JPS6316604A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、医療用Ｍ　ＲＩ　（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ
ｓｏｎａｎｃｅＴｍａｇ　ｉ　ｎｇ　）装置や、Ｎ　Ｍ
　Ｒ−ＣＴ　（Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｈａｇｎｅ−ｔｉｃ　
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｔｏｍｏｇｒ
ａｐｈｙ）装置などに用いるコイル装置に関する。

（従来の技術） 最近、医療用ＭＲＩ装置や、ＮＭＲ−ＣＴ装置では、Ｘ
１２ＣＴ装置と異なった方法、すなわち、原子核の核磁
気共鳴現象を利用した方法で断層像が得られるようにな
り、実際の診断にも使用され始めている。この断層像を
鮮明にし、しかも、短時間で１最影するには、所定の空
間に高均一の分布磁界を発生させる必要がある。この場
合、分布磁界の均一度は診断対象によっても異なるが、
例えば１ＯｃＭ球内で０．ｌｐｐｍ　　（１ｘ１０−７
）である装置も出現している。

ところで、この種の分布磁界を発生させるには、円形コ
イルが多く用いられるが、その中心軸をＺ軸とした場合
、Ｚ軸上の磁界８２は次式のように展開して表わすこと
ができる。

＋　ａ　４　Ｚ　ｐ＋　　　・・・・・・・・・（１）
ａ、＝Ｉ−ｆ　　　（Ｚ　　、　　θ　　）　　　・・
・・・・（２）ｎＣＣ ただし、 Ｉ　２円形コイルに流れる電流 ｚ、：ｚ軸方向の測定位置 Ｚ　：円形コイルの７方向の位置 θ　：円形コイルのＺ軸からの角度 である。

ここで、Ｚ＝Ｏの仮想平面に関して１対の円形コイルを
対称に配置し、しかも、これらのコイル対に同じ方向の
電流を供給した場合の中心軸付近の磁界Ｂ７は次式のよ
うに偶関数で表わされる。

８　　　　・・・・・・・・・（３） ＋ａ８Ｚ、＋ また、１対のコイルに限らず、多数のコイル対であって
も（３）式と同じ形で表現でき、係数ａ２ｎは次式のよ
うになる。

ａ　＝Σ　■、・ｆ２ｎ”’ｃｉ、θｃｉ）・（４１２
０、１ １＝＝ま ただし、 Ｍ：コイル対数 である。

ところで、上述した係数”２ｎは円形コイルに流れる電
流とコイルの配置との関数になっているため、これら２
つのパラメータを適切に選ぶことにより係数ａ２ｎを零
にすることができる。一方、係数ａ。は位置に関係しな
い定数項で、均一磁界の成分を表わし、上記ｎ〜０の係
数ａ２ｎは逆に均一な磁界分布を乱す誤差成分を表わす
ことになる。

かくして、高均一な分布磁界を得るには、誤差成分を表
わす係数ａ２．（ｎ≧１）を、できる限りｎの高いとこ
ろまで零にする必要がある。

一方、次数が高くなるぼど係数ａ２ｏは、Ｚ方向位置Ｚ
Ｃの増大とともに急激に減少する傾向にあるため、コイ
ルの軸長を長くするほど、高次項の影響が少なくなって
高均一な分布磁界を実現し易いと言える。

かかる観点から高均一の分布磁界を得る従来のコイル装
置として公知文献、例えば、ＪＯＵＲＮ＾Ｌ　ＤＥＰＩ
ＩＹＳｒＱＵＥ　８ＴＨＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　
Ｃ０ＮＦＥＲＥＮＣＥ　ＯＮＭＡＧＮＥＴ　ＴＥＣＩＩ
ＮＯＬＯＧＹ、５ＥＰＴＥＨＢＥＲ５Ｔｌｌ〜９Ｔ１１
．１９８３ＧＲ［Ｎ０ＢＬＥ　（ＦＲＡＮＣＥ）に示さ
れたものがある。

このコイル装置は、Ｚ−０の原点を含むように配置した
中心のコイルと、Ｚ＝０の仮想平面に対称に配置した１
対のコイルとで構成されている。

なお、原点を含むように配置した中心のコイルは、やは
り、Ｚ＝０の仮想平面に対称な形状になっているので、
このコイルもまた対をなしているものと推定され、結局
、Ｚ＝Ｏの仮想平面に対して２対のコイルが対称に配置
された構成になっていると推定される。そして、このコ
イル装置においては、ＺＩＮ１方向最外側端の円形コイ
ルの径方向内側の縁と原点とを結ぶ仮想線分がＺ軸に対
して略３０．８度になるようなコイル配置になっている
。

一般に、上述した仮想線分がＺ軸となす角度をＯとし、
θ−６３．４４度となるようにコイルを配置すると、い
わゆる、ヘルム・ホルツ型のコイル配置となって係数ａ
２＝ｏとなることが知られている。

しかし、上記従来のコイル装置のθが略３０．８度にな
っている点を考慮すると、この装置はコイルの軸長を長
くして高次項の影響を除去して高均一の分布磁界を実現
したものと思われる。

（発明が解決しようとする問題点） ＭＲＩ装置では、円形コイルとして通常は超電導コイル
を用い、患者はこの超電導コイルの中心部における高均
一の磁界中にて診断を受けることになるので、コイルの
軸方向長さが短いほど患者に不安感を与えないで済む。

しかしながら、従来のコイル装置はコイルの軸方向長さ
が大きいために患者に不安感を与えるという問題点があ
った。

また、従来のコイル装置では、コイルの軸方向長さが大
きいために、コイルのｆｆ１ｆａが増えるという問題点
もあった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、患者の不安感を払拭し１！？、史せて、コイル小爪を
著しく軽減することのできるコイル装置の提供を目的と
する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、それぞれ中心軸が一致するように配置される
と共に、前記中心軸上に仮定した原点を合み且つこの中
心軸に垂直な仮想平面に対称に配置された複数の円形コ
イルを備えたコイル装置において、前記原点から見て軸
方向最外側端の前記円形コイルの径方向内側の縁と前記
原点とを結ぶ仮想線分が、前記中心軸に対して３４．５
度以上、６３．４度以下の角度範囲に収まるように前記
円形コイルを配置したことを特徴とするものである。

（作　用） 一般に、中心軸が一致するように配置されると共に、中
心軸上に仮定した原点を含み且つこの中心軸に垂直な仮
想平面に対称に配置された複数の円形コイルを備えたコ
イル装置においては、軸方向外側端の径方向内側のコイ
ル縁と原点とを結ぶ仮想線分が中心軸に対してどのよう
な角度範囲にあるかによって分布磁界の均一度が異なる
他、上述した磁界の展開式中の係数ａ２ｎの符舅が反対
になったりする。

今、仮想線分がＺ軸となす角をθとし、角度θを横軸、
磁界分布を乱す誤差を縦軸として両者の関係を表わすと
第２図のようになる。すなわち、角度θが３４°のとき
誤差は約−５ｐｐｍ　　（ｐｐｍは誤差磁界／中心磁界
を１０６倍した値）で、角α０が３５°のとき誤差は約
５　ｐｐｍであり、磁界の誤差はこの二点を結ぶ直線に
従って変化すること、および、角度θが３４．５°の近
くで誤差が零になることが発明者等の実験により明らか
になっている。

したがって、角度Ｏを３４．５°にすることが最良では
あるものの、少イ【りともこの角度以下にすることはコ
イルの軸方向長さを無駄に長くすることに他ならない。

一方、角度θが６３．４°を越えると、上述した係数ａ
２が負になって、コイルに供給する電流の方向を逆にす
る必要性が生じ、その分だけ線材のｔが増大することに
なる。

そこで、本発明は、角度θが略３４．５°以上、６３．
４°以下の角度範囲に収まるように円形コイルを配置す
ることにより、患者の不安感を払拭すると共に、コイル
重囲の軽減を図るようにしている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の構成を示す縦断面図である
。同図において、円形コイル（以下、単にコイルと言う
）１．１’および２は、それぞれ超電導体を巻枠３上に
巻回したもので、このうち、コイル２はコイル１．１′
の中間に配置されている。

この場合、コイル１，１′および２は円筒状の巻枠３に
巻かれており、コイル１．１′はコイル２の両側に対称
に配置されている。

今、巻枠３の中心軸、すなわら、コイル１゜１′および
２の中心軸を７、コイル２の中心、すなわち原点をＯｌ
この原点Ｏを含み、ＺＩＩｌＩｌに重直な仮想平面をＲ
とする。また、原点０より見て、Ｚ軸方向の最外側にＪ
３けるコイル１の（￥方向内側の縁４と原点Ｏとを結ぶ
線分を仮想線分りとし、この仮想線分りとＺ軸とのなす
角をθとづる。

ここで、コイル１．１′および２はそれぞれ中心軸が一
致するように配置され、さらに、仮想平面Ｒに対称に配
置されている。また、角度θは略３４．５′以上、６３
．４度以下の範囲に収まるようにコイル１．１′が配置
されている。

かかる構成により、原点Ｏを含む所定の空間５の磁界に
、負の誤差成分が含まれることを防止し、しか−ｂ、上
記（４）式の関数ｆの符号の変化に対応して電流の向き
を逆にする必要性を除去している。

この結果、コイルの軸方向長さを抑えて患者の不安感を
払拭すると共に、コイル重量のｌｉ’ｆ減が図られてい
る。

なお、１−記実施例では３個のコイルを用いたが、多数
のコイルであっても、要は、中心軸を一致させて仮想平
面Ｒに対して対称に配置し、角度θが略３４．５°以上
、６３．４°以下の範囲に収まるように配置しておけば
、上ｊホしたと同様な効果が１９られることは明らかで
ある。

第３図は本発明の他の実施例の構成を示す縦断面図であ
り、仮想、平面Ｒに対してコイル２、コイル６．６’　
、コイル１．１′を対称に配置しているが、原点Ｏを囲
むように配置したコイル２の内径が最も小さく、原点Ｏ
より見てＺ軸方向外側のコイルはど、その内径を犬ぎく
している。なお、この場合も角度θは略３４．５°以上
、６３．４°以下に収まるようなコイル形状とコイル配
置になっている。

かかる構成によれば、中央部のコイルの内径を小さくし
た分だけ、さらに、ｌｉｔを軽減することができろ。

次に、第４図は本発明のもう一つ他の実施例の構成を示
１縦斯面図である。同図において、コイル２、コイル６
．６′およびコイル１．１′は仮想平面Ｒに対して対称
に配置されているが、原点０を囲むように配置されたコ
イル２の内径が最も大きく、Ｚ軸方向外側のコイルはど
、その内径が小さくなっている。なお、この場合も角度
θは略３４．５′以上、６３．４°以下に収まるような
コイル形状とコイル配置になっている。

この］イル装置は、上記第１図に示したコイル装置と比
べて、Ｚ軸方向外側のコイル１．１′の内径を小さくし
た分だけ中心のコイル２の内径を大きくした形になって
おり、コイルｆｆ１ｆｆｌが同一であったとしても、患
者が置かれる周囲の空間が著しく拡げられ、これによっ
て患者の不安感を確実に除去することができる。

なお、角度θが同じである場合、第１図および第３図に
それぞれ示したコイル装置に比べて、第４図に示したコ
イル装置の軸方向長さが最も短くなる。したがって、こ
の面でも患者の不安感を和らげることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、軸方向外側端の円形コイルの径方向内側の縁と原点と
を結ぶ仮想線分が、中心軸に対して略３４．５°以上、
６３．４°以下の角度範囲に収まるように円形コイルを
配置したので、この装置を区療用ＭＲＩ装首等に適用し
た場合に、患者に与える不安感を確実に除去し１．７る
と共に、コイル手足を軽減して、いわゆる、コンパクト
化しｊりるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は本発明
の詳細な説明するために、円形コイルに接するように引
いた仮想線分のなす角度と磁界の誤差との関係を示す線
図、第３図は本発明の他の実施例の縦断面図、第４図は
本発明のもう一つ仙の実施例の縦断面図である。 １．１’　、２．２’　、６．６’　・・・円形コイル
、３・・・巻枠、Ｏ・・・原点、Ｚ・・・中心軸、Ｒ・
・・仮想平面、Ｌ・・・仮想線分。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ち　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　それぞれ中心軸が一致するように配置されると共に、
   前記中心軸上に仮定した原点を含み且つこの中心軸に垂
   直な仮想平面に対称に配置された複数の円形コイルを備
   えたコイル装置において、前記原点から見て軸方向最外
   側端の前記円形コイルの径方向内側の縁と前記原点とを
   結ぶ仮想線分が、前記中心軸に対して略３４．５度以上
   、６３．４度以下の角度範囲に収まるように前記円形コ
   イルを配置したことを特徴とするコイル装置。