JPH0628206B2 - Ｎｍｒ作像装置用に適した電気コイルおよびその製造方法 - Google Patents

Ｎｍｒ作像装置用に適した電気コイルおよびその製造方法

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JPH0628206B2
JPH0628206B2 JP59230482A JP23048284A JPH0628206B2 JP H0628206 B2 JPH0628206 B2 JP H0628206B2 JP 59230482 A JP59230482 A JP 59230482A JP 23048284 A JP23048284 A JP 23048284A JP H0628206 B2 JPH0628206 B2 JP H0628206B2
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Description

【発明の詳細な説明】 開示の背景 この発明は全般的に磁界を発生する電気コイルの製造に
関する。更に具体的に云えば、この発明は円筒の様な面
に電流が連続的に分布するコイル並びに電気回路を全般
的に構成する食刻（エッチング）方法に関する。
こゝに説明する方法は核磁気共鳴（ＮＭＲ）全身作像装
置に使う為に横勾配磁界コイルを構成することを特に対
象としている。然し、横勾配磁界コイルに関する以下の
説明は例にすぎないことを承知されたい。この発明の方
法は他のコイルの構成にも同じ様に用いることが出来
る。例えばＮＭＲ作像の分野では、この発明はシム・コ
イルの構成にも同じ様に用いることが出来る。更にこの
発明の用途はＮＭＲ装置に制約されず、回路の設計の一
部分として、１つの面内での連続的な電流分布を用いる
任意の場合に用いることが出来る。然し、この発明の方
法の完全な１つの例を挙げる為に、ＮＭＲ作像装置の条
件並びにこの装置に横勾配コイルを使う場合について説
明する。
最近、核磁気共鳴現象が人間の内部の解剖学的な部分の
医学用断層写真像を構成する為に有利に用いることが出
来ることが判った。従来、ＮＭＲ方法は、物質のサンプ
ルに存在する種々の原子成分を同定する為に、化学の分
野では長年にわたって用いられて来たが、この技術を作
像に応用したことは比較的最近のことである。現在、こ
の医療並びに診断用の応用が数多く且つ重要なものがあ
ると思われる。ＮＭＲ作像方法は、人間並びに動物の生
理学的な過程並びに代謝過程、特に燐並びに燐含有化合
物を利用する過程に関する、これまで利用することの出
来なかった情報を医者、診断技師並びにその他の医療職
員に提供することが出来ると思われる。
正しく動作する為には、使う装置は、典型的には患者又
は被検体をその中に配置する円筒形容積内で、幾つかの
別々の磁界を発生することが出来なければならない。こ
の発明はこういう１つの磁界を形成することを対象とす
る。例えば、患者用の円筒形容積の軸線に沿った向きの
強くて一定の磁界を発生することが必要である。約0.04
乃至1.5テスラ又はそれ以上の磁界が、こういう一定磁
界を構成するものとして考えられている。更に、縦方向
又はｚ軸方向の強い一定磁界に重畳して、縦方向、即
ち、ｚ軸方向の位置情報を供給する為に、ずっと小さい
ｚ軸勾配磁界が設けられる。円筒の軸線に対して垂直な
平面内の位置情報を得る為には、この他に２つの磁界が
発生される。１つは「ｘ軸勾配」と呼ばれ、∂Ｂｚ／∂
ｘが一定になる磁界Ｂを発生する。他方は「ｙ軸勾配」
と呼ばれ、∂Ｂｚ／∂ｙが一定になる様な磁界Ｂを発生
する。普通のデカルト座標系と同じく、ｘ軸及びｙ軸の
方向は互いに直交している。この発明の目的は、この様
な横方向勾配磁界を発生するのに特に役立つ巻線パター
ンを提供することである。
ＮＭＲ用の普通に使われる横勾配コイルの設計は、医療
診断用の寸法の大きなＮＭＲ装置の構成並びに設計では
なく、小さなサンプルの化学的な評価を対象とした設計
に基づいている。例えば米国特許第3,622,869号には、
円筒形コイル巻型の局限された中心領域のみに所望の程
度の直線を持つサドル形コイル構造が記載されている。
同様に1969年にペンシルバニア州の第10回年次実験ＮＭ
Ｒ会議でＪ．ダドックが発表した論本「超導電ソレノイ
ド用のシム・コイル」には、同じ様なコイルが記載され
ている。こういうコイルは、それが発生する磁界が医療
用診断用に希望する性質を持つていない点で不十分であ
る。
これらは、コイルを巻装する円筒型巻型に較べて小さい
サンプルに対しては満足し得るが、サンプルが円筒形コ
イル巻型の壁に接近する程大きい場合は役に立たない。
ＮＭＲ作像がそういう場合である。こういうコイルの特
定の欠点は、磁界が逆転する程実際に直線性からずれる
点が存在することである。この為、作像しようとする物
体がこの点を越える時、何時でも起るアリアシングとい
う望ましくない影響を招く。医療用診断の場合のこうい
う影響が望ましくないことを例によって説明すると、ア
リアシングによって、例えば肝臓部分の像の一部分が例
えば腎臓の像に重なり、この為に貴重なデータがぼやけ
る。従来用いられていた横勾配コイルの別の望ましくな
い特徴は、局部的な領域に電流を集中する傾向があるこ
とである。この為にコイルのインダクタンスが増加し、
高速で変化する磁界勾配を発生する能力が低下すること
である。ＮＭＲ作像用には、コイルのインダクタンス及
び抵抗値を出来るだけ小さく抑えるべきであることが判
っている。
別の横勾配コイルの設定がロバート・ジョンサザランド
の博士論文に提案されている。この論文には、無限に長
い円筒という仮定に基づいて設計された一組のコイルが
記載されている。この設計は、実際にも、採用した数学
的なモデルの枠組の中でも、満足し得る電流の帰路が得
られない点で、欠点がある。
従って、インダクタンスを下げる様に分布した電流に基
づいて設計されていて、直線性の高い横勾配磁界を発生
し得ると共に、実際的な寸法が構成し易い様になってい
る横勾配コイルに対する要望があることが判る。
発明の要約 この発明の好ましい実施例では、円筒の様な面に連続的
に分布するものとして電流を特定した電気回路を作る方
法が、特定した電流の分布に対応する電流の流線を決定
し、絶縁基板に装着した導電層から導電材料の細い線を
除去する工程から成り、この細い線が電流の流線に対応
する。
この発明の特定の１実施例では、横勾配コイルが、円筒
形コイル巻型と、方位方向並びに軸方向の両方に配置さ
れた４組の巻線ループとを有する。各組のループは特定
の表面電流密度λ（φ，ｚ）を発生する様な形になって
いる。こゝでｚはコイル巻型上の軸方向の位置の目安で
あり、φは方位角である。電流密度λ（φ，ｚ）はベク
トル量であり、特定の角度成分λφ（φ，ｚ）及び縦方
向成分λｚ（φ，ｚ）を持っている。（特にλφ（φ，
ｚ）及びλｚ（φ，ｚ）が第12図に一番よく示されてお
り、これは後で説明する。）電流密度の成分は無次元の
形状関数σφ（φ，ｚ）及びσｚ（φ，ｚ）で述べる場
合が多い。こういう関数はλφ（φ，ｚ）及びλ
ｚ（φ，ｚ）から、コイルにある全アンペアターン数で
除すことによって求められる。
この発明の別の実施例では、最初に述べた組と同じ形を
持つ２番目の４組の巻線ループが同じコイル巻型上に配
置されているが、最初に述べた各組に対して直角の向き
になっている。この様な横勾配コイルの組の１対によ
り、空間的な弁別の為のｘ及びｙ方向の勾配磁界が発生
される。
この発明の方法で製造される横勾配コイルは可撓性の絶
縁配線板に製造して、円筒の周りの適当な位置並びに向
きに巻付けるのが便利である。この様な１つの食刻コイ
ルを製造する為、透明な基板の上に電流の流線の図面を
計算機制御によって作製する。次に最初の図面の（写真
で云う）ネガとなる第２の基板を用意する。第２のシー
トをマスクとして使ってコイルを食刻する時、元の電流
の流線に対応する細い線が食刻によって除去される。残
りの材料が抵抗値の小さいコイルを形成する。
従って、この発明の目的は、電気回路、特に当該コイル
によって発生される磁界が特定された連続的な表面電流
分布に従って正確に決定される様なコイルを製造する方
法を提供することである。
この発明の別の目的は、ＮＭＲ作像装置用の横勾配コイ
ル並びにその他のコイルを提供することである。
この発明の別の目的は、ＮＭＲ作像勾配コイルを製造す
る方法を提供することである。
この発明の別の目的は、像の望ましくない人為効果（ア
ーティファクト）、特にアリアシング効果による人為効
果が発生するのをなくす様に、高レベルの磁界の直線性
を持つ横勾配コイルを提供することである。
最後に、この発明の目的は、高度の一様性を以て直線的
に変化する横勾配磁界を発生する様な電流分布を円筒面
に作ることである。
この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且つ明確に
記載してあるが、この発明の構成、作用並びにその他の
目的及び利点は、以下図面について説明する所から、更
によく理解されよう。
発明の詳しい説明 第１図はＮＭＲ作像装置で横勾配磁界コイルの構成に普
通使われる形を全般的に示している。特に第１図に示す
コイル巻装パターンは、円筒形巻型30の軸方向の成分を
持つ磁界を発生する様になっていて、この方向の磁界成
分Ｂｚが、円筒軸線と垂直な方向に一様な直線的な変化
を示す様になっている。図示の様なコイルの構成では、
数字の２ａで示したコイルの直径を表わす直径線と、縦
軸線の両方に対して略垂直な方向に測定して、磁界が直
線的に変化する様な勾配磁界が発生される。即ち、この
明細書では、コイル巻型の半径をａで表わす。コイル巻
型の長さをＬで表わす。半径ａ及び長さＬは、ｚ軸又は
円筒に沿った距離をこの明細書では典型的に円筒半径ａ
の倍数で測るので、この発明の以下の説明では重要なパ
ラメータである。第１図に示すコイル・パターンが発生
する磁界は、磁界の所望の程度の直線性を近似するにす
ぎない。
それでも、第１図に示した全体的な巻線パターンを理解
することが、この発明の構成並びに利点を考えるのに役
立つ。例えば横勾配コイルがサドル形に配置されている
ことが判る。各々の別々のコイル20a,20b,20c,20dがコ
イル巻型30の一部分の周りに巻装されている。４つのコ
イルが用いられていること、並びにそれらが３通りに対
称性を持つ様に配置されていることが判る。第１に、コ
イルは円筒軸線又は軸に対して対称的に配置されてい
る。第２に、コイルはｘ軸に垂直な平面に対して鏡像の
対称性を持っている。第３に、図示のコイルはｙ軸方向
の勾配を発生する様な形である為、ｙ軸に対して垂直な
平面即ちｘ−ｚ平面に対しても鏡像の対称性を持ってい
る。従って、横勾配磁界を発生する為に用いるコイルは
全般的に、第１図に示す様に高度の対称的な配置で異な
る４象限に配置されている。
円筒の面は平面と同長であり、平面像で表わす方が一般
的に便利であるから、こゝではこの発明のコイルの構成
を、円筒形コイル巻型又は心棒に巻付ける前の、平面状
に配置されている時の特別に設計されたコイルが示すパ
ターンによって説明する。このことを念頭において第２
図を参照されたい。第２図には、第１図のコイルを展い
た平面状のパターンが示されている。特に第２図は、４
つのコイル内での所望の電流の流れの方向を示してい
る。勿論、これらの４つのコイル全部に於ける電流の方
向を逆にしても、この発明の作用に悪影響はない。更
に、第２図には破線のコイル20a′,20b′,20c′,20d′
で表わした別の巻線パターンも示されている。下側の横
軸には、コイルの半径ａを単位として測った目盛が示さ
れている。第１図のコイル巻型の円周方向の距離並びに
位置が第２図の左側の縦軸に線形に示されている。これ
は、第１図に示したゼロ（天辺）位置から始まって、ラ
ジアンで測ったコイル巻型30の円周に沿った位置を表わ
す。円周の１／４の弧長を角度π／２で表わしてあり、
円周全体は２πラジアンである。こうして第２図に示す
様な平面状の形を用いて、横勾配磁界コイルのコイル巻
線パターンを示し易くする。第１図は物理的な構成を一
層正確に示しているが、第２図に示す様に、コイルを矩
形で説明する方が、第１図に示した弯曲パターンよりも
ずっと判り易いことが理解されよう。然し、この発明の
コイル巻線パターンを典型的に平面状で図面に示すの
は、例示を容易にすると共に判り易くする為であって、
これらのコイルがコイル巻型30の周りに巻かれること又
はその上に直接的に形成されることを承知されたい。そ
れでも、この発明のコイルを可撓性印刷配線板の材料の
上に配置し、その後可撓性印刷配線板を適当な直径を持
つ円筒の周りに巻付けるのが効用があることが理解され
よう。更に、この発明の巻線パターンを適当なコイル巻
型の上に直接的に形成することも可能である。
第２図は４つのコイル20a,20b,20c,20dの各々に１個の
ループを示しているが、多重ターン・コイルを用いるの
が典型的であることを全般的に承知されたい。ターン数
並びに電流は所望の磁界強度が得られる様に選ぶ。この
発明について磁界強度を説明する時、関心が持たれる磁
界は磁界のｚ成分Ｂｚ、即ち円筒軸線の方向の磁界であ
ることを承知されたい。一般的にこの磁界は円筒容積内
の位置に関係する。然し磁界Ｂｚは大きな一定の成分Ｂ
ｏを持っている。これは典型的には超電導磁石、抵抗性
磁石又は永久磁石によって発生される。ＮＭＲ作像装置
では、Ｂｏは典型的には約0.04乃至2.0テスラ又はそれ
以上である。然し、この発明のコイルが横勾配を希望す
る任意の装置に用いることが出来ることを承知された
い。
第１図及び第２図に示した巻線パターンから、第２図で
水平方向に、即ち第１図で円筒軸線と平行に流れる電流
は、円筒容積内の磁界のｚ成分に対する寄与が全くない
ことが判る。この方向の磁界に対する寄与は、第２図に
垂直の矢印で示した電流、即ち、第１図に示した巻線の
弓形部分を通る電流によって発生される。従って、こう
いう導体の電流が、第１図及び第２図に示した巻線で、
磁界のｚ成分の性格を決定することが判る。然し、第１
図及び第２図の巻線によって発生される磁界のｚ成分
は、非直線性及びアリアシングに関係する幾つかの問題
の影響を受ける。更に、この発明を理解するには、表面
電流密度の分布によって第２図の巻線パターンを説明す
るのが極めて有用である。以下この発明を、所望の直線
的な磁界勾配を発生するのに必要な表面電流分布につい
て説明する。例えば、第２図の線φ＝πを考え、正規化
座標ｚ／ａで測った縦方向の位置の関数として、この線
と交差する電流密度を考えると、第３図に示す曲線が得
られる。第３図は、縦方向の位置の関数としての、電流
密度の円周方向成分又はφ成分のグラフである。即ち、
第３図は、線φ＝πと交差する４つの電流の矢印に対応
して、電流密度の４つの集中箇所があることを示してい
る。第３図に示した電流密度の各々の集中箇所は、図示
のコイルが一般的には有限の幅を持つパターンで配置さ
れた複数個のターンで構成されることを反映して、有限
の幅を持っている。
磁界Ｂｚを特徴づける便利な方法は、磁界を（数学的
に）体球関数で展開することであることが判った。こゝ
で考える装置の対称性の為、この展開にいろいろ簡略化
を加えることが出来、この為Ｂｚは次の様に表わすこと
が出来る。
特にこの式は、横方向に測定した位置ｘの関数として、
即ち円筒形の縦軸線ｚに対して垂直な方向に、Ｂｚが変
化することを示している。一般的にｘは−ａ及び＋ａの
間で変化する。Ｂｚは普通のテーラー級数展開で次の様
に展開することも出来る。
このテーラー級数展開の結果が、第１図及び第２図の巻
線パターンに対し、第４図に示されている。特に第４図
は、正規化した横座標ｘ／ａの関数として、磁界Ｂｚの
ｚ成分の正規化したグラフである。更に、第４図のグラ
フの縦軸は因数のＧｘａで正規化してある。こゝでＧｘ
はｘ方向の磁界Ｂｚの勾配、即ち、Ｇｘ＝∂Ｂｚ／∂ｘ
である。第４図には幾つかの曲線が示してあるが、その
各々は横方向変数（ｘ／ａ）の一層高次を含めた場合の
曲線を示している。例えば曲線Ｃ11は、項ｘ，x3,x5,
x7,x9,x11を含むテーラー級数展開の結果を示す。曲線
Ｃｅはテーラ展開の全ての項を用いた場合の正確な結果
を表わす。これらの結果はこゝで用いる解析方法の正確
さを確認するものであった。
然し、更に重要なことは、第４図の曲線が第１及び第２
図の普通用いられる巻線パターンから生ずる問題を例示
していることである。理想的な場合として、曲線Ｃ１は
ｘ軸の横方向に於ける所望の勾配磁界である。簡単に云
えば、円筒の一方の壁から円筒の軸線を通って他方の壁
まで横方向に進む時、Ｂｚ（円筒内の磁界のｚ成分の大
きさ）が直線的に増加する変化を示すことが望ましい。
直線性からの偏差の大きければ大きい程、ＮＭＲ作像用
に必要な所望の程度の空間的な分解能を得る点で、この
勾配磁界の有用性が小さくなる。第１図及び第２図のコ
イルが曲線Ｃ１だけによって特徴づけられる様な勾配磁
界を発生すれば、このパターンが使うのに最も望ましい
ものである。然し、実際にはそうではない。特に、こう
いうコイルは曲線Ｃｅになる。曲線Ｃｅは非直線性が大
きいだけでなく、大体0.7aにｘが等しい時、実際に方向
を逆転することが認められる。これはアリアシング、即
ち円筒の壁の近くにある物体が像では更に中心の場合に
再現されて、既に中心の場所に存在する身体構造に重な
るという再生現象を招く極めて望ましくない効果であ
る。ＮＭＲ作像の実際的な観点からは、このアリアシン
グ効果は、典型的には肝臓の像が腎臓の像に重なって見
えることを意味する。勿論、発生された像を正しく医学
的に了解する為には、この様な効果を避けなければなら
ない。そこで、第４図は所望の理想的な勾配曲線、即ち
曲線Ｃ１を示すだけでなく、第１図及び第２図のコイル
によって実際に発生される勾配曲線、即ち曲線Ｃｅをも
示していることが判る。曲線Ｃｅの非直線性の為、並び
にｘ＝0.7aより先で方向を反転する為、第１図及び第２
図のコイルは作像し得る物体の寸法を著しく制限するこ
とが判る。これは全身作像にとっては受入れることが出
来ない。
第１図及び第２図の勾配コイルに伴う問題は、第５図及
び第６図を考えれば更によく理解される。第５図及び第
６図は磁界Ｂｚの強度が同じであるレベルの輪郭を共に
示している。更に第５図及び第６図は、ｚ軸と交差する
横平面に対するこういう輪郭を示している。前の図面と
同じく、縦軸及び横軸は使うコイル巻形の半径ａに対し
て正規化してある。特に第５図は平面zφ＝０に対する
Ｂｚの輪郭を示している。図示の勾配磁界はｘ方向の勾
配である。第５図は大体ｘ／ａ＝0.7の近辺で起り得る
アリアシング効果を例示している。然し、Ｂｚの中心磁
界はそれでもかなりよい直線性を持っている。都合の悪
いことに、直線性を持つ領域の範囲が限られている。第
６図は、Ｂｚの輪郭が平面zφ／ａ＝0.4292の所で示し
てあることを別にすれば、第５図と非常によく似た図で
ある。この横平面は、第１図の電流の内側の円弧の場所
に対応する。この特定の横平面では、アリアシングの問
題はかなり小さくなるが、直線性は理想からずっと離れ
ることが判る。比較の為、この発明のコイル構造を用い
て得られるＢｚの輪郭を示す第13図及び第15図と第５図
及び第６図を比較されたい。更に、Ｂｚの大きさが等し
い輪郭線を同様に示す第７図とも比較されたい。然し第
７図は、夫々横軸及び縦軸として用いた変数ｚ／ａ及び
ρ／ａ（第２図のφではなく）で示す様に、横方向の軸
線に沿った距離並びに円周方向の位置の関数として示し
てある点で、第５図及び第６図の両方とは異なる。第７
図の参照数字30で示した水平方向の２本の線は、コイル
巻形30のある場所を示す。
第１図及び第２図のサドル形コイルによって発生される
Ｂｚの輪郭が不完全である為、実際に発生される磁界と
希望する理想的な磁界の間に差がある。第８図及び第９
図は、百分率で測った誤差の大きさが等しい点の輪郭を
対数目盛で示している。第８図及び第９図に示す図形
は、誤差自体の絶対値を用いて作られている。この為、
第８図及び第９図の図形では、アリアシング効果は同じ
様には現われない。然し、縦軸線から遠ざかるにつれ
て、理想的な磁界からのかなりの偏差があることがはっ
きりと判る。ｚ軸から次第に遠く離れた領域を考えれ
ば、この偏差が増加する。第８図は中心横平面zφ／０
に対する対数誤差曲線である。第９図は、第９図に示す
誤差が等しい点の輪郭が縦方向のｘ−ｚ平面、即ちｙ＝
０である平面に対するものであることを別にすれば第８
図と同様な対数誤差曲線である。図示の輪郭は理想値か
らの百分率偏差の絶対値を示すものであるが、平面の異
なる領域に於ける偏差の方向を示す為に、第９図には＋
及び−符号を用いている。前と同じく、ｚ軸線からの距
離の増加につれて理想値から偏差が増加することが判
る。
第５図、第６図、第７図、第８図及び第９図全体にわた
り、記号δは図示の種々の曲線に用いた間隔並びに輪郭
の値を表わす。同様に、これらの図に示したＢｚの値並
びに誤差の大きさの（相対的に）上側及び下側の値を示
す範囲も特定してある。これらの数は、図示のグラフを
描く為に使った計算機プログラムの一部分として用いら
れたものである。これらは、第１図及び第２図のコイル
で起り得る誤差の相対的な大きさを理解するのに役立
つ。更にこゝでは、第１図至第９図が２つの目的である
ことを述べておきたい。第１に、第１図乃至第９図は横
勾配磁界を発生する為に使われる普通の割合簡単なサド
ル形コイル構造に判う問題を例示するものであり、第２
に、第１図乃至第９図のグラフ、特に第１図乃至第４図
のグラフは、比較的理解し易く、この発明を理解するの
にも役立つ入門用の構造を示していることである。第３
図に示す様に、第１図及び第２図のコイル構造は、ｚ軸
に沿って縦方向の位置と共に変化する電流密度分布しか
発生しない点で、比較的簡単なものである。円周方向の
位置の関数としては、即ち、少なくとも関心のある磁界
である磁界Ｂｚの形成に関しては、電流密度分布に変化
がない。第１図のコイルの縦方向の向きの区分に流れる
電流は、ｚ方向の磁界成分を発生しない。所謂右手の法
則から、そうなることが判る。従って、第１図乃至第９
図でＢｚに対する電流密度分布の寄与は角度位置の関数
ではない。この事実が、第１図に示した比較的簡単な構
造になる少なくとも１つの理由である。然し、この発明
では、表面電流密度の分布は、縦方向の座標並びに円周
方向の座標の両方に関係して、勾配磁界Ｂｚに所望の程
度の直線性並びに一様性を持たせる。
これまでの所、所望の横勾配磁界を発生するのにサドル
形コイル構造を使う場合を第１図乃至第９図によって例
示して来た。然し、次にこの発明の表面電流分布パター
ンを説明する。このパターンが第10図に示されている。
このパターン又は後で説明するそのネガは、第10図に示
すのと同様なパターンで可撓性印刷配線基板に設けるこ
とが好ましい。第10図は、第２図に示すのと同じ様に、
４組の異なるコイルを用いることを示している。然し、
電流の帰路が第10図には示されていない。この為、第10
図は理想的な形の電流通路分布の一部分を表わす。図示
の電流通路が弯曲している為、表面電流密度の分布の円
周方向成分もＢｚに寄与する成分を持つことが容易に理
解されよう。この成分は円周方向の位置の関数であり、
これは変数φによって特徴づけられる。第10図で、コイ
ルの配置に高度の対称性が存在することも判る。これら
のコイルをコイル巻型30に巻付けた時zφ＝０平面に対
してだけでなく、ｘ−ｚ平面に対しても鏡像の対称性が
あることが判る。この対称性の結果として、第10図に示
す４つの電流分布パターンの内の一組だけを説明すれば
よい。他のパターンは今述べた様に対称的に配置されて
いる。特に第10図は左上象限のパターンを考える。巻線
パターンは、同心に似た状態に配置された次第に半径が
大きくなる一連の大体半円形の円弧（すなわち弓形部
分）で構成されていて、円弧の直径部分（すなわち弓形
部分の両端）が図示のパターンの縁に来る様に位置ぎめ
されていることが判る。更に、半径が大きくなると共
に、電流分布パターンが、それらが配置されている矩形
の象限の形に次第に近くなることが判る。この様に巻線
パターンを構成すると、横勾配磁界の直線性が改善さ
れ、アリアシングの問題がかなり軽減される。然し、こ
の発明を実施するには上の説明で十分であるが、好まし
い構成パターンは第12図に示す電流密度分布に基づいて
おり、これは後で具体的に説明する。然し、第10図に示
す特定のパターンが所望の横勾配磁界を発生する電流密
度分布の好ましい実施例である。
第10図の巻線パターンに電流を流す為、各々の巻線を所
望の電流レベルで駆動することが必要である。特にこの
発明では、第10図に示す各々の巻線ループに同じ電流を
供給する。同じ電流レベルのループを用いることが出来
るとは、磁界方程式が複雑であることからすれば、考え
られないことである。
然し、これらのワイヤ・ループを電流源に接続すること
が必要であるが、電流源自体が磁界を発生するので、第
10図のコイルのパターンによって発生される電流分布の
直線性並びに一様性の乱れをごく少なくする様に、電流
帰路を設けることが必要である。この為、第11図は、各
々のコイル・ループを電流源に接続することが必要にな
る結果として、所望の磁界に起る擾乱を実効的に最小限
に抑える為に用いることが出来る様な、各々のループに
対する一組の電流帰路を示している。この為、第11図の
コイルはこの発明の実際の構成を例示する。然し、更に
実用的なパターンが第17図及び第18図に示されており、
後で説明する。
この発明の電流分布の通路の大体のところを以上説明し
たが、この発明では、その各々がｚ軸に沿った縦方向の
位置を独立変数とする様な１対の表面電流密度分布関数
によって正確に記述される電流通路を設けることが好ま
しい。特に、第10図に示すコイル・パターンは、電流密
度分布の円周方向成分σφ（ｚ）（こゝでλφ（ｚ）＝
ca（cos φ）σφ（ｚ））が第12図に示す様に縦方向の
位置と共に変化し、且つ表面電流密度分布の縦方向成分
σｚ（ｚ）（こゝでλｚ（ｚ）＝cz( sin φ)σ
ｚ（ｚ））が第12図に太い破線の曲線で示す様に縦方向
の位置と共に変化する時に得られるものであることを数
学的に証明することが出来る。この為、第12図に特定し
た表面電流密度の分布は、この発明の好ましい実施例で
用いられる巻線パターンを完全に決定する。特に第12図
に示す曲線は、その結果得られる巻線パターンを決定す
るものであり、これが第11図に示されており、電流帰路
も含まれている。関数σｚ（ｚ）は３つの曲線部分Ａ，
Ｂ，Ｃを持つものとして特徴づけられる。その各々は図
示の様にグラフとしては直線である。区間ａｚｂで
は、σｚ（ｚ）は−Ｍ１ｚ＋ｂ１（曲線Ａ）の形を持
つ。こゝでＭ１は勾配であって、第12図から計算するこ
とが出来る。同様にｂ１は縦軸の交点であり、曲線Ａの
式は周知の勾配と交点の形で表わされる。同様に、区間
ｂｚｃでは、σｚ（ｚ）はＭ２ｚ＋ｂ２（曲線Ｂ）
で表わされる。区間ｃｚｄでは、σｚ（ｚ）は−Ｍ
１ｚ＋ｂ３（曲線Ｃ）で表わされる。Ｍ１，Ｍ２，
ｂ１，ｂ２，ｂ３，ａ，ｂ，ｃ及びｄに利用し得る値
は、第12図の曲線から容易に読取ることが出来る。ｚ＜
ａまたはｚ＞ｄでは、σｚ（ｚ）＝０である。第12図で
は、記号ａが２つの別々の意味で使われているが、内容
から区別し得る。同様に、関数σφ（ｚ）は、σ
ｚ（ｚ）を定義した同じ区間に対応する３つの別々の曲
線部分Ｄ，Ｅ，Ｆによって特徴づけられる。ａｚｂ
では、σφ（ｚ）＝−Ｋ１（曲線Ｄ）であり、ｂｚ
ｃでは、σφ（ｚ）＝＋Ｋ２（曲線Ｅ）であり、ｃｚ
ｄでは、σφ＝−Ｋ１曲線Ｆであり、その他の場合は
σφ（ｚ）＝０である。更に、電流の保存から、第12図
の或る区域は同じであることが必要である。特に正味の
電流の流れはゼロでなければならないので 然し、Ｂｚの所望の形を作るのに重要なのは、この曲線
を表わす特定のパラメータではなく、第12図の曲線の形
であることに注意されたい。細い点線で示す様に、希望
によっては、曲線σφ（ｚ）の中央部分が図示の様に上
に折曲げた末端領域を持つ様な、更によい直線性をもつ
コイルを設計することが出来ることに注意されたい。
第10図及び第11図に示す様な巻線パターンを使う利点が
第13図、第14図及び第15図に示したＢｚの輪郭線にはっ
きりと示されている。第13図及び第15図は同様である
が、唯一の違いは、第15図はｚ＝０によって定義された
横平面内にある輪郭線を示していることである。この平
面のコイル巻型30を２等分する（数学的に）中心平面で
ある。他方、第13図はｚ＝0.5によって定義される平面
にあるＢｚの輪郭線を示す。この平面の位置は第14図で
見る方が判り易いと思われる。第14図では、第13図に示
した平面は第14図と直角になっていて、巻型30の壁並び
に円筒の縦軸線に対して垂直であり、点ｚ／ａ＝0.5を
通過する。従って、円筒壁と平面ｚ／ａ＝−0.5及びｚ
／ａ＝＋0.5によって囲まれた容積の中に、そのｚ方向
の成分が横方向に非常に直線的に変化する磁界が入って
いる。このことが横平面ｙ＝０のＢｚの輪郭線を示した
第14図に更によく示されている。この平面は円筒壁30を
通過し、円筒の縦軸線を含んでいる。平面ｙ＝０の向き
は、第14図の円筒壁30を示す線の場所を考えれば最もよ
く理解されよう。Ｂｚの直線性が改善されることを理解
するには、第14図を第７図と比較するのがよい。特にア
リアシング効果を招く磁界Ｂｚの歪みがもはや存在しな
いことが判る。
これまでの説明は、一組の横勾配コイルに対し、４個一
組の巻線パターンを正しく形成することを対象として来
た。第１図に示す様に、ｙ方向の勾配を発生する一組の
横勾配コイルが４個一組のコイルで構成される。然し、
ＮＭＲ作像装置の全般的な動作にとっては、一般的に２
組のこういう横勾配コイルが必要である。特に大抵のＮ
ＭＲ作像装置では、こういうコイルはｘ方向の所望の勾
配とｙ方向の２番目の所望の勾配を発生する様な向きに
なっている。これらの２つの勾配磁界が一緒になって、
ＮＭＲ像の投影が行なわれる直線軸線を限定する。この
為、投影方向は、ｘ及びｙ勾配コイルの組の付勢レベル
を適当にすることによって、選ぶことが出来る。一般的
にこういう勾配コイルの組は、勾配磁界が互いに直角の
勾配磁界を発生する様な向きになる様に配置されること
が好ましいが、そうしなくてもよい。
ｘ及びｙ勾配コイルの両方に設けたこの発明のコイル巻
型30の略図が第16図に示されている。特に第16図には対
称的に配置されたｙ勾配コイル20a,20b,20c,20dが見ら
れる。更に、ｘ勾配コイル40a,40b,40c,40dが少なくと
も部分的にはこの図に見られる。然し、第16図は使う特
定の巻線パターンを示していないが、それでも巻線パタ
ーンを食刻する配線板の配置が図式的に示されている。
こういうパターンは第10図、第11図、第17図及び第18図
に示したパターンであってよく、その何れもｘ又はｙ勾
配コイルの組の全部又は一部分に対する巻線パターンを
示している。
第10図は所望の形の巻線パターンを示し、第11図はこれ
らの巻線パターンに対する電流帰路を含めることを示し
ているが、第17図及び第18図は更に実施し易い一組の巻
線パターンを表わしており、このパターンは螺旋形電流
通路が示されている。この螺旋形パターンは実質的には
電流帰路との接続によって形成される。こういう帰路が
第17図及び第18図に示した巻線パターンの上側部分であ
る。
第12図に示す様に、巻線パターンを関数σφ（ｚ）及び
σｚ（ｚ）について具体的に説明したが、選ばれた横勾
配方向に対する４つのパターンの内の１つの所望の電流
巻線パターンを、矩形領域内に同心に配置されていて、
矩形領域の縁に始め及び終りの末端を持つ一連の円弧と
記述することも可能である。更に、この様な円弧は幾分
か円形であり、一番内側の円弧は最も円形に近く、一番
外側の円弧は矩形領域の縁と同形に近づく。更に、円弧
の中心が縁の中点沿った所にあり、そこから出て行っ
て、そこに戻る。この説明は所望の表面電流分布の正確
な形に対する近似にすぎないが、第１図及び第２図に示
すコイルよりも、直線性並びに一様性が一層良い勾配磁
界Ｂｚを発生するコイル構造の根拠として十分使いもの
になる。第10図に示したコイル・パターンと同じく、第
11図に示す様な電流帰路を用いること、或いはこの電流
帰路を第17図及び第18図に示す様な連続的な螺旋形パタ
ーンを形成する様に構成することが好ましい。
更にこの発明では、例えば第17図及び第18図に示したパ
ターンのネガである巻線パターンを用いることが可能で
あることが判った。即ち、第17図及び第18図は、特定の
フォトレジスト・パターンで覆われた配線板から銅を選
択的に食刻して除去する普通の食刻方法により、印刷配
線板に作ることの出来る巻線パターンを示しているが、
この食刻過程を逆にして、印刷配線板から導電材料を食
刻して除き、絶縁性の印刷配線板が例えば第１７図又は
第１８図に示すパターンの実線部分の通りに露出され
て、実線部分相互の間の部分の導電材料が残される様な
パターンにする（換言すれば、第１７図又は１８図の実
線部分が、食刻後に残される導電材料の部分ではなく、
食刻により除去される導電材料の部分となる様に食刻が
行われる）。印刷配線板の巻線パターンを作るこのネガ
の食刻は、コイルによって発生される磁界の形を目立っ
て変えないことが判った。更に、こうすると、この印刷
配線板のネガ像から形成したコイルは、電気抵抗が一層
小さく、従ってコイルのシステムとしての時定数が一層
小さいという点で、ＮＭＲ作像装置にとって有利であ
る。これは、出来るだけ短い時間内に所望の像を形成す
る様に、勾配磁界を高速で切換えるのが望ましいＮＭＲ
作像装置では重要なことである。
この発明の分布巻線補正コイルは、この補正コイルによ
って発生される磁界の一様性がよくなる。一般的に云う
と、分布巻線からの磁界は、固めて束にしたワイヤで作
ったコイルよりも、理想的な補正関数に一層近づけるこ
とが出来る。これは分布巻線の方が、電流通路を設ける
場所の自由度が大きいからである。また巻線の近くに、
分布巻線であれば何処にでも電流があり、従ってコイル
巻型の近くに所望の磁界パターンに対してかなりよい近
似を発生する傾向がある。束ねた巻線を用い、大きな開
放区域を持つコイルは、コイル巻型の近くで所望の磁界
パターンから偏差が大きい。更に、まとめて束ねたワイ
ヤから作った巻線は、束ねたワイヤの近辺に於ける貯蔵
磁気エネルギーが一層大きい傾向を持つから、分布巻線
の方が束ねたワイヤから作った巻線よりもインダクタン
スが小さい。これまで説明した直線的な横勾配用の巻線
の例は、こういう形のコイルの設計並びに構造の典型的
な用例を表わす。
この様な巻線を製造する１つの方法は、計算機によって
駆動されるフライス盤を用いて、薄い平坦な１枚のプラ
スチックに溝を切込み、この溝にワイヤを配置し、適当
な接着剤並びに／又は埋込みコンパウンドを適用するこ
とである。こうして得られた集成体を、ハンマーで叩く
ことにより、又はプレスを使うことにより、円筒の形に
する。この代りに、溝を設けたプラスチック板を円筒形
にし、最初に円筒に張ってから、ワイヤを溝に入れて埋
込んでもよい。更に別の案として、特別の２次元フライ
ス盤を用いて円筒面に直接的に溝を切込み、この後ワイ
ヤを溝に入れ、集成体を埋込んでもよい。然し、溝を切
込み、ワイヤを配置して埋込み、コイル集成体を円筒形
コイル巻型と同形にすることは、この発明が提案する食
刻方法よりも、一層困難で費用のかゝる手順である。現
在、円筒の面に直接的に複雑なパターンを切込む標準型
のフライス盤はない様に思われるし、こういう機械は特
別に開発しなければならないと思われる。然し、この発
明はこの様な作り方をしなくてもよいようにし、その他
の利点をもたらす。
この発明では、所望の磁界を発生する連続的な電流分布
を計算する。次に、電流分布の流線に沿って導電シート
に細い線を食刻する。こうして残りの材料の中に電流通
路が形成される。この時、電流は残りの広い帯の導電材
料の中の流線をたどり、この為所望の電流分布に非常に
近くなる。
この発明の別の実施例では、導電シートに何本かの密な
間隔の流線を食刻して、複数個の平行で幅の広い通電ト
ラック（導体）を形成する。特にＲＦ周波数でかなりの
インピーダンスを持つ小さな誘導子を介してコイルに電
力を供給する場合には、トラックは無線周波信号に対
し、互いに実質的に隔離されている。こうして作られる
磁気巻線が例えばＮＭＲ作像装置に使われる直線的な磁
界勾配の巻線である時、これは特に有用な実施例であ
る。多数の平行なトラックを使うことは、作像装置に存
在する他の無線周波磁界を減衰させたり又はその他の形
で悪影響を及ぼす様な電流を支える助けとなる様な、銅
の大きな拡がりを巻線が持つのを避ける助けになる。
この発明では、何組かの直線的な横勾配コイルを作り、
組立てた。その一組は次の様に作った。計算機グラフィ
ック装置を用いて、プラスチック・シートに電流の流線
のパターンを設けた。直径約0.67メータの硝子繊維のコ
イル巻型の外側に、ｘパターン及びｙパターンをはめ
た。ｘ及びｙ巻線の間に厚さ約３ミリの硝子繊維層を配
置することが出来る様に、ｙパターンは幾分大きく作っ
た。この様に隔てることは、ｘ及びｙ巻線の間の容量結
合を減少するのに役立つ。澄明な細い線が前述のｘ及び
ｙパターンの電流の流線をたどり、残りのプラスチック
が暗黒である様なネガ像を作った。澄明な線は食刻する
領域を表わす。フヲトレジストを用いて、ネガ・パター
ンを厚さ約0.02吋の銅シートに転写し、その後吹付け食
刻装置で片側から食刻した。銅シートを薄いプラスチッ
クの支持シートに結合して、一旦食刻が完了したら、各
部分が相対的に移動しない様にした。各々のシートを食
刻するのに約20分かゝった。こうして得られた食刻シー
トをポリエステル樹脂を用いて硝子繊維のコイル巻型に
結合し、別の硝子繊維の層で固定した。厚さ約３ミリの
層をｘ巻線の組の外側に巻付け、その後コイル巻型にｙ
巻線の組のパターンを配置した。厚さ約３ミリの別の層
をｙ巻線の外側に巻いて、押えつけた。食刻した細い線
は第17図及び第18図に示すパターンに対応しており、こ
れは（写真的には）ポジ又はネガの何れの巻線パターン
と解釈してもよい。
上に述べた様に、この発明の横勾配コイルはＮＭＲ作像
装置に使うのに特に適している。第19図はこの発明に用
いるのに適した核磁気共鳴作像装置の主な部品の簡略ブ
ロック図である。全体的なデータ処理装置を参照数字40
0で表わしてあるが、これが汎用計算機401を持ち、この
計算機がディスク貯蔵装置403及びインターフェィス装
置405に機能的に結合されている。ＲＦ発信器402、信号
平均化装置404及び勾配電源406,408,410がインターフェ
ィス装置405を介して計算機401に結合される。ｘ，ｙ及
びｚ勾配コイル416,418,420の一組を夫々付勢する為に
３つの勾配電源を使う。ＲＦ発信器402が計算機401から
のパルス包絡線でゲート作用を受け、作像するサンプル
内に共鳴状態を励起する為の必要な変調を持つＲＦパル
スを発生する。ＲＦパルスが、作像方法に応じて、100
ワットから数キロワットまで変化するレベルまで、ＲＦ
電力増幅器412で増幅され、発信コイル424に印加され
る。全身作像の場合の様に、サンプル容積が大きい場
合、並びに大きなＮＭＲ周波数帯域幅を励振する為に持
続時間の短いパルスを必要とする場合、高い電力レベル
が必要である。こうして得られたＮＭＲ信号が受信コイ
ル426によって感知され、低雑音前置増幅器422で増幅さ
れ、その後更に増幅、検波及び波作用を行なう為に受
信機414に送られる。このＮＭＲ信号をディジタル化
し、信号平均化装置404で平均化して、更に処理する為
に計算機401に送ることが出来る。処理された信号が計
算機401からインターフェィス装置405を介して表示制御
装置430に送られ、そこで貯蔵され、形式を変えられ、
表示装置432に印加される。表示装置432は直視記録管
（ＤＶＳＴ）形の陰極線管表示装置並びに普通の白黒及
びカラー・テレビジョン形の陰極線管で構成することが
出来、この陰極線管には直流可能な較正用トレース等を
入れることが出来る。発信の間、能動形の不作動ゲート
作用により、並びに／又は受動形のフィルタ作用によ
り、前置増幅器422及び受信機414がＲＦパルスから保護
される。計算機401はＮＭＲパルスに対するゲート作用
及び包絡線変調、前置増幅器422及びＲＦ電力増幅器412
に対する消去作用、及び勾配電源に対する電圧波形を供
給する。計算機401はフーリエ変換、像の再生、データ
の波作用、像の表示及び貯蔵機能の様なデータ処理を
も行なうが、これらは周知であり、この発明の一部分を
構成するものではない。発信及び受信ＲＦコイルは１個
の装置として構成することが出来る。この代りに、電気
的に直交する２つの別々のコイルを用いてもよい。後者
は、パルス発信の間、受信機に対するＲＦパルスの漏れ
が減少するという利点がある。何れの場合も、コイルは
磁石428によって発生される静磁界Ｂｏの方向に直交し
ている。コイル426,424はＲＦ遮蔽ケージの中に封入す
ることにより、装置の他の部分から隔離されている。勾
配磁界Ｇｘ，Ｇｙ及びＧｚを発生する為に磁界勾配コイ
ル416,418,420が必要である。特にこの発明はコイル41
6,418の形成の仕方、使い方並びに作り方を対象として
いる。普通の多重角度投影再生方法及びスピン捩れ形再
生方法では、勾配磁界はサンプル容積にわたって単調で
直線的でなければならない。勾配磁界のこういう面につ
いては、これまでに十分説明した。公知の様に、単調で
ない勾配磁界はＮＭＲ信号データにアリアシングの様な
劣化を招き、それが像の重大な人為効果を招くことがあ
る。勾配磁界Ｇｘ，Ｇｙが非直線であると、像が幾何学
的に歪む。この発明の横勾配コイルはこういう問題をな
くすか、或いは著しく少なくする。
以上の説明から、この発明が横方向に非常に単調で非常
に直線的な勾配を持つ磁界を発生する横勾配磁界コイル
を構成し、形成し、利用出来る様にしたことが理解され
よう。この発明のコイルは印刷配線方法を用いることに
よって容易に製造出来ることも理解されよう。更にこの
発明のコイルはネガ・パターンで構成することも出来る
ことが理解されよう。この場合、コイル巻線の抵抗値は
そのレベルがかなり低下することが判った。抵抗値が減
少すると、時定数が小さくなり、これはこういうコイル
が典型的には１ミリ秒の端数で高速に切換えられるの
で、こういうコイルをＮＭＲ作像に使う場合に重要な因
子である。従って、装置の応答が鈍いことによって起る
遅延が避けられる。この発明が像の幾何学的な歪みを大
部分なくすことも理解されよう。更にこの発明のコイル
の形は、アリアシングによる像の人為効果を完全になく
すことが判る。従って、この発明のコイルは非常に直線
的な勾配磁界を形成する上で重要な利点をもたらすこ
と、並びにこういうコイルが核磁気共鳴像を発生する上
で特に貴重であることが判る。
この発明を好ましい実施例について詳しく説明したが、
当業者にはいろいろな変更が考えられよう。従って、特
許請求の範囲の記載はこの発明の範囲内で可能な全ての
変更を包括するものであることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】 第１図は円筒形巻型に取付けた普通の横勾配サドル形コ
イル等角図、第２図は第１図に示したコイルを平面状に
示す展開図であり、この代りのコイルの配置パターンを
も示している。第３図は円筒軸線に沿った正規化位置の
関数として、軸方向の表面電流密度の分布を示すグラ
フ、第４図は、第１図に示すコイルによって発生される
磁界のｚ成分の変化を近似する幾つかの曲線を示すグラ
フ、第５図は中心横平面ｚ＝０の所で、正体の磁界のｚ
成分Ｂｚの輪郭線を示すグラフ、第６図はａを円筒の半
径として、ｚ／ａ＝0.4292の横平面の場合の輪郭線を第
５図と同様に示すグラフ、第７図は平面ｙ＝０に対する
Ｂｚの輪郭線を示すグラフ、第８図は普通の設計の横勾
配コイルに於ける円筒形コイル容積内で誤差が等しい点
の輪郭を示す、中心平面ｚｏ＝０を通る対数誤差曲線の
グラフ、第９図は平面ｙ＝０に対する第８図と同様な対
数誤差曲線のグラフ、第10図は所望の横勾配磁界を発生
するのに必要な表面電流密度を発生するこの発明のコイ
ル巻線パターンを平面にした展開図で、電流通路が円筒
軸線に沿った無限に伸びる理想的な場合を示す。第11図
は第10図と同様なグラフであるが、第10図に示す電流ル
ープに対するこの発明の帰路を設けた場合のグラフ、第
12図は円筒の縦方向の位置の関数として表面電流密度の
２成分σφ及びσｚを示すグラフ、第13図はｚｏ＝0.5
の所で円筒軸線と垂直な平面に於けるこの発明のコイル
のＢｚの輪郭を示す、第５図と同様な輪郭線のグラフ、
第14図は平面ｙ＝０の輪郭を示す、第13図と同様なグラ
フ、第15図は平面ｚｏ＝０の輪郭を示す、第13図と同様
なグラフ、第16図は第１図に示すコイルに対して90゜回
転した２番目の一組の横勾配コイルを設けた他は第１図
と同様な等角図、第17図は第11図に示した４個一組の内
の１つのコイルの螺旋形実施例の平面に展開した図、第
18図は第17図と同様であるが、若干変更したパターンを
示す図、第19図はＮＭＲ作像装置の部品を示すブロック
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０５Ｋ 3/00 6921−4Ｅ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁界を発生する電気コイルを作る方法であ
    って、少なくとも所定の容積を部分的に囲む湾曲した３
    次元の面上の電流路のパターンを計算する工程を含み、
    ここで電流路は前記容積内に所望の磁界を発生させるこ
    との出来る特定された連続した電流分布に対応し、電流
    路のパターンが前記湾曲した面上の一連の弓形部分より
    なっている方法に於て、 前記湾曲した面に順応し得る絶縁基板上に連続した導電
    層を装着し、 前記絶縁基板上の前記導電層から導電材料の細い線を、
    前記電流路のパターンに沿って除去し、その残った導電
    材料により前記導電層中に連続した電流路を形成し、 前記湾曲した面に順応するように前記導電層を配置する
    各工程を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
    て、前記導電材料が銅で構成されている方法。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
    て、前記除去する工程が前記導電材料の食刻で構成され
    る方法。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載した方法に於
    て、前記食刻が、前記特定された電流の流線の写真ネガ
    像から作ったマスクを用いて行なわれる方法。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
    て、前記基板が可撓性材料で構成される方法。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
    て、前記基板が円筒形である方法。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
    て、前記電流分布が方位方向成分λφ（φ，ｚ）及び縦
    方向成分λｚ（φ，ｚ）により円筒面に対して特定され
    ている方法。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
    て、前記配置する工程が前記除去する工程より前に行わ
    れる方法。
  9. 【請求項９】磁界を発生するコイル構造に用いるための
    電気コイル巻線パターンを作る方法であって、少なくと
    も所定の容積を部分的に囲む湾曲した３次元の面上の電
    流路のパターンを計算する工程を含み、ここで電流路は
    前記容積内に所望の磁界を発生させることの出来る特定
    された連続した電流分布に対応し、電流路のパターンが
    前記湾曲した面上の一連の弓形部分よりなっている方法
    に於て、 前記湾曲した面に順応し得る絶縁基板上に連続した導電
    層を装着し、 前記絶縁基板上の前記導電層から導電材料の細い線を、
    前記電流路のパターンに沿って除去し、その残った導電
    材料により前記導電層中に連続した電流路を形成する各
    工程を含むことを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】磁界を発生する電気コイルを作る方法で
    あって、少なくとも所定の容積を部分的に囲む湾曲した
    ３次元の面上の電流路のパターンを計算する工程を含
    み、ここで電流路は前記容積内に所望の磁界を発生させ
    ることの出来る特定された連続した電流分布に対応し、
    電流路のパターンが前記湾曲した面上の一連の弓形部分
    よりなっている方法に於て、 全体的に前記湾曲した面の形状になっている絶縁基板上
    に連続した導電層を装着し、 前記絶縁基板上の前記導電層から導電材料の細い線を、
    前記電流路のパターンに沿って除去し、その残った導電
    材料により前記導電層中に連続した電流路を形成する各
    工程を含むことを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】特に核磁気共鳴作像装置に用いるのに適
    した横勾配コイルに於て、非磁性材料から成る円筒形コ
    イル巻型と、各組のループがサドル形を持っていて、前
    記円筒形コイル巻型上の半径方向及び縦方向に対称的な
    位置に配置された４組の巻線ループとを有し、各組のル
    ープは、表面電流密度ベクトル を発生する形状に構成されており、ここで、ｚは前記円
    筒の軸線に沿った前記コイル巻型上の位置を、前記円筒
    の半径で正規化して表わしたものであり、φは方位方向
    の位置を表わし、 は方位方向の単位ベクトルであり、 は縦方向の単位ベクトルであり、成分σφ（ｚ）及び成
    分σｚ（ｚ）は大体次式で表わされる形状を有し、 そして の関係を持ち、ｋは任意の定数であり、σｚ（ｚ）は数
    学的に連続した関数であり、ａ，ｂ，ｃ及びｄはそれぞ
    れ円筒の半径方向軸上の中心点からの距離であり、Ｍ１
    及びＭ２はそれぞれ距離間に伸びる関数σｚ（ｚ）の傾
    斜であり、ｂ１，ｂ２及びｂ３は選ばれた値である横勾
    配コイル。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１１項に記載した横勾
    配コイルに於て、前記巻線ループの組が可撓性の印刷配
    線巻線パターンで構成されている横勾配コイル。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第１２項に記載した横勾
    配コイルに於て、最初に記載した前記４組の巻線ループ
    と同じ形を持っているが、前記コイル巻型上で円周方向
    の異なる位置に配置されている２番目の４組の巻線ルー
    プを有する横勾配コイル。
  14. 【請求項１４】特許請求の範囲第１３項に記載した横勾
    配コイルに於て、前記最初に記載した４組の巻線ループ
    及び２番目に記載した４組の巻線ループは互いに直角を
    なす向きの磁界を発生する様な向きになっており、この
    為ｘ及びｙの横方向放射磁界が発生される様にした横勾
    配コイル。
  15. 【請求項１５】特許請求の範囲第１１項に記載した横勾
    配コイルに於て、前記４組の巻線ループの内の少なくと
    も一組が螺旋形パターンに配置されている横勾配コイ
    ル。
  16. 【請求項１６】特に核磁気共鳴作像装置に用いるのに適
    した横勾配コイルに於て、非磁性材料から成る円筒形コ
    イル巻型と、夫々サドル形を持っていて、前記円筒形コ
    イル巻型の面上に該コイル巻型の半径方向及び縦方向の
    両方に対称的な位置に配置されている４組の主巻線ルー
    プとを有し、該主巻線ループの各組は、前記コイル巻型
    に沿って該コイル巻型の縦方向中央部分に向って縦方向
    に半径が順次増加する一連の弓形部分で構成されてお
    り、各々の弓形部分は前記コイル巻型の前記中央部分に
    向って縦方向に半径が順次増加するほど矩形の形に近く
    なっており、前記弓形部分の両端は前記円筒形コイル巻
    型上の１個の半円形円弧に沿って配置されており、更
    に、前記コイル巻型の面上にあって、前記主巻線ループ
    の組と共に４組の螺旋形の巻線ループを形成する弓形電
    流帰路を有する横勾配コイル。
  17. 【請求項１７】縦方向に一定の磁界を発生する手段と、
    前記一定の磁界内にあるサンプル容積内の核スピンを励
    起する無線周波数手段と、励起された原子核から放出さ
    れた無線周波数信号を受取る検出手段と、前記縦方向に
    勾配磁界を発生する手段と、前記縦方向に対して横方向
    の少なくとも２つの別々の方向に勾配磁界を発生する手
    段とを有し、 該横方向勾配磁界の内の少なくとも１つは、非磁性材料
    から成る円筒形コイル巻型と、各組のループがサドル形
    を持っていて、前記円筒形コイル巻型上の半径方向及び
    縦方向に対称的な位置に配置された４組の巻線ループと
    を有し、各組のループは、表面電流密度 ベクトル を発生する形状に構成されており、ここで、ｚは前記円
    筒の軸線に沿った前記コイル巻型上の位置を、前記円筒
    の半径で正規化して表わしたものであり、φは方位方向
    の位置を表わし、 は方位方向の単位ベクトルであり、 は縦方向の単位ベクトルであり、成分σφ（ｚ）及び成
    分σｚ（ｚ）は大体次式で表わされる形状を有し、 そして の関係を持ち、ｋは任意の定数であり、σｚ（ｚ）は数
    学的に連続した関数であり、ａ，ｂ，ｃ及びｄはそれぞ
    れ円筒の半径方向軸上の中心点からの距離であり、Ｍ１
    及びＭ２はそれぞれ距離間に伸びる関数σｚ（ｚ）の傾
    斜であり、ｂ１，ｂ２及びｂ３は選ばれたＮＭＲ作像装
    置。
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