JP2022530646A - 加圧ガス給電磁気共鳴撮像アンテナ - Google Patents

Abstract

１以上のコイルエレメント１１５を有する磁気共鳴撮像アンテナ１１４が開示されている。該磁気共鳴撮像アンテナは、上記１以上のコイルエレメントに結合されたラジオ波システム１１６を更に備える。該磁気共鳴撮像アンテナは、加圧ガスを受入するように構成されたガス受入口２００を更に備える。該磁気共鳴撮像アンテナは、加圧ガスを排出するように構成されたガス排出口２０２を更に備える。該磁気共鳴撮像アンテナは、外部磁場の存在の間に加圧ガスをガス受入口からガス排出口へ通過させて生じる機械的エネルギを電気に変換するように構成された発電機１１７を更に備える。該発電機は、この電気を使用してラジオ波システムに給電するように構成される。

Description

本発明は、磁気共鳴撮像、特に磁気共鳴撮像のためのアンテナに関する。

患者の身体内の画像を生成する手順の一部として、原子の核スピンを整列させるために磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）スキャナにより大きな静磁場が使用される。この大きな静磁場は、Ｂ０磁場又は主磁場と呼ばれる。陽子密度又はＴ１、Ｔ２若しくはＴ２スター値などの種々の緩和時間等の、被検者の種々の量又は特性を、ＭＲＩを使用して空間的に測定できる。

Ｂ０磁場を使用することに加えて、ラジオ波（ＲＦ）信号を送信及び受信するために使用されるアンテナも存在する。送信されるＲＦ信号（Ｂ１磁場）は、スピンの向きを操作するために使用される。受信されるＲＦ信号（磁気共鳴撮像データとして記録される）は、スピンから受信され、磁気共鳴画像を再構成するために使用される。ＲＦ信号を受信する場合、前置増幅器及びデジタイザ等の電子回路を、各アンテナ要素に対し可能な限り近く配置することが有益である。しかしながら、大きな磁場及びＲＦ磁場の存在は、これらの回路の給電を困難にさせ得る。

米国特許第１０，１７５，３１３号は、電力送信ユニット、信号受信ユニット及び画像再構成ユニットを含むＭＲＩ装置を開示している。電力送信ユニットは、磁気結合共振型無線電力伝送により、ＲＦコイル装置に電力を無線で送信する。信号受信ユニットは、ＲＦコイル装置から無線で送信されるデジタル化された核磁気共鳴信号を無線で受信する。画像再構成ユニットは、信号受信ユニットにより受信された核磁気共鳴信号を取得し、該核磁気共鳴信号に基づいて物体の画像データを再構成する。

本発明は、磁気共鳴撮像アンテナ及び磁気共鳴撮像システムを提供するものである。

上述したように、磁気共鳴撮像システムの撮像ゾーン内の電子回路に電力を供給することは困難であり得る。本発明の実施形態は、加圧ガスにより駆動される発電機を使用することによって、磁気共鳴撮像アンテナに給電する改善された手段を提供できる。このことは、磁気共鳴撮像システム内でＲＦ信号から保護する必要のあるリード線が存在しないという利点を有する。更に、Ｂ０磁場の存在は、発電機が自身の磁石を有する必要性を除去する。加圧ガスの使用は、必要に応じて発電機が駆動されることを可能にすると共に、長時間の磁気共鳴撮像検査においてさえも常に給電されることを可能にする。これにより、磁気共鳴撮像アンテナに給電するために電池又はコンデンサ蓄積エネルギを有する必要がなくなり得る。

一態様において、本発明は、１以上のコイルエレメントを含む磁気共鳴撮像アンテナを提供する。該磁気共鳴撮像アンテナは、該１以上のコイルエレメントに接続されたラジオ波システムを更に含む。該磁気共鳴撮像アンテナは、加圧ガスを受け取るように構成されたガス受入口を更に含む。該磁気共鳴撮像アンテナは、加圧ガスを排出するように構成されたガス排出口を更に備える。該磁気共鳴撮像アンテナは、加圧ガスをガス受入口からガス排出口に通過させることから生じる機械的エネルギを、外部磁場の存在下で電気に変換するように構成された発電機を更に含む。

上記発電機は、電気を使用して、ラジオ波システムを含む当該磁気共鳴撮像アンテナに給電するように構成される。構成に応じて、該磁気共鳴撮像アンテナは、同調／離調回路、ＡＤコンバータ、ＤＡコンバータ、デジタル－デジタル光学コンバータ、センサ、及び／又は他の電気付属品等の構成要素を含み得る。これらは全て該発電機から給電できる。

上記発電機は、自身の磁石を持たないという点で特有である。前記磁気共鳴撮像システムは、通常、磁気共鳴撮像を実行するために必要な大きな磁場を生成する主磁石を有する。外部磁場は、該磁気共鳴撮像システムの主磁場とすることができる。この実施形態は、該磁気共鳴撮像システムに存在する大きな磁場及びラジオ波場と完全に両立する、当該磁気共鳴撮像アンテナに電力を供給する手段を提供することになるので、有利であり得る。該実施形態は、磁気共鳴撮像アンテナに給電するための電池又はコンデンサを充電する際の問題及び困難さを回避できる。

他の実施形態において、当該発電機は、ガス受入口からガス排出口に通過する加圧ガスによって回転されるように構成されたタービンを備える。該タービンは、導電性エレメントを回転させるように構成される。該導電性エレメントは、外部磁場内で回転された場合に電気を生成するように構成される。この実施形態は、ラジオ波システムに電力を供給する簡単な手段を提供するので、有益であり得る。

他の実施形態において、上記導電性エレメントは導電性ループである。例えば、該ループが上記タービンによって回転されると、発電機として機能し得る。

他の実施形態において、上記タービンはパドル（羽根）を有する。前記導電性ループ体が、これらパドルの少なくとも２つに取り付けられる。例えば、該導電性ループは、該タービンのパドルに組み込まれ得る。この構成は、タービンの寸法を減少させ、該タービンをより小型にできるので、有益であり得る。導電性ループをパドルに組み込むことは、これらを一層耐久性のあるものにさせ得る。

他の実施形態において、前記発電機は、前記導電性ループと直列のスイッチング回路を備える。該スイッチング回路は、導電性ループによって給電されるように構成される。該スイッチング回路は、所定の周波数で導電性ループを電気的に開閉するように構成される。当該発電機は、所定の周波数で切り替えられる電気エネルギを受け取るように構成された１以上の静止ピックアップコイルを更に備える。該少なくとも１つの静止ピックアップコイルは、前記ラジオ波システムに給電するように構成される。この実施形態は、発電機におけるブラシの必要性を除去し得るので、有益であり得る。また、回路を使用して所定の周波数で当該ループを開閉することにより、例えば非常に効率的で、当該磁気共鳴撮像手順に使用される範囲外の周波数を選択することができる。例えば、１ＭＨｚは、前記導電性ループから前記静止ピックアップコイルにエネルギを伝送するのに非常に効率的であろう。１０ＭＨｚは更に良く機能し得る。

他の実施形態において、当該発電機は、前記導電性ループから前記ラジオ波システムに電気を供給するためのブラシを備える。

他の実施形態において、前記タービンは回転軸を有する。前記導電性エレメントは、該回転軸に対して非対称である。前記発電機は、１以上の静止ピックアップコイルを更に備える。これら静止ピックアップコイルは、導電性エレメントの回転によって生じる電気エネルギを受け取るように構成される。該少なくとも１つの静止ピックアップコイルは、前記ラジオ波システムに電力を供給するように構成される。この実施形態において、回転軸に対して非対称である物体は、回転された場合に渦電流を有する効果を有し得る。これらの渦電流は、前記静止ピックアップコイルによりピックアップ可能なラジオ波磁場を生成し得る。例えば、プレート状の構造体を回転させることができる。これは、例えばループを使用するほど効率的ではないかもしれないが、極めて耐久性のあるオプションである。

他の実施形態において、前記タービンはロータを有する。該ロータは２ｍｍ未満の、場合によっては１ｍｍ未満の直径を有する。２ｍｍ又は１ｍｍ未満のロータを使用することは、該ロータが非常に高い回転速度を有し得ることを意味する。このことは、該ロータにより発生されるノイズが可聴範囲を超え得ることを意味する。

他の実施形態において、該タービンは、毎分少なくとも１２０万回転の回転速度を有するように構成される。この実施形態は、タービンによって発生されるノイズが、典型的な人間の聴力範囲より高い２０，０００Ｈｚを超え得るので、有益であり得る。

他の実施形態において、当該磁気共鳴撮像アンテナは複数のタービンを有する。例えば、これらのタービンは、それらの回転軸が互いに直交するように取り付けられ得る。この構成は、該磁気共鳴撮像アンテナが磁気共鳴撮像磁石に対して異なる向きで配置され得る場合に有用であり得る。複数のタービンを使用することは、磁気共鳴撮像アンテナの位置に関係なく、ラジオ波システムに給電するための電力を生成できるという利点を有する。

他の実施形態において、前記発電機は、ガス受入口からガス排出口への加圧ガスの通過に応答して音響共振を発生するように構成された共振空洞を備える。該発電機は、音響共振に応答して振動するように構成された機械部材を更に含む。該機械部材は、共振空洞内に懸架される。該発電機は、上記機械部材の動きが外部磁場内で発電を生じさせるように構成された少なくとも１つの導電路を更に備える。この構成は、例えば、種々の形態をとることができる。幾つかの例において、該導電路は上記機械部材にわたり少なくとも部分的に延び、該機械部材が外部磁場内で移動すると、少なくとも１つの導電路において発電が生じるようにする。

他の例において、上記機械部材は、例えば、共振空洞内でのねじれ又は回転運動を有し得、該部材の磁場内での運動がピックアップ可能な高周波擾乱を引き起こし得るもので、この場合、上記少なくとも１つの導電路は、この電気を収集するために使用されるピックアップコイルとなる。

他の実施形態において、前記共振空洞は超音波周波数に対する笛（ホイッスル）である。この実施形態は、該共振空洞を典型的な人間により聞き取れないように構成できるので、有益であり得る。

他の実施形態において、前記機械部材は導電性エレメントを有する。該導電性エレメントは、回転成分を伴って及び／又はねじれ的に振動するように構成される。該機械部材の回転的及び／又はねじれ的な振動は、部分的又は回転的運動と等価であり得る。これにより、電磁場に乱れが生じ得る。前記少なくとも１つの導電路は、該導電性エレメントの振動によって生成される電気エネルギを受け取るように構成された１以上の静止ピックアップコイルである。

前記少なくとも１つの静止ピックアップコイルは、前記ラジオ波システムに電力を供給するように構成される。この実施形態は、前記機械部材と該少なくとも１つの静止ピックアップコイルとの間に如何なる電気的接続も必要としないので、有益であり得る。例えば、該機械部材が摩耗した場合、この部品を、当該磁気共鳴撮像アンテナの電気回路に如何なる変更も行うことなく交換することが可能であり得る。

他の実施形態において、前記少なくとも１つの導電路の各々は、少なくとも部分的に前記機械部材上にある。該機械部材が振動すると、導電路によって囲まれる領域が変化し得る。当該磁気共鳴撮像アンテナが磁気共鳴撮像システムからの磁場等の外部磁場内に配置される場合、機械部材上の導電路の該動きの結果、電気が発生し得るからである。他の言い方をすれば、前記少なくとも１つの導電路の各々は、前記機械部材の動きが当該導電路によって囲まれる領域を変化させるように構成されているということである。

他の実施形態において、前記少なくとも１つの導電路は２つの導電路である。該２つの導電路は電気的に絶縁される。２つの導電路が構成される場合、該２つの導電路は独立に電気を発生するように構成される。例えば、前記機械部材は、各々が導電路によって囲まれる２つの直交する領域が画定され得るように配置できる。この構成は、磁気共鳴撮像システムの磁場に対する向きに関係なく、当該発電機が機能することを可能にし得る。

他の実施形態において、該発電機は、ガス受入口からガス排出口に通過する加圧ガスが前記ラジオ波システムを冷却するように構成される。例えば、該発電機はヒートシンクとしても機能し得る。この構成は、磁気共鳴撮像検査中において被検者の近傍の熱量を低減する効果的な手段を提供し得るので有益であり得る。

他の実施形態において、前記ラジオ波システムは、前記１以上のコイルエレメントの少なくとも一部に結合された受信機を有する。

他の実施形態において、該ラジオ波システムは前記１以上のコイルエレメントの少なくとも一部に結合された送信機を更に有する。例えば、該コイルは送信機、受信機又はトランシーバ（送受信機）として機能し得る。

他の実施形態において、当該磁気共鳴撮像アンテナは、前記ラジオ波システムを制御するように構成された光ファイバ通信システムを有する。この構成は、光ファイバが磁気共鳴検査中に存在する電場又は磁場と干渉しないため有用であり得る。

他の実施形態において、当該磁気共鳴撮像アンテナは、前記ラジオ波システムを制御するように構成された無線通信システムを有する。この構成は、該磁気共鳴撮像アンテナに出入りするワイヤを照明する手段を提供し得るので、有益であり得る。

他の態様において、本発明は、一実施形態による上記磁気共鳴撮像アンテナを有する磁気共鳴撮像システムを提供する。該磁気共鳴撮像システムは、主磁石を含む。該主磁石は、前記外部磁場を発生するように構成される。該磁気共鳴撮像システムは、前記磁気共鳴撮像コイルに加圧ガスを供給するための加圧ガスシステムを更に有する。この実施形態は、該磁気共鳴撮像システムが、電気を生成するために前記発電機によって必要とされる加圧ガス及び外部磁場を提供するので、有益であり得る。

他の実施形態において、該磁気共鳴撮像システムは、マシン実行可能な命令及びパルスシーケンスコマンドを格納するメモリを更に有する。該パルスシーケンスコマンドは、磁気共鳴撮像システムを制御して、磁気共鳴撮像アンテナを用いて磁気共鳴撮像データを取得するように構成される。この磁気共鳴撮像システムは、該磁気共鳴撮像システムを制御するために構成されたプロセッサを更に有する。

前記マシン実行可能命令の実行は、プロセッサに、前記パルスシーケンスコマンドによって磁気共鳴撮像システムを制御することにより、磁気共鳴撮像データを取得させる。該マシン実行可能命令の実行は、更に、プロセッサに、上記磁気共鳴撮像データの取得の間に加圧ガスシステムを制御して加圧ガスを供給することにより前記磁気共鳴撮像コイル（アンテナ）に電力を供給させる。

本発明の上述した実施形態の１以上は、組み合わされた実施形態が相互に排他的でない限り、組み合わせることができることが理解される。

当業者によって理解されるように、本発明の態様は、装置、方法又はコンピュータプログラム製品として具体化することができる。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又は本明細書において全て概して「回路」、「モジュール」若しくは「システム」として参照され得るソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形をとることができる。更に、本発明の態様は、コンピュータ実行可能コードを具現化した１以上のコンピュータ可読媒体に具体化されたコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。

１以上のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせを利用できる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体又はコンピュータ可読記憶媒体であり得る。本明細書で使用される「コンピュータ可読記憶媒体」は、コンピュータ装置のプロセッサによって実行可能な命令を格納できる任意の有形記憶媒体を包含する。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読非一時的記憶媒体と呼ばれることがある。コンピュータ可読記憶媒体は、有形のコンピュータ可読媒体と呼ばれることもある。幾つかの実施形態において、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ装置のプロセッサによってアクセス可能なデータも記憶できる。コンピュータ可読記憶媒体の例には、これらに限定されるものではないが、フロッピーディスク、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク（登録商標）、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、光磁気ディスク、及びプロセッサのレジスタファイルが含まれる。光ディスクの例には、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＷ、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＷ、又はＤＶＤ－Ｒディスクが含まれる。コンピュータ可読記憶媒体という用語は、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータ装置によりアクセスされ得る様々なタイプの記録媒体も指す。例えば、データは、モデム、インターネット、又はローカルエリアネットワークを介して取得できる。コンピュータ可読媒体上に具現化されたコンピュータ実行可能コードは、これらに限定されるものではないが、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦ等、又は上記の任意の適切な組み合わせを含む、任意の適切な媒体を使用して送信できる。

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドに又は搬送波の一部として具現化されたコンピュータ実行可能コードを伴う伝搬データ信号を含み得る。このような伝播信号は、これらに限定されるものではないが、電磁的、光学的又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかをとることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、装置又は機器により若しくはそれらに関連して使用するためのプログラムを通信、伝播又は伝送することができる任意のコンピュータ可読媒体であり得る。

「コンピュータメモリ」又は「メモリ」は、コンピュータ可読記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサが直接アクセスできる如何なるメモリでもある。「コンピュータ」又は「記憶部」は、コンピュータ可読媒体の他の例である。コンピュータ記憶部は、任意の不揮発性コンピュータ可読記憶媒体である。幾つかの実施形態において、コンピュータ記憶部はコンピュータメモリでもあり得、又はその逆でもあり得る。

本明細書で使用される「プロセッサ」は、プログラム若しくはマシン実行可能な命令又はコンピュータ実行可能コードを実行できる電子部品を包含する。「プロセッサ」を有するコンピュータ装置への言及は、２以上のプロセッサ又は処理コアを含む可能性があると解釈されるべきである。プロセッサは、例えば、マルチコアプロセッサであり得る。プロセッサは、単一のコンピュータシステム内の、又は複数のコンピュータシステムに分散されたプロセッサの集合を指す場合もある。コンピュータ装置という用語は、各々が１以上のプロセッサを含むコンピュータ装置の集合又はネットワークを指す可能性もあると解釈されるべきである。コンピュータ実行可能コードは、同じコンピュータ装置内にあり得るか、又は複数のコンピュータ装置にわたり分散され得る複数のプロセッサによって実行できる。

コンピュータ実行可能コードは、マシン実行可能命令又はプロセッサに本発明の一態様を実行させるプログラムを有し得る。本発明の態様の動作を実行するためのコンピュータ実行可能コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、Ｃ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語等の従来の手続型プログラミング言語を含む１以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれ、マシン実行可能命令にコンパイルされ得る。場合によっては、コンピュータ実行可能コードは、高レベル言語の形式又は事前にコンパイルされた形式であり、その場でマシン実行可能命令を生成するインタープリタと組み合わせて使用され得る。

コンピュータ実行可能コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、一部はユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、一部はユーザのコンピュータ上で、且つ、一部はリモートコンピュータ上で、又は完全にリモートコンピュータ若しくはサーバ上で実行され得る。後者のシナリオにおいて、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続され得るか、又は該接続は外部コンピュータに対して行うことができる（例えば、インターネットサービスプロバイダーを使用したインターネット経由で）。

本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート、解説図及び／又はブロック図を参照して説明される。フローチャート、解説図及び／又はブロック図の各ブロック又はブロックの一部は、該当する場合、コンピュータ実行可能コードの形式のコンピュータプログラム命令によって実施化できることが理解される。更に、相互に排他的でない場合、異なるフローチャート、解説図及び／又はブロック図のブロックの組み合わせを組み合わせることもできることが理解される。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを形成し、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理のプロセッサを介して実行する命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロック若しくは複数のブロックにこいて指定された機能／動作を実施するための手段を生成するようにする。

コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置又は他の装置に特定の態様で機能するように指示できる斯かるコンピュータプログラム命令はコンピュータ可読媒体にも格納でき、該コンピュータ可読媒体に格納された命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロック若しくは複数のブロックで指定された機能／動作を実施する命令を含む製品を生成するようにする。

コンピュータプログラム命令は、コンピュータ、他のプログラム可能なデータ処理装置又は他の装置にロードされて、該コンピュータ、他のプログラム可能な装置又は他の装置上で一連の動作ステップが実行されるようにし、これにより、コンピュータ又は他のプログラム可能な装置上で実行する命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロック若しくは複数のブロックで指定された機能／動作を実施するための処理を提供するようなコンピュータ実施処理を生成するようにする。

本明細書で使用される「ユーザインターフェース」は、ユーザ又は操作者がコンピュータ又はコンピュータシステムと対話することを可能にするインターフェースである。 「ユーザインターフェース」は、「ヒューマンインターフェース装置」と呼ばれることもある。ユーザインターフェースは、情報又はデータを操作者に提供し、及び／又は情報又はデータを操作者から受信することができる。ユーザインターフェースは、操作者からの入力をコンピュータが受信できるようにし、コンピュータからユーザに出力を提供することができる。言い換えれば、ユーザインターフェースは操作者がコンピュータを制御又は操作することを可能にし得、該インターフェースは、コンピュータが操作者の制御又は操作の効果を示すことを可能にし得る。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインターフェース上でのデータ又は情報の表示は、操作者に情報を提供する一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカム、ヘッドセット、ペダル、有線グローブ、リモートコントロール及び加速度計を介したデータの受信は、全て、操作者からの情報又はデータの受信を可能にするユーザインターフェース部品の例である。

本明細書で使用される「ハードウェアインターフェース」は、コンピュータシステムのプロセッサが外部コンピュータ装置及び／又は装置と作用し合い及び／又はこれら装置を制御することを可能にするインターフェースを包含する。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが制御信号又は命令を外部コンピュータ装置及び／又は装置に送信することを可能にし得る。ハードウェアインターフェースは、プロセッサが外部コンピュータ装置及び／又は装置とデータを交換することも可能にし得る。ハードウェアインターフェースの例には、これらに限定されるものではないが、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、シリアルポート、ＲＳ－２３２ポート、ＩＥＥＥ－４８８ポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、ワイヤレスローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インターフェース、ＭＩＤＩインターフェース、アナログ入力インターフェース及びデジタル入力インターフェースが含まれる。

本明細書で使用される「ディスプレイ」又は「ディスプレイ装置」は、画像又はデータを表示するように適合された出力装置又はユーザインターフェースを包含する。ディスプレイは、視覚、オーディオ又は触覚データを出力できる。ディスプレイの例には、これらに限られるものではないが、コンピュータモニター、テレビ画面、タッチスクリーン、触覚電子ディスプレイ、点字画面、陰極線管（ＣＲＴ）、ストレージチューブ、双安定ディスプレイ、電子ペーパ、ベクトルディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プロジェクタ及びヘッドマウントディスプレイが含まれる。

磁気共鳴（ＭＲ）データとは、本明細書においては、磁気共鳴撮像スキャンの間に磁気共鳴装置のアンテナを使用した、原子スピンによって放出されたラジオ波信号の記録された測定値として定義される。ＭＲＦ磁気共鳴データは、磁気共鳴データである。磁気共鳴データは医用画像データの一例である。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）画像又はＭＲ画像は、本明細書においては、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データの再構成された２次元又は３次元の視覚化であると定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して実行できる。

以下においては、本発明の好ましい実施形態が、例示のみとして、図面を参照して説明される。

図１は、磁気共鳴撮像システムの一例を示す。 図２は、磁気共鳴撮像アンテナの一例を示す。 図３は、図１の磁気共鳴撮像システムを動作させる方法を解説したフローチャートを示す。 図４は、発電機の一例を示す。 図５は、発電機の他の例を示す。 図６は、発電機の他の例を示す。 図７は、発電機の他の例を示す。 図８は、発電機の他の例を示す。 図９は、発電機の他の例を示す。 図１０は、発電機の他の例を示す。 図１１は、発電機の他の例を示す。

これらの図における同様の符号の要素は、同等の要素であるか、又は同じ機能を果たす。機能が同等である場合、以前に説明した要素については、後の図では必ずしも説明されない。

図１は、磁石１０４を備えた磁気共鳴撮像システム１００の一例を示す。磁石１０４は、自身を貫通するボア１０６を備えた超伝導円筒型磁石である。種々のタイプの磁石を使用することも可能であり、例えば、分割円筒型磁石及び、所謂、開放型磁石の両方を使用することも可能である。分割円筒型磁石は、クライオスタットが磁石のアイソプレーンへのアクセスを可能にするために２つの区域に分割されていることを除いて、標準の円筒型磁石に類似し、このような磁石は、例えば荷電粒子ビーム療法と組み合わせて使用できる。開放型磁石は、間に被検者を受け入れるのに十分に大きなスペースを備えた上下２つの磁石区域を有するもので、これら２つの区域の配置はヘルムホルツコイルのものに類似する。被検者があまり拘束されないため、開放型磁石に人気がある。円筒型磁石のクライオスタットの内部には、超伝導コイルの集合が存在する。円筒型磁石１０４のボア１０６内には、磁気共鳴撮像を実行するのに十分に磁場が強く且つ均一な撮像ゾーン１０８が存在する。撮像ゾーン１０８内に関心領域１０９が示されている。取得される磁気共鳴データは、通常、関心領域について取得される。被検者１１８が被検者支持体（サポート）１２０により、該被検者１１８の少なくとも一部が撮像ゾーン１０８及び関心領域１０９内に位置するように支持されているものとして示されている。

磁石のボア１０６内には、磁石１０４の撮像ゾーン１０８内の磁気スピンを空間的に符号化するための予備磁気共鳴データの取得に使用される一組の磁場勾配コイル１１０も存在する。磁場勾配コイル１１０は、磁場勾配コイル電源１１２に接続される。磁場勾配コイル１１０は、代表的なものであることが意図される。典型的には、磁場勾配コイル１１０は、３つの直交する空間方向に空間的に符号化するための３つの別個のコイルの組を含む。磁場勾配電源は、これら磁場勾配コイルに電流を供給する。磁場勾配コイル１１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜状又はパルス状とされ得る。

撮像ゾーン１０８内には、磁気共鳴撮像アンテナ１１４が見られる。磁気共鳴撮像アンテナ１１４は、１以上のコイルエレメント１１５、ラジオ波システム１１６及び発電機１１７を備える。ラジオ波システム１１６は、コイルエレメント１１５に結合され、異なる例では受信機及び／又は送信機として機能できる。磁気共鳴撮像アンテナ１１４は、光ファイバ接続１２５又は通信システムを介してコンピュータ１２６に接続される。光ファイバ接続１２５は、コンピュータ１２６と磁気共鳴撮像アンテナ１１４との間でデジタル情報を交換するために使用され得る。光ファイバ接続１２５は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ネットワーク又はブルートゥース（登録商標）接続等の無線接続で置換できる。

当該磁気共鳴撮像アンテナは、送信コイル及び／又は受信コイルであり得る。

磁石１０４の外側には、加圧ガスシステム１２２が存在する。加圧ガスシステム１２２と発電機１１７との間には、ガスライン１２４が存在する。加圧ガスは発電機１１７にガス圧を提供し、発電機１１７は、該ガス圧をラジオ波システム１１６に給電するための電気に変換する。磁気共鳴撮像アンテナ１１４は、別々のチャネル上で送信及び／又は受信できる複数の受信／送信要素も有し得る。これらチャネルの各々のサブアンテナは、本明細書においてはコイルエレメントと呼ばれる。

磁気共鳴撮像アンテナ１１４、磁場勾配コイル電源１１２及び加圧ガスシステム１２２は、コンピュータシステム１２６のハードウェアインターフェース１２８に接続されるものとして示されている。該コンピュータシステムは、ハードウェアインターフェース１２８、メモリ１３４及びユーザインターフェース１３２と通信するプロセッサ１３０を更に備える。メモリ１３４は、プロセッサ１３０にアクセス可能なメモリの任意の組み合わせであり得る。このメモリは、メインメモリ、キャッシュメモリ、及びフラッシュＲＡＭ、ハードドライブ又は他の記憶装置等の不揮発性メモリのようなものを含み得る。幾つかの例において、メモリ１３４は、非一時的コンピュータ可読媒体であると見なされ得る。

メモリ１３４は、マシン実行可能命令１４０を含むものとして示されている。マシン実行可能命令１４０は、プロセッサ１３０が、磁気共鳴撮像システム１００の様々な制御タスクを実行し、及び様々な数値及び画像処理タスクを実行することを可能にする。メモリ１３４は、更に、パルスシーケンスコマンド１４２を含むものとして示されている。該パルスシーケンスコマンドは、プロセッサ１３０が磁気共鳴撮像システム１００を制御して磁気共鳴撮像データを取得することを可能にするようなコマンドに変換されるコマンド又はデータであり得る。メモリ１３４は、更に、パルスシーケンスコマンド１４２で磁気共鳴撮像システム１００を制御することにより取得された磁気共鳴撮像データ１４４を含むものとして示される。メモリ１３４は、更に、磁気共鳴撮像データ１４４から再構成された磁気共鳴画像１４６を含むものとして示されている。

図２は、図１に存在する磁気共鳴撮像アンテナ１１４のより詳細な図を示す。磁気共鳴撮像アンテナ１１４は、複数のコイルエレメント１１５を含むものとして示されている。これらのコイルエレメント１１５は、ラジオ波システム１１６に結合されている。特定の例に応じて、ラジオ波システム１１６は送信機及び／又は受信機であり得る。ラジオ波システム１１６は、オプションとしての通信システム２０６を有するものとして示されている。通信システム２０６は、例えば、光ファイバのための、又はＷｉ‐Ｆｉ（登録商標）等の無線通信システムのための接続であり得る。この構成は、有線接続を使用せずに磁気共鳴撮像アンテナ１１４が制御されることを可能にし得る。

ラジオ波システム１１６の上部には、発電機１１７がある。発電機１１７は、ガス受入口２００及びガス排出口２０２を有する。加圧ガスが、ガス受入口２００に流入し、ガス排出口２０２を通って流出する。これによってなされる機械的仕事が、発電機１１７により電気に変換される。この例においては、ガス排出口２０２に取り付けられるオプションとしてのマフラ２０４が存在する。この構成は、例えば、発電機１１７から聞こえ得る音響ノイズの量を低減するのに有効であり得る。

図３は、図１の磁気共鳴撮像システム１００を動作させる方法を解説したフローチャートを示す。最初に、ステップ３００において、磁気共鳴撮像システム１００をパルスシーケンスコマンド１４２で制御することにより磁気共鳴撮像データ１４４が取得される。次に、ステップ３０２において、磁気共鳴撮像コイル（アンテナ）１１４は、加圧ガスシステム１２２を磁気共鳴撮像データ１４４の取得の間に加圧ガスを供給するように制御することによって給電される。

図４は、発電機１１７の一例を示している。この例において、発電機１１７はロータ４０１を備えたタービン４００を有する。前記受入口に流入すると共にガス排出口２０２において流出する加圧ガスは、タービン４００を回転させる。該タービンは回転軸４０４の周りを回転する。タービン４００は多数のパドル（羽根）４０２を有する。２つの相対するパドル４０２内には導電性ループ４０６が存在する。パドル４０２が回転すると、導電性ループ４０６に電流が発生される。図４の例において、例えば、ブラシを使用して、導電性ループ４０６と電気的に接続し、前記ラジオ波システムに電気を供給することができる。

図５は、代替例の発電機１１７を示している。図５の例は、図４のバージョンがブラシを必要としないことを除いて、図４の例と同様である。この例において、導電性ループ４０６は該ループ４０６を電気的に接続及び切断するように構成されたスイッチング回路５００に接続されている。これにより、静止ピックアップコイル５０２を使用してピックアップできる振動電磁場が生じる。静止ピックアップコイル５０２は、発電機１１７のハウジングに埋め込まれているものとして示されている。

導電性ループ４０６は、スイッチング回路５００に電力を供給する。このことは、例えば、ブラシレス通信を可能にするだけでなく、スイッチング回路５００を所定の周波数でスイッチングするように設定することによって、発電機１１７により発生される電磁エネルギも任意に選択できるので、有益であり得る。電力を効率的に伝送すると共に、磁気共鳴撮像に使用される周波数帯域でのノイズを回避するように、１ＭＨｚ又は１０ＭＨｚ等の周波数を選択できる。

図６は、発電機１１７の他の代替案を示している。図６の図は、タービンを示していないが、図示されている構造はタービンに接続されている。この例において、タービンは導電性プレート６００を回転軸４０４の周りで回転させる。磁場の存在下で、この構成は渦電流を生じさせ、該渦電流は電磁場を生成し、該電磁場は静止ピックアップコイル５０２によってピックアップされ得る。図６に示される例は、当該電磁放射の周波数がタービンの回転速度によって設定されるという欠点を有する。しかしながら、図６に示された例は、機械的に単純であるという大きな利点を有する。このデザインは非常に堅牢で、ロータに如何なる追加の電気部品も必要としない。

表面コイル、ヘッドコイル又はその他の特殊なコイル等のオプションの又は補足のＭＲＩコイルは、磁気共鳴撮像において殆ど常に使用される。コイルの取り扱いは簡単であるが、接続ケーブルは嵩張る。その理由は、ケーブルを患者にとって安全にするために高周波トラップが必要になるからである。

嵩張るケーブルを避けるために、純粋な無線技術が提案されている。電池による給電は可能であるが、コイルを重く及び／又は危険にさせる。ラーモア周波数以上での無線電力伝送は実現可能であるとは思われない一方、それより低い周波数ではコイルを重く剛的なものにさせる。高周波信号を使用し細いケーブルを介して給電する概念も存在する。これらの概念は、低い効率、したがって望ましくないコイル加熱を被る。

実施形態は、圧縮空気又は他の加圧ガスを使用して磁気共鳴撮像コイル（すなわち、ＭＲＩ受信コイル）に電力を伝送する手段を提供することができる。空気は、ある種のタービンを使用してコイルにおいて膨張され得る。該タービンに取り付けられる（又は統合される）ものは、主磁場を固定子（ステータ）磁場として利用する発電機である。したがって、強磁性材料は不要であり、該タービン／発電機ユニットは、１６エレメントコイルに対して２グラム未満の質量及び１ｃｍ³の体積を有すると予想される。空気の流れは、大気圧で約０．５ｌ／ｓになると予想される。このことは、１０気圧での圧縮空気の流れ５０ｍｌ／ｓに過ぎないことを意味する。質量流量は人間の呼吸作用に非常に近いものであり得、従って、騒音放出を非常に低いレベルに減衰させることが可能である。当該ガス流は、効率的な冷却手段を提供でき、コイルを常に正確に周囲温度に保つ。

二原子ガスの断熱膨張によって生成されるエネルギは：

である（ｎは分子のモル量；Ｒは一般気体定数；Ｔは絶対温度；Ｐは圧力である）。

１０なる圧力比で、室温において５０Ｗの電力を発生するには、約０．０２ｍｏｌ／ｓの流束、即ち約０．５ｌ／ｓの排気流（人間の呼吸動作と同様）が必要である。効率を考慮しても、１６エレメントのコイルに電力を供給するには５０Ｗで十分であり得る。膨張の間において、ガスの流れは大幅に冷える。約３００Ｋの開始温度から約１５０Ｋの終了温度までである。しかし、全ての損失を考慮に入れると、ガスを３００Ｋに戻すには十分な電力が利用可能でなければならない。患者に対してはリスクが存在しないであろうし、コイル加熱の問題も解決される。しかしながら、タービンのクロッキングを回避するために、十分に乾燥した空気のみを使用することが有益であり得る。

通常の工業材料における典型的材料強度は、十分な安全マージンを確保しながら、１００ｍ／ｓのタービン翼（ブレード）先端速度を許容する。タービン直径が１ｃｍの場合、これは３．１ｋＨｚの周波数に相当する。１ｃｍ²の面積でタービンに取り付けられた単一のループコイルは、１．５Ｔの外部磁場において２．９Ｖのピーク電圧を発生し得る。銅面積を１ｍｍ²とすると、コイルの抵抗は約５ｍＯｈｍであり得、従って約８００Ｗの短絡電力となり得る。これは、タービンからの利用可能な電力よりも多くなり得る。したがって、電流を減らすことにより、非常に高い効率で且つ非常に小さな質量の銅の使用（＜４００ｍｇ）で、エネルギを抽出することが可能になり得る。電圧を調整し、波形を滑らかにするために、銅をより多くの巻線及び／又はコイルに分散させることができる。

効率的な高速回転タービンのデザインを使用することができる。安価な例は、多段軸流タービンに比べて効率が低い単純なテスラタービンである。ブレード付きの軸流デザインは、効率と単純さとの間の良い妥協点を提供し得る。このようなデザインにおいては、コイル（導電性ループ）をロータ又はロータのブレードに簡単に巻回させることができる。

このタイプの電源がＭＲ撮像に悪影響を与える得ることは予想されない。ロータ及びタービンのハウジングは、高強度のプラスチック及びセラミック等の非磁性材料から形成され得る。当該コイルにおける電流は、古典的電源の通常の給電電流よりも高くないであろう。したがって、画像は現在のデザインにおけるよりも歪むことはないであろう。

当該発電機は、当該デザインで発生される音響ノイズが非常に高い周波数を持つように構成できる。高周波音響ノイズは、繊維／布を用いて又はマフラを使用して十分に良好に吸収され得る。タービンは繊維材料内に包み込むことができ、全ての排気は高密度の繊維材料を通過し得る。当該材料を介して幾らかの圧力降下はあり得るが、それでも十分な電力を発生し得る。

多くのクイックロック加圧空気コネクタが利用可能である（例えば、Ｆｅｓｔｏ社から）。ホースの外径は３～６ｍｍの範囲内の何処かであり得る。信号はグラスファイバにより伝送でき、これらファイバはホースの端部で該ホースを貫通し、別体の標準コネクタまで延びる。プラグを外す行為が試みられた場合に音響的衝撃の発生を回避するために、センサーシステムを使用してホースを減圧することができる。

排気は、磁気共鳴撮像コイルの表面にわたって分散された複数の布で覆われた孔から逃がすことによって処理することができる。

より柔軟でチャネル数の多いＭＲＩコイルに向かう傾向がある。しかしながら、前述したように、ＲＦトラップ付きの接続ケーブルは嵩張り、剛的のままであり、ＲＦの安全性のために慎重な経路決めを必要とする。タービンはオーディオ帯域で動作し、患者に直接望ましくないノイズを生成し得る。ここでは、代替的発電機として、加圧空気による超音波周波数で動作されるホイッスル及び同様の発振器（音響共振器）が提案される。草の葉で笛を吹くのと同様に、空気の流れによって励起される音響空洞内で振動する導電膜においてＢ０場により電圧が誘起され得る。非可聴であることに加えて、このような装置は、巨視的に動く部品、ベアリング及びタービンの概念の厳しい公差を回避できる。このことは、斯かる装置を一層安価で、一層堅牢にさせる。電気エネルギが全ての負荷によって局所的に放散されるのとまったく同じ量の局所的冷却能力を提供する好ましい冷却概念が維持され、ＭＲコイルにおける冷却問題を解決する。

磁気共鳴撮像アンテナの電力供給及び冷却の問題は、各前置増幅／デジタル化／離調ユニットが放散エネルギを付加するため、チャネルの数（コイルエレメントの数）と共に増加する。上記の空気タービンの提案は、この問題を優雅に解決する。エネルギ保存則は、断熱膨張中に熱力学的エンジンによって発生される全エネルギが当該空気の内部エネルギを減少させることを必要とするからである。したがって、小さなジュールトムソン効果を無視すると、当該空気は、接続されている全ての電気負荷により及びエネルギ変換（タービンベアリング、発電機）の間に熱が放散されるのとまったく同じ多さの冷却「エネルギ」を提供することになる。

タービン解決策の主な問題は、非常に小さくない限り（ロータの直径が２ｍｍ未満）、オーディオ帯域に必ずつながり、望ましくない高音の単調なノイズが発生することである。一般的な工業材料の典型的材料強度は、１００ｍ／ｓのタービンブレード先端速度を許容する。タービンの直径が１ｃｍの場合、これは３．１ｋＨｚの周波数に相当する。タービンの直径は更に３分の１まで縮小でき、結果として略１０ｋＨｚとなるが、２５ｋＨｚに到達し、それでいて効率的なエネルギ変換を実現することは困難である。しかしながら、このような周波数は、非可聴であり、人間の聴覚系にとっても安全であり得るので、有益である。

磁気共鳴撮像アンテナにおいて、各コイルエレメント（又はチャネル）からのＭＲ信号は、多くの現在のＭＲコイルでは、事前に増幅され、デジタル化され、光に変換されるが、このこと及びコイルの離調は、電気的に供給される相当の電力を使用し得る。各電気コイルの接続部はＲＦ安全性の問題を引き起こすため、慎重に経路決めされ（患者又は身体コイルのリード線を近づけすぎないで、せいぜいＢ０磁場と平行にする）、厚い絶縁層及びＲＦトラップが装備され得、これら接続部を嵩張り且つ柔軟性のないものにさせる。

一般的に、一例としての発電機は、空気の流れによって励起される音響共振器、及び外部磁場による電圧の誘導効果を伴う該共振器内で振動する導電性エレメントを有する。

特に、加圧空気により動作される超音波周波数でのホイッスルが斯様な発電機として提案される。超音波動作はそれらを非可聴にさせ、該概念は如何なる回転又は巨視的に動く部品、各々のベアリング、及びタービン概念の厳しい公差を回避する。このことは、これらを一層安価で一層堅牢にさせる。電気エネルギが全ての負荷によって局所的に放散されるのとまったく同じ量の局所的冷却能力を提供する好ましい冷却概念が維持される。

前述したように、二原子ガス（７９％のＮ２、２０％のＯ２を持つ空気のような）の断熱膨張により生成されるエネルギは先に示された通りである。圧力比が１０の場合、室温で５０Ｗの熱力学的出力を生成するには、約０．０２ｍｏｌ／ｓの流束、即ち約０．５ｌ／ｓの排気流量（人間の呼吸動作と同様）が必要とされる。ＲＸＥを備えた１６チャネルコイルアレイの全体の消費電力は約１６Ｗであり得るので、典型的な変換損失も考慮に入れると、このようなコイルに電力を供給するためには５０Ｗで十分であり得る。

共振空洞を使用する幾つかの異なるタイプの発電機を構築することができる。これらの発電機は、当該共振空洞内の共振に応答して機械的に動く異なるタイプの機械部材も有し得る。

１．第１のタイプの発電機は、「草の葉」又はリード型の共振器である。

第１の例においては、後の図７に描かれるような、草の葉（ブレード）で表されるホイッスル（笛）に似た発電機が提案される。この場合、ブレード（機械部材７０２）は、高引張強度、高降伏強度、導電性及び非強磁性材料（例えば、導電性バネに使用される銅ベリリウム又は銅コバルトベリリウム）から形成される。このブレードの長軸は、ＭＲシステムによりもたらされる静磁場に対して垂直に向けられる。空気の流れは該磁場と平行に向けられ、該ブレードの横方向振動を励起する。これにより該ブレードの長軸に沿って電圧が誘起され、該電圧はＡＣ電流を駆動するために使用される。該ブレードは、基本共振を約ｆ_０＝２５ｋＨｚに有するようにデザインされる。音響損失を制限するために、該ブレードは整合した音響共振を持つ空洞内に配置され得る。該空洞の幅ｌは：

であり得る。ｃ＝音速の場合、これは約７ｍｍの幅になり、ＭＲコイルで使用するのに適度に小さいものとなる。

ブレード自体の共振周波数は、ギターの弦と同様に、長さ、厚さ及び材料特性の適切な選択により制御できる。基本共振周波数は：

で与えられる。ブレード長ｄ＝１ｃｍ及び断面積Ａ＝１ｃｍ＊５０μｍ、ブレードにおける引張力Ｆ、ベリリウム銅の密度ρ＝８２５０ｋｇ／ｍ³及び弾性率Ｅ＝１３０ＧＰａの場合、２５ｋＨｚでの共振は、僅か１．６％の歪：

しか使用しない一方、ＣｕＢｅ及びＣｕＣｏＢｅの弾性範囲は、使用される合金に応じて、２０％までとなる。高い降伏応力及び高い電気伝導率の組み合わせにより、ＣｕＣｏ０．５Ｂｅの選択が最も好ましいようである。

当該ブレードの断面は、乱気流を最小限に抑えるために、航空機の翼プロファイルと同様に成形することができる。該ブレードは、一方の端部（風上端又は風下端）が他方の端部よりも厚くなるようにデザインできるか、又は、各々の側を目立って振動しないように剛的とするために更に高い弾性率の鋼で強化することもできる。これにより、該ブレードの付加的捻り力が生じ、共振周波数が一層高くなり得る。

図７は、発電機１１７の他の例を示す。この例においても、加圧ガス用の受入口２００及び排出口２０２が存在する。この例には、共振空洞７００が存在する。加圧ガスの通過は共振を生じさせ、該共振が機械部材７０２を振動させる。この機械部材７０２の機械的振動は、電気を発生するために使用される。機械部材７０２は、草の葉又はリードに類似している。振動するブレード７０２は、当該空洞の上部及び下部において固定され、該空洞の共振と整合する共振を有するようにデザインされている。空気の流れは共振を励起し、主磁場Ｂ_０により電圧Ｕ_ｉｎｄを誘起させる。

他の例として、当該発電機は、後の図８におけるようなパイプ若しくはホイッスル（笛）又はその変形としてデザインされ得る。図８は、共振空洞７００のための代替構造を示す。この構造において、発電機１１７は、オルガンパイプと同様に構成される。このデザインにおいて、加圧ガスは該パイプ内の空気柱の共振振動を生じさせ、該共振振動は空気の動きの最大振幅の位置に配置された膜の動きに伝達され得る。外部磁場の結果、電圧Ｕ_ｉｎｄが誘起される。該発電機は、上記膜がパイプ内の他の位置に、例えば、もっと該パイプの上端に向かって又は該パイプの上端に、配置されるようにもデザインできる。

発電：草の葉タイプの場合、基本モードで振動する際のブレードの振幅は：

となる。その結果、電圧：

が誘起され、最大電圧は：

となる。ブレードの長さがｄ＝１ｃｍ、周波数がｆ_０＝２５ｋＨｚ、磁場がＢ_０＝１．５Ｔ、予想される横方向の振動振幅がａ_０＝１ｍｍの場合、これは１．５Ｖのピーク電圧になる。

当該ブレードの抵抗は：

及びｄ＝１ｃｍ、Ａ＝１ｃｍ＊５０μｍ、ρ＝８．５Ｅ－８Ωｍ（ＣｕＢｅ２の場合）により、Ｒ＝１．７ｍΩと見積もることができ、結果として６６０Ｗを超える理論上の短絡電力となる。これは、妥当な空気の流れに対して利用可能な熱力学的電力をはるかに上回り、電気的に必要な電力よりはるかに少ない。１６Ｗの電力を引き出すには、ブレードを介する約Ｉ＝１６Ｗ／１．５Ｖ＊ｓｑｒｔ２＝１６ＡのＡＣ電流が必要であり、その結果、０．４５Ｗの熱放散が生じるが、これは冷たい空気の流れにより容易に冷却除去される。

断熱膨張の間に空気は大幅に冷える。１０なる圧力比で約３００Ｋで供給された場合、空気は約１５０Ｋまで冷える。しかしながら、全ての損失を考慮した場合、空気を３００Ｋに戻すのに十分な電力が利用可能である。したがって、ＭＲコイルの場合、空気は周囲温度で放出されるので、患者にとりリスクは存在しない。一般的に、発電機を最も多い冷却を必要とする部品（ＣＰＵ、ＧＰＵ又はＭＲコイルの場合はＲＸＥ）に配置すると共に、他のローカルに隣接する部品を給電及び冷却するために電気リード線と一緒に突出する空気チューブを設けることが提案される。

このタイプの電力は、ＭＲ撮像相当のものであり得る。前記ブレードループを通る約Ｉ＝１６Ａの必要とされるＡＣ電流は、１ｃｍ寸法の正方形のループを仮定すると、その中心に下記の強度を持つ交流双極子磁場を生成し得：

該磁場は約２ｍｍ（＝５＊表皮深さ）の厚さを持つ銅製ハウジングにより元の値の０．７％まで遮蔽できる。更に、ＭＲ撮像の間の隣接するスピンの残留発生位相は、１／ｆ_０＝４０μｓ内に、即ち通常は数サンプリング点内にリフェーズされ得る。その残留正弦波位相変調は個々のｋ空間ラインの間で位相ロックされず、ノイズレベルが局所的に大幅に増加する。

水氷又はドライアイスによる発電機内の部品の如何なる着氷（アイシング）も回避するために、供給空気中の僅かな水及びＣＯ２も除去することができる。この目的のために、当技術分野で知られている方法、例えば、工業用液体空気製造において使用される技術を使用できる。

代わりに又は加えて、発電機を、氷を除去するために低圧空気で短時間にわたり定期的に洗浄することもできる。

図９は、図７に示された様式の発電機１１７の他の例を示す。この例においては、共振空洞７００の壁の一部上にあると共に機械部材７０２にも沿う導電路９００が存在する。共振空洞７００内に音響共振が蓄積するにつれて、機械部材７０２が前後に振動し得、導電路９００によって囲まれる領域が変化し得る。このことは、導電路９００に電流を生じさせ得る。この例においては、前記ラジオ波システムに電力を供給するために使用される整流回路９０２が存在する。整流回路９０２は全ての例に示されているわけではないが、当該発電機内又は前記ラジオ波回路内のいずれかにある発電機１１７により交流電流が供給される場合、整流回路９０２が存在し得ることが理解される。

図１０は、発電機１１７の他の例を示している。図１０の例は、導電路９００がスイッチング回路５００に接続されていることを除いて、図９に示されているものと同様である。この例における機械部材は、全体として機械部材７０２上に配置された導電路９００を備えた導電部分１０００を有する。導電部分１０００は、弾性エレメント１００２によって共振空洞７００に取り付けられる。このデザインは、例えば、機械部材７０２を、高耐久性を持つ弾性材料（弾性エレメント１００２）によって懸架され得る金属製の又は殆ど金属製のブレード（導電部分１０００）として形成することにより達成できる。共振空洞７００内の音響共振は、機械部材７０２を振動させ得る。幾つかのデザインにおいて、弾性エレメント１００２は、導電部分１０００が回転及び／又はねじれ成分を伴って振動することを可能にし得る。これにより、発電が容易になり得る。

上記導電路は、スイッチング回路５００に電力を供給し、該スイッチング回路は回路を開閉する。これは所定の周波数で行うことができ、これが同じ周波数で電磁放射を生じさせ得る。静止ピックアップコイル５０２は、このラジオ波エネルギに結合するために使用され、前記ラジオ波システムに電気を供給するために使用される。この例は、幾つかのケースでは機械部材７０２が摩耗し得るという点で有益であり得る。スイッチング回路５００を有することにより、静止ピックアップコイル５０２を、機械部材７０２とは異なる機械部品上に置くことができる。このことは、例えば、前記ラジオ波システムの電子回路に如何なる変更を加えることなく、機械部材７０２を交換できることを意味する。

図１１は、発電機１１７の他の例を示している。この例において、機械部材７０２’は少なくとも部分的に導電材料から形成される。機械部材７０２’は、例えば、導電材料又は部分的に導電性の材料から形成され得る。共振チャンバ７００内に音響共振が蓄積するにつれて、機械部材７０２’の前後の振動が、該機械部材７０２’の導電部分内に渦電流を生じさせる。これは、静止ピックアップコイル５０２によってピックアップできる電磁場を生じさせる。この場合、該静止ピックアップコイルは導電路９００となる。図１１の例は、機械部材７０２’が回転又はねじれ運動を有する場合に機能する。このねじれ運動を得るために、機械部材７０２’は上部において接続されると共に、下部１１００においては一点でのみ接続される。この構成は、機械部材７０２’の一部が回転若しくは準回転運動又はねじれ運動で前後にばたつくことを可能にする。

本発明は、図面及び上記記載において詳細に例示及び説明されてきたが、そのような例示及び説明は、解説的又は例示的であり、限定するものではないと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。

開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び添付請求項の精査から、請求項に記載の発明を実施する当業者によって理解及び実施することができる。請求項において、「有する（含む）」という単語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形は、複数を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項に記載された幾つかの項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属クレームに記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないということを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体等の適切な媒体により保存／配布することができるのみならず、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して等の様に他の形態で配布することもできる。請求項における参照記号は、範囲を制限するものとして見なされるべきではない。

１００ 磁気共鳴撮像システム
１０４ 磁石
１０６ 磁石のボア
１０８ 撮像ゾーン
１０９ 関心領域
１１０ 磁場勾配コイル
１１２ 磁場勾配コイル電源
１１４ 磁気共鳴撮像アンテナ
１１５ コイルエレメント
１１６ ラジオ波システム
１１７ 発電機
１１８ 被検者
１２０ 被検者支持体（サポート）
１２２ 加圧ガスシステム
１２４ ガスライン
１２５ 光ファイバ通信システム
１２６ コンピュータシステム
１２８ ハードウェアインターフェース
１３０ プロセッサ
１３２ ユーザインターフェース
１３４ コンピュータメモリ
１４０ マシン実行可能命令
１４２ パルスシーケンスコマンド
１４４ 磁気共鳴撮像データ
１４６ 磁気共鳴画像
２００ ガス受入口
２０２ ガス排出口
２０４ オプションのマフラ
２０６ 通信システム
３００ パルスシーケンスコマンドで磁気共鳴撮像システムを制御することにより、磁気共鳴撮像データを取得する
３０２ 磁気共鳴撮像データの取得の間に加圧ガスを供給するように加圧ガスシステムを制御することにより磁気共鳴撮像コイルに給電する
４００ タービン
４０１ ロータ
４０２ パドル（羽根）
４０４ 回転軸
４０６ 導電性ループ
５００ スイッチング回路
５０２ 静止ピックアップコイル
６００ 導電性プレート
７００ 共振空洞
７０２ 機械部材
７０２’ 機械部材
９００ 導電路
９０２ 整流回路
１０００ 導電部分
１００２ 弾性エレメント
１１００ 単一点の取り付け

Claims (15)

1. １以上のコイルエレメントと、
   前記１以上のコイルエレメントに結合されるラジオ波システムと、
   加圧ガスを受け入れるガス受入口と、
   前記加圧ガスを排出するガス排出口と、
   外部磁場の存在の下で前記加圧ガスを前記ガス受入口から前記ガス排出口に通過させることから生じる機械的エネルギを電気に変換する発電機と
   を有する磁気共鳴撮像アンテナであって、前記発電機は、該電気を使用して前記磁気共鳴撮像アンテナに給電する、磁気共鳴撮像アンテナ。
2. 前記発電機は前記ガス受入口から前記ガス排出口に通過する前記加圧ガスにより回転されるタービンを有し、該タービンは導電性エレメントを回転させ、該導電性エレメントが、前記外部磁場内で回転される場合に電気を発生する、請求項１に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
3. 前記導電性エレメントが導電性ループである、請求項２に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
4. 前記タービンはパドルを有し、前記導電性ループが前記パドルのうちの少なくとも２つに取り付けられる、請求項３に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
5. 前記発電機は前記導電性ループと直列にスイッチング回路を有し、前記スイッチング回路は該スイッチング回路により給電されるために構成され、前記スイッチング回路は前記導電性ループを予め定められた周波数で電気的に開閉させるために構成され、前記発電機は前記予め定められた周波数で切り替えられる電気エネルギを受け取る１以上の静止ピックアップコイルを更に有し、少なくとも１つの前記静止ピックアップコイルが前記ラジオ波システムに電気を供給する、請求項３又は請求項４に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
6. 前記タービンは回転軸を有し、前記導電性エレメントは該回転軸に対して非対称であり、前記発電機は前記導電性エレメントの回転により生じた電気エネルギを受け取るための１以上の静止ピックアップコイルを更に有し、少なくとも１つの前記静止ピックアップコイルが電気を前記ラジオ波システムに供給する、請求項２に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
7. 前記タービンが、２ｍｍ未満又は１ｍｍ未満の直径を有するロータを備える、
   前記タービンが、毎分少なくとも１２０万回転の回転速度を有する、及び
   これらの組み合わせ；
   のうちの少なくとも１つを満たす、請求項２から６の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
8. 前記発電機が：
   前記ガス受入口から前記ガス排出口への前記加圧ガスの通過に応答して音響共振を発生する共振空洞と、
   前記音響共振に応答して振動する機械部材であって、前記共振空洞内に懸架される機械部材と、
   前記外部磁場内での前記機械部材の動きが前記電気の発生を引き起こすように配された少なくとも１つの導電路と
   を有する、請求項１に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
9. 前記共振空洞が超音波周波数に同調された笛である、請求項８に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
10. 前記機械部材は導電性エレメントを有し、該導電性エレメントはねじれ的に振動し、前記少なくとも１つの導電路は前記導電性エレメントの振動により発生される電気エネルギを受け取るための１以上の静止ピックアップコイルであり、少なくとも１つの前記静止ピックアップコイルが前記ラジオ波システムに電気を供給する、請求項８又は請求項９に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
11. 前記少なくとも１つの導電路の各々が、少なくとも部分的に前記機械部材上にある、請求項８又は請求項９に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
12. 前記発電機は、前記ガス受入口から前記ガス排出口に通過する前記加圧ガスが前記ラジオ波システムを冷却するように構成される、請求項１から１１の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
13. 前記ラジオ波システムが前記１以上のコイルエレメントの少なくとも一部に結合された受信機を有する、
    前記ラジオ波システムが前記１以上のコイルエレメントの少なくとも一部に結合された送信機を有する、
    磁気共鳴撮像システムが前記ラジオ波システムを制御する光ファイバ通信システムを有する、
    磁気共鳴撮像システムが前記ラジオ波システムを制御する無線通信システムを有する、及び
    これらの組み合わせ；
    のうちの何れか１つを満たす、請求項１から１２の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像アンテナ。
14. 請求項１から１３の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像アンテナを有する磁気共鳴撮像システムであって、該磁気共鳴撮像システムは主磁石を有し、該主磁石は前記外部磁場を発生し、当該磁気共鳴撮像システムが前記磁気共鳴撮像アンテナの前記ガス受入口に加圧ガスを供給するための加圧ガスシステムを更に有する、磁気共鳴撮像システム。
15. 前記磁気共鳴撮像アンテナを使用して磁気共鳴撮像データを取得するように前記磁気共鳴撮像システムを制御するためのマシン実行可能命令及びパルスシーケンスコマンドを記憶するメモリと、
    前記磁気共鳴撮像システムを制御するためのプロセッサと
    を更に有し、
    前記マシン実行可能命令の実行が、前記プロセッサに、
    前記パルスシーケンスコマンドで前記磁気共鳴撮像システムを制御することにより前記磁気共鳴撮像データを取得させ、及び
    前記磁気共鳴撮像データの取得の間に前記加圧ガスを供給するように前記加圧ガスシステムを制御することにより前記磁気共鳴画像アンテナに電力を供給させる、
    請求項１４に記載の磁気共鳴撮像システム。

Images