ＭＲＩ撮影装置の測定部 主要機構を示す。
静磁界コイル：測定野に均一な強い磁界を発生する。
大電流を流すコイルを、均一性を高めるために、４連
配置にする。超電導コイルの方が、高磁界､大視野､
高安定、高均一にできる。永久磁石は経済性がよい。
Ｚ軸傾斜磁界コイル
Ｙ軸傾斜磁界コイル
Ｘ軸傾斜磁界コイル
傾斜磁界とは、視野内において各軸方向に 磁界強度
が直線的に大きくなる磁界。磁界方向は
主軸に平行。
アンテナ・コイル：送受信兼用、または分ける。
視野内に共鳴周波数の高周波電磁界を発生させ、
共鳴した核が発する電磁界を検出する。
（電磁界： 変化の速い磁界は、電磁波の
性質が強くなり、電磁界と呼ぶ。） ＜次の図へ＞
Ｚ軸傾斜磁界コイル
Ｙ軸傾斜磁界コイル
Ｘ軸傾斜磁界コイル
主磁界の中に置かれたＸ,Ｙ,Ｚの傾斜コイルは、視野の内部に、各軸方向に 磁界強度が直線的に大きくなる磁界を発生する。その磁界方向は 主軸Ｚに平行に向かう。
（前図と同じく、上から見た図）
Ｘ傾斜磁界コイルの下半分（視野中央
水平断面より下側）を、真上から見た図。
（電流は＋記号の断面から手前に出てくる）
コイルに電流を流すと、周囲に磁界が発生する。
Ｘ傾斜磁界コイルの下半分（視野中央
水平断面より下側）を、真上から見た図。
（電流は＋記号の断面から手前に出てくる）
コイルに電流を流すと、周囲に磁界が発生して、
赤線で示すような 磁力線が張られる。
磁力線の強さは、電流からの距離の自乗に反比例するので、
視野内の磁界は、近距離にあるコイル線からの磁力が 主体になる。
視野内に合成された磁界を＜次の図に＞示す。
視野に、Ｘ軸傾斜磁界が発生する。
Ｘ軸傾斜磁界は、視野内において、Ｘ座標に比例した強度の
（磁界の方向は主軸方向を向いた）滑らかなな磁界である。
すなわち（理想的には）、各辺50cmほどの立方体である視野のどの部分においても、その点のＸ座標の値に比例した強度であり、Ｚ方向を向いている。
コイルの形は原理的には図示したようなクラ形（馬の鞍(ｸﾗ)）をしているが、そのままの形では誤差が大きくて画像がひずむので、実際には、すこしずつ形のずれたコイルを多重に重ねて、理想の磁界分布に近づけている。
＜次の図へ＞
Ｚ傾斜磁界コイルの下半分（視野中央
水平断面より下側）を、真上から見た図。
Ｚ軸傾斜コイルの一組に互い違いの方向に電流が流れると、視野空間には逆方向の磁界が重なり、コイル巻線に近い方が優勢になって、＜次の図＞のような傾斜磁界が発生する。
Ｚ傾斜磁界コイルの下半分（視野中央
水平断面より下側）を真上から見た図。
Ｚ軸傾斜磁界は、視野内においてＺ軸の視野中央面から、
正側は、Ｚ軸の方向を向き、面から離れるほど強く、
負側は、反対の方向を向いて、やはり面からの距離に比例して強い磁界である。
視野内に張られる静磁界は、常伝導電磁石では0.2T(ﾃｽﾗ)、超電導電磁石では0.5Tが代表的な値である。水素原子核の共鳴周波数は、0.5Tでは21.289MHz(ﾒｶﾞﾍﾙﾂ)になる。
傾斜磁界は 10 mT/m(ﾐﾘﾃｽﾗ/ﾒｰﾀｰ)くらいが実用的なので、視野 50cm角とすると、視野内の磁界強度と、その場合の共鳴周波数は図示の値になる。
ここに、励起高周波を浴びせると、＜次の図へ＞
＜注＞
テスラ【tesla】 記号 Ｔ
(テスラに因む) 磁束密度の単位。国際単位系の組立単位の一つで、固有の名称をもつ。一テスラは一ウェーバー毎平方メートルで、一万ガウスに等しい。
テスラ【Nikola
Tesla】
アメリカの電気工学者。電力輸送・無線通信に貢献。交流発電機・テスラ変圧器の創案者。(1857-1943)
静磁界にＺ軸傾斜磁界を加えた状態にある被写体に、共鳴周波数の高周波電磁界を、アンテナ・コイルを通じて印加すると、磁界の強さが共鳴条件になっている部分の水素原子核が、励起されて共鳴し始める。
いま、この例では、１cm厚みに対応する周波数 21.289MHz
±2.13 kHz （傾斜磁界 0.1 mT/cm に対応）の範囲を一様に含んだ 図のような波形の高周波パルス（Sinc波）を印加すると、 被写体の
z=0 ±0.5cm のところの、１cm厚の断面が励起される。
＜次の図へ＞
Sinc波(ｼﾝｸ ﾊ)： ＝sin(ft)/(ft)
この断層部分を切り出す巧妙な方法を「選択励起法」という。 MRIを実現させた重要な発明のひとつである。
共鳴条件に合致した部分（被写体中の１cm厚の断層）にある水素原子核が励起され、スピンがいっせいに回転する。
励起パルスを止めると、アンテナ・コイルには、今度は、回転しているスピンが放射する電磁波が信号を誘起し、しばらくの間（１秒たらず）信号が検出される。
この信号によって、被写体内の、水を含んだ組織を眺めることができるのだ。
信号の発信位置を知るために、次にＸとＹの傾斜磁界を加えて、信号を検知する。
Ｘ軸傾斜磁界を印加すると、励起され共鳴している断層内のスピンの回転速度（発信周波数）が変わる。
共鳴スピンの発信周波数は、磁界が強くなると高くなり、低くなると下がる。
共鳴断層にＸ軸傾斜磁界を加えると、共鳴中のスピンは、自身のＸ座標の値に比例して 周波数を変える。
アンテナ・コイルにはいろんな周波数の共鳴信号が混合して到達するから、この信号をフーリエ変換して周波数ごとに分ければ、共鳴スピンがどこにたくさんいるかを、Ｘ軸方向について知ることができる。
共鳴スピンが周波数を変えて位置を知らせているのは、ピアノのたくさんの弦が鳴り響くのを聴き分けるのに似ている。
共鳴しているスライスの、左寄りからは低い周波数、右寄りは高い周波数の共鳴波が発せられ、アンテナコイルに届く。
ただし、アンテナが左右を聴き分けるのではない。 アンテナはごちゃ混ぜで受信し、増幅・検波して低周波に変換した後、コンピューターの中でフーリエ変換して信号を分けるのだ。
（検波の話は「その３」で述べる。）
こうして、体内水素原子の位置は、Ｚ、Ｘ座標については、共鳴断層を選択し、周波数の違いで識別することになった。
さて、残るＹ座標の位置判別をどうするか？
これには、測定を何度も繰り返し、都度、Ｙ座標に比例して共鳴波の位相（波どうしのずれ）をずらす方法が考え出された。
Ｙ座標値の大きな場所（横たわった人体の前側）から出る共鳴信号は、測定ごとに大きくずれるので、毎回、値が変わる。Ｙの小さな背中側から出る波は、毎回あまり変化しない。
いわば、リズムの違いでＹの違いが表現される。Ｙ座標の上の方から出る波は、測定ごとに小刻みな変化を示す（ﾀﾀﾀﾀﾀﾀ...）。
下寄りの波は、大刻みな変化である（ターン、ターン、、）。
ていねいに波形で示せば、＜次図＞のようになる。
共鳴波の位相をずらすには、Ｙ軸傾斜磁界を短時間加えて、共鳴周波数を一時的に変えて、また、戻す。この間にスピンは速く回るか遅く回るかして、戻った時には波の位相が前にか後ろにか、少しずれている。
測定ごとに、Ｙ軸傾斜磁界を加える時間を 少しずつ大きくすると、位相のずれ量が測定ごとに大きくなる。
測定した波を、位相が一定の基準の波と掛け算して大きさを調べる「位相検波」で処理すると、その結果が、測定ごとに揺れ動く波になる。これをフーリエ変換すると、この揺れの周波数が、Ｙ位置を示すことになる。
以上の例を左の図に示した。波をていねいに比較して理解してほしい。
次のページ ＜その２：パルス・シーケンス＞
に、以上をとりまとめた実際の測定法を述べる。
あらまし ＭＲＩの元信号 「フーリエ変換」の効用 ＭＲＩ画像 作成法-2 ＭＲＩ画像 作成法-3 ＭＲＩの黎明期 もくじへ
§５．４０代の私： 体の中を見る、ＭＲＩの開発