1図」を「第2図」に訂正し、 同頁第17行の「第2図」を「第8図1に訂正し、 同頁第19行の「第8図」を「第4図」に訂正する。 11、同第32頁第1行の次につぎのとおり加入し、1
.。 「ao・0Ry発S器、aQ・・・プログラムパルス発
生器、as・・・波形整形およびゲート回路、a、・・
・RFパワー増幅器、a、・・・前置増幅器、C6・・
・主増幅器、C7・・・位相敏感検波器、as・・・A
/D変換器、b□・・・トランスミツタコイル、b2・
・・レジI。 −バコイル、b ・・・特徴磁場走査コイル、b′4・
・・特徴磁場発生コイル、b、・・・均一静磁場発生用
マグネット、c、c  ・・・D/A変換器、c、、0
48 ・・・直流パワー増幅器、C5・・・高安定直流パワー
増幅器、do・・・制御用計算機、d2・・・周辺装置
、」同ぼ第8行の18,8′」の後に「+ 10.10
’1111.IIJを加入し、 同頁第4行の「和動コイル対」の後にJ、12゜12′
・・・方形和動コイル対」を加入する。 12、図面中、第1図(a)、(b)、第2図および第
8図を−・別紙訂正図のとおりに第2図(a)、■)、
第3図および第4図にそれぞれ訂正し、第1図および第
5図をそれぞれ新たに差出す。 (18) オス図 (ay (′:() h 5
Figures 1 (a) and middle) are perspective views schematically showing examples of the configuration and arrangement of current coils for generating a characteristic magnetic field according to the present invention, and Figure 2 is a configuration of a magnet plate for generating a characteristic magnetic field. FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of the arrangement. FIG. 3 is a perspective view schematically showing another example of the arrangement of current coils for generating a magnetic field. Ru. ] , ]';2,2';8,3';4,4';7,7
';818'...Differential coil pair, 5r 5': 6
, 6'... Differential magnet pair, 9.9'... Harmonic coil pair. Patent Applicant: Utsunomiya University President Akira Kei Figure 1 <a) (b) (32) Figure 2 χ Figure 3 7'H. l l γ7 / Procedural Amendment September 27, 1981 1, Case Description 1982 Patent Application No. 1544191 2, Title of Invention Characteristic Magnetic Field Generation Method in Nuclear Magnetic Resonance Imaging 3, Person Making Amendment Case Relationship with Patent Applicant Utsunomiya University President Koshi Sera Sera Telephone (581) 2241 (Representative) and 1 other person Correct as shown below. [2.Claim L] Each of the coils is composed of a plurality of coils, and at a predetermined position between the coils, the zero-order term components of the magnetic field due to the coils cancel each other out and become 3 or almost zero. A first and a second coil group each supplying a current having a magnitude and direction are provided, and the first and second coil groups are arranged such that the magnetic field component in a predetermined direction by the coil group is within a required range. A nuclear magnetic resonance imaging device is characterized in that a bar-shaped characteristic magnetic field is generated by combining the magnetic fields so as to cancel each other out. Characteristic magnetic field generation method in imaging method. By superimposing a substantially uniform static magnetic field in a direction in which the magnetic field component of the composite magnetic field produced by the first and second coil groups becomes 1 [zero or almost zero, the magnetic field strength is increased to 11.
1(2) Claim No. 1 is characterized in that the magnetic field is substantially parallel to a direction in which no magnetic field component of the magnetic field exists, and is a closed curve in a plane perpendicular to that direction.
Characteristic magnetic field generation method in nuclear magnetic resonance imaging method described in Section 2. & For each, two coils are differentially combined on the same axis so that the magnetic fields cancel each other out, and the coil spacing is set to minimize the 8th order term of the magnetic field strength change. said first and second differential coil pairs such that the change in magnetic field strength is represented by a linear equation substantially within a required range.
5 The second coil group is configured, and the axes of the first and second differential coil pairs are orthogonal to each other, and the magnetic field generated by the first and second differential coil pairs is A current of such magnitude and direction that the magnetic field components in a predetermined direction cancel each other by 1° is applied. 2. A method for generating a characteristic magnetic field in nuclear magnetic resonance imaging according to claim 1, wherein said magnetic field is supplied to said first and said second differential coil pairs, respectively. Nuclear magnetic resonance imaging according to claim 8, characterized in that a substantially uniform static magnetic field is superimposed in a direction in which no magnetic field component of the composite magnetic field generated by the first and second differential coil pairs exists. Characteristic magnetic field in the method, 1 generation method. 5. The nucleus according to claim 8 or 1.4, characterized in that the amperage of the first and second differential coil pairs is set so that an arbitrary coil spacing can be obtained. Characteristic magnetic field generation method in magnetic resonance imaging. a) At least a portion of the first and second coil groups are replaced with magnets similar to the closed loop currents in those coil groups.2.1. Characteristic magnetic field generation method in the described nuclear magnetic resonance imaging method. I Consists of a combination of coils or magnets, with an axial magnetic field component at a predetermined position. The static magnetic field is generated by a magnetic field generating means that generates a minimum magnetic field and generates a composite magnetic field that combines the magnetic field and the magnetic fields generated by the first and second coil groups. A 3° method for generating a characteristic magnetic field in nuclear magnetic resonance imaging according to claim 2 or 4. 2. Corrected "There is a drawback that it cannot be realized." in lines 2 to 8 of page 7 of the specification to "It cannot be realized.""Focus magnetic field" has been corrected to "bar-shaped characteristic magnetic field," and "Conventional disadvantages" in line 11 of the same page has been corrected to "disadvantages of the conventional bar-shaped characteristic magnetic field generation method using a group of parallel wires," also in line 16 of the same page. Delete the first line of page 8. 8. Delete "further" in the second line of page 8, and replace "applicable to equipment, etc....conspicuously" in lines 4 and 5 with "applicable to equipment, etc." ”, “focal magnetic field” in line 10 of the same page is corrected to “one characteristic magnetic field”, and “habo zero” in line 16 of the same page is corrected to “zero to habo zero”. 4 On page 9, line 8 of the same document, after “For convenience,” “Figure 1 (a)
and (b) denoted as 1, 1' and 8, 8', respectively. 5. Correct "bar-shaped focal magnetic field" in line 10 of page 11 to "bar-shaped focal magnetic field" and correct "on X-ray" to "on X-axis" in line 15 of the same page, and ,'' followed by [Figure 1 (a) and (b)
) as 2, 2' and 4, 4' respectively. 6. Correct "focal magnetic field" in line 5 of page 14 of the same document to "characteristic magnetic field." 7, page 15, lines 8 to 4 and 6, page 1
Page 6, line 20, page 17, line 14, lines 1510 to 16 and lines 17 to 18, page 21, line 5
lines to lines 6, page 22, lines 8 and 20, page 28, line 11, page 24, line 5, page 2'5, line 4
20, line 1, page 26, lines 18 to 14, and line 9, page 15, page 27, "focal magnetic field" is corrected to "characteristic magnetic field." 8. On page 28, line 8, "approaching the coil" is corrected to "separating in the radial direction." 9. "Wading coil pair" on page 81, lines 5 and 6 (
6) Corrected to ``pair of circular or rectangular harmonic coils,'' and corrected ``bar-shaped focal magnetic field'' in line 7 of the same page to ``one bar-shaped characteristic magnetic field.'' Representative Patent Attorney Akatsuki Sugimura Funagai] Famous procedural amendment October 6, 1981 1. Case description 1982 Patent Application No. 154491 2. Title of invention Characteristic magnetic field generation method in nuclear magnetic resonance imaging 3. Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant: President of Utsunomiya University Koshibe Sera Tel: (581) 2241 (Representative) 1 other person 5゜6, Subject of amendment: Detailed explanation of one invention in the specification.
Column ``Brief Description of Drawings'', ``1 Drawing'' 7. Contents of amendment (as attached) 1 The following is added in the second line of page 5 of the specification. "Here, an example of a schematic configuration of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus to which the present invention is applied is shown in FIG. 1 constitutes a basic pulse NMR device together with transmitter coil b, receiver coil b, and static magnetic field generating magnet b5 in unit 2.Transmitter coil b0 and receiver coil b2. The shaft is arranged in a direction perpendicular to the uniform static magnetic field H8 generated by the static magnetic field generating magnet b5, and the object to be measured is placed inside it.Nuclear magnetic substances such as protons in the object's body are It has a uniquely determined Larmor frequency 1., and R of a frequency equal to that Larmor frequency.
When the F magnetic field is applied to the object to be measured by the transmitter coil b0, a nuclear magnetic resonance phenomenon occurs within the object to be measured, and a signal of that frequency is induced in the receiver coil b2. 1.1 (2) Since the frequency is uniquely determined by the magnetic field strength, it is possible to
Suring Target: MT) only NM
In order to obtain the R information, a nonlinear characteristic magnetic field in which the change in magnetic field strength within the region MT is extremely small and the magnetic field strength changes rapidly outside the region MT is applied by the characteristic magnetic field generating coil b. Application of such a characteristic magnetic field causes a difference in nuclear magnetic resonance frequency between the region MT and the outside thereof, so that information of only the region MT is generated due to the difference. can be selectively measured separately from information outside of it. This characteristic magnetic field is electrically scanned by the scanning coil b8 in the unit 12 without changing its shape, and as a result, NMR parameters such as spin density distribution and nuclear magnetic relaxation time in the object to be measured are mapped. It can be visualized and displayed. Here, the configuration and operation of each unit will be explained in detail.Unit 1 constitutes the circuit system of a basic pulse NMR apparatus; Kit 2 is a magnet b for generating a static magnetic field, and its. Characteristic magnetic field generation/scanning coil b8 arranged in a static magnetic field. b
, and transmitter/receiver coil b1. It consists of b2. In addition, the characteristic magnetic field generation/scanning coil b8
.. b. is due to its configuration. Depending on the case, it may be arranged outside the static magnetic field generating magnet b5. Unit 8 is a drive source for unit 2, and unit 4 is a computer d0 that controls the entire device and controls the irradiation pulse magnetic field, sampling of measurement data, 11° frequency analysis, image display, etc. It consists of a peripheral device d. In the configuration as described above, the RF signal from the RF oscillator a0 with a frequency equal to the Larmor frequency corresponding to the central magnetic field strength of the characteristic magnetic field provided by the unit 2 enters the waveform shaping and gating circuit a8; calculator d1
is gated by the output pulse of the program pulse generator a2 controlled by the RF power amplifier 2. to produce an RF pulse having a predetermined frequency spectrum. . a, after being amplified by the transmitter coil b
0. In this way, the RF magnetic field is applied to the object to be measured by the transmitter coil b0, and the RF magnetic field having a predetermined frequency spectrum is applied to the object to be measured. Nuclear magnetization in a predetermined region surrounding the center of the characteristic magnetic field within is selectively excited. The excited nuclear magnetization produces a magnetization component in the direction perpendicular to the static magnetic field, and the magnetization component is
The maximum value is reached when the F pulse satisfies the so-called 90° pulse condition. 14. Next, when the excitation RF pulse ends, the nuclear magnetization component in the direction orthogonal to the static magnetic field performs free two-difference motion at the Larmor frequency corresponding to the magnetic field strength at each position of the characteristic magnetic field, and moves to the receiver coil b2. Induces a minute RF voltage. The RF voltage of part 1-1 is amplified by the front and main amplifiers a5 and a6, and then subjected to phase sensitive detection. This FID signal is A/D
After being converted into digital clothing by the converter a8, the frequency is analyzed by the computer d□1 using a so-called FFT method, and a frequency component corresponding to the central magnetic field strength of the characteristic magnetic field is extracted. Simultaneously with this frequency component extraction, a characteristic magnetic field scanning signal is sent from the computer d□, and a scanning current is supplied to the characteristic magnetic field scanning coil b8 via the D/A converter C, so that the characteristic magnetic field almost changes its shape. scanned spatially. Along with such scanning, in certain characteristic magnetic fields, the central magnetic field strength 1. . An offset occurs, but this offset is compensated for by a compensation coil co-located within the scanning coil b8, so that the Larmor frequency at the center of the characteristic magnetic field is always kept constant. The drive current supplied to this compensation coil was also calculated. given by machine d0. By performing the characteristic magnetic field scanning described above and mapping the intensity of the Larmor frequency magnetization component corresponding to the central magnetic field strength of the characteristic magnetic field, a spin density image can be directly obtained. For example, it is possible to directly measure T□ and T2, and visualization is also possible. In addition,
In order to extract the Larmor frequency magnetization component corresponding to the central magnetic field strength of the characteristic magnetic field, in addition to the digital arithmetic processing by a computer as described above, a narrowband) selective amplifier,
It is clear that direct analog circuit processing could also be used, such as with lock-in amplifiers. The present invention provides a specific method for generating a characteristic magnetic field using the characteristic magnetic field generating coil 11 in a nuclear magnetic resonance imaging apparatus having the configuration and arrangement as described above. " 2, page 9, line 8, 1 for convenience, 1 Figure 2 (
a) and (b), respectively designated as 1,1' and 3,8'. 3. After “against,” in line 15 of the 11th summer of the same year, [2nd
(as shown as 2.2' and 4,4' in Q and (b), respectively). 4 Add "Fig. 1 (a)" to "Fig. 2 (
a)”. 5. "Figure 1 (b)" on page 18, lines 10 to 11
" is corrected to "Figure 2 (b)". 6. Corrected “Figure 2” in line 6 of page 25 to “Figure 3” and changed “Figure 1 (b)” in lines 6 to 7 and line 15 of the same page.
” should be corrected to “Figure 2 (b)”. 7. "Figure 8" on page 27, line 18 of the same page is changed to "Figure 4." and "Figure 1 (b)" in line 19 of the same page is corrected to "Figure 2 (b)." 8. On page 29, line 8, "2nd illustration" is corrected to "4th illustration". 9. Add the following on page 81, line 2: 1
[In addition, in the above description, the X-axis direction summation coil pair is
By using a rectangular rectangular coil having sufficient length in the X-axis direction and the Y-axis direction instead of using a circular coil, it is possible to apply other types of features and generation of a characteristic magnetic field. Now, as shown in FIG. 5, when using a pair of rectangular power coils 12.12' that is sufficiently long in the y@force direction compared to the width in the X-axis direction, the width of the square coil pair 12.12' is Between the coils in the X-axis direction 1. . If the relationship between the distance and the coil width in the X-axis direction is set appropriately, 1
The magnetic field generated by the rectangular coil pair 12, 12' becomes stronger as it moves away from the center point in the X-axis direction, and becomes weaker as it moves away from the center point in the X-axis direction1. Therefore, the manner in which the magnetic field strength changes becomes a quadratic function in both the X and Z axis directions. Also,
If the rectangular coil pair 12.12' is sufficiently long in the y-axis direction, its magnetic field strength will hardly change in the y-axis direction. Therefore, regarding the aspect of change in magnetic field strength of the entire coil system shown in FIG. 5, the differential coil pair. 10. The magnetic field due to 10 and 11, 11 increases the magnetic field strength quadratically in both the x and y axes with respect to the composite magnetic field of the entire coil system, and changes the magnetic field strength in the x-axis direction. On the contrary, the magnetic field produced by the rectangular wave coil pair 12°12'
The effect is that the magnetic field strength is increased in a quadratic manner and the magnetic field strength is decreased in a quadratic manner in the X-axis direction. Therefore, the differential coil pair 1.0. TO'O1. . and 11, 11' effects and square wave coil pair 1
The effects of 2 and 12' are opposite to each other in the X-axis direction, so if the drive current value supplied to the square wave coil pair 12 and 12 is appropriately set, the effects of both will be canceled out. The magnetic field strength can be made to hardly change in the 1° direction of the X axis. On the other hand, in the y-axis direction and the X-axis direction, differential coil pairs 10, 10 and 11.1
1' and square wave coil pair 12.12 on the composite magnetic field strength of the entire magnetic field.Since there is no change in the effect of The field increases quadratically in the direction, and the magnetic field is closed in a circular or elliptical shape around the X axis.
It has a rod-like shape extending in the axial direction. Therefore, the 55th
The illustrated coil system can generate a bar-shaped characteristic magnetic field in a direction perpendicular to the static magnetic field H8. It is of course possible to generate a rod-shaped characteristic magnetic field extending in the y-axis direction in the same manner as described above by using a pair of rectangular coils extending in the x-axis direction. ” 10, page 81, line 18, the following is added, 1
``Figure 1 is a block diagram showing an example of the schematic configuration of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus to which the present invention is applied.'' Line 14 of the same page, ``
"Figure 1" was corrected to "Figure 2.""Figure2" in line 17 of the same page was corrected to "Figure 8.1." Corrected to ``Figure''. 11, page 32, line 1, add the following, 1
.. . "ao・0Ry generator, aQ...program pulse generator, as...waveform shaping and gate circuit, a...
・RF power amplifier, a, ... preamplifier, C6...
・Main amplifier, C7...phase sensitive detector, as...A
/D converter, b□...Transmitter coil, b2・
...Register I. -Ba coil, b...Characteristic magnetic field scanning coil, b'4.
・・Characteristic magnetic field generation coil, b, ・・Magnet for generating uniform static magnetic field, c, c ・・D/A converter, c, 0
48...DC power amplifier, C5...Highly stable DC power amplifier, do...Control computer, d2...Peripheral device, "+10" after "18,8'" on the 8th line .10
'1111. Add IIJ and add J, 12°12' after "Wado coil pair" on the 4th line of the same page.
. . . add a pair of rectangular harmonic coils. 12. In the drawings, Figure 1 (a), (b), Figure 2 and Figure 8 - Figure 2 (a), ■) as per the attached corrected drawings,
We have corrected Figures 3 and 4, and newly submitted Figures 1 and 5. (18) Male figure (ay (': () h 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 14  それぞれ複数個のコイルからなり、それら1の
コイルの相互間における所定の位置にてそれらのコイル
による磁場の零次項成分が互いに打消し合ってほぼ零と
なる大きさおよび向@を有する電流をそれぞれ供給した
第1および第2のコイル群を設け、それら第1および1
゛。 第2のコイル群をそれらのコイル群による所定の方向の
磁場成分が所要の範囲において互いに打消し合うように
組合わせることにより、棒状の特徴磁場を発生させるよ
うにしたことt%徴とする核磁気共鳴映像法における特
徴+5磁場発生刀法。 以 前記第1および前記第2のコイル群による合成磁場
の磁場成分がほぼ零となる方向にほぼ均一の静磁taを
重畳することにより、磁場強度等高純が、前記第1およ
び前記第2のコ゛2.1イル群による磁場の磁場成分の
存在しない万1向にほぼ平行となるとともに、その方向
と直交する面内においては閉曲線となるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核磁気共鳴映
像法における%徴磁場発生5方法。 8、 それぞれ、同一軸上に2個のコイルを、それらの
コイルによる磁場が互いに打消し合うように差動的に組
合わせるとともに、磁場強度変化の3次項が極小となる
コイル間隔を設置O定して芙質的に所要の範囲内におい
て磁場強度変化が一次式により表わされるようにした第
1および第20差動コイル対をもって前記第]および前
記第2のコイル群を構成し、前記第1および前記第2の
差動コイル対の軸を15互いに直交させて配置するとと
もに、前記第1および前記第2の差動コイル対による磁
場の前記所定の方向の磁場成分が互いに打消す大きさお
よび向きの電流を前記第1および前記第2の差動コイル
対にそれぞれ供給するよ?0うにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第′1項記載の核磁気共鳴映像法におけ
る特徴磁場発生方法。 表 前記第1および前記第2の差動コイル対による合成
磁場の磁場成分が存在しない方向((゛はぼ均一の静磁
場を重畳することを特徴とする特許請求の範囲第8項記
載の核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方法。 5 前記第1および前記第2の差動コイル対のアンペア
回数を任意のコイル間隔をとり得る10ようにそれぞれ
設定したことを特徴とする特6 前記第]および前記第
2のコイル群の少なくとも一部をそれらのコイル群にお
ける閉ル1へ一ブ電流と相似の磁石に置換したことを特
徴とする特Vf請求の範囲前記各項のいずれかに記載の
核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方法。 7、 コイルもしくは磁石の組合わせからなり、2・・
(8) 軸方向の磁場成分が所定の位置にて極小とな゛る磁場全
発生させ、その磁場と前記第1および前記第2のコイル
群による磁場とを合成した合成磁場における磁場強度等
高面が球面もしくは楕円面状の閉曲面となるように構成
し5た磁場発生手段により前記静磁場を発生させるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第2須または第
4項記載の核磁気共鳴映像法における特徴磁場発生方法
[Claims] 14 Each of the coils is composed of a plurality of coils, and has a size such that the zero-order term components of the magnetic field due to the coils cancel each other out and become almost zero at a predetermined position between the coils. A first and a second coil group each supplied with a current having a direction are provided, and the first and the first
゛. The second coil group is combined so that the magnetic field components in a predetermined direction by the coil groups cancel each other out in a required range, thereby generating a bar-shaped characteristic magnetic field. Characteristics of magnetic resonance imaging +5 magnetic field generation method. By superimposing a substantially uniform static magnetism ta in the direction in which the magnetic field component of the composite magnetic field generated by the first and second coil groups becomes substantially zero, the high purity of the magnetic field strength, etc. The coil 2.1 is made to be substantially parallel to a direction in which no magnetic field component exists, and to be a closed curve in a plane perpendicular to that direction. 5 methods for generating a % magnetic field in nuclear magnetic resonance imaging according to item 1. 8. Two coils are differentially combined on the same axis so that the magnetic fields from those coils cancel each other out, and the coil spacing is set so that the third-order term of the change in magnetic field strength is minimized. The first and the twentieth differential coil pairs constitute the first and second coil groups, and the magnetic field strength changes are represented by a linear equation within a qualitatively required range; and the axes of the second differential coil pair are arranged to be orthogonal to each other, and the magnetic field components in the predetermined direction of the magnetic fields by the first and second differential coil pairs cancel each other out; supplying currents in the same direction to the first and second differential coil pairs, respectively. A characteristic magnetic field generation method in nuclear magnetic resonance imaging according to claim 1'1, characterized in that the magnetic field generation method is 0. Table 1. Directions in which there is no magnetic field component of the composite magnetic field produced by the first and second differential coil pairs Characteristic magnetic field generation method in magnetic resonance imaging. and at least a part of the second coil group is replaced with a magnet similar to the current flowing through the closed loop 1 in those coil groups. Characteristic magnetic field generation method in nuclear magnetic resonance imaging. 7. Consists of a combination of coils or magnets, 2.
(8) Magnetic field strength contours in a composite magnetic field in which a total magnetic field is generated whose axial magnetic field component is minimal at a predetermined position, and that magnetic field is combined with the magnetic fields from the first and second coil groups. The nucleus according to claim 2 or 4, characterized in that the static magnetic field is generated by a magnetic field generating means configured such that the surface is a closed curved surface in the form of a spherical or ellipsoidal surface. Characteristic magnetic field generation method in magnetic resonance imaging.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62115703A (en) * 1985-08-23 1987-05-27 レソネツクス インコ−ポレ−テツド Gradient field structure and its application to magnetic resonance image device
JP2009216424A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Kobe Steel Ltd Magnet position measuring method and magnetic field measuring instrument

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JP2009216424A (en) * 2008-03-07 2009-09-24 Kobe Steel Ltd Magnet position measuring method and magnetic field measuring instrument

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