JPH0516648B2 - - Google Patents
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- JPH0516648B2 JPH0516648B2 JP61104193A JP10419386A JPH0516648B2 JP H0516648 B2 JPH0516648 B2 JP H0516648B2 JP 61104193 A JP61104193 A JP 61104193A JP 10419386 A JP10419386 A JP 10419386A JP H0516648 B2 JPH0516648 B2 JP H0516648B2
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- magnetic field
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- axis
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/387—Compensation of inhomogeneities
- G01R33/3875—Compensation of inhomogeneities using correction coil assemblies, e.g. active shimming
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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、核磁気共鳴を利用した、イメージン
グ装置などに用いられる磁場補正用コイル装置、
より詳細には、基底磁場の方向を直角座標系のＺ
軸方向にとつたときに前記基底磁場に含まれる前
記Ｚ軸に関する誤差磁場成分を補正するためのリ
ング状コイル対を備えた磁場補正用コイル装置に
関する。
グ装置などに用いられる磁場補正用コイル装置、
より詳細には、基底磁場の方向を直角座標系のＺ
軸方向にとつたときに前記基底磁場に含まれる前
記Ｚ軸に関する誤差磁場成分を補正するためのリ
ング状コイル対を備えた磁場補正用コイル装置に
関する。
（従来の技術）
核磁気共鳴を用いたイメージング装置において
は高均一磁場を必要とする。そのため、基底磁場
を発生するコイル装置は、高均一磁場を発生する
ように設計される。しかし、コイル装置を実際に
励磁してみると、周辺に存在する鉄などの磁性体
の影響により磁場が乱され、誤差磁場成分が生ず
る。このような誤差磁場成分を消去して磁場の均
一度を高めるために用いられるのが磁場補正用コ
イル装置である。
は高均一磁場を必要とする。そのため、基底磁場
を発生するコイル装置は、高均一磁場を発生する
ように設計される。しかし、コイル装置を実際に
励磁してみると、周辺に存在する鉄などの磁性体
の影響により磁場が乱され、誤差磁場成分が生ず
る。このような誤差磁場成分を消去して磁場の均
一度を高めるために用いられるのが磁場補正用コ
イル装置である。
この種の磁場補正用コイル装置については、例
えば“PROCEEDINGS OF THE Tenth
International Cryogenic Engineering
Conference（HELSINKI、1984）”において、
OXFORD社のグループが発表した論文
“SUPERCONDUCTING MAGNETS FOR
NMR IMAGING AND IN−VIVO
SPECTROSCOPY”に記載されている。
えば“PROCEEDINGS OF THE Tenth
International Cryogenic Engineering
Conference（HELSINKI、1984）”において、
OXFORD社のグループが発表した論文
“SUPERCONDUCTING MAGNETS FOR
NMR IMAGING AND IN−VIVO
SPECTROSCOPY”に記載されている。
この論文によれば、Ｚ軸に関して零次からそれ
ぞれの誤差磁場成分H0、H1、H2……を補正する
場合、各成分ごとに補正するために各成分専用の
磁場補正用コイルを用いる。そのため、例えば１
〜４次の磁場補正用コイルをそれぞれ１対、４
対、２対、４対だけ必要とする。
ぞれの誤差磁場成分H0、H1、H2……を補正する
場合、各成分ごとに補正するために各成分専用の
磁場補正用コイルを用いる。そのため、例えば１
〜４次の磁場補正用コイルをそれぞれ１対、４
対、２対、４対だけ必要とする。
（発明が解決しようとする問題点）
従来技術に従い、ある特定の次数成分のみを発
生するコイルを用いて磁場補正を行なおうとする
場合、実際には、わずかながら他の次数成分をも
発生するので、それが補正後の磁場の均一度を低
下させてしまうという不都合がある。また、すで
に述べたように、各次数成分ごとに補正するの
で、特定のひとつの成分のみにするためには、補
正すべき次数成分に応じて非常に多くのコイルが
必要となるという問題がある。
生するコイルを用いて磁場補正を行なおうとする
場合、実際には、わずかながら他の次数成分をも
発生するので、それが補正後の磁場の均一度を低
下させてしまうという不都合がある。また、すで
に述べたように、各次数成分ごとに補正するの
で、特定のひとつの成分のみにするためには、補
正すべき次数成分に応じて非常に多くのコイルが
必要となるという問題がある。
したがつて本発明の目的は、少ないコイル数で
Ｚ軸に関する誤差成分を正確に補正し得る磁場補
正用コイル装置を提供することにある。
Ｚ軸に関する誤差成分を正確に補正し得る磁場補
正用コイル装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の磁場補正用コイル装置は、Ｚ軸に関す
る補正すべき誤差磁場成分の最高次数Nnとして、
１＋Nn／２（ただし、小数点以下は切捨て）対の
補正用リング状コイルを、Ｚ軸方向にＺ軸基準点
を中心としてその両側に対称に、Ｚ軸に関する２
＋Nn次の誤差磁場成分を発生しない位置を含む
ように同軸状に配置したことを特徴とするもので
ある。
る補正すべき誤差磁場成分の最高次数Nnとして、
１＋Nn／２（ただし、小数点以下は切捨て）対の
補正用リング状コイルを、Ｚ軸方向にＺ軸基準点
を中心としてその両側に対称に、Ｚ軸に関する２
＋Nn次の誤差磁場成分を発生しない位置を含む
ように同軸状に配置したことを特徴とするもので
ある。
（作用）
第９図に示すように実効半径rcのリング状コイ
ル１０ＰをＺ軸上の位置Ｚ＝Zcに置いて電流Ｉを
流したとき、Ｚ＝−ΔZの点Ｐに生ずる磁場Ｂは、
真空透磁率をμ0として、Ｚ軸上で Ｂ＝（μ0I・rc 2／２） ×〔rc 2＋（Zc＋ΔZ）2〕-3/2 ＝（μ0I・rc 2／２） ×（rc 2＋Zc 2）-3/2 ×〔１＋（2Zc・ΔZ＋ΔZ2） ÷（rc 2＋Zc 2）〕-3/2 ……(1) となる。ΔZ≒０付近では、(1)式を級数展開する
ことにより Ｂ＝∞ 〓i=0 gi(a)・（ΔZ）i ……(2) ただし、ａ＝Zc／rc と表わすことができる。
ル１０ＰをＺ軸上の位置Ｚ＝Zcに置いて電流Ｉを
流したとき、Ｚ＝−ΔZの点Ｐに生ずる磁場Ｂは、
真空透磁率をμ0として、Ｚ軸上で Ｂ＝（μ0I・rc 2／２） ×〔rc 2＋（Zc＋ΔZ）2〕-3/2 ＝（μ0I・rc 2／２） ×（rc 2＋Zc 2）-3/2 ×〔１＋（2Zc・ΔZ＋ΔZ2） ÷（rc 2＋Zc 2）〕-3/2 ……(1) となる。ΔZ≒０付近では、(1)式を級数展開する
ことにより Ｂ＝∞ 〓i=0 gi(a)・（ΔZ）i ……(2) ただし、ａ＝Zc／rc と表わすことができる。
図示のごとくＺ＝Zcの所にコイル１０Ｐを、ま
た、Ｚ＝−Zcの所にコイル１０Ｍを、すなわち一
対のコイル１０Ｐ，１０ＭをＺ軸上に同軸状に基
準点の両側に対称に配置し、両コイル１０Ｐ，１
０Ｍに同一方向の電流を流すと、(2)式においてｉ
は偶数次のみとなり、簡単化のため以後、gi(a)を
giと表現し、ΔZiをZiと表現することにすれば、 Ｂ＝g0・Z0＋g2・Z2＋g4・Z4 ＋……g2N・Z2N＋g2(N+1)・Z2(N+1) ＋… ……(3) という磁場を発生する。
た、Ｚ＝−Zcの所にコイル１０Ｍを、すなわち一
対のコイル１０Ｐ，１０ＭをＺ軸上に同軸状に基
準点の両側に対称に配置し、両コイル１０Ｐ，１
０Ｍに同一方向の電流を流すと、(2)式においてｉ
は偶数次のみとなり、簡単化のため以後、gi(a)を
giと表現し、ΔZiをZiと表現することにすれば、 Ｂ＝g0・Z0＋g2・Z2＋g4・Z4 ＋……g2N・Z2N＋g2(N+1)・Z2(N+1) ＋… ……(3) という磁場を発生する。
両コイル１０Ｐ，１０Ｍに逆向きの電流を流す
と、(2)式においてｉは奇数次のみとなり、上記と
同様の簡略表現で、 Ｂ＝g1・Z1＋g3・Z3＋g5・Z5 ＋……g2N+1・Z2N+1＋g2(N+1)+1・Z2(N+1)+1 ＋… ……(4) という磁場を発生することになる。
と、(2)式においてｉは奇数次のみとなり、上記と
同様の簡略表現で、 Ｂ＝g1・Z1＋g3・Z3＋g5・Z5 ＋……g2N+1・Z2N+1＋g2(N+1)+1・Z2(N+1)+1 ＋… ……(4) という磁場を発生することになる。
さて、偶数次の磁場Ｂを発生する(3)式におい
て、2N次までの誤差磁場を補正する場合g2(N+1)
＝０となる位置に各コイル対を配置すれば、その
コイル系は２（Ｎ＋１）次の磁場は発生しない。
また、その位置のZY平面上での磁場の軌跡がＺ
軸との間になす角度θjは θj＝π／２−tan-1（g-1 i（０）j） ……(5) で求まる。ただしg-1 i（０）jは、gi(a)＝０となるｊ
個目の解である。
て、2N次までの誤差磁場を補正する場合g2(N+1)
＝０となる位置に各コイル対を配置すれば、その
コイル系は２（Ｎ＋１）次の磁場は発生しない。
また、その位置のZY平面上での磁場の軌跡がＺ
軸との間になす角度θjは θj＝π／２−tan-1（g-1 i（０）j） ……(5) で求まる。ただしg-1 i（０）jは、gi(a)＝０となるｊ
個目の解である。
基底磁場をB0とし、このB0に含まれるＺ軸に
関する2N次までの偶数次の誤差磁場のみを考え、 B0＝g0・Z0＋g2・Z2＋＋g2N・Z2n ……(6) とする。ここで2N＝Nnとして、 Ｎ＋１（＝１＋Nn／２）対のコイルのそれぞれ
が発生する磁場は、ｉ対目のコイルによる磁場の
係数をgi N、ｊ対目のコイル電流をIjとして、 B1＝（g1 0・Z0＋g1 2・Z2＋ … ＋g1 2N・Z2N）I1B2＝（g2 0・Z0 ＋g2 2・Z2＋…＋g2 2N・Z2N）I2 〓 BN+1＝（gN+1 0・Z0＋gN+1 2・Z2 ＋…＋gN+1 2N・Z2N）IN+1 ……(7) となる。したがつて、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）の行
列Ｇを考え、 I1 I2 〓 IN+1＝G-1g0 g2 〓 g2N×（−１） ……(8) ただし、 Ｇ＝g1 0 g2 0…gN+1 0 g1 2 g2 2…gN+Z 2 〓 〓 〓 g1 2N g2 2N…gN+1 2N で決まる電流値I1〜IN+1を各コイル対に通電すれ
ば、2N（＝Nn）次までの誤差を同時に消去する
ことができる。
関する2N次までの偶数次の誤差磁場のみを考え、 B0＝g0・Z0＋g2・Z2＋＋g2N・Z2n ……(6) とする。ここで2N＝Nnとして、 Ｎ＋１（＝１＋Nn／２）対のコイルのそれぞれ
が発生する磁場は、ｉ対目のコイルによる磁場の
係数をgi N、ｊ対目のコイル電流をIjとして、 B1＝（g1 0・Z0＋g1 2・Z2＋ … ＋g1 2N・Z2N）I1B2＝（g2 0・Z0 ＋g2 2・Z2＋…＋g2 2N・Z2N）I2 〓 BN+1＝（gN+1 0・Z0＋gN+1 2・Z2 ＋…＋gN+1 2N・Z2N）IN+1 ……(7) となる。したがつて、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）の行
列Ｇを考え、 I1 I2 〓 IN+1＝G-1g0 g2 〓 g2N×（−１） ……(8) ただし、 Ｇ＝g1 0 g2 0…gN+1 0 g1 2 g2 2…gN+Z 2 〓 〓 〓 g1 2N g2 2N…gN+1 2N で決まる電流値I1〜IN+1を各コイル対に通電すれ
ば、2N（＝Nn）次までの誤差を同時に消去する
ことができる。
同様に奇数次の磁場を発生することができる(4)
式において、2N＋１次までの誤差磁場を補正す
る場合、g2(N+1)+1＝０となる位置に各コイル対を
配置すれば、そのコイル系は２（Ｎ＋１）＋１次の
磁場は発生しない。また、その位置のZY平面上
での軌跡がＺ軸との間になす角度θjは前述の(5)式
で決まる。
式において、2N＋１次までの誤差磁場を補正す
る場合、g2(N+1)+1＝０となる位置に各コイル対を
配置すれば、そのコイル系は２（Ｎ＋１）＋１次の
磁場は発生しない。また、その位置のZY平面上
での軌跡がＺ軸との間になす角度θjは前述の(5)式
で決まる。
ここでも偶数次の場合と同様に基底磁場をB0
とし、そのB0に含まれるＺ軸に関する2N＋１次
までの奇数次の誤差磁場のみを考え、 B0＝g1・Z1＋g3・Z3＋… ＋g2N+1・Z2N+1 ……(9) とする。ここで2N＋１＝Nnとして、Ｎ＋１（＝
（１＋Nn）／２）対のコイルのそれぞれが発生す
る磁場は B1＝g1 1・Z1＋g1 3・Z3＋… ＋g1 2N+1・Z2N+1）I1 B2＝g2 1・Z1＋g2 3・Z3＋… ＋g2 2N+1・Z2N+1）I2 〓 BN+1＝gN+1 1・Z1＋gN+1 3・Z3＋…＋ gN+1 2N+1・Z2N+1）IN+1 ……(10) となる。したがつて、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）の行
列Ｇを考えれば、 I1 I2 〓 IN+1＝G-1g1 g3 〓 g2N+1×（−１） ……(11) ただし、 Ｇ＝g1 1 g2 1…gN+1 1 g1 3 g2 3…gN+1 3 〓 〓 〓 g1 2N+1 g2 2N+1…gN+1 2N+1 で決まる電流値I1〜IN+1を各コイル対に通電すれ
ば、2N＋１（＝Nn）次までの誤差を同時に消去
することができる。
とし、そのB0に含まれるＺ軸に関する2N＋１次
までの奇数次の誤差磁場のみを考え、 B0＝g1・Z1＋g3・Z3＋… ＋g2N+1・Z2N+1 ……(9) とする。ここで2N＋１＝Nnとして、Ｎ＋１（＝
（１＋Nn）／２）対のコイルのそれぞれが発生す
る磁場は B1＝g1 1・Z1＋g1 3・Z3＋… ＋g1 2N+1・Z2N+1）I1 B2＝g2 1・Z1＋g2 3・Z3＋… ＋g2 2N+1・Z2N+1）I2 〓 BN+1＝gN+1 1・Z1＋gN+1 3・Z3＋…＋ gN+1 2N+1・Z2N+1）IN+1 ……(10) となる。したがつて、（Ｎ＋１）×（Ｎ＋１）の行
列Ｇを考えれば、 I1 I2 〓 IN+1＝G-1g1 g3 〓 g2N+1×（−１） ……(11) ただし、 Ｇ＝g1 1 g2 1…gN+1 1 g1 3 g2 3…gN+1 3 〓 〓 〓 g1 2N+1 g2 2N+1…gN+1 2N+1 で決まる電流値I1〜IN+1を各コイル対に通電すれ
ば、2N＋１（＝Nn）次までの誤差を同時に消去
することができる。
以上の通り、2N次までの偶数次の誤差磁場を
補正するために設けられるコイル対数は、2N＝
Nnとして、Ｎ＋１＝１＋Nn／２である。一方、
2N＋１次までの奇数次の誤差磁場を補正するた
めに設けられるコイル対数は、2N＋１次すなわ
ち補正すべき誤差磁場の最高次数をNnとして、
Ｎ＋１＝（１＋Nn）／２が理論上求められる計算
式である。しかし、奇数次の場合の計算式におい
て、これを１＋Nnとすれば0.5だけ大きな数値が
得られるが、0.5を消去すべく小数点を切捨てる
ことにすれば、理論上の計算式によつて求めた値
と同一となる。かくして、奇数次か偶数次かにか
かわりなく、１＋Nn／２という共通の計算式
（ただし、小数点以下切捨て）を用いてコイル対
数を求めることが可能となる。
補正するために設けられるコイル対数は、2N＝
Nnとして、Ｎ＋１＝１＋Nn／２である。一方、
2N＋１次までの奇数次の誤差磁場を補正するた
めに設けられるコイル対数は、2N＋１次すなわ
ち補正すべき誤差磁場の最高次数をNnとして、
Ｎ＋１＝（１＋Nn）／２が理論上求められる計算
式である。しかし、奇数次の場合の計算式におい
て、これを１＋Nnとすれば0.5だけ大きな数値が
得られるが、0.5を消去すべく小数点を切捨てる
ことにすれば、理論上の計算式によつて求めた値
と同一となる。かくして、奇数次か偶数次かにか
かわりなく、１＋Nn／２という共通の計算式
（ただし、小数点以下切捨て）を用いてコイル対
数を求めることが可能となる。
（実施例）
実施例 １
この実施例は、補正すべき誤差磁場を４次まで
の偶数次とした場合である。すなわちNn＝４で
あり、１＋４／２＝３対のリング状コイル１１
Ｐ，１１Ｍ，１２Ｐ，１２Ｍ，１３Ｐ，１３Ｍを
第１図に示すようにＺ軸上の２＋４＝６次の磁場
を発生しない位置に配置する。６次の磁場の項の
係数g6(a)は g6(a)∝（64a6−240a4 ＋120a2−５）÷（１＋a2）15/2 ……(12) となる。この(12)式をグラフ化したものが第２図で
ある。なお、ａは(2)式のところで述べたようにａ
＝Zc／rcである。このグラフからg6(a)＝０となる
ａの値を求め、それに対応する角度をZY平面
（YP０）に示したものが第１図である。図示の
ごとくg6(a)＝０を満足する６本の直線Ｐ１１，Ｐ
１２，Ｐ１３およびＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３が得
られ、各コイル１１Ｐ，１２Ｐ，１３Ｐおよび１
１Ｍ，１２Ｍ，１３Ｍは、その実効半径上の軸方
向中央位置がそれぞれ対応する直線上に位置する
ように配置されている。ちなみに、各直線のＺ軸
からの角度は29.3°、53.7°、77.9°、180−29.3＝
150.7°、180−53.7＝126.3°、180−77.9°＝102.1°
で
ある。
の偶数次とした場合である。すなわちNn＝４で
あり、１＋４／２＝３対のリング状コイル１１
Ｐ，１１Ｍ，１２Ｐ，１２Ｍ，１３Ｐ，１３Ｍを
第１図に示すようにＺ軸上の２＋４＝６次の磁場
を発生しない位置に配置する。６次の磁場の項の
係数g6(a)は g6(a)∝（64a6−240a4 ＋120a2−５）÷（１＋a2）15/2 ……(12) となる。この(12)式をグラフ化したものが第２図で
ある。なお、ａは(2)式のところで述べたようにａ
＝Zc／rcである。このグラフからg6(a)＝０となる
ａの値を求め、それに対応する角度をZY平面
（YP０）に示したものが第１図である。図示の
ごとくg6(a)＝０を満足する６本の直線Ｐ１１，Ｐ
１２，Ｐ１３およびＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３が得
られ、各コイル１１Ｐ，１２Ｐ，１３Ｐおよび１
１Ｍ，１２Ｍ，１３Ｍは、その実効半径上の軸方
向中央位置がそれぞれ対応する直線上に位置する
ように配置されている。ちなみに、各直線のＺ軸
からの角度は29.3°、53.7°、77.9°、180−29.3＝
150.7°、180−53.7＝126.3°、180−77.9°＝102.1°
で
ある。
このように配置した各コイルには基底磁場に含
まれる誤差磁場成分に応じ式(8)によつて決まる同
一方向の電流を流す。これによりＺ軸に関する４
次までの偶数次誤差磁場を同時に補正することが
できる。なお、補正コイル自身は、６次の項を発
生しない位置に配置されているので、６次の項の
誤差磁場を発生することはない。そのため、補正
後の誤差も小さいという特徴がある。
まれる誤差磁場成分に応じ式(8)によつて決まる同
一方向の電流を流す。これによりＺ軸に関する４
次までの偶数次誤差磁場を同時に補正することが
できる。なお、補正コイル自身は、６次の項を発
生しない位置に配置されているので、６次の項の
誤差磁場を発生することはない。そのため、補正
後の誤差も小さいという特徴がある。
実施例 ２
この実施例は、補正すべき誤差磁場を２次まで
の偶数次とした場合である。すなわちNn＝２で
あり、第３図に示すように、１＋２／２＝２対の
リング状コイル１４Ｐ，１４Ｍ，１５Ｐ，１５Ｍ
が、２＋２＝４次の磁場を発生しない位置に配置
されている。４次の磁場の項の係数g4(a)は g4(a)∝（8a4−12a2＋１） ÷（１＋a2）11/2 ……(13) となる。これからg4(a)＝０となる位置を求めて図
示したものが第３図である。この場合はg4(a)＝０
を満足する４本の直線Ｐ１４，Ｍ１４，Ｐ１５，
Ｍ１５上に２対のコイル１４Ｐ，１４Ｍ，１５
Ｐ，１５Ｍが配置される。各直線のＺ軸からの角
度は40.1°、139.9°、73.4°、106.6°である。
の偶数次とした場合である。すなわちNn＝２で
あり、第３図に示すように、１＋２／２＝２対の
リング状コイル１４Ｐ，１４Ｍ，１５Ｐ，１５Ｍ
が、２＋２＝４次の磁場を発生しない位置に配置
されている。４次の磁場の項の係数g4(a)は g4(a)∝（8a4−12a2＋１） ÷（１＋a2）11/2 ……(13) となる。これからg4(a)＝０となる位置を求めて図
示したものが第３図である。この場合はg4(a)＝０
を満足する４本の直線Ｐ１４，Ｍ１４，Ｐ１５，
Ｍ１５上に２対のコイル１４Ｐ，１４Ｍ，１５
Ｐ，１５Ｍが配置される。各直線のＺ軸からの角
度は40.1°、139.9°、73.4°、106.6°である。
各コイル対には基底磁場に含まれる誤差磁場成
分に応じ式(8)によつて決まる電流を流す。このよ
うにして２次までの偶数次誤差磁場を補正するこ
とができる。
分に応じ式(8)によつて決まる電流を流す。このよ
うにして２次までの偶数次誤差磁場を補正するこ
とができる。
実施例 ３
この実施例は、補正すべき誤差磁場を６次まで
の偶数次とした場合である。この場合はNn＝６
であり、１＋６／２＝４対のコイル１６Ｐ，１６
Ｍ，１７Ｐ，１７Ｍ，１８Ｐ，１８Ｍ，１９Ｐ，
１９Ｍが第４図に示すように２＋６＝８の次の磁
場を発生しない位置に配置される。８次の磁場の
項の係数g8(a)は g8(a)∝（128a8−896a6 ＋1134a4−280a2＋７） ÷（１＋a2）19/2 ……(14) となる。これからg8(a)＝０となる位置を求めて図
示したものが第４図である。この場合、g8(a)＝０
を満足する８本の直線Ｐ１６，Ｍ１６，Ｐ１７，
Ｍ１７，Ｐ１８，Ｍ１８，Ｐ１９，Ｍ１９上に４
対のコイルが配置され、各直線のＺ軸からの角度
はそれぞれ23.2°、156.8°、42.0°、138.0°、61.8°
、
118.2°、80.5°、99.5°である。このように配置され
た各コイルに式(8)によつて決まる電流を流すこと
により６次までの偶数次誤差磁場成分を補正する
ことができる。
の偶数次とした場合である。この場合はNn＝６
であり、１＋６／２＝４対のコイル１６Ｐ，１６
Ｍ，１７Ｐ，１７Ｍ，１８Ｐ，１８Ｍ，１９Ｐ，
１９Ｍが第４図に示すように２＋６＝８の次の磁
場を発生しない位置に配置される。８次の磁場の
項の係数g8(a)は g8(a)∝（128a8−896a6 ＋1134a4−280a2＋７） ÷（１＋a2）19/2 ……(14) となる。これからg8(a)＝０となる位置を求めて図
示したものが第４図である。この場合、g8(a)＝０
を満足する８本の直線Ｐ１６，Ｍ１６，Ｐ１７，
Ｍ１７，Ｐ１８，Ｍ１８，Ｐ１９，Ｍ１９上に４
対のコイルが配置され、各直線のＺ軸からの角度
はそれぞれ23.2°、156.8°、42.0°、138.0°、61.8°
、
118.2°、80.5°、99.5°である。このように配置され
た各コイルに式(8)によつて決まる電流を流すこと
により６次までの偶数次誤差磁場成分を補正する
ことができる。
実施例 ４
この実施例は、補正すべき誤差磁場を３次まで
（Nn＝３）の奇数次とした場合である。この場合
はINT（１＋３／２）＝２（ただし、INTは演算結
果の小数点以下を切捨てて整数化するための演算
子とする）対のリング対コイル２１Ｐ，２１Ｍ，
２２Ｐ，２２Ｍが第５図に示すように２＋３＝５
次の磁場を発生しない位置に配置される。５次の
磁場の項の係数g5(a)は g5(a)∝ａ（8a4−20a2＋５） ÷（１＋a2）13/2 ……(15) となる。この(15)式をグラフ化したものが第６図で
あり、g5(a)＝０を満足する点から求められる４本
の直線Ｐ２１，Ｍ２１，Ｐ２２，Ｍ２２上にコイ
ル２１Ｐ，２１Ｍ，２２Ｐ，２２Ｍがそれぞれ配
置されている。各直線のＺ軸からの角度は33.9°、
146.1°、62.0°、118.0°である。
（Nn＝３）の奇数次とした場合である。この場合
はINT（１＋３／２）＝２（ただし、INTは演算結
果の小数点以下を切捨てて整数化するための演算
子とする）対のリング対コイル２１Ｐ，２１Ｍ，
２２Ｐ，２２Ｍが第５図に示すように２＋３＝５
次の磁場を発生しない位置に配置される。５次の
磁場の項の係数g5(a)は g5(a)∝ａ（8a4−20a2＋５） ÷（１＋a2）13/2 ……(15) となる。この(15)式をグラフ化したものが第６図で
あり、g5(a)＝０を満足する点から求められる４本
の直線Ｐ２１，Ｍ２１，Ｐ２２，Ｍ２２上にコイ
ル２１Ｐ，２１Ｍ，２２Ｐ，２２Ｍがそれぞれ配
置されている。各直線のＺ軸からの角度は33.9°、
146.1°、62.0°、118.0°である。
式(15)においては、ａ＝０すなわちZc＝０もg5(a)
＝０の解となるが、その位置（同一位置）に本発
明に従つて互いに逆向きの電流を流す一対のコイ
ルを置くことは無意味なことである。したがつ
て、このａ＝０の位置は解から除外する訳であ
る。
＝０の解となるが、その位置（同一位置）に本発
明に従つて互いに逆向きの電流を流す一対のコイ
ルを置くことは無意味なことである。したがつ
て、このａ＝０の位置は解から除外する訳であ
る。
このようにして位置決めされた２対のコイルに
は基底磁場に含まれる誤差磁場成分に応じ式(11)に
よつて決まる電流を逆向きに流す。これによりＺ
軸に関する３次までの奇数次誤差磁場成分を同時
に補正することができる。なお、偶数次の場合
（実施例１〜３）と同様に、この場合もNn＋２＝
５次の項を発生しない位置に配置しているので、
各補正コイル自身は５次の項の誤差磁場を発生す
ることはない。そのため補正後の誤差も小さい。
は基底磁場に含まれる誤差磁場成分に応じ式(11)に
よつて決まる電流を逆向きに流す。これによりＺ
軸に関する３次までの奇数次誤差磁場成分を同時
に補正することができる。なお、偶数次の場合
（実施例１〜３）と同様に、この場合もNn＋２＝
５次の項を発生しない位置に配置しているので、
各補正コイル自身は５次の項の誤差磁場を発生す
ることはない。そのため補正後の誤差も小さい。
実施例 ５
この実施例は、補正すべき誤差磁場を５次まで
（Nn＝５）の奇数次とした場合である。この場合
はINT（１＋５／２）＝３対のコイル２３Ｐ，２
３Ｍ，２４Ｐ，２４Ｍ，２５Ｐ，２５Ｍが５＋２
＝７次の磁場を発生しない位置に配置される。７
次の磁場の項の係数g7(a)は g7(a)∝ａ（64a6−336a4 ＋280a2−35）÷（１＋a2）17/2 ……(16) となる。これからg7(a)＝０となる位置を求めて図
示したものが第７図である。g7(a)＝０を満足する
６本の直線Ｐ２３，Ｍ２３，Ｐ２４，Ｍ２４，Ｐ
２５，Ｍ２５上に３対６組のリング状コイルが配
置されており、各直線Ｚ軸からの角度はそれぞれ
25.9°、154.1°、47.4°、132.6°、68.7°、111.3°
であ
る。このように配置された各コイル対に式(11)によ
つて決まる電流を逆向に流すことによつて５次ま
での奇数次誤差磁場を同時に補正することができ
る。
（Nn＝５）の奇数次とした場合である。この場合
はINT（１＋５／２）＝３対のコイル２３Ｐ，２
３Ｍ，２４Ｐ，２４Ｍ，２５Ｐ，２５Ｍが５＋２
＝７次の磁場を発生しない位置に配置される。７
次の磁場の項の係数g7(a)は g7(a)∝ａ（64a6−336a4 ＋280a2−35）÷（１＋a2）17/2 ……(16) となる。これからg7(a)＝０となる位置を求めて図
示したものが第７図である。g7(a)＝０を満足する
６本の直線Ｐ２３，Ｍ２３，Ｐ２４，Ｍ２４，Ｐ
２５，Ｍ２５上に３対６組のリング状コイルが配
置されており、各直線Ｚ軸からの角度はそれぞれ
25.9°、154.1°、47.4°、132.6°、68.7°、111.3°
であ
る。このように配置された各コイル対に式(11)によ
つて決まる電流を逆向に流すことによつて５次ま
での奇数次誤差磁場を同時に補正することができ
る。
実施例 ６
この実施例は、実施例５と同様に７次までの奇
数時の誤差磁場を補正する場合のコイル配置に関
する例であるが、実施例５（第７図）ではすべて
同一半径のコイルを用いるのに対し、ここでは異
なる半径のコイルを用いている点が実施例５と異
なる。(16)式は実施例５の場合と同一であり、した
がつて６本の直線Ｐ２６，Ｐ２７，Ｐ２８，Ｍ２
６，Ｍ２７，Ｍ２８はそれぞれ第７図の直線Ｐ２
３，Ｐ２４，Ｐ２５，Ｍ２３，Ｍ２４，Ｍ２５と
同じ傾斜角度を持つている。ただし、コイル半径
の相違により個々のコイルのＺ軸方向の位置は第
７図の場合とは異なつている。しかし、いずれに
しても各コイルの実効半径がそれぞれの直線上に
位置している点においては第７図の場合と同一で
ある。この実施例によつても第７図のものと同一
の作用効果を達成することができる。なお、コイ
ル半径の小さい方が補正磁場空間に近くなるた
め、補正のために必要となる起磁力が小さくてす
むという利点がある。
数時の誤差磁場を補正する場合のコイル配置に関
する例であるが、実施例５（第７図）ではすべて
同一半径のコイルを用いるのに対し、ここでは異
なる半径のコイルを用いている点が実施例５と異
なる。(16)式は実施例５の場合と同一であり、した
がつて６本の直線Ｐ２６，Ｐ２７，Ｐ２８，Ｍ２
６，Ｍ２７，Ｍ２８はそれぞれ第７図の直線Ｐ２
３，Ｐ２４，Ｐ２５，Ｍ２３，Ｍ２４，Ｍ２５と
同じ傾斜角度を持つている。ただし、コイル半径
の相違により個々のコイルのＺ軸方向の位置は第
７図の場合とは異なつている。しかし、いずれに
しても各コイルの実効半径がそれぞれの直線上に
位置している点においては第７図の場合と同一で
ある。この実施例によつても第７図のものと同一
の作用効果を達成することができる。なお、コイ
ル半径の小さい方が補正磁場空間に近くなるた
め、補正のために必要となる起磁力が小さくてす
むという利点がある。
なお、本実施例の異半径コイルを用いる考え方
は、すでに述べた実施例１〜４にも応用すること
ができる。
は、すでに述べた実施例１〜４にも応用すること
ができる。
以上述べたように本発明によれば、より少ない
コイル数で、Ｚ軸に関する偶数次または奇数次の
誤差磁場を正確に補正することができる。
コイル数で、Ｚ軸に関する偶数次または奇数次の
誤差磁場を正確に補正することができる。
なお本発明のコイル装置は常電導コイルで構成
できるのはもちろん、超電導コイルによつても構
成することができる。
できるのはもちろん、超電導コイルによつても構
成することができる。
第１図、第３図、第４図、第５図、第７図、第
８図はそれぞれ本発明の異なる実施例におけるリ
ング状コイルの配置位置を示す縦断面図、第２
図、第６図はそれぞれ第１図、第５図のコイル配
置を決定するための関数を示すグラフ、第９図は
本発明の原理を説明するための一対のリング状コ
イルの縦断面図である。 １１Ｐ〜１９Ｐ，１１Ｍ〜１９Ｍ，２１Ｐ〜２
８Ｐ，２１Ｍ〜２８Ｍ……リング状コイル。
８図はそれぞれ本発明の異なる実施例におけるリ
ング状コイルの配置位置を示す縦断面図、第２
図、第６図はそれぞれ第１図、第５図のコイル配
置を決定するための関数を示すグラフ、第９図は
本発明の原理を説明するための一対のリング状コ
イルの縦断面図である。 １１Ｐ〜１９Ｐ，１１Ｍ〜１９Ｍ，２１Ｐ〜２
８Ｐ，２１Ｍ〜２８Ｍ……リング状コイル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基底磁場の方向を直角座標系のＺ軸方向にと
つたときに前記基底磁場に含まれる前記Ｚ軸に関
する誤差磁場成分を補正するためのリング状コイ
ル対を備えた磁場補正用コイル装置において、前
記Ｚ軸に関する補正すべき誤差磁場成分の最高次
数をNnとして、１＋Nn／２（ただし、小数点以
下は切捨て）対の補正用リング状コイルを、前記
Ｚ軸方向にＺ軸基準点を中心としてその両側に対
称に、Ｚ軸に関する２＋Nn次の誤差磁場成分を
発生しない位置を含むように同軸状に配置したこ
とを特徴とする磁場補正用コイル装置。 ２ ２次以下の偶数次誤差磁場成分を補正するた
めに２対のリングコイルが設けられ、これらのリ
ング状コイルは、その実効半径上の軸方向中央位
置と前記Ｚ軸基準点とを結ぶ面が前記Ｚ軸との間
にそれぞれほぼ40.1°、73.4°、106.6°、139.9°の角
度をなすように配置されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の磁場補正用コイル装
置。 ３ ４次以下の偶数次誤差磁場成分を補正するた
めに３対のリング状コイルから設けられ、これら
のリング状コイルは、その実効半径上の軸方向中
央位置と前記Ｚ軸基準面の中心とを結ぶ面が前記
Ｚ軸との間にそれぞれほぼ29.3°、53.7°、77.9°、
102.1°、126.3°、150.7°の角度をなすように配置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の磁場補正用コイル装置。 ４ ６次以下の偶数次誤差磁場成分を補正するた
めに４対のリング状コイルが設けられ、これらの
リング状コイルは、その実効半径上の軸方向中央
位置と前記Ｚ軸基準面の中心とを結ぶ面が前記Ｚ
軸との間にそれぞれほぼ23.2°、42.0°、61.8°、
80.5°、99.5°、118.2°、138.0°、156.8°の角度を
なす
ように配置されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の磁場補正用コイル装置。 ５ ３次の誤差磁場成分を補正するために２対の
リング状のコイルが設けられ、これらのリング状
コイルは、その実効半径上の軸方向中央位置と前
記Ｚ軸基準面の中心とを結ぶ面が前記Ｚ軸との間
にそれぞれほぼ33.9°、62.0°、118.0°、146.1°の角
度をなすように配置されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の磁場補正用コイル装
置。 ６ ５次以下の奇数次誤差磁場成分を補正するた
めに３対のリング状コイルが設けられ、これらの
リング状コイルは、その実効半径上の軸方向中央
位置と前記Ｚ軸との間にそれぞれほぼ25.9°、
47.4°、68.7°、111.3°、132.6°、154.1°の角度を
なす
ように配置されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の磁場補正用コイル装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104193A JPS62264606A (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 磁場補正用コイル装置 |
| US07/046,181 US4768009A (en) | 1986-05-07 | 1987-05-05 | Coil arrangement for correction of magnetic field |
| EP87106538A EP0244843B1 (en) | 1986-05-07 | 1987-05-06 | Coil arrangement for correction of magnetic field |
| DE8787106538T DE3772616D1 (de) | 1986-05-07 | 1987-05-06 | Spulenanordnung zum korrigieren eines magnetfeldes. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104193A JPS62264606A (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 磁場補正用コイル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62264606A JPS62264606A (ja) | 1987-11-17 |
| JPH0516648B2 true JPH0516648B2 (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=14374146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61104193A Granted JPS62264606A (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 磁場補正用コイル装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4768009A (ja) |
| EP (1) | EP0244843B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62264606A (ja) |
| DE (1) | DE3772616D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3730148A1 (de) * | 1987-09-09 | 1989-03-30 | Bruker Medizintech | Verfahren zum erzeugen von spin-echo-impulsfolgen mit einem kernspin-tomographen und zur durchfuehrung des verfahrens ausgebildeter kernspin-tomograph |
| NL9001300A (nl) * | 1990-06-08 | 1992-01-02 | Koninkl Philips Electronics Nv | Magneetstelsel voor magnetische resonantie. |
| US5270831A (en) * | 1990-09-14 | 1993-12-14 | Eastman Kodak Company | Storage and playback of digitized images in digital database together with presentation control file to define image orientation/aspect ratio |
| US5410287A (en) * | 1994-04-05 | 1995-04-25 | General Electric Company | Open MRI magnet with uniform magnetic field |
| JP3847079B2 (ja) * | 2000-11-21 | 2006-11-15 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | Ｍｒｉ装置 |
| US20030079334A1 (en) * | 2001-10-29 | 2003-05-01 | Minfeng Xu | Magnetic homogeneity design method |
| DE102004007291B4 (de) * | 2004-02-14 | 2006-09-21 | Bruker Biospin Gmbh | Hybrid-Magnetanordnung |
| GB0712421D0 (en) * | 2007-06-26 | 2007-08-08 | Oxford Instr Plc | Magnet system for use in magnetic resonance imaging |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2070254B (en) * | 1980-01-21 | 1984-10-17 | Oxford Instr Group Ltd | Nuclear magnetic resonance apparatus and methods |
| FI70752C (fi) * | 1983-05-20 | 1986-10-06 | Instrumentarium Oy | Spolsystem foer aostadkommande av homogent magnetfaelt |
| JPS60194339A (ja) * | 1984-03-15 | 1985-10-02 | Toshiba Corp | 核磁気共鳴装置 |
| JPS60229311A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-14 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 磁場発生用コイル |
| US4506247A (en) * | 1984-05-23 | 1985-03-19 | General Electric Company | Axisymmetric correction coil system for NMR magnets |
| US4500860A (en) * | 1984-07-05 | 1985-02-19 | General Electric Company | Winding support and method for NMR magnet axisymmetric correction coils |
| US4523166A (en) * | 1984-10-19 | 1985-06-11 | General Electric Company | Optimal field inhomogeneity correction coil operation for NMR magnets |
| GB8500248D0 (en) * | 1985-01-04 | 1985-02-13 | Oxford Magnet Tech | Solenoids |
| US4658229A (en) * | 1985-05-10 | 1987-04-14 | Ga Technologies Inc. | Magnet system providing a region of substantially homogeneous field strength |
-
1986
- 1986-05-07 JP JP61104193A patent/JPS62264606A/ja active Granted
-
1987
- 1987-05-05 US US07/046,181 patent/US4768009A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-06 DE DE8787106538T patent/DE3772616D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-06 EP EP87106538A patent/EP0244843B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3772616D1 (de) | 1991-10-10 |
| EP0244843A3 (en) | 1989-11-08 |
| JPS62264606A (ja) | 1987-11-17 |
| EP0244843B1 (en) | 1991-09-04 |
| EP0244843A2 (en) | 1987-11-11 |
| US4768009A (en) | 1988-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |