DE212014000181U1

DE212014000181U1 - Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung und Antennenvorrichtung

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Publication number: DE212014000181U1
Application number: DE212014000181.1U
Authority: DE
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Fujifilm Healthcare Corp
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2024-09-05
Also published as: JP6511397B2; CN205586003U; US10107878B2; US20160216344A1; JPWO2015056494A1; WO2015056494A1

Abstract

Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine zylindrische Antennenvorrichtung, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt, wobei die Antennenvorrichtung von innen nach außen in radialer Richtung der Antennenvorrichtung Folgendes aufweist: ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement, mehrere Sprossenleiter, die in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements verlaufen, einen zylindrischen Abschirmleiter und ein zylindrisches Abschirmleiter-Halteelement, das den Abschirmleiter hält, wobei zwischen dem Innenaufbau-Halteelement und dem Abschirmleiter Abstandselemente angeordnet sind, um Abstände zwischen den Sprossenleitern und dem Abschirmleiter zu bilden, wobei mehrere Sprossenleiter in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halteelements auf der äußeren Umfangsfläche dieses Innenaufbau-Halteelements angeordnet sind, wobei beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter in axialer Richtung elektrisch so mit dem Abschirmleiter verbunden sind, dass die Sprossenleiter und der Abschirmleiter Schleifenschaltungen bilden, wobei mindestens entweder der Abschirmleiter und das Abschirmleiter-Halteelement oder das Innenaufbau-Halteelement mit Öffnungen versehen sind, die sich in der Nähe der Stellen befinden, an denen die Sprossenleiter und der Abschirmleiter elektrisch verbunden sind, wobei jede der Schleifenschaltungen so eingestellt ist, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung mindestens entweder sendet oder empfängt, und wobei mindestens eine der Schleifenschaltungen mit einem Stromversorgungsabschnitt ausgestattet ist, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetresonanz-Abbildungstechnik (im Folgenden als „MRT”-Technik bezeichnet), die ein nuklearmagnetisches Resonanzsignal (im Folgenden als „NMR”-Signal bezeichnet) von Wasserstoff, Phosphor und dergleichen in einem Objekt misst und die Kerndichteverteilung, Relaxationszeitverteilung und dergleichen abbildet, und insbesondere auf eine Antennenvorrichtung, die mindestens entweder ein Hochfrequenzsignal sendet oder ein NMR-Signal empfängt.
STAND DER TECHNIK
Ein MRT-Gerät erzeugt ein Bild eines Objekts, indem ein Hochfrequenzsignal in Form einer elektromagnetischen Welle auf das Objekt abgestrahlt wird, das in einem homogenen statischen Magnetfeld platziert ist, das durch einen Magneten mit statischem Magnetfeld erzeugt wird, um in dem Objekt Kernspins anzuregen, und indem ein nuklearmagnetisches Resonanzsignal in Form einer elektromagnetischen Welle, die durch die Kernspins erzeugt wird, empfangen wird, um das Signal zu verarbeiten. Das Abstrahlen des Hochfrequenzsignals und das Empfangen des nuklearmagnetischen Resonanzsignals werden von einer HF-Antenne, die elektromagnetische Hochfrequenz-(HF)-Wellen sendet oder empfängt, oder von einer Antennenvorrichtung durchgeführt, die als HF-Spule bezeichnet wird (im Folgenden als „HF-Antenne” bezeichnet). Die eigentliche Bildgebung erfordert einen Magneten mit einem statischen Magnetfeld, eine HF-Antenne und eine Gradientenmagnetfeld-Spule, die ein räumliches Gradientenmagnetfeld erzeugt. Der Magnet mit einem statischen Magnetfeld, die Gradientenmagnetfeld-Spule und die HF-Antenne weisen jeweils eine zylindrische Form in einem tunnelförmigen MRT-Gerät auf und sind normalerweise in der vorstehenden Reihenfolge von außen nach innen, d. h. zum Objekt hin, angeordnet.
Eine in dem tunnelförmigen MRT-Gerät verwendete repräsentative HF-Antenne wird als zylindrische Antenne bezeichnet. Es gibt verschiedene Arten von Antennen mit zylindrischem Volumen, die als Birdcage-Antenne, TEM-Antenne (transversal elektromagnetische Antenne) und Mikrostreifenleitungs-Antenne bezeichnet werden (siehe zum Beispiel PTL 1 und PTL 2). Bei diesen HF-Antennen sind die als Sprossen (Querstreben oder Sprossen einer Leiter) bezeichneten, etwa 16 bis 32 stabförmigen Leiter (Sprossenleiter) normalerweise entlang der Seitenfläche und parallel zur Mittelachse des Zylinders angeordnet.
Die TEM-Antenne und die Mikrostreifenleitungs-Antenne (im Folgenden in einem Fall auch allgemein als TEM-Antenne bezeichnet) weisen eine innere zylindrische Fläche und eine äußere zylindrische Fläche auf, die Sprossenleiter sind an der inneren zylindrischen Fläche angebracht und ein als Anbringungsfläche dienender Abschirmleiter ist an der äußeren zylindrischen Fläche angebracht. Ferner sind alle der vorstehend beschriebenen, etwa 16 bis 32 Sprossenleiter und der Abschirmleiter elektrisch verbunden und werden verwendet, indem elektrische Ströme, die in jedem Sprossenleiter fließen, miteinander gekoppelt werden.
ZITTERLISTE
Patentliteratur

PTL 1: US-Patent Nr. 5557247
PTL 2: Internationale Offenlegungsschrift Nr. WO2012/023385

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Zur Verbesserung des Komforts bei der Durchführung des Magnetresonanz-Bildgebungsverfahrens ist es wünschenswert, dass der Innenraum in einem MRT-Gerät, in dem ein Objekt/Patient platziert wird, möglichst groß ist. Zur Herstellung eines supraleitenden Magneten und einer Gradientenmagnetfeld-Spule für ein tunnelförmiges MRT-Gerät sind jedoch hohe Kosten erforderlich, und wenn die zylindrischen Innendurchmesser vergrößert werden, steigen die Kosten erheblich. Bei einer derartigen Einschränkung ist für mehr Komfort für das Objekt durch Erweitern des Innenraums, in dem das Objekt platziert wird, eine weitestgehende Vergrößerung des Innendurchmessers einer HF-Antenne erforderlich, ohne dass der zylindrische Außendurchmesser verändert wird. Dies kann mit einer geringeren Dicke der HF-Antenne erreicht werden.
Um die Empfindlichkeit einer TEM-Antenne aufrechtzuerhalten, muss jedoch zwischen Sprossenleitern und Abschirmleiter ein bestimmter Abstand (Spalt) vorgesehen werden. Daher wird, wenn der Unterschied zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser gering ist, das heißt, wenn die Dicke gering ist, die Empfindlichkeit der Antenne verringert. Bei reduzierter Empfindlichkeit der Antenne verringert sich der Rauschabstand für eine Empfangsantenne, und der Strahlungswirkungsgrad einer Strahlungsantenne wird reduziert.
Ferner muss die innerste zylindrische Fläche nahe dem Objekt eine bestimmte Dicke aufweisen, um zu verhindern, dass eine HF-Antennenschaltung in direkten Kontakt mit einem Objekt kommt, und um den Abstand des Objekts von einem starken elektrischen Feld, das von der Schaltung erzeugt wird, möglichst groß zu halten. Es wird angenommen, dass die Dicke im Allgemeinen etwa 3 mm betragen muss.
Da ein Abschirmleiter und ein Sprossenleiter einer Birdcage-Antenne nicht elektrisch verbunden sind, kann die Birdcage-Antenne so hergestellt werden, dass der Aufbau der einem Objekt am nächsten gelegenen zylindrischen Fläche verstärkt wird und die Sprossenleiter an der äußeren zylindrischen Fläche angebracht werden. Da ein Abschirmleiter und ein Sprossenleiter einer TEM-Antenne jedoch elektrisch verbunden sind und als integrale Baugruppen eingebaut werden müssen, werden sie nach der Herstellung der TEM-Antenne zwischen den Gradientenmagnetfeld-Spulen eingebaut. Da der Abschirmleiter eine Form aufweist, die die gesamte äußere zylindrische Fläche bedeckt, muss der äußerste Zylinder dabei im Hinblick auf das Herstellungsverfahren ein stabiler Konstruktionskörper sein. Daher muss die äußerste zylindrische Fläche außerdem eine hinreichende Dicke aufweisen, damit diese Fläche als Konstruktionskörper dienen kann. Da die TEM-Antenne zwischen den Gradientenmagnetfeld-Spulen eingesetzt wird, nachdem sie als integrale Baugruppe hergestellt wurde, ist außerdem ein bestimmter Abstand zwischen den Gradientenmagnetfeld-Spulen erforderlich.
Aufgrund der vorstehenden Gegebenheiten der TEM-Antenne muss entschieden werden, ob man durch eine Verringerung des Unterschieds zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser Einbußen bei der Empfindlichkeit oder durch eine Verringerung des inneren Radius Abstriche im Hinblick auf komfortable Benutzung und Sicherheit hinnehmen will.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Gegebenheiten gemacht und hat das Ziel, eine Technik bereitzustellen, mit der Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Empfindlichkeit gleichzeitig erzielt werden können, ohne die Kosten für eine Antenne mit Sprossenleitern und einem Abschirmleiter, die elektrisch zu verbinden sind, wie zum Beispiel eine TEM-Antenne und eine Mikrostreifenleitungs-Antenne, erheblich zu erhöhen.
Lösung des Problems
Für den Aufbau der vorliegenden Erfindung wird ein Halteelement, das mit Abstandselementen die Form eines Abschirmleiters aufrechterhält, mit einer dünnen Wand für eine Antenne, wie zum Beispiel eine TEM-Antenne und eine Mikrostreifenleitungs-Antenne, mit Sprossenleitern und einem Abschirmleiter, die elektrisch zu verbinden sind, kombiniert. Außerdem ist ein inneres Halteelement ein Konstruktionsmaterial. Zudem sind Öffnungen mindestens entweder an dem Abschirmleiter und an dem daran angebrachten Halteelement oder an dem inneren Halteelement vorgesehen, an die bei der Herstellung der Antenne Leiter von außerhalb der zylindrischen Antenne durch die Öffnungen angeschlossen werden können.
Im Einzelnen ist die Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer zylindrischen Antennenvorrichtung ausgestattet, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt. Die Antennenvorrichtung weist von innen nach außen in radialer Richtung ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement, mehrere Sprossenleiter, die in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements verlaufen, einen zylindrischen Abschirmleiter und ein zylindrisches Abschirmleiter-Halteelement auf, das den Abschirmleiter hält. Zwischen dem Innenaufbau-Halteelement und dem Abschirmleiter sind Abstandselemente angeordnet, um Abstände zwischen den Sprossenleitern und dem Abschirmleiter zu bilden. Die mehreren Sprossenleiter sind in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halte-elements an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements angeordnet. Beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter in axialer Richtung sind elektrisch so mit dem Abschirmleiter verbunden, dass die Sprossenleiter und der Abschirmleiter Schleifenschaltungen bilden. Mindestens entweder der Abschirmleiter und das Abschirmleiter-Halteelement oder das Innenaufbau-Halteelement sind mit Öffnungen versehen, die sich in der Nähe der Stellen befinden, an denen die Sprossenleiter und der Abschirmleiter elektrisch verbunden sind. Jede der Schleifenschaltungen ist so eingestellt, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der diese Antennenvorrichtung mindestens entweder sendet oder empfängt. Mindestens eine der Schleifenschaltungen ist mit einem Stromversorgungsabschnitt versehen, der die elektromagnetische Welle entweder sendet oder empfängt.
Ferner ist die Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer zylindrischen Antennenvorrichtung mit mehreren Kanälen ausgestattet, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt. Die Antennenvorrichtung weist von innen nach außen in radialer Richtung ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement und entsprechend der Anzahl der Kanäle segmentierte zylindrische Einkanal-Abschnitte auf. Jeder der Einkanal-Abschnitte weist von innen nach außen in radialer Richtung mehrere in axialer Richtung der Antennenvorrichtung verlaufende Sprossenleitersegmente, einen segmentierten zylindrischen Abschirmleiter mit segmentierter zylindrischer Form und ein Halteelement der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter mit der segmentierten zylindrischen Form auf, das die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter hält. Die Einkanal-Abschnitte sind entsprechend der Anzahl der Kanäle in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Antennenvorrichtung auf der Außenfläche des Innenaufbau-Halteelements angeordnet. Zwischen dem Innenaufbau-Halteelement und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern sind Abstandselemente angeordnet, die Abstände zwischen den Sprossenleitersegmenten und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern bilden. Die mehreren Sprossenleitersegmente sind in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Antennenvorrichtung auf der Außenfläche des Innenaufbau-Halteelements angeordnet. Beide Enden der jeweiligen Sprossenleitersegmente in axialer Richtung und der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter sind elektrisch so verbunden, dass die Sprossenleitersegmente und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter Schleifenschaltungen bilden. Mindestens entweder die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter und die Halteelemente der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter oder das Innenaufbau-Halteelement sind mit Öffnungen nahe den Stellen versehen, an denen die Sprossenleitersegmente und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter elektrisch verbunden sind. Jede Schleifenschaltung ist so eingestellt, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung mindestens entweder sendet oder empfängt. Jeder der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter ist mit einem Stromversorgungsabschnitt versehen, der die elektromagnetische Welle mindestens sendet oder empfängt.
Ferner ist die Antennenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine zylindrische Antennenvorrichtung, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt und die von innen nach außen in radialer Richtung der Antennenvorrichtung ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement, mehrere Sprossenleiter, die in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements verlaufen, einen zylindrischen Abschirmleiter und ein zylindrisches Abschirmleiter-Halteelement aufweist, das den Abschirmleiter hält. Zwischen dem Innenaufbau-Halteelement und dem Abschirmleiter sind Abstandselemente angeordnet, um Abstände zwischen den Sprossenleitern und dem Abschirmleiter zu bilden. Die mehreren Sprossenleiter sind in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halteelements auf der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements angeordnet. Beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter sind in axialer Richtung elektrisch so mit dem Abschirmleiter verbunden, dass die Sprossenleiter und der Abschirmleiter Schleifenschaltungen bilden. Mindestens entweder der Abschirmleiter und das Abschirmleiter-Halteelement oder das Innenaufbau-Halteelement sind mit Öffnungen nahe den Stellen versehen, an denen die Sprossenleiter und der Abschirmleiter elektrisch verbunden sind. Jede der Schleifenschaltungen ist so eingestellt, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung mindestens entweder sendet oder empfängt. Mindestens eine der Schleifenschaltungen ist mit einem Stromversorgungsabschnitt versehen, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.
Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung der Antennenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung durch Folgendes gekennzeichnet. In axialer Richtung eines zylindrischen Innenaufbau-Halteelements verlaufende Sprossenleiter werden an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements angebracht. An beiden Enden der Sprossenleiter werden in axialer Richtung jeweils Kondensatoren angeschlossen. Mindestens eines der Stromversorgungsbauteile wird an dem Innenaufbau-Halteelement befestigt. Abstandselemente werden an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements befestigt. Ein Abschirmleiter wird zunächst an der inneren Umfangsfläche angebracht, sodann werden doppelt so viele Öffnungen wie die Anzahl der Sprossenleiter an einem zylindrischen Abschirmleiter-Halteelement vorgesehen und anschließend werden die Abstandselemente an einer Fläche angebracht, an der der Abschirmleiter an dem zylindrischen Abschirmleiter-Halteelement befestigt wurde. Die jeweiligen Kondensatoren werden in der Nähe der Öffnungen an den Abschirmleiter angeschlossen, und die Stromversorgungsbauteile werden an die Sprossenleiter und den Abschirmleiter angeschlossen. Die Öffnungen werden in der Nähe der Stellen vorgesehen, an denen die an die Sprossenleiter angeschlossenen Kondensatoren angeordnet sind, nachdem die Abstandselemente an dem Abschirmleiter-Halteelement angebracht wurden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung sind Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Empfindlichkeit miteinander vereinbar, ohne durch Verwendung einer Antenne, wie zum Beispiel einer TEM-Antenne und einer Mikrostreifenleitungs-Antenne, mit Sprossenleitern und einem Abschirmleiter, die elektrisch zu verbinden sind, die Kosten erheblich zu erhöhen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Ansicht der Konfiguration des MRT-Geräts nach einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen TEM-Antenne.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Antennenvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.
4 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Konfiguration der Antennenvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.
5 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Konfiguration der Antennenvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.
6 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Abstandselemente nach der ersten Ausführungsform.
7 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Abstandselemente nach der ersten Ausführungsform.
8 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung des Zustands der Verbindungen der Antennenvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Antennenvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.
10 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Konfiguration nach der zweiten Ausführungsform.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Umsetzungsbeispiels der Antennenvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht der Antennenvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform.
13(a) zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Konfiguration der Antennenvorrichtung nach der dritten Ausführungsform, und 13(b) zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Sprossenleiter der in 13(a) gezeigten Antennenvorrichtung.
14 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Konfiguration der Antennenvorrichtung nach der dritten Ausführungsform.
15 zeigt eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung des Zustands der Verbindungen der Antennenvorrichtung nach der dritten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Nachstehend wird die erste Ausführungsform beschrieben, für die die vorliegende Erfindung angewendet wird. Bei allen Figuren zur Veranschaulichung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden für gleiche Funktionen die gleichen Bezugszeichen verwendet, und auf wiederholte Erklärungen wird verzichtet.
Konfiguration des MRT-Geräts
Zunächst wird die Konfiguration des MRT-Geräts nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 1 zeigt eine schematische Ansicht der Konfiguration des MRT-Geräts 100 nach der vorliegenden Ausführungsform. Das MRT-Gerät 100 umfasst Magnete 101, die in einem Messraum, in dem ein Objekt 112 platziert wird, ein statisches Magnetfeld erzeugen, Gradientenmagnetfeldspulen 102, die einen Magnetgradienten in einer bestimmten Richtung zu dem statischen Magnetfeld liefern, eine HF-Antenne 103, die ein hochfrequentes Signal (HF-Signal) zu dem Objekt 112 sendet und ein von dem Objekt 112 erzeugtes nuklearmagnetisches Resonanzsignal (NMR-Signal) empfängt, einen Sender-Empfänger 104, der ein von der HF-Antenne 103 zu sendendes HF-Signal erzeugt, um es an die HF-Antenne 103 zu senden, und die Signalverarbeitung für das von der HF-Antenne 103 empfangene NMR-Signal durchführt, eine Gradientenmagnetfeld-Stromquelle 109, die die Gradientenmagnetfeldspulen 102 mit elektrischem Strom zu versorgt, eine Datenverarbeitungseinheit 105, die die Funktion des Sender-Empfängers 104 und der Gradientenmagnetfeld-Stromquelle 109 steuert und verschiedene Daten über Prozesse und Bedienereingaben empfängt, eine Anzeigevorrichtung 108 zum Anzeigen von Verarbeitungsergebnissen der Datenverarbeitungseinheit 105 sowie eine Patientenliege 111, auf der das Objekt 112 platziert wird.
Darüber hinaus fungiert die Datenverarbeitungseinheit 105 als Bildgebungseinheit, die anhand eines NMR-Signals, das von der HF-Antenne 103 empfangen wurde und für das der Sender-Empfänger 104 verschiedene Signalverarbeitungsprozesse durchgeführt hat, Informationen über das Innere des Objekts 112 abbildet.
Die Gradientenmagnetfeld-Stromquelle 109 ist mit einem Kabel der Gradientenmagnetfeld-Steuerung 107 an die Gradientenmagnetfeldspulen 102 angeschlossen. Ferner sind die HF-Antenne 103 und der Sender-Empfänger 104 mit einem Sende-/Empfangskabel 106 verbunden, das Signale zwischen der HF-Antenne 103 und dem Sende-Empfänger 104 sendet und empfängt. Der Sender-Empfänger 104 ist, obwohl in 1 nicht gezeigt, mit einem Synthesizer, einem Leistungsverstärker, einem Empfangssignal-Mischer, einem Analog/Digital-Wandler, einer Sende-/Empfangsweiche und dergleichen ausgestattet.
MRT-Geräte 100 werden abhängig von der Richtung des von den Magneten 101 gebildeten statischen Magnetfeldes in Gerätetypen mit horizontalem Magnetfeld und mit vertikalem Magnetfeld unterteilt. Bei dem Gerätetyp mit horizontalem Magnetfeld weisen die Magnete 101 normalerweise eine zylindrische Bohrung (einen mittigen Hohlraum) auf und es wird ein statisches Magnetfeld in horizontaler Richtung erzeugt (siehe 1); diese Anordnung wird als tunnelartiges MRT-Gerät bezeichnet. Dagegen ist bei dem Gerätetyp mit vertikalem Magnetfeld ein Magnetepaar im oberen und unteren Abschnitt über ein Objekt hinweg angeordnet, und in vertikaler Richtung wird ein statisches Magnetfeld erzeugt (siehe 1). Die vorliegende Ausführungsform wird als Beispiel hauptsächlich für den Fall der Verwendung eines tunnelartigen MRT-Geräts mit horizontalem Magnetfeld und zylindrischer Bohrung beschrieben.
Bei dem MRT-Gerät 100 mit der oben genannten Konfiguration weisen die Magnete 101, die Gradientenmagnetfeldspulen 102 und die HF-Antenne 103, wie vorstehend beschrieben, eine zylindrische Form auf. Von außen nach innen sind zuerst die Magnete 101, als Nächstes die Gradientenmagnetfeldspulen 102 und sodann die HF-Antenne 103 angeordnet. Das Objekt 112 liegt auf der Patientenliege 111 und wird innerhalb der HF-Antenne 103 platziert. Die HF-Antenne 103, die Gradientenmagnetfeldspulen 102 und die Patientenliege 111 sind in einem von den Magneten 101 gebildeten statischen Magnetfeld angeordnet.
In Intervallen von einigen Millisekunden werden ein kontinuierliches HF-Signal und ein kontinuierliches Gradientenmagnetfeld von der HF-Antenne 103 und den Gradientenmagnetfeldspulen 102 auf das in einem statischen Magnetfeld befindliche Objekt 112 abgestrahlt bzw. gerichtet. Außerdem empfängt die HF-Antenne 103 ein NMR-Signal, das mit dem HF-Signal mitschwingt und von dem Objekt 112 erzeugt wird, der Sender-Empfänger 104 und die Datenverarbeitungseinheit 105 verarbeiten die Signale und danach wird ein MRT-Bild erfasst. Das Objekt 112 ist zum Beispiel ein bestimmter Bereich eines menschlichen Körpers.
Darüber hinaus ist in 1 eine einzige HF-Antenne als HF-Antenne 103 gezeigt, die ein HF-Signal sendet und ein NMR-Signal empfängt, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann durch Kombinieren einer HF-Antenne zum Abbilden eines breiteren Bereichs und einer zum Abbilden eines lokal begrenzten Bereichs oder dergleichen eine aus mehreren Antennen bestehende HF-Antenne als HF-Antenne 103 verwendet werden. Ferner werden, sofern keine anderweitige Unterscheidung erforderlich ist, ein von der HF-Antenne 103 gesendetes HF-Signal und ein von der HF-Antenne 103 empfangenes NMR-Signal im Allgemeinen als elektromagnetische Welle bezeichnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als HF-Antenne 103 eine Antennenvorrichtung 200 (3) in Form einer TEM-Antenne verwendet, bei der mehrere Sprossenleiter miteinander zu verbinden sind, durch die elektrischer Strom fließt.
Vor der Beschreibung der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform wird eine herkömmliche TEM-Antenne in der einfachsten Ausführung beschrieben. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung 300, bei der es sich um eine herkömmliche TEM-Antenne zur Verwendung als HF-Antenne 103 handelt. Die Antennenvorrichtung 300 ist innerhalb der Gradientenmagnetfeldspulen 102 angeordnet und hat eine zylindrische Form.
Die in 2 gezeigte Antennenvorrichtung 300 ist ein Konfigurationsbeispiel für die TEM-Antenne in der einfachsten Ausführung. Elektrische Bauteile wie ein Abschirmleiter und ein Sprossenleiterkondensator sind dargestellt, während Elemente, die diese Teile räumlich verteilt tragen, oder dergleichen nicht gezeigt sind.
Wie in 2 gezeigt, weist die Antennenvorrichtung 300 einen Abschirmleiter 340, der als zylindrische Grundplatte dient, mehrere Sätze von Sprossenleitern 320 und Stromversorgungsbauteile 380 auf, die mit zwei oder vier Stromversorgungsabschnitten zu verbinden sind. Ferner umfasst jeder der Sprossenleiter 320 mehrere Sprossenleiterstreifen 321, einen Überbrückungs- bzw. Parallelkondensator 370 und Sprossenkondensatoren 371. 2 zeigt als Beispiel einen Fall, bei dem 16 Sätze der Sprossenleiter 320 und zwei Sätze der Stromversorgungsbauteile 380 vorgesehen sind, wobei jeder der Sprossenleiter 320 drei Sprossenleiterstreifen 321 aufweist.
Wie in 2 gezeigt, ist die Antennenvorrichtung 300 komplett zylindrisch. Darüber hinaus ist der Abschirmleiter 340, der die Umfangsfläche des Zylinders völlig bedeckt, auf dem äußeren Umfangsabschnitt des von der Antennenvorrichtung 300 gebildeten Zylinders angeordnet, und Bauteile wie die mehreren Sätze der Sprossenleiter 320 und Kondensatoren (der Parallelkondensator 370 und die Sprossenkondensatoren 371) sind innerhalb des Zylinders angeordnet.
Die Antennenvorrichtung 300 weist, obwohl in 2 nicht gezeigt, zwei koaxiale zylindrische Halteelemente auf. Das innere wird als inneres Halteelement und das äußere als äußeres Halteelement bezeichnet. Die mehreren Sätze der Sprossenleiter 320 sind auf dem zylindrischen inneren Halteelement angebracht. Ferner ist der Abschirmleiter 340 an dem zylindrischen äußeren Halteelement angebracht.
In diesem Fall wird die Richtung der Mittelachse des Zylinders der Antennenvorrichtung 300 als axiale Richtung bezeichnet, die Umfangsrichtung der orthogonal zur Mittelachse verlaufenden Querschnitts-Kreisfläche wird als Umfangsrichtung bezeichnet und die Durchmesserrichtung wird als radiale Richtung bezeichnet.
Die mehreren Sprossenleiter 320 sind in Umfangsrichtung in bestimmten Abständen auf der äußeren Umfangsfläche des inneren Halteelements angeordnet.
Ferner sind die Sprossenleiter 320 an beiden Enden in axialer Richtung durch den Parallelkondensator 370 mit dem Abschirmleiter 340 verbunden. Daher sind die jeweiligen Sprossenleiter 320 und der Abschirmleiter 340 elektrisch verbunden, wodurch eine Schleifenschaltung entsteht. Die elektrische Verbindung wird normalerweise durch Löten hergestellt.
Ferner sind mehrere der den jeweiligen Sprossenleiter 320 bildenden Sprossenleiterstreifen 321 in axialer Richtung durch die Parallelkondensatoren 371 in Reihe geschaltet. Jeder der Sprossenleiterstreifen 321 hat die Form eines Streifens (einer langen schmalen Platte oder eines Klebestreifens), einer Stange oder eines Zylinders.
Eine TEM-Antenne entsteht, wenn die Antennenvorrichtung 300 in das MRT-Gerät 100 eingebaut wird, nachdem die vorstehend genannten jeweiligen Bauteile zuvor als integrale Baugruppen hergestellt worden sind. Zum Herstellen der TEM-Antenne werden die Sprossenleiter 320 und der Abschirmleiter 340 vom Inneren des Zylinders aus zusammengelötet, ohne das Äußere des Abschirmleiters 340, der die gesamte Umfangsfläche bedeckt, zu berühren.
Bei der Herstellung des MRT-Geräts 100, das, außer für allgemeine Untersuchungen im Krankenhaus oder dergleichen, für nicht akademische Forschungszwecke verwendet wird, ist es von wesentlicher Bedeutung, die Sicherheit eines Patienten, des in dem MRT-Gerät 100 zu platzierenden Objekts 112, zu gewährleisten. Um dies zu erreichen, muss eine dem Objekt 112 zugewandte Fläche der HF-Antenne 103 (der Antennenvorrichtung 300), die dem Objekt 112 am nächsten ist, d. h. die Innenfläche, eine zylindrische Wandfläche mit einer bestimmten Dicke aufweisen. Ferner ist es wünschenswert, dass die Innenfläche der Antenne unter den Gesichtspunkten des Aussehens und der Stabilität ohne Öffnungen und Segmente aus einem Stück gebildet ist.
Ferner hängt die Empfindlichkeit einer TEM-Antenne von dem Abstand zwischen dem Abschirmleiter 340 und dem Sprossenleiter 320 ab, bei denen es sich um zwei einander zugewandte Leiter handelt. Je größer der Abstand zwischen dem Abschirmleiter 340 und dem Sprossenleiter 320 ist, desto höher ist die Empfindlichkeit. Im Fall der TEM-Antenne ist der Abstand im Vergleich zur Birdcage-Antenne eher geringer, weil, wie vorstehend beschrieben, die vorherige Herstellung in einem Stück und elektrische Verbindung erfolgen müssen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden mit einer TEM-Antenne Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Empfindlichkeit gleichzeitig erreicht. Nachstehend wird die Antennenvorrichtung 200 beschrieben, bei der es sich um die TEM-Antenne nach der vorliegenden Ausführungsform handelt und die die vorstehenden Ziele erreicht. An dieser Stelle wird als HF-Antenne 103 beispielhaft die als Antenne mit zylindrischem Volumen für den Gehäusekörper zu verwendende Antennenvorrichtung 200 beschrieben. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Antennenvorrichtung 200.
Wie in 3 gezeigt, ist die Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform eine zylindrische Vorrichtung, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt. Nachstehend wird ein Fall mit einer zylindrischen Vorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Auch bei der Antennenvorrichtung 200 wird die Richtung der Mittelachse der Antennenvorrichtung 200 als axiale Richtung bezeichnet, die Umfangsrichtung der orthogonal zur Mittelachse verlaufenden Querschnitts-Kreisfläche wird als Umfangsrichtung bezeichnet und die Durchmesserrichtung wird als radiale Richtung bezeichnet.
3 zeigt eine perspektivische Außenansicht der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform. Ferner zeigt 4 eine Querschnittsansicht in orthogonaler Richtung zur Mittelachse der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform und eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Konfiguration. Wie in 4 gezeigt, weist die Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform von innen nach außen in radialer Richtung ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement 210, mehrere in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements 210 verlaufende Sprossenleiter 220, einen zylindrischen Abschirmleiter 240 und ein zylindrisches Abschirmleiter-Halteelement 250 auf, das den Abschirmleiter 240 hält.
Ferner sind, wie in 3 gezeigt, Abstandselemente (nachstehend als Rippen bezeichnet) 230, die Abstände zwischen den Sprossenleitern 220 und dem Abschirmleiter 240 bilden, zwischen dem Innenaufbau-Halteelement 210 und dem Abschirmleiter 240 angeordnet.
Obwohl 3 einen Fall zeigt, bei dem 16 Sätze der Sprossenleiter 220 vorgesehen sind, ist ihre Zahl nicht hierauf beschränkt. Außerdem werden, obwohl die Antennenvorrichtung 200 noch andere Bauteile aufweist, diese anhand von 5, 6, 7 und 8 genauer beschrieben. Darüber hinaus sind die Rippen 230 in 4 nicht dargestellt.
Ferner sind mehrere Sprossenleiter 220 in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halteelements auf der äußeren Umfangsfläche die Innenaufbau-Halteelements 210 angeordnet, beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter 220 in axialer Richtung sind mit dem Abschirmleiter 240 elektrisch so verbunden, dass die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 240 Schleifenschaltungen bilden, mindestens entweder der Abschirmleiter 240 und das Abschirmleiter-Halteelement 250 oder das Innenaufbau-Halteelement 210 sind mit Öffnungen 260 in der Nähe der Stellen versehen, an denen die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 240 elektrisch verbunden sind und jede der Schleifenschaltungen ist so eingestellt, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung 200 mindestens entweder sendet oder empfängt.
Die elektrische Verbindung erfolgt zum Beispiel durch Anschließen eines Kondensators (Parallelkondensators) 270 zwischen den Abschirmleiter 240 und den Sprossenleitern 220. Das heißt, die Schleifenschaltungen umfassen die Parallelkondensatoren 270 und die Resonanzfrequenz der Schleifenschaltung wird mit dem Parallelkondensator 270 eingestellt. Daher ist die Kapazität der Parallelkondensatoren 270 so eingestellt, dass die Schleifenschaltungen bei einer Frequenz einer elektromagnetischen Welle mitschwingen, die von der Antennenvorrichtung 200 gesendet oder empfangen wird.
Darüber hinaus ist mindestens eine der Schleifenschaltungen mit Stromversorgungsbauteilen 280 verbunden, die eine elektromagnetische Welle mindestens entweder senden oder empfangen. Obwohl 3 einen Fall zeigt, bei dem zwei Stromversorgungsanschlusspunkte zum Anschließen der Stromversorgungsbauteile 280 vorgesehen sind, ist ihre Anzahl nicht hierauf beschränkt.
Innenaufbau-Halteelement
Das Innenaufbau-Halteelement 210 ist ein Bauteil, das dem Objekt 112 am nächsten gelegen ist. Das Innenaufbau-Halteelement 210 ist zum Beispiel aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder dergleichen mit einer bestimmten Dicke von zum Beispiel 3 mm hergestellt. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat das Innenaufbau-Halteelement 210 mehrere Funktionen, wie zum Beispiel die Form aufrechtzuerhalten, flammhemmend zu wirken und das Objekt 112 in elektrischer und thermischer Hinsicht vor einer Berührung elektrischer Teile zu bewahren. Daher ist die Dicke durch das Abschirmleiter-Halteelement 250 erhöht.
Abschirmleiter-Halteelement
Das Abschirmleiter-Halteelement 250 ist zum Beispiel aus einem relativ dünnen Werkstoff, wie zum Beispiel Glasfaser-Epoxidharz, mit einer Dicke von 0,5 mm hergestellt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Mittelachse der Gradientenmagnetfeldspulen 102 der Mittelachse des Innenaufbau-Halteelements 210 und des Abschirmleiter-Halteelements 250. Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen die Antennenvorrichtung 200, das Innenaufbau-Halteelement 210 und das Abschirmleiter-Halteelement 250 koaxiale zylindrische Formen auf. Ferner ist der Innendurchmesser des Innenaufbau-Halteelements 210 kleiner als der des Abschirmleiter-Halteelements 250, und das Innenaufbau-Halteelement 210 ist im Inneren des Abschirmleiter-Halteelements 250 angeordnet.
Sprossenleiter
Der Sprossenleiter 220 ist ähnlich aufgebaut wie der Sprossenleiter 320 der Antennenvorrichtung 300, bei der es sich im Wesentlichen um eine herkömmliche TEM-Antenne handelt. 5 zeigt eine vergrößerte Ansicht, in der ein Teil eines der in 3 gezeigten Sprossenleiter 220 ausgeschnitten ist. Wie in der vorliegenden Figur gezeigt, sind mehrere Sprossenleiterstreifen 221 und mehrere Kondensatoren (Sprossenkondensatoren) 271 vorgesehen.
Jeder der Sprossenleiterstreifen 221 ist aus einem Leiter hergestellt, der die Form eines Streifens (einer langen schmalen Platte oder eines Klebestreifens), einer Stange oder eines Zylinders hat. Mehrere der den jeweiligen Sprossenleiter 220 bildenden Sprossenleiterstreifen 221 sind durch die Sprossenkondensatoren 271 in axialer Richtung in Reihe geschaltet. Das heißt, dass jeder der Sprossenleiter 220 in axialer Richtung in mehrere der Sprossenleiterstreifen 221 unterteilt ist und jeder der Sprossenleiterstreifen 221 durch die Sprossenkondensatoren 271 mit einem in axialer Richtung benachbarten Sprossenleiterstreifen verbunden ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Schleifenschaltung durch Unterteilen des Sprossenleiters 220 in mehrere der Sprossenleiterstreifen 221 in axialer Richtung unterbrochen. Daher kann die Resonanzfrequenz der Schleifenschaltung nicht nur mit dem Parallelkondensator 270, sondern auch mit den Sprossenkondensatoren 271 eingestellt werden.
Jeder Kondensator und jeder Leiter sind durch Löten oder dergleichen elektrisch verbunden. Die Kapazitäten dieser Kondensatoren (des Parallelkondensators 270 und der Sprossenkondensatoren 271) sind so eingestellt, dass die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 240 die Schleifenschaltungen bilden, die bei einer Frequenz einer elektromagnetischen Welle mitschwingen, die von der Antennenvorrichtung 200 gesendet oder empfangen wird. Daher schwingt die Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform bei einer Frequenz eines Signals mit, das von der HF-Antenne 103 gesendet und empfangen wird, und dient als Antenne, die mindestens entweder sendet oder empfängt.
Obwohl 5 einen Fall zeigt, bei dem drei Sprossenleiterstreifen 221 mit zwei Sprossenleiterkondensatoren 271 verbunden sind, ist die Anzahl nicht hierauf beschränkt. Die Anzahl der Sprossenleiterstreifen 221 und der Sprossenkondensatoren 271 kann zum Beispiel 1 bzw. 0 betragen. Wenn die Anzahl der Sprossenleiterstreifen 221 und der Sprossenkondensatoren 271 groß ist (die Anzahl der Reihenschaltungen ist groß), lassen sich die Spannungen an beiden Enden des Sprossenleiters 220 vorteilhaft reduzieren.
Die Parallelkondensatoren 270 sind in axialer Richtung jeweils einzeln mit jedem Ende der Sprossenleiter 220 und mit dem Abschirmleiter 240 verbunden. Mehrere Parallelkondensatoren 270, zum Beispiel zwei oder fünf, können parallel an jedem Ende angeordnet sein.
Ferner können, obwohl die Sprossenkondensatoren 271 jeweils, wie in 5 gezeigt, in jedem Zwischenraum zwischen drei Sprossenleiterstreifen 221 angeordnet sind, mehrere der Sprossenkondensatoren 271, zum Beispiel zwei oder fünf, parallel in jedem Zwischenraum angeordnet sein.
Ferner sind mehrere Sätze der Sprossenleiter 220 in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung auf der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 210 angeordnet. Dabei ist die Anordnung so gewählt, dass die Längsrichtung in etwa parallel zur axialen Richtung ist. Daher sind die einander benachbarten Sprossenleiter 220 ungefähr parallel. Jeder der Sprossenleiter 220 ist mit doppelseitigem Klebeband oder dergleichen so angebracht, dass er an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 210 befestigt ist. Darüber hinaus beträgt die Anzahl der Sprossenleiter 220 im Allgemeinen 16 bis 32.
Darüber hinaus sind die Sprossenleiter 220 aus Kupferfolie oder dergleichen mit einer Dicke von mindestens 10 μm hergestellt. Obwohl die vorliegende Ausführungsform den Fall eines Streifens (einer langen schmalen Platte oder eines Klebestreifens) zeigt, können die Sprossenleiter auch die Form einer Stange oder eines Zylinders haben.
Abschirmleiter
Der Abschirmleiter 240 ist an der inneren Umfangsfläche des Abschirmleiter-Halteelements 250 angebracht. Der Abschirmleiter 240 ist an der gesamten Innenfläche des zylindrischen Abschirmleiter-Halteelements 250 angebracht und weist eine zylindrische Form auf. Um als TEM-Antenne fungieren zu können, muss der Abschirmleiter 240 die gesamte zylindrische Fläche, die von der Antennenvorrichtung 200 gebildet wird, derart durchgehend bedecken, dass elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz zum Senden und Empfangen als Antenne die Abschirmung nicht verlassen. Daher bedeckt der Abschirmleiter 240 die zylindrische Innenfläche des Abschirmleiter-Halteelements 250 fast völlig. Es ist jedoch wünschenswert, dass die Länge in axialer Richtung gleich oder länger ist als die eines Sprossenleiters in axialer Richtung, und die Länge des Abschirmleiters kann kürzer sein als die des Abschirmleiter-Halteelements 250.
Wie die Sprossenleiter 220 ist auch der Abschirmleiter 240 aus Kupferfolie oder dergleichen mit einer Dicke von mindestens 10 μm hergestellt.
Abstandselement
Die Abstandselemente (Rippen) 230 sind zwischen dem Innenaufbau-Halteelement 210 und dem Abschirmleiter-Halteelement 250 angeordnet, um Abstände (Zwischenräume) zwischen den beiden Halteelementen zu bilden und die Zwischenräume aufrechtzuerhalten. Wie vorstehend beschrieben, sind die Sprossenleiter 220 auf dem Innenaufbau-Halteelement 210 angebracht, und der Abschirmleiter 240 ist an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 angebracht. Die Zwischenräume zwischen den beiden Halteelementen sind daher die Zwischenräume zwischen den Sprossenleitern 220 und dem Abschirmleiter 240 und bestimmen, wie vorstehend beschrieben, die Empfindlichkeit der Antennenvorrichtung 200.
Die Rippen 230 weisen gerade Elemente (gerade Rippen) 231, die in einer oder mehreren axialen Richtungen verlaufen, und bogenförmige Elemente (bogenförmige Rippen) 232 auf, die in einer oder mehreren Umfangsrichtungen verlaufen. 6 und 7 sind Ansichten zur Veranschaulichung der Anordnung der geraden Rippen 231 und der bogenförmigen Rippen 232 und zeigen nur das Innenaufbau-Halteelement 210, die Sprossenleiter 220, die geraden Rippen 231 und die bogenförmigen Rippen 232.
Alle geraden Rippen 231 haben einen brückenartigen Aufbau mit Widerlagern und Trägern, verlaufen in axialer Richtung der Antennenvorrichtung 200 und sind wie die Sprossenleiter 220 in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. In 6 sind sie zwischen den jeweiligen Sprossenleitern 220 angeordnet. Wie in 6 und 7 gezeigt, sind Abschnitte, die den Trägern der geraden Rippen 231 entsprechen, an der Innenseite des Abschirmleiters 240 angebracht, d. h. an der Seite, die der Seite gegenüberliegt, an der das Abschirmleiter-Halteelement 250 angebracht ist. Die Anbringung erfolgt mit doppelseitigem Klebeband oder dergleichen. Dadurch wird verhindert, dass das dünne Abschirmleiter-Halteelement 250 verformt oder verbogen wird. Ferner sind Abschnitte, die den Widerlagern entsprechen, an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 210 angebracht. Die Befestigung erfolgt mit Schrauben oder dergleichen.
Die bogenförmigen Rippen 232 sind bogenförmig und weisen einen brückenartigen Aufbau mit Pfeilern und Trägern auf. Die bogenförmigen Rippen 232 bedecken die Antennenvorrichtung 200 vollständig und sind in bestimmten Abständen in axialer Richtung angeordnet. 6 zeigt einen Fall, bei dem zwei bogenförmige Rippen jeweils in der Nähe der beiden Enden der Sprossenleiter 220 in axialer Richtung angeordnet sind. Wie in 6 und 7 gezeigt, sind Abschnitte, die den Pfeilern entsprechen, über den Sprossenleitern 220 angeordnet. Wie in 6 und 7 gezeigt, sind Abschnitte, die den Trägern der bogenförmigen Rippen 232 entsprechen, an der Innenseite des Abschirmleiters 240 angebracht, d. h. an der Seite, die der Seite gegenüberliegt, an der das Abschirmleiter-Halteelement 250 angebracht ist. Die Anbringung erfolgt mit doppelseitigem Klebeband oder dergleichen. Dadurch wird verhindert, dass das dünne Abschirmleiter-Halteelement 250 verformt oder verbogen wird. Ferner sind Abschnitte, die den Pfeilern entsprechen, an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 210 angebracht. Die Befestigung erfolgt mit Schrauben oder dergleichen.
Wie in 6 gezeigt, tragen 16 gerade Rippen 231 und zwei bogenförmige Rippen 232 den Abschirmleiter 240 und das Abschirmleiter-Halteelement 250 auf der Außenseite. Ferner erlaubt die Form einen ungehinderten Luftstrom zum Kühlen der von den Sprossenkondensatoren 271 oder dergleichen erzeugten Wärme.
Darüber hinaus können die bogenförmigen Rippen 232, obwohl sie in 6 und 7 in durchgehend zylindrischer Form dargestellt sind, in Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt sein.
Öffnung
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind mindestens entweder der Abschirmleiter 240 und das Abschirmleiter-Halteelement 250 oder das Innenaufbau-Halteelement 210 wie vorstehend beschrieben mit den Öffnungen 260 versehen. Obwohl 3 einen Fall zeigt, bei dem 32 Öffnungen 260 vorgesehen sind, ist ihre Anzahl nicht hierauf beschränkt.
Die Öffnungen 260 werden bei der Herstellung der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform zum Anbringen der Parallelkondensatoren 270 zwischen den Sprossenleitern 220 und dem Abschirmleiter 240 verwendet. Daher sind die Öffnungen in der Nähe von Anschlusspositionen für die Parallelkondensatoren 270 vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen in der Nähe der beiden Enden der Sprossenleiter 220 in axialer Richtung vorgesehen. Nachstehend wird ein Fall nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, bei dem die Öffnungen an dem Abschirmleiter 240 und dem Abschirmleiter-Halteelement 250 vorgesehen sind.
8 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Umgebung einer Öffnung 260. Wie vorstehend beschrieben, sind die Öffnungen 260 an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 und dem Abschirmleiter 240 vorgesehen, und die Anzahl der Öffnungen 260 ist doppelt so groß wie die Anzahl der Sprossenleiter 220. Darüber hinaus sind die Größen der an dem Abschirmleiter 240 vorzusehenden Öffnungen 260 kleiner als die an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 vorgesehenen Öffnungen.
Wie in der vorliegenden Figur gezeigt, ist ein Teil 233 der bogenförmigen Rippe 232 so angeordnet, dass die Öffnung 260 über der Rippe liegt, und die äußere Umfangsfläche des Teils 233 der bogenförmigen Rippe 232, das zur Innenseite der Öffnung 260 hervorsteht, ist mit dem Abschirmleiter 240 bedeckt. Das heißt, die an dem Abschirmleiter 240 vorgesehene Öffnung 260 ist um die Fläche des von der bogenförmigen Rippe 232 hervorstehenden Teils 233 kleiner als die an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 vorgesehene Öffnung 260.
Bei der Herstellung der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform werden die Parallelkondensatoren 270 an den Positionen, die die von den bogenförmigen Rippen 232 des Abschirmleiters 240 hervorstehenden Teile 233 bedecken, der Reihe nach an die Sprossenleiter 220 angeschlossen. Das heißt, dass ein derartiger Aufbau ein einfaches Löten der Parallelkondensatoren 270 von oben sowohl an den Abschirmleiter 240 als auch an die Sprossenleiter 220 erlaubt (siehe 8).
Zum Anlöten der Parallelkondensatoren 270 muss Platz für einen Lötkolben, Pinzetten, einen Lötbarren und dergleichen sein, damit die Lötstelle zugänglich ist, und die Öffnungen 260 erleichtern den Zugang. Bei der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die äußere Umfangsfläche des Abschirmleiters 240 an einer Position, an der die Öffnung 260 über der bogenförmigen Rippe 232 liegt, wodurch es möglich ist, Anschlüsse an beiden Enden der Parallelkondensatoren 270 sicher von oben zu löten (siehe 8).
Darüber hinaus muss der Abschirmleiter 240, wie vorstehend beschrieben, die von der Antennenvorrichtung 200 gebildete zylindrische Fläche derart bedecken, dass eine elektromagnetische Welle mit einer Frequenz, bei der die Antennenvorrichtung 200 sendet und empfängt, die Abschirmung nicht verlässt. Daher ist es wünschenswert, dass die Größen der Öffnungen 260 möglichst klein gewählt werden. Das heißt, es ist wünschenswert, die Größen der Öffnungen 260 in der erforderlichen Mindestgröße vorzusehen, bei der die Parallelkondensatoren 270 durch die Öffnungen 260 hindurch angeschlossen werden können.
Stromversorgungsbauteile
Das Stromversorgungsbauteil 280 umfasst im Wesentlichen ein Koaxialkabel 281 und ist, wie in 8 gezeigt, an einem Ende auf der Seite der Antennenvorrichtung 200 mit einem Anschlusspunkt 282 auf der Seite des Sprossenleiters 220 und einem Anschlusspunkt 283 auf der Seite des Abschirmleiters 240 versehen. Das andere Ende ist ein Anschluss, wie zum Beispiel ein N-Anschluss.
Ein Paar aus dem Anschlusspunkt 282 und dem Anschlusspunkt 283 bildet einen Sende- und/oder Empfangsanschluss als Antenne. Ein Innenleiter und ein Außenleiter des Koaxialkabels 281 sind auf der Seite des Sprossenleiters 220 bzw. des Abschirmleiters 240 angeschlossen. Das Koaxialkabel 281 wird als das vorstehend genannte Sende-/Empfangskabel 106 verwendet und verbindet die Antennenvorrichtung 200 mit dem Hauptkörper des MRT-Geräts 100 (dem Sender-Empfänger 104). Die Antennenvorrichtung 200 sendet und empfängt eine elektromagnetische Welle über das Koaxialkabel 281. Darüber hinaus werden die Anschlusspunkte 282 und 283 auch als Sende-/Empfangsanschluss, als Port der Antennenvorrichtung 200, als Stromversorgungsanschlusspunkt und dergleichen bezeichnet. Ferner ist für jeden Kanal ein Paar von Anschlusspunkten 282 und 283 vorgesehen.
Darüber hinaus kann, wie in 3 gezeigt, eine Balun-Schaltung, die verhindert, dass ein elektrischer Strom in dem Außenleiter fließt, in der Mitte des Koaxialkabels 281 des Stromversorgungsbauteils 280 vorgesehen werden, indem das Koaxialkabel in Form einer Acht gebogen wird, um die Außenleiter mit einem Kondensator miteinander zu verbinden. Ferner können mit einigen konzentrierten festen Bestandteilen wie Kondensatoren und Spulen entsprechende Schaltungsfunktionen für Abschnitte der Anschlusspunkte 282 und 283 vorgesehen werden.
Bei der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 3 gezeigt, die Stromversorgungsanschlusspunkte zum Anschließen der Stromversorgungsbauteile 280 an zwei Positionen in einem gegenseitigen Abstand von 90 Grad zur Mittelachse des von der Antennenvorrichtung 200 gebildeten Zylinders vorgesehen. Im Einzelnen sind die Anschlusspunkte 282 für zwei Sprossenleiter 220 in einem gegenseitigen Abstand von 90 Grad vorgesehen. Jedoch können auch vier Anschlusspunkte im Abstand von jeweils 90 Grad vorgesehen werden.
Herstellungsverfahren
Als Nächstes wird das Herstellungsverfahren für die Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird der Sprossenleiter 220 an der äußeren zylindrischen Fläche des Innenaufbau-Halteelements 210 angebracht. Sodann werden die Sprossenkondensatoren 271 an den Sprossenleiter 220 gelötet. Danach wird das Stromversorgungsbauteil 280 an dem Innenaufbau-Halteelement 210 befestigt. Dann werden die geraden Rippen 231 und die bogenförmigen Rippen 232 mit Schrauben oder dergleichen an dem Innenaufbau-Halteelement 210 befestigt.
Ferner wird zuvor der Abschirmleiter 240 an der Innenfläche (innere Umfangsfläche) des Abschirmleiter-Halteelements 250 angebracht. Die Öffnungen 260 werden im Voraus an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 bzw. an dem Abschirmleiter 240 vorgesehen. Der an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 angebrachte Abschirmleiter 240 wird an den Trägerabschnitten der geraden Rippen 231 und der bogenförmigen Rippen 232 angebracht.
Zuletzt werden die Parallelkondensatoren 270 in der Nähe der Öffnungen 260 des Abschirmleiters 240 angelötet, um die Sprossenleiter 220 mit dem Abschirmleiter 240 elektrisch zu verbinden. Ferner werden zwei Anschlusspunkte auf der Seite des Abschirmleiters 240 und auf der Seite der Sprossenleiter 220 an die Spitzen der Stromversorgungsbauteile 280 gelötet.
Spezifisches Beispiel
Die nachstehenden drei Arten von als HF-Antenne 103 zu verwendenden Gehäuseantennen werden unter folgenden Bedingungen hergestellt, um die Abstände zwischen den Abschirmleitern bzw. den Sprossenleitern zu vergleichen.
Herzustellende Gehäuseantennen

1) Birdcage-Antenne
2) Herkömmliche TEM-Antenne
3) TEM-Antenne nach der vorliegenden Ausführungsform

Bedingungen

Innendurchmesser der Gradientenmagnetfeldspulen 102: 740 mm
Innendurchmesser der Antennen: 700 mm
Dicke der innersten Zylinder der Antennen: 3 mm

Ein Abschirmleiter der Birdcage-Antenne wird im Allgemeinen in einem Abschnitt eingebaut, der eine Tiefe von 1 mm von den Innenwänden der Gradientenmagnetfeldspulen 102 aufweist. Daher lässt sich der Abstand zwischen dem Abschirmleiter und dem Sprossenleiter der Birdcage-Antenne mit (740 – 700)/2 – 3 + 1 berechnen, und das Ergebnis dieser Rechnung beträgt 18 mm.
Im Fall der TEM-Antenne wird diese zunächst hergestellt und vor dem Einbau in die Gradientenmagnetfeldspulen 102 eingesetzt. Daher ist eine Toleranz zu berücksichtigen. Diese wird auf 2 mm festgelegt. Im Fall der herkömmlichen TEM-Antenne (der Antennenvorrichtung 300) muss das äußere Halteelement im Hinblick auf das Herstellungsverfahren als Konstruktionselement dienen. Somit lässt sich, wenn die Dicke des äußeren Halteelements 3 mm beträgt, der Abstand zwischen dem Abschirmleiter und dem Sprossenleiter mit (740 – 2 – 700)/2 3 – 3 berechnen, und das Ergebnis dieser Rechnung beträgt 13 mm. Dies ist ein Abstand von nur 72% des Abstands von 18 mm bei der vorstehend beschriebenen Birdcage-Antenne.
Im Fall der TEM-Antenne nach der vorliegenden Ausführungsform dient der innerste Zylinder als solcher als Konstruktionselement (das Innenaufbau-Halteelement 210). Daher lässt sich bei einem Fall, bei dem die anderen Größen genauso bemessen sind wie bei der herkömmlichen TEM-Antenne und bei dem die Dicke des äußeren Halteelements (des Abschirmleiter-Halteelements 250) 0,5 mm beträgt, der Abstand zwischen dem Abschirmleiter und dem Sprossenleiter mit (740 2 – 700)/2 – 3 – 0,5 berechnen, und das Ergebnis dieser Rechnung beträgt 15,5 mm. Somit ergibt sich ein Abstand von 86% des Abstands von 18 mm bei der vorstehend beschriebenen Birdcage-Antenne.
Wie vorstehend beschrieben, weist das MRT-Gerät 100 nach der vorliegenden Ausführungsform die zylindrische Antennenvorrichtung 200 auf, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt. Die Antennenvorrichtung 200 weist von innen nach außen in radialer Richtung der Antennenvorrichtung 200 das zylindrische Innenaufbau-Halteelement 210, mehrere in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements 210 verlaufende Sprossenleiter 220, den zylindrischen Abschirmleiter 240 und das zylindrische Abschirmleiter-Halteelement 250 auf, das den Abschirmleiter 240 hält. Zwischen dem Innenaufbau-Halteelement 210 und dem Abschirmleiter 240 werden die Abstandselemente 230 angeordnet, um Abstände zwischen den Sprossenleitern 220 und dem Abschirmleiter 240 zu bilden. Die mehreren Sprossenleiter 220 werden in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halteelements 210 an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 210 angeordnet. Beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter 220 in axialer Richtung und der Abschirmleiter 240 werden elektrisch so verbunden, dass die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 240 Schleifenschaltungen bilden. Mindestens entweder der Abschirmleiter 240 und das Abschirmleiter-Halteelement 250 oder das Innenaufbau-Halteelement 210 werden mit Öffnungen 260 in der Nähe der Stellen versehen, an denen die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 240 elektrisch verbunden werden. Jede der Schleifenschaltungen wird so eingestellt, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung 200 mindestens entweder sendet oder empfängt. Mindestens eine der Schleifenschaltungen wird mit einem Stromversorgungsabschnitt versehen, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.
Weil selbst im Falle einer TEM-Antenne Öffnungen an dem außen angeordneten Abschirmleiter-Halteelement 250 und an dem Abschirmleiter 240 vorgesehen sind, können entsprechend der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 240 durch die Öffnungen elektrisch verbunden werden. Daher kann die Antennenvorrichtung 200 von der äußeren Umfangsfläche aus elektrisch verbunden werden, die den inneren Zylinder (das Innenaufbau-Halteelement 210) bilden kann, der die innere Umfangsfläche für einen stabilen Konstruktionskörper darstellt. Das heißt, das Innenaufbau-Halteelement 210 dient gleichzeitig der Stabilität des Konstruktionskörpers und der Sicherheit. Dadurch kann die Dicke des Abschirmleiter-Halteelements 250, das dem äußeren Halteelement entspricht, reduziert werden, sodass die Dicke der Antennenvorrichtung 200 in radialer Richtung verringert werden kann.
Ferner kann, weil die Dicke der Antennenvorrichtung 200 in radialer Richtung verringert werden kann, ein Abstand zwischen dem Abschirmleiter 240 und dem Sprossenleiter 220 aufrechterhalten und in einer gewissen Breite beibehalten werden, um die Empfindlichkeit der Antenne selbst in dem Fall sicherzustellen, dass der Unterschied zwischen dem Innen- und Außendurchmesser des Raums zum Einbau einer Antenne gering ist.
Daher kann entsprechend der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform ein bestimmter Innendurchmesser sichergestellt werden, ohne den Abstand zwischen dem Sprossenleiter 220 und dem Abschirmleiter 240 zu verringern. Somit kann, weil sich der Unterschied zwischen dem zylindrischen Innen- und Außendurchmesser reduzieren lässt, ohne die Empfindlichkeit der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform zu verringern, eine komfortable, große Untersuchungsröhre für das Objekt 112 bereitgestellt werden.
Ferner kann entsprechend der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform die Dicke der Antennenvorrichtung 200 in radialer Richtung verringert werden, und der Abstand zwischen dem Abschirmleiter 240 und dem Sprossenleiter 220 kann in einer gewissen Breite selbst in einem Fall beibehalten werden, bei dem der Unterschied zwischen dem Innen- und Außendurchmesser der Antennenvorrichtung 200 gering ist, wodurch die Empfindlichkeit der Antenne sichergestellt werden kann.
Daher sind entsprechend der Antennenvorrichtung 200 nach der vorliegenden Ausführungsform Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Empfindlichkeit miteinander vereinbar. Darüber hinaus lässt sich nach der vorliegenden Ausführungsform eine derartige Antennenvorrichtung einfach herstellen.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform war die als HF-Antenne 103 zu verwendende Antennenvorrichtung eine TEM-Antenne. Andererseits ist bei der vorliegenden Ausführungsform die als HF-Antenne zu verwendende Antennenvorrichtung eine Mikrostreifenleitungs-Antenne.
Das MRT-Gerät nach der vorliegenden Ausführungsform weist im Wesentlichen eine ähnliche Konfiguration wie das MRT-Gerät 100 nach der ersten Ausführungsform auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch, wie vorstehend beschrieben, eine Antennenvorrichtung 400, bei der es sich um eine Mikrostreifenleitungs-Antenne handelt, als HF-Antenne 103 verwendet.
Während eine TEM-Antenne nur zwei unabhängige Kanäle aufweist, die weniger miteinander gekoppelt sind, ist eine Mikrostreifenleitungs-Antenne dadurch gekennzeichnet, dass sie N unabhängige Kanäle hat, wenn die Anzahl der Sprossen N ist (N ist eine ganze Zahl gleich oder größer 1).
9 zeigt eine perspektivische Außenansicht der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 9 gezeigt, handelt es sich bei der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform um eine zylindrische Vorrichtung, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt. Nachstehend wird auch bei der Antennenvorrichtung 400 die Richtung der Mittelachse der Antennenvorrichtung als axiale Richtung bezeichnet, die Umfangsrichtung der orthogonal zur Mittelachse verlaufenden Querschnitts-Kreisfläche wird als Umfangsrichtung bezeichnet und die Durchmesserrichtung wird als radiale Richtung bezeichnet.
Wie in 9 gezeigt, weist die Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich wie die Antennenvorrichtung 200 nach der ersten Ausführungsform, von innen nach außen in radialer Richtung das zylindrische Innenaufbau-Halteelement 210, mehrere in axialer Richtung zum Innenaufbau-Halteelement 210 verlaufende Sprossenleiter 220, einen zylindrischen Abschirmleiter 440 und das zylindrische Abschirmleiter-Halteelement 250 auf, das den Abschirmleiter 440 hält. Des Weiteren sind zwischen dem Innenaufbau-Halteelement 210 und dem Abschirmleiter 440 die Abstandselemente 230 (nachstehend als Rippen bezeichnet) angeordnet, um Abstände zwischen den Sprossenleitern 220 und dem Abschirmleiter 440 zu bilden.
Obwohl 9 als Beispiel eine Mikrostreifen-Antenne mit 16 Kanälen zeigt, die 16 Sätze der Sprossenleiter 220 aufweist, ist die Anzahl der Sprossenleiter 220 und die Anzahl N der Kanäle nicht hierauf beschränkt.
Ferner sind bei der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform, vergleichbar mit der ersten Ausführungsform, die Öffnungen 260 mindestens entweder an dem Innenaufbau-Halteelement 210 oder an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 und dem Abschirmleiter 440 vorgesehen. Die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 440 sind mit den Parallelkondensatoren 270 in Abschnitten nahe den Öffnungen 260 elektrisch verbunden. Daher bilden die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 440 schleifenförmige Leiter (Schleifenschaltungen).
Das Innenaufbau-Halteelement 210, die Sprossenleiter 220, die Rippen 230, das Abschirmleiter-Halteelement 250, die Öffnungen 260 und die Parallelkondensatoren 270 einschließlich der Namen und der Konfiguration sind mit denen der ersten Ausführungsform vergleichbar. Nachstehend wird bei der Beschreibung der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform der Schwerpunkt auf den von der Antennenvorrichtung 200 nach der ersten Ausführungsform abweichenden Aufbau gelegt.
Weil der Abschirmleiter 440 entsprechend der Anzahl der Kanäle unterteilt ist, ist eine Entkopplungsschaltung vorgesehen, die die Kopplung zwischen benachbarten Kanälen unterbricht. Dies ist ein wesentlicher Konstruktionsunterschied gegenüber der Antennenvorrichtung 200, bei der es sich um eine TEM-Antenne nach der ersten Ausführungsform handelt.
Der Abschirmleiter 440 der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform ist parallel zur Achse in Umfangsrichtung entsprechend der Anzahl der Kanäle unterteilt. Zum Beispiel ist der Abschirmleiter entsprechend der Anzahl der Sprossenleiter 220 in der vorliegenden Ausführungsform unterteilt. Das heißt, der Abschirmleiter ist, wie in 9 gezeigt, in 16 Abschnitte unterteilt. Nachstehend wird jeder der unterteilten Abschirmleiter 440 als Abschirmleitersegment 441 bezeichnet.
10 zeigt eine erläuternde Ansicht, in der nur der Abschnitt der elektrischen Schaltungen in der in 9 gezeigten perspektivischen Außenansicht der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform vergrößert dargestellt ist. Obwohl ein Spiegelbildstrom eines in den Sprossenleitern 220 fließenden elektrischen Stroms in dem Abschirmleiter 440 fließt, ist der Abschirmleiter so unterteilt, dass jeder der unterteilten Abschirmleiter normalerweise eine größere Fläche als ein Sprossenleiter aufweist, um einen Bereich ausreichend abzudecken, in dem, wie in 10 gezeigt, der Spiegelbildstrom fließt. Die Abschirmleitersegmente 441, die den jeweiligen Sprossenleitern 220 entsprechen, sind, ähnlich wie die Sprossenleiter 220, in Umfangsrichtung in bestimmten Abständen 442 an der inneren Umfangsfläche des Abschirmleiter-Halteelements 250 angeordnet. Die jeweiligen Abschirmleitersegmente 441 und die jeweiligen Sprossenleiter 220 sind mit dem Parallelkondensator 270 elektrisch verbunden.
Darüber hinaus sind die Stromversorgungsbauteile 280 auch in der vorliegenden Ausführungsform mit den einzelnen Kanälen verbunden. Daher sind 16 Stück der Stromversorgungsbauteile 280 nach der vorliegenden Ausführungsform in einem in 9 gezeigten Beispiel angeschlossen. Außerdem ist die Konfiguration der jeweiligen Stromversorgungsbauteile 280 mit der ersten Ausführungsform vergleichbar.
Ferner ist die Antennenvorrichtung 400 mit Entkopplungsschaltungen 490 ausgestattet, um eine Kopplung zwischen benachbarten Kanälen zu unterbrechen. Die vorliegende Ausführungsform umfasst Entkopplungskondensatoren 491 und 492 als die Entkopplungsschaltungen 490.
Wie in 10 gezeigt, sind zwischen den Abschirmleitersegmenten 441 der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform die Abstände 442 vorgesehen. Die Entkopplungskondensatoren 492 sind zwischen den benachbarten Abschirmleitersegmenten 441 angeordnet, und die Entkopplungskondensatoren 491 sind zwischen den benachbarten Sprossenleitern 220 angeordnet.
Obwohl die Entkopplungskondensatoren 491 und 492 jeweils auf derselben Seite am Ende der in axialer Richtung verlaufenden Sprossenleiter 220 und Abschirmleitersegmente 441 angebracht sind, können sie auch an beiden Enden der jeweiligen Leiter eingebaut werden.
Ferner sind die Entkopplungsschaltungen 490 nicht auf Kondensatoren beschränkt, und Spulen können verwendet werden. Daher kann eine zylindrische Mikrostreifenleitungs-Antenne mit drei oder mehr Kanälen und hoher Empfindlichkeit selbst in einer Installationsumgebung hergestellt werden, in der der Unterschied zwischen dem Außen- und Innendurchmesser gering ist.
Herstellungsverfahren
Als Nächstes wird das Herstellungsverfahren für die Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. An dieser Stelle wird hauptsächlich das von der Herstellung der Antennenvorrichtung 200 nach der ersten Ausführungsform abweichende Verfahren beschrieben.
Das Anbringen der Sprossenleiter 220 auf dem Innenaufbau-Halteelement 210, das Anbringen der Stromversorgungsbauteile 280 und das Befestigen der Rippen 230 werden ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform durchgeführt. Der Entkopplungskondensator 491 wird jedoch zwischen den benachbarten Sprossenleitern 220 in der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform angeordnet, um eine Kopplung zwischen benachbarten Kanälen zu verhindern.
Dagegen wird zunächst der Abschirmleiter 440 auf der Seite des Abschirmleiter-Halteelements 250 in der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform in 16 Abschnitte unterteilt. Sodann werden die Abstände (Zwischenräume) 442 zwischen den in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Abschirmleitersegmenten 441 vorgesehen, und die Abschirmleitersegmente 441 werden an der inneren Umfangsfläche des Abschirmleiter-Halteelements 250 angebracht. Wie in 10 gezeigt, ist es wünschenswert, dass die Anbringung so durchgeführt wird, dass der in Umfangsrichtung gelegene Mittelpunkt des Abstands 222 zwischen den benachbarten Sprossenleitern 220 ungefähr dem in Umfangsrichtung gelegenen Mittelpunkt des Zwischenraums 442 entspricht. Ferner wird der Entkopplungskondensator 492 zwischen den benachbarten Abschirmleitersegmenten 441 in der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform angeordnet, um eine Kopplung zwischen benachbarten Kanälen zu verhindern.
Dabei werden die Öffnungen 260, ähnlich wie bei der Antennenvorrichtung 200, jeweils für das Abschirmleiter-Halteelement 250 und die jeweiligen Abschirmleitersegmente 441 vorgesehen. Mehrere der an dem Abschirmleiter-Halteelement 250 angebrachten Abschirmleitersegmente 441 werden an Trägerabschnitten der geraden Rippen 231 und der bogenförmigen Rippen 232 angebracht.
Schließlich werden die Parallelkondensatoren 270 in der Nähe der Öffnungen 260 des Abschirmleiters 440 angelötet, um die Sprossenleiter 220 mit den Abschirmleitersegmenten 441 elektrisch zu verbinden. Ferner werden zwei Anschlusspunkte an der Seite des Abschirmleiters 440 und auf der Seite der Sprossenleiter 220 an die Spitzen der Stromversorgungsbauteile 280 gelötet. Darüber hinaus werden die Stromversorgungsbauteile 280 entsprechend der Anzahl der Kanäle vorgesehen. Das heißt, dass ein Stromversorgungsbauteil 280 mit jedem der Abschirmleitersegmente 441 verbunden wird. Bei einem in 9 gezeigten Beispiel sind 16 Stück der Stromversorgungsbauteile 280 vorgesehen.
Wie vorstehend beschrieben, weist das MRT-Gerät 100 nach der vorliegenden Ausführungsform eine normale Antennenvorrichtung 400 auf, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt. Die Antennenvorrichtung 400 weist von innen nach außen in radialer Richtung ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement 210, mehrere in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements 210 verlaufende Sprossenleiter 220, einen zylindrischen Abschirmleiter 440 und ein zylindrisches Abschirmleiter-Halteelement 250 auf, das den Abschirmleiter 440 hält. Zwischen dem Innenaufbau-Halteelement 210 und dem Abschirmleiter 440 werden Abstandselemente 230 angeordnet, um Abstände zwischen den Sprossenleitern 220 und dem Abschirmleiter 440 zu bilden. Die mehreren Sprossenleiter 220 werden in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halteelements 210 an der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 210 angeordnet. Beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter 220 in axialer Richtung werden mit dem Abschirmleiter 440 elektrisch so verbunden, dass die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 440 Schleifenschaltungen bilden. Mindestens entweder der Abschirmleiter 440 und das Abschirmleiter-Halteelement 250 oder das Innenaufbau-Halteelement 210 werden mit Öffnungen 260 in der Nähe der Stellen versehen, an denen die Sprossenleiter 220 und der Abschirmleiter 440 elektrisch verbunden werden. Jede der Schleifenschaltungen wird so eingestellt, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung 400 mindestens entweder sendet oder empfängt. Mindestens eine der Schleifenschaltungen wird mit einem Stromversorgungsabschnitt versehen, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.
Sodann wird der Abschirmleiter 440 in Abschirmleitersegmente 441 unterteilt, deren Anzahl genauso groß oder kleiner ist als die der Sprossenleiter 220 in Umfangsrichtung des Abschirmleiter-Halteelements 250, und jede der Schleifenschaltungen wird mit einem Stromversorgungsabschnitt versehen.
Daher dient das Innenaufbau-Halteelement 210 entsprechend der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich wie bei der Antennenvorrichtung 200, bei der es sich um eine TEM-Antenne nach der ersten Ausführungsform handelt, selbst im Falle einer Mikrostreifenleitungs-Antenne gleichzeitig der Stabilität des Konstruktionskörpers und der Sicherheit. Dadurch kann die Dicke der Antennenvorrichtung 400 in radialer Richtung verringert werden.
Daher kann entsprechend der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform ein bestimmter Innendurchmesser sichergestellt werden, ohne die Abstände zwischen den Sprossenleitern 220 und dem Abschirmleiter 440 zu verringern. Somit lässt sich bei der Antennenvorrichtung 400 nach der vorliegenden Ausführungsform der Unterschied zwischen dem Innen- und Außendurchmesser eines Zylinders verringern, ohne die Empfindlichkeit zu verringern, wodurch eine komfortable, große Untersuchungsröhre für das Objekt 112 bereitgestellt werden kann.
Das heißt, dass Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Empfindlichkeit miteinander vereinbar sind.
Darüber hinaus weisen bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform das Abschirmleiter-Halteelement 250 und das Innenaufbau-Halteelement 210, die das Äußere der Antennenvorrichtung 200 bzw. 400 bilden, zylindrische Formen auf. Diese Formen sind jedoch nicht auf die eines Zylinders beschränkt, sondern können zum Beispiel auch ein ovaler Zylinder sein. In diesem Fall werden die bogenförmigen Rippen durch ovale bogenförmige Rippen ersetzt.
11 zeigt eine perspektivische Außenansicht einer Antennenvorrichtung 600, bei der die Form eines Abschirmleiter-Halteelements und eines Innenaufbau-Halteelements der Antennenvorrichtung 400 nach der zweiten Ausführungsform in eine ovale Form geändert wurde (ein Abschirmleiter-Halteelement 650 und ein Innenaufbau-Halteelement 610). Ein orthogonal zur axialen Richtung der Antennenvorrichtung 600 verlaufender Querschnitt bildet ein Oval mit einer langen Achse 602 und einer kurzen Achse 603.
Da ein Objekt 112 normalerweise auf dem Rücken im Innenraum des MRT-Geräts 100 liegt, wird durch Verwendung der Antennenvorrichtung 600, deren Querschnitt eine ovale Form hat, der Komfort für das Objekt erhöht.
Dritte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der Antennenvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich wie bei der zweiten Ausführungsform um eine Mikrostreifen-Antenne. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch nicht nur ein Abschirmleiter, sondern auch ein Abschirmleiter-Halteelement entsprechend der Anzahl der Kanäle unterteilt. Die Antennenvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform ist eine Mikrostreifen-Antennenvorrichtung mit mehreren Kanälen, ein Sprossenleiter jedes Kanals ist in Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt und sie sind in Umfangsrichtung an beiden Enden in axialer Richtung elektrisch verbunden. Ferner weist der Zylinder eine ovale Form auf.
Das MRT-Gerät nach der vorliegenden Ausführungsform weist im Wesentlichen eine ähnliche Konfiguration wie das MRT-Gerät 100 nach der ersten Ausführungsform auf. Jedoch wird bei der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, eine Antennenvorrichtung 500 in Form einer Mikrostreifenleitungs-Antenne als HF-Antenne 103 verwendet.
12 zeigt eine perspektivische Außenansicht der Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform. Ferner zeigt 13(a) eine Querschnittsansicht eines vertikal zur Mittelachse der Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform verlaufenden Querschnitts und eine erläuternde Ansicht zur Veranschaulichung der Konfiguration. In diesem Fall sind vier Kanäle gezeigt. Die Anzahl der Kanäle ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Wie in 12 und 13(a) gezeigt, ist die Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform eine Antennenvorrichtung mit mehreren Kanälen, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt, und eine Vorrichtung, die entsprechend der Anzahl der Kanäle mit segmentierten ovalen zylinderförmigen Einkanal-Abschnitten 501 versehen ist und eine vollständig ovale zylindrische Form aufweist. Nachstehend wird auch bei der Antennenvorrichtung 500 die Richtung der Mittelachse der Antennenvorrichtung als axiale Richtung bezeichnet, die ovale Umfangsrichtung der orthogonal zur Mittelachse verlaufenden Querschnitts-Ovalfläche wird als Umfangsrichtung bezeichnet und die Durchmesserrichtung wird als radiale Richtung bezeichnet. Die segmentierte ovale zylindrische Form ist eine Form, bei der der ovale Zylinder in Umfangsrichtung in mehrere ovale Zylinder parallel zur axialen Richtung unterteilt ist.
Wie in 13(a) gezeigt, ist die Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform von innen nach außen in radialer Richtung mit einem Innenaufbau-Halteelement 510 und entsprechend der Anzahl der Kanäle mit den segmentierten ovalen zylinderförmigen Einkanal-Abschnitten 501 versehen. Die der Anzahl der Kanäle entsprechenden Einkanal-Abschnitte 501 sind in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Antennenvorrichtung 500 an der Außenfläche des Innenaufbau-Halteelements 510 angeordnet.
Das Innenaufbau-Halteelement 510 nach der vorliegenden Ausführungsform ist ein Konstruktionselement, das, ähnlich dem Innenaufbau-Halteelement 210 nach der ersten Ausführungsform, dem Objekt 112 am nächsten angeordnet ist, und die Dicke und das Konstruktionsmaterial sind ähnlich wie bei dem Innenaufbau-Halteelement 210 nach der ersten Ausführungsform. Die Form des orthogonal zur axialen Richtung verlaufenden Querschnitts ist jedoch oval.
Jeder der Einkanal-Abschnitte 501 weist von innen nach außen in radialer Richtung der Antennenvorrichtung 500 den in axialer Richtung verlaufenden Sprossenleiter 520, einen segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 mit einer segmentierten zylindrischen Form und ein Halteelement des segmentierten zylindrischen Abschirmleiters 551 mit einer segmentierten zylindrischen Form auf, das den segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 hält.
Darüber hinaus sind, obwohl die Antennenvorrichtung 500 auch die anderen im Folgenden beschriebenen Bauteile aufweist, diese in 13(a) nicht gezeigt.
Ferner sind die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 und die Halteelemente der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 551 jeweils durch Unterteilen des Abschirmleiters 240 und des Abschirmleiter-Halteelements 250, die in dem ovalen Zylinder der Antennenvorrichtung 200 nach der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, entsprechend der Anzahl der Kanäle in Umfangsrichtung parallel zur Mittelachse ausgebildet.
Konstruktionsmaterial und Dicke der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 und der Halteelemente 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter sind jeweils dieselben wie bei dem Abschirmleiter 240 und dem Abschirmleiter-Halteelement 250 nach der ersten Ausführungsform.
Ferner sind bei der vorliegenden Ausführungsform die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 an den gesamten Innenflächen der Halteelemente 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter ähnlich wie bei der Konfiguration angebracht, bei der der Abschirmleiter 240 an der gesamten Innenfläche des Abschirmleiter-Halteelements 250 nach der ersten Ausführungsform angebracht ist.
13(b) zeigt eine abgewickelte Draufsicht des Sprossenleiters 520. Wie in der vorliegenden Figur gezeigt, ist der für jeden Kanal vorzusehende Sprossenleiter 520 in Umfangsrichtung parallel zur Mittelachse in mehrere Teile unterteilt, um einen großen Empfindlichkeitsbereich zu erzielen. Jeder Abschnitt der unterteilten Sprossenleiter 520 wird als Sprossenleitersegment 522 bezeichnet.
Beide Enden jedes Sprossenleitersegments 522 sind mit den benachbarten Sprossenleitersegmenten 522 im Hochfrequenzbetrieb mit niedriger Impedanz unter Verwendung von Kondensatoren 573 mit hoher Kapazität von zum Beispiel etwa 2.000 pF verbunden. Ein derartiger Aufbau kann den Empfindlichkeitsbereich in Umfangsrichtung erweitern, um die Einheitlichkeit der Empfindlichkeit im Innern des ovalen Zylinders zu verbessern. Darüber hinaus zeigt 13(b) einen Fall, bei dem der Sprossenleiter 520 in fünf Teile unterteilt ist.
Die Einzelheiten jedes Sprossenleitersegments 522 sind dieselben wie bei dem Sprossenleiter 220 nach der ersten Ausführungsform.
Das heißt, der Sprossenleiter ist in axialer Richtung in mehrere Sprossenleiterstreifen unterteilt und die Sprossenleiterstreifen sind mit den Sprossenkondensatoren 271 verbunden.
In axialer Richtung sind beide Enden jedes Sprossenleitersegments 522 und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 elektrisch so verbunden, dass die Sprossenleitersegmente 522 und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 Schleifenschaltungen bilden. Die elektrische Verbindung erfolgt zum Beispiel mit Hilfe der Parallelkondensatoren 270 oder dergleichen.
Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform jede Schleifenschaltung so eingestellt, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz, bei der die Antennenvorrichtung 500 mindestens entweder sendet oder empfängt, mitschwingt. Die Einstellung erfolgt durch Einstellen der Kapazität der Parallelkondensatoren 270.
Ferner sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Öffnungen 260 in der Nähe von Positionen der elektrischen Verbindungen zwischen den Sprossenleitersegmenten 522 und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 von mindestens entweder den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 und den Halteelementen 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter oder dem Innenaufbau-Halteelement 510 vorgesehen.
12 zeigt einen Fall, bei dem die Öffnungen 260 an den Halteelementen 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 vorgesehen sind. Die Öffnungen 260 sind vorgesehen, um bei der Herstellung der Antennenvorrichtung 500 die Sprossenleiter 520 mit den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, zu verbinden. Daher sollten die Öffnungen 260 an den erforderlichen Positionen und entsprechend der für die Verbindung erforderlichen Anzahl vorgesehen sein. Zum Beispiel sind doppelt so viele Öffnungen 260 wie die Anzahl der Sprossenleitersegmente 522 vorgesehen. Die Einzelheiten sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
Des Weiteren sind die Einkanal-Abschnitte 501 jeweils mit den Stromversorgungsbauteilen 280 verbunden, die eine elektromagnetische Welle mindestens entweder senden oder empfangen. Bei dem in 12 gezeigten Beispiel der Antennenvorrichtung 500 sind vier der Stromversorgungsbauteile 280 vorgesehen, weil es sich bei der Antennenvorrichtung 500 um eine Antennenvorrichtung mit vier Kanälen handelt. Jeder der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 ist mit einem Stromversorgungsabschnitt ausgestattet, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt, und die Stromversorgungsbauteile 280 sind über die Stromversorgungsabschnitte verbunden.
Ferner sind Abstandselemente (Rippen) 530 zwischen dem Innenaufbau-Halteelement 510 und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 angeordnet, um Abstände zwischen den Sprossenleitern 520 und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 zu bilden. Die Funktion ist dieselbe wie die der Rippen 230 nach der ersten Ausführungsform. Die Rippen 530 nach der vorliegenden Ausführungsform umfassen außerdem lineare Rippen 531 und segmentierte ovale bogenförmige Rippen 532 ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
Zur Veranschaulichung der Anordnung der Rippen 530 der Antennenvorrichtung 500 zeigt 14 eine vergrößerte Teilansicht, bei der die Halteelemente 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 entfernt sind, um die Rippen 530 (die geraden Rippen 531 und die segmentierten ovalen bogenförmigen Rippen 532) zu zeigen. Darüber hinaus sind die Schaltungsteile wie die Parallelkondensatoren 270, die Sprossenkondensatoren 271 und die Kondensatoren 573 in 14 nicht gezeigt.
Die geraden Rippen 531 weisen, ähnlich wie die geraden Rippen 231 nach der ersten Ausführungsform, Widerlager und Träger auf, verlaufen in axialer Richtung der Antennenvorrichtung 500 und sind in Umfangsrichtung in bestimmten Abständen angeordnet. Die Anbringung an dem Innenaufbau-Halteelement 510 und den Halteelementen 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter ist dieselbe wie bei den geraden Rippen 231 nach der ersten Ausführungsform.
Die segmentierten ovalen bogenförmigen Rippen 532 weisen segmentierte ovale bogenförmige Träger, in die ein ovaler Bogen in Umfangsrichtung unterteilt ist, und Pfeiler auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere der segmentierten ovalen bogenförmigen Rippen 532 in bestimmten Abständen in axialer Richtung angeordnet. Die Anbringung an dem Innenaufbau-Halteelement 510 und den Halteelementen 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter ist dieselbe wie bei den bogenförmigen Rippen 232 nach der ersten Ausführungsform.
Das heißt, dass die Sprossenleitersegmente 522 auf der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 510 angebracht werden.
Sodann werden unter Umgehung der Sprossenleitersegmente 522 die geraden Rippen 531 und die segmentierten ovalen bogenförmigen Rippen 532 auf der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 510 angebracht.
15 zeigt eine erklärende (transparente) Ansicht zur Veranschaulichung der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541, der Sprossenleitersegmente 522, der Stromversorgungsbauteile 280 und einer nachstehend zu beschreibenden Entkopplungsbrücke 591 der Antennenvorrichtung 500.
Darüber hinaus sind bei der Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform die benachbarten Einkanal-Abschnitte 501, die in mehrere (vier) Teile unterteilt wurden, in Umfangsrichtung miteinander verbunden, um eine ovale zylinderförmige Antennenvorrichtung 500 zu bilden. Im Einzelnen sind die Halteelemente 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 jeweils mit jenen des benachbarten Einkanal-Abschnitts 501 verbunden. Gleichzeitig sind die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 mit Hilfe von Anschlussabschnitten 542 miteinander verbunden.
Weil es sich bei der Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform um eine Mikrostreifen-Antennenvorrichtung handelt, sind außerdem Entkopplungsschaltungen 590 vorgesehen, um ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform eine Kopplung zwischen benachbarten Kanälen zu verhindern. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Entkopplungsbrücke 591, bei der es sich um ein Sprossenleitersegment 522 des benachbarten Einkanal-Abschnitts 501 handelt und die die benachbarten Sprossenleitersegmente 522 verbindet, als Entkopplungsschaltung 590 verwendet.
Als Nächstes wird das Herstellungsverfahren für die Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Zunächst werden die Sprossenleitersegmente 522 an der zylindrischen Außenfläche des Innenaufbau-Halteelements 510 angebracht. Sodann werden die Sprossenkondensatoren 271 und die Kondensatoren 573 an die jeweiligen Sprossenleiter 520 gelötet. Danach werden die Stromversorgungsbauteile 280 an dem Innenaufbau-Halteelement 510 befestigt. Dann werden die geraden Rippen 531 und die segmentierten ovalen bogenförmigen Rippen 532 mit Schrauben oder dergleichen an dem Innenaufbau-Halteelement 510 befestigt.
Ferner werden zunächst die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 an den Innenflächen (inneren Umfangsflächen) der Halteelemente 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter angebracht. Die Öffnungen 260 werden zuerst an den Halteelementen 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter bzw. den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 vorgesehen. Die an den Halteelementen 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter angebrachten segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 werden an den Trägerabschnitten der geraden Rippen 531 und der segmentierten ovalen bogenförmigen Rippen 532 angebracht.
Anschließend werden die Parallelkondensatoren 270 in der Nähe der Öffnungen 260 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 angelötet, um die Sprossenleitersegmente 522 mit den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 elektrisch zu verbinden. Ferner werden zwei Anschlusspunkte an der Seite des segmentierten zylindrischen Abschirmleiters 541 und an der Seite des Sprossenleitersegments 522 an die Spitzen der Stromversorgungsbauteile 280 gelötet.
Schließlich werden die benachbarten Sprossenleitersegmente 522 der jeweiligen Einkanal-Abschnitte 501 mit den Entkopplungsbrücken 591 verbunden, und ein segmentierter zylindrischer Abschirmleiter 541 wird mit jenem benachbarten Einkanal-Abschnitt 501 verbunden, der die ovale zylinderförmige Antennenvorrichtung 500 bildet.
Darüber hinaus kann die Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform eine zylindrische Form aufweisen, obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform als Beispiel ein Fall beschrieben wurde, bei dem die Antennenvorrichtung 500 eine ovale zylindrische Form aufweist. Im vorliegenden Fall weist das Innenaufbau-Halteelement 510 eine zylindrische Form auf, und die jeweiligen Einkanal-Abschnitte 501 weisen eine Form auf, bei der ein Zylinder in Umfangsrichtung parallel zur Achse unterteilt ist. Ferner werden die segmentierten ovalen bogenförmigen Rippen 532 durch bogenförmige Rippensegmente ersetzt.
Wie vorstehend beschrieben, ist das MRT-Gerät 100 nach der vorliegenden Ausführungsform mit einer zylindrischen Antennenvorrichtung 500 mit mehreren Kanälen ausgestattet, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt. Die Antennenvorrichtung 500 weist von innen nach außen in radialer Richtung ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement 510 und entsprechend der Anzahl der Kanäle segmentierte zylindrische Einkanal-Abschnitte 501 auf. Jeder der Einkanal-Abschnitte 501 weist mehrere in axialer Richtung der Antennenvorrichtung 500 verlaufende Sprossenleitersegmente 522, segmentierte zylindrische Abschirmleiter 541 mit segmentierter zylindrischer Form und die Halteelemente 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter auf, die die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 mit der segmentierten zylindrischen Form halten. Die der Anzahl der Kanäle entsprechenden Einkanal-Abschnitte 501 werden in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Antennenvorrichtung 500 an der Außenfläche des Innenaufbau-Halteelements 510 angeordnet. Zwischen dem Innenaufbau-Halteelement 510 und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 werden Abstandselemente 530 angeordnet, um Abstände zwischen den Sprossenleitersegmenten 522 und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 zu bilden. Die mehreren Sprossenleitersegmente 522 werden in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Antennenvorrichtung 500 auf der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements 510 angeordnet. Beide Enden der jeweiligen Sprossenleitersegmente 522 in axialer Richtung werden elektrisch so mit den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 verbunden, dass die Sprossenleitersegmente 522 und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 Schleifenschaltungen bilden. Mindestens entweder die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 und die Halteelemente 551 der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter oder das Innenaufbau-Halteelement 510 werden mit Öffnungen 260 in der Nähe der Stellen versehen, an denen die Sprossenleitersegmente 522 und die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 elektrisch verbunden sind. Jede der Schleifenschaltungen wird so eingestellt, dass sie mit einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung 500 mindestens entweder sendet oder empfängt. Jeder der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 wird mit einem Stromversorgungsabschnitt ausgestattet, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.
Daher dient das Innenaufbau-Halteelement 510 entsprechend der Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich wie bei der Antennenvorrichtung 200, bei der es sich um eine TEM-Antenne nach der ersten Ausführungsform handelt, selbst im Falle einer Mikrostreifen-Antenne gleichzeitig der Stabilität des Konstruktionskörpers und der Sicherheit. Dadurch kann die Dicke der Antennenvorrichtung 500 in radialer Richtung verringert werden.
Daher kann entsprechend der Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform ein bestimmter Innendurchmesser ohne Verringerung der Abstände zwischen den Sprossenleitern 520 und den segmentierten zylindrischen Abschirmleitern 541 sichergestellt werden. Somit lässt sich bei der Antennenvorrichtung 500 nach der vorliegenden Ausführungsform der Unterschied zwischen dem Außen- und Innendurchmesser eines Zylinders verringern, ohne die Empfindlichkeit zu verringern, wodurch eine komfortable, große Untersuchungsröhre für das Objekt 112 bereitgestellt werden kann.
Das heißt, dass Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit und Empfindlichkeit miteinander vereinbar sind.
Darüber hinaus ist der Aufbau, obwohl nur die Einkanal-Abschnitte 501 bei der vorliegenden Ausführungsform einen unterteilten Aufbau mit einer segmentierten zylindrischen Form aufweisen, nicht hierauf beschränkt. Gleichermaßen kann das Innenaufbau-Halteelement 510 ebenfalls eine segmentierte zylindrische Form haben, die entsprechend der Anzahl der Kanäle in Umfangsrichtung parallel zur axialen Richtung unterteilt ist. In diesem Fall können zur Herstellung der Antennenvorrichtung 500 segmentierte zylindrische Spulen, in die ein Zylinder pro Kanal in Umfangsrichtung unterteilt wurde, hergestellt und schließlich zu einem Zylinder zusammengebaut werden.
Ferner ist die Form, obwohl ein Fall der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, bei dem eine Platte eines plattenförmigen Leiters für jeden der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 verwendet wird, nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel können, wie in 15 gezeigt, Leiter, die teilweise kachelförmig unterteilt sind, verwendet werden. Die Verwendung einer derartigen Form kann verhindern, dass ein Gradientenmagnetfeld einen Wirbelstrom erzeugt, wodurch die Erzeugung von Wärme verhindert wird.
In diesem Fall wird jeder der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 zum Beispiel durch Anbringen einer Kupferfolie mit einer Dicke von etwa 12 μm auf beiden Seiten einer Polyimidschicht einer Dicke von etwa 25 μm hergestellt. Das heißt, dass in diesem Fall eine doppelseitige Kupferfolie für die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter 541 verwendet wird. Darüber hinaus zeigt 15 nur das kachelförmige Muster der Kupferfolie auf der Innenseite, um die erläuternde Ansicht zu vereinfachen. Tatsächlich wird durch Ätzen ein anderes streifenartiges Kachelmuster, dessen Position von der Innenseite abweicht, auch auf der äußeren Kupferfolie gebildet. Obwohl beide streifenartigen Kachelmuster Gleichstrom-mäßig getrennt sind, bewirkt eine hohe Frequenz eine kapazitive Kopplung beider streifenartigen Kachelmuster und diese werden zu Leitern.
Derartige in Kachelform unterteilte Leiter können auch als Abschirmleiter nach der ersten und zweiten Ausführungsform verwendet werden.
Ferner ist, obwohl die Anzahl der Öffnungen 260 doppelt so groß ist wie die Anzahl der Sprossenleiter, wobei die Größe der Öffnungen bei jeder der vorstehenden Ausführungsformen möglichst klein gehalten wird, die Anzahl nicht hierauf beschränkt. Weil die jeweiligen Sprossenleiter und der Abschirmleiter durch die Öffnungen 260 hindurch elektrisch verbunden werden sollten, ist die Anzahl der Öffnungen 260 nicht beschränkt.
Wie vorstehend beschrieben, werden bei einer für ein MRT-Gerät zu verwendenden TEM- oder Mikrostreifenleitungs-Antennenvorrichtung an einem beliebigen Abschnitt der zylindrischen Fläche der Antennenvorrichtung Öffnungen vorgesehen, und ein Abschirmleiter und Sprossenleiter werden in der Nähe der Öffnungen elektrisch verbunden, um Schleifenschaltungen nach den einzelnen Ausführungsformen zu bilden.
Daher kann bei einer Antennenvorrichtung, die zuvor als integrale Baugruppe hergestellt werden muss und die mit einem Abschirmleiter ausgestattet ist, der die Außenfläche fast bedeckt, die Innenfläche der Antennenvorrichtung zu einem stabilen Konstruktionskörper ausgebildet werden. Das heißt, die Innenfläche dient gleichzeitig der Stabilität des Konstruktionskörpers und der Sicherheit. Daher braucht die Außenfläche nicht der Konstruktionskörper zu sein, sodass die Antennenvorrichtung mit einer geringen Dicke hergestellt werden kann. Die Dicke der gesamten Antennenvorrichtung kann in radialer Richtung geringer vorgesehen werden, ohne den Unterschied zwischen dem Innen- und Außendurchmesser der Antennenvorrichtung zu verringern.
Somit kann nach den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen eine Antennenvorrichtung mit einem offenen Innenraum bereitgestellt werden, ohne die Empfindlichkeit zu verringern.
Darüber hinaus können die Antennenvorrichtungen nach den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen eine Empfangsantenne oder eine Sendeantenne und eine Sende-/Empfangsantenne sein. Ferner werden die Antennenvorrichtungen nach den vorstehenden jeweiligen Ausführungsformen nicht nur als HF-Antenne für ein MRT-Gerät verwendet und lassen sich für alle Vorrichtungen verwenden, die elektromagnetische Wellen mit einem Frequenzbereich von einigen MHz bis zu einigen GHz nutzen.
Bezugszeichenliste

100: MRT-Vorrichtung
101: Magnete
102: Gradientenmagnetfeldspulen
103: HF-Antenne
104: Sender-Empfänger
105: Datenverarbeitungseinheit
106: Sende-/Empfangskabel
107: Kabel der Gradientenmagnetfeld-Steuerung
108: Anzeigevorrichtung
109: Gradientenmagnetfeld-Stromquelle
111: Patientenliege
112: Objekt
200: Antennenvorrichtung
210: Innenaufbau-Halteelement
220: Sprossenleiter
221: Sprossenleiterstreifen
222: Abstand
230: Rippen (Abstandselemente)
231: Gerade Rippen
232: Bogenförmige Rippen
233: Teil der bogenförmigen Rippe
240: Abschirmleiter
250: Abschirmleiter-Halteelement
260: Öffnung
270: Parallelkondensatoren
271: Sprossenkondensatoren
280: Stromversorgungsbauteile
281: Koaxialkabel
282: Anschlusspunkt
283: Anschlusspunkt
300: Antennenvorrichtung
320: Sprossenleiter
321: Sprossenleiterstreifen
340: Abschirmleiter
370: Parallelkondensator
371: Sprossenkondensatoren
380: Stromversorgungsbauteile
400: Antennenvorrichtung
440: Abschirmleiter
441: Abschirmleitersegment
442: Abstand
490: Entkopplungsschaltungen
491: Entkopplungskondensatoren
492: Entkopplungskondensatoren
500: Antennenvorrichtung
501: Einkanal-Abschnitte
510: Innenaufbau-Halteelement
520: Sprossenleiter
522: Sprossenleitersegment
530: Rippen (Abstandselemente)
531: Gerade Rippen
532: Segmentierte ovale bogenförmige Rippen
541: Segmentierte zylindrische Abschirmleiter
542: Anschlussabschnitte
551: Halteelemente der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter
573: Kondensatoren
590: Entkopplungsschaltung
591: Entkopplungsbrücke
600: Antennenvorrichtung
602: Lange Achse
603: Kurze Achse
610: Innenaufbau-Halteelement
650: Abschirmleiter-Halteelement

Claims

Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine zylindrische Antennenvorrichtung, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt, wobei die Antennenvorrichtung von innen nach außen in radialer Richtung der Antennenvorrichtung Folgendes aufweist: ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement, mehrere Sprossenleiter, die in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements verlaufen, einen zylindrischen Abschirmleiter und ein zylindrisches Abschirmleiter-Halteelement, das den Abschirmleiter hält, wobei zwischen dem Innenaufbau-Halteelement und dem Abschirmleiter Abstandselemente angeordnet sind, um Abstände zwischen den Sprossenleitern und dem Abschirmleiter zu bilden, wobei mehrere Sprossenleiter in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halteelements auf der äußeren Umfangsfläche dieses Innenaufbau-Halteelements angeordnet sind, wobei beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter in axialer Richtung elektrisch so mit dem Abschirmleiter verbunden sind, dass die Sprossenleiter und der Abschirmleiter Schleifenschaltungen bilden, wobei mindestens entweder der Abschirmleiter und das Abschirmleiter-Halteelement oder das Innenaufbau-Halteelement mit Öffnungen versehen sind, die sich in der Nähe der Stellen befinden, an denen die Sprossenleiter und der Abschirmleiter elektrisch verbunden sind, wobei jede der Schleifenschaltungen so eingestellt ist, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung mindestens entweder sendet oder empfängt, und wobei mindestens eine der Schleifenschaltungen mit einem Stromversorgungsabschnitt ausgestattet ist, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Innenaufbau-Halteelements größer ist als die des Abschirmleiter-Halteelements.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schleifenschaltungen mit Kondensatoren ausgestattet sind und wobei eine Resonanzfrequenz der Schleifenschaltungen mit den Kondensatoren eingestellt wird.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Öffnungen eine Mindestgröße aufweisen, sodass die Kondensatoren durch diese Öffnungen hindurch angeschlossen werden können.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromversorgungsabschnitte für zwei Sprossenleiter in einem Abstand von 90 Grad zur Mittelachse der Antennenvorrichtung vorgesehen sind.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abschirmleiter in Umfangsrichtung des Abschirmleiter-Halteelements in Abschirmleitersegmente unterteilt ist, deren Anzahl gleich oder geringer als die der mehreren Sprossenleiter ist, und wobei die jeweiligen Schleifenschaltungen mit den Stromversorgungsabschnitten versehen sind.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antennenvorrichtung, das Innenaufbau-Halteelement und das Abschirmleiter-Halteelement koaxiale zylindrische Formen aufweisen.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antennenvorrichtung, das Innenaufbau-Halteelement und das Abschirmleiter-Halteelement ovale zylindrische Formen aufweisen, die jeweils eine lange und eine kurze Achse des Ovals gemeinsam haben.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Sprossenleiter in axialer Richtung in mehrere Sprossenleiterstreifen unterteilt ist und wobei jeder Sprossenleiterstreifen in axialer Richtung mit dem Kondensator mit einem benachbarten Sprossenleiterstreifen verbunden ist.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abstandselemente Folgendes aufweisen: in axialer Richtung verlaufende gerade Elemente und in Umfangsrichtung verlaufende bogenförmige Elemente.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Öffnungen am Abschirmleiter und am Abschirmleiter-Halteelement vorgesehen sind und wobei die Größen der Öffnungen am Abschirmleiter kleiner sind als die der Öffnungen am Abschirmleiter-Halteelement.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung, aufweisend: eine zylindrische Antennenvorrichtung mit mehreren Kanälen, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt, wobei die Antennenvorrichtung von innen nach außen in radialer Richtung Folgendes aufweist: ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement und segmentierte zylindrische Einkanal-Abschnitte entsprechend der Anzahl der Kanäle, wobei jeder der Einkanal-Abschnitte von innen nach außen in radialer Richtung Folgendes aufweist: mehrere Sprossenleitersegmente, die in axialer Richtung der Antennenvorrichtung verlaufen, einen segmentierten zylindrischen Abschirmleiter mit segmentierter zylindrischer Form und ein Halteelement des segmentierten zylindrischen Abschirmleiters mit der segmentierten zylindrischen Form, das den segmentierten zylindrischen Abschirmleiter hält, wobei die Einkanal-Abschnitte entsprechend der Anzahl der Kanäle in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Antennenvorrichtung auf der Außenfläche des Innenaufbau-Halteelements angeordnet sind, wobei zwischen dem Innenaufbau-Halteelement und dem segmentierten zylindrischen Abschirmleiter Abstandselemente angeordnet sind, um Abstände zwischen den Sprossenleitersegmenten und dem segmentierten zylindrischen Abschirmleiter zu bilden, wobei mehrere Sprossenleitersegmente in bestimmten Abständen in Umfangsrichtung der Antennenvorrichtung auf der Außenfläche des Innenaufbau-Halteelements angeordnet sind, wobei beide Enden der jeweiligen Sprossenleitersegmente in axialer Richtung und der segmentierte zylindrische Abschirmleiter elektrisch so verbunden sind, dass die Sprossenleitersegmente und der segmentierte zylindrische Abschirmleiter Schleifenschaltungen bilden, wobei mindestens entweder die segmentierten zylindrischen Abschirmleiter und die Halteelemente der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter oder das Innenaufbau-Halteelement mit Öffnungen nahe den Stellen versehen sind, an denen die Sprossenleitersegmente und der segmentierte zylindrische Abschirmleiter elektrisch verbunden sind, wobei jede der Schleifenschaltungen so eingestellt ist, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der die Antennenvorrichtung mindestens entweder sendet oder empfängt, und wobei jeder der segmentierten zylindrischen Abschirmleiter mit einem Stromversorgungsabschnitt ausgestattet ist, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.
Magnetresonanz-Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei Öffnungen an dem segmentierten zylindrischen Abschirmleiter und dem Halteelement des segmentierten zylindrischen Abschirmleiters vorgesehen sind und wobei die Größen der an dem segmentierten zylindrischen Abschirmleiter vorzusehenden Öffnungen kleiner sind als die am Halteelement des segmentierten zylindrischen Abschirmleiters vorgesehenen Öffnungen.
Zylindrische Antennenvorrichtung, die eine elektromagnetische Welle mit einer bestimmten Frequenz mindestens entweder sendet oder empfängt, von innen nach außen in radialer Richtung der Antennenvorrichtung aufweisend: ein zylindrisches Innenaufbau-Halteelement, mehrere in axialer Richtung des Innenaufbau-Halteelements verlaufende Sprossenleiter, einen zylindrischen Abschirmleiter und ein zylindrisches Abschirmleiter-Halteelement, das den Abschirmleiter hält, wobei zwischen dem Innenaufbau-Halteelement und dem Abschirmleiter Abstandselemente angeordnet sind, um Abstände zwischen den Sprossenleitern und dem Abschirmleiter zu bilden, wobei mehrere Sprossenleiter in bestimmten Abständen entlang der Umfangsrichtung des Innenaufbau-Halteelements auf der äußeren Umfangsfläche des Innenaufbau-Halteelements angeordnet sind, wobei beide Enden der jeweiligen Sprossenleiter in axialer Richtung mit dem Abschirmleiter elektrisch so verbunden sind, dass die Sprossenleiter und der Abschirmleiter Schleifenschaltungen bilden, wobei mindestens entweder der Abschirmleiter und das Abschirmleiter-Halteelement oder das Innenaufbau-Halteelement mit Öffnungen in der Nähe der Stellen versehen sind, an denen die Sprossenleiter und der Abschirmleiter elektrisch verbunden sind, wobei jede der Schleifenschaltungen so eingestellt ist, dass sie bei einer elektromagnetischen Wellenfrequenz mitschwingt, bei der diese Antennenvorrichtung mindestens entweder sendet oder empfängt, und wobei mindestens eine der Schleifenschaltungen mit einem Stromversorgungsabschnitt ausgestattet ist, der die elektromagnetische Welle mindestens entweder sendet oder empfängt.