JPH069173B2 - 円筒状電磁石 - Google Patents
円筒状電磁石Info
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- JPH069173B2 JPH069173B2 JP61501113A JP50111386A JPH069173B2 JP H069173 B2 JPH069173 B2 JP H069173B2 JP 61501113 A JP61501113 A JP 61501113A JP 50111386 A JP50111386 A JP 50111386A JP H069173 B2 JPH069173 B2 JP H069173B2
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- conductor
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は電磁石の設計および構成に関する。特に、本発
明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）画像システムにおける場所
ないし空間に関する情報を提供するためにこう配コイル
として有用な円筒状電磁石を特徴とする。
明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）画像システムにおける場所
ないし空間に関する情報を提供するためにこう配コイル
として有用な円筒状電磁石を特徴とする。
ここ数年、ヘルスケアーに関連される種々の爆発的な技
術的進歩が呈示されている。計算機利用トモグラフイー
（CAT、Computer-aided tomography）スキヤナは、医者
が、手術をせずに人体の内部を探索するために新しい道
具を提供する。ＣＡＴスキヤナはプローブとしてＸ線を
使用し、ある画像を形成するためにコンピユータが再構
成する吸収パターンを発生する。ＣＡＴスキヤナは、人
体の非侵入深層探索を許容することにより、診断上の薬
を変えたけれども、患者のＸ線への暴露は、この高エネ
ルギー形態の放射が障害を招くおそれがあるという理由
により、制限されるべきである。それゆえ、危険度の少
ない別の代替物が、ＣＡＴスキヤナに替わるために求め
られていた。
術的進歩が呈示されている。計算機利用トモグラフイー
（CAT、Computer-aided tomography）スキヤナは、医者
が、手術をせずに人体の内部を探索するために新しい道
具を提供する。ＣＡＴスキヤナはプローブとしてＸ線を
使用し、ある画像を形成するためにコンピユータが再構
成する吸収パターンを発生する。ＣＡＴスキヤナは、人
体の非侵入深層探索を許容することにより、診断上の薬
を変えたけれども、患者のＸ線への暴露は、この高エネ
ルギー形態の放射が障害を招くおそれがあるという理由
により、制限されるべきである。それゆえ、危険度の少
ない別の代替物が、ＣＡＴスキヤナに替わるために求め
られていた。
ＣＡＴスキヤナに替わるより安全な代替物の探索は、種
々の生物医学応用のための特殊なＮＭＲ画像システムの
進歩へと導いた。生物医学応用のための基本のＮＭＲ画
像システムは、偏位磁石、連続した複数のこう配コイ
ル、無線周波数（ＲＦ）すなわちラジオ周波数励磁電磁
石、シーケンサおよびレシーバを備える。ＮＭＲ画像シ
ステムは複数の原子の複数の磁気モーメントと印加され
る磁界との間の相互作用に基づく。現在、水素原子がた
いていのＮＭＲ画像システムで使用されているが、たと
えば複数のリン原子などの正味の核磁気モーメントを有
する他の原子が追加の情報を提供するのに使用できる。
偏位磁石は実質的に一定で好ましくは均一な磁界を発生
し、複数の水素原子の複数の磁気モーメントの方向のシ
フトを引き起こし、その結果、複数の磁気モーメント
が、印加される磁界に平行に反平行なものよりも多く整
列される。次にＲＦ電磁石は、ラジオ周波数波のパルス
を発生するためにターンオンされ、磁界の短時間の摂動
を引き起こす。原子はこの範囲のある周波数でエネルギ
ーを吸収するので、原子の磁気モーメントは、それらが
最初優勢に整列された配向から非整列位置へと変位され
る。この非整列位置は、整列された配向よりも高いエネ
ルギー状態である。標準的にはＲＦ電磁石は、シーケン
サの制御のもとでたとえば数ミリ秒の短い時間パルスを
発生し、パルス後は、偏位磁石により発生される磁界は
水素原子の磁気モーメントの配向を低エネルギー状態に
復帰させる傾向がある。
々の生物医学応用のための特殊なＮＭＲ画像システムの
進歩へと導いた。生物医学応用のための基本のＮＭＲ画
像システムは、偏位磁石、連続した複数のこう配コイ
ル、無線周波数（ＲＦ）すなわちラジオ周波数励磁電磁
石、シーケンサおよびレシーバを備える。ＮＭＲ画像シ
ステムは複数の原子の複数の磁気モーメントと印加され
る磁界との間の相互作用に基づく。現在、水素原子がた
いていのＮＭＲ画像システムで使用されているが、たと
えば複数のリン原子などの正味の核磁気モーメントを有
する他の原子が追加の情報を提供するのに使用できる。
偏位磁石は実質的に一定で好ましくは均一な磁界を発生
し、複数の水素原子の複数の磁気モーメントの方向のシ
フトを引き起こし、その結果、複数の磁気モーメント
が、印加される磁界に平行に反平行なものよりも多く整
列される。次にＲＦ電磁石は、ラジオ周波数波のパルス
を発生するためにターンオンされ、磁界の短時間の摂動
を引き起こす。原子はこの範囲のある周波数でエネルギ
ーを吸収するので、原子の磁気モーメントは、それらが
最初優勢に整列された配向から非整列位置へと変位され
る。この非整列位置は、整列された配向よりも高いエネ
ルギー状態である。標準的にはＲＦ電磁石は、シーケン
サの制御のもとでたとえば数ミリ秒の短い時間パルスを
発生し、パルス後は、偏位磁石により発生される磁界は
水素原子の磁気モーメントの配向を低エネルギー状態に
復帰させる傾向がある。
水素原子の磁気的環境は、ＲＦ摂動前後に特定の場所で
の磁界の強さを測定することにより決定される。レシー
バは、ＲＦ電磁石と同様のコイルとすることもでき、磁
界の強さを検出するのに使用される。レシーバから誘導
される情報は、磁界の強さ測定を通じて磁気的環境を決
定するのに使用される。現在広く用いられている主要な
識別の機構は走査場所での原子密度の決定である。
の磁界の強さを測定することにより決定される。レシー
バは、ＲＦ電磁石と同様のコイルとすることもでき、磁
界の強さを検出するのに使用される。レシーバから誘導
される情報は、磁界の強さ測定を通じて磁気的環境を決
定するのに使用される。現在広く用いられている主要な
識別の機構は走査場所での原子密度の決定である。
将来、重要となると思われる磁気的環境を決定するため
の他の方法はスピン−スピン緩和時間定数Ｔ２である。
スピン−スピン緩和時間定数の決定は、磁界の強さの読
みよりも多くの情報を付与することとなろう。
の他の方法はスピン−スピン緩和時間定数Ｔ２である。
スピン−スピン緩和時間定数の決定は、磁界の強さの読
みよりも多くの情報を付与することとなろう。
たとえば生物医学上の走査目的には使用されないような
種々の従来のＮＭＲ画像システムでは、微小量の均質材
料をサンプルする。材料の大きさの小ささおよび均質性
により、信号を与える磁気的環境の場所に関する空間情
報は必要とされない。しかし、特定の磁界を発生する複
数の水素原子の空間的位置は、ＮＭＲの生物医学応用と
同等の重要性をもつ。ＮＭＲ画像システムのＸこう配コ
イル、Ｙこう配コイルおよびＺこう配コイルは、試料全
体にわたり偏位磁界に摂動を起こさせる。試料内のある
領域（たとえば点または面）は磁界のこう配により摂動
が引き起こされないままにされる。コンピユータは、摂
動が起こらない領域の原子の種類および密度を識別する
ために、レシーバの出力を使用し、この空間的位置での
材料のタイプを識別する。シーケンサは、こう配コイル
およびＲＦ電磁石を通じてパルス持続時間および強さを
修正し、ＮＭＲ画像システムが試料または患者を横切つ
て走査することを許容する。
種々の従来のＮＭＲ画像システムでは、微小量の均質材
料をサンプルする。材料の大きさの小ささおよび均質性
により、信号を与える磁気的環境の場所に関する空間情
報は必要とされない。しかし、特定の磁界を発生する複
数の水素原子の空間的位置は、ＮＭＲの生物医学応用と
同等の重要性をもつ。ＮＭＲ画像システムのＸこう配コ
イル、Ｙこう配コイルおよびＺこう配コイルは、試料全
体にわたり偏位磁界に摂動を起こさせる。試料内のある
領域（たとえば点または面）は磁界のこう配により摂動
が引き起こされないままにされる。コンピユータは、摂
動が起こらない領域の原子の種類および密度を識別する
ために、レシーバの出力を使用し、この空間的位置での
材料のタイプを識別する。シーケンサは、こう配コイル
およびＲＦ電磁石を通じてパルス持続時間および強さを
修正し、ＮＭＲ画像システムが試料または患者を横切つ
て走査することを許容する。
こう配コイルとして使用できる磁石の一形態は、いわゆ
る「コサイン２θ」コイルと呼ばれるコイルである。コ
サイン２θコイルは、円筒体の外面に配され円筒体の軸
線に平行に延びる連続した複数の導体をもつ実質的に円
筒状の電磁石である。コサイン２θコイルは円筒体の軸
線に垂直な磁界を発生するがそれらは、軸線方向すなわ
ちＺ方向に導かれる磁界を発生するのに使用できない。
たとえば電気抵抗性磁石または超電導磁石などの従来の
ＮＭＲ画像システムで使用されるソレノイド形の磁石は
軸線方向の磁界を発生するので、コサイン２θコイルは
これらのシステムでこう配コイルとして使用されない。
軸線方向の磁界でのＺ方向のこう配（dBz/dz、ここでＢ
ｚは磁界）は可変ピツチのソレノイドにより発生される
が、実質的なシステム修正を行わずに所望の横こう配dB
z/dxおよびdBz/dyを発生することは困難である。
る「コサイン２θ」コイルと呼ばれるコイルである。コ
サイン２θコイルは、円筒体の外面に配され円筒体の軸
線に平行に延びる連続した複数の導体をもつ実質的に円
筒状の電磁石である。コサイン２θコイルは円筒体の軸
線に垂直な磁界を発生するがそれらは、軸線方向すなわ
ちＺ方向に導かれる磁界を発生するのに使用できない。
たとえば電気抵抗性磁石または超電導磁石などの従来の
ＮＭＲ画像システムで使用されるソレノイド形の磁石は
軸線方向の磁界を発生するので、コサイン２θコイルは
これらのシステムでこう配コイルとして使用されない。
軸線方向の磁界でのＺ方向のこう配（dBz/dz、ここでＢ
ｚは磁界）は可変ピツチのソレノイドにより発生される
が、実質的なシステム修正を行わずに所望の横こう配dB
z/dxおよびdBz/dyを発生することは困難である。
異方性磁石材料から形成される円柱状の永久磁石により
発生される偏位磁界は横磁界である。すなわち、磁界
は、従来のソレノイド磁石により発生される軸線方向す
なわちＺ方向の磁界ではなく、（Ｙ方向定義による）円
柱状永久磁石の面に制限される。この種の横偏位磁界を
発生する種々のソレノイド磁石が現在ある。磁界の方向
により、コサイン２θコイルは、３つのうち２つの軸線
方向での横偏位磁界の必要なこう配（特定すると横偏位
磁界すなわちＹ方向磁界のＸこう配およびＹこう配）を
発生するのに使用できる。ところが、横（Ｂｙ）磁界の
軸線方向すなわちＺ方向での必要な磁界のこう配を発生
できるものは従来のこう配コイルにはない。
発生される偏位磁界は横磁界である。すなわち、磁界
は、従来のソレノイド磁石により発生される軸線方向す
なわちＺ方向の磁界ではなく、（Ｙ方向定義による）円
柱状永久磁石の面に制限される。この種の横偏位磁界を
発生する種々のソレノイド磁石が現在ある。磁界の方向
により、コサイン２θコイルは、３つのうち２つの軸線
方向での横偏位磁界の必要なこう配（特定すると横偏位
磁界すなわちＹ方向磁界のＸこう配およびＹこう配）を
発生するのに使用できる。ところが、横（Ｂｙ）磁界の
軸線方向すなわちＺ方向での必要な磁界のこう配を発生
できるものは従来のこう配コイルにはない。
それゆえ、本発明の目的は、磁石の軸線に平行な方向で
のある基準点からの変位と共にほぼ直線的に強さが変化
する横磁界を発生する円筒状の電磁石またはこう配コイ
ルを提供することである。本発明の他の目的は横軸線に
平行な方向での磁石の軸線からの距離に比例して変化す
る軸線方向の磁界を発生することのできる円筒状の電磁
石を提供することである。本発明のさらに他の目的は、
ＮＭＲ画像システムでこう配コイルとして有用な電磁石
を提供することである。本発明のさらに他の目的は、磁
石の軸線に平行に制御可能な変化とともに横磁界を発生
する円筒状の電磁石を提供することである。本発明の以
上の目的および他の目的および種々の特徴は以下に続く
説明および図面から明らかとなろう。
のある基準点からの変位と共にほぼ直線的に強さが変化
する横磁界を発生する円筒状の電磁石またはこう配コイ
ルを提供することである。本発明の他の目的は横軸線に
平行な方向での磁石の軸線からの距離に比例して変化す
る軸線方向の磁界を発生することのできる円筒状の電磁
石を提供することである。本発明のさらに他の目的は、
ＮＭＲ画像システムでこう配コイルとして有用な電磁石
を提供することである。本発明のさらに他の目的は、磁
石の軸線に平行に制御可能な変化とともに横磁界を発生
する円筒状の電磁石を提供することである。本発明の以
上の目的および他の目的および種々の特徴は以下に続く
説明および図面から明らかとなろう。
発明の要約 本発明は、磁石の軸線（定義によりＺ軸線）のまわりに
延長し、磁石軸線に垂直な中央面（Ｚ＝０）をもつ円筒
状の電磁石を特徴とするものである。磁石は磁石軸線に
垂直な横（Ｙ）軸線に平行に導かれる横磁界を発生す
る。本発明の電磁石により発生される横磁界は、Ｚ方向
での中央面からの変位に比例する変化とともに磁石軸線
に平行な方向で強さが変化する。
延長し、磁石軸線に垂直な中央面（Ｚ＝０）をもつ円筒
状の電磁石を特徴とするものである。磁石は磁石軸線に
垂直な横（Ｙ）軸線に平行に導かれる横磁界を発生す
る。本発明の電磁石により発生される横磁界は、Ｚ方向
での中央面からの変位に比例する変化とともに磁石軸線
に平行な方向で強さが変化する。
本発明の磁石は、磁石軸線に平行に導かれる軸線方向の
磁界もまた発生する。軸線方向磁界もまた、横軸線の方
向での磁石軸線からの距離に比例して強さが変化する。
直交方向での直線性の変化と一緒の磁界の発生は、マク
スウエルの方程式の対称性の産物である。Ｚが０すなわ
ちＸ−Ｙ面からの距離に比例して強さが変化するＹ軸線
に平行に導かれる横磁界を発生する磁石は、Ｙ軸線方向
でＺ軸線からの距離に比例して強さが変化する関連され
るＺ方向に導かれる磁界を本来発生するのである。
磁界もまた発生する。軸線方向磁界もまた、横軸線の方
向での磁石軸線からの距離に比例して強さが変化する。
直交方向での直線性の変化と一緒の磁界の発生は、マク
スウエルの方程式の対称性の産物である。Ｚが０すなわ
ちＸ−Ｙ面からの距離に比例して強さが変化するＹ軸線
に平行に導かれる横磁界を発生する磁石は、Ｙ軸線方向
でＺ軸線からの距離に比例して強さが変化する関連され
るＺ方向に導かれる磁界を本来発生するのである。
本発明の電磁石は、方位角方向での電流密度が方位角φ
の正弦に比例するよう配置される電流を伝達する複数の
導体を備える。導体はまた、磁石軸線に平行な方向で電
流密度が、中央面すなわちＺが０の平面からの磁石軸線
の方向での距離に方位角φの余弦を乗算したものに比例
するよう配置されている。
の正弦に比例するよう配置される電流を伝達する複数の
導体を備える。導体はまた、磁石軸線に平行な方向で電
流密度が、中央面すなわちＺが０の平面からの磁石軸線
の方向での距離に方位角φの余弦を乗算したものに比例
するよう配置されている。
理想的には、電磁石は上に述べた電流密度をもつ電流を
伝達するシートから構成される。この電流密度は、一電
流源に連結される連続した複数の電流伝達導体により近
似される。この実施例では、本発明の円筒状電磁石の各
導体は、中央面からの導体の距離に方位角φの正弦を乗
算したものがその全長に沿つて一定であるような形状を
もつ。正数(i)により各々特定される少なくとも１組の
Ｎ個の導体をもつ電磁石では、導体は、中央面への各導
体の最も近い接近が級数（2i-1）Ｄ（ここでＤは最も内
側の（i=1）の導体の中央面に対する最も近い接近距
離）により画成されるよう配置される。入れ子式の組で
の導体の最も短い接近場所はＤ、３Ｄ、５Ｄなどであ
る。
伝達するシートから構成される。この電流密度は、一電
流源に連結される連続した複数の電流伝達導体により近
似される。この実施例では、本発明の円筒状電磁石の各
導体は、中央面からの導体の距離に方位角φの正弦を乗
算したものがその全長に沿つて一定であるような形状を
もつ。正数(i)により各々特定される少なくとも１組の
Ｎ個の導体をもつ電磁石では、導体は、中央面への各導
体の最も近い接近が級数（2i-1）Ｄ（ここでＤは最も内
側の（i=1）の導体の中央面に対する最も近い接近距
離）により画成されるよう配置される。入れ子式の組で
の導体の最も短い接近場所はＤ、３Ｄ、５Ｄなどであ
る。
本発明はさらに、４組の電流伝達導体を有する円筒状の
電磁石を特徴とするものである。第１の組の導体は第１
の導体軸線φ＝π／２のまわりに配置され、円筒状電磁
石の中央面に対して正方向に延伸する。第２の組の電流
伝達導体は同様の第１導体軸線φ＝π／２のまわりに配
置され、中央面すなわちＸ−Ｙ面に対して負の方向に延
伸する。電磁石は第２導体軸線φ＝−π／２のまわりに
対称の第３の組の電流伝達導体を備える。この第３の導
体は、中央面に対して正の方向に延びる。第４の組の電
流伝達導体もまた第２導体軸線φ＝−π／２のまわりに
対称であるが、中央面に対して負の方向に延びる。電流
伝達導体は理想的には無限に延びていることが好ましい
が、実際には、十分な正確さをもつて所望の磁界を提供
するのに十分なだけ遠くに延びている。
電磁石を特徴とするものである。第１の組の導体は第１
の導体軸線φ＝π／２のまわりに配置され、円筒状電磁
石の中央面に対して正方向に延伸する。第２の組の電流
伝達導体は同様の第１導体軸線φ＝π／２のまわりに配
置され、中央面すなわちＸ−Ｙ面に対して負の方向に延
伸する。電磁石は第２導体軸線φ＝−π／２のまわりに
対称の第３の組の電流伝達導体を備える。この第３の導
体は、中央面に対して正の方向に延びる。第４の組の電
流伝達導体もまた第２導体軸線φ＝−π／２のまわりに
対称であるが、中央面に対して負の方向に延びる。電流
伝達導体は理想的には無限に延びていることが好ましい
が、実際には、十分な正確さをもつて所望の磁界を提供
するのに十分なだけ遠くに延びている。
電流伝達導体は、本発明の磁石の外面を形成するよう配
置されるのが好ましいが、追加の構成部材により、それ
らの外面または内面のどちらかで支持することも可能で
ある。
置されるのが好ましいが、追加の構成部材により、それ
らの外面または内面のどちらかで支持することも可能で
ある。
本発明は、磁界を発生する円筒状電磁石の軸線に垂直に
導かれる磁界を提供する方法を特徴とするものである。
磁界は、任意の場所でのその強さが磁石軸線(Z)の方向
で横軸線(Y)からの距離に比例するよう、磁石軸線に平
行な変化をもつとともに横軸線(Y)に平行である。磁界
を発生する方法は、連続した複数の電流伝達導体の各々
を通る方位角方向での電流密度が方位角φの正弦に比例
しまた各導体を通る磁石軸線に平行な方向での電流密度
が、磁石軸線方向での横軸線からの変位に方位角φの余
弦を乗算したものに比例するよう、電流伝達導体を円筒
状電磁石の面のまわりに配置する段階を備える。
導かれる磁界を提供する方法を特徴とするものである。
磁界は、任意の場所でのその強さが磁石軸線(Z)の方向
で横軸線(Y)からの距離に比例するよう、磁石軸線に平
行な変化をもつとともに横軸線(Y)に平行である。磁界
を発生する方法は、連続した複数の電流伝達導体の各々
を通る方位角方向での電流密度が方位角φの正弦に比例
しまた各導体を通る磁石軸線に平行な方向での電流密度
が、磁石軸線方向での横軸線からの変位に方位角φの余
弦を乗算したものに比例するよう、電流伝達導体を円筒
状電磁石の面のまわりに配置する段階を備える。
本発明の円筒状の電磁石および方法は、ＮＭＲ画像シス
テムに使用されるこう配コイルの設計および構成に特に
有用である。しかし、本発明の電磁石および方法は、電
磁石の中央面からの距離に比例して変化するよう、横磁
界でこう配を必要とするいずれの装置または手順でも応
用可能である。たとえば、本発明の電磁石は、高エネル
ギー物理のための粒子加速器でおそらく使用されるであ
ろう。ここでの開示に従つて構成される方法または電磁
石は、軸線方向の磁界の強さが、横軸線の方向で磁石の
中央軸線からの距離に比例して変化することを必要とす
るいずれの装置またはシステムでもまた使用されよう。
テムに使用されるこう配コイルの設計および構成に特に
有用である。しかし、本発明の電磁石および方法は、電
磁石の中央面からの距離に比例して変化するよう、横磁
界でこう配を必要とするいずれの装置または手順でも応
用可能である。たとえば、本発明の電磁石は、高エネル
ギー物理のための粒子加速器でおそらく使用されるであ
ろう。ここでの開示に従つて構成される方法または電磁
石は、軸線方向の磁界の強さが、横軸線の方向で磁石の
中央軸線からの距離に比例して変化することを必要とす
るいずれの装置またはシステムでもまた使用されよう。
図面の簡単な説明 第１図は得られる磁界のパターンを示す（たとえば電気
抵抗性または超電導性マグネツトの）従来のソレノイド
磁石を例示する。
抵抗性または超電導性マグネツトの）従来のソレノイド
磁石を例示する。
第２図は、永久異方性磁石材料から構成される円筒状磁
石および得られる磁界パターンを例示する。
石および得られる磁界パターンを例示する。
第３図は、Ｙ方向磁界でのＹこう配を発生するのに有用
なコサイン２θコイルの（断面での）コイル巻線を例示
する。
なコサイン２θコイルの（断面での）コイル巻線を例示
する。
第４図は、第３図の電磁石により発生される磁界のＹ成
分をＸ変位の関数として例示する。
分をＸ変位の関数として例示する。
第５図は、Ｙ方向の磁界でのＹこう配を発生するのに有
用なコサイン２θコイルの（断面での）コイル巻線を例
示する。
用なコサイン２θコイルの（断面での）コイル巻線を例
示する。
第６図は、第５図の電磁石により発生される磁界のＹ成
分をＹ変位の関数として例示する。
分をＹ変位の関数として例示する。
第７図は、Ｙ方向磁界でのＺこう配を発生するのに有用
であり、短い導体と一緒に例示される本発明の円筒状の
電磁石を例示する。
であり、短い導体と一緒に例示される本発明の円筒状の
電磁石を例示する。
第８図は、第７図の電磁石により発生される磁界のＹ成
分をＺ変位の関数として例示する。
分をＺ変位の関数として例示する。
第９図は、巻線が面に巻回されないときの本発明の円筒
状の電磁石の巻線の形状を例示する。
状の電磁石の巻線の形状を例示する。
第１０図は、Ｚこう配コイルとして改善された本発明の
電磁石を有するＮＭＲ画像システムを例示する。
電磁石を有するＮＭＲ画像システムを例示する。
例示される実施例の説明 本発明は、磁石の中央面からの磁石の軸線に平行な方向
での変位に比例して強さが変化する横磁界を発生する新
規なタイプの円筒状の電磁石に関する。言葉を変えてい
えば、もし本発明の電磁石の円筒体の軸線がＺ軸線と定
義されるならば、横すなわちＹ方向に導かれる磁界(By)
はＸ−Ｙ平面からのＺ方向での距離に応じて強さが変化
すると定義される。マクスウエルの方程式の対称性によ
り、電磁石は、軸線方向の磁界(Bz)が任意の場所でＹ変
位に比例するよう軸線磁界Ｂｚをも発生する。すなわ
ち、軸線方向での磁界は横(Y)軸線に平行な方向での磁
石軸線からの距離に比例して変化する。
での変位に比例して強さが変化する横磁界を発生する新
規なタイプの円筒状の電磁石に関する。言葉を変えてい
えば、もし本発明の電磁石の円筒体の軸線がＺ軸線と定
義されるならば、横すなわちＹ方向に導かれる磁界(By)
はＸ−Ｙ平面からのＺ方向での距離に応じて強さが変化
すると定義される。マクスウエルの方程式の対称性によ
り、電磁石は、軸線方向の磁界(Bz)が任意の場所でＹ変
位に比例するよう軸線磁界Ｂｚをも発生する。すなわ
ち、軸線方向での磁界は横(Y)軸線に平行な方向での磁
石軸線からの距離に比例して変化する。
磁界の場所に応じて変化する磁界は、画像の再構成で使
用される空間情報を発生するために、ＮＭＲ画像システ
ムで必要である。これらの磁界をすでに存在している磁
界に重畳することにより、磁石の穴全体に種々のこう配
が設定されて、磁界は特定の選択される点または面に沿
う領域以外の全領域で摂動を受ける。これらの磁石を使
用すると、これらのこう配コイルにより発生される磁界
の強さおよび配向を変化させることにより、穴全体を横
切つて走査することが可能である。かくして、研究下の
試料を形成する種々の材料の性質の計算機の再構成に必
要な十分な空間情報を得る。こう配コイルにより誘導さ
れる種々の摂動から得られる空間情報は、印加される磁
界に対する特定の複数原子の磁気モーメントの応答すな
わち角度変位により、３次元での種々の材料の特性を識
別することを可能にする。たとえば、腫瘍は他の周囲の
組識から識別される。
用される空間情報を発生するために、ＮＭＲ画像システ
ムで必要である。これらの磁界をすでに存在している磁
界に重畳することにより、磁石の穴全体に種々のこう配
が設定されて、磁界は特定の選択される点または面に沿
う領域以外の全領域で摂動を受ける。これらの磁石を使
用すると、これらのこう配コイルにより発生される磁界
の強さおよび配向を変化させることにより、穴全体を横
切つて走査することが可能である。かくして、研究下の
試料を形成する種々の材料の性質の計算機の再構成に必
要な十分な空間情報を得る。こう配コイルにより誘導さ
れる種々の摂動から得られる空間情報は、印加される磁
界に対する特定の複数原子の磁気モーメントの応答すな
わち角度変位により、３次元での種々の材料の特性を識
別することを可能にする。たとえば、腫瘍は他の周囲の
組識から識別される。
円筒状の電磁石を扱うときに、直交座標系（Ｘ、Ｙ、
Ｚ）でなく円柱座標系（Ｒ、φ、Ｚ）で扱うことが便利
である場合が多い。もし、磁石軸線をＺ軸線と示すなら
ば、電磁石の中央面はＸ−Ｙ平面またはＲ−φ平面に対
応する。座標系を一方の系から他方へ変換するために
は、変換式はＸ＝ＲcosφおよびＹ＝Ｒsinφである。そ
れゆえ、平面Ｙ−Ｚはφ＝π／２に対応し、平面Ｘ−Ｚ
はφ＝０に対応する。
Ｚ）でなく円柱座標系（Ｒ、φ、Ｚ）で扱うことが便利
である場合が多い。もし、磁石軸線をＺ軸線と示すなら
ば、電磁石の中央面はＸ−Ｙ平面またはＲ−φ平面に対
応する。座標系を一方の系から他方へ変換するために
は、変換式はＸ＝ＲcosφおよびＹ＝Ｒsinφである。そ
れゆえ、平面Ｙ−Ｚはφ＝π／２に対応し、平面Ｘ−Ｚ
はφ＝０に対応する。
本発明は、もし電流密度が以下の式 Ｊφ△Ｒ＝−Ｉ0′sinφ (1) Ｊｚ△Ｒ＝Ｉ0′(Z/r1)cosφ (2) （ここで、△Ｒは導体の半径方向の厚さでありＩ0′は
定数である）で表わされるならば、Ｙ方向磁界の強さは
Ｘ−Ｙ面からのＺすなわち軸線方向の距離に比例するよ
う、直線性のこう配をもつＹ方向磁界(By)を得るという
認識に部分的に基づいている。それゆえ、予じめ決めら
れたパターンで配列される複数の導体をもつ電磁石の構
成により、発生されるべき必要な磁界を発生することが
できる。簡単に言えば、これらの式は、方位角方向での
電流密度(Jφ)は方位角φの正弦に比例しまた軸線すな
わちＺ方向での電流密度(Jz)は方位角φの余弦にＸ−Ｙ
平面すなわちＲ−φ平面からの距離を乗算したものに比
例することを表わしている。これらの式の検討は、もし
複数の電流伝達導体が式３により配置されるならば、磁
界は電流伝達導体により発生できるという結論に導く。
定数である）で表わされるならば、Ｙ方向磁界の強さは
Ｘ−Ｙ面からのＺすなわち軸線方向の距離に比例するよ
う、直線性のこう配をもつＹ方向磁界(By)を得るという
認識に部分的に基づいている。それゆえ、予じめ決めら
れたパターンで配列される複数の導体をもつ電磁石の構
成により、発生されるべき必要な磁界を発生することが
できる。簡単に言えば、これらの式は、方位角方向での
電流密度(Jφ)は方位角φの正弦に比例しまた軸線すな
わちＺ方向での電流密度(Jz)は方位角φの余弦にＸ−Ｙ
平面すなわちＲ−φ平面からの距離を乗算したものに比
例することを表わしている。これらの式の検討は、もし
複数の電流伝達導体が式３により配置されるならば、磁
界は電流伝達導体により発生できるという結論に導く。
Ｚsinφ＝Ｚ１ (3) この式は、平面Ｚ＝０の周囲の複数の連続する曲線を表
わしており、最も近い接近Ｚｉを有する。もし、同様の
電流が各電流伝達導体に印加される（たとえば複数の導
体は一電流源に連結される）ならば、式１および式２の
電流密度の要求は、Ｚｉ＝(2i-1)Ｄとともに平面φ＝−
π／２の周囲に対称に配置される電流伝達導体により、
満足されるであろう（ここで、Ｄは最も内側の導体の最
も近いと認められる位置でありｉは１以上の整数であ
る）。各導体は最近接位置が相違する。
わしており、最も近い接近Ｚｉを有する。もし、同様の
電流が各電流伝達導体に印加される（たとえば複数の導
体は一電流源に連結される）ならば、式１および式２の
電流密度の要求は、Ｚｉ＝(2i-1)Ｄとともに平面φ＝−
π／２の周囲に対称に配置される電流伝達導体により、
満足されるであろう（ここで、Ｄは最も内側の導体の最
も近いと認められる位置でありｉは１以上の整数であ
る）。各導体は最近接位置が相違する。
第１図は、ソレノイド１０の形態の従来の電気抵抗性ま
たは超電導性の電磁石を例示する。ソレノイド１０は導
体１０を通る電流Ｉを発生する電源（図示せず）に接続
される。ソレノイド１０上の大きな矢印は電流Ｉの方向
を示す。ソレノイドを通る電流Ｉの通過は、磁力線１６
として例示される磁界を誘導する。小さな矢印は誘導さ
れる磁界の方向を示す。磁界は大部分軸線方向すなわち
磁石の穴全体にわたりＺ軸にほぼ平行である。この種の
磁石は、従来のＮＭＲ画像システムで偏位磁石として使
用される。基本の磁界はＺ方向であるので、興味のある
こう配はdBz/dx、dBz/dYおよびdBz/dzである。
たは超電導性の電磁石を例示する。ソレノイド１０は導
体１０を通る電流Ｉを発生する電源（図示せず）に接続
される。ソレノイド１０上の大きな矢印は電流Ｉの方向
を示す。ソレノイドを通る電流Ｉの通過は、磁力線１６
として例示される磁界を誘導する。小さな矢印は誘導さ
れる磁界の方向を示す。磁界は大部分軸線方向すなわち
磁石の穴全体にわたりＺ軸にほぼ平行である。この種の
磁石は、従来のＮＭＲ画像システムで偏位磁石として使
用される。基本の磁界はＺ方向であるので、興味のある
こう配はdBz/dx、dBz/dYおよびdBz/dzである。
ＮＭＲ画像システムにおける最近の進歩は偏位磁石を形
成するための永久異方性材料の使用である。永久磁性異
方性材料から形成される区分（セグメント）された磁石
はほぼ均一の横すなわちＹ方向磁界を発生することがで
きる。偏位磁石はＺ方向ではなくＹ方向であるので、重
要なこう配はdBy/dx、dBy/dyおよびdBy/dzである。第２
図は、ＮＭＲ画像システムに有用な６つのセグメント２
４から形成される円筒状の永久偏位磁石２０を例示す
る。Ｙ方向磁界はパターン２２により例示されている。
成するための永久異方性材料の使用である。永久磁性異
方性材料から形成される区分（セグメント）された磁石
はほぼ均一の横すなわちＹ方向磁界を発生することがで
きる。偏位磁石はＺ方向ではなくＹ方向であるので、重
要なこう配はdBy/dx、dBy/dyおよびdBy/dzである。第２
図は、ＮＭＲ画像システムに有用な６つのセグメント２
４から形成される円筒状の永久偏位磁石２０を例示す
る。Ｙ方向磁界はパターン２２により例示されている。
第３図は、Ｘ変位に比例して強さ（dBy/dx）が変化する
Ｙ方向に導かれる磁界を発生するコサイン２φこう配コ
イル３０の断面図を示す。こう配コイル３０はシーケン
サ３４および連続した複数の軸線方向の導体３６に接続
される電源３２をもつ。シーケンサ３４は電源３２とタ
ーンオンおよびターンオフでき、軸線方向の導体３６に
電流を流して、磁界を生成させる。「＋」および「−」
記号は逆の電流方向を示す。
Ｙ方向に導かれる磁界を発生するコサイン２φこう配コ
イル３０の断面図を示す。こう配コイル３０はシーケン
サ３４および連続した複数の軸線方向の導体３６に接続
される電源３２をもつ。シーケンサ３４は電源３２とタ
ーンオンおよびターンオフでき、軸線方向の導体３６に
電流を流して、磁界を生成させる。「＋」および「−」
記号は逆の電流方向を示す。
第４図は第３図に例示のこう配コイルにより発生される
磁界を例示する。第４図は、dBy/dx場が発生される（す
なわち磁界は、Ｘ距離が増加するにつれてその強さが増
加するよう強さの変化とともにＹ方向である）ことを示
す。先に述べたように、Ｙ方向に導かれる磁界を発生す
る偏位磁石に必要な種々のこう配の一つであるdBy/dxこ
う配の発生は、マクスウエル方程式の対称性によるdBy/
dyこう配磁界の発生を必要とする。しかし、dBz/dyこう
配は、必要不可欠な空間情報を得るには問題でなく無視
できる。
磁界を例示する。第４図は、dBy/dx場が発生される（す
なわち磁界は、Ｘ距離が増加するにつれてその強さが増
加するよう強さの変化とともにＹ方向である）ことを示
す。先に述べたように、Ｙ方向に導かれる磁界を発生す
る偏位磁石に必要な種々のこう配の一つであるdBy/dxこ
う配の発生は、マクスウエル方程式の対称性によるdBy/
dyこう配磁界の発生を必要とする。しかし、dBz/dyこう
配は、必要不可欠な空間情報を得るには問題でなく無視
できる。
第５図は、Ｙ方向位置に比例して強さ（dBz/dy）が変化
するＹ方向に導かれる磁界を発生するコサイン２θこう
配コイル４０の断面図を示す。こう配コイル４０は、軸
線方向の導体４６がＺ軸線のまわりにφ方向に４５゜回
転される以外はこう配コイル３０と同様である。こう配
コイル４０は、シーケンサ３２とされるシーケンサに接
続される。すなわち、１つのシーケンサが電流それゆえ
ＲＦ磁石およびすべてのこう配コイルにより発生される
磁界を制御するのに使用することも可能である。こう配
コイル４０は電源３２と同様とされる電源４２に接続さ
れるが、標準的には複数の分離電源が使用される。発生
される磁界は、Ｘ−Ｚ平面からのＹ変位の増加とともに
増加するような変化と一緒のＹ方向に導かれる磁界であ
る。第５図に例示されるように、「＋」および「−」記
号は逆向きの電流方向を示す。第６図はこう配コイル４
０により発生される磁界４８をＹ軸線に沿う変位の関数
として示す。
するＹ方向に導かれる磁界を発生するコサイン２θこう
配コイル４０の断面図を示す。こう配コイル４０は、軸
線方向の導体４６がＺ軸線のまわりにφ方向に４５゜回
転される以外はこう配コイル３０と同様である。こう配
コイル４０は、シーケンサ３２とされるシーケンサに接
続される。すなわち、１つのシーケンサが電流それゆえ
ＲＦ磁石およびすべてのこう配コイルにより発生される
磁界を制御するのに使用することも可能である。こう配
コイル４０は電源３２と同様とされる電源４２に接続さ
れるが、標準的には複数の分離電源が使用される。発生
される磁界は、Ｘ−Ｚ平面からのＹ変位の増加とともに
増加するような変化と一緒のＹ方向に導かれる磁界であ
る。第５図に例示されるように、「＋」および「−」記
号は逆向きの電流方向を示す。第６図はこう配コイル４
０により発生される磁界４８をＹ軸線に沿う変位の関数
として示す。
先に述べたように、たとえば第２図に例示の磁石などの
永久異方性磁石材料を使用するＮＭＲ画像システムは、
Ｙ方向偏位磁界をもつことができる。第３図および第５
図に例示される従来のコサイン２φコイルはdBz/dxおよ
びdBy/dyこう配を発生するのに使われるが、この形態で
必要とされるdBz/dzこう配磁界を発生するのには使用で
きない。
永久異方性磁石材料を使用するＮＭＲ画像システムは、
Ｙ方向偏位磁界をもつことができる。第３図および第５
図に例示される従来のコサイン２φコイルはdBz/dxおよ
びdBy/dyこう配を発生するのに使われるが、この形態で
必要とされるdBz/dzこう配磁界を発生するのには使用で
きない。
第７図は、従来の電気のソレノイド偏位磁石または永久
異方性磁石材料変位磁石のいずれとも一緒にこう配コイ
ルとして使用できる本発明の円筒状の電磁石を例示す
る。この実施例において、円筒状電磁石５０は、４つの
入れ子式の複数の導体の複数の組５２、５４、５６、５
８をその面に有するが、本発明は４導体形式に限定され
ない。コイル５２、５４、５６、５８はＹ−Ｚ平面のま
わりに対称である。複数の導体５２、５４、５６、５８
上の矢印は各導体を通る電流の方向を示す。複数のコイ
ルはすべて一電流源に接続される。電流伝達導体のこの
パターンと一緒の電磁石が、Ｚ位置と共に直線的に変化
するＹ方向磁界（dBz/dz）およびＹ位置と共に直線的に
変化するＺ方向磁界（dBz/dy）を発生する。
異方性磁石材料変位磁石のいずれとも一緒にこう配コイ
ルとして使用できる本発明の円筒状の電磁石を例示す
る。この実施例において、円筒状電磁石５０は、４つの
入れ子式の複数の導体の複数の組５２、５４、５６、５
８をその面に有するが、本発明は４導体形式に限定され
ない。コイル５２、５４、５６、５８はＹ−Ｚ平面のま
わりに対称である。複数の導体５２、５４、５６、５８
上の矢印は各導体を通る電流の方向を示す。複数のコイ
ルはすべて一電流源に接続される。電流伝達導体のこの
パターンと一緒の電磁石が、Ｚ位置と共に直線的に変化
するＹ方向磁界（dBz/dz）およびＹ位置と共に直線的に
変化するＺ方向磁界（dBz/dy）を発生する。
第８図は、第７図のこう配コイルにより発生されること
配磁界５９のＹ成分をＺ変位の関数として示す。
配磁界５９のＹ成分をＺ変位の関数として示す。
第９図は、第７図の電磁石の平面φ＝π（または−π）
に沿つた切断による２次元平面に投影する第７図の電磁
石を示す。この構成は、導体の組５２、５４は軸線φ＝
π／２のまわりに対称であり、導体の組５６、５８は軸
線φ＝−π／２のまわりに対称であることを例示する。
すべての導体は平面φ＝０またはφ＝πへ漸近的であ
り、線Ｚ＝０としてこの２次元表現で投影するＸ−Ｙ平
面のまわりに等距離で配置される。導体上の矢印により
例示されるように、各一対の導体の組で逆方向に電流が
流れる。それゆえ、電流密度は導体の配置と同様であ
り、Ｘ−Ｙ平面（Ｚ＝０）のまわりで対称である。Ｚ＝
０への導体の最も近い接近はＤ、３Ｄ、５Ｄなどであ
る。
に沿つた切断による２次元平面に投影する第７図の電磁
石を示す。この構成は、導体の組５２、５４は軸線φ＝
π／２のまわりに対称であり、導体の組５６、５８は軸
線φ＝−π／２のまわりに対称であることを例示する。
すべての導体は平面φ＝０またはφ＝πへ漸近的であ
り、線Ｚ＝０としてこの２次元表現で投影するＸ−Ｙ平
面のまわりに等距離で配置される。導体上の矢印により
例示されるように、各一対の導体の組で逆方向に電流が
流れる。それゆえ、電流密度は導体の配置と同様であ
り、Ｘ−Ｙ平面（Ｚ＝０）のまわりで対称である。Ｚ＝
０への導体の最も近い接近はＤ、３Ｄ、５Ｄなどであ
る。
ＮＭＲ画像システムは、各空間配向のために、こう配コ
イルを必要とし、こう配コイルとしてここに開示される
電磁石の使用の利益は明らかである。もし、従来の電気
ソレノイド磁石が偏位磁石として使用されるならば、本
発明の２つの円筒状電磁石は、Ｂｚ磁界に必要なＸこう
配およびＹこう配（dBz/dxおよびdBz/dy）を発生でき
る。ＢＸ磁界およびＢｙ磁界のＺ成分での関連されるこ
う配（dBX/dzおよびdBy/dz）はこの種のシステムでは重
要でなく無視できる。もし偏位磁界が、軸線(Z)方向で
はなく横(Y)方向に導かれる偏位磁界を発生する修正さ
れた電気ソレノイドまたは異方性磁石材料から作られる
永久磁石により供給されるならば、２つのコサイン２θ
こう配コイルがＹ磁界のＸ成分およびＹ成分（dBy/dxお
よびdBz/dy）を提供するのに使用され、本発明の円筒状
電磁石の１つがＹ磁界のＺ成分のこう配（dBy/dz）を提
供するのに使用される。
イルを必要とし、こう配コイルとしてここに開示される
電磁石の使用の利益は明らかである。もし、従来の電気
ソレノイド磁石が偏位磁石として使用されるならば、本
発明の２つの円筒状電磁石は、Ｂｚ磁界に必要なＸこう
配およびＹこう配（dBz/dxおよびdBz/dy）を発生でき
る。ＢＸ磁界およびＢｙ磁界のＺ成分での関連されるこ
う配（dBX/dzおよびdBy/dz）はこの種のシステムでは重
要でなく無視できる。もし偏位磁界が、軸線(Z)方向で
はなく横(Y)方向に導かれる偏位磁界を発生する修正さ
れた電気ソレノイドまたは異方性磁石材料から作られる
永久磁石により供給されるならば、２つのコサイン２θ
こう配コイルがＹ磁界のＸ成分およびＹ成分（dBy/dxお
よびdBz/dy）を提供するのに使用され、本発明の円筒状
電磁石の１つがＹ磁界のＺ成分のこう配（dBy/dz）を提
供するのに使用される。
第１０図は本発明の他の実施例を示し、本発明の改善さ
れたこう配コイルを有するＮＭＲ画像システムを表わ
す。ＮＭＲ画像システムは偏位磁石１００、レシーバと
しても振舞うＲＦコイル１１０、Ｘこう配コイル１２０
とＹこう配コイル１３０とＺこう配コイル１４０および
シーケンサ１５０を備える。偏位磁石１００はＹ方向磁
界を発生するよう形成される。このシステムでは、たと
えばコイル１２０、１３０は各々従来のコサイン２θコ
イルであるこう配コイル３０、４０と実質的に同様であ
り、こう配コイル１４０が本発明の円筒状電磁石であ
る。代替的に、もし偏位磁石が軸線方向磁界を発生する
ならば、可変ピツチのソレノイドがdBz/dzこう配を提供
するのに使用できまた本発明の２つの電磁石がdBz/dxこ
う配およびdBz/dyこう配を提供できる。
れたこう配コイルを有するＮＭＲ画像システムを表わ
す。ＮＭＲ画像システムは偏位磁石１００、レシーバと
しても振舞うＲＦコイル１１０、Ｘこう配コイル１２０
とＹこう配コイル１３０とＺこう配コイル１４０および
シーケンサ１５０を備える。偏位磁石１００はＹ方向磁
界を発生するよう形成される。このシステムでは、たと
えばコイル１２０、１３０は各々従来のコサイン２θコ
イルであるこう配コイル３０、４０と実質的に同様であ
り、こう配コイル１４０が本発明の円筒状電磁石であ
る。代替的に、もし偏位磁石が軸線方向磁界を発生する
ならば、可変ピツチのソレノイドがdBz/dzこう配を提供
するのに使用できまた本発明の２つの電磁石がdBz/dxこ
う配およびdBz/dyこう配を提供できる。
動作的には、試料または人体が、偏位磁界を受ける磁石
の穴の内に配置される。偏位磁界は、大部分の原子の双
極子モーメントが印加される偏位磁界に平行であるよ
う、試料または人体の組識の特定の複数原子を整列させ
る。次にシーケンサは、特定の複数原子の磁気モーメン
トにそれらの整列位置から摂動を起こすＲＦすなわち無
線周波数磁石を短い時間ターンオンする。シーケンサは
また、磁石の穴全体にわたる種々の空間位置での磁界の
強さおよび方向についての情報を提供するために適宜の
順序（シーケンス）でこう配コイルをターンオンする。
先の位置での材料の種々の特性は磁界の強さを測定する
ことにより決定されよう。
の穴の内に配置される。偏位磁界は、大部分の原子の双
極子モーメントが印加される偏位磁界に平行であるよ
う、試料または人体の組識の特定の複数原子を整列させ
る。次にシーケンサは、特定の複数原子の磁気モーメン
トにそれらの整列位置から摂動を起こすＲＦすなわち無
線周波数磁石を短い時間ターンオンする。シーケンサは
また、磁石の穴全体にわたる種々の空間位置での磁界の
強さおよび方向についての情報を提供するために適宜の
順序（シーケンス）でこう配コイルをターンオンする。
先の位置での材料の種々の特性は磁界の強さを測定する
ことにより決定されよう。
先に述べたように、本発明の電磁石は、たとえば粒子加
速器または磁気的案内装置での使用などの種々の用途が
ある。ここに述べられる電磁石は例示であり、種々の修
正および変更がなされよう。たとえば、一電流発生器お
よび好ましい間隔を使用することにより得られると同様
の電流密度に近づけるために異なる種々の電流を異なる
種々の導体の組に通ずることにより、間隔が修正できよ
う。同様に、説明の磁石はすべてＸ、Ｙ、Ｚ座標系また
はＲ、φ、Ｚ座標系の観点から説明したけれども、他の
効果を発生するために磁石の角度または配向を修正する
ことは可能である。
速器または磁気的案内装置での使用などの種々の用途が
ある。ここに述べられる電磁石は例示であり、種々の修
正および変更がなされよう。たとえば、一電流発生器お
よび好ましい間隔を使用することにより得られると同様
の電流密度に近づけるために異なる種々の電流を異なる
種々の導体の組に通ずることにより、間隔が修正できよ
う。同様に、説明の磁石はすべてＸ、Ｙ、Ｚ座標系また
はＲ、φ、Ｚ座標系の観点から説明したけれども、他の
効果を発生するために磁石の角度または配向を修正する
ことは可能である。
当業者はここに開示される磁石および方法の他の修正を
決定できよう。この種の修正および変更は以下に続く請
求の範囲に含まれる。
決定できよう。この種の修正および変更は以下に続く請
求の範囲に含まれる。
Claims (11)
- 【請求項１】中央面を有し、この中央面に垂直な磁石軸
線のまわりに延長し、この磁石軸線に垂直な横軸線に平
行に導かれ磁石軸線に平行な方向での変化が磁石軸線の
方向での中央面からの距離に比例する横磁界を発生し、
さらに磁石軸線に平行に導かれその変化が前記横軸線の
方向での磁石軸線からの距離に比例する軸線磁界を発生
する円筒状の電磁石において、 複数の電流伝達導体の各々での方位角方向での電流密度
が方位角φの正弦に比例するようまた磁石軸線に沿う方
向での電流密度が磁石軸線に沿う中央面からの距離に方
位角φの余弦を乗算したものに比例するよう配置される
複数の電流伝達導体を備える電磁石。 - 【請求項２】前記導体の各々は、中央面からの導体の距
離に方位角φの正弦を乗算したものが一定であるような
形状を有する請求の範囲第１項記載の電磁石。 - 【請求項３】前記導体の各々は、正の整数ｉで識別さ
れ、中央面への各導体ｉの最も近い接近が中央面への導
体ｉ＝１の最も近い接近距離をＤとする場合に級数(2i-
1)Ｄにより画成されるよう配置される請求の範囲第１項
記載の電磁石。 - 【請求項４】電流伝達導体は４組あり、第１組の電流伝
達導体は第１導体軸線φ＝π／２のまわりに配置され、
前記円筒体の中央面に関して正方向に延伸し、第２組の
電流伝達導体は前記第１導体軸線のまわりに配置され前
記中央面に関して負方向に延び、第３組の導体は第２導
体軸線φ＝−π／２のまわりに配置され前記中央面に関
して正方向に延び、第４組の電流伝達導体は前記第２導
体軸線のまわりに配置され前記中央面に関して負方向に
延伸する請求の範囲第１項記載の電磁石。 - 【請求項５】前記導体は前記円筒体の面に配置される請
求の範囲第１項記載の電磁石。 - 【請求項６】円筒状の電磁石の磁石軸線に垂直である横
軸線に平行に導かれ、この磁石軸線の方向での変化が磁
石軸線の方向での前記中央面からの距離に比例するよう
磁石軸線方向で変化する横磁界を提供する方法におい
て、 方位角方向での各電流密度が方位角φの正弦に比例する
よう配向される複数の電流伝達導体を円筒状の電磁石の
面に配置し、さらに、 磁石軸線に沿う方向での各電流密度が磁石軸線に沿う中
央面からの距離に方位角φの余弦を乗算したものに比例
するよう前記電流伝達導体を配向する諸段階を備える方
法。 - 【請求項７】前記導体の各要素の中央面からの距離に方
位角φの正弦を乗算したものが各導体を特徴づける定数
であるよう、前記導体を形成する追加の段階を備える請
求の範囲第６項記載の方法。 - 【請求項８】前記導体の各々は、正の整数ｉで識別さ
れ、中央面への各導体ｉの最も近い接近が中央面への導
体ｉ＝１の最も近い接近距離をＤとする場合に級数(2i-
1)Ｄにより画成されるよう配置される請求の範囲第７項
記載の方法。 - 【請求項９】偏位磁石、ＲＦ磁石、Ｘこう配コイルとＹ
こう配コイルとＺこう配コイルおよびシーケンサを備え
るＮＭＲ画像システムにおいて、前記こう配コイルの少
なくとも１つは、 複数の電流伝達導体の各々での方位角方向での電流密度
が方位角φの正弦に比例するようまた磁石軸線に沿う方
向での電流密度が磁石軸線に沿う中央面からの距離に方
位角φの余弦を乗算したものに比例するよう配置される
複数の電流伝達導体を備える円筒状の電磁石であること
を特徴とするＮＭＲ画像システム。 - 【請求項１０】前記偏位磁石は電気ソレノイド磁石から
構成され、前記Ｘ、Ｙこう配磁石は請求の範囲第９項に
記載の円筒状の電磁石から構成されるＮＭＲシステム。 - 【請求項１１】偏位磁界は永久異方性材料から構成さ
れ、前記Ｚこう配コイルは請求の範囲第９項記載の円筒
状電磁石から構成されるＮＭＲシステム。
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