JP2021159310A - 生体情報モニタ装置及び磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、人体に電極を貼り付けることは患者にとって負担であり、また、撮像技師にとっても作業効率の低下の要因となる。
以下、本発明の第1の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、第1の実施形態に係る生体情報モニタ装置1の全体構成を示すブロック図である。生体情報モニタ装置1は、アンテナ10と生体情報モニタ装置本体20(以下、単に本体20と呼ぶ)とを備える。アンテナ10はアンテナ装置(図示せず)の構成である。第1の実施形態では、生体情報モニタ装置本体20は基本的には1つのアンテナを有する構成であるため、アンテナ装置は1つのアンテナから構成されることになる。一方、後述する他の実施形態では生体情報モニタ装置本体20が複数のアンテナを有することがあり、その場合は、アンテナ装置は複数のアンテナから構成されることになる。
本体20は、RF信号発生器30、送信回路40、結合量検出回路50、及び、変位検出回路60を備えている。
RF信号発生器30、送信回路40、及び、結合量検出回路50は、例えば、1つのケーシングに収納される印刷基板の上に実装することができる。
図4は、生体情報モニタ装置1で使用するアンテナ10として、ループアンテナとダイポールアンテナを比較した図である。
図4(c)は、半波長ダイポールアンテナを示している。半波長ダイポールアンテナは、電界の打消しがないため、近傍界では電界成分が大きい。
図6は、第2の実施形態に係る生体情報モニタ装置1の全体構成を示すブロック図である。第1の実施形態の生体情報モニタ装置1は原則1つのアンテナ10を具備する形態であるのに対して、第2の実施形態の生体情報モニタ装置1は、送信アンテナ10(第1のアンテナ)と、受信アンテナ11(第2のアンテナ)の少なくとも2つのアンテナを有している。
図10は、第3の実施形態に係る生体情報モニタ装置1の全体構成を示すブロック図である。第3の実施形態の生体情報モニタ装置1は、第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせた実施形態である。具体的には、第1の実施形態に対応する第1モードと、第2の実施形態に対応する第2モードとを選択可能に構成した実施形態である。
第3の実施形態の変形例の生体情報モニタ装置1は、2つ以上のアンテナ10、11を用いて、ダイバーシティ処理を行う。このダイバーシティ処理では、最も良好に体動信号を検出することができる1つのアンテナを選択する、或いは、最も良好に体動信号を検出することができる2以上のアンテナの組み合わせを選択する。
図12は、上述した各実施形態に係る生体情報モニタ装置1を具備する磁気共鳴イメージング装置100の構成例を示す図である。
ここまでは、図5、図9、図11に示したように、生体情報モニタ装置1に使用するアンテナ10(或いは、アンテナ11)として、ダイポールアンテナ、特に、半波長ダイポールアンテナを例として説明してきた。
このように、スミスチャート上の軌跡からも、実施形態のアンテナ10の方が、従来型のアンテナよりも広帯域な特性となることが理解できる。
図20は、S11パラメータの周波数特性の周波数シフトを、スミスチャート上の軌跡と関連付けて測定した結果を模式的に示した図である。
次に、上述した第1実施形態のアンテナ10の他、いくつかの実施形態のアンテナ10について説明する。
図24及び図25は、寄生素子102を分割することによって、アンテナ10の周波数特性が調整可能であることを例示する図である。
一方、寄生素子102は、正面側の面状導体111、112の上に、絶縁層121を挟んで載置される。このような第3の実施形態のアンテナ10によっても、上述した技術的効果が得られる。
図29は、主アンテナ101と寄生素子102の夫々の形状が、給電点に対して点対称である実施形態のいくつかの例を示す図である。図28でも、メアンダ形状の導体パタンは省略されている。図29(a)は、長方形の面状ダイポールアンテナの左右のアンテナ素子を、階段状に配置したアンテナ10であり、給電点に対して点対称な形状となっている。寄生素子102は、給電点を覆うように給電点の近傍に配設され、かつ、左右のアンテナ素子の給電点近傍の領域に重複するように配設される。図29(b)は、二等辺三角形の形状の左右のアンテナ素子を、階段状に配置したアンテナ10であり、左右のアンテナ素子が給電点に対して点対称となるように配置されている。
(付記1)
被検体に近接して配設される少なくとも1つのアンテナからなるアンテナ装置と、
高周波信号を生成する信号生成部と、
前記高周波信号を用いて、前記被検体の物理的変位を検出する変位検出部と、
を備え、
前記アンテナは、前記高周波信号が給電される主アンテナと、前記高周波信号が給電されない寄生素子とを有して構成される、
生体情報モニタ装置。
(付記2)
前記アンテナは、前記主アンテナと前記寄生素子との間で並列共振するように構成されてもよい。
(付記3)
前記アンテナは、前記並列共振によって、前記主アンテナのみの周波数特性に比べて広帯域化された周波数特性を有するように構成されもよい。
(付記4)
前記主アンテナ及び前記寄生素子の夫々の形状は、前記高周波信号が給電される給電点を含む直線に対して線対称であってもよい。
(付記5)
前記主アンテナ及び前記寄生素子の夫々の形状は、前記高周波信号が給電される給電点に対して点対称であってもよい。
(付記6)
前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナのいずれか一方の面に、前記面状ダイポールアンテナとは絶縁されて載置される面状導体であってもよい。
(付記7)
前記アンテナは前記被検体に近接して配設され、前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの両面のうち、前記被検体から遠い方の面に載置されてもよい。
(付記8)
前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記面状ダイポールアンテナの両面の導体は、前記高周波信号が給電される給電点からアンテナ素子の両端に向かう所定位置までの領域はメアンダ形状に形成され、前記処理位置から前記両端までの領域は、ベタ面に形成されてもよい。
(付記9)
前記並列共振による前記アンテナの周波数特性は、前記寄生素子の形状及び寸法によって調整可能であってもよい。
(付記10)
前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの長手方向に所定の長さを有し、前記面状ダイポールアンテナの短手方向に所定の幅を有する方形形状の導体として形成されてもよい。
(付記11)
前記並列共振による前記アンテナの周波数特性は、前記寄生素子の前記長さ及び前記幅の少なくとも一方の値を変えることによって調整可能であってもよい。
(付記12)
前記寄生素子は、前記長手方向に平行な方向に複数の分割数で分割可能であり、
前記並列共振による前記アンテナの周波数特性は前記分割数に応じて調整可能であってもよい。
(付記13)
前記寄生素子は、前記短手方向に平行な方向に複数の分割数で分割可能であり、
前記並列共振による前記アンテナの周波数特性は前記分割数に応じて調整可能であってもよい。
(付記14)
前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記面状ダイポールアンテナの給電点からアンテナ素子の両端に向かう所定位置までの領域は、細導体が複数回クランク状に折り曲げられたメアンダラインとして形成され、前記処理位置から前記両端までの領域は、導体がベタ面状に形成され、
前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの長手方向に長辺を有すると共に、前記面状ダイポールアの短手方向に短辺を有する方形形状の導体であって、前記短手方向において前記メアンダラインに重なり、前記長手方向において前記メアンダラインに部分的に重なる導体として形成され、
前記寄生素子は、前記給電点から前記アンテナ素子の両端に向かう両領域のそれぞれにおいて、前記短手方向に並ぶ細導体の本数が奇数個となるように形成されてもよい。
(付記15)
前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記面状ダイポールアンテナの給電点からアンテナ素子の両端に向かう所定位置までの領域は、細導体が複数回クランク状に折り曲げられたメアンダラインとして形成され、前記処理位置から前記両端までの領域は、導体がベタ面状に形成され、
前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの長手方向に長辺を有すると共に、前記面状ダイポールアの短手方向に短辺を有する方形形状の導体であって、前記短手方向において前記メアンダラインに重なり、前記長手方向において前記メアンダラインに部分的に重なる導体として形成され、
前記寄生素子は、前記短手方向に平行する各細導体の両エッジのうち、前記アンテナ素子の端部側のエッジと、前記寄生素子の前記アンテナ素子の端部側のエッジとが略一致するように形成されてもよい。
(付記16)
前記高周波信号を用いて、前記被検体と前記アンテナとの間の電界による近傍界結合の結合量を検出する結合量検出部と、
前記近傍界結合の結合量の変化に基づき、前記被検体の物理的変位を検出する変位検出部と、
をさらに備えてもよい。
(付記17)
前記信号生成部で生成された前記高周波信号は前記アンテナの入力端に入力され、
前記結合量検出部は、前記アンテナの入力端に入力された前記高周波信号が前記入力端から反射されてくる反射信号を前記アンテナの反射損失を示すS11パラメータとして検出し、前記反射信号に基づいて前記近傍界結合の結合量を検出するように構成されてもよい。
(付記18)
前記アンテナ装置は、第1のアンテナと第2のアンテナを具備し、
前記信号生成部で生成された前記高周波信号は前記第1のアンテナに入力され、
前記結合量検出部は、前記第1のアンテナに入力された前記高周波信号が前記第2のアンテナに透過する透過信号を、前記第1のアンテナから前記第2のアンテナまでの挿入損失を示すS21パラメータとして検出し、前記透過信号に基づいて前記近傍界結合の結合量を検出するように構成されてもよい。
(付記19)
上述した(付記1)から(付記18)のいずれかに記載された生体情報モニタ装置を具備する磁気共鳴イメージング装置。
10 アンテナ、送信アンテナ
11 受信アンテナ
20 生体情報モニタ装置本体(本体)
30、30a RF信号発生器
40 送信回路、第1送信回路
40a 第2送信回路
43 方向性結合器
50 結合量検出回路
53 検波回路
60 変位検出回路
70 ダイバーシティ判定回路
100 磁気共鳴イメージング装置
101 主アンテナ
102 寄生素子
110 基板
111、112 面状導体
Claims (19)
- 被検体に近接して配設される少なくとも1つのアンテナからなるアンテナ装置と、
高周波信号を生成する信号生成部と、
前記高周波信号を用いて、前記被検体の物理的変位を検出する変位検出部と、
を備え、
前記アンテナは、前記高周波信号が給電される主アンテナと、前記高周波信号が給電されない寄生素子とを有して構成される、
生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナは、前記主アンテナと前記寄生素子との間で並列共振するように構成される、
請求項1に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナは、前記並列共振によって、前記主アンテナのみの周波数特性に比べて広帯域化された周波数特性を有する、
請求項2に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記主アンテナと前記寄生素子とは、前記主アンテナが配置される面と、前記寄生素子が配置される面とが、互いに平行になるように配設され、
前記主アンテナの形状は、前記主アンテナが配置される面と、前記主アンテナが配置される面に対して垂直であり給電点を含む面との交線に対して線対称な形状に形成され、
前記寄生素子の形状は、前記寄生素子が配置される面と、前記寄生素子が配置される面に対して垂直であり前記給電点を含む面との交線に対して線対称な形状に形成される、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記主アンテナと前記寄生素子とは、前記主アンテナが配置される面と、前記寄生素子が配置される面とが、互いに平行になるように配設され、
前記主アンテナの形状は、前記主アンテナが配置される面と、前記主アンテナが配置される面に対して垂直であり給電点を含む直線との交点に対して点対称な形状に形成され、
前記寄生素子の形状は、前記寄生素子が配置される面と、前記寄生素子が配置される面に対して垂直であり給電点を含む直線との交点に対して点対称な形状に形成される、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナのいずれか一方の面に、前記面状ダイポールアンテナの導体とは絶縁されて載置される面状導体である、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナは前記被検体に近接して配設され、前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの両面のうち、前記被検体から遠い方の面に載置される、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記面状ダイポールアンテナの導体は、前記高周波信号が給電される給電点からアンテナ素子の両端に向かう所定位置までの領域はメアンダ形状に形成され、前記所定位置から前記両端までの領域は、ベタ面に形成される、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナの周波数特性は、前記寄生素子の形状及び寸法によって調整可能である、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの長手方向に所定の長さを有し、前記面状ダイポールアンテナの短手方向に所定の幅を有する方形形状の導体として形成される、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナの周波数特性は、前記寄生素子の前記長さ及び前記幅の少なくとも一方の値を変えることによって調整可能である、
請求項10に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記寄生素子は、前記長手方向に平行な方向に複数の分割数で分割可能であり、
前記アンテナの周波数特性は前記分割数に応じて調整可能である、
請求項10に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記寄生素子は、前記短手方向に平行な方向に複数の分割数で分割可能であり、
前記アンテナの周波数特性は前記分割数に応じて調整可能である、
請求項10に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記面状ダイポールアンテナの給電点からアンテナ素子の両端に向かう所定位置までの領域は、細導体が複数回クランク状に折り曲げられたメアンダラインとして形成され、前記所定位置から前記両端までの領域は、導体がベタ面状に形成され、
前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの長手方向に長辺を有すると共に、前記面状ダイポールアンテナの短手方向に短辺を有する方形形状の導体であって、前記短手方向において前記メアンダラインに重なり、前記長手方向において前記メアンダラインに部分的に重なる導体として形成され、
前記寄生素子は、前記給電点から前記アンテナ素子の両端に向かう両領域のそれぞれにおいて、前記短手方向に並ぶ細導体の本数が奇数個となるように形成される、
請求項1乃至13のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記主アンテナは面状ダイポールアンテナとして構成され、前記面状ダイポールアンテナの給電点からアンテナ素子の両端に向かう所定位置までの領域は、細導体が複数回クランク状に折り曲げられたメアンダラインとして形成され、前記所定位置から前記両端までの領域は、導体がベタ面状に形成され、
前記寄生素子は、前記面状ダイポールアンテナの長手方向に長辺を有すると共に、前記面状ダイポールアンテナの短手方向に短辺を有する方形形状の導体であって、前記短手方向において前記メアンダラインに重なり、前記長手方向において前記メアンダラインに部分的に重なる導体として形成され、
前記寄生素子は、前記短手方向に平行する各細導体の両エッジのうち、前記アンテナ素子の端部側のエッジと、前記寄生素子の前記アンテナ素子の端部側のエッジとが略一致するように形成される、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記高周波信号を用いて、前記被検体と前記アンテナとの間の電界による近傍界結合の結合量を検出する結合量検出部と、
前記近傍界結合の結合量の変化に基づき、前記被検体の物理的変位を検出する変位検出部と、
をさらに備える、
請求項1乃至15のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記信号生成部で生成された前記高周波信号は前記アンテナの入力端に入力され、
前記結合量検出部は、前記アンテナの入力端に入力された前記高周波信号が前記入力端から反射されてくる反射信号を前記アンテナの反射損失を示すS11パラメータとして検出し、前記反射信号に基づいて前記近傍界結合の結合量を検出する、
請求項16に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナ装置は、第1のアンテナと第2のアンテナを具備し、
前記信号生成部で生成された前記高周波信号は前記第1のアンテナに入力され、
前記結合量検出部は、前記第1のアンテナに入力された前記高周波信号が前記第2のアンテナに透過する透過信号を、前記第1のアンテナから前記第2のアンテナまでの挿入損失を示すS21パラメータとして検出し、前記透過信号に基づいて前記近傍界結合の結合量を検出する、
請求項16に記載の生体情報モニタ装置。 - 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置を具備する、
磁気共鳴イメージング装置。
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