JP3703948B2 - 受信コイル用バラン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信コイル用バランに関し、さらに詳しくは、誘導された起電力で大電流が流れてしまうことを防止できるようにした受信コイル用バランに関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の受信コイル用バランの一例を含む、MRI(Magnetic Resonanse Imaging)装置のフェーズアレイ型受信回路を示す回路図である。
このフェーズアレイ型受信回路は、受信コイル1と、そのデカップリング部2と、受信コイル用バラン53と、ダイオードスイッチ4と、低インピーダンスアンプ5と、バイアス切換スイッチ6とからなる複数の受信回路を備えている。
【0003】
前記受信コイル用バラン53は、長方形の4辺を第1辺H1,第2辺H2,第3辺H3および第4辺H4とし、前記第1辺H1と前記第2辺H2が互いに対辺であり、前記第3辺H3と前記第4辺H4が互いに対辺であるとするとき、前記第1辺H1を第1インダクタ11と第1コンデンサ12の直列回路とし、前記第1辺の一方端側に前記第1インダクタ11を配置すると共に他方端側に前記第1コンデンサ12を配置し、前記第2辺H2を第2コンデンサ21と第2インダクタ22の直列回路とし、前記第2辺の一方端側に前記第2コンデンサ21を配置すると共に他方端側に前記第2インダクタ22を配置し、前記第3辺H3を前記第1辺H1の一方端と前記第2辺H2の一方端を接続する導体とし、前記第4辺H4を前記第1辺H1の他方端と前記第2辺H2の他方端を接続する導体とし、前記第1インダクタ11と前記第1コンデンサ12の間および前記第2コンデンサ21と前記第2インダクタ22の間から前記デカップリング部2へ配線を引き出し、前記第2辺H2の両端から前記ダイオードスイッチ4へ配線を引き出す構成である。
【0004】
次に、動作を説明する。
被検体にRFパルスを送信する時は、バイアス切換スイッチ6を図5の実線のように切り換える。すると、ダイオードスイッチ4は、受信コイル用バラン53と低インピーダンスアンプ5を遮断する。また、ダイオードスイッチ4から第2インダクタ22を介してデカップリング部2のダイオードのアノードに正電圧+が印加され、ダイオードスイッチ4から第1インダクタ11を介してデカップリング部2のダイオードのカソードに負電圧−が印加され、デカップリング部2のダイオードが導通し、図6の(a)に示す等価回路のように、デカップリング部2に並列共振回路が形成される。この並列共振回路は、RFパルスの周波数に共振するため、RFパルスに対する受信コイル1のインピーダンスが極めて大きくなる。従って、RFパルスにより受信コイル1に誘導電流が流れることが防止される。
被検体からのNMR(Nuclear Magnetic Resonance)信号を受信する時は、バイアス切換スイッチ6を図5の破線のように切り換える。すると、ダイオードスイッチ4は、受信コイル用バラン53と低インピーダンスアンプ5を接続する。また、ダイオードスイッチ4から第1インダクタ11を介してデカップリング部2のダイオードのカソードに正電圧+が印加され、ダイオードスイッチ4から第2インダクタ22を介してデカップリング部2のダイオードのアノードに負電圧−が印加され、デカップリング部2のダイオードが遮断し、図6の(b)に示す等価回路のように、デカップリング部2に並列共振回路が形成されなくなる。従って、被検体からのNMR信号によって受信コイル1に誘導電流が流れ、その誘導電流が受信用バラン53を介して低インピーダンスアンプ5で検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の受信回路では、デカップリング回路2を設けているため、RFパルスによる誘導電流が受信コイル1に流れることはない。
一方、図6の(a)に示すように、送信時、デカップリング部2のダイオードが導通状態となっているから、受信用バラン53は、図7に示す等価回路となる。ここで、L1は第1インダクタ11および第2インダクタ22のインダクタンスであり、C1は第1コンデンサ12および第2コンデンサ21のキャパシタンスである。このL1,C1は、ラーモア周波数をωとするとき、
ω=1/√{L1・C1}
の関係にある。従って、受信用バラン53は、RFパルスに対する2つの直列共振回路となる。
このため、RFパルスによる大きな誘導電流が受信用バラン53に流れることとなり、カップリングによる悪影響を生じたり、第1コンデンサ12および第2コンデンサ21が損傷したりする問題点があった。
そこで、本発明の目的は、誘導された起電力で大電流が流れてしまうことを防止できるようにした受信コイル用バランを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信コイル用バランは、長方形の4辺を第1辺,第2辺,第3辺および第4辺とし、前記第1辺と前記第2辺が互いに対辺であり、前記第3辺と前記第4辺が互いに対辺であるとするとき、前記第1辺を第1インダクタと第1コンデンサの直列回路とし、前記第1辺の中央点より一方側に前記第1インダクタを配置すると共に他方側に前記第1コンデンサを配置し、前記第2辺を第2コンデンサと第2インダクタの直列回路とし、前記第2辺の中央点より一方側に前記第2コンデンサを配置すると共に他方側に前記第2インダクタを配置し、前記第3辺を前記第1辺の一方側端と前記第2辺の一方側端を接続する導体とし、前記第4辺を前記第1辺の他方側端と前記第2辺の他方側端を接続する導体とし、前記長方形が前記第1辺側と前記第2辺側とに2等分されるような幾何学的配置で前記第3辺の中央点と前記第4辺の中央点の間にダイオード回路を接続し、前記長方形が前記第3辺側と前記第4辺側とに2等分されるような幾何学的配置で前記第1辺の中央点の近傍まで前記第2辺の中央点からリード導体を配設し、前記第1辺の中央点およびその近傍の前記リード導体の端点から受信コイルのデカップリング部へ配線を引き出すようにしたことを特徴とするものである。
上記第1の観点による受信コイル用バランでは、長方形が第1辺側と第2辺側とに2等分されるような幾何学的配置で第3辺の中央点と第4辺の中央点の間にダイオード回路を接続する。また、長方形が第3辺側と第4辺側とに2等分されるような幾何学的配置で第1辺の中央点の近傍まで第2辺の中央点からリード導体を配設し、第1辺の中央点およびその近傍の前記リード導体の端点から受信コイルのデカップリング部へ配線を引き出す。これにより、RFパルスの送信時には、長方形が4つの面積の等しい小長方形に4分割され、互いに対角の位置にある小長方形が8の字形に導体で連続することになる。この8の字形に導体で連続している結果、互いに対角の位置にある小長方形でRFパルスによりそれぞれ誘導された起電力は互いに逆向きに加わることになり、誘導電流は流れない。すなわち、誘導された起電力で大電流が流れてしまうことを防止できるようになる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0008】
図1は、本発明の一実施形態にかかる受信コイル用バランを含む、MRI装置のフェーズアレイ型受信回路を示す回路図である。
このフェーズアレイ型受信回路は、受信コイル1と、そのデカップリング部2と、受信コイル用バラン3と、ダイオードスイッチ4と、低インピーダンスアンプ5と、バイアス切換スイッチ6とからなる複数の受信回路を備えている。
【0009】
前記受信コイル用バラン3は、長方形の4辺を第1辺H1,第2辺H2,第3辺H3および第4辺H4とし、前記第1辺H1と前記第2辺H2が互いに対辺であり、前記第3辺H3と前記第4辺H4が互いに対辺であるとするとき、前記第1辺H1を第1インダクタ11と第1コンデンサ12の直列回路とし、前記第1辺H1の中央点m1より一方側に前記第1インダクタ11を配置すると共に他方側に前記第1コンデンサ12を配置し、前記第2辺H2を第2コンデンサ21と第2インダクタ22の直列回路とし、前記第2辺H2の中央点m2より一方側に前記第2コンデンサ21を配置すると共に他方側に前記第2インダクタ22を配置し、前記第3辺H3を前記第1辺H1の一方端と前記第2辺H2の一方端を接続する導体とし、前記第4辺H4を前記第1辺H1の他方端と前記第2辺H2の他方端を接続する導体とし、前記長方形が前記第1辺H1側と前記第2辺H2側とに2等分されるような幾何学的配置で前記第3辺H3の中央点m3と前記第4辺H4の中央点m4の間にダイオード回路31を接続し、前記長方形が前記第3辺H3側と前記第4辺H4側とに2等分されるような幾何学的配置で前記第1辺の中央点m1の近傍まで前記第2辺H2の中央点m2からリード導体Aを配設し、前記第1辺H1の中央点m1およびその近傍の前記リード導体Aの端点から受信コイル1のデカップリング部2へ配線を引き出す構成である。
【0010】
次に、動作を説明する。
被検体にRFパルスを送信する時は、バイアス切換スイッチ6を図1の実線のように切り換える。すると、ダイオードスイッチ4は、受信コイル用バラン3と低インピーダンスアンプ5を遮断する。また、ダイオードスイッチ4から第2インダクタ22を介してデカップリング部2のダイオードのアノードに正電圧+が印加され、ダイオードスイッチ4から第1インダクタ11を介してデカップリング部2のダイオードのカソードに負電圧−が印加され、デカップリング部2のダイオードが導通し、図2に示す等価回路のように、デカップリング部2に並列共振回路が形成される。この並列共振回路は、RFパルスの周波数に共振するため、RFパルスに対する受信コイル1のインピーダンスが極めて大きくなる。従って、RFパルスにより受信コイル1に誘導電流が流れることが防止される。
【0011】
また、ダイオードスイッチ4からダイオード回路31のアノード側に正電圧+が印加され、ダイオードスイッチ4からダイオード回路31のカソード側に負電圧−が印加され、ダイオード回路31が導通し、図2に示す等価回路のように、第3辺H3の中央点m3と第4辺H4の中央点m4が短絡される。そこで、図3に示すように、長方形が4つの面積の等しい小長方形a,b,c,dに4分割され、互いに対角の位置にある小長方形aとbが8の字形に導体で連続すると共に小長方形cとdが8の字形に導体で連続することになる。この8の字形に導体で連続している結果、互いに対角の位置にある小長方形aとbでRFパルスによりそれぞれ誘導された起電力は互いに逆向きに加わることになる。また、互いに対角の位置にある小長方形cとdでRFパルスによりそれぞれ誘導された起電力は互いに逆向きに加わることになる。このため、誘導電流は流れない。すなわち、誘導された起電力で大電流が流れてしまうことが防止される。
【0012】
被検体からのNMR信号を受信する時は、バイアス切換スイッチ6を図1の破線のように切り換える。すると、ダイオードスイッチ4は、受信コイル用バラン3と低インピーダンスアンプ5を接続する。また、ダイオードスイッチ4から第1インダクタ11を介してデカップリング部2のダイオードのカソードに正電圧+が印加され、ダイオードスイッチ4から第2インダクタ22を介してデカップリング部2のダイオードのアノードに負電圧−が印加され、デカップリング部2のダイオードが遮断し、図4に示す等価回路のように、デカップリング部2に並列共振回路が形成されなくなる。また、ダイオードスイッチ4からダイオード回路31のアノード側に負電圧−が印加され、ダイオードスイッチ4からダイオード回路31のカソード側に正電圧+が印加され、ダイオード回路31が遮断し、図4に示す等価回路のように、ダイオード回路31が存在しないことになる。従って、RFパルスにより受信コイル1に誘導電流が流れ、その誘導電流が受信用バラン3を介して低インピーダンスアンプ5で検出される。
【0013】
上記受信コイル用バラン3によれば、RFパルスにより誘導された起電力で大電流が流れてしまうことを防止でき、RFパルスの照射量の多いMRIシーケンスでもコンデンサ12,21などが損傷することがなくなる。また、デカップリング部2のダイオードの導通,遮断を制御するための構成(バイアス切換スイッチ6など)を利用してダイオード回路31の導通,遮断を制御できる利点もある。
【0014】
【発明の効果】
本発明の受信コイル用バランによれば、誘導された起電力で大電流が流れてしまうことを防止できる。従って、RFパルスの照射量の多いMRIシーケンスでも回路素子が損傷することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる受信コイル用バランを含む、MRI装置のフェーズアレイ型受信回路を示す回路図である。
【図2】RFパルス送信時における図1のデカップリング部と受信コイル用バランの等価回路図である。
【図3】本発明の受信コイル用バランの動作原理の説明図である。
【図4】NMR信号受信時における図1のデカップリング部と受信コイル用バランの等価回路図である。
【図5】従来の受信コイル用バランの一例を含む、MRI装置のフェーズアレイ型受信回路を示す回路図である。
【図6】(a)はRFパルス送信時における図5のデカップリング部と受信コイル用バランの等価回路図であり、(b)はNMR信号受信時における図5のデカップリング部と受信コイル用バランの等価回路図である。
【図7】従来の受信コイル用バランの動作原理の説明図である。
【符号の説明】
1 受信用コイル
2 デカップリング回路
3 受信コイル用バラン
11 第1インダクタ
12 第1コンデンサ
21 第2コンデンサ
22 第2インダクタ
31 ダイオード回路
H1 第1辺
H2 第2辺
H3 第3辺
H4 第4辺
Claims (1)
- 長方形の4辺を第1辺,第2辺,第3辺および第4辺とし、前記第1辺と前記第2辺が互いに対辺であり、前記第3辺と前記第4辺が互いに対辺であるとするとき、
前記第1辺を第1インダクタと第1コンデンサの直列回路とし、前記第1辺の中央点より一方側に前記第1インダクタを配置すると共に他方側に前記第1コンデンサを配置し、
前記第2辺を第2コンデンサと第2インダクタの直列回路とし、前記第2辺の中央点より一方側に前記第2コンデンサを配置すると共に他方側に前記第2インダクタを配置し、
前記第3辺を前記第1辺の一方側端と前記第2辺の一方側端を接続する導体とし、
前記第4辺を前記第1辺の他方側端と前記第2辺の他方側端を接続する導体とし、
前記長方形が前記第1辺側と前記第2辺側とに2等分されるような幾何学的配置で前記第3辺の中央点と第4辺の中央点の間にダイオード回路を接続し、
前記長方形が前記第3辺側と前記第4辺側とに2等分されるような幾何学的配置で前記第1辺の中央点の近傍まで前記第2辺の中央点からリード導体を配設し、前記第1辺の中央点およびその近傍の前記リード導体の端点から受信コイルのデカップリング部へ配線を引き出すようにしたことを特徴とする受信コイル用バラン。
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