JP4844310B2 - 高周波コイルおよび磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は，磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）に関わり，特に電磁波の照射や磁気共鳴信号の検出を行う高周波コイルに関する。

磁気共鳴撮像装置は，検査対象を横切る任意の断面内の原子核に磁気共鳴を起こさせ，発生する磁気共鳴信号からその断面内における断層像を得る医用画像診断装置である。

高精度かつ高解像度の画像を得るため、磁気共鳴撮像装置の様々な部分における改良が行われている。特に、電磁波の照射や磁気共鳴信号の検出を行う高周波コイル（ＲＦコイル）においては、照射効率および照射均一性の向上、受信感度および感度分布の均一性向上が求められている。

ＲＦコイルの照射効率や受信感度を向上させる方法として、ＱＤ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式が知られている（例えば、非特許文献１参照）。ＱＤ方式は、互いの軸を直交させて配置した２つのＲＦコイルを用いて磁気共鳴信号を検出する方法である。この方式で磁気共鳴信号を検出すると、９０度だけ位相がずれた信号がそれぞれのＲＦコイルから検出される。これらの検出信号を合成することにより、１つのＲＦコイルで受信した場合に比べて、ＳＮ比が理論的に√２倍向上する。また、高周波磁場の照射時には、電力が１／２で済むため、人体の高周波発熱を小さくすることができる。さらに、ＱＤ方式は撮影画像の均一度の点からも有効である。

ＱＤ方式による送受信が可能なＲＦコイルとして、鳥かご型コイルが知られている（例えば、非特許文献２参照）。鳥かご型コイルの場合、信号を送受信するための２つの給電ポートを互いに直交した位置に配置することで、一つのコイルでＱＤ方式による送受信が可能となる。また、鳥かご型コイルには、高周波磁界の照射分布および受信感度の均一性が高いという特徴がある。

鳥かご型コイルに２つの給電ポートを配置した場合、給電ポートのインピーダンスの影響により、鳥かご型コイルに配置されているキャパシタの値が実質的に変化し、それぞれの給電ポートにおけるコイルの共振周波数が変化することが知られている（例えば、非特許文献３参照）。また、鳥かご型コイルに配置されている複数のキャパシタのうち１ヵ所または対向する２つキャパシタの値を他のキャパシタと異なる容量とした場合、鳥かご型コイルが送受信する高周波磁界は、容量が異なるキャパシタと対向する位置にあるキャパシタを結ぶ方向およびその方向に直交した方向にそれぞれ周波数が異なる振動磁界が発生することが知られている（例えば、非特許文献３、非特許文献４参照）。

鳥かご型コイルをＱＤ方式で動作させるには、直交する２つの給電ポートへの高周波信号を分配・移相し、さらに、被検体より発生する磁気共鳴信号を円偏波として２つの給電ポートで受信し、移相・合成する必要がある。したがって、送信用コイルと受信用コイルにそれぞれ鳥かご型コイルを用いる場合の配線は、図３５に示すように、送信機から伸びた信号線は分配器で２つに分けられて一方が移相器を通り、互いに直交する位置に配置された送信用コイルの給電ポートに接続されるとともに、受信用コイルの直交した位置に接続された２つの給電ポートから伸びた２本の信号線は一方が移相器を通って合成器で１本となり受信機に接続される。

Ｇ．Ｈ．Ｇｌｏｖｅｒ他著、「ＭＲＩにおける直線偏波検出方式と円偏波検出方式の比較（Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｌｉｎｅａｒ ａｎｄ Ｃｉｒｃｕｌａｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）」，ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）， Ｖｏｌ.６４, ｐｐ.２５５−２７０ (１９８５) Ｃｅｃｉｌ Ｅ．Ｈａｙｅｓ他著、「１．５Ｔ全身ＭＲＩ用高効率・高均一ＲＦコイル（Ａｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ, Ｈｉｇｈｌｙ Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｉｌ ｆｏｒ Ｗｈｏｌｅ−Ｂｏｄｙ ＮＭＲ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｔ １．５Ｔ）」，ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）， Ｖｏｌ.６３, ｐｐ.６２２−６２８ (１９８５) Ｊａｍｅｓ Ｔｒｏｐｐ著、「鳥かご型共振器の理論（Ｔｈｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｉｒｄ−Ｃａｇｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）」，ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）， Ｖｏｌ.８２, ｐｐ.５１−６２ (１９８９) Ｐｅｔｅｒ Ｍ．Ｊｏｓｅｐｈ他著、「鳥かご型イメージングコイルの２重共振動作手法（Ａ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｄｏｕｂｌｅ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｒｄｃａｇｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｉｌｓ）」、アイ・イー・イー・イー トランザクションズ オン メディカル イメージング（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ）、１９８９、８、ｐ．２８６−２９４

上述のように従来の方法では、鳥かご型コイルを送信または受信用コイルとしてＱＤ方式で用いる場合、コイルに接続する配線は２系統となり、分配器、合成器、移相器などが接続される。一つのコイルに対して２系統の配線を行うため、構成が複雑となり部品点数が多くなるため、調整が複雑化するとともに製造コストが上昇するという問題がある。また、分配器、合成器、移相器の位相ずれやコイルの機械的歪みにより直交性が低下し、コイルの送信効率や受信感度が低下するという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決し、ＲＦコイルへの給電点が一箇所で円偏波磁界を発生もしくは検出し、高効率かつ高均一な電磁波の照射または高感度かつ高均一な磁気共鳴信号の検出が可能なＲＦコイルを提供することを目的とする。そこで、RFコイルの構成を、筒型形状を有し１つの給電点を備え、前記筒型形状の内部で円偏波磁界を発生もしくは検出する手段を有するものとする。

なお、非特許文献３において、鳥かご型コイルに配置された複数のキャパシタのうち、鳥かご型コイルの軸を中心として、給電を行うキャパシタと４５度の角度をなす位置にあるキャパシタの値を変化させたコイルが記載されている。しかしながら、非特許文献３においては、円偏波磁界の送信または受信が可能な静磁場方向とコイルの位置関係および値を変化させたキャパシタと給電点の位置関係が記載されておらず、非特許文献３に記載の配置では、円偏波磁界の送信または受信が可能な配置の特定ができない。また、非特許文献３に記載されているキャパシタの値では、円偏波磁界の送受信ができない。

また、非特許文献４において、鳥かご型コイルに配置されている複数のキャパシタのうち、コイルの軸に対して対称となる２つキャパシタの容量値を変更し、容量値を変更したキャパシタとコイルの軸に対して４５度の角度をなす位置にあるキャパシタに給電したコイルが記載されている。しかしながら、非特許文献４においては、円偏波磁界の送信または受信が可能な静磁場方向とコイルの位置関係および値を変化させたキャパシタと給電点の位置関係が記載されておらず、非特許文献４に記載の配置では、円偏波磁界の送信または受信が可能な配置の特定ができない。また、非特許文献４に記載されているキャパシタの値では、円偏波磁界の送受信ができない。

本発明は、円偏波磁界の送信または受信が可能な静磁場方向とコイルの位置関係および値を変化させたキャパシタと給電点の位置関係等の構成規定により、１つの給電点を備えたRFコイル構造での筒型形状の内部の円偏波磁界を発生もしくは検出を実現する。

本発明による高周波コイルは、一例として、筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加され、外部からの給電信号を受信する１つの給電点を有する。ここで、前記静磁場の方向と実質的に垂直な少なくとも一つの断面に円周状の位置に配置される複数のキャパシタをさらに有し、前記複数のキャパシタは、第１容量を有する複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１容量より容量の小さい第２容量を有する少なくとも一つの第２キャパシタとを含んでもよい。また、前記複数のキャパシタは、第１容量を有する複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１容量より容量が大きい第３容量を有する少なくとも一つの第３キャパシタとを含んでもよい。

本発明による高周波コイルは、他の例として、筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加される高周波コイルであって、前記静磁場の方向と実質的に垂直な少なくとも一つの断面に円周状に配置される、第１共振周波数及び第２共振周波数で共振するための複数の二重同調回路と、第１共振周波数の信号を給電する第１給電点と、第２共振周波数の信号を給電する第２給電点を有し、前記第２給電点は、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に９０度離れた位置に配置され、前記複数の二重同調回路は、前記第１共振周波数が前記第２共振周波数より高いときに、前記第１共振周波数における第１容量が前記第２共振周波数における第２容量より小さい値を示す複数の第１二重同調回路と、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１共振周波数において前記第１容量より小さい容量を示し、前記第２共振周波数において前記第２容量より大きい容量を示す第２二重同調回路とを含む。

本発明による高周波コイルは、他の例として、筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加される高周波コイルであって、前記静磁場の方向と実質的に垂直な少なくとも一つの断面に円周状に配置される、第１共振周波数及び第２共振周波数で共振するための複数の二重同調回路と、第１共振周波数の信号を給電する第１給電点と、第２共振周波数の信号を給電する第２給電点を有し、前記第２給電点は、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に９０度離れた位置に配置され、前記複数の二重同調回路は、前記第１共振周波数が前記第２共振周波数より高いときに、前記第１共振周波数における第１容量が前記第２共振周波数における第２容量より小さい値を示す複数の第１二重同調回路と、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１共振周波数において前記第１容量より小さい容量を示し、前記第２共振周波数において前記第２容量より大きい容量を示す第２二重同調回路を含む。

本発明による磁気共鳴撮像装置は、一例として、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記送信用コイルもしくは前記受信用コイルとして、上記の高周波コイルを用いる。

本発明によれば、１つの給電点で、ＱＤ方式で給電した場合と同様に、ＳＮ比および均一性が高い円偏波磁界を送受信することが可能なＲＦコイルを構成することができる。したがって、ＱＤ方式と比べて給電点が１つ減るため、送信コイルの場合には分配器および移相器が、受信コイルの場合には結合器および移相器が不要となり、送受信系を構成する部品の数が半分以下に減少する。このため、送受信系の調整が容易になるとともに製造コストを下げることができる。また、コイルへの給電点が１ヵ所であり、分配器、合成器、移相器を用いないため、コイルの機械的歪みによる直交性の低下や、分配器、合成器、移相器による位相ずれによるコイルのＳＮ比低下を抑えることができ、従来と比べてＲＦコイルの送信効率や受信感度が向上する。

以下、詳細にＲＦコイルおよび磁気共鳴撮像装置の好適な実施の形態について説明する。なお、本発明は本実施形態の詳細により限定されるものではない。
まず、磁気共鳴撮像装置の全体構成について説明する。図１は磁気共鳴撮像装置の外観図であり、図中、ｚ軸の方向が静磁場方向である。図１は水平磁場方式のマグネット１０１を備えた磁気共鳴撮像装置で、テーブル３０１に配置された検査対象１０３はマグネット１０１のボア内の撮像空間に挿入され、磁場を印加されることにより撮像される。

第１の実施の形態による磁気共鳴撮像装置について説明する。図２はその概略構成を示すブロック図である。図１と同じ要素は同じ符号で示している。図示する磁気共鳴撮像装置は、静磁場を発生するマグネット１０１と、傾斜磁場を発生するコイル１０２、静磁場均一度を調整するためのシムコイル１１２、磁場印加シーケンスを制御するシーケンサ１０４と、高周波磁場を発生する送信用ＲＦコイル１０７、磁気共鳴信号を検出する受信用ＲＦコイル１１４などを備えている。傾斜磁場コイル１０２およびシムコイル１１２は、それぞれ傾斜磁場電源１０５、シム電源１１３に接続されている。送信用ＲＦコイル１０７は、高周波磁場発生器１０６および磁気結合防止回路駆動装置１１５に接続され、受信用ＲＦコイル１１４は受信器１０８および磁気結合防止回路駆動装置１１５に接続されている。磁気結合防止回路駆動装置１１５からの磁気結合防止信号により送信用ＲＦコイル１０７および受信用ＲＦコイル１１４が切替えられる。シーケンサ１０４は、高周波磁場発生器１０６、傾斜磁場電源１０５、磁気結合防止回路駆動装置１１５、シム電源１１３および受信器１０８に磁場印加シーケンスに係る命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、送信用ＲＦコイル１０７を通じて検査対象１０３に印加される。このとき、シーケンサ１０４から送られた命令により磁気結合防止回路駆動装置１１５から受信用ＲＦコイル１１４に磁気結合防止信号が送られ、受信用ＲＦコイル１１４が開放状態となり、送信用ＲＦコイル１０７との磁気結合を防止する高周波磁場を印加することにより検査対象１０３から発生するＲＦ信号は受信用ＲＦコイル１１４によって検出される。このとき、シーケンサ１０４から送られた命令により磁気結合防止回路駆動装置１１５から送信用ＲＦコイル１０７に磁気結合防止信号が送られ、送信用ＲＦコイル１０７が開放状態となり、受信用ＲＦコイル１１４との磁気結合を防止する。受信用ＲＦコイル１１４により検出された信号は受信器１０８に送られ検波が行われる。受信器１０８での検波の基準とする磁気共鳴周波数は、シーケンサ１０４によりセットされる。検波された信号はＡ／Ｄ変換回路を通して計算機１０９に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、ディスプレイ１１０に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体１１１に保存される。シーケンサ１０４は通常、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。

本実施の形態の磁気共鳴撮像装置は、送信用ＲＦコイル１０７と受信用ＲＦコイル１１４の少なくともどちらか一方に、１つの給電点でＳＮ比および均一性が高い円偏波磁界を送受信することが可能な円偏波ＲＦコイルを備えている。以下、送信用ＲＦコイル１０７または受信用ＲＦコイル１１４として用いられる円偏波ＲＦコイルの実施の形態を説明する。

図３は、第１の実施の形態を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の構成を示す。
鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、図３（ａ）に示すように２つのループ導体２８、２９がループの中心軸が共通かつ座標軸１２のｚ軸に実質的に平行となるように対向して配置され、座標軸１２のｚ軸に実質的に平行な複数（図３（ａ）では８本）の実質的に直線である直線状導体３０で接続されている。このとき、複数の直線状導体３０は等間隔で配置されている。なお、座標軸１２のｚ軸の方向と磁気共鳴撮像装置のマグネット１０１が発生する静磁場１００の向きは同方向とする。すなわち、ループ導体の中心軸は磁気共鳴撮像装置のマグネットが発生する静磁場の向きと実質的に同方向とする。
複数の直線状導体３０とループ導体２８、２９との接続点の間には、複数の第１キャパシタ１と第２キャパシタ２が配置され、給電点５は複数の第１キャパシタ１のうち一つに並列に接続される。なお、給電点５は、図４に示すように第１キャパシタ１と第１キャパシタ１に隣接する２本の直線状導体３０およびループ導体２８，２９の一部で構成されるループ面３８に配置されるピックアップコイル６に接続されてもよい。第２キャパシタ２は、図３（ｂ）に示すように、ループ導体において、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して時計回り方向に４５度離れた位置に配置される。

なお、図３では、ループ導体２８、２９および直線状導体３０自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。また、送信用ＲＦコイル１０７と受信用ＲＦコイル１１４として用いる場合は、本コイルのキャパシタに、ＰＩＮダイオードとインダクタが直列接続された回路が並列に接続され、磁気結合防止信号により制御される磁気結合防止回路が付加されるが、省略してある。

本実施の形態のコイルにおける第１キャパシタ１および第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）は、このコイルがある元素の磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、コイルの共振周波数f_cが、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数ｆ_Ｈ＝６４ＭＨｚである場合を例に説明する。
第２キャパシタ２の値（Ｃ_２）は、第１キャパシタ１の値（Ｃ_１）と次式を満たすように調整されている。

（数１）

なお、Ｑ_ＲＦは、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の共振周波数f_cにおけるＱ値である。Ｑ値は、コイルの抵抗およびインダクタ成分、コイル内部に配置された測定対象に起因する高周波損失に依存し、キャパシタの値による影響は受けないため、Ｑ_ＲＦは、図３（ａ）に示すコイルの第２キャパシタ２を第１キャパシタ１で入れ替えた鳥かご型ＲＦコイルが共振周波数f_cで共振するように第１キャパシタ１の値を調整し、測定対象を配置して、コイルの共振特性を測定することにより得ることができる。また、コイルや測定対象の電気特性をモデル化し、電磁界シミュレーションにより求めることもできる。なお、Ｑ値は正の値をとるため、Ｃ_１＞Ｃ_２となる。

図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の寸法が、例えば、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、ループ導体２８、２９および直線状導体３０の直径が５ｍｍであり、共振周波数f_c＝６４ＭＨｚにおけるコイルのＱ値が５０の場合、第１キャパシタ１および第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）は、それぞれ、３３ｐＦ、２７．７ｐＦとなる。

次に、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が送信コイルとして動作する場合を例に説明する。

高周波磁場発生器１０６から送信された共振周波数f_cを中心周波数とする高周波電圧が給電点５を介して鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に印加される。鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、ループ導体２８、２９に配置された複数のキャパシタのうち、第２キャパシタ２の値だけが第１キャパシタ１より小さい値を有している。

鳥かご型ＲＦコイル２６において、非対称キャパシタ２２の値が１箇所だけ他と異なる場合、図５に示すように、鳥かご型ＲＦコイル２６には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ非対称キャパシタ２２とコイルの中心軸１３を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第１の方向と直交する第２の方向１５の２方向に、周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生することが特許文献３および５で示されている。また、非対称キャパシタ２２の値Ｃ’の値がキャパシタ２１の値Ｃより小さい場合、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高くなり、第２共振周波数ｆ_２は非対称キャパシタ２２の値がキャパシタ２１の値と同じ場合のコイルの共振周波数と同一であることが示されている。したがって、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５にも、鳥かご型ＲＦコイル２６と同様に周波数が異なる直交した２つの直線偏波磁界が発生する。

ここで、給電点５と第２キャパシタ２の位置関係および第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値を調整することで円偏波磁界が発生することを新たに見いだした。その動作を以下に説明する。

共振コイルの複素インピーダンスについて図６（ａ）に示す抵抗を有する並列共振回路１６を例として考えると、図６（ｂ）に示すように、複素インピーダンスの位相は、共振周波数ｆ_ｃより低い周波数では正の角度を示し、共振周波数ｆ_ｃより高い周波数では負の角度を示す。図６（ｃ）に示すような共振特性が互いに近い周波数で２つ存在するような共振回路の場合、２つの共振周波数ｆ_ｃ１、ｆ_ｃ２の間に、互いの位相が打ち消しあって位相が０度となる第３の共振が新たに生じる。このときの共振周波数を第３の共振周波数ｆ_ｃ３とする。。直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、ループ導体２８、２９および直線状導体３０の直径が５ｍｍであり、共振周波数f_c＝６４ＭＨｚにおけるコイルのＱ値が５０の場合、第１キャパシタ１および第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）が、それぞれ、３３．５ｐＦ、２７ｐＦである鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５のインピーダンスと位相の周波数特性を図７に示す。図７（ｂ）に示す位相の周波数特性は、図６（ｃ）の位相の周波数特性と同様の傾向を示し、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５においても、第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２の間に第３共振周波数ｆ_３が生じている。

第３共振周波数ｆ_３においてコイルが発する高周波磁界は、第３共振周波数ｆ_３が第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２間にあり、給電点５から印加される高周波電圧が電流に変換されて磁界が生じるため、位相がθだけ遅れた第１直線偏波磁界と位相がθだけ進んだ第２直線偏波磁界の重ね合わせとなる。

直線偏波磁界は、同じ強度を有し、コイルの中心軸１３に対して時計回りと反時計回りの２つの円偏波磁界の合成とみなすことができるため、コイルの中心軸１３に垂直な面における、位相がθだけ遅れた第１直線偏波磁界と位相がθだけ進んだ第２直線偏波磁界を、ベクトルを用いて図８（ａ）のように表すことができる。第１直線偏波磁界の振幅をＢ_１、第２直線偏波磁界の振幅をＢ_２とすると、時計回りの円偏波磁界ベクトルの大きさＢ_ｃｗと反時計回りの円偏波磁界ベクトルの大きさＢ_ｃｃｗは、以下の式で表される。

（数２）

（数３）

Ｂ_１＝Ｂ_２として規格化した場合の時計回りの円偏波磁界ベクトルＢ_ｃｗと反時計回りの円偏波磁界ベクトルＢ_ｃｃｗと位相θの関係を図８（ｂ）に示す。位相θ＝４５度のときに、時計回りの円偏波磁界ベクトルのみが存在し、ＱＤ方式を用いて鳥かご型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同じように、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を発生することが明らかとなった。したがって、図３に示すような位置関係で給電点５と第２キャパシタ２を配置し、共振周波数ｆ_ｃで位相θ＝４５度となるように、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値を調整することで、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を最も効率よく発生することができる。

なお、図９に示すように、第２キャパシタ２が給電点５に対して反時計回りに４５度の角度をなすように配置された場合、位相θ＝４５度のときには、反時計回りの円偏波磁界が発生する。磁気共鳴現象を引き起こす核磁化は、静磁場１００の貫通する方向から見て時計方向に回転しているため、反時計方向に回転する高周波磁界を印加しても、核磁化は励起されず、磁気共鳴信号は検出されない。したがって、図９（ａ）に示すような配置では、磁気共鳴撮像装置の送信コイルとして動作することはできない。

図８（ｂ）に示したように、位相θ＝４５度のときが最も効率よく円偏波磁界を発生することができる。共振回路のＱ値は、理想的には位相が±４５度となる周波数を差と共振周波数との比で表されることから、θ＝４５度を満たす第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値を決める重要なパラメータである。

そこで、コイルのＱ値Ｑ_ＲＦを変化させながら、共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚにおいて、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を最も強く発生する場合の、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１，Ｃ_２）を電磁界シミュレーションから求めた。第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値の比（Ｃ_２／Ｃ_１）とコイルのＱ値Ｑ_ＲＦとの関係を図１０（ａ）に示す。第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値の比（Ｃ_２／Ｃ_１）はＱ値Ｑ_ＲＦが大きくなるにつれて増加しＣ_２／Ｃ_１＝１に漸近する傾向を示した。そこで、Ｑ_ＲＦ→０のときＣ_２／Ｃ_１＝０、Ｑ_ＲＦ→∞のときＣ_２／Ｃ_１＝１を満たすＱ_ＲＦを変数とする関数を用いてフィッティングを行ったところ、式（１）で表される関係式が最もシミュレーションから求めた値に近い値を示した。また、共振周波数ｆ_ｃ＝１２８ＭＨｚの場合で電磁界シミュレーションから求めたキャパシタの値に対しても、式（１）を適用した結果、共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚの場合と同様によい一致が見られた。したがって、式（１）を用いることによって、第２キャパシタ２の値が第１キャパシタ１の値より小さい鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が最も効率的に円偏波磁界を発生する第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値の比を求めることができる。

また、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が発生する円偏波磁界の強度が最大値の９５％以上となる、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１，Ｃ_２）の条件を電磁界シミュレーションから求めたところ、図１０（ｂ）に示すように、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_２、Ｃ_１）が以下の式を満たす条件であればよいことが示された。

（数４）

以上から、本実施例における鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、第２キャパシタ２が給電点５に対して時計回りに４５度の角度をなすように配置され、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）は、それらの比（Ｃ_２／Ｃ_１）が式（４）を満たすように選ばれ、かつ第１キャパシタ１の値Ｃ_１が、共振周波数ｆ_ｃにおいて共振するように調整されることで、効率的に円偏波磁界を発生し、望ましくは式（１）を満たすように第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）を選ぶことで最も効率的に円偏波磁界が発生する。

上述してきたように、本実施の形態によれば、一つの給電点のみで、ＱＤ方式を用いて鳥かご型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同じように、円偏波磁界を発生することができる。したがって、ＱＤ方式と比べて給電点が１つ減るため、ＱＤ方式の送信コイルに従来必要であった分配器および移相器が不要となり、送信系を構成する部品の数が半分以下に減少する。このため、送信系の調整が容易になるとともに製造コストを下げることができる。また、コイルへの給電点が１ヵ所であり、分配器、移相器を用いないため、コイルの機械的歪みによる直交性の低下や、分配器、移相器による位相ずれによるコイルのＳＮ比低下を抑えることができ、従来と比べてＲＦコイルの送信効率や受信感度が向上する。

なお、本実施例において、第２キャパシタ２が給電点５に対して時計回りに４５度の角度をなすように配置された場合について記載したが、本実施例のほかに、図１１に示すように、第２キャパシタ２の値が第１キャパシタ１の値より小さくかつ第２キャパシタ２が給電点５に対して時計回りに２２５度の角度をなすように配置された場合、図１１（ｂ）に示すように、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第２のキャパシタ２とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第１の方向１４と直交する第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高くなる。図１１（ｂ）に示す直線偏波磁界の位置関係は、図８（ａ）と同一であり、本実施例と同様に円偏波磁界を発生させることが可能である。

また、本実施例における第２キャパシタ２の位置は、ループ導体２８に沿って移動させることが可能である。そこで、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、第２キャパシタ２の位置を変化させて、コイルが発生する円偏波磁界の強度を電磁界シミュレーションにより求めた。その結果、図１２に示すように、４５度の位置を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間の領域の範囲、すなわち静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して時計回りに２２．５度以上６７．５度以下離れた位置であれば、４５度における円偏波磁界強度の９５％以上の値を示す。また、２２５度の位置を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間の領域の範囲、すなわち静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して時計回りに２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置であれば、４５度の場合と同様に、２２５度における円偏波磁界強度の９５％以上の値を示す。よって、本実施例における第２キャパシタ２の位置は、給電点５に対して時計回りに２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下であることが望ましく、さらに望ましくは、給電点５に対して時計回りに４５度程度もしくは時計回りに２２５度程度の角度をなすように配置されることが最も望ましい。ここで、程度とはコイルの製造誤差に起因する角度の誤差範囲のことである。

本実施例では、直線状導体３０の数は８本であったが、８本以上の直線状導体３０に対して、給電点５と第２キャパシタ２の位置関係を拡張することができる。図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５をインダクタとキャパシタで構成される集中定数回路として表す場合、第２キャパシタ２を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間の部分は、キャパシタとインダクタの直列回路として表される。直列回路は互いの位置関係を入れ替えても電気特性は変化することはないため、ループ導体２８と直線状導体３０との接点の間であれば、第２キャパシタ２の位置を変化させても、コイルの特性に大きな影響を及ぼすことはない。よって、Ｎ本の直線状導体３０を有する鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、第２キャパシタ２の位置が給電点５に対して時計回りに４５度の位置を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間であれば、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５と同様に円偏波磁界を発生させることが可能である。また、第２キャパシタ２の位置が給電点５に対して時計回りに２２５度の位置に配置されている場合においても同様である。

さらに、給電点５に対して時計回りに４５度程度もしくは時計回りに２２５度程度の角度をなすように配置されることが望ましい。ここで、程度とはコイルの製造誤差に起因する角度の誤差範囲のことである。

図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図１３に示す。このＲＦコイルは、直線状導体３０の数が１２本であり、第１キャパシタ１が２２個、第２キャパシタ２が２個配置されている点が、図３の実施の形態と異なる。

直線状導体３０の数が１２本の倍数の場合、給電点５に対して時計回りに４５度または２２５度の角度の位置に直線状導体３０と導体ループ２８の接続点１９が存在するため、第２キャパシタ２を配置することができない。しかしながら、接続点１９の両側の導体ループ２８上に２個の第２キャパシタ２を配置し、第２キャパシタ２の容量を調整することで、実質的に、給電点５に対して時計回りに４５度または２５５度の角度の位置に第２キャパシタ２を配置した場合と同様に円偏波磁界を発生することができる。ここで、第２キャパシタは、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して時計回り方向に４５度または２２５度の位置に配置される、導体ループ２８と直線状導体３０との接続点１９を挟むように、配置される。

したがって、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の直線状導体３０の数が１２本の倍数の場合であっても、第２キャパシタ２を複数配置することで、円偏波磁界を効率よく発生することが可能である。

図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図１４に示す。このＲＦコイルは、第２キャパシタ２の位置に、インダクタ２７とキャパシタ３７が並列に接続された並列回路７が配置されている点が、図３の実施の形態と異なる。

並列回路７のインピーダンスＺ_７は次式で表される。

（数５）

なお、ωは各周波数である。このとき、共振周波数ｆ_ｃにおいて、Ｃ_３７＝Ｃ_１、１−ω^２Ｌ_２７Ｃ_３７＜０となるように、インダクタ２７の値Ｌ_２７を調整すると、並列回路７のインピーダンスＺ_７は次式で表され、並列回路７は共振周波数ｆ_ｃにおいてＣ_１より小さい値Ｃ’を有するキャパシタとして動作する。

（数６）

よって、インダクタ２７の値Ｌ_２７を調整して、Ｃ’が図３に示す第２のキャパシタ２の値Ｃ_２と同じ値とすることにより、図１４に示すコイルは図３に示すコイルと同様に、円偏波高周波磁界を発生する。式（６）より、第２のキャパシタ２の値Ｃ_２を直接変更する場合と比べて、インダクタ２７の値Ｌ_２７を調整する場合の方がより細かなキャパシタの値を調整することが可能であり、調整の自由度が向上する。

図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図１５に示す。このＲＦコイルは、図３に示す第２キャパシタ２の代わりに、第１キャパシタ１の値Ｃ_１より大きい容量を有する第３キャパシタ３を有する点と、図１５（ｂ）に示すように、第３キャパシタ３が、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回り方向に４５度離れた位置に配置される点が、図３の実施の形態と異なる。

このコイルの第３キャパシタ３の値（Ｃ_３）は、第１キャパシタ１の値（Ｃ_１）と次式を満たすように調整されている。

（数７）

なお、Ｑ_ＲＦは、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の共振周波数f_cにおけるＱ値である。また、Ｑ値は正の値をとるため、Ｃ_１＜Ｃ_３となる。

図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の寸法が、例えば、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、ループ導体２８、２９および直線状導体３０の直径が５ｍｍであり、共振周波数f_c＝６４ＭＨｚにおけるコイルのＱ値が５０の場合、第１キャパシタ１および第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_３）は、それぞれ、３２ｐＦ、４０．８ｐＦである。

次に、図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が送信コイルとして動作する場合を例に説明する。

高周波磁場発生器１０６から送信された共振周波数f_cを中心周波数とする高周波電圧が給電点５を介して鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に印加される。鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、ループ導体２８、２９に配置された複数のキャパシタのうち、第３キャパシタ３の値だけが第１キャパシタ１より大きい値を有している。このとき、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第３のキャパシタ３とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸と直交する平面に平行かつ第１の方向と直交する第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より低くなる。このとき、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２の間に第３共振周波数ｆ_３が生じる。図１５に示すコイルの場合、第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１が第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より低いため、第３共振周波数ｆ_３においてコイルが発する高周波磁界は、位相がθだけ進んだ第１直線偏波磁界と位相がθだけ遅れた第２直線偏波磁界の重ね合わせとなる。その結果、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に発生する第１直線偏波磁界と第２直線偏波磁界は、ベクトルを用いて図１６のように表すことができる。ベクトルのみに注目すると、図１６と図８（ａ）は同じベクトル配置であり、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、位相θ＝４５度のときに、時計回りの円偏波磁界ベクトルのみが存在し、ＱＤ方式を用いて鳥かご型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同様に、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を発生する。

共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚにおいて、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を最も強く発生する場合の、第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１，Ｃ_３）の関係を電磁界シミュレーションから求めた。第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値の比（Ｃ_３／Ｃ_１）とコイルのＱ値Ｑ_ＲＦとの関係を図１７（ａ）に示す。第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値の比（Ｃ_３／Ｃ_１）はＱ値Ｑ_ＲＦが大きくなるにつれて増加しＣ_３／Ｃ_１＝１に漸近する傾向を示した。そこで、Ｑ_ＲＦ→０のときＣ_３／Ｃ_１＝∞、Ｑ_ＲＦ→∞のときＣ_３／Ｃ_１＝１を満たすＱ_ＲＦを変数とする関数を用いてフィッティングを行ったところ、式（７）で表される関係式が最もシミュレーションから求めた値に近い値を示した。また、共振周波数ｆ_ｃ＝１２８ＭＨｚの場合で電磁界シミュレーションから求めたキャパシタの値に対しても、式（７）を適用した結果、共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚの場合と同様によい一致が見られた。したがって、式（７）を用いることによって、第３キャパシタ３の値が第１キャパシタ１の値より大きい鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が最も効率的に円偏波磁界を発生する第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値の比を求めることができる。

また、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が発生する円偏波磁界の強度が最大値の９５％以上となる、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１，Ｃ_２）の条件を電磁界シミュレーションから求めたところ、図１７（ｂ）に示すように、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_２、Ｃ_１）が以下の式を満たす条件であればよいことが示された。

（数８）

以上から、本実施例における鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、第３キャパシタ３が給電点５に対して反時計回りに４５度の角度をなすように配置され、第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_３）は、それらの比（Ｃ_３／Ｃ_１）が式（８）を満たすように選ばれ、かつ第１キャパシタ１の値Ｃ_１が、共振周波数ｆ_ｃにおいて共振するように調整されることで、効率的に円偏波磁界を発生し、望ましくは式（７）を満たすように第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_３）を選ぶことで最も効率的に円偏波磁界が発生する。

なお、図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、第３キャパシタ３が給電点５に対して反時計回りに４５度の角度をなすように配置された場合について記載したが、本実施例のほかに、図１８に示すように、第３キャパシタ３の値が第１キャパシタ１の値より大きくかつ第３キャパシタ３が給電点５に対して反時計回りに２２５度の角度をなすように配置された場合、図１８（ｂ）に示すように、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第３のキャパシタ３とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第１の方向１４に直交する第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より低くなる。図１８（ｂ）に示す直線偏波磁界の位置関係は、図１６と同一であり、本実施例と同様の動作を行うことが可能である。

また、図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、第３キャパシタ３の位置は、ループ導体２８に沿って移動させることが可能であり、反時計回りに４５度の位置を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間の領域、すなわち静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回りに２２．５度以上６７．５度以下離れた位置であれば、４５度における円偏波磁界強度の９５％以上の値を示すことができる。また、反時計回りに２２５度の位置を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間の領域、すなわち静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回りに２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置であれば、２２５度における円偏波磁界強度の９５％以上の値を示すことができる。よって、図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５における第３キャパシタ３の位置は、給電点５に対して反時計回りに２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下であることが望ましく、さらに望ましくは、給電点５に対して反時計回りに４５度程度もしくは時計回りに２２５度程度の角度をなすように配置されることが最も望ましい。ここで、程度とはコイルの製造誤差に起因する角度の誤差範囲のことである。

図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、直線状導体３０の数は８本であったが、８本以上の直線状導体３０に対して、給電点５と第３キャパシタ３の位置関係を拡張することができる。図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５をインダクタとキャパシタで構成される集中定数回路として表す場合、第３キャパシタ３を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間の部分は、キャパシタとインダクタの直列回路として表される。直列回路は互いの位置関係を入れ替えても電気特性は変化することはないため、ループ導体２８と直線状導体３０との接点の間であれば、第３キャパシタ３の位置を変化させても、コイルの特性に大きな影響を及ぼすことはない。よって、Ｎ本の直線状導体３０を有し、図１５に示す給電点５と第３キャパシタ３の位置関係を持つ鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、第３キャパシタ３の位置が給電点５に対して反時計回りに４５度の位置を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間であれば、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５と同様に円偏波磁界を発生させることが可能である。また、第３キャパシタ３の位置が給電点５に対して反時計回りに２２５度の位置に配置されている場合においても同様である。

さらに、給電点５に対して反時計回りに４５度程度もしくは反時計回りに２２５度程度の角度をなすように配置されることが望ましい。ここで、程度とはコイルの製造誤差に起因する角度の誤差範囲のことである。

図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図１９に示す。このＲＦコイルは、直線状導体３０の数が１２本であり、第１キャパシタ１が２２個、第３キャパシタ３が２個配置されている点が、図１５に示すコイルと異なる。

直線状導体３０の数が１２本の倍数の場合、給電点５に対して反時計回りに４５度または２５５度の角度の位置に直線状導体３０と導体ループ２８の接続点１９が存在するため、第３キャパシタ３を配置することができない。しかしながら、接続点１９の両側の導体ループ２８上に２個の第３キャパシタ３を配置し、第３キャパシタ３の容量を調整することで、実質的に、給電点５に対して時計回りに４５度または２５５度の角度の位置に第３キャパシタ３を配置した場合と同様に円偏波磁界を発生することができる。ここで、第３キャパシタは、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回り方向に４５度または２２５度の位置に配置される、導体ループ２８と直線状導体３０との接続点１９を挟むように配置される。
したがって、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の直線状導体３０の数が１２本の倍数の場合であっても、第３キャパシタ３を複数配置することで、円偏波磁界を効率よく発生することが可能である。

図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図２０に示す。このＲＦコイルは、第３キャパシタ３位置に、インダクタ４９とキャパシタ３９が直列に接続された直列回路９が配置されている点が、図１５に示すコイルと異なる。

直列回路９のインピーダンスＺ_９は次式で表される。

（数９）

なお、ωは各周波数である。このとき、共振周波数ｆ_ｃにおいて、Ｃ_３９＝Ｃ_１、１−ω^２Ｌ_４９Ｃ_３９＞０となるように、インダクタ４９の値Ｌ_４９を調整すると、直列回路９のインピーダンスＺ_９は次式で表され、直列回路９は共振周波数ｆ_ｃにおいてＣ_１より大きい値Ｃ”を有するキャパシタとして動作する。

（数１０）

よって、インダクタ４９の値Ｌ_４９を調整して、Ｃ”が図１５に示す第３のキャパシタ３の値Ｃ_３と同じ値とすることにより、図２０に示すコイルは図１５に示すコイルと同様に、円偏波高周波磁界を発生する。式（１０）より、第３のキャパシタ３の値Ｃ_３を直接変更する場合と比べて、インダクタ４９の値Ｌ_４９を調整する場合の方がより細かなキャパシタの値を調整することが可能であり、調整の自由度が向上する。

図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図２１に示す。このＲＦコイルは、図３に示すコイルに加えて、第３キャパシタ３が、図２１（ｂ）に示すように、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回り方向に４５度離れた位置に配置される点が、図３の実施の形態と異なる。

このコイルの第１キャパシタ１の値Ｃ_１は、図２１に示すコイルの第２キャパシタ２および第３キャパシタ３を第１キャパシタ１で入れ替えた鳥かご型ＲＦコイルが共振周波数f_cで共振するように調整されている。

また、第２キャパシタ２の値（Ｃ_２）と第３キャパシタ３の値（Ｃ_３）は、次式を満たすように調整されている。

（数１１）

図２１に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の寸法が、例えば、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、ループ導体２８、２９および直線状導体３０の直径が５ｍｍであり、共振周波数f_c＝６４ＭＨｚにおけるコイルのＱ値が５０の場合、第１キャパシタ１、第２キャパシタ２および第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３）は、それぞれ、３２．６ｐＦ、２９．１ｐＦ、３６．１ｐＦである。

次に、図２１に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が送信コイルとして動作する場合を例に説明する。

高周波磁場発生器１０６から送信された共振周波数f_cを中心周波数とする高周波電圧が給電点５を介して鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に印加される。鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、ループ導体２８、２９に配置された複数のキャパシタのうち、第２キャパシタ２の値が第１キャパシタ１より小さい値を、第３キャパシタ３の値が第１キャパシタ１より大きい値を有している。このとき、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第２のキャパシタ２とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第３のキャパシタ３とコイルの中心軸を結ぶ第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高くなる。このとき、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２の間に第３共振周波数ｆ_３が生じる。図２１に示すコイルの場合、第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１が第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高いため、第３共振周波数ｆ_３においてコイルが発する高周波磁界は、位相がθだけ遅れた第１直線偏波磁界と位相がθだけ進んだ第２直線偏波磁界の重ね合わせとなる。その結果、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に発生する第１直線偏波磁界と第２直線偏波磁界は、ベクトルを用いて図２２のように表すことができる。ベクトルのみに注目すると、図２２と図８（ａ）は同じベクトル配置であり、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、位相θ＝４５度のときに、時計回りの円偏波磁界ベクトルのみが存在し、ＱＤ方式を用いて鳥かご型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同様に、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を発生する。

以上から、図２１に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、第１キャパシタ１、第２キャパシタ２および第３キャパシタ３の値を調整することにより、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を発生し、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様の効果が得られる。また、このコイルの場合、第１キャパシタ１の値Ｃ_１を固定した状態で第２キャパシタ２および第３キャパシタ３の値を調整することが可能であり、コイルの調整が容易となる。

なお、図２１に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、第２キャパシタ２は給電点５に対して時計回りに２２５度の角度をなすように配置されてもよく、第３キャパシタ３についても給電点５に対して反時計回りに２２５度の角度をなすように配置されても、２つの直線偏波磁界の位置関係は図２２の場合と同様であるため、図２１に示すコイルと同様の動作を行うことが可能である。

また、図１２に示すように、第２キャパシタの位置は４５度の位置を含むループ導体２８と直線状導体３０との接点の間の領域の範囲であれば、４５度における円偏波磁界強度の９５％以上の値を示すため、第２キャパシタ２の位置は、図３に示すコイルの場合と同様に、給電点５に対して時計回りに２２．５度以上６７．５度以下であってもよい。また、第２キャパシタ２は給電点５に対して時計回りに２２５度の角度をなすように配置されてもよいため、２０２．５度以上２４７．５度以下であってもよい。第３キャパシタ３の位置についても、図１５に示すコイルの場合と同様に、給電点５に対して反時計回りに２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下であってもよい。

直線状導体また、第２キャパシタ２は、図１４に示すコイルの場合と同様に、インダクタとキャパシタが並列に接続された並列回路が第２キャパシタ２の代わりに配置されてもよく、第３キャパシタ３は、図２０に示すコイルの場合と同様に、インダクタとキャパシタが直列に接続された直列回路が第３キャパシタ３の代わりに配置されていてもよい。

また、図２１に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の直線状導体３０の数が１２本の倍数の場合であっても、第２キャパシタ２および第３キャパシタ３を複数配置することで、円偏波磁界を効率よく発生することが可能である。

なお、本実施例において、キャパシタはループ導体２８，２９の上にのみ配置されているが、直線状導体３０の上に第４キャパシタ４も配置することができる。このとき、第１キャパシタ１および第２キャパシタ２、第３キャパシタ３の値が変化するが、動作原理は同じである。よって、図３または図１５に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の直線状導体３０の上に第４キャパシタ４が配置されたコイルは、円偏波磁界を発生することができる。

図２３は、本発明の第２の実施の形態を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の構成を示す。鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、図２３（ａ）に示すように２つのループ導体２８、２９がループの中心軸が共通かつ座標軸１２のｚ軸に実質的に平行となるように対向して配置され、座標軸１２のｚ軸に実質的に平行な複数（図２３（ａ）では８本）の実質的に直線である直線導体３０で接続されている。このとき、複数の直線状導体３０は等間隔で配置されている。なお、座標軸１２のｚ軸の方向と磁気共鳴撮像装置のマグネット１０１が発生する静磁場１００の向きは同方向とする。すなわち、ループ導体の中心軸は磁気共鳴撮像装置のマグネットが発生する静磁場の向きと実質的に同方向とする。

複数の直線状導体３０は、複数の第１キャパシタ１と第２キャパシタ２が配置され、給電点５は複数の第１キャパシタ１の一つに並列に接続される。第２キャパシタ２は、図２３（ｂ）に示すように、直線状導体において、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して時計回り方向に実質的に４５度離れた位置に配置される。ここで実質的に４５度とは、製造誤差の範囲を含むものである。

なお、図２３では、ループ導体２８、２９および直線状導体３０自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。また、送信用ＲＦコイル１０７と受信用ＲＦコイル１１４として用いる場合は、本コイルのキャパシタに、ＰＩＮダイオードとインダクタが直列接続された回路が並列に接続され、磁気結合防止信号により制御される磁気結合防止回路が付加されるが省略してある。

本実施の形態のコイルにおける第１キャパシタ１および第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）は、このコイルがある元素の磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、コイルの共振周波数f_cが、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数ｆ_Ｈ＝６４ＭＨｚである場合を例に説明する。

第２キャパシタ２の値（Ｃ_２）は、第１キャパシタ１の値（Ｃ_１）と次式を満たすように調整されている。

（数１２）

なお、Ｑ_ＲＦは、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の共振周波数f_cにおけるＱ値である。Ｑ値は、コイルの抵抗およびインダクタ成分、コイル内部に配置された測定対象に起因する高周波損失に依存し、キャパシタの値による影響は受けないため、Ｑ_ＲＦは、図２３（ａ）に示すコイルの第２キャパシタ２を第１キャパシタ１で入れ替えた鳥かご型ＲＦコイルが共振周波数f_cで共振するように第１キャパシタ１の値を調整し、測定対象を配置して、コイルの共振特性を測定することにより得ることができる。また、コイルや測定対象の電気特性をモデル化し、電磁界シミュレーションにより求めることもできる。なお、Ｑ値は正の値をとるため、Ｃ_１＞Ｃ_２となる。
図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の寸法が、例えば、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、ループ導体２８、２９および直線状導体３０の直径が５ｍｍであり、共振周波数f_c＝６４ＭＨｚにおけるコイルのＱ値が５０の場合、第１キャパシタ１および第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）は、それぞれ、９．２ｐＦ、７．７ｐＦである。

次に、図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が送信コイルとして動作する場合を例に説明する。

高周波磁場発生器１０６から送信された共振周波数f_cを中心周波数とする高周波電圧が給電点５を介して鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に印加される。鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、直線状導体３０に配置された複数のキャパシタのうち、第２キャパシタ２の値だけが第１キャパシタ１より小さい値を有している。このとき、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第２のキャパシタ２とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸と直交する平面に平行かつ第１の方向と直交する第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高くなる。このとき、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２の間に第３共振周波数ｆ_３が生じる。図２３に示すコイルの場合、第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１が第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高いため、第３共振周波数ｆ_３においてコイルが発する高周波磁界は、位相がθだけ遅れた第１直線偏波磁界と位相がθだけ進んだ第２直線偏波磁界の重ね合わせとなる。その結果、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に発生する第１直線偏波磁界と第２直線偏波磁界は、ベクトルを用いて図２４のように表すことができる。ベクトルのみに注目すると、図２４と図８（ａ）は同じベクトル配置であり、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、位相θ＝４５度のときに、時計回りの円偏波磁界ベクトルのみが存在し、ＱＤ方式を用いて鳥かご型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同様に、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を発生する。

そこで、コイルのＱ値Ｑ_ＲＦを変化させながら、共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚにおいて、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を最も強く発生する場合の、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１，Ｃ_２）を電磁界シミュレーションから求めた。第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値の比（Ｃ_２／Ｃ_１）とコイルのＱ値Ｑ_ＲＦとの関係を図２５（ａ）に示す。第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値の比（Ｃ_２／Ｃ_１）はＱ値Ｑ_ＲＦが大きくなるにつれて増加しＣ_２／Ｃ_１＝１に漸近する傾向を示した。そこで、Ｑ_ＲＦ→０のときＣ_２／Ｃ_１＝０、Ｑ_ＲＦ→∞のときＣ_２／Ｃ_１＝１を満たすＱ_ＲＦを変数とする関数を用いてフィッティングを行ったところ、式（１２）で表される関係式が最もシミュレーションから求めた値に近い値を示した。また、共振周波数ｆ_ｃ＝１２８ＭＨｚの場合で電磁界シミュレーションから求めたキャパシタの値に対しても、式（１２）を適用した結果、共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚの場合と同様によい一致が見られた。したがって、式（１２）を用いることによって、第２キャパシタ２の値が第１キャパシタ１の値より小さい鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、最も効率的に円偏波磁界を発生する第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値の比を求めることができる。

また、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が発生する円偏波磁界の強度が最大値の９５％以上となる、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１，Ｃ_２）の条件を電磁界シミュレーションから求めたところ、図２５（ｂ）に示すように、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_２、Ｃ_１）が以下の式を満たす条件であればよいことが示された。

（数１３）

以上から、図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、第２キャパシタ２が給電点５に対して時計回りに４５度の角度をなすように配置され、第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_２、Ｃ_１）は、それらの比（Ｃ_２／Ｃ_１）が式（１３）を満たすように選ばれ、かつ第１キャパシタ１の値Ｃ_１が、共振周波数ｆ_ｃにおいて共振するように調整されることで、効率的に円偏波磁界が発生し、望ましくは式（１２）を満たすように第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）を選ぶことで最も効率的に円偏波磁界が発生する。

上述してきたように、本実施の形態によれば、一つの給電点のみで、ＱＤ方式を用いて鳥かご型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同じように、円偏波磁界を発生することができる。したがって、ＱＤ方式と比べて給電点が１つ減るため、ＱＤ方式の送信コイルに従来必要であった分配器および移相器が不要となり、送信系を構成する部品の数が半分以下に減少する。このため、送信系の調整が容易になるとともに製造コストを下げることができる。また、コイルへの給電点が１ヵ所であり、分配器、移相器を用いないため、部品のばらつきやコイルの機械的歪みによる直交性の低下や、分配器、移相器による位相ずれによるコイルのＳＮ比低下を抑えることができ、従来と比べてＲＦコイルの送信効率や受信感度が向上する。さらに、第１の実施例と比べて、キャパシタの数が半分となるため、部品のばらつきによる直交性の低下を抑えることができ、コイルの調整が容易となる。

なお、図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、第２キャパシタ２は給電点５に対して時計回りに２２５度の角度をなすように配置されても、図２３（ｂ）に示す２つの直線偏波磁界の位置関係は変化しないため、図２３に示すコイルと同様の動作を行うことが可能である。

また、第２キャパシタ２は、図１４に示すコイルの場合と同様に、インダクタとキャパシタが並列に接続された並列回路が第２キャパシタ２の代わりに配置されてもよい。

図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図２６に示す。このＲＦコイルは、直線状導体３０の数が１２本であり、第１キャパシタ１が１０個、第２キャパシタ２が２個配置されている点が、図２３に示すコイルと異なる。

直線状導体３０の数が１２本の場合、給電点５に対して時計回りに４５度または２５５度の角度の位置には直線状導体３０が存在しないため、第２キャパシタ２を配置することができない。しかしながら、給電点５に対して時計回りに４５度または２５５度の角度の位置を挟んで配置された２本の直線状導体３０上にそれぞれ第２キャパシタ２を配置し、第２キャパシタ２の容量を調整することで、実質的に、給電点５に対して時計回りに４５度または２５５度の角度の位置に第２キャパシタ２を配置した場合と同様に円偏波磁界を発生することができる。
したがって、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の直線状導体３０の数が１２本の倍数の場合であっても、第２キャパシタ２を複数配置することで、円偏波磁界を効率よく発生することが可能である。

図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の変更例を図２７に示す。このＲＦコイルは、図２３に示す第２キャパシタ２の代わりに、第１キャパシタ１の値Ｃ_１より大きい容量を有する第３キャパシタ３を有する点と、図２７（ｂ）に示すように、第３キャパシタ３が、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回り方向に実質的に４５度離れた位置に配置される点が、図２３の実施の形態と異なる。ここで実質的に４５度とは、製造誤差の範囲を含むものである。

このコイルの第３キャパシタ３の値（Ｃ_３）は、第１キャパシタ１の値（Ｃ_１）と次式を満たすように調整されている。

（数１４）

なお、Ｑ_ＲＦは、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の共振周波数f_cにおけるＱ値である。また、Ｑ値は正の値をとるため、Ｃ_１＜Ｃ_３となる。

図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の寸法が、例えば、直径３０ｃｍ、長さ３０ｃｍ、ループ導体２８、２９および直線状導体３０の直径が５ｍｍであり、共振周波数f_c＝６４ＭＨｚにおけるコイルのＱ値が５０の場合、第１キャパシタ１および第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_３）は、それぞれ、８．８ｐＦ、１０．２ｐＦである。

図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、第１キャパシタ１の値Ｃ_１より大きい容量を有する第３キャパシタ３が、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回り方向に４５度離れた位置に配置されている。よって、このコイルに給電点５を通して高周波電圧を印加した場合、図２７（ｂ）に示すように、共振によりコイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第２のキャパシタ２とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸と直交する平面に平行かつ第１の方向と直交する第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より低くなる。

このとき、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２の間に第３共振周波数ｆ_３が生じる。図２７に示すコイルの場合、第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１が第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より低いため、第３共振周波数ｆ_３においてコイルが発する高周波磁界は、位相がθだけ進んだ第１直線偏波磁界と位相がθだけ遅れた第２直線偏波磁界の重ね合わせとなる。その結果、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５に発生する第１直線偏波磁界と第２直線偏波磁界は、ベクトルを用いて図２８のように表すことができる。ベクトルのみに注目すると、図２８と図８（ａ）は同じベクトル配置であり、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、位相θ＝４５度のときに、時計回りの円偏波磁界ベクトルのみが存在し、ＱＤ方式を用いて鳥かご型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同様に、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を発生する。

共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚにおいて、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が時計回りの円偏波磁界を最も強く発生する場合の、第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１，Ｃ_３）の関係を電磁界シミュレーションから求めた。第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値の比（Ｃ_３／Ｃ_１）とコイルのＱ値Ｑ_ＲＦとの関係を図２９（ａ）に示す。第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値の比（Ｃ_３／Ｃ_１）はＱ値Ｑ_ＲＦが大きくなるにつれて増加しＣ_３／Ｃ_１＝１に漸近する傾向を示した。そこで、Ｑ_ＲＦ→０のときＣ_３／Ｃ_１＝∞、Ｑ_ＲＦ→∞のときＣ_３／Ｃ_１＝１を満たすＱ_ＲＦを変数とする関数を用いてフィッティングを行ったところ、式（１４）で表される関係式が最もシミュレーションから求めた値に近い値を示した。また、共振周波数ｆ_ｃ＝１２８ＭＨｚの場合で電磁界シミュレーションから求めたキャパシタの値に対しても、式（１４）を適用した結果、共振周波数ｆ_ｃ＝６４ＭＨｚの場合と同様によい一致が見られた。したがって、式（１４）を用いることによって、第３キャパシタ３の値が第１キャパシタ１の値より大きい鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が最も効率的に円偏波磁界を発生する第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値の比を求めることができる。

また、鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５が発生する円偏波磁界の強度が最大値の９５％以上となる、第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１，Ｃ_３）の条件を電磁界シミュレーションから求めたところ、図２９（ｂ）に示すように、第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_３）が以下の式を満たす条件であればよいことが示された。

（数１５）

以上から、図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５は、第３キャパシタ３が給電点５に対して反時計回りに４５度の角度をなすように配置され、第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_３）は、それらの比（Ｃ_３／Ｃ_１）が式（１５）を満たすように選ばれ、かつ第１キャパシタ１の値Ｃ_１が、共振周波数ｆ_ｃにおいて共振するように調整されることで、最も効率的に円偏波磁界を発生し、望ましくは式（１４）を満たすように第１キャパシタ１と第３キャパシタ３の値（Ｃ_１、Ｃ_３）を選ぶことで最も効率的に円偏波磁界が発生する。その結果、図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様の効果が得られる。

なお、図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５において、第３キャパシタ３は給電点５に対して反時計回りに２２５度の角度をなすように配置されても、図２７（ｂ）に示す２つの直線偏波磁界の位置関係は変わらないため、図２７に示すコイルと同様の動作を行うことが可能である。

また、第３キャパシタ３は、図２０に示すコイルの場合と同様に、インダクタとキャパシタが直列に接続された直列回路が第３キャパシタ３の代わりに配置されてもよい。
また、図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の直線状導体３０の数が１２本の倍数の場合、給電点５に対して反時計回りに４５度または２５５度の角度の位置に隣接した２本の直線状導体３０上にそれぞれ第３キャパシタ３を配置し、第３キャパシタ３の容量を調整することで、実質的に、給電点５に対して反時計回りに４５度または２５５度の角度の位置に第３キャパシタ３を配置した場合と同様に円偏波磁界を発生することができる。

なお、本実施例において、キャパシタは直線状導体３０の上にのみ配置されているが、ループ導体２８，２９の上に第４キャパシタ４を配置することができる。このとき、第１キャパシタ１および第２キャパシタ２、第３キャパシタ３の値が変化するが、動作原理は同じである。よって、図２３または図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５のループ導体２８，２９の上に第４キャパシタ４が配置されたコイルは、円偏波磁界を発生することができる。

本発明の第３の実施の形態であるＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１を説明する。本実施の形態のＲＦコイルも送信用または受信用ＲＦコイルとして用いられる。図３０は、本コイルの構成を示す図である。このＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１は、図３０（ａ）に示すように、円筒導体４６の内側に、円筒導体４６の軸に実質的に平行な複数（図３０では８本）の実質的に直線状態の直線状導体４７が円筒導体４６の内側表面から一定の距離で円周方向に実質的に等間隔に配置され、その両端が円筒導体４６の内側に接続部導体を介して接続されている。直線状導体４７と円筒導体４６とを接続する接続部導体には、このコイルが磁気共鳴周波数で共振するように、複数の第１キャパシタ１と第２キャパシタ２が挿入され、給電点５は第１キャパシタ１に配置されている。

このとき、第２キャパシタ２は、図３０（ｂ）に示すように、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５からＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１の中心軸１３に対して時計回り方向に実質的に４５度離れた位置に配置される。ここで実質的に４５度とは、製造誤差の範囲を含むものである。

なお、座標軸１２のｚ軸の方向と磁気共鳴撮像装置のマグネット１０１が発生する静磁場１００の向きは同方向とする。また、図３０（ａ）に示す円筒導体４６は、内部の複数の直線状導体４７の位置関係が分かるように、円筒導体４６の側面が透明なものとして記載しているが、実際には円筒導体４６の側面は導体で覆われている。また、図３０（ａ）では、円筒導体４６および直線状導体４７自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。また、送信用ＲＦコイル１０７と受信用ＲＦコイル１１４として用いる場合は、本コイルのキャパシタに、ＰＩＮダイオードとインダクタが直列接続された回路が並列に接続され、磁気結合防止信号により制御される磁気結合防止回路が付加されるが省略してある。

本実施の形態のコイルにおける第１キャパシタ１および第２キャパシタ２の値（Ｃ_１、Ｃ_２）は、このコイルがある元素の磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、コイルの共振周波数f_cが、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数ｆ_Ｈ＝６４ＭＨｚである場合を例に説明する。

第２キャパシタ２の値Ｃ_２は、第１キャパシタ１の値Ｃ_１より小さくなるように調整されるとともに、かつ図３０に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１が共振周波数f_cで共振するように調整される。

次に、図３０に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１が送信コイルとして動作する場合を例に説明する。

高周波磁場発生器１０６から送信された共振周波数f_cを中心周波数とする高周波電圧が給電点５を介してＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１に印加される。ＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１は、直線状導体４７に配置された複数のキャパシタのうち、第２キャパシタ２の値だけが第１キャパシタ１より小さい値を有している。このとき、ＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第２のキャパシタ２とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸と直交する平面に平行かつ第１の方向と直交する第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高くなる。このとき、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２の間に第３共振周波数ｆ_３が生じる。図３０に示すコイルの場合、第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１が第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より高いため、第３共振周波数ｆ_３においてコイルが発する高周波磁界は、位相がθだけ遅れた第１直線偏波磁界と位相がθだけ進んだ第２直線偏波磁界の重ね合わせとなる。その結果、ＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１に発生する第１直線偏波磁界と第２直線偏波磁界は、ベクトルを用いて図３１のように表すことができる。ベクトルのみに注目すると、図３１と図８（ａ）は同じベクトル配置であり、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、位相θ＝４５度のときに、時計回りの円偏波磁界ベクトルのみが存在し、ＱＤ方式を用いてＴＥＭ型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同様に、ＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１が時計回りの円偏波磁界を発生する。

上述してきたように、本実施の形態のＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１も、一つの給電点で円偏波磁界が発生可能なＲＦコイルとして動作することが可能であり、第１の実施例に示した鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５と同様の効果が得られる。また、ＴＥＭ型コイルは、鳥かご型コイルと比べて、より高い周波数でも高効率で高周波磁場を照射し、高感度で磁気共鳴信号を検出することができるため、本実施の形態によって、３Ｔ以上のより高い磁場強度においても、ＲＦコイルとして安定に動作することができる。

なお、図３０に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１において、第２キャパシタ２は給電点５に対して時計回りに２２５度の角度をなすように配置されても、図３０（ｂ）に示す２つの直線偏波磁界の位置関係は変わらないため、図３０に示すコイルと同様の動作を行うことが可能である。

また、第２キャパシタ２は、図１４に示すコイルの場合と同様に、インダクタとキャパシタが並列に接続された並列回路が第２キャパシタ２の代わりに配置されてもよい。

図３０に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１の変更例を図３２に示す。このＲＦコイルは、図３０に示す第２キャパシタ２の代わりに、第１キャパシタ１の値Ｃ_１より大きい容量を有する第３キャパシタ３を有する点と、図３２（ｂ）に示すように、第３キャパシタ３が、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において給電点５から鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の中心軸に対して反時計回り方向に４５度離れた位置に配置される点が、図３０の実施の形態と異なる。

高周波磁場発生器１０６から送信された共振周波数f_cを中心周波数とする高周波電圧が給電点５を介してＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１に印加されると、ＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１は、直線状導体４７に配置された複数のキャパシタのうち、第２キャパシタ２の値だけが第１キャパシタ１より大きい値を有しているため、ＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１には共振により、コイルの中心軸１３と直交する平面に平行かつ第３のキャパシタ３とコイルの中心軸を結ぶ第１の方向１４と、コイルの中心軸と直交する平面に平行かつ第１の方向と直交する第２の方向１５の２方向に周波数の異なる２つの直線偏波磁界が発生し、第１の方向１４に発生する第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１は、第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より低くなる。このとき、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、第１共振周波数ｆ_１と第２共振周波数ｆ_２の間に第３共振周波数ｆ_３が生じる。図３２に示すコイルの場合、第１直線偏波磁界の第１共振周波数ｆ_１が第２の方向１５に発生する第２直線偏波磁界の第２共振周波数ｆ_２より低いため、第３共振周波数ｆ_３においてコイルが発する高周波磁界は、位相がθだけ進んだ第１直線偏波磁界と位相がθだけ遅れた第２直線偏波磁界の重ね合わせとなる。よって、給電点５と第３キャパシタ３との位置関係から、図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５の場合と同様に、位相θ＝４５度のときに、時計回りの円偏波磁界ベクトルのみが存在し、ＱＤ方式を用いてＴＥＭ型ＲＦコイルに円偏波高周波磁界を発生させる場合と同様に、図３２に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１が時計回りの円偏波磁界を発生する。したがって、図３０に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１と同様の効果が得られる。

なお、図３２に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル３１において、第３キャパシタ３は給電点５に対して反時計回りに２２５度の角度をなすように配置されても、図３２（ｂ）に示す２つの直線偏波磁界の位置関係は変わらないため、図３２に示すコイルと同様の動作を行うことが可能である。

また、第３キャパシタ３は、図２０に示すコイルの場合と同様に、インダクタとキャパシタからなる直列回路９が第３キャパシタ３の代わりに配置されてもよい。

図３３に、本発明の第４の実施の形態である２重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０の構成を示す。２重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０は、図３３（ａ）に示すように２つのループ導体２８、２９がループ面に垂直な軸を共通の軸として対向して配置され、ループ導体２８、２９の軸方向に平行な複数（図３３では８本）の直線状導体３０で接続されている。これら複数の直線状導体３０には、このコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するように、複数の第１二重同調回路１０と第２二重同調回路１１が挿入されている。第１二重同調回路１０および第２二重同調回路１１は、図３３（ｂ）に示すような、キャパシタ３４とインダクタ３３で構成される並列共振回路３５がキャパシタ３６に直列接続された回路と、キャパシタ３２で構成される。

また、本コイルは、第１二重同調回路１０に配置される、第１共鳴周波数ｆ_ｃ１の信号を給電する第１給電点２３と第２共鳴周波数の信号ｆ_ｃ２を給電する第２給電点２４を有し、図３３（ａ）に示すように、第２給電点２４は、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において第１給電点２３からコイルの中心軸に対して反時計回り方向に９０度離れた位置に配置される。また、第２二重同調回路１１は、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において第１給電点２３からコイルの中心軸１３に対して時計回り方向に４５度離れた位置に配置される。

本実施の形態のコイルにおける第１二重同調回路１０および第２二重同調回路１１を構成するキャパシタ３２、３４、３６およびインダクタ３３は、このコイルが２つの磁気共鳴周波数で共振するために、それぞれ適切な値となるように調整されている。以下、２つの共鳴周波数のうち、周波数が高い方の第１共鳴周波数ｆ_ｃ1が、磁場強度１．５Ｔにおける水素原子核の磁気共鳴周波数６４ＭＨｚであり、周波数が低い方の第２共振周波数ｆ_ｃ2が磁場強度１．５Ｔにおけるフッ素の磁気共鳴周波数６０ＭＨｚである場合を例に説明する。

このとき、第１二重同調回路１０は、第１共鳴周波数ｆ_ｃ１においてＣ_ｃ１の大きさの容量を示すとともに第２共鳴周波数ｆ_ｃ２においてＣ_ｃ２の大きさの容量を示すように調整されている。また、第２二重同調回路１１は、第１共鳴周波数ｆ_ｃ１においてＣ_ｃ３の大きさの容量を示すとともに第２共鳴周波数ｆ_ｃ２においてＣ_ｃ４の大きさの容量を示すように調整されている。Ｃ_ｃ１、Ｃ_ｃ２、Ｃ_ｃ３、Ｃ_ｃ４は、Ｃ_ｃ４＞Ｃ_ｃ２＞Ｃ_ｃ１＞Ｃ_ｃ３を満たし、Ｃ_ｃ３／Ｃ_ｃ１が、Ｃ_ｃ３＝Ｃ_２、Ｃ_ｃ１＝Ｃ_１として式（１２）を、Ｃ_ｃ４／Ｃ_ｃ２が、Ｃ_ｃ４＝Ｃ_３、Ｃ_ｃ２＝Ｃ_１として式（１４）を満たすように、第１二重同調回路１０および第２二重同調回路１１のインダクタ３３およびキャパシタ３２、３４，３６により調整される。

なお、図３３では、ループ導体２８、２９および直線状導体３０自体が持つインダクタンスの表記は省略してある。また、送信用ＲＦコイル１０７と受信用ＲＦコイル１１４として用いる場合は、本コイルのキャパシタに、ＰＩＮダイオードとインダクタが直列接続された回路が並列に接続され、磁気結合防止信号により制御される磁気結合防止回路が付加されるが省略してある。

次に、図３３に示す二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０が送信コイルとして動作する場合を例に説明する。

まず、高周波磁場発生器１０６から送信された第１共鳴周波数f_c１を中心周波数とする高周波電圧が第１給電点２３を介して二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０に印加される場合、第１二重同調回路１０はＣ_ｃ１の値を有するキャパシタとして、第２二重同調回路１１はＣ_ｃ３の値を有するキャパシタとして動作する。このとき、Ｃ_ｃ１より値が小さいＣ_ｃ３が、第１給電点２３からコイルの中心軸に対して時計回り方向に４５度の位置に配置され、Ｃ_ｃ３／Ｃ_ｃ１が式（１２）を満たしているため、このコイルは、図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５と同じ構成となる。よって、このコイルは、第１共鳴周波数f_c１において円偏波磁界を発生する。

また、高周波磁場発生器１０６から送信された第２共鳴周波数f_c２を中心周波数とする高周波電圧が第２給電点２４を介して二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０に印加される場合、第１二重同調回路１０はＣ_ｃ２の値を有するキャパシタとして、第２二重同調回路１１はＣ_ｃ４の値を有するキャパシタとして動作する。このとき、Ｃ_ｃ２より値が大きいＣ_ｃ４が、第２給電点２４からコイルの中心軸に対して反時計回り方向に２２５度の位置に配置され、Ｃ_ｃ４／Ｃ_ｃ２が式（１４）を満たしているため、このコイルは、図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５と同じ構成となる。よって、このコイルは、第２共鳴周波数f_c２において円偏波磁界を発生する。したがって、図３３に示す２重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０は、第１および第２共鳴周波数（f_c１、f_c２）において円偏波磁界を発生することができる。

なお、本実施例では、第２二重同調回路１１が第１給電点２３からコイルの中心軸１３に対して時計回り方向に４５度離れた位置に配置された場合について記載したが、第２二重同調回路１１は、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において第１給電点２３からコイルの中心軸１３に対して時計回り方向に２２５度離れた位置に配置される場合においても、二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０に発生する２つの直線偏波磁界の位置関係は変化しないため、図３３に示す二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０と同様の動作が可能である。

上述してきたように、本実施の形態によれば、一つのコイルに対して２つの給電点を用いて、第１および第２共鳴周波数（f_c１、f_c２）において円偏波磁界を発生することができる。よって、従来では４つ必要であった給電点を半分に減らすことができ、送信系を構成する部品の数が半分以下に減少する。このため、送信系の調整が容易になるとともに製造コストを下げることができる。また、コイルへの給電点が１ヵ所であり、分配器、移相器を用いないため、部品のばらつきやコイルの機械的歪みによる直交性の低下や、分配器、移相器による位相ずれによるコイルのＳＮ比低下を抑えることができ、従来と比べてＲＦコイルの送信効率や受信感度が向上する。

図３３に示す重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０の変更例を図３４に示す。このＲＦコイルは、第２給電点２４が、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において第１給電点２３からコイルの中心軸に対して時計回り方向に９０度離れた位置に配置される点が、図３３の実施の形態と異なる。

高周波磁場発生器１０６から送信された第１共鳴周波数f_c１を中心周波数とする高周波電圧が第１給電点２３を介して図３４に示す二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０に印加される場合、第１二重同調回路１０はＣ_ｃ１の値を有するキャパシタとして、第２二重同調回路１１はＣ_ｃ３の値を有するキャパシタとして動作する。

このとき、Ｃ_ｃ１より値が小さいＣ_ｃ３が、第１給電点２３からコイルの中心軸に対して時計回り方向に４５度の位置に配置され、Ｃ_ｃ３／Ｃ_ｃ１が式（１２）を満たしているため、このコイルは、図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５と同じ構成となる。よって、このコイルは、第１共鳴周波数f_c１において円偏波磁界を発生する。

また、高周波磁場発生器１０６から送信された第２共鳴周波数f_c２を中心周波数とする高周波電圧が第２給電点２４を介して図３４に示す二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０に印加される場合、第１二重同調回路１０はＣ_ｃ２の値を有するキャパシタとして、第２二重同調回路１１はＣ_ｃ４の値を有するキャパシタとして動作する。

このとき、Ｃ_ｃ２より値が大きいＣ_ｃ４が、第２給電点２４からコイルの中心軸に対して反時計回り方向に４５度の位置に配置され、Ｃ_ｃ４／Ｃ_ｃ２が式（１４）を満たしているため、このコイルは、図２７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５と同じ構成となる。よって、このコイルは、第２共鳴周波数f_c２において円偏波磁界を発生する。したがって、図３４に示す２重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０は、第１および第２共鳴周波数（f_c１、f_c２）において円偏波磁界を発生することができ、図３３に示す２重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０と同じ効果を得ることができる。

なお、図３４に示す２重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０の例では、第２二重同調回路１１が第１給電点２３からコイルの中心軸１３に対して時計回り方向に４５度離れた位置に配置された場合について記載したが、第２二重同調回路１１は、静磁場１００の貫通する方向からみた断面において第１給電点２３からコイルの中心軸１３に対して時計回り方向に２２５度離れた位置に配置される場合においても、二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０に発生する２つの直線偏波磁界の位置関係は変化しないため、図３４に示す二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル２０と同様の動作が可能である。

また、本実施例では直線状導体３０に、第１二重同調回路１０および第２二重同調回路１１を配置した例について説明したが、同様に、ループ導体２８，２９に第１二重同調回路１０および第２二重同調回路１１を配置した場合や、図３０に示すＴＥＭ型コイルの複数の直線状導体４７に第１二重同調回路１０および第２二重同調回路１１を配置した場合においても、図３３の場合と同様に、第１および第２共鳴周波数（f_c１、f_c２）において円偏波磁界を発生することができる。

以上、実施例ごとに本発明について記載したが、本発明は以下の構成とすることもできる。
本発明のＲＦコイルは、一例として、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加されるＲＦコイルであって、前記静磁場の方向と実質的に垂直な少なくとも一つの断面に円周状に配置される複数のキャパシタを備え、前記複数のキャパシタは、複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１キャパシタの容量より容量の小さい少なくとも一つの第２キャパシタを含むことを特徴としている。

また、本発明のＲＦコイルは、一例として、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加されるＲＦコイルであって、前記静磁場の方向と実質的に垂直な少なくとも一つの断面に円周状に配置される複数のキャパシタを備え、前記複数のキャパシタは、複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１キャパシタの容量より容量が大きい少なくとも一つの第３キャパシタを含むことを特徴とするＲＦコイルである。

本発明のＲＦコイルは、前記第２キャパシタの代わりにインダクタとキャパシタで構成される並列回路が配置されてもよい。

また、本発明のＲＦコイルは、前記第３キャパシタの代わりにインダクタとキャパシタで構成される直列回路が配置されてもよい。

また、本発明のＲＦコイルは、具体的には、鳥かご型コイルやＴＥＭ型コイルなどの筒型コイルに適用できる。

鳥かご型コイルの場合、前記複数のキャパシタが前記複数の直線状導体にそれぞれ配置されている低域通過型鳥かご型コイルや、前記複数のキャパシタが少なくとも１つの前記ループ導体と複数の前記直線状導体との接続点の間にそれぞれ挿入されている高域通過型鳥かご型コイル、前記複数のキャパシタが少なくとも１つの前記ループ導体と複数の前記直線状導体との接続点の間および前記複数の直線状導体にそれぞれ挿入されている帯域通過型鳥かご型コイルに適用できる。

前記低域通過型鳥かご型コイルの場合、コイルのＱ値Ｑ_ＲＦと、前記第１キャパシタの容量Ｃ_１、前記第３キャパシタの容量Ｃ_３が、

の関係を有し、コイルのＱ値Ｑ_ＲＦと、前記第１キャパシタの容量Ｃ_１、前記第２キャパシタの容量Ｃ_２が、

の関係を有するものであってもよい。
前記高域通過型鳥かご型コイルの場合、コイルのＱ値Ｑ_ＲＦと、前記第１キャパシタの容量Ｃ_１、前記第３キャパシタの容量Ｃ_３が、

の関係を有し、コイルのＱ値Ｑ_ＲＦと、前記第１キャパシタの容量Ｃ_１、前記第２キャパシタの容量Ｃ_２が、

の関係を有するものであってもよい。

本発明のＲＦコイルは、前記第２キャパシタが、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に４５度程度もしくは２２５度程度離れた位置に配置されてもよい。なお、程度とは、製造誤差による角度の誤差範囲のことである。

本発明のＲＦコイルは、前記第３キャパシタが、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に４５度程度もしくは２２５度程度離れた位置に配置されてもよい。なお、程度とは、製造誤差による角度の誤差範囲のことである。

本発明のＲＦコイルは、一例として、筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加され、磁気共鳴周波数が異なる第１元素及び第２元素の各々に対応する第１共振周波数及び第２共振周波数で共振する２重同調ＲＦコイルであって、前記静磁場の方向と実質的に垂直な少なくとも一つの断面に円周状に配置される複数の二重同調回路を備え、第１共振周波数の信号を給電する第１給電点と第２共振周波数の信号を給電する第２給電点を有し、前記第２給電点は、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に９０度離れた位置に配置され、前記複数の二重同調回路は、前記第１共振周波数が前記第２共振周波数より高いときに、前記第１共振周波数における第１容量が前記第２共振周波数における第２容量より小さい値を示す複数の第１二重同調回路と、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１共振周波数において前記第１容量より小さい容量を示し、前記第２共振周波数において前記第２容量より大きい容量を示す第２二重同調回路を含んでもよい。

また、本発明のＲＦコイルは、一例として、筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加され、磁気共鳴周波数が異なる第１元素及び第２元素の各々に対応する第１共振周波数及び第２共振周波数で共振する２重同調ＲＦコイルであって、前記静磁場の方向と実質的に垂直な少なくとも一つの断面に円周状に配置される複数の二重同調回路を備え、第１共振周波数の信号を給電する第１給電点と第２共振周波数の信号を給電する第２給電点を有し、前記第２給電点は、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に９０度離れた位置に配置され、前記複数の二重同調回路は、前記第１共振周波数が前記第２共振周波数より高いときに、前記第１共振周波数における第１容量が前記第２共振周波数における第２容量より小さい値を示す複数の第１二重同調回路と、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記第１給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１共振周波数において前記第１容量より小さい容量を示し、前記第２共振周波数において前記第２容量より大きい容量を示す第２二重同調回路を含んでもよい。

本発明の磁気共鳴撮像装置は、一例として、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記高周波磁場を検査対象に印加する送信用コイルと、検査対象からの磁気共鳴信号を検出する受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段と、を備え、送信用または受信用コイルの少なくとも一方のコイルとして、上述した本発明のＲＦコイルを用いてもよい。この場合、本発明のＲＦコイルは、複数のキャパシタに、計測対象としている磁気共鳴信号の磁気共鳴周波数で開放状態となるデカップリング回路が接続されているものを用いてもよい。

磁気共鳴撮像装置の概観図である。 第１の実施例を示す磁気共鳴撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 第１の実施例を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの構成図である。 第１の実施例を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 キャパシタの値が１箇所だけ他と異なる鳥かご型ＲＦコイルの構成図である。 抵抗を有する並列共振回路の複素インピーダンスの周波数特性を示す図である。 鳥かご型円偏波ＲＦコイル２５のインピーダンスと位相の周波数特性を示す図である。 第１の実施例を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルが発生する円偏波磁界のベクトル図と強度の位相特性を示す図である。 第１の実施例を示す給電点と第２キャパシタの位置関係の条件を満たさない鳥かご型円偏波ＲＦコイルが発生する円偏波磁界のベクトル図と強度の位相特性を示す図である。 電磁界シミュレーションにより求めた第１キャパシタ１と第２キャパシタ２の値の比（Ｃ_２／Ｃ_１）とコイルのＱ値との関係を示す図である。 第１の実施例を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 第１の実施例を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルにおいて、給電点と第２キャパシタのなす角度とコイルが発する円偏波磁界強度の関係を示す図である。 図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの他の変形例を示す図である。 図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの他の変形例を示す図である。 図１４に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルが発生する円偏波磁界のベクトル図である。 図１４に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルにおける第１キャパシタと第３キャパシタの値の比（Ｃ_３／Ｃ_１）とコイルのＱ値との関係を示す図である。 図１４に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 図１２に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの他の変形例を示す図である。 図１２に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの他の変形例を示す図である。 図３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 図１７に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルが発生する円偏波磁界のベクトル図である。 第２の実施例を示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの構成図である。 図１９に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルが発生する円偏波磁界のベクトル図である。 図１９に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルにおける第１キャパシタと第２キャパシタの値の比（Ｃ_２／Ｃ_１）とコイルのＱ値との関係を示す図である。 図１９に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 図１９に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルの他の変形例を示す図である。 図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルが発生する円偏波磁界のベクトル図である。 図２３に示す鳥かご型円偏波ＲＦコイルにおける第１キャパシタと第３キャパシタの値の比（Ｃ_３／Ｃ_１）とコイルのＱ値との関係を示す図である。 第３の実施例を示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイルの構成図である。 図２６に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイルが発生する円偏波磁界のベクトル図である。 図２６に示すＴＥＭ型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 第４の実施例を示す二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイルの構成図である。 図２９に示す二重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイルの変形例を示す図である。 従来の送信用および受信用鳥かご型ＲＦコイルと送信器・受信器との接続関係を示す図である。

符号の説明

１ 第１キャパシタ
２ 第２キャパシタ
３ 第３キャパシタ
４ 第４キャパシタ
５ 給電点
６ ピックアップコイル
７ 並列回路
８、２１、３２、３４、３６、３７、３９ キャパシタ
９ 直列回路
１０ 第１二重同調回路
１１ 第２二重同調回路
１２ 座標軸
１３ コイルの中心軸
１４ 第１の方向
１５ 第２の方向
１６、３５ 並列共振回路
１７ 時計回りの円偏波磁界ベクトル
１８ 反時計回りの円偏波磁界ベクトル
１９ 接続点
２０ ２重同調鳥かご型円偏波ＲＦコイル
２２ 非対称キャパシタ
２３ 第１給電点
２４ 第２給電点
２５ 鳥かご型円偏波ＲＦコイル
２６ 鳥かご型ＲＦコイル
２７、３３、４９ インダクタ
２８，２９ ループ導体
３０ 直線状導体
３１ ＴＥＭ型円偏波ＲＦコイル
３８ ループ面
４６ 円筒導体
４７ 直線状導体
１００ 静磁場
１０１ 静磁場を発生するマグネット
１０２ 傾斜磁場を発生するコイル
１０３ 検査対象
１０４ シーケンサ
１０５ 傾斜磁場電源
１０６ 高周波磁場発生器
１０７ 送信用ＲＦコイル
１０８ 受信器
１０９ 計算機
１１０ ディスプレイ
１１１ 記憶媒体
１１２ シムコイル
１１３ シム電源
１１４ 受信用ＲＦコイル
１１５ 磁気結合防止回路駆動装置
１１６ 送受信用ＲＦコイル
３０１ テーブル。

Claims (11)

1. 筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加され、内部に円偏波磁界を発生し、もしくは検出するための高周波コイルであり、
   前記円筒形状を形成するループ状の第１導体、ループ状の第２導体、及び前記第１導体と前記第２導体との各々に接続される前記円筒形状の中心軸と並行な複数の第３導体を有し、
   外部から給電信号を受信する一つの給電点が、前記第１導体の１か所、もしくは前記複数の第３導体のうちの一つに設けられ、
   複数のキャパシタが、前記第１および第２導体上の前記複数の第３導体との接続点の間に、もしくは前記複数の第３導体にそれぞれ分散して、円周状に挿入され、
   前記複数のキャパシタは、第１容量を有する複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１容量より小さい第２容量を有する少なくとも一つの第２キャパシタとを含むことを特徴とする高周波コイル。
2. 前記複数のキャパシタは記第１および第２導体上の前記複数の第３導体との接続点の間に各々挿入され、前記高周波コイルのＱ値ＱＲＦと、前記第１キャパシタの
   容量Ｃ _１ 、前記第２キャパシタの容量Ｃ _２ は、
   

   

   の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波コイル。
3. 前記複数のキャパシタは前記複数の第３導体にそれぞれ分散して円周状に挿入され、前記高周波コイルのＱ値Ｑ _ＲＦ と、前記第１キャパシタの容量Ｃ _１ 、前記第２キャパシタの容量Ｃ _２ は、
   

   

   の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波コイル。
4. 前記複数のキャパシタは、さらに記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１容量より大きい第３容量を有する少なくとも一つの第３キャパシタとを含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波コイル。
5. 前記第２キャパシタに代えて、前記第１容量より小さい第２容量を実質的に実現するインダクタとキャパシタの並列回路が挿入されることを特徴とする請求項１に記載の高周波コイル。
6. 筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加され、内部に円偏波磁界を発生し、もしくは検出するための高周波コイルであり、
   前記円筒形状を形成するループ状の第１導体、ループ状の第２導体、及び前記第１導体と前記第２導体との各々に接続される前記円筒形状の中心軸と並行な複数の第３導体を有し、
   外部から給電信号を受信する一つの給電点が、前記第１導体の１か所、もしくは前記複数の第３導体のうちの一つに設けられ、
   複数のキャパシタが、前記第１および第２導体上の前記複数の第３導体との接続点の間に、もしくは前記複数の第３導体にそれぞれ分散して、円周状に挿入され
   前記複数のキャパシタは、第１容量を有する複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた前記断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１容量より大きい第３容量を有する少なくとも一つの第３キャパシタとを含む高周波コイル。
7. 前記複数のキャパシタは記第１および第２導体上の前記複数の第３導体との接続点の間に各々挿入され、前記高周波コイルのＱ値ＱＲＦと、前記第１キャパシタの容量Ｃ _１ 、前記第３キャパシタの容量Ｃ _３ は、
   

   

   の関係を有することを特徴とする請求項６に記載の高周波コイル。
8. 前記複数のキャパシタは前記複数の第３導体にそれぞれ分散して円周状に挿入され、前記高周波コイルのＱ値Ｑ _ＲＦ と、前記第１キャパシタの容量Ｃ _１ 、前記第３キャパシタの容量Ｃ _３ は、
   

   

   の関係を有することを特徴とする請求項６に記載の高周波コイル。
9. 前記第３キャパシタに代えて、前記第１容量より大きい第３容量を実質的に実現するインダクタとキャパシタの直列回路が挿入されることを特徴とする請求項６に記載の高周波コイル。
10. 筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加され、内部に円偏波磁界を発生し、もしくは検出するための高周波コイルであり、
    前記円筒形状を形成する円筒状導体と、
    前記円筒状導体の内側で前記円筒状導体沿って実質的に等間隔に配置され、前記円筒状導体の軸と実質的にそれぞれ平行であり、かつ各々の両端部がそれぞれ接続導体を介して前記円筒状導体に接続される複数の直線状導体と、
    前記接続導体に各々が挿入された複数のキャパシタとを有し、
    外部から給電信号を受信する一つの給電点が、前記複数のキャパシタのうちの一つに設けられ、
    前記複数のキャパシタは、第１容量を有する複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１容量より小さい第２容量を有する少なくとも一つの第２キャパシタとを含むことを特徴とする高周波コイル。
11. 筒型形状を有し、前記筒型形状の中心軸の方向と実質的に同一の方向に静磁場が印加され、内部に円偏波磁界を発生し、もしくは検出するための高周波コイルであり、
    前記円筒形状を形成する円筒状導体と、
    前記円筒状導体の内側で前記円筒状導体沿って実質的に等間隔に配置され、前記円筒状導体の軸と実質的にそれぞれ平行であり、かつ各々の両端部がそれぞれ接続導体を介して前記円筒状導体に接続される複数の直線状導体と、
    前記接続導体に各々が挿入された複数のキャパシタとを有し、
    外部から給電信号を受信する１つの給電点が、前記複数のキャパシタのうちの一つに設けられ、
    前記複数のキャパシタは、第１容量を有する複数の第１キャパシタと、前記静磁場の貫通する方向からみた断面において前記給電点から前記筒型形状の中心に対して反時計方向に２２．５度以上６７．５度以下もしくは２０２．５度以上２４７．５度以下離れた位置に配置され、かつ前記第１容量より大きい第３容量を有する少なくとも一つの第３キャパシタとを含むことを特徴とする高周波コイル。

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