２重同調ＲＦコイル
【課題】ＭＲＩ装置において、周波数が互いに近い２種類の磁気共鳴周波数を持つ高周波磁場を高効率かつ均一に照射するとともに、周波数が互いに近い２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な感度分布で受信可能なＲＦコイルを提供する。
【解決手段】
少なくとも１つの導線のループ１を有し、当該ループには第１分岐路と第２分岐路とを備えた並列回路７が設置される。第１分岐路は第１キャパシタ２を具備し、第２分岐路は第２キャパシタ４と第１インダクタとの第１並列共振回路と第３キャパシタ６とを具備する。第１キャパシタ２は、磁気共鳴周波数が高いほうの元素に対応する第１共振周波数の信号送受信時にＲＦコイルが共振するための容量を有し、第２キャパシタ２の容量と第１インダクタ３の値とは、その積算値が第１共振周波数により定まる。第３のキャパシタ６は、磁気共鳴周波数が低いほうの元素に対応する第２共振周波数の信号送受信時にＲＦコイルが共振するための容量を有する。
【解決手段】
少なくとも１つの導線のループ１を有し、当該ループには第１分岐路と第２分岐路とを備えた並列回路７が設置される。第１分岐路は第１キャパシタ２を具備し、第２分岐路は第２キャパシタ４と第１インダクタとの第１並列共振回路と第３キャパシタ６とを具備する。第１キャパシタ２は、磁気共鳴周波数が高いほうの元素に対応する第１共振周波数の信号送受信時にＲＦコイルが共振するための容量を有し、第２キャパシタ２の容量と第１インダクタ３の値とは、その積算値が第１共振周波数により定まる。第３のキャパシタ６は、磁気共鳴周波数が低いほうの元素に対応する第２共振周波数の信号送受信時にＲＦコイルが共振するための容量を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）に関わり、特に周波数が異なる２種類の磁気共鳴信号を検出するＲＦコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像装置は、検査対象を横切る任意の断面内の原子核に磁気共鳴を起こさせ、発生する磁気共鳴信号からその断面内における断層像を得る医用画像診断装置である。
【０００３】
磁気共鳴撮像法の一種であるＭＲＳ（磁気共鳴スペクトロスコピー）やＭＲＳＩ（磁気共鳴スペクトロスコピックイメージング）は、生体内の代謝状態を計測する方法として用いられている。ここで、ＭＲＳとは、物質から発せられる磁気共鳴信号の周波数分布を計測する方法であり、ＭＲＳＩとは、周波数分布を持つ磁気共鳴信号のある特定の周波数成分をもとに画像化する方法である。これらの撮像方法において、水素原子核（１Ｈ）の磁気共鳴信号による撮像に加えて、19Ｆ（フッ素）や31Ｐ（燐）、23Ｎａ（ナトリウム）等、1Ｈ以外の原子核による磁気共鳴画像を撮像する方法がある。1Ｈおよびそれ以外の原子核の磁気共鳴画像を同時に得るには、ＲＦコイルが1Ｈおよび1Ｈ以外の原子核の磁気共鳴周波数で同調する必要がある。このようなコイルを２重同調ＲＦコイルという。
【０００４】
従来の２重同調ＲＦコイルには、図２０に示すようにコイルのループにインダクタとキャパシタを並列に接続したトラップ回路を挿入した２重同調ＲＦループコイル（例えば、特許文献１や非特許文献１参照）や、均一な高周波磁場の発生および検出感度の均一化が可能な鳥かご型ＲＦコイルにインダクタとキャパシタで構成されるトラップ回路を挿入した２重同調ＲＦコイル（例えば、特許文献２や非特許文献２参照）が知られている。しかしながら、これらの２重同調ＲＦコイルは、２つ磁気共鳴周波数が互いに離れている1Ｈと31Ｐを想定しているため、同調する２つの周波数が互いに近い場合、２重同調を実現するためには、トラップ回路に用いるインダクタやキャパシタの値が１μＨ以上または１nＦ以上とする必要がある。このような大きな値を持つインダクタやキャパシタは、１ＭＨｚ以上では素子自体の高周波損失が無視できなくなり、ＲＦコイルの受信感度低下および送信効率の低下を招くという問題がある。
【０００５】
また、２つの磁気共鳴周波数が互いに近い場合に動作する２重同調ＲＦコイルとして、磁気共鳴周波数の比が１：０．９４である1Ｈと19Ｆを例にとると、図２１に示すように、19Ｆで共振する鞍型ＲＦコイルと1Ｈで共振する鞍型ＲＦコイルを互いに直交させた位置に配置する鞍型２重同調ＲＦコイルや、鳥かご型ＲＦコイルのキャパシタの値を部分的に変化させて19Ｆおよび1Ｈの磁気共鳴周波数でコイルを共振させる２重同調ＲＦコイルがある（例えば、非特許文献３）。しかしながら、これらのＲＦコイルは、２種類の磁気共鳴信号に対応するコイルの感度分布が互いに大きく異なるため、両方の信号に対して良好な感度が得られる領域が限定されるという問題がある。また、これらのＲＦコイルには、感度が１．４倍向上させることが可能なＱＤ(ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ)方式を採用することができず、ＱＤ方式のＲＦコイルと比べて十分な感度が得られないという問題がある。
【特許文献１】特開平６−２４２２０２号公報
【特許文献２】特許第３２９５８５１号
【非特許文献１】Ｍ．Ｄ．Ｓｃｈｎａｌｌ他著、「1Ｈ・31Ｐ核磁気共鳴信号同時検出のための新型２重同調プローブ（Ａ Ｎｅｗ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｕｎｅｄ Ｐｒｏｂｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ 1Ｈ ａｎｄ 31Ｐ ＮＭＲ）」、ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９８５、６５、ｐ．１２２−１２９
【非特許文献２】Ａｌａｎ Ｒ．Ｒａｔｈ他著、「２重同調鳥かご型コイルの設計と性能（Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ＰｅＲＦｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｕｎｅｄ Ｂｉｒｄ−Ｃａｇｅ Ｃｏｉｌ）」、ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９９０、８６、ｐ．４８８−４９５
【非特許文献３】Ｐｅｔｅｒ Ｍ．Ｊｏｓｅｐｈ他著、「鳥かご型イメージングコイルの２重共振動作手法（Ａ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｄｏｕｂｌｅ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｒｄｃａｇｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｉｌｓ）」、アイ・イー・イー・イー トランザクションズ オン メディカル イメージング（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ）、１９８９、８、ｐ．２８６−２９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来技術による課題を解決し、互いに周波数が近い２種類の磁気共鳴周波数に同調し、２種類の磁気共鳴周波数を持つ高周波磁場を高効率かつ均一に照射するとともに、２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な感度分布で受信する２重同調ＲＦコイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明のＲＦコイルは、磁気共鳴周波数の異なる第１元素及び第２元素の各々に対応する第１共振周波数及び第２共振周波数で共振するＲＦコイルであって、少なくとも１つの導線のループを有し、前記導線のループは、第１キャパシタを具備した第１分岐路と、第２キャパシタと第１インダクタとの第１並列共振回路および第３キャパシタを具備する第２分岐路とを備えた並列回路を有している。第１共振周波数が第２共振周波数より周波数が高いときに、第１キャパシタは、第１共振周波数の信号送受信時にＲＦコイルが共振するための容量を有し、第２キャパシタの容量と第１インダクタの値とは、その積算値が第１共振周波数により定まり、第３のキャパシタは、第２共振周波数の信号送受信時に第１並列共振回路と第３のキャパシタとの直列回路の共振周波数が第２共振周波数より高くなる容量を有することを特徴とするＲＦコイル。
【０００８】
本発明のＲＦコイルは、具体的には、円柱の表面に互いに対向して配置された２つの導体ループであって、導体ループにより生じる磁場の向きが互いに同じとなるように接続された鞍型形状コイル、鞍型形状コイル２つを一方を外側、他方を内側とし且つ磁場の向きが直交となるように配置した２重の鞍型コイル、鳥かご型コイル、ＴＥＭコイル、単一の導線のループを有する表面コイル、これら表面を併設したアレイコイルなどに適用できる。
【０００９】
鳥かご型コイルの場合、前記並列回路は、例えば、複数の直線導体の各々に設置される。この場合、少なくとも１つのループ導体と複数の直線導体との接続点の間にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタ(第４キャパシタ)が挿入されている構成とすることができる。或いは、並列回路は、ループ導体と複数の直線導体との接続点の間にそれぞれ設置される。この場合、複数の直線導体にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタ(第４キャパシタ)が設置される構成とすることができる。
【００１０】
本発明のＲＦコイルは、並列回路に、少なくとも１つのキャパシタが直列に接続されていることも特徴としている。
また本発明のＲＦコイルは、並列回路に、第１共振周波数および第２共振周波数で開放状態となるデカップリング回路が接続されていることも特徴としている。
本発明のＲＦコイルは、例えば、第２共振周波数が第１共振周波数の８０％以上である。典型的には、第１元素は水素、第２元素はフッ素である。
【００１１】
本発明の磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加し検査対象からの磁気共鳴信号を検出する送受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段とを備え、送受信用コイルとして上述した本発明のＲＦコイルを用いたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段とを備え、送信用または受信用コイルの少なくとも一方のコイルとして上述した本発明のＲＦコイルを用いたことを特徴とするものである。この場合、本発明のＲＦコイルは、並列回路に、第１共振周波数および第２共振周波数で開放状態となるデカップリング回路が接続されているものを用いる。
【００１３】
送信用コイルとして、典型的には、鳥かご型コイルまたはＴＥＭ型コイルが用いられる。また受信用コイルとして、例えば、１ターンの表面コイルやアレイコイルが用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高周波損失を伴う程の大きな値を持つキャパシタやインダクタを用いずに、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号を送受信可能なＲＦコイルを構成することができる。従って、インダクタやキャパシタによる高周波損失が大きく低減でき、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの受信感度および送信効率が向上する。また、ＲＦコイルを構成する信号送受信に寄与しないインダクタの値を小さくできるため、ＲＦコイルの送受信効率が向上する。さらに、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号を送受信可能なＲＦコイルにＱＤ方式の送受信が適用できるため、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの送信効率および受信感度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、詳細に本発明に関するＲＦコイルおよび磁気共鳴撮像装置の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１６】
まず、本発明が適用される磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１は磁気共鳴撮像装置の外観図であり、図中、ｚ軸の方向が静磁場方向である。図１（ａ）は水平磁場方式のマグネット１０１を備えた磁気共鳴撮像装置で、テーブル３０１に寝かせられた検査対象１０３はマグネット１０１のボア内の撮像空間に挿入され撮像される。図１（ｂ）は、垂直磁場方式のマグネット１０１で、検査対象１０３は上下一対のマグネットの間の撮像空間に挿入され撮像される。本発明は、マグネットの方式の如何に関わらず適用することができる。
【００１７】
次に本発明の第１の実施の形態による磁気共鳴撮像装置について説明する。図２はその概略構成を示すブロック図である。図１と同じ要素は同じ符号で示している。図示する磁気共鳴撮像装置は、静磁場を発生するマグネット１０１と、傾斜磁場を発生するコイル１０２、静磁場均一度を調整するためのシムコイル１１２、シーケンサ１０４と、高周波磁場を発生する送受信用ＲＦコイル１１６などを備えている。傾斜磁場コイル１０２およびシムコイル１１２は、それぞれ傾斜磁場電源１０５、シム電源１１３に接続されている。送受信用ＲＦコイル１１６は、高周波磁場発生器１０６および受信器１０８に接続されている。シーケンサ１０４は、傾斜磁場電源１０５、シム電源１１３および受信器１０８に命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、送受信用ＲＦコイル１１６を通じて検査対象１０３に印加される。高周波磁場を印加することにより検査対象１０３から発生するＲＦ信号は送受信用ＲＦコイル１１６によって検出され、受信器１０８で検波が行われる。受信器１０８での検波の基準とする磁気共鳴周波数は、シーケンサ１０４によりセットされる。検波された信号はＡ／Ｄ変換回路を通して計算機１０９に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、ディスプレイ１１０に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体１１１に保存される。シーケンサ１０４は通常、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。
【００１８】
本実施の形態の磁気共鳴撮像装置は、送受信用ＲＦコイル１１６として、２種類の磁気共鳴周波数に同調し、２種類の磁気共鳴周波数を持つ高周波磁場を高効率かつ均一に照射するとともに、２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な感度分布で受信する２重同調ＲＦコイルを備えている。以下、送受信用ＲＦコイル１１６として用いられる２重同調ループコイルの実施の形態を説明する。
【００１９】
図３は、本発明の第１の実施の形態を示す２重同調ループコイルの回路図である。本実施の形態の２重同調ループコイルは、送受信用ＲＦコイル１１６として用いられる。本ループコイルは、ループ導体１と、ループ導体１に設置されたキャパシタ１０と、並列回路７と、ポート１１とを備えている。インダクタ９（Ｌ9）はループ導体１の等価インダクタンスを表している。この値は、典型的な表面コイルでは１μＨである。キャパシタ１０と並列回路７は、このループコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するように、ループ導体１に設置されている。並列回路７は、第１の分岐路と第２の分岐路を備え、一方の分岐路には、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続されている。他方の分岐路にはキャパシタ２が挿入されている。インダクタ３は、数ターンの空芯コイルにより形成されている。また、ループ導体１には、ポート１１から見たときのループコイルのインピーダンスをポート１１に接続するケーブルのインピーダンスと合わせるため、インピーダンス調整用のキャパシタ８が接続されている。
【００２０】
キャパシタ１０および並列回路７を構成するキャパシタ２、４、６およびインダクタ３は、このループコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、２つの共振周波数のうち、周波数が高い方の第１共振周波数ｆ1が、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数６４ＭＨｚであり、周波数が低い方の第２共振周波数ｆ2が、磁場強度１．５Ｔにおけるフッ素の磁気共鳴周波数６０ＭＨｚである場合を例に説明する。
まずキャパシタ２およびキャパシタ１０の値（Ｃ2、Ｃ10）は、インダクタ９（Ｌ9）とともに第１共振周波数ｆ1（６４ＭＨｚ）で共振するように、次式（１）を満たし、
【数１】
かつ、次式（２）となるように調整されている。
【数２】
ここで、ω1は第１共振周波数ｆ1の角周波数であり、α＝ｆ2／ｆ1である。ループ導体１のインダクタ９がＬ9＝１μＨのときの典型的な値は、Ｃ2＝１６ｐＦ、Ｃ10＝１０ｐＦである。
【００２１】
また、並列共振回路５は、第１共振周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ４（Ｃ4）とインダクタ３（Ｌ3）の値が調整されている。インダクタ３はループコイルにおける信号の送受信には直接寄与しないため、送受信効率を高めるためには、インダクタ９の値（Ｌ9＝１μＨ）よりも著しく小さくすることが望ましい。例えばインダクタ３（Ｌ3）は５０ｎＨとする。Ｌ3＝５０ｎＨのときの典型的なキャパシタ４の値（Ｃ4）は、１２４ｐＦである。また、キャパシタ６は、キャパシタ１０と並列回路７がインダクタ９とともに第２共振周波数ｆ2（６０ＭＨｚ）で直列共振系を形成するように調整される。このときのキャパシタ６の値（Ｃ6）は、次式（３）で表される。
【数３】
キャパシタ２、４、１０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ10）から、Ｃ6＝５．２ｐＦとなる。
【００２２】
次に、以上のように調整された２重同調ループコイルの動作を説明する。まず高周波磁場発生器１０６により周波数ｆ1の高周波信号が２重同調ループコイルに印加されると、並列共振回路５は周波数ｆ1で共振するため開放状態となり、ループコイルに印加される高周波信号のほとんどがキャパシタ２を流れる。よって、並列回路７はキャパシタとして動作し、ループコイルは、図４に示すような、キャパシタ２とキャパシタ１０、インダクタ９で構成される直列回路と見なすことができる。この直列回路は、周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ２、キャパシタ１０、インダクタ９の値が調整されているため、ループコイルは周波数ｆ1で共振し、周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に印加する。高周波磁場印加後、周波数ｆ1の磁気共鳴信号が検査対象１０３から放射される。このとき、２重同調ループコイルは、周波数ｆ1の高周波信号を送信する場合と同様に周波数ｆ1で共振するため、水素原子核の磁気共鳴信号を高感度で検出する。したがって、図３に示すループコイルは、水素原子核の磁気共鳴信号のＲＦコイルとして動作する。
【００２３】
また、高周波磁場発生器１０６により周波数ｆ2の高周波信号が２重同調ループコイルに印加されると、ループコイルのインピーダンス（Ｚl）は、
【数４】
となる。なお、Ｚ7は並列回路７のインピーダンスを示す。周波数ｆ2における並列回路７のインピーダンス（Ｚ7）は、
【数５】
で表され、Ｚ7＝１／ｊω2Ｘ7とおくと、式（４）は、
【数６】
で表される。
【００２４】
周波数ｆ2でループコイルが共振するには、式（６）において
【数７】
を満たす必要がある。式（１）およびα＝ｆ2／ｆ1＝ω2／ω1より、式（７）は、
【数８】
となる。このとき、式（２）の条件より、Ｘ7＞０となり、並列回路７は周波数ｆ2においてキャパシタとして動作する。
【００２５】
一方、式（５）および並列共振回路５の共振条件ω12＝１／（Ｌ3Ｃ4）より、Ｘ7は、
【数９】
で表される。そこで、式（８）および式（９）をＣ6について解くと、式（３）が求まる。したがって、式（３）を満たすようにＣ6を調整することで図３に示すループコイルは周波数ｆ2で共振し、周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に印加する。高周波磁場印加後、周波数ｆ2の磁気共鳴信号が検査対象１０３から放射され、このとき図３に示すループコイルは、周波数ｆ2の高周波信号を送信する場合と同様に周波数ｆ2で共振し、フッ素原子核の磁気共鳴信号を高感度で検出する。したがって、図３に示すループコイルは、フッ素原子核の磁気共鳴信号用のＲＦコイルとして動作する。
【００２６】
上述したように、本実施の形態によれば、１μＨ以上や１ｎＦ以上の大きな値を持つインダクタやキャパシタを用いることなく、周波数が互いに近い２種類の磁気共鳴信号を同時に送受信可能なＲＦコイルが実現できる。これにより、インダクタやキャパシタの高周波損失が低減でき、２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの受信感度および送信効率が向上する。また、並列回路７を構成するインダクタ３の値をループ導体１のインダクタンスに比べて著しく小さくできるため、インダクタ３に蓄えられる不要な電磁エネルギーを極力減らすことができ、２つの磁気共鳴周波数におけるＲＦコイルの送受信効率が向上する。また、２種類の磁気共鳴信号に対するコイルの受信感度および高周波磁場の照射分布が同じであるため、２つのコイルを用いて２種類の磁気共鳴信号を検出する場合と比べて、２種類の磁気共鳴信号を同様の感度分布で検出できる領域が拡大する。さらに、図３に示すループコイルを検査対象１０３のある部分に密着して配置することで、密着部分周辺の２種類の磁気共鳴信号を高感度で検出することができる。
【００２７】
図５に、本発明の第２の実施の形態である２重同調鞍型コイルの構成を示す。本実施の形態のコイルも送受信用ＲＦコイル１１６として用いることができる。図５の構成が、図３の実施の形態と異なる点は、ループ導体１が、対向した２つのループが同一方向に磁場を発生するように接続され、各ループの面が仮想的な円柱の側面に沿うように変形した形状、すなわち鞍型コイルの形状を有していることである。コイルの形状が異なるが、図５のコイルは図３のループコイルと回路構成および動作原理は同じである。よって、図５に示すコイルは、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作する。また、鞍型コイルは表面コイルと比べて、より広い領域で均一な感度分布を持つ。相反定理により、鞍型コイルは表面コイルと比べて、より広い領域で均一な分布を持つ高周波磁場を照射することができる。
【００２８】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態のループコイルと同様の効果が得られ、さらに、コイルが鞍型の形状を有していることから、図６に示すように鞍型コイルの中に、被検体の腕や足、胴体などの検査対象１０３を配置することにより、検査対象１０３の表面に加えて深部方向の領域に対して、２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な分布で検出することができる。なお、本実施の形態では、図５に示すループ導体１にキャパシタ１０と並列回路７を１つずつ設置しているが、複数のキャパシタ１０と複数の並列回路７をループ導体１に設置してもよい。
【００２９】
図７に、図５に示す２重同調鞍型コイルを２つ組み合わせたコイルの構成を示す。このコイルは、第１の２重同調鞍型コイル１３と、その内側に配置される第２の２重同調鞍型コイル１４とからなる。これら２重同調鞍型コイル１３、１４は、それぞれコイルのループ面が図７（ａ）に示す座標軸１２のｚ軸と平行となるように配置されるとともに、第１の２重同調鞍型コイル１３と第２の２重同調鞍型コイル１４が、座標軸１２のｚ軸を回転軸として互いに９０度回転した位置となるように配置されている。図７（ｂ）は、図７（ａ）のｚ軸方向から２重同調鞍型コイルを見た図である。図７（ｂ）に示すように、第１の２重同調鞍型コイル１３が発生する磁場の向き１５と第２の２重同調鞍型コイル１４が発生する磁場の向き１６は直交しているため、第１の２重同調鞍型コイル１３と第２の２重同調鞍型コイル１４は磁気的に結合せず、それぞれ独立して２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作が可能である。
【００３０】
図７（ａ）のコイルと送信・受信器との接続例を図８に示す。高周波磁場発生器１０６の出力は分配器２３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン１９を通って第１のポート１７および第２のポート１８に接続されている。また、２つの２重同調鞍型コイルからの出力は、それぞれバラン１９を通って信号増幅器２０に接続され、信号増幅器２０の出力は位相調整器２１を通して合成器２２の入力に接続され、その出力が受信器１０８に接続されている。
【００３１】
このような構成において、高周波磁場発生器１０６により第１共振周波数ｆ1または第２共振周波数ｆ2の高周波信号が送信されると、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように、信号が２つに分配され、バラン１９を通って第１のポート１７および第２のポート１８にそれぞれ印加される。第１および第２の２重同調鞍型コイル１３、１４は、第１共振周波数ｆ1および第２共振周波数ｆ2で共振するため、高周波磁場発生器１０６により送られた高周波信号を高周波磁場として検査対象１０３に照射する。このとき、第１および第２の２重同調鞍型コイル１３、１４が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には座標軸１２のｚ軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第１共振周波数ｆ1または第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号に対して、第１および第２の２重同調鞍型コイル１３、１４は、それぞれ直交する信号成分を検出する。検出された信号はそれぞれ信号増幅器２０で増幅され、位相調整器２１で処理が行われた後、合成器２２で合成され受信器１０８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００３２】
このように本実施の形態の２重同調鞍型コイルは、ＱＤ送信およびＱＤ受信を行うことができるため、第２の実施の形態による効果に加えて、さらに高効率で高周波磁場を検査対象１０３に照射し、より高感度で２種類の磁気共鳴信号を検出することができるという効果が得られる。複数のキャパシタ１０と複数の並列回路７をループ導体１に設置してもよい。
【００３３】
図９に、本発明の第３の実施の形態である２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の構成を示す。２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５は、図９（ａ）に示すように２つのループ導体２８、２９がループ面に垂直な軸を共通の軸として対向して配置され、ループ導体２８、２９の軸方向に平行な複数（図９では８本）の直線導体３０で接続されている。これら複数の直線導体３０には、このコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するように、それぞれ並列回路７とキャパシタ１０が挿入されている。並列回路７は、第１および第２の実施の形態の並列回路７と同様の構造を有し、図９（ｂ）に示すように、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続された回路と、キャパシタ２で構成される。
【００３４】
また隣り合う２本の直線導体３０とそれらをつなぐループ導体２８、２９の一部とで構成されるループ面３１には、図９（ａ）に示すように、第１共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２６と第２共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２７が設置されている。２つのピックアップコイル２６は、ＱＤ送信およびＱＤ受信が可能となるように、ピックアップコイル２６のループに垂直な軸が互いに直交するように配置されている。この配置はピックアップコイル２７についても同様である。また、ピックアップコイル２６とピックアップコイル２７の磁気的結合を最小限とするため、ピックアップコイル２６が配置されているループ面３１とピックアップコイル２７が配置されているループ面３１が互いに対向するように、ピックアップコイル２６、２７の配置が調整され、ピックアップコイル２６がループ導体２８に近い方に、ピックアップコイル２７がループ導体２９に近い方に、それぞれ配置されている。
【００３５】
なお、図９では、ループ導体２８、２９および直線導体３０自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。
【００３６】
本実施の形態のコイルにおけるキャパシタ１０および並列回路７を構成するキャパシタ２、４、６およびインダクタ３は、このループコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、２つの共振周波数のうち、周波数が高い方の第１共振周波数ｆ1が、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数６４ＭＨｚであり、周波数が低い方の第２共振周波数ｆ2はが磁場強度１．５Ｔにおけるフッ素の磁気共鳴周波数６０ＭＨｚである場合を例に説明する。
【００３７】
キャパシタ２および１０の値（Ｃ2、Ｃ10）は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が第１共振周波数ｆ1（６４ＭＨｚ）で共振するように調整されている。また、並列共振回路５は、第１共振周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ４（Ｃ4）とインダクタ３（Ｌ3）の値が調整されている。インダクタ３は信号の送受信には直接関与しないため、送受信効率を高めるためには、インダクタ３の値（Ｌ3）はループ導体２８、２９の一部と隣り合う２本の直線導体３０で構成されるループのインダクタンスよりも著しく小さくすることが望ましい。また、キャパシタ６は式（１０）を満たし、
【数１０】
第２共振周波数ｆ2（６０ＭＨｚ）において、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が共振するよう、式（３）を満たすように調整される。
【数１１】
キャパシタ６の値（Ｃ6）は、キャパシタ２、４、１０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ10）から求められる。
【００３８】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の寸法が、例えば、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍであり、ループ導体２８、２９および直線導体３０の直径が５ｍｍの場合、インダクタ３の値（Ｌ3）およびキャパシタ２、４、６、１０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ10）は、それぞれ、５０ｎＨ、３４ｐＦ、１２４ｐＦ、１０．４ｐＦ、１３ｐＦである。
【００３９】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と送信・受信器との接続例を図１０に示す。第１共振周波数を持つ高周波信号を発生する高周波磁場発生器１０６の出力は分配器２３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン４９を通ってピックアップコイル２６に接続されている。第２共振周波数を持つ高周波信号を発生する高周波磁場発生器９６の出力は分配器４３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン３９を通ってピックアップコイル２７に接続されている。また、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５からの出力は、ピックアップコイル２６、２７に伝達される。２つのピックアップコイル２６の出力は、それぞれバラン４９を通って信号増幅器２０に接続され、信号増幅器２０の出力は位相調整器２１を通して合成器２２の入力に接続され、その出力が受信器１０８に接続されている。一方、２つのピックアップコイル２７の出力は、バラン３９を通って信号増幅器４０に接続され、信号増幅器４０の出力は位相調整器４１を通して合成器４２の入力に接続され、その出力が受信器９８に接続されている。
【００４０】
図１０のバラン３９、４９の回路図を図１１に示す。バラン３９、４９は、キャパシタ３４（Ｃ34）とインダクタ３５（Ｌ35）からなるブリッジ回路型のＬＣバランであり、ポート３６がコイル側に接続されている。この回路は、次式（１１）で与えられる周波数の近傍のみ信号を通過させる特性を持つ。
【数１２】
バラン４９は、ｆｂ＝ｆ1、バラン３９はｆｂ＝ｆ2となるようにキャパシタ３４（Ｃ34）とインダクタ３５（Ｌ35）の値が調整されている。
【００４１】
次に、図９および１０に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の動作を説明する。図１０に示す高周波磁場発生器１０６より第１共振周波数ｆ1の高周波信号が送信されると、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン４９を通って２つのピックアップコイル２６にそれぞれ印加される。図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の並列共振回路５は周波数ｆ1で共振するため開放状態となり、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５に印加される高周波信号のほとんどがキャパシタ２を流れ、並列回路７はキャパシタとして動作する。キャパシタ２の値は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が周波数ｆ1で共振するように調整されているため、第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、それぞれのピックアップコイル２６により２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には座標軸１２のｚ軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号に対して、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ1で共振するため、高い感度で第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号を検出する。図１０に示すピックアップコイル２６、２７は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が検出した第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号をバラン３９、４９に伝達する。バラン４９は第１共振周波数ｆ1の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン４９からのみ出力される。バラン４９からの出力信号は、信号増幅器２０で増幅され、位相調整器２１で処理が行われた後、合成器２２で２つの受信信号が合成され受信器１０８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００４２】
図１０に示す高周波磁場発生器９６より第２共振周波数ｆ2の高周波信号が送信されると、分配器４３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン３９を通って２つのピックアップコイル２７にそれぞれ印加される。第２共振周波数ｆ2の高周波信号が２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５に印加されたとき、図９に示す並列回路７のインピーダンスは、式（２）および式（１０）の条件より容量性を示し、キャパシタとして動作する。このときキャパシタ６が式（３）で決まる値に調整されていることで、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が周波数ｆ2で共振するため、第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、２つのピックアップコイル２７から２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には座標軸１２のｚ軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号に対して、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ2で共振するため、高い感度で第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号を検出する。ピックアップコイル２６、２７は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が検出した第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号をバラン３９、４９に伝達する。バラン３９は第２共振周波数ｆ2の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン３９からのみ出力される。バラン３９からの出力信号は、信号増幅器４０で増幅され、位相調整器４１で処理が行われた後、合成器４２で２つの受信信号が合成され受信器９８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００４３】
上述してきたように、本実施の形態によれば、１μＨ以上や１ｎＦ以上の大きな値を持つインダクタやキャパシタを用いずに、周波数が互いに近い２つの磁気共鳴信号を同時に送受信可能なＲＦコイルとして動作することが可能となる。これにより、インダクタやキャパシタによる損失が低減でき、２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの受信感度および送信効率が向上する。また、並列回路７を構成するインダクタ３の値をループ導体１のインダクタンスに比べて著しく小さくできるため、インダクタ３に蓄えられるエネルギーを極力減らすことができ、２つの磁気共鳴周波数におけるＲＦコイルの送受信効率が向上する。また、ＱＤ送信およびＱＤ受信を行うことができるため、さらに高効率で高周波磁場を検査対象１０３に照射し、より高感度で２つの磁気共鳴信号を検出することができる。また、鳥かご型コイルは、鞍型コイルと比べて高周波磁場の照射分布および感度分布の均一性が高いため、図５、７に示す実施の形態と比べて、さらに高い画質を持つ磁気共鳴画像を取得することが可能であり、特に頭部の撮像に有効である。
【００４４】
なお図１０に示す送信・受信器との接続例では、第１共振周波数および第２共振周波数の２系統の高周波磁場発生器１０６、９６および受信器１０８、９８を備えているが、２重同調鞍型コイルについて図８に示した１系統の高周波磁場発生器および受信器を用いることも可能である。また逆に、図８に示した２重同調鞍型コイルについて図１０に示す２系統の高周波磁場発生器および受信器を用いることも可能である。
【００４５】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の変更例を図１２に示す。このＲＦコイルは、キャパシタ５０が、直線導体３０ではなくループ導体２８、２９に挿入されている点が、図９の実施の形態と異なる。キャパシタ５０がループ導体２８、２９に挿入された場合、キャパシタ２、６、５０の値が変化するが、動作原理は図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と同じである。よって、図１２に示すコイルは、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作する。
【００４６】
図１２に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の寸法が、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍであり、ループ導体２８、２９および直線導体３０の直径が５ｍｍの場合、インダクタ３の値（Ｌ3）およびキャパシタ２、４、６、５０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ50）は、それぞれ、５０ｎＨ、２６ｐＦ、１２４ｐＦ、７．４ｐＦ、５０ｐＦである。
【００４７】
本実施の形態の鳥かご型ＲＦコイルは、ループ導体２８、２９および直線導体３０の両方にキャパシタを挿入してもよい。これにより、同じ寸法の鳥かご型コイルのであってもキャパシタの値を変化させることが可能であり、キャパシタの値の設計自由度が高くなる。したがって、本実施の形態のＲＦコイルは、図９の実施の形態による効果に加えて、並列回路７の設計自由度が高くなり、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の設計が容易となるという効果が得られる。なお図９の２重同調鳥かご型ＲＦコイルは、素子数が少ないことからローパス型であり、本実施の形態の鳥かご型ＲＦコイルは、ハイパス型である。
【００４８】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の別の変更例を図１３に示す。このＲＦコイルは、並列回路７およびキャパシタ１０が、直線導体３０ではなくループ導体２８、２９に挿入されていることが、図９の実施の形態と異なる。なお、図１３では、図を見やすくするため、ピックアップコイル２６、２７の配置を省略している。並列回路７およびキャパシタ１０が、ループ導体２８、２９に挿入された場合、キャパシタ２、６、１０の値が変化するが、図１３に示すコイルは図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と動作原理は同じである。よって、図１３に示すコイルは、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作する。
【００４９】
図１３に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の寸法が、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍであり、ループ導体２８、２９および直線導体３０の直径が５ｍｍの場合、インダクタ３の値（Ｌ3）およびキャパシタ２、４、６、５０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ50）は、それぞれ５０ｎＨ、８９ｐＦ、１２４ｐＦ、１２ｐＦ、５０ｐＦである。
この実施の形態では、並列回路７とキャパシタ１０を直線導体３０に配置していないため、被検体（患者）の頭部を撮像する際に、並列回路７やキャパシタ１０によって視界を妨害することがない。したがって、図９の実施の形態による効果に加えて、被検体（患者）への圧迫感を軽減できるという利点がある。
【００５０】
なお、本実施の形態においても、図１２に示す実施の形態と同様に、直線導体３０にキャパシタを挿入してもよく、それにより並列回路７の設計自由度を向上させ、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の設計を容易とすることが可能である。このとき、キャパシタの位置を直線導体３０の両端付近に配置することで、被検体（患者）の視界を妨げることなく、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の設計を容易とすることができる。また図１２および図１３に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルの送信・受信器との接続は、図８に示すような１系統でも図１０に示すような２系統でもよく、動作は図９の２重同調鳥かご型ＲＦコイルと同じである。
【００５１】
次に本発明の第４の実施の形態である２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイルを説明する。本実施の形態のＲＦコイルも送受信用ＲＦコイル１１６として用いられる。図４は、本コイルの構成を示す図である。この２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５は、図１４（ａ）に示すように、円筒導体４６の内側に、円筒導体４６の軸に平行な複数（図１３では８本）の直線導体４７が円筒導体４６の内側表面から一定の距離で円周方向に等間隔に配置され、その両端が円筒導体４６の内側に接続されている。直線導体４７と円筒導体４６との接続部には、このコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するように、キャパシタ４８と並列回路７が挿入されている。並列回路７は、第１〜第３の実施の形態の並列回路７と同様であり、図１４（ｂ）に示すように、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続された回路と、キャパシタ２で構成される。
【００５２】
この２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイルでは、各直線導体４７は円筒導体４６の内側とでそれぞれループを構成しているが、これらループのうち４つのループの位置５１、５５に、第１共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２６と、第２共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２７が配置されている。２つのピックアップコイル２６は、ループに垂直な軸が互いに直交するように配置されている。同様に、２つのピックアップコイル２７は、ループに垂直な軸が互いに直交するように配置されている。ピックアップコイル２６とピックアップコイル２７とは、磁気結合をなくすために、円筒導体４６の異なる端部の近傍に配置される。
【００５３】
なお、図１４（ａ）に示す円筒導体４６は、内部の複数の直線導体４７の位置関係が分かるように、円筒導体４６の側面が透明になっているが、実際には円筒導体４６の側面は導体で覆われている。また図１４（ａ）では、円筒導体４６および直線導体４７自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５と送信・受信器との接続関係は、図１０と同様である。
【００５４】
次に本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５におけるキャパシタとインダクタの調整を、第１共振周波数ｆ1が磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数６４ＭＨｚ、第２共振周波数ｆ2が磁場強度１．５Ｔにおけるフッ素の磁気共鳴周波数６０ＭＨｚの場合を例に説明する。
【００５５】
キャパシタ２および４８の値（Ｃ2、Ｃ48）は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が第１共振周波数ｆ1（６４ＭＨｚ）で共振するように調整されている。また、図１４（ｂ）に示す並列共振回路５は、第１共振周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ４（Ｃ4）とインダクタ３（Ｌ3）の値が調整されている。インダクタ３は信号の送受信には直接関与しないため、送受信効率を高めるためには、インダクタ３の値（Ｌ3）は、円筒導体４６の一部と直線導体４７で構成されるループのインダクタンスよりも著しく小さくすることが望ましい。また、キャパシタ６は、第３の実施の形態と同様に、次式（１０）を満たし、
【数１３】
第２共振周波数ｆ2（６０ＭＨｚ）において、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が共振するために、次式（１２）を満たすように調整される。
【数１４】
【００５６】
次に、本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が図１０に示すように送信・受信器に接続されている場合の動作を説明する。高周波磁場発生器１０６から第１共振周波数ｆ1の高周波信号が送信されると、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン４９を通って図１４に示す２つのピックアップコイル２６にそれぞれ印加される。図１４（ｂ）に示す並列共振回路５は周波数ｆ1で共振するため開放状態となり、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５に印加される高周波信号のほとんどがキャパシタ２を流れ、図１４（ａ）に示す並列回路７はキャパシタ２として動作する。キャパシタ２の値は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が周波数ｆ1で共振するように調整されているため、第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、それぞれのピックアップコイル２６により２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には円筒導体４６の軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号に対して、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ1で共振するため、高い感度で第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号を検出する。図１４（ａ）に示すピックアップコイル２６、２７は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が検出した第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号を図１０に示すバラン３９、４９に伝達する。バラン４９は第１共振周波数ｆ1の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン４９からのみ出力される。バラン４９からの出力信号は、信号増幅器２０で増幅され、位相調整器２１で処理が行われた後、合成器２２で２つの受信信号が合成され受信器１０８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００５７】
図１０に示す高周波磁場発生器９６から第２共振周波数ｆ2の高周波信号が送信されると、分配器４３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン３９を通って図１４（ａ）に示す２つのピックアップコイル２７にそれぞれ印加される。第２共振周波数ｆ2の高周波信号が２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５に印加されたとき、図１４（ｂ）に示す並列回路７のインピーダンスは、式（２）および式（１０）の条件より容量性を示し、キャパシタとして動作する。このときキャパシタ６が式（１２）で決まる値に調整されていることで、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が周波数ｆ2で共振するため、第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、それぞれのピックアップコイル２７により２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には円筒導体４６の軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号に対して、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ2で共振するため、高い感度で第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号を検出する。ピックアップコイル２６、２７は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が検出した第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号を図１０に示すバラン３９、４９に伝達する。バラン３９は第２共振周波数ｆ2の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン３９からのみ出力される。バラン３９からの出力信号は、信号増幅器４０で増幅され、位相調整器４１で処理が行われた後、合成器４２で２つの受信信号が合成され受信器９８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００５８】
上述してきたように、本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイルも、周波数が互いに近い２つの磁気共鳴信号が同時に送受信可能なＲＦコイルとして動作することが可能であり、ＱＤ送信およびＱＤ受信を行うことができるため、高効率で高周波磁場を検査対象１０３に照射し、より高感度で２つの磁気共鳴信号を検出することができる。また、ＴＥＭ型コイルは、鳥かご型コイルと比べて、より高い周波数でも高効率で高周波磁場を照射し、高感度で磁気共鳴信号を検出することができるため、本実施の形態によって、３Ｔ以上のより高い磁場強度においても、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして安定に動作することができる。
【００５９】
次に本発明の磁気共鳴撮像装置の第２の実施の形態を説明する。図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る磁気共鳴撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１５において、図２に示す第１の実施の形態の磁気共鳴撮像装置と同じ要素は同一の符号で示している。本実施の形態の磁気共鳴撮像装置が図２に示す装置と異なる点は、高周波磁場を送信するための送信用ＲＦコイル１０７と、検査対象１０３から発生したＲＦ信号を受信するための受信用ＲＦコイル１１４が、別個に設けられている点であり、これら送信用ＲＦコイル１０７および受信用ＲＦコイル１１４は、磁気結合防止回路駆動装置１１５からの磁気結合防止信号により切替えられる。高周波磁場が送信用ＲＦコイル１０７を通じて検査対象１０３に印加される時には、シーケンサ１０４から送られた命令により磁気結合防止回路駆動装置１１５から受信用ＲＦコイル１１４に磁気結合防止信号が送られ、受信用ＲＦコイル１１４が開放状態となり、送信用ＲＦコイル１０７との磁気結合を防止する。また検査対象１０３から発生したＲＦ信号を受信用ＲＦコイル１１４によって受波するときは、シーケンサ１０４から送られた命令により磁気結合防止回路駆動装置１１５から送信用ＲＦコイル１０７に磁気結合防止信号が送られ、送信用ＲＦコイル１０７が開放状態となり、受信用ＲＦコイル１１４との磁気結合を防止する。その他の構成および動作は図２の磁気共鳴撮像装置と同様である。
【００６０】
次に本実施の形態の磁気共鳴撮像装置に採用される送信用ＲＦコイルおよび受信用ＲＦコイルの実施の形態を説明する。
【００６１】
図１６に、送信用ＲＦコイルの一実施の形態として、２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２を示す。本コイルは、図１６（ａ）に示すように、図１３に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と類似した構造を有しているが、ループ導体２８に挿入されている並列回路７が、並列回路５７に置き換わった構成となっている。
【００６２】
並列回路５７は、図１６（ｂ）に示すように、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続された回路と、キャパシタ６２とキャパシタ６４が直列に接続された回路が並列に接続されている。また、キャパシタ６には、ＰＩＮダイオード６１とインダクタ６７が直列に接続された回路が並列に接続され、キャパシタ６２には、ＰＩＮダイオード５９とインダクタ６３が直列に接続された回路が並列に接続され、キャパシタ６４には、ＰＩＮダイオード６０とインダクタ６５が直列に接続された回路が並列に接続されている。ＰＩＮダイオードは、ダイオードの順方向に流れる直流電流の値が一定値以上で概ね導通状態となる特性を持ち、直流電流によりオン／オフが制御される。また、磁気結合防止回路駆動装置１１５の出力端子は、ＰＩＮダイオード６０とインダクタ６５の接続点とＰＩＮダイオード５９とインダクタ６３の接続点に接続されている。磁気結合防止回路駆動装置１１５からの制御電流で並列回路５７のダイオード５９〜６１をオン／オフ制御することにより、高周波磁場送信時には、本コイル５２が送信用ＲＦコイルとして機能し、高周波信号受信時には、高インピーダンスとなって受信用ＲＦコイルと干渉しないようにする。この動作については後述する。
【００６３】
この並列回路５７は、キャパシタ６２、６４の値（Ｃ62、Ｃ64）を、図１３（ｂ）に示すキャパシタ２の値をＣ2としたとき、Ｃ62＝Ｃ64＝２Ｃ2となるように設定し、図１３の実施の形態と同様の方法で、インダクタ３（Ｌ3）、キャパシタ４、６、６２、６４の値（Ｃ4、Ｃ6、Ｃ62、Ｃ64）を設定している。また、インダクタ６３の値（Ｌ63）は、ＰＩＮダイオード５９がオンのときにキャパシタ６２とインダクタ６３が第１共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６５の値（Ｌ65）は、ＰＩＮダイオード６０がオンのときにキャパシタ６４とインダクタ６５が第２共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６７の値（Ｌ67）は、ＰＩＮダイオード６１がオンのときにキャパシタ６とインダクタ６７が第２共振周波数で共振するように設定されている。
【００６４】
なお送信用ＲＦコイルとしては、図１６に示す構造のほか、図５および図７に示すような鞍型ＲＦコイル、図９および図１２に示す他の鳥かご型ＲＦコイル、図１４に示すようなＴＥＭ型ＲＦコイルも、それらの並列回路７を並列回路５７に置き換えることにより、採用することができる。
【００６５】
図１７に、受信用ＲＦコイルの一実施の形態として、２重同調コイル５３を示す。本コイルは、図３に示す２重同調ループコイルと類似した構造を有しているが、ループ導体１に挿入されている並列回路７が、図１７（ｂ）に示す並列回路５７に置き換わった構成となっている。この並列回路５７は、図１６に示した２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２の並列回路５７と同じ構造を有している。この並列回路５７のダイオード５９〜６１も、磁気結合防止回路駆動装置１１５からの制御電流によりオン／オフ制御され、高周波信号受信時には、本コイル５２が受信用ＲＦコイルとして機能し、高周波磁場送信時には、高インピーダンスとなって送信用ＲＦコイルと干渉しないようにする。この動作については後述する。
【００６６】
並列回路５７のキャパシタ６２、６４の値（Ｃ62、Ｃ64）は、図３に示すキャパシタ２の値をＣ2とすると、Ｃ62＝Ｃ64＝２Ｃ2となるように設定し、図３の実施の形態の場合と同様の方法で、インダクタ３（Ｌ3）、キャパシタ４、６、６２、６４の値（Ｃ4、Ｃ6、Ｃ62、Ｃ64）を設定している。また、インダクタ６３の値（Ｌ63）は、ＰＩＮダイオード５９がオンのときにキャパシタ６２とインダクタ６３が第１共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６５の値（Ｌ65）は、ＰＩＮダイオード６０がオンのときにキャパシタ６４とインダクタ６５が第２共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６７の値（Ｌ67）は、ＰＩＮダイオード６１がオンのときにキャパシタ６とインダクタ６７が第２共振周波数で共振するように設定されている。
【００６７】
受信用ＲＦコイルの他の実施の形態を図１８に示す。図１８に示すコイルは、図１７に示す受信用２重同調コイル５３をアレイ状に並べたものである。受信用ＲＦコイルとしては、その他、図１７の受信用２重同調コイル５３のループ導体を変形させたもの、例えば、８の字ＲＦコイルや図５に示すような鞍型ＲＦコイルなどが採用することができる。
【００６８】
上述した送信用ＲＦコイルと受信用ＲＦコイルの位置関係と、送信器・受信器との接続関係を説明する。図１９に上述した送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２と受信用２重同調コイル５３の場合を例示する。第１共振周波数を持つ高周波磁場を発生する高周波磁場発生器１０６の出力は分配器２３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン４９を通ってピックアップコイル２６に接続されている。また、第２共振周波数を持つ高周波磁場を発生する高周波磁場発生器９６の出力は分配器４３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン３９を通ってピックアップコイル２７に接続されている。ピックアップコイル２６、２７は、図１６に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に第１および第２共振周波数（ｆ1、ｆ2）の高周波信号をそれぞれ伝達するように配置されている。また、磁気結合防止回路駆動装置１１５から、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に設置されている複数の並列回路５７に複数の制御用信号線５８が接続されている。また、受信用２重同調コイル５３は、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２の内部に配置され、検査対象１０３に近接するように配置されている。受信用２重同調コイル５３の出力端子は、バラン１９を通って信号増幅器２０に接続され、受信器１０８に接続されている。また、磁気結合防止回路駆動装置１１５から、受信用２重同調コイル５３に設置されている並列回路５７に複数の制御用信号線５８が接続されている。
【００６９】
次に、図１６、図１７および図１９を用いて送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２および受信用２重同調コイル５３の動作を説明する。図１９に示す高周波磁場発生器１０６より第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に印加する場合、その直前に、磁気結合防止回路駆動装置１１５は図１６（ｂ）に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２のＰＩＮダイオード５９、６０、６１に流す制御電流６６の値を０に設定するとともに、図１７（ｂ）に示す受信用２重同調コイル５３のＰＩＮダイオード５９、６０、６１がオンとなるように、直流の制御電流６６を印加する。制御電流６６を受信用２重同調コイル５３に印加することにより、図１７に示すダイオード５９、６０、６１がオンとなり、キャパシタ６２とインダクタ６３からなる並列共振回路が第１共振周波数で共振し、キャパシタ６４とインダクタ６５からなる並列共振回路およびキャパシタ６とインダクタ６７からなる並列共振回路が第２共振周波数で共振する。また、キャパシタ４とインダクタ３からなる並列共振回路は、第１共振周波数で共振するため、並列回路５７は、概ね開放状態となる。その結果、受信用２重同調コイル５３のインピーダンスは極めて高くなる。
【００７０】
一方、図１６に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２では、ダイオード５９、６０、６１に流れる制御電流６６の値が０となることで、全てのダイオード９はオフとなり、図１６（ｂ）に示す並列回路５７は、図１３（ｂ）示す並列回路７と等価な回路となり、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２は、第１および第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）で共振するコイルとして動作する。したがって、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２と受信用２重同調コイル５３との磁気結合が無くなり、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２は、磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下が起こることなく、第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に照射することができる。高周波磁場発生器１０６によって印加された第１共振周波数ｆ1の高周波信号は、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン４９を通って２つのピックアップコイル２６にそれぞれ印加される。図１８に示す高周波磁場発生器９６より第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に印加する場合についても同様の動作によって、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２と受信用２重同調コイル５３の磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下が起こることなく、第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に照射することができる。
【００７１】
高周波磁場を印加した後、検査対象１０３から発せられる磁気共鳴信号を受信する際には、磁気結合防止回路駆動装置１１５は、図１６（ｂ）に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２のダイオード５９、６０、６１がオンとなるように制御電流６６を印加し、図１７（ｂ）に示す受信用２重同調コイル５３のダイオード５９、６０、６１に流す制御電流６６の値を０に設定する。制御電流６６を送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に印加することにより、図１６（ｂ）に示すダイオード５９、６０、６１がオンとなり、キャパシタ６２とインダクタ６３からなる並列共振回路が第１共振周波数で共振し、キャパシタ６４とインダクタ６５からなる並列共振回路およびキャパシタ６とインダクタ６７からなる並列共振回路が第２共振周波数で共振する。また、キャパシタ４とインダクタ３からなる並列共振回路は、第１共振周波数で共振するため、並列回路５７は、第１および第２共振周波数（ｆ1、ｆ2）において概ね開放状態となる。その結果、第１および第２共振周波数（ｆ1、ｆ2）において送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２のインピーダンスは極めて高くなる。
【００７２】
一方、受信用２重同調コイル５３では、図１７（ｂ）に示すダイオード５９、６０、６１に流れる制御電流６６の値が０となることで、ダイオード５９、６０、６１はオフとなり、共振形成用回路４７と同調用キャパシタ１との接続が切れる。その結果、図１７（ｂ）に示す並列回路５７は、図３示す並列回路７と等価な回路となり、受信用２重同調コイル５３は、第１および第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）で共振するコイルとして動作する。
【００７３】
したがって、検査対象から発せられる第１または第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）に対応する２つの磁気共鳴信号を受信するとき、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２が極めて高いインピーダンスとなるため、受信用２重同調コイル５３と送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２との磁気結合が無くなり、受信用２重同調コイル５３は、磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下が起こることなく、第１および第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）に対応する２つの磁気共鳴信号を高感度かつ同時に受信することができる。受信用２重同調コイル５３で受信した信号はバラン４９をとおり、信号増幅器２０で増幅されて受信器１０８で受信され、信号処理が行われ磁気共鳴画像に変換される。
【００７４】
上述したように、本実施の形態によれば、高周波磁場印加時には受信用２重同調コイル５３が極めて高いインピーダンスとなり、磁気共鳴信号の受信時には送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２が極めて高いインピーダンスとなることにより、互いに近い２つの磁気共鳴周波数に同調した送信用コイルと受信用コイルが、互いの磁気結合を防止することが可能となる。その結果、送信用コイルが互いに近い２種類の磁気共鳴周波数を持つ均一な高周波磁場を印加し、かつ受信用コイルが互いに近い２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ同時に受信することができる。よって、送信コイルの形状と受信コイルの形状を独立に選択することが可能となり、照射分布の均一性が高い２重同調鳥かご形コイルやＴＥＭ型コイルを送信コイルとして用い、検査対象１０３の形状や大きさに応じて受信コイルの形状を選ぶことで、個々の検査対象１０３に最適化した磁気共鳴画像の撮像が可能となる。例えば、図１８に示す受信用ＲＦコイル５４をフェイズドアレイコイルとして用いることにより、１個の受信用２重同調コイル５３と比べて非常に広い領域の撮像が可能となり、検査対象１０３である被検体（患者）の体幹部全体に対して、互いに近い２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ同時に受信することが可能となる。
【００７５】
なお上述した実施の形態では、送信用ＲＦコイルとして鳥かご型コイル、受信用ＲＦコイルとして表面コイルを用いた場合を説明したが、それぞれ、第１の実施の形態の磁気共鳴撮像装置において説明した送受信用ＲＦコイルの並列回路７を並列回路５７に置き換えたものであれば、いずれのタイプを用いることも可能である。また送信用ＲＦコイルと受信用ＲＦコイルが別個の場合に、それぞれ本発明の２重同調ＲＦコイルを用いた場合を説明したが、一方のみに本発明の２重同調ＲＦコイルを採用したものも本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明が適用される磁気共鳴撮像装置の外観を示す図。
【図２】本発明の磁気共鳴撮像装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図。
【図３】本発明の送受信用ＲＦコイルの第１の実施の形態（２重同調ループコイル）を示す図。
【図４】図３の２重同調ループコイルの、第１の共振周波数における等価回路を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の送受信用ＲＦコイル（２重同調鞍型コイル）を示す図。
【図６】図５の２重同調鞍型コイルと検査対象の位置関係を示す図。
【図７】２つの２重同調鞍型コイルを組み合わせた例を示す図。
【図８】図７のコイルと送信器・受信器との接続例を示すブロック図。
【図９】本発明の送受信用ＲＦコイルの第３の実施の形態（２重同調鳥かご型ＲＦコイル）を示す図。
【図１０】図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルと送信・受信器との接続例を示すブロック図。
【図１１】図１０の回路に含まれるバランの回路構成を示す図。
【図１２】図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルの変形例を示す図。
【図１３】図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルの他の変形例を示す図。
【図１４】本発明の送受信用ＲＦコイルの第４の実施の形態（２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル）の構成を示す図である。
【図１５】本発明の磁気共鳴撮像装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の送信用ＲＦコイルの第１の実施の形態（送信用２重同調鳥かご形コイル）の回路図。
【図１７】本発明の受信用ＲＦコイルの第１の実施の形態（受信用２重同調コイル）の回路図。
【図１８】本発明の受信用ＲＦコイルの第２の実施の形態（２重同調アレイコイル）の回路図。
【図１９】図１６の送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイルと図１７の受信用２重同調コイルの位置関係と、送信器・受信器との接続関係を表す模式図。
【図２０】従来の２重同調ＲＦコイルの構成を示す図。
【図２１】従来の２重同調鞍型ＲＦコイルの構成を示す図。
【符号の説明】
【００７７】
１、２８、２９ ループ導体
２、４、６、１０、３４、４８、５０、６２、６４ キャパシタ
３、９、３５、６３、６５、６７ インダクタ
５ 並列共振回路
７、５７ 並列回路
８ インピーダンス調整用キャパシタ
１２ 座標軸
１３ 第１の２重同調鞍型コイル
１４ 第２の２重同調鞍型コイル
１９、３９、４９ バラン
２４ 鳥かご型ループ
２５ ２重同調鳥かご型ＲＦコイル
２６ 第１のピックアップコイル
２７ 第２のピックアップコイル
３０、４７ 直線導体
３１ ループ面
４５ ２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル
４６ 円筒導体
５１ ループ
５２ 送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル
５３ 受信用２重同調コイル
５４ ２重同調アレイコイル
５９、６０、６１ ＰＩＮダイオード
９６、１０６ 高周波磁場発生器
９８、１０８ 受信器
１０１ 静磁場を発生するマグネット
１０２ 傾斜磁場を発生するコイル
１０３ 検査対象
１０４ シーケンサ
１０５ 傾斜磁場電源
１０７ 送信用ＲＦコイル
１０９ 計算機
１１０ ディスプレイ
１１１ 記憶媒体
１１２ シムコイル
１１３ シム電源
１１４ 受信用ＲＦコイル
１１５ 磁気結合防止回路駆動装置
１１６ 送受信用ＲＦコイル
３０１ テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）に関わり、特に周波数が異なる２種類の磁気共鳴信号を検出するＲＦコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴撮像装置は、検査対象を横切る任意の断面内の原子核に磁気共鳴を起こさせ、発生する磁気共鳴信号からその断面内における断層像を得る医用画像診断装置である。
【０００３】
磁気共鳴撮像法の一種であるＭＲＳ（磁気共鳴スペクトロスコピー）やＭＲＳＩ（磁気共鳴スペクトロスコピックイメージング）は、生体内の代謝状態を計測する方法として用いられている。ここで、ＭＲＳとは、物質から発せられる磁気共鳴信号の周波数分布を計測する方法であり、ＭＲＳＩとは、周波数分布を持つ磁気共鳴信号のある特定の周波数成分をもとに画像化する方法である。これらの撮像方法において、水素原子核（１Ｈ）の磁気共鳴信号による撮像に加えて、19Ｆ（フッ素）や31Ｐ（燐）、23Ｎａ（ナトリウム）等、1Ｈ以外の原子核による磁気共鳴画像を撮像する方法がある。1Ｈおよびそれ以外の原子核の磁気共鳴画像を同時に得るには、ＲＦコイルが1Ｈおよび1Ｈ以外の原子核の磁気共鳴周波数で同調する必要がある。このようなコイルを２重同調ＲＦコイルという。
【０００４】
従来の２重同調ＲＦコイルには、図２０に示すようにコイルのループにインダクタとキャパシタを並列に接続したトラップ回路を挿入した２重同調ＲＦループコイル（例えば、特許文献１や非特許文献１参照）や、均一な高周波磁場の発生および検出感度の均一化が可能な鳥かご型ＲＦコイルにインダクタとキャパシタで構成されるトラップ回路を挿入した２重同調ＲＦコイル（例えば、特許文献２や非特許文献２参照）が知られている。しかしながら、これらの２重同調ＲＦコイルは、２つ磁気共鳴周波数が互いに離れている1Ｈと31Ｐを想定しているため、同調する２つの周波数が互いに近い場合、２重同調を実現するためには、トラップ回路に用いるインダクタやキャパシタの値が１μＨ以上または１nＦ以上とする必要がある。このような大きな値を持つインダクタやキャパシタは、１ＭＨｚ以上では素子自体の高周波損失が無視できなくなり、ＲＦコイルの受信感度低下および送信効率の低下を招くという問題がある。
【０００５】
また、２つの磁気共鳴周波数が互いに近い場合に動作する２重同調ＲＦコイルとして、磁気共鳴周波数の比が１：０．９４である1Ｈと19Ｆを例にとると、図２１に示すように、19Ｆで共振する鞍型ＲＦコイルと1Ｈで共振する鞍型ＲＦコイルを互いに直交させた位置に配置する鞍型２重同調ＲＦコイルや、鳥かご型ＲＦコイルのキャパシタの値を部分的に変化させて19Ｆおよび1Ｈの磁気共鳴周波数でコイルを共振させる２重同調ＲＦコイルがある（例えば、非特許文献３）。しかしながら、これらのＲＦコイルは、２種類の磁気共鳴信号に対応するコイルの感度分布が互いに大きく異なるため、両方の信号に対して良好な感度が得られる領域が限定されるという問題がある。また、これらのＲＦコイルには、感度が１．４倍向上させることが可能なＱＤ(ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ)方式を採用することができず、ＱＤ方式のＲＦコイルと比べて十分な感度が得られないという問題がある。
【特許文献１】特開平６−２４２２０２号公報
【特許文献２】特許第３２９５８５１号
【非特許文献１】Ｍ．Ｄ．Ｓｃｈｎａｌｌ他著、「1Ｈ・31Ｐ核磁気共鳴信号同時検出のための新型２重同調プローブ（Ａ Ｎｅｗ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｕｎｅｄ Ｐｒｏｂｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ 1Ｈ ａｎｄ 31Ｐ ＮＭＲ）」、ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９８５、６５、ｐ．１２２−１２９
【非特許文献２】Ａｌａｎ Ｒ．Ｒａｔｈ他著、「２重同調鳥かご型コイルの設計と性能（Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ＰｅＲＦｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ Ｄｏｕｂｌｅ−Ｔｕｎｅｄ Ｂｉｒｄ−Ｃａｇｅ Ｃｏｉｌ）」、ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９９０、８６、ｐ．４８８−４９５
【非特許文献３】Ｐｅｔｅｒ Ｍ．Ｊｏｓｅｐｈ他著、「鳥かご型イメージングコイルの２重共振動作手法（Ａ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｄｏｕｂｌｅ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｒｄｃａｇｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｉｌｓ）」、アイ・イー・イー・イー トランザクションズ オン メディカル イメージング（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ）、１９８９、８、ｐ．２８６−２９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来技術による課題を解決し、互いに周波数が近い２種類の磁気共鳴周波数に同調し、２種類の磁気共鳴周波数を持つ高周波磁場を高効率かつ均一に照射するとともに、２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な感度分布で受信する２重同調ＲＦコイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明のＲＦコイルは、磁気共鳴周波数の異なる第１元素及び第２元素の各々に対応する第１共振周波数及び第２共振周波数で共振するＲＦコイルであって、少なくとも１つの導線のループを有し、前記導線のループは、第１キャパシタを具備した第１分岐路と、第２キャパシタと第１インダクタとの第１並列共振回路および第３キャパシタを具備する第２分岐路とを備えた並列回路を有している。第１共振周波数が第２共振周波数より周波数が高いときに、第１キャパシタは、第１共振周波数の信号送受信時にＲＦコイルが共振するための容量を有し、第２キャパシタの容量と第１インダクタの値とは、その積算値が第１共振周波数により定まり、第３のキャパシタは、第２共振周波数の信号送受信時に第１並列共振回路と第３のキャパシタとの直列回路の共振周波数が第２共振周波数より高くなる容量を有することを特徴とするＲＦコイル。
【０００８】
本発明のＲＦコイルは、具体的には、円柱の表面に互いに対向して配置された２つの導体ループであって、導体ループにより生じる磁場の向きが互いに同じとなるように接続された鞍型形状コイル、鞍型形状コイル２つを一方を外側、他方を内側とし且つ磁場の向きが直交となるように配置した２重の鞍型コイル、鳥かご型コイル、ＴＥＭコイル、単一の導線のループを有する表面コイル、これら表面を併設したアレイコイルなどに適用できる。
【０００９】
鳥かご型コイルの場合、前記並列回路は、例えば、複数の直線導体の各々に設置される。この場合、少なくとも１つのループ導体と複数の直線導体との接続点の間にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタ(第４キャパシタ)が挿入されている構成とすることができる。或いは、並列回路は、ループ導体と複数の直線導体との接続点の間にそれぞれ設置される。この場合、複数の直線導体にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタ(第４キャパシタ)が設置される構成とすることができる。
【００１０】
本発明のＲＦコイルは、並列回路に、少なくとも１つのキャパシタが直列に接続されていることも特徴としている。
また本発明のＲＦコイルは、並列回路に、第１共振周波数および第２共振周波数で開放状態となるデカップリング回路が接続されていることも特徴としている。
本発明のＲＦコイルは、例えば、第２共振周波数が第１共振周波数の８０％以上である。典型的には、第１元素は水素、第２元素はフッ素である。
【００１１】
本発明の磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加し検査対象からの磁気共鳴信号を検出する送受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段とを備え、送受信用コイルとして上述した本発明のＲＦコイルを用いたことを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段とを備え、送信用または受信用コイルの少なくとも一方のコイルとして上述した本発明のＲＦコイルを用いたことを特徴とするものである。この場合、本発明のＲＦコイルは、並列回路に、第１共振周波数および第２共振周波数で開放状態となるデカップリング回路が接続されているものを用いる。
【００１３】
送信用コイルとして、典型的には、鳥かご型コイルまたはＴＥＭ型コイルが用いられる。また受信用コイルとして、例えば、１ターンの表面コイルやアレイコイルが用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高周波損失を伴う程の大きな値を持つキャパシタやインダクタを用いずに、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号を送受信可能なＲＦコイルを構成することができる。従って、インダクタやキャパシタによる高周波損失が大きく低減でき、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの受信感度および送信効率が向上する。また、ＲＦコイルを構成する信号送受信に寄与しないインダクタの値を小さくできるため、ＲＦコイルの送受信効率が向上する。さらに、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号を送受信可能なＲＦコイルにＱＤ方式の送受信が適用できるため、互いの周波数が近い２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの送信効率および受信感度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、詳細に本発明に関するＲＦコイルおよび磁気共鳴撮像装置の好適な実施の形態について説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１６】
まず、本発明が適用される磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１は磁気共鳴撮像装置の外観図であり、図中、ｚ軸の方向が静磁場方向である。図１（ａ）は水平磁場方式のマグネット１０１を備えた磁気共鳴撮像装置で、テーブル３０１に寝かせられた検査対象１０３はマグネット１０１のボア内の撮像空間に挿入され撮像される。図１（ｂ）は、垂直磁場方式のマグネット１０１で、検査対象１０３は上下一対のマグネットの間の撮像空間に挿入され撮像される。本発明は、マグネットの方式の如何に関わらず適用することができる。
【００１７】
次に本発明の第１の実施の形態による磁気共鳴撮像装置について説明する。図２はその概略構成を示すブロック図である。図１と同じ要素は同じ符号で示している。図示する磁気共鳴撮像装置は、静磁場を発生するマグネット１０１と、傾斜磁場を発生するコイル１０２、静磁場均一度を調整するためのシムコイル１１２、シーケンサ１０４と、高周波磁場を発生する送受信用ＲＦコイル１１６などを備えている。傾斜磁場コイル１０２およびシムコイル１１２は、それぞれ傾斜磁場電源１０５、シム電源１１３に接続されている。送受信用ＲＦコイル１１６は、高周波磁場発生器１０６および受信器１０８に接続されている。シーケンサ１０４は、傾斜磁場電源１０５、シム電源１１３および受信器１０８に命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、送受信用ＲＦコイル１１６を通じて検査対象１０３に印加される。高周波磁場を印加することにより検査対象１０３から発生するＲＦ信号は送受信用ＲＦコイル１１６によって検出され、受信器１０８で検波が行われる。受信器１０８での検波の基準とする磁気共鳴周波数は、シーケンサ１０４によりセットされる。検波された信号はＡ／Ｄ変換回路を通して計算機１０９に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、ディスプレイ１１０に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体１１１に保存される。シーケンサ１０４は通常、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。
【００１８】
本実施の形態の磁気共鳴撮像装置は、送受信用ＲＦコイル１１６として、２種類の磁気共鳴周波数に同調し、２種類の磁気共鳴周波数を持つ高周波磁場を高効率かつ均一に照射するとともに、２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な感度分布で受信する２重同調ＲＦコイルを備えている。以下、送受信用ＲＦコイル１１６として用いられる２重同調ループコイルの実施の形態を説明する。
【００１９】
図３は、本発明の第１の実施の形態を示す２重同調ループコイルの回路図である。本実施の形態の２重同調ループコイルは、送受信用ＲＦコイル１１６として用いられる。本ループコイルは、ループ導体１と、ループ導体１に設置されたキャパシタ１０と、並列回路７と、ポート１１とを備えている。インダクタ９（Ｌ9）はループ導体１の等価インダクタンスを表している。この値は、典型的な表面コイルでは１μＨである。キャパシタ１０と並列回路７は、このループコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するように、ループ導体１に設置されている。並列回路７は、第１の分岐路と第２の分岐路を備え、一方の分岐路には、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続されている。他方の分岐路にはキャパシタ２が挿入されている。インダクタ３は、数ターンの空芯コイルにより形成されている。また、ループ導体１には、ポート１１から見たときのループコイルのインピーダンスをポート１１に接続するケーブルのインピーダンスと合わせるため、インピーダンス調整用のキャパシタ８が接続されている。
【００２０】
キャパシタ１０および並列回路７を構成するキャパシタ２、４、６およびインダクタ３は、このループコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、２つの共振周波数のうち、周波数が高い方の第１共振周波数ｆ1が、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数６４ＭＨｚであり、周波数が低い方の第２共振周波数ｆ2が、磁場強度１．５Ｔにおけるフッ素の磁気共鳴周波数６０ＭＨｚである場合を例に説明する。
まずキャパシタ２およびキャパシタ１０の値（Ｃ2、Ｃ10）は、インダクタ９（Ｌ9）とともに第１共振周波数ｆ1（６４ＭＨｚ）で共振するように、次式（１）を満たし、
【数１】
かつ、次式（２）となるように調整されている。
【数２】
ここで、ω1は第１共振周波数ｆ1の角周波数であり、α＝ｆ2／ｆ1である。ループ導体１のインダクタ９がＬ9＝１μＨのときの典型的な値は、Ｃ2＝１６ｐＦ、Ｃ10＝１０ｐＦである。
【００２１】
また、並列共振回路５は、第１共振周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ４（Ｃ4）とインダクタ３（Ｌ3）の値が調整されている。インダクタ３はループコイルにおける信号の送受信には直接寄与しないため、送受信効率を高めるためには、インダクタ９の値（Ｌ9＝１μＨ）よりも著しく小さくすることが望ましい。例えばインダクタ３（Ｌ3）は５０ｎＨとする。Ｌ3＝５０ｎＨのときの典型的なキャパシタ４の値（Ｃ4）は、１２４ｐＦである。また、キャパシタ６は、キャパシタ１０と並列回路７がインダクタ９とともに第２共振周波数ｆ2（６０ＭＨｚ）で直列共振系を形成するように調整される。このときのキャパシタ６の値（Ｃ6）は、次式（３）で表される。
【数３】
キャパシタ２、４、１０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ10）から、Ｃ6＝５．２ｐＦとなる。
【００２２】
次に、以上のように調整された２重同調ループコイルの動作を説明する。まず高周波磁場発生器１０６により周波数ｆ1の高周波信号が２重同調ループコイルに印加されると、並列共振回路５は周波数ｆ1で共振するため開放状態となり、ループコイルに印加される高周波信号のほとんどがキャパシタ２を流れる。よって、並列回路７はキャパシタとして動作し、ループコイルは、図４に示すような、キャパシタ２とキャパシタ１０、インダクタ９で構成される直列回路と見なすことができる。この直列回路は、周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ２、キャパシタ１０、インダクタ９の値が調整されているため、ループコイルは周波数ｆ1で共振し、周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に印加する。高周波磁場印加後、周波数ｆ1の磁気共鳴信号が検査対象１０３から放射される。このとき、２重同調ループコイルは、周波数ｆ1の高周波信号を送信する場合と同様に周波数ｆ1で共振するため、水素原子核の磁気共鳴信号を高感度で検出する。したがって、図３に示すループコイルは、水素原子核の磁気共鳴信号のＲＦコイルとして動作する。
【００２３】
また、高周波磁場発生器１０６により周波数ｆ2の高周波信号が２重同調ループコイルに印加されると、ループコイルのインピーダンス（Ｚl）は、
【数４】
となる。なお、Ｚ7は並列回路７のインピーダンスを示す。周波数ｆ2における並列回路７のインピーダンス（Ｚ7）は、
【数５】
で表され、Ｚ7＝１／ｊω2Ｘ7とおくと、式（４）は、
【数６】
で表される。
【００２４】
周波数ｆ2でループコイルが共振するには、式（６）において
【数７】
を満たす必要がある。式（１）およびα＝ｆ2／ｆ1＝ω2／ω1より、式（７）は、
【数８】
となる。このとき、式（２）の条件より、Ｘ7＞０となり、並列回路７は周波数ｆ2においてキャパシタとして動作する。
【００２５】
一方、式（５）および並列共振回路５の共振条件ω12＝１／（Ｌ3Ｃ4）より、Ｘ7は、
【数９】
で表される。そこで、式（８）および式（９）をＣ6について解くと、式（３）が求まる。したがって、式（３）を満たすようにＣ6を調整することで図３に示すループコイルは周波数ｆ2で共振し、周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に印加する。高周波磁場印加後、周波数ｆ2の磁気共鳴信号が検査対象１０３から放射され、このとき図３に示すループコイルは、周波数ｆ2の高周波信号を送信する場合と同様に周波数ｆ2で共振し、フッ素原子核の磁気共鳴信号を高感度で検出する。したがって、図３に示すループコイルは、フッ素原子核の磁気共鳴信号用のＲＦコイルとして動作する。
【００２６】
上述したように、本実施の形態によれば、１μＨ以上や１ｎＦ以上の大きな値を持つインダクタやキャパシタを用いることなく、周波数が互いに近い２種類の磁気共鳴信号を同時に送受信可能なＲＦコイルが実現できる。これにより、インダクタやキャパシタの高周波損失が低減でき、２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの受信感度および送信効率が向上する。また、並列回路７を構成するインダクタ３の値をループ導体１のインダクタンスに比べて著しく小さくできるため、インダクタ３に蓄えられる不要な電磁エネルギーを極力減らすことができ、２つの磁気共鳴周波数におけるＲＦコイルの送受信効率が向上する。また、２種類の磁気共鳴信号に対するコイルの受信感度および高周波磁場の照射分布が同じであるため、２つのコイルを用いて２種類の磁気共鳴信号を検出する場合と比べて、２種類の磁気共鳴信号を同様の感度分布で検出できる領域が拡大する。さらに、図３に示すループコイルを検査対象１０３のある部分に密着して配置することで、密着部分周辺の２種類の磁気共鳴信号を高感度で検出することができる。
【００２７】
図５に、本発明の第２の実施の形態である２重同調鞍型コイルの構成を示す。本実施の形態のコイルも送受信用ＲＦコイル１１６として用いることができる。図５の構成が、図３の実施の形態と異なる点は、ループ導体１が、対向した２つのループが同一方向に磁場を発生するように接続され、各ループの面が仮想的な円柱の側面に沿うように変形した形状、すなわち鞍型コイルの形状を有していることである。コイルの形状が異なるが、図５のコイルは図３のループコイルと回路構成および動作原理は同じである。よって、図５に示すコイルは、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作する。また、鞍型コイルは表面コイルと比べて、より広い領域で均一な感度分布を持つ。相反定理により、鞍型コイルは表面コイルと比べて、より広い領域で均一な分布を持つ高周波磁場を照射することができる。
【００２８】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態のループコイルと同様の効果が得られ、さらに、コイルが鞍型の形状を有していることから、図６に示すように鞍型コイルの中に、被検体の腕や足、胴体などの検査対象１０３を配置することにより、検査対象１０３の表面に加えて深部方向の領域に対して、２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な分布で検出することができる。なお、本実施の形態では、図５に示すループ導体１にキャパシタ１０と並列回路７を１つずつ設置しているが、複数のキャパシタ１０と複数の並列回路７をループ導体１に設置してもよい。
【００２９】
図７に、図５に示す２重同調鞍型コイルを２つ組み合わせたコイルの構成を示す。このコイルは、第１の２重同調鞍型コイル１３と、その内側に配置される第２の２重同調鞍型コイル１４とからなる。これら２重同調鞍型コイル１３、１４は、それぞれコイルのループ面が図７（ａ）に示す座標軸１２のｚ軸と平行となるように配置されるとともに、第１の２重同調鞍型コイル１３と第２の２重同調鞍型コイル１４が、座標軸１２のｚ軸を回転軸として互いに９０度回転した位置となるように配置されている。図７（ｂ）は、図７（ａ）のｚ軸方向から２重同調鞍型コイルを見た図である。図７（ｂ）に示すように、第１の２重同調鞍型コイル１３が発生する磁場の向き１５と第２の２重同調鞍型コイル１４が発生する磁場の向き１６は直交しているため、第１の２重同調鞍型コイル１３と第２の２重同調鞍型コイル１４は磁気的に結合せず、それぞれ独立して２種類の磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作が可能である。
【００３０】
図７（ａ）のコイルと送信・受信器との接続例を図８に示す。高周波磁場発生器１０６の出力は分配器２３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン１９を通って第１のポート１７および第２のポート１８に接続されている。また、２つの２重同調鞍型コイルからの出力は、それぞれバラン１９を通って信号増幅器２０に接続され、信号増幅器２０の出力は位相調整器２１を通して合成器２２の入力に接続され、その出力が受信器１０８に接続されている。
【００３１】
このような構成において、高周波磁場発生器１０６により第１共振周波数ｆ1または第２共振周波数ｆ2の高周波信号が送信されると、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように、信号が２つに分配され、バラン１９を通って第１のポート１７および第２のポート１８にそれぞれ印加される。第１および第２の２重同調鞍型コイル１３、１４は、第１共振周波数ｆ1および第２共振周波数ｆ2で共振するため、高周波磁場発生器１０６により送られた高周波信号を高周波磁場として検査対象１０３に照射する。このとき、第１および第２の２重同調鞍型コイル１３、１４が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には座標軸１２のｚ軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第１共振周波数ｆ1または第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号に対して、第１および第２の２重同調鞍型コイル１３、１４は、それぞれ直交する信号成分を検出する。検出された信号はそれぞれ信号増幅器２０で増幅され、位相調整器２１で処理が行われた後、合成器２２で合成され受信器１０８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００３２】
このように本実施の形態の２重同調鞍型コイルは、ＱＤ送信およびＱＤ受信を行うことができるため、第２の実施の形態による効果に加えて、さらに高効率で高周波磁場を検査対象１０３に照射し、より高感度で２種類の磁気共鳴信号を検出することができるという効果が得られる。複数のキャパシタ１０と複数の並列回路７をループ導体１に設置してもよい。
【００３３】
図９に、本発明の第３の実施の形態である２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の構成を示す。２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５は、図９（ａ）に示すように２つのループ導体２８、２９がループ面に垂直な軸を共通の軸として対向して配置され、ループ導体２８、２９の軸方向に平行な複数（図９では８本）の直線導体３０で接続されている。これら複数の直線導体３０には、このコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するように、それぞれ並列回路７とキャパシタ１０が挿入されている。並列回路７は、第１および第２の実施の形態の並列回路７と同様の構造を有し、図９（ｂ）に示すように、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続された回路と、キャパシタ２で構成される。
【００３４】
また隣り合う２本の直線導体３０とそれらをつなぐループ導体２８、２９の一部とで構成されるループ面３１には、図９（ａ）に示すように、第１共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２６と第２共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２７が設置されている。２つのピックアップコイル２６は、ＱＤ送信およびＱＤ受信が可能となるように、ピックアップコイル２６のループに垂直な軸が互いに直交するように配置されている。この配置はピックアップコイル２７についても同様である。また、ピックアップコイル２６とピックアップコイル２７の磁気的結合を最小限とするため、ピックアップコイル２６が配置されているループ面３１とピックアップコイル２７が配置されているループ面３１が互いに対向するように、ピックアップコイル２６、２７の配置が調整され、ピックアップコイル２６がループ導体２８に近い方に、ピックアップコイル２７がループ導体２９に近い方に、それぞれ配置されている。
【００３５】
なお、図９では、ループ導体２８、２９および直線導体３０自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。
【００３６】
本実施の形態のコイルにおけるキャパシタ１０および並列回路７を構成するキャパシタ２、４、６およびインダクタ３は、このループコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、２つの共振周波数のうち、周波数が高い方の第１共振周波数ｆ1が、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数６４ＭＨｚであり、周波数が低い方の第２共振周波数ｆ2はが磁場強度１．５Ｔにおけるフッ素の磁気共鳴周波数６０ＭＨｚである場合を例に説明する。
【００３７】
キャパシタ２および１０の値（Ｃ2、Ｃ10）は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が第１共振周波数ｆ1（６４ＭＨｚ）で共振するように調整されている。また、並列共振回路５は、第１共振周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ４（Ｃ4）とインダクタ３（Ｌ3）の値が調整されている。インダクタ３は信号の送受信には直接関与しないため、送受信効率を高めるためには、インダクタ３の値（Ｌ3）はループ導体２８、２９の一部と隣り合う２本の直線導体３０で構成されるループのインダクタンスよりも著しく小さくすることが望ましい。また、キャパシタ６は式（１０）を満たし、
【数１０】
第２共振周波数ｆ2（６０ＭＨｚ）において、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が共振するよう、式（３）を満たすように調整される。
【数１１】
キャパシタ６の値（Ｃ6）は、キャパシタ２、４、１０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ10）から求められる。
【００３８】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の寸法が、例えば、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍであり、ループ導体２８、２９および直線導体３０の直径が５ｍｍの場合、インダクタ３の値（Ｌ3）およびキャパシタ２、４、６、１０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ10）は、それぞれ、５０ｎＨ、３４ｐＦ、１２４ｐＦ、１０．４ｐＦ、１３ｐＦである。
【００３９】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と送信・受信器との接続例を図１０に示す。第１共振周波数を持つ高周波信号を発生する高周波磁場発生器１０６の出力は分配器２３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン４９を通ってピックアップコイル２６に接続されている。第２共振周波数を持つ高周波信号を発生する高周波磁場発生器９６の出力は分配器４３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン３９を通ってピックアップコイル２７に接続されている。また、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５からの出力は、ピックアップコイル２６、２７に伝達される。２つのピックアップコイル２６の出力は、それぞれバラン４９を通って信号増幅器２０に接続され、信号増幅器２０の出力は位相調整器２１を通して合成器２２の入力に接続され、その出力が受信器１０８に接続されている。一方、２つのピックアップコイル２７の出力は、バラン３９を通って信号増幅器４０に接続され、信号増幅器４０の出力は位相調整器４１を通して合成器４２の入力に接続され、その出力が受信器９８に接続されている。
【００４０】
図１０のバラン３９、４９の回路図を図１１に示す。バラン３９、４９は、キャパシタ３４（Ｃ34）とインダクタ３５（Ｌ35）からなるブリッジ回路型のＬＣバランであり、ポート３６がコイル側に接続されている。この回路は、次式（１１）で与えられる周波数の近傍のみ信号を通過させる特性を持つ。
【数１２】
バラン４９は、ｆｂ＝ｆ1、バラン３９はｆｂ＝ｆ2となるようにキャパシタ３４（Ｃ34）とインダクタ３５（Ｌ35）の値が調整されている。
【００４１】
次に、図９および１０に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の動作を説明する。図１０に示す高周波磁場発生器１０６より第１共振周波数ｆ1の高周波信号が送信されると、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン４９を通って２つのピックアップコイル２６にそれぞれ印加される。図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の並列共振回路５は周波数ｆ1で共振するため開放状態となり、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５に印加される高周波信号のほとんどがキャパシタ２を流れ、並列回路７はキャパシタとして動作する。キャパシタ２の値は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が周波数ｆ1で共振するように調整されているため、第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、それぞれのピックアップコイル２６により２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には座標軸１２のｚ軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号に対して、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ1で共振するため、高い感度で第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号を検出する。図１０に示すピックアップコイル２６、２７は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が検出した第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号をバラン３９、４９に伝達する。バラン４９は第１共振周波数ｆ1の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン４９からのみ出力される。バラン４９からの出力信号は、信号増幅器２０で増幅され、位相調整器２１で処理が行われた後、合成器２２で２つの受信信号が合成され受信器１０８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００４２】
図１０に示す高周波磁場発生器９６より第２共振周波数ｆ2の高周波信号が送信されると、分配器４３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン３９を通って２つのピックアップコイル２７にそれぞれ印加される。第２共振周波数ｆ2の高周波信号が２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５に印加されたとき、図９に示す並列回路７のインピーダンスは、式（２）および式（１０）の条件より容量性を示し、キャパシタとして動作する。このときキャパシタ６が式（３）で決まる値に調整されていることで、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が周波数ｆ2で共振するため、第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、２つのピックアップコイル２７から２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には座標軸１２のｚ軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号に対して、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ2で共振するため、高い感度で第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号を検出する。ピックアップコイル２６、２７は、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が検出した第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号をバラン３９、４９に伝達する。バラン３９は第２共振周波数ｆ2の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン３９からのみ出力される。バラン３９からの出力信号は、信号増幅器４０で増幅され、位相調整器４１で処理が行われた後、合成器４２で２つの受信信号が合成され受信器９８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００４３】
上述してきたように、本実施の形態によれば、１μＨ以上や１ｎＦ以上の大きな値を持つインダクタやキャパシタを用いずに、周波数が互いに近い２つの磁気共鳴信号を同時に送受信可能なＲＦコイルとして動作することが可能となる。これにより、インダクタやキャパシタによる損失が低減でき、２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルの受信感度および送信効率が向上する。また、並列回路７を構成するインダクタ３の値をループ導体１のインダクタンスに比べて著しく小さくできるため、インダクタ３に蓄えられるエネルギーを極力減らすことができ、２つの磁気共鳴周波数におけるＲＦコイルの送受信効率が向上する。また、ＱＤ送信およびＱＤ受信を行うことができるため、さらに高効率で高周波磁場を検査対象１０３に照射し、より高感度で２つの磁気共鳴信号を検出することができる。また、鳥かご型コイルは、鞍型コイルと比べて高周波磁場の照射分布および感度分布の均一性が高いため、図５、７に示す実施の形態と比べて、さらに高い画質を持つ磁気共鳴画像を取得することが可能であり、特に頭部の撮像に有効である。
【００４４】
なお図１０に示す送信・受信器との接続例では、第１共振周波数および第２共振周波数の２系統の高周波磁場発生器１０６、９６および受信器１０８、９８を備えているが、２重同調鞍型コイルについて図８に示した１系統の高周波磁場発生器および受信器を用いることも可能である。また逆に、図８に示した２重同調鞍型コイルについて図１０に示す２系統の高周波磁場発生器および受信器を用いることも可能である。
【００４５】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の変更例を図１２に示す。このＲＦコイルは、キャパシタ５０が、直線導体３０ではなくループ導体２８、２９に挿入されている点が、図９の実施の形態と異なる。キャパシタ５０がループ導体２８、２９に挿入された場合、キャパシタ２、６、５０の値が変化するが、動作原理は図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と同じである。よって、図１２に示すコイルは、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作する。
【００４６】
図１２に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の寸法が、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍであり、ループ導体２８、２９および直線導体３０の直径が５ｍｍの場合、インダクタ３の値（Ｌ3）およびキャパシタ２、４、６、５０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ50）は、それぞれ、５０ｎＨ、２６ｐＦ、１２４ｐＦ、７．４ｐＦ、５０ｐＦである。
【００４７】
本実施の形態の鳥かご型ＲＦコイルは、ループ導体２８、２９および直線導体３０の両方にキャパシタを挿入してもよい。これにより、同じ寸法の鳥かご型コイルのであってもキャパシタの値を変化させることが可能であり、キャパシタの値の設計自由度が高くなる。したがって、本実施の形態のＲＦコイルは、図９の実施の形態による効果に加えて、並列回路７の設計自由度が高くなり、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の設計が容易となるという効果が得られる。なお図９の２重同調鳥かご型ＲＦコイルは、素子数が少ないことからローパス型であり、本実施の形態の鳥かご型ＲＦコイルは、ハイパス型である。
【００４８】
図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の別の変更例を図１３に示す。このＲＦコイルは、並列回路７およびキャパシタ１０が、直線導体３０ではなくループ導体２８、２９に挿入されていることが、図９の実施の形態と異なる。なお、図１３では、図を見やすくするため、ピックアップコイル２６、２７の配置を省略している。並列回路７およびキャパシタ１０が、ループ導体２８、２９に挿入された場合、キャパシタ２、６、１０の値が変化するが、図１３に示すコイルは図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と動作原理は同じである。よって、図１３に示すコイルは、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして動作する。
【００４９】
図１３に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の寸法が、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍであり、ループ導体２８、２９および直線導体３０の直径が５ｍｍの場合、インダクタ３の値（Ｌ3）およびキャパシタ２、４、６、５０の値（Ｃ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ50）は、それぞれ５０ｎＨ、８９ｐＦ、１２４ｐＦ、１２ｐＦ、５０ｐＦである。
この実施の形態では、並列回路７とキャパシタ１０を直線導体３０に配置していないため、被検体（患者）の頭部を撮像する際に、並列回路７やキャパシタ１０によって視界を妨害することがない。したがって、図９の実施の形態による効果に加えて、被検体（患者）への圧迫感を軽減できるという利点がある。
【００５０】
なお、本実施の形態においても、図１２に示す実施の形態と同様に、直線導体３０にキャパシタを挿入してもよく、それにより並列回路７の設計自由度を向上させ、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の設計を容易とすることが可能である。このとき、キャパシタの位置を直線導体３０の両端付近に配置することで、被検体（患者）の視界を妨げることなく、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５の設計を容易とすることができる。また図１２および図１３に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルの送信・受信器との接続は、図８に示すような１系統でも図１０に示すような２系統でもよく、動作は図９の２重同調鳥かご型ＲＦコイルと同じである。
【００５１】
次に本発明の第４の実施の形態である２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイルを説明する。本実施の形態のＲＦコイルも送受信用ＲＦコイル１１６として用いられる。図４は、本コイルの構成を示す図である。この２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５は、図１４（ａ）に示すように、円筒導体４６の内側に、円筒導体４６の軸に平行な複数（図１３では８本）の直線導体４７が円筒導体４６の内側表面から一定の距離で円周方向に等間隔に配置され、その両端が円筒導体４６の内側に接続されている。直線導体４７と円筒導体４６との接続部には、このコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するように、キャパシタ４８と並列回路７が挿入されている。並列回路７は、第１〜第３の実施の形態の並列回路７と同様であり、図１４（ｂ）に示すように、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続された回路と、キャパシタ２で構成される。
【００５２】
この２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイルでは、各直線導体４７は円筒導体４６の内側とでそれぞれループを構成しているが、これらループのうち４つのループの位置５１、５５に、第１共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２６と、第２共振周波数の信号を送受信するための２つのピックアップコイル２７が配置されている。２つのピックアップコイル２６は、ループに垂直な軸が互いに直交するように配置されている。同様に、２つのピックアップコイル２７は、ループに垂直な軸が互いに直交するように配置されている。ピックアップコイル２６とピックアップコイル２７とは、磁気結合をなくすために、円筒導体４６の異なる端部の近傍に配置される。
【００５３】
なお、図１４（ａ）に示す円筒導体４６は、内部の複数の直線導体４７の位置関係が分かるように、円筒導体４６の側面が透明になっているが、実際には円筒導体４６の側面は導体で覆われている。また図１４（ａ）では、円筒導体４６および直線導体４７自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５と送信・受信器との接続関係は、図１０と同様である。
【００５４】
次に本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５におけるキャパシタとインダクタの調整を、第１共振周波数ｆ1が磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数６４ＭＨｚ、第２共振周波数ｆ2が磁場強度１．５Ｔにおけるフッ素の磁気共鳴周波数６０ＭＨｚの場合を例に説明する。
【００５５】
キャパシタ２および４８の値（Ｃ2、Ｃ48）は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が第１共振周波数ｆ1（６４ＭＨｚ）で共振するように調整されている。また、図１４（ｂ）に示す並列共振回路５は、第１共振周波数ｆ1で共振するようにキャパシタ４（Ｃ4）とインダクタ３（Ｌ3）の値が調整されている。インダクタ３は信号の送受信には直接関与しないため、送受信効率を高めるためには、インダクタ３の値（Ｌ3）は、円筒導体４６の一部と直線導体４７で構成されるループのインダクタンスよりも著しく小さくすることが望ましい。また、キャパシタ６は、第３の実施の形態と同様に、次式（１０）を満たし、
【数１３】
第２共振周波数ｆ2（６０ＭＨｚ）において、２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５が共振するために、次式（１２）を満たすように調整される。
【数１４】
【００５６】
次に、本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が図１０に示すように送信・受信器に接続されている場合の動作を説明する。高周波磁場発生器１０６から第１共振周波数ｆ1の高周波信号が送信されると、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン４９を通って図１４に示す２つのピックアップコイル２６にそれぞれ印加される。図１４（ｂ）に示す並列共振回路５は周波数ｆ1で共振するため開放状態となり、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５に印加される高周波信号のほとんどがキャパシタ２を流れ、図１４（ａ）に示す並列回路７はキャパシタ２として動作する。キャパシタ２の値は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が周波数ｆ1で共振するように調整されているため、第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、それぞれのピックアップコイル２６により２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には円筒導体４６の軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号に対して、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ1で共振するため、高い感度で第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号を検出する。図１４（ａ）に示すピックアップコイル２６、２７は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が検出した第１共振周波数ｆ1の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号を図１０に示すバラン３９、４９に伝達する。バラン４９は第１共振周波数ｆ1の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン４９からのみ出力される。バラン４９からの出力信号は、信号増幅器２０で増幅され、位相調整器２１で処理が行われた後、合成器２２で２つの受信信号が合成され受信器１０８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００５７】
図１０に示す高周波磁場発生器９６から第２共振周波数ｆ2の高周波信号が送信されると、分配器４３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン３９を通って図１４（ａ）に示す２つのピックアップコイル２７にそれぞれ印加される。第２共振周波数ｆ2の高周波信号が２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５に印加されたとき、図１４（ｂ）に示す並列回路７のインピーダンスは、式（２）および式（１０）の条件より容量性を示し、キャパシタとして動作する。このときキャパシタ６が式（１２）で決まる値に調整されていることで、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が周波数ｆ2で共振するため、第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に照射する。このとき、それぞれのピックアップコイル２７により２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が照射する高周波磁場の位相は互いに直交しているため、検査対象１０３には円筒導体４６の軸を中心とした回転磁界が発生する。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）送信の方式である。また、検査対象１０３から発生する第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号に対して、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５は、高周波磁場照射時と同様に周波数ｆ2で共振するため、高い感度で第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号を検出する。ピックアップコイル２６、２７は、２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル４５が検出した第２共振周波数ｆ2の磁気共鳴信号のそれぞれ直交する信号成分を検出し、この信号を図１０に示すバラン３９、４９に伝達する。バラン３９は第２共振周波数ｆ2の近傍のみ信号を通過させる特性を持つため、バラン３９、４９に伝達された信号は、バラン３９からのみ出力される。バラン３９からの出力信号は、信号増幅器４０で増幅され、位相調整器４１で処理が行われた後、合成器４２で２つの受信信号が合成され受信器９８に送られる。これはいわゆるクォドラチャー（ＱＤ）受信の方式である。
【００５８】
上述してきたように、本実施の形態の２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイルも、周波数が互いに近い２つの磁気共鳴信号が同時に送受信可能なＲＦコイルとして動作することが可能であり、ＱＤ送信およびＱＤ受信を行うことができるため、高効率で高周波磁場を検査対象１０３に照射し、より高感度で２つの磁気共鳴信号を検出することができる。また、ＴＥＭ型コイルは、鳥かご型コイルと比べて、より高い周波数でも高効率で高周波磁場を照射し、高感度で磁気共鳴信号を検出することができるため、本実施の形態によって、３Ｔ以上のより高い磁場強度においても、水素原子核およびフッ素原子核の組み合わせで代表される互いに周波数が近い２つの磁気共鳴信号に対するＲＦコイルとして安定に動作することができる。
【００５９】
次に本発明の磁気共鳴撮像装置の第２の実施の形態を説明する。図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る磁気共鳴撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１５において、図２に示す第１の実施の形態の磁気共鳴撮像装置と同じ要素は同一の符号で示している。本実施の形態の磁気共鳴撮像装置が図２に示す装置と異なる点は、高周波磁場を送信するための送信用ＲＦコイル１０７と、検査対象１０３から発生したＲＦ信号を受信するための受信用ＲＦコイル１１４が、別個に設けられている点であり、これら送信用ＲＦコイル１０７および受信用ＲＦコイル１１４は、磁気結合防止回路駆動装置１１５からの磁気結合防止信号により切替えられる。高周波磁場が送信用ＲＦコイル１０７を通じて検査対象１０３に印加される時には、シーケンサ１０４から送られた命令により磁気結合防止回路駆動装置１１５から受信用ＲＦコイル１１４に磁気結合防止信号が送られ、受信用ＲＦコイル１１４が開放状態となり、送信用ＲＦコイル１０７との磁気結合を防止する。また検査対象１０３から発生したＲＦ信号を受信用ＲＦコイル１１４によって受波するときは、シーケンサ１０４から送られた命令により磁気結合防止回路駆動装置１１５から送信用ＲＦコイル１０７に磁気結合防止信号が送られ、送信用ＲＦコイル１０７が開放状態となり、受信用ＲＦコイル１１４との磁気結合を防止する。その他の構成および動作は図２の磁気共鳴撮像装置と同様である。
【００６０】
次に本実施の形態の磁気共鳴撮像装置に採用される送信用ＲＦコイルおよび受信用ＲＦコイルの実施の形態を説明する。
【００６１】
図１６に、送信用ＲＦコイルの一実施の形態として、２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２を示す。本コイルは、図１６（ａ）に示すように、図１３に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイル２５と類似した構造を有しているが、ループ導体２８に挿入されている並列回路７が、並列回路５７に置き換わった構成となっている。
【００６２】
並列回路５７は、図１６（ｂ）に示すように、キャパシタ４とインダクタ３で構成される並列共振回路５がキャパシタ６に直列接続された回路と、キャパシタ６２とキャパシタ６４が直列に接続された回路が並列に接続されている。また、キャパシタ６には、ＰＩＮダイオード６１とインダクタ６７が直列に接続された回路が並列に接続され、キャパシタ６２には、ＰＩＮダイオード５９とインダクタ６３が直列に接続された回路が並列に接続され、キャパシタ６４には、ＰＩＮダイオード６０とインダクタ６５が直列に接続された回路が並列に接続されている。ＰＩＮダイオードは、ダイオードの順方向に流れる直流電流の値が一定値以上で概ね導通状態となる特性を持ち、直流電流によりオン／オフが制御される。また、磁気結合防止回路駆動装置１１５の出力端子は、ＰＩＮダイオード６０とインダクタ６５の接続点とＰＩＮダイオード５９とインダクタ６３の接続点に接続されている。磁気結合防止回路駆動装置１１５からの制御電流で並列回路５７のダイオード５９〜６１をオン／オフ制御することにより、高周波磁場送信時には、本コイル５２が送信用ＲＦコイルとして機能し、高周波信号受信時には、高インピーダンスとなって受信用ＲＦコイルと干渉しないようにする。この動作については後述する。
【００６３】
この並列回路５７は、キャパシタ６２、６４の値（Ｃ62、Ｃ64）を、図１３（ｂ）に示すキャパシタ２の値をＣ2としたとき、Ｃ62＝Ｃ64＝２Ｃ2となるように設定し、図１３の実施の形態と同様の方法で、インダクタ３（Ｌ3）、キャパシタ４、６、６２、６４の値（Ｃ4、Ｃ6、Ｃ62、Ｃ64）を設定している。また、インダクタ６３の値（Ｌ63）は、ＰＩＮダイオード５９がオンのときにキャパシタ６２とインダクタ６３が第１共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６５の値（Ｌ65）は、ＰＩＮダイオード６０がオンのときにキャパシタ６４とインダクタ６５が第２共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６７の値（Ｌ67）は、ＰＩＮダイオード６１がオンのときにキャパシタ６とインダクタ６７が第２共振周波数で共振するように設定されている。
【００６４】
なお送信用ＲＦコイルとしては、図１６に示す構造のほか、図５および図７に示すような鞍型ＲＦコイル、図９および図１２に示す他の鳥かご型ＲＦコイル、図１４に示すようなＴＥＭ型ＲＦコイルも、それらの並列回路７を並列回路５７に置き換えることにより、採用することができる。
【００６５】
図１７に、受信用ＲＦコイルの一実施の形態として、２重同調コイル５３を示す。本コイルは、図３に示す２重同調ループコイルと類似した構造を有しているが、ループ導体１に挿入されている並列回路７が、図１７（ｂ）に示す並列回路５７に置き換わった構成となっている。この並列回路５７は、図１６に示した２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２の並列回路５７と同じ構造を有している。この並列回路５７のダイオード５９〜６１も、磁気結合防止回路駆動装置１１５からの制御電流によりオン／オフ制御され、高周波信号受信時には、本コイル５２が受信用ＲＦコイルとして機能し、高周波磁場送信時には、高インピーダンスとなって送信用ＲＦコイルと干渉しないようにする。この動作については後述する。
【００６６】
並列回路５７のキャパシタ６２、６４の値（Ｃ62、Ｃ64）は、図３に示すキャパシタ２の値をＣ2とすると、Ｃ62＝Ｃ64＝２Ｃ2となるように設定し、図３の実施の形態の場合と同様の方法で、インダクタ３（Ｌ3）、キャパシタ４、６、６２、６４の値（Ｃ4、Ｃ6、Ｃ62、Ｃ64）を設定している。また、インダクタ６３の値（Ｌ63）は、ＰＩＮダイオード５９がオンのときにキャパシタ６２とインダクタ６３が第１共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６５の値（Ｌ65）は、ＰＩＮダイオード６０がオンのときにキャパシタ６４とインダクタ６５が第２共振周波数で共振するように設定され、インダクタ６７の値（Ｌ67）は、ＰＩＮダイオード６１がオンのときにキャパシタ６とインダクタ６７が第２共振周波数で共振するように設定されている。
【００６７】
受信用ＲＦコイルの他の実施の形態を図１８に示す。図１８に示すコイルは、図１７に示す受信用２重同調コイル５３をアレイ状に並べたものである。受信用ＲＦコイルとしては、その他、図１７の受信用２重同調コイル５３のループ導体を変形させたもの、例えば、８の字ＲＦコイルや図５に示すような鞍型ＲＦコイルなどが採用することができる。
【００６８】
上述した送信用ＲＦコイルと受信用ＲＦコイルの位置関係と、送信器・受信器との接続関係を説明する。図１９に上述した送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２と受信用２重同調コイル５３の場合を例示する。第１共振周波数を持つ高周波磁場を発生する高周波磁場発生器１０６の出力は分配器２３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン４９を通ってピックアップコイル２６に接続されている。また、第２共振周波数を持つ高周波磁場を発生する高周波磁場発生器９６の出力は分配器４３に接続されて２つに分かれ、それぞれの出力がバラン３９を通ってピックアップコイル２７に接続されている。ピックアップコイル２６、２７は、図１６に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に第１および第２共振周波数（ｆ1、ｆ2）の高周波信号をそれぞれ伝達するように配置されている。また、磁気結合防止回路駆動装置１１５から、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に設置されている複数の並列回路５７に複数の制御用信号線５８が接続されている。また、受信用２重同調コイル５３は、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２の内部に配置され、検査対象１０３に近接するように配置されている。受信用２重同調コイル５３の出力端子は、バラン１９を通って信号増幅器２０に接続され、受信器１０８に接続されている。また、磁気結合防止回路駆動装置１１５から、受信用２重同調コイル５３に設置されている並列回路５７に複数の制御用信号線５８が接続されている。
【００６９】
次に、図１６、図１７および図１９を用いて送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２および受信用２重同調コイル５３の動作を説明する。図１９に示す高周波磁場発生器１０６より第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に印加する場合、その直前に、磁気結合防止回路駆動装置１１５は図１６（ｂ）に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２のＰＩＮダイオード５９、６０、６１に流す制御電流６６の値を０に設定するとともに、図１７（ｂ）に示す受信用２重同調コイル５３のＰＩＮダイオード５９、６０、６１がオンとなるように、直流の制御電流６６を印加する。制御電流６６を受信用２重同調コイル５３に印加することにより、図１７に示すダイオード５９、６０、６１がオンとなり、キャパシタ６２とインダクタ６３からなる並列共振回路が第１共振周波数で共振し、キャパシタ６４とインダクタ６５からなる並列共振回路およびキャパシタ６とインダクタ６７からなる並列共振回路が第２共振周波数で共振する。また、キャパシタ４とインダクタ３からなる並列共振回路は、第１共振周波数で共振するため、並列回路５７は、概ね開放状態となる。その結果、受信用２重同調コイル５３のインピーダンスは極めて高くなる。
【００７０】
一方、図１６に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２では、ダイオード５９、６０、６１に流れる制御電流６６の値が０となることで、全てのダイオード９はオフとなり、図１６（ｂ）に示す並列回路５７は、図１３（ｂ）示す並列回路７と等価な回路となり、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２は、第１および第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）で共振するコイルとして動作する。したがって、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２と受信用２重同調コイル５３との磁気結合が無くなり、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２は、磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下が起こることなく、第１共振周波数ｆ1の高周波磁場を検査対象１０３に照射することができる。高周波磁場発生器１０６によって印加された第１共振周波数ｆ1の高周波信号は、分配器２３で互いの信号の位相が直交するように信号が２つに分配され、バラン４９を通って２つのピックアップコイル２６にそれぞれ印加される。図１８に示す高周波磁場発生器９６より第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に印加する場合についても同様の動作によって、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２と受信用２重同調コイル５３の磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下が起こることなく、第２共振周波数ｆ2の高周波磁場を検査対象１０３に照射することができる。
【００７１】
高周波磁場を印加した後、検査対象１０３から発せられる磁気共鳴信号を受信する際には、磁気結合防止回路駆動装置１１５は、図１６（ｂ）に示す送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２のダイオード５９、６０、６１がオンとなるように制御電流６６を印加し、図１７（ｂ）に示す受信用２重同調コイル５３のダイオード５９、６０、６１に流す制御電流６６の値を０に設定する。制御電流６６を送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２に印加することにより、図１６（ｂ）に示すダイオード５９、６０、６１がオンとなり、キャパシタ６２とインダクタ６３からなる並列共振回路が第１共振周波数で共振し、キャパシタ６４とインダクタ６５からなる並列共振回路およびキャパシタ６とインダクタ６７からなる並列共振回路が第２共振周波数で共振する。また、キャパシタ４とインダクタ３からなる並列共振回路は、第１共振周波数で共振するため、並列回路５７は、第１および第２共振周波数（ｆ1、ｆ2）において概ね開放状態となる。その結果、第１および第２共振周波数（ｆ1、ｆ2）において送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２のインピーダンスは極めて高くなる。
【００７２】
一方、受信用２重同調コイル５３では、図１７（ｂ）に示すダイオード５９、６０、６１に流れる制御電流６６の値が０となることで、ダイオード５９、６０、６１はオフとなり、共振形成用回路４７と同調用キャパシタ１との接続が切れる。その結果、図１７（ｂ）に示す並列回路５７は、図３示す並列回路７と等価な回路となり、受信用２重同調コイル５３は、第１および第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）で共振するコイルとして動作する。
【００７３】
したがって、検査対象から発せられる第１または第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）に対応する２つの磁気共鳴信号を受信するとき、送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２が極めて高いインピーダンスとなるため、受信用２重同調コイル５３と送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２との磁気結合が無くなり、受信用２重同調コイル５３は、磁気結合による共振周波数の移動やコイルのＱ値の低下が起こることなく、第１および第２の共振周波数（ｆ1、ｆ2）に対応する２つの磁気共鳴信号を高感度かつ同時に受信することができる。受信用２重同調コイル５３で受信した信号はバラン４９をとおり、信号増幅器２０で増幅されて受信器１０８で受信され、信号処理が行われ磁気共鳴画像に変換される。
【００７４】
上述したように、本実施の形態によれば、高周波磁場印加時には受信用２重同調コイル５３が極めて高いインピーダンスとなり、磁気共鳴信号の受信時には送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル５２が極めて高いインピーダンスとなることにより、互いに近い２つの磁気共鳴周波数に同調した送信用コイルと受信用コイルが、互いの磁気結合を防止することが可能となる。その結果、送信用コイルが互いに近い２種類の磁気共鳴周波数を持つ均一な高周波磁場を印加し、かつ受信用コイルが互いに近い２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ同時に受信することができる。よって、送信コイルの形状と受信コイルの形状を独立に選択することが可能となり、照射分布の均一性が高い２重同調鳥かご形コイルやＴＥＭ型コイルを送信コイルとして用い、検査対象１０３の形状や大きさに応じて受信コイルの形状を選ぶことで、個々の検査対象１０３に最適化した磁気共鳴画像の撮像が可能となる。例えば、図１８に示す受信用ＲＦコイル５４をフェイズドアレイコイルとして用いることにより、１個の受信用２重同調コイル５３と比べて非常に広い領域の撮像が可能となり、検査対象１０３である被検体（患者）の体幹部全体に対して、互いに近い２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ同時に受信することが可能となる。
【００７５】
なお上述した実施の形態では、送信用ＲＦコイルとして鳥かご型コイル、受信用ＲＦコイルとして表面コイルを用いた場合を説明したが、それぞれ、第１の実施の形態の磁気共鳴撮像装置において説明した送受信用ＲＦコイルの並列回路７を並列回路５７に置き換えたものであれば、いずれのタイプを用いることも可能である。また送信用ＲＦコイルと受信用ＲＦコイルが別個の場合に、それぞれ本発明の２重同調ＲＦコイルを用いた場合を説明したが、一方のみに本発明の２重同調ＲＦコイルを採用したものも本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明が適用される磁気共鳴撮像装置の外観を示す図。
【図２】本発明の磁気共鳴撮像装置の第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図。
【図３】本発明の送受信用ＲＦコイルの第１の実施の形態（２重同調ループコイル）を示す図。
【図４】図３の２重同調ループコイルの、第１の共振周波数における等価回路を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の送受信用ＲＦコイル（２重同調鞍型コイル）を示す図。
【図６】図５の２重同調鞍型コイルと検査対象の位置関係を示す図。
【図７】２つの２重同調鞍型コイルを組み合わせた例を示す図。
【図８】図７のコイルと送信器・受信器との接続例を示すブロック図。
【図９】本発明の送受信用ＲＦコイルの第３の実施の形態（２重同調鳥かご型ＲＦコイル）を示す図。
【図１０】図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルと送信・受信器との接続例を示すブロック図。
【図１１】図１０の回路に含まれるバランの回路構成を示す図。
【図１２】図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルの変形例を示す図。
【図１３】図９に示す２重同調鳥かご型ＲＦコイルの他の変形例を示す図。
【図１４】本発明の送受信用ＲＦコイルの第４の実施の形態（２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル）の構成を示す図である。
【図１５】本発明の磁気共鳴撮像装置の第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の送信用ＲＦコイルの第１の実施の形態（送信用２重同調鳥かご形コイル）の回路図。
【図１７】本発明の受信用ＲＦコイルの第１の実施の形態（受信用２重同調コイル）の回路図。
【図１８】本発明の受信用ＲＦコイルの第２の実施の形態（２重同調アレイコイル）の回路図。
【図１９】図１６の送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイルと図１７の受信用２重同調コイルの位置関係と、送信器・受信器との接続関係を表す模式図。
【図２０】従来の２重同調ＲＦコイルの構成を示す図。
【図２１】従来の２重同調鞍型ＲＦコイルの構成を示す図。
【符号の説明】
【００７７】
１、２８、２９ ループ導体
２、４、６、１０、３４、４８、５０、６２、６４ キャパシタ
３、９、３５、６３、６５、６７ インダクタ
５ 並列共振回路
７、５７ 並列回路
８ インピーダンス調整用キャパシタ
１２ 座標軸
１３ 第１の２重同調鞍型コイル
１４ 第２の２重同調鞍型コイル
１９、３９、４９ バラン
２４ 鳥かご型ループ
２５ ２重同調鳥かご型ＲＦコイル
２６ 第１のピックアップコイル
２７ 第２のピックアップコイル
３０、４７ 直線導体
３１ ループ面
４５ ２重同調ＴＥＭ型ＲＦコイル
４６ 円筒導体
５１ ループ
５２ 送信用２重同調鳥かご形ＲＦコイル
５３ 受信用２重同調コイル
５４ ２重同調アレイコイル
５９、６０、６１ ＰＩＮダイオード
９６、１０６ 高周波磁場発生器
９８、１０８ 受信器
１０１ 静磁場を発生するマグネット
１０２ 傾斜磁場を発生するコイル
１０３ 検査対象
１０４ シーケンサ
１０５ 傾斜磁場電源
１０７ 送信用ＲＦコイル
１０９ 計算機
１１０ ディスプレイ
１１１ 記憶媒体
１１２ シムコイル
１１３ シム電源
１１４ 受信用ＲＦコイル
１１５ 磁気結合防止回路駆動装置
１１６ 送受信用ＲＦコイル
３０１ テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの導線のループを有し、磁気共鳴周波数の異なる第１元素及び第２元素の各々に対応する第１共振周波数及び第２共振周波数で共振するＲＦコイルであって、
前記導線のループは、第１キャパシタを具備した第１分岐路と、第２キャパシタと第１インダクタとの第１並列共振回路および第３キャパシタを具備する第２分岐路とを備えた並列回路を有し、
前記第１共振周波数が前記第２共振周波数より周波数が高いときに、前記第１キャパシタは、前記第１共振周波数の信号送受信時に前記ＲＦコイルが共振するための容量を有し、
前記第２キャパシタの容量と前記第１インダクタの値とは、その積算値が前記第１共振周波数により定まり、
前記第３のキャパシタは、前記第２共振周波数の信号送受信時に前記第１並列共振回路と前記第３のキャパシタとの直列回路の共振周波数が前記第２共振周波数より高くなる容量を有することを特徴とするＲＦコイル。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記導線のループは、仮想円柱の表面に、当該仮想円柱の中心軸を通る面に対し略面対称に配置された２つの導体ループを、該導体ループにより生じる磁場の向きが互いに同じとなるように接続してなる鞍型コイルであることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項３】
請求項２に記載のＲＦコイルであって、
前記導線のループとして、半径が異なる２つの鞍型コイルを備え、
前記半径が異なる２つの鞍型コイルが共通の軸を有し、該鞍型コイルにより生じる磁場の向きが互いに直交するように配置されていることを特徴とするＲＦコイル
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路に、少なくとも１つのキャパシタが直列に接続されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項５】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記ＲＦコイルは、互いに対向して配置された２つのループ導体と、両端がこれら２つのループ導体に接続された、前記ループ導体の軸方向に平行な複数の直線導体とからなり、隣接する２本の前記直線導体とそれら２本の直線導体を接続するループ導体の一部とで前記導線のループが構成される鳥かご型ＲＦコイルであることを特徴とするＲＦコイル
【請求項６】
請求項５に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路が、前記複数の直線導体にそれぞれ少なくとも１つ設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項７】
請求項６に記載のＲＦコイルであって、
少なくとも１つの前記ループ導体の、隣接する直線導体が接続された接続点の間にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタが挿入されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項８】
請求項５に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路が、前記ループ導体の、隣接する直線導体が接続された接続点の間にそれぞれ設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項９】
請求項８に記載のＲＦコイルであって、
複数の前記直線導体にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタが設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１０】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記ＲＦコイルは、円筒状導体と、該円筒状導体の内側に、該円筒状導体の内側表面から一定の距離で該円筒状導体の円周方向に等間隔に配置された該円筒状導体の軸に平行な複数の直線導体とからなり、各直線導体の両端が前記円筒状導体の内側表面と導体で接続され、前記導線のループを形成するＴＥＭ型コイルであって、前記並列回路が各直線導体または各直線導体と円筒状導体とを接続する導体に設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路に、少なくとも１つのキャパシタが直列に接続されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１２】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記導線のループが１ターンのループからなる表面コイルであることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＲＦコイルであって、
前記表面コイルを、略同一面内に複数配置したアレイコイルであることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のＲＦコイルであって、
前記第２共振周波数が、前記第１共振周波数の８０％以上であることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１５】
請求項１４に記載のＲＦコイルであって、
前記第１元素は水素で、前記第２元素はフッ素であることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路に、前記第１共振周波数において開放状態となる第２並列共振回路と前記第２共振周波数において開放状態となる第３並列共振回路が接続されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１７】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加し検査対象からの磁気共鳴信号を検出する送受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送受信用コイルとして、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１８】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送信用コイルとして、請求項１６に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１９】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記受信用コイルとして、請求項１６に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記受信用コイルとして、請求項１６に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２１】
請求項２０項に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記送信用コイルが、鳥かご型又はＴＥＭ型コイルであり、前記受信用コイルが、表面コイル又はアレイコイルであることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２２】
請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記高周波磁場形成手段および前記受信手段は一系統であって、一系統の高周波磁場形成手段および受信手段を複数の導線のループに分配する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２３】
請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記高周波磁場形成手段および前記受信手段は二系統であって、一方の系統は複数の導線のループの一つに接続され、他方の系統は複数の導線のループの他の一つに接続されることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１】
少なくとも１つの導線のループを有し、磁気共鳴周波数の異なる第１元素及び第２元素の各々に対応する第１共振周波数及び第２共振周波数で共振するＲＦコイルであって、
前記導線のループは、第１キャパシタを具備した第１分岐路と、第２キャパシタと第１インダクタとの第１並列共振回路および第３キャパシタを具備する第２分岐路とを備えた並列回路を有し、
前記第１共振周波数が前記第２共振周波数より周波数が高いときに、前記第１キャパシタは、前記第１共振周波数の信号送受信時に前記ＲＦコイルが共振するための容量を有し、
前記第２キャパシタの容量と前記第１インダクタの値とは、その積算値が前記第１共振周波数により定まり、
前記第３のキャパシタは、前記第２共振周波数の信号送受信時に前記第１並列共振回路と前記第３のキャパシタとの直列回路の共振周波数が前記第２共振周波数より高くなる容量を有することを特徴とするＲＦコイル。
【請求項２】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記導線のループは、仮想円柱の表面に、当該仮想円柱の中心軸を通る面に対し略面対称に配置された２つの導体ループを、該導体ループにより生じる磁場の向きが互いに同じとなるように接続してなる鞍型コイルであることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項３】
請求項２に記載のＲＦコイルであって、
前記導線のループとして、半径が異なる２つの鞍型コイルを備え、
前記半径が異なる２つの鞍型コイルが共通の軸を有し、該鞍型コイルにより生じる磁場の向きが互いに直交するように配置されていることを特徴とするＲＦコイル
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路に、少なくとも１つのキャパシタが直列に接続されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項５】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記ＲＦコイルは、互いに対向して配置された２つのループ導体と、両端がこれら２つのループ導体に接続された、前記ループ導体の軸方向に平行な複数の直線導体とからなり、隣接する２本の前記直線導体とそれら２本の直線導体を接続するループ導体の一部とで前記導線のループが構成される鳥かご型ＲＦコイルであることを特徴とするＲＦコイル
【請求項６】
請求項５に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路が、前記複数の直線導体にそれぞれ少なくとも１つ設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項７】
請求項６に記載のＲＦコイルであって、
少なくとも１つの前記ループ導体の、隣接する直線導体が接続された接続点の間にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタが挿入されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項８】
請求項５に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路が、前記ループ導体の、隣接する直線導体が接続された接続点の間にそれぞれ設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項９】
請求項８に記載のＲＦコイルであって、
複数の前記直線導体にそれぞれ少なくとも１つのキャパシタが設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１０】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記ＲＦコイルは、円筒状導体と、該円筒状導体の内側に、該円筒状導体の内側表面から一定の距離で該円筒状導体の円周方向に等間隔に配置された該円筒状導体の軸に平行な複数の直線導体とからなり、各直線導体の両端が前記円筒状導体の内側表面と導体で接続され、前記導線のループを形成するＴＥＭ型コイルであって、前記並列回路が各直線導体または各直線導体と円筒状導体とを接続する導体に設置されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路に、少なくとも１つのキャパシタが直列に接続されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１２】
請求項１に記載のＲＦコイルであって、
前記導線のループが１ターンのループからなる表面コイルであることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＲＦコイルであって、
前記表面コイルを、略同一面内に複数配置したアレイコイルであることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のＲＦコイルであって、
前記第２共振周波数が、前記第１共振周波数の８０％以上であることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１５】
請求項１４に記載のＲＦコイルであって、
前記第１元素は水素で、前記第２元素はフッ素であることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のＲＦコイルであって、
前記並列回路に、前記第１共振周波数において開放状態となる第２並列共振回路と前記第２共振周波数において開放状態となる第３並列共振回路が接続されていることを特徴とするＲＦコイル。
【請求項１７】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加し検査対象からの磁気共鳴信号を検出する送受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送受信用コイルとして、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１８】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記送信用コイルとして、請求項１６に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項１９】
静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、
前記受信用コイルとして、請求項１６に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記受信用コイルとして、請求項１６に記載のＲＦコイルを用いたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２１】
請求項２０項に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記送信用コイルが、鳥かご型又はＴＥＭ型コイルであり、前記受信用コイルが、表面コイル又はアレイコイルであることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２２】
請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記高周波磁場形成手段および前記受信手段は一系統であって、一系統の高周波磁場形成手段および受信手段を複数の導線のループに分配する手段を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【請求項２３】
請求項１７ないし２１のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置であって、
前記高周波磁場形成手段および前記受信手段は二系統であって、一方の系統は複数の導線のループの一つに接続され、他方の系統は複数の導線のループの他の一つに接続されることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−３２５８２６（Ｐ２００７−３２５８２６Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６０８１８（Ｐ２００６−１６０８１８）
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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