JP5705884B2 - Ｒｆコイル及び磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）技術に関し、特に、複数の核種の核磁気共鳴画像の撮影に用いる高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルに関する。

ＭＲＩ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。通常ＭＲＩでは、水素原子核（¹Ｈ）が生成する磁気共鳴信号を計測対象としているが、ＭＲＩはフッ素（¹⁹Ｆ）、燐（³¹Ｐ）、ナトリウム（²³Ｎａ）、炭素（¹³Ｃ）等の多核種の核磁気共鳴信号の計測も可能である。

例えば、異なる複数種類の原子核の核磁気共鳴信号による画像を同時に得るには、原子核を励起させる高周波磁場を照射するとともに、核磁気共鳴信号を検出するＲＦコイルを、複数の各原子核の核磁気共鳴信号の周波数（磁気共鳴周波数）に同調させる必要がある。このようなコイルを多重同調ＲＦコイルという。特に、２種の原子核の核磁気共鳴信号を受信可能なＲＦコイルを２重同調ＲＦコイルという（例えば、特許文献１参照）。

一般的にＲＦコイルには、微弱な信号を扱うため、高い信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が求められている。これに応えるため、複数のＲＦコイルを配置して、その複数のＲＦコイルを同時に駆動させる多素子型ＲＦコイルがある。

多素子型ＲＦコイルの一つに、複数のＲＦコイルを併設して同時に受信するフェーズドアレイコイル（Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ｃｏｉｌ）がある。

多素子型ＲＦコイルでは、各ＲＦコイル間に、主として磁気的な相互誘導による磁気結合が発生する。この磁気結合は画像アーチファクトなどを引き起こす。よってこれを防止または抑制する必要がある。磁気結合防止または抑制（以下、磁気結合除去と呼ぶ。）には、例えば、以下の２手法がある。

第一の磁気結合除去手法は、複数のＲＦコイルの高周波を送受信するコイル部の一部を互いにオーバラップさせて配置する手法である。この手法では、オーバラップさせる量を適宜に調整することで、隣接した２個のＲＦコイル間の磁気的な相互誘導を除去できる。

第二の磁気結合除去手法は、低入力インピーダンスの前置増幅器を用いる手法である（例えば、非特許文献１参照）。この手法は、低入力インピーダンスの前置増幅器とＲＦコイルの間を結ぶインダクタンスと、ＲＦコイルのマッチングコンデンサとが磁気共鳴周波数で並列共振する条件に設定することで、コイル部の両端に高インピーダンスを提供する。これにより、コイルに流れる磁気共鳴周波数の電流が低減し、コイル間の磁気的な相互誘導を除去することができる。

第一の磁気結合除去手法は、ＲＦコイルの配置の自由度が低く、磁気結合除去と受信感度向上とを両立させる最適な配置に調整することが難しい。また、第二の磁気結合除去手法は、第一の磁気結合除去手法と比べると除去能力が低い。特に、隣接したＲＦコイルのように強い磁気結合が生じている場合、除去機能は十分ではない。従って、フェーズドアレイコイルでは、一般に上記方法を併用し、磁気結合を除去する。

特開２００８−２９５７３７号公報

Ｒｏｅｍｅｒ ＰＢ他著、「ＮＭＲ フェーズドアレイ（Ｔｈｅ ＮＭＲ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ）」、ジャーナル オブ マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９９０、１６、ｐ．１９２−２２５

しかしながら、フェーズドアレイコイルを構成するＲＦコイルとして多重同調ＲＦコイルを用いる場合は、上記の第二の磁気結合防止手法を用いることができない。これは、第二の磁気結合防止手法が一つの周波数でしかコイル部の両端に高インピーダンスを提供できないためである。

従って、複数の多重同調ＲＦコイルを併設した多素子型多重同調ＲＦコイルを用いる場合、各多重同調ＲＦコイルの磁気結合を十分に除去できず、画質が劣化する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＭＲＩ装置の高周波信号を送信または受信するＲＦコイルとして、多素子型多重同調ＲＦコイルを用いる場合、ＲＦコイル間の磁気結合を十分に除去し、画質を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、ＭＲＩ装置の受信ＲＦコイルとして用いる多素子型多重同調ＲＦコイルを構成する各ＲＦコイルに、各ＲＦコイルが同調する各周波数において共振し、高インピーダンスを提供するコイル間磁気結合防止回路を設ける。コイル間磁気結合防止回路は、コイル部の両端から見た前置増幅器側の共振周波数と、前置増幅器に接続される直列共振回路の両端から見たコイル部側の共振周波数とが、共に各ＲＦコイルが共振する複数の周波数となるようインダクタとキャパシタとが調整される。

具体的には、磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルであって、複数の異なる共振周波数を有する多重同調ＲＦコイルを複数備え、前記各多重同調ＲＦコイルは、高周波信号を送信又は受信するコイル部と、前記コイル部に並列に接続され、他の多重同調ＲＦコイルとの磁気結合を防止するコイル間磁気結合防止回路と、を備え、前記コイル間磁気結合防止回路は、前記コイル部に並列に接続され、当該コイル間磁気結合防止回路を当該多重同調ＲＦコイルの各共振周波数で高インピーダンス化する同調回路と、前記同調回路の出力に接続される前置増幅器と、を備えることを特徴とするＲＦコイルを提供する。

また、送信ＲＦコイルと、受信ＲＦコイルと、送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段とを備える磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルシステムであって、前記受信ＲＦコイルは、前述のＲＦコイルであって、前記送信ＲＦコイルは、前記ＲＦコイルが備える多重同調ＲＦコイルの共振周波数の高周波信号を送信可能であって、前記送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段は、前記高周波信号送信時は前記多重同調ＲＦコイルそれぞれを開放し、前記核磁気共鳴信号受信時は前記送信ＲＦコイルを開放するよう制御することを特徴とするＲＦコイルシステムを提供する。

さらに、静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、高周波磁場を検査対象に印加する送信ＲＦコイルと、検査対象からの核磁気共鳴信号を受信する受信ＲＦコイルと、前記傾斜磁場印加手段、前記送信ＲＦコイルおよび前記受信ＲＦコイルの動作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、前記受信ＲＦコイルは、前述のＲＦコイルであることを特徴とする磁気共鳴撮像装置を提供する。

本発明によれば、ＭＲＩ装置の多素子型多重同調ＲＦコイルにおいて、多重同調ＲＦコイル間の磁気結合を十分に除去し、画質が向上する。

（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のＭＲＩ装置の外観図である。 第一の実施形態のＭＲＩ装置のブロック図である。 第一の実施形態の送信ＲＦコイル、受信ＲＦコイル、高周波磁場発生器、受信器、および、磁気結合防止回路駆動装置間の接続を説明するための説明図である。 （ａ）は、第一の実施形態の鳥かご型ＲＦコイルの構成を説明するための説明図であり、（ｂ）は、磁気結合防止回路の構成を説明するための説明図である。 第一の実施形態のフェーズドアレイコイルの構成を説明するための説明図である。 （ａ）は、第一の実施形態の２重同調表面コイルの構成を説明するための説明図であり、（ｂ）は、磁気結合防止回路の構成を説明するための説明図である。 従来の単同調表面コイルの構成を説明するための説明図である。 第一の実施形態の２重同調表面コイルの回路図である。 （ａ）は、第一の実施形態の２重同調表面コイルの等価回路の回路図であり、（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）に示す等価回路の一部の回路図である。 （ａ）および（ｂ）は、一般の直列共振回路の動作を説明するための説明図である。 （ａ）は図９（ｂ）に示す等価回路の回路図であり、（ｂ）および（ｃ）は、図９（ｂ）に示す等価回路の動作を説明するための説明図である。 第一の実施形態の２重同調表面コイルと従来コイルとの磁気結合除去性能の比較結果を示すグラフである。 第一の実施形態の２重同調鞍型コイルを説明するための説明図である。 第一の実施形態の２重同調蝶型コイルを説明するための説明図である。 第一の実施形態の２重同調ソレノイドコイルを説明するための説明図である。 第一の実施形態の２重同調表面コイルに同軸線路を挿入した例の回路図である。 （ａ）および（ｂ）は、第二の実施形態のＱＤコイルを説明するための説明図である。 第二の実施形態のＱＤコイルと受信器との接続を説明するための説明図である。 第一の実施形態の２重同調表面コイルに電波シールドを取り付ける例を説明するための説明図である。

＜＜第一の実施形態＞＞
本発明を適用した第一の実施形態を説明する。本実施形態では、受信ＲＦコイルとして各コイルが多重同調ＲＦコイルであるフェーズドアレイコイルを用いる。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

まず、本実施形態のＭＲＩ装置の全体構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置の外観図である。図１（ａ）は、ソレノイドコイルで静磁場を生成するトンネル型磁石を用いた水平磁場方式のＭＲＩ装置１００である。図１（ｂ）は、開放感を高めるために磁石を上下に分離したハンバーガー型（オープン型）の垂直磁場方式のＭＲＩ装置１００Ａである。これらのＭＲＩ装置１００、１００Ａは、検査対象１０３を載置するテーブル１０２を備える。本実施形態は、水平磁場方式のマグネット１１１を備えるＭＲＩ装置１００、および、垂直磁場方式のマグネット１１１Ａを備えるＭＲＩ装置１００Ａのいずれも適用可能である。

以下、水平磁場方式のマグネット１１１を有するＭＲＩ装置１００を例にあげて説明する。本実施形態では、これらの外観を有するＭＲＩ装置のいずれを用いることもできる。なお、これらは一例であり、本実施形態のＭＲＩ装置はこれらの形態に限定されるものではない。本実施形態では、装置の形態やタイプを問わず、公知の各種のＭＲＩ装置を用いることができる。

また、静磁場方向をｚ方向、それに垂直な２方向を、それぞれｘ方向およびｙ方向とする座標系９００を用いる。以下、本明細書の全図において同様とする。

図２はＭＲＩ装置１００の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、ＭＲＩ装置１００は、水平磁場方式のマグネット１１１、傾斜磁場コイル１１２、送信ＲＦコイル１１４、受信ＲＦコイル１１５と、傾斜磁場電源１２２と、シムコイル１１３、シム電源１２３と、高周波磁場発生器１２４と、受信器１２５と、磁気結合防止回路駆動装置１２６と、計算機１３０と、シーケンサ１３１と、記憶媒体１３２と、表示装置１３３と、を備える。１０２は、検査対象１０３を載置するテーブルである。

傾斜磁場コイル１１２は、傾斜磁場電源１２２に接続され、傾斜磁場を発生させる。シムコイル１１３は、シム電源１２３に接続され、磁場の均一度を調整する。送信ＲＦコイル１１４は、高周波磁場発生器１２４に接続され、検査対象１０３に高周波磁場を照射（送信）する。受信ＲＦコイル１１５は、受信器１２５に接続され、検査対象１０３からの核磁気共鳴信号を受信する。磁気結合防止回路駆動装置１２６は、送信ＲＦコイル１１４および受信ＲＦコイル１１５にそれぞれ接続される送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の磁気結合防止回路（不図示）に接続される。

シーケンサ１３１は、傾斜磁場電源１２２、高周波磁場発生器１２４、磁気結合防止回路駆動装置１２６に命令を送り、それぞれ動作させる。命令は、計算機１３０からの指示に従って送出する。また、計算機１３０からの指示に従って、受信器１２５で検波の基準とする磁気共鳴周波数をセットする。例えば、シーケンサ１３１からの命令に従って、高周波磁場が、送信ＲＦコイル１１４を通じて検査対象１０３に照射される。高周波磁場を照射することにより検査対象１０３から発生する核磁気共鳴信号は、受信ＲＦコイル１１５によって検出され、受信器１２５で検波が行われる。

計算機１３０は、ＭＲＩ装置１００全体の動作の制御、各種の信号処理を行う。例えば、受信器１２５で検波された信号をＡ／Ｄ変換回路を介して受信し、画像再構成などの信号処理を行う。その結果は、表示装置１３３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１３２に保存される。また、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シーケンサ１３１に命令を送出させる。さらに、静磁場均一度を調整する必要があるときは、シーケンサ１３１により、シム電源１２３に命令を送り、シムコイル１１３に磁場均一度を調整させる。

次に、本実施形態の送信ＲＦコイル１１４および受信ＲＦコイル１１５の詳細を説明する。本実施形態では、送信ＲＦコイル１１４として鳥かご型形状を有するＲＦコイル（鳥かご型ＲＦコイル）４００を使用し、受信ＲＦコイル１１５としてループ形状を有するＲＦコイル（表面コイル）を三つ並べたフェーズドアレイコイル５００を使用する場合を例にあげて説明する。

本実施形態では、送信ＲＦコイル１１４として用いる鳥かご型ＲＦコイル４００は、２つの核種の励起が可能な送信ＲＦコイルとし、受信ＲＦコイル１１５として用いるフェーズドアレイコイル５００は、鳥かご型ＲＦコイル４００が励起可能な２つの核種の核磁気共鳴信号を検出可能な２重同調ＲＦコイルにより構成されるものとする。

まず、送信ＲＦコイル１１４として用いる鳥かご型ＲＦコイル４００、受信ＲＦコイル１１５として用いるフェーズドアレイコイル５００、高周波磁場発生器１２４、受信器１２５、および、磁気結合防止回路駆動装置１２６の接続の詳細を、図３を用いて説明する。図３は、これらの接続を説明するためのブロック図である。

本図に示すように、鳥かご型ＲＦコイル４００は、その軸が、マグネット１１１の中心軸と同軸となるよう配置される。そして、フェーズドアレイコイル５００は、鳥かご型ＲＦコイル４００内に配置される。また、上述のように、鳥かご型ＲＦコイル４００は、高周波磁場発生器１２４に接続される。また、フェーズドアレイコイル５００は、受信器１２５に接続される。さらに、本実施形態では、鳥かご型ＲＦコイル４００は、フェーズドアレイコイル５００との磁気結合を防止する送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の磁気結合防止回路６４０（以下、単に磁気結合防止回路６４０と呼ぶ。）を備える。磁気結合防止回路６４０は、鳥かご型ＲＦコイル４００の直線導体に直列に挿入される。また、フェーズドアレイコイル５００は、鳥かご型ＲＦコイル４００との磁気結合を防止する送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の磁気結合防止回路６５０（以下、単に磁気結合防止回路６５０と呼ぶ。）を備える。磁気結合防止回路６５０は、フェーズドアレイコイル５００を構成する各表面コイルに直列に挿入される。磁気結合防止回路駆動装置１２６は、これらの磁気結合防止回路６４０および磁気結合防止回路６５０にそれぞれ接続される。

次に、本実施形態の送信ＲＦコイル１１４として用いる鳥かご型ＲＦコイル４００について図４を用いて説明する。本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル４００は、上述のように２重同調ＲＦコイルとして動作する。以後、照射する高周波信号の周波数を、それぞれ、第一の共振周波数ｆ₁および第二の共振周波数ｆ₂と呼ぶ。なお、第一の共振周波数ｆ₁は第二の共振周波数ｆ₂より小さいものとする（ｆ₁＜ｆ₂）。

図４（ａ）は、本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル４００の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル４００は、複数の直線導体４０１と、各直線導体４０１の端部を接続する端部導体４０２と、端部導体４０２に挿入されるキャパシタ４０３と、を備える。磁気結合防止回路６４０は、各直線導体４０１に直列に挿入される。また、本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル４００は、二つの入力ポート４１１、４１２を備える。第一のポート４１１は、第一の共振周波数ｆ₁の高周波信号を鳥かご型ＲＦコイル４００から照射するよう調整される。第二のポート４１２は、第二の共振周波数ｆ₂の高周波信号を鳥かご型ＲＦコイル４００から照射するよう調整される。

図４（ｂ）は、鳥かご型ＲＦコイル４００の直線導体４０１に挿入される磁気結合防止回路６４０の構成および磁気結合防止回路駆動装置１２６との接続を説明するための図である。磁気結合防止回路６４０は、ＰＩＮダイオード６４１と制御用信号線６４２を備え、ＰＩＮダイオード６４１は、直線導体４０１に直列に挿入され、制御用信号線６４２はＰＩＮダイオード６４１の両端に接続される。制御用信号線６４２は磁気結合防止回路駆動装置１２６に接続される。制御用信号線６４２には、高周波の混入を避けるため、チョークコイルが挿入される（不図示）。

ＰＩＮダイオード６４１は、通常は高抵抗（オフ）を示し、ＰＩＮダイオード６４１の順方向に流れる直流電流の値が一定値以上となると概ね導通状態（オン）となる特性を持つ。本実施形態ではこの特性を利用し、磁気結合防止回路駆動装置１２６から出力される直流電流によりＰＩＮダイオード６４１のオン／オフを制御する。すなわち、高周波信号送信時には、ＰＩＮダイオード６４１を導通状態とする制御電流を流し、鳥かご型ＲＦコイル４００を送信ＲＦコイル１１４として機能させ、核磁気共鳴信号受信時には、制御電流を停止し、鳥かご型ＲＦコイル４００を高インピーダンス化し、開放状態とする。

このように、本実施形態では、磁気結合防止回路駆動装置１２６からの直流電流（制御電流）を制御することにより、高周波信号送信時には鳥かご型ＲＦコイル４００を送信ＲＦコイル１１４として機能させ、核磁気共鳴信号受信時には、開放状態として受信ＲＦコイル１１５であるフェーズドアレイコイル５００との磁気結合を除去する。

次に、本実施形態の受信ＲＦコイル１１５として用いるフェーズドアレイコイル５００について、図５、図６、および、図８を用いて説明する。上述のように、本実施形態のフェーズドアレイコイル５００は、３つの表面コイルを備え、各表面コイルは、２重同調ＲＦコイルとして動作する。以下、フェーズドアレイコイル５００を構成する２重同調ＲＦコイルとして動作する表面コイルを、２重同調表面コイルと呼ぶ。

まず、本実施形態のフェーズドアレイコイル５００の全体構成を説明する。図５は、本実施形態のフェーズドアレイコイル５００を構成する３つの２重同調表面コイル５１０の配置を説明するための図である。

本実施形態のフェーズドアレイコイル５００を構成する各２重同調表面コイル５１０は、本図に示すように、隣接する２重同調表面コイル５１０と、部分的に重なり合うよう配置される。これは、上記第一の磁気結合除去手法を実現するためである。オーバラップ部の位置、面積は、隣接する２重同調表面コイル５１０間の磁気結合を除去可能なよう調整される。

次に、各２重同調表面コイル５１０の構成を図６および図８を用いて説明する。

図６（ａ）は、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、核磁気共鳴信号を受信するコイル部５２０と、各２重同調表面コイル５１０間の磁気結合を防止するコイル間磁気結合防止回路５３０とを備える。また、コイル部５２０の導体５２１には、磁気結合防止回路６５０が直列に挿入される。

磁気結合防止回路６５０は、送信ＲＦコイル１１４である鳥かご型ＲＦコイル４００との間の磁気結合を除去する。また、コイル間磁気結合防止回路５３０は、２重同調表面コイル５１０において上述の第二の磁気結合除去手法を実現するもので、詳細は後述する。本実施形態では、基本的に隣接する２重同調表面コイル５１０間の磁気結合は、オーバラップ配置により除去し、隣接以外の２重同調表面コイル５１０間の磁気結合と、オーバラップ配置で十分に除去できなかった磁気結合とは、コイル間磁気結合防止回路５３０により除去する。

まず、磁気結合防止回路６５０による送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の磁気結合除去について説明する。図６（ｂ）は、コイル部５２０の導体５２１に挿入される磁気結合防止回路６５０の構成と磁気結合防止回路駆動装置１２６との接続を説明するための図である。

磁気結合防止回路６５０は、ＰＩＮダイオード６５１とインダクタ６５３と制御用信号線６５２とを備える。ＰＩＮダイオード６５１とインダクタ６５３とは直列に接続され、コイル部５２０の導体５２１に挿入されるキャパシタ５２３に並列に接続される。また、ＰＩＮダイオード６５１の両端には制御用信号線６５２が接続され、制御用信号線６４２は磁気結合防止回路駆動装置１２６に接続される。制御用信号線６４２には、高周波の混入を避けるため、チョークコイルが挿入される（不図示）。インダクタ６５３とキャパシタ５２３とは、受信する核磁気共鳴信号の周波数で並列共振するように調整される。

並列共振回路は、一般に共振周波数で高インピーダンス（高抵抗）となる特性を持つ。よって、ＰＩＮダイオード６５１に電流が流れると、ＰＩＮダイオード６５１はオンになり、コイル部５２０のキャパシタ５２３は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ６５３と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。従って、受信する核磁気共鳴信号の周波数で、コイル部５２０は、その一部が高インピーダンスとなり、開放状態となり、そのコイル部５２０を有する２重同調表面コイル５１０も開放状態となる。

このように、ＰＩＮダイオード６５１に電流が流れてオンとなることによって、各２重同調表面コイル５１０と鳥かご型ＲＦコイル４００との磁気結合は除去される。従って、各２重同調表面コイル５１０をコイル素子とするフェーズドアレイコイル５００と鳥かご型ＲＦコイル４００との磁気結合も除去される。

なお、磁気結合防止回路６５０は、１つの周波数でのみ高インピーダンスを提供する。よって、本実施形態では、１つの２重同調表面コイル５１０に、その並列共振周波数が、第一の共振周波数ｆ₁となる磁気結合防止回路６５０と、第二の共振周波数ｆ₂となる磁気結合防止回路６５０との２つを挿入する。そして、いずれの周波数ｆ₁、ｆ₂においても送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の磁気結合を除去する。なお、挿入する磁気結合防止回路６５０の数はこれに限られない。三つ以上挿入しても良い。また、送信コイルと受信コイルとの間の磁気結合防止手段はこれに限らない。ダイオードのみを使用したスイッチ回路でも良い。

次に、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の詳細な構成および動作を説明する。ここでは、本実施形態の２重同調表面コイル５１０が、第一の共振周波数ｆ₁および第二の共振周波数ｆ₂に同調するとともに、これらの周波数ｆ₁およびｆ₂において２重同調表面コイル５１０間の磁気結合を除去可能な点に主眼をおいて構成および動作を説明する。このため、核磁気共鳴信号受信時の動作を取り上げて説明する。従って、送信ＲＦコイル１１４は常に開放状態であるものとする。また、動作の説明において、送信ＲＦコイル１１４と受信ＲＦコイル１１５との磁気結合除去についての説明は省略する。

本実施形態の２重同調表面コイル５１０単体の詳細な構成および動作の説明に先立ち、従来の、１つの周波数のみに同調する表面コイル（単同調表面コイル）を多素子型ＲＦコイルに構成した場合の、第二の磁気結合除去手法を実現する回路構成について説明する。

図７は、従来の単同調表面コイル９１０の回路構成を説明するための図である。本図に示すように、単同調表面コイル９１０は、インダクタ９１２とキャパシタ９１３とが交互に挿入される導体９１１からなる信号受信部と、コイル素子間磁気結合除去回路部とを備える。コイル素子間磁気結合除去回路部は、キャパシタ９２３と、インダクタ９２２と、インピーダンス整合回路９３０と、前置増幅器９４０とを備える。キャパシタ９２３は、信号受信部の導体９１１に直列に挿入され、インダクタ９２２は、キャパシタ９２３とインピーダンス整合回路９３０との間に挿入される。また、前置増幅器９４０は、インピーダンス整合回路９３０内の、直列に接続されるキャパシタとインダクタとの接続点に接続される。なお、インピーダンス整合回路９３０は、図に示すとおりインダクタとキャパシタで直列共振回路を構成し、受信する磁気共鳴周波数で共振するように調整される。一般に、直列共振回路は、共振周波数で低インピーダンス（２Ω以下）となる。そのため当該周波数ではほぼ導通状態と見なせる。

よって、単同調表面コイル９１０では、キャパシタ９２３とインダクタ９２２とを、受信する核磁気共鳴信号の周波数（磁気共鳴周波数）で並列共振するよう調整しておけば、単同調表面コイル９１０は、磁気共鳴周波数でコイル部の両端に高インピーダンスを提供し、素子間の磁気結合を除去する。しかしながら、上述したように、このような構成の場合、１つの周波数に対してしか、コイル部の両端に高インピーダンスを提供できない。

本実施形態の２重同調表面コイル５１０のコイル間磁気結合防止回路５３０はこれを解消し、複数の異なる周波数（ここでは、２つの異なる周波数）で、コイル部５２０の出力に高インピーダンスを提供する。以下、これを実現する本実施形態の２重同調表面コイル５１０の回路構成および動作を説明する。

まず、２重同調表面コイル５１０の回路構成を説明する。図８は、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の回路図である。図６（ａ）で説明したように、本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、コイル部５２０と、コイル間磁気結合防止回路５３０とを備える。

コイル部５２０は、ループ形状に構成される導体５２１に、直列にキャパシタ５２３が複数挿入される。導体５２１はインダクタ成分を持つため、回路図としては、図８に示すように導体のインダクタ成分からなるインダクタ５２２とキャパシタ５２３の直列共振回路と表される。

図８では、一例として、３組のインダクタ５２２とキャパシタ５２３とが挿入される場合を示す。各インダクタ５２２は、導体５２１からなる２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０を３分割したときの１つあたりのインダクタ成分を現す。なお、導体５２１全体のインダクタンスをＬ_Aとする。例えば、２重同調表面コイル５１０のインダクタンスＬ_Aを、典型的な表面コイルのインダクタンス２００ｎＨとすると、各インダクタ５２２の値は、６６．７ｎＨである。

また、各キャパシタ５２３は、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０に直列に挿入されるキャパシタを３分割したときの１つあたりのキャパシタを示す。直列に挿入されるキャパシタの合成容量はＣ_Aとする。なお、分割数は、これに限定されない。キャパシタの容量に応じて変更可能である。また、各キャパシタ５２３の値は同じでなくても良い。

また、コイル間磁気結合防止回路５３０は、コイル部５２０に並列に接続される同調回路５４０と、同調回路５４０に接続される前置増幅器５５０とを備える。前置増幅器５５０の出力端子は受信器１２５に接続される。

同調回路５４０は、インダクタとキャパシタとが直列接続された直列共振回路を複数備える。直列共振回路の数は、少なくとも、２重同調表面コイル５１０が同調する周波数の数より１以上とする。本実施形態では、同調する周波数が第一の共振周波数ｆ₁と第二の共振周波数ｆ₂との２つであるため、同調回路５４０が直列共振回路を３つ備える場合を例にあげて説明する。

各直列共振回路を、それぞれ、第一の直列共振回路５４０Ｂ、第二の直列共振回路５４０Ｃ、第三の直列共振回路５４０Ｄとする。また、第一の直列共振回路５４０Ｂは、インダクタンスをＬ_Bのインダクタ５４２Ｂと、容量をＣ_Bのキャパシタ５４３Ｂとを備える。第二の直列共振回路５４０Ｃも同様に、インダクタンスＬ_Cのインダクタ５４２Ｃと、容量Ｃ_Cのキャパシタ５４１Ｃとを備える。また、第三の直列共振回路５４０Ｄも同様に、インダクタンスＬ_Dのインダクタ５４２Ｄと、容量Ｃ_Dのキャパシタ５４１Ｄとを備える。

コイル部５２０と、第一の直列共振回路５４０Ｂと、第二の直列共振回路５４０Ｃと、第三の直列共振回路５４０Ｄとは、この順に並列接続される。また、前置増幅器５５０の入力端子は、第三の直列共振回路５４０Ｄのキャパシタ５４３Ｄとインダクタ５４２Ｄとの接合点に接続され、インダクタ５４２Ｄを介してアース５９０に接続される。また、前置増幅器５５０の出力端子は受信器１２５に接続される。

前置増幅器５５０は、入力端子に印加された電圧を増幅し、出力端子に出力する。前置増幅器５５０は、その入力インピーダンスとして１ｋΩ以上を有し、前置増幅器５５０への電流の流れ込みは無いものとする。例えば、ＭＯＳＦＥＴタイプの前置増幅器を用いることができる。なお、前置増幅器５５０として用いる前置増幅器のタイプはこれに限らない。

次に、上記回路構成を有する本実施形態の２重同調表面コイル５１０の動作を説明する。

本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、インダクタとキャパシタとの値を調整することにより、２種の異なる原子核の核磁気共鳴周波数（第一の共振周波数ｆ₁、第二の共振周波数ｆ₂）に同調させるとともに、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０の両端に流れる２種の異なる原子核の核磁気共鳴周波数（第一の共振周波数ｆ₁、第二の共振周波数ｆ₂）の電流を低減し、２重同調表面コイル間の磁気結合を除去する。

ここで、コイル部５２０、第一の直列共振回路５４０Ｂ、第二の直列共振回路５４０Ｃ、第三の直列共振回路５４０Ｄそれぞれの共振周波数を、ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C、ｆ_Dとする。各直列共振回路の共振周波数ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C、ｆ_Dは、上記機能を実現するため、以下の式（１）および式（２）を満たすよう調整される。
ｆ_B＜ｆ₁＜ｆ_A＜ｆ₂＜ｆ_C （１）
ｆ_B＜ｆ₁＜ｆ_D＜ｆ₂＜ｆ_C （２）

また、本実施形態では、コイル部５２０のキャパシタ５２３およびインダクタ５２２の各合成値（Ｌ_A、Ｃ_A）と、第三の直列共振回路５４０Ｄのキャパシタ５４３Ｄおよびインダクタ５４２Ｄの値（Ｃ_D，Ｌ_D）とは、それぞれ等しくなるように調整する。すなわちＬ_D＝Ｌ_A、Ｃ_D＝Ｃ_Aとする。よって本実施例ではｆ_A＝ｆ_Dとなる。

以下、コイル部５２０および各直列共振回路５４０Ｂ、５４０Ｃ、５４０Ｄの共振周波数を上記式（１）および式（２）に従って調整し、さらにＬ_A＝Ｌ_D、Ｃ_A＝Ｃ_Dとした場合、本実施形態の２重同調表面コイル５１０が、２つの周波数（ｆ₁およびｆ₂）の信号を取得でき、かつ、同じ２つの周波数（ｆ₁およびｆ₂）で２重同調表面コイル５１０間の磁気結合を除去可能であることを説明する。

本実施形態の２重同調表面コイル５１０の動作および特性を、その等価回路を用いて説明する。図９は、等価回路を用いて２重同調表面コイル５１０の動作を説明するための図である。図９（ａ）は、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の等価回路７００である。ただし、前置増幅器５５０は、入力インピーダンスが高いため電流の流入がないので、ここでは省略する。

等価回路７００は、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０の等価回路（直列共振回路）７１０Ａと、第一の直列共振回路５４０Ｂの等価回路（直列共振回路）７１０Ｂと、第二の直列共振回路５４０Ｃの等価回路（直列共振回路）７１０Ｃと、第三の直列共振回路５４０Ｄの等価回路（直列共振回路）７１０Ｄと、を備える。また、各等価回路（直列共振回路）７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ、７１０Ｄは、コイル部５２０および各直列共振回路５４０Ｂ、５４０Ｃ、５４０Ｄのインダクタおよびキャパシタの合成値である、インダクタ７１２Ａ、７１２Ｂ、７１２Ｃ、７１２Ｄおよびキャパシタ７１３Ａ、７１３Ｂ、７１３Ｃ、７１３Ｄを、それぞれ、備える。それぞれのインダクタンスおよび容量は、上述のとおり、Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_C、Ｌ_D、Ｃ_A、Ｃ_B、Ｃ_C、Ｃ_Dである。

まず、２重同調表面コイル５１０（等価回路７００）が二つの異なる周波数ｆ₁、ｆ₂に同調して、磁気共鳴信号が検出可能であることを説明する。これは、検出した信号を増幅する前置増幅器５５０に入力される電圧を考えればよいので、前置増幅器５５０に接続される第三の直列共振回路５４０Ｄの等価回路（直列共振回路）７１０Ｄの両端から、コイル部５２０（等価回路７１０Ａ）側（図９（ａ）の、ＱとＱ’とを結ぶ破線の左側）の動作を考えればよい。図９（ａ）の、ＱとＱ’とを結ぶ破線の左側の等価回路７２０を図９（ｂ）に示す。

等価回路７２０の動作を説明するにあたり、まず、直列共振回路７５０一般の動作について説明する。図１０は、直列共振回路７５０の動作を説明するための図である。直列共振回路７５０は、図１０（ａ）に示すように、インダクタ７５２（そのインダクタンスＬ）とキャパシタ７５３（その容量Ｃ）とが直列に接続される。印加される電圧の周波数をｆ、角周波数をω（ω＝２πｆ）とすると、直列共振回路７５０の両端のインピーダンスＺは、以下の式（３）で表される。

インピーダンスＺは周波数ｆに依存して図１０（ｂ）に示すように変化し、周波数ｆ＝ｆ_Rで共振する。ｆ_Rは、直列共振回路７５０の共振周波数である。

図１０（ｂ）において、直列共振回路７５０の共振周波数ｆ_Rより高い周波数（ｆ_R＜ｆ）において、インピーダンスＺは、以下の式（４）で表され、直列共振回路７５０は、誘導性リアクタンスとして動作する。

このとき、直列共振回路７５０の見かけのインダクタンスの値Ｌ’は、以下の式（５）で表される。

一方、直列共振回路７５０の共振周波数ｆ_Rより低い各周波数（ｆ＜ｆ_R）において、インピーダンスＺは、以下の（６）で表され、直列共振回路７５０は、容量性リアクタンスとして動作する。

このとき、直列共振回路７５０の見かけのキャパシタンスの値Ｃ’は、以下の式（７）で表される。

このように、直列共振回路７５０は、印加する電圧の周波数に応じて、その共振周波数を境に異なる動作をする。

この、直列共振回路７５０一般の動作を踏まえ、等価回路７２０の動作を説明する。図１１は、等価回路７２０の動作を説明するための図である。図１１（ａ）は等価回路７２０の回路図である。等価回路７２０の各直列共振回路７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃの共振周波数ｆ_A、ｆ_B、ｆ_Cは、式（１）を満たすよう調整される。

従って、第一の共振周波数ｆ₁の高周波信号が印加されると、等価回路７２０の直列共振回路７１０Ａおよび直列共振回路７１０Ｃは容量性リアクタンス（キャパシタ）として動作し、直列共振回路７１０Ｂは誘導性リアクタンス（インダクタ）として動作する。このときの等価回路７２１の構成を図１１（ｂ）に示す。

本図に示すように、第一の共振周波数ｆ₁の高周波信号が印加されると、等価回路７２１は、キャパシタ７２３（Ｃ_A’）、インダクタ７２４（Ｌ_B’）、キャパシタ７２５（Ｃ_C’）が並列に接続した並列共振回路７２１として表される。

一方、第二の共振周波数ｆ₂の高周波信号が印加されると、等価回路７２０の直列共振回路７１０Ａおよび直列共振回路７１０Ｂは誘導性リアクタンス（インダクタ）として動作し、直列共振回路７１０Ｃは容量性リアクタンス（キャパシタ）として動作する。このときの等価回路７２２の構成を図１１（ｃ）に示す。

本図に示すように、第二の共振周波数ｆ₂の高周波信号が印加されると、等価回路７２２は、インダクタ７２６（Ｌ_A”）、インダクタ７２７（Ｌ_B”）、キャパシタ７２８（Ｃ_C”）が並列に接続した並列共振回路７２２として表される。

従って、並列共振回路７２１の共振周波数が第一の共振周波数ｆ₁に、並列共振回路７２２の共振周波数が第二の共振周波数ｆ₂になるよう、それぞれ挿入されるキャパシタおよびインダクタの値を調整すると、この等価回路７２０は、第一の共振周波数ｆ₁および第二の共振周波数ｆ₂で共振する。これにより磁気共鳴信号の検出が可能となる。

従って、図９（ｂ）のＱとＱ’とを結ぶ破線の左側がこの等価回路７２０で表される本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、第一の共振周波数ｆ₁および第二の共振周波数ｆ₂で共振する。すなわち、本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、これらの２つの周波数（ｆ₁およびｆ₂）で共振し感度を持つため、これらの２つの周波数（ｆ₁およびｆ₂）の磁気共鳴信号の受信が可能となる。

次に、本実施形態の２重同調表面コイル５１０が異なる２つの周波数ｆ₁、ｆ₂で磁気結合を除去可能なことを説明する。ここでは、これらの２つの周波数ｆ₁、ｆ₂で、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０の両端に流れる電流が低下することを示す。従って、コイル部５２０の両端から第三の直列共振回路５４０Ｄ側（図９（ａ）ＰとＰ’とを結ぶ破線の右側）の動作を考えればよい。図９（ａ）のＰとＰ’とを結ぶ破線の右側の等価回路７３０を図９（ｃ）に示す。

ここで、本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、コイル部５２０と第三の直列共振回路５４０Ｄとが同じ回路で構成されている。従って、コイル部５２０の両端から第三の直列共振回路５４０Ｄ側を見た場合と、第三の直列共振回路５４０Ｄの両端からコイル部５２０側を見た場合とは、電気的に同じ回路図となる。すなわち、等価回路７３０の特性は等価回路７２０で説明した特性と等しい。

従って、等価回路７２０が第一の共振周波数ｆ₁と第二の共振周波数ｆ₂とで共振するようにキャパシタおよびインダクタの値が調整されていれば、等価回路７３０も同じ周波数で並列共振する。並列共振は、共振周波数で高インピーダンスとなるため、本実施形態の、コイル部５２０の両端から第三の直列共振回路５４０Ｄ側は、第一の共振周波数ｆ₁と第の共振周波数ｆ₂とでコイル部５２０に対して高いインピーダンスを提供する。すなわち、第一の共振周波数ｆ₁と第二の共振周波数ｆ₂とにおいて、コイル部５２０に流れる電流が低減する。従って、２重同調表面コイル５１０は、フェーズドアレイコイルを構成する他の２重同調表面コイル５１０から磁気的な干渉を受けても、コイル部５２０には電流が流れないため、相互誘導を除去できる。故に２重同調表面コイル５１０をコイル素子とするフェーズドアレイコイル５００において、コイル間の磁気結合を除去できる。

以上のように、本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、その等価回路７２０および等価回路７３０で示される構成を、第一の共振周波数ｆ₁および第の共振周波数ｆ₂で共振するよう各キャパシタおよびインダクタの値を調整すれば、第一の共振周波数ｆ₁および第の共振周波数ｆ₂で同調するとともに、これらの周波数の核磁気共鳴信号受信時に２重同調表面コイル５１０間の磁気結合を除去できる。

以下、コイル部５２０、第一の直列共振回路５４０Ｂ、第二の直列共振回路５４０Ｃ、および、第三の直列共振回路５４０Ｄを構成する各インダクタ７１２Ａ、７１２Ｂ、７１２Ｃ、７１２Ｄの値Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_C、Ｌ_Dおよびキャパシタ７１３Ａ、７１３Ｂ、７１３Ｃ、７１４Ｄの値Ｃ_A、Ｃ_B、Ｃ_C、Ｃ_Dの調整について図１１を用いて説明する。

並列共振回路７２１の各キャパシタ７２３、７２５の値Ｃ_A’Ｃ_C’は式（７）より以下の式（８）および式（９）で表される。また、インダクタ７２４の値Ｌ_B’は式（５）より以下の式（１０）で表される。

ここで、一般に、インダクタとキャパシタとで構成される並列共振回路の共振周波数ｆ_OPとインダクタの値Ｌおよびキャパシタの値Ｃとの間には、以下の式（１１）に示す関係がある。

並列共振回路７２１を第一の共振周波数ｆ₁に同調するよう調整する場合、この並列共振回路７２１の共振周波数は第一の共振周波数ｆ₁となるため、第一の共振周波数ｆ₁と各キャパシタ７２３、７２５の値Ｃ_A’、Ｃ_C’およびインダクタ７２４の値Ｌ_B’とは式（１１）を満たす。従って、ｆ₁、Ｃ_A’、Ｃ_C’、Ｌ_B’の関係は、以下の式（１２）で表される。

式（８）、式（９）、式（１０）、式（１２）をＬ_A、Ｌ_B、Ｌ_Cについて解くと、Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_Cは、以下の式（１３）に示す関係を有する。

同様に、式（８）、式（９）、式（１０）、式（１２）をＣ_A、Ｃ_B、Ｃ_Cについて解くと、Ｃ_A、Ｃ_B、Ｃ_Cは、以下の式（１４）に示す関係を有する。

一方、並列共振回路７２２の各インダクタ７２６、７２７の値Ｌ_A”、Ｌ_B”は式（５）より以下の式（１５）、式（１６）で表される。また、キャパシタ７２８の値Ｃ_C”は式（７）より以下の式（１７）で表される。

並列共振回路７２２を第二の共振周波数ｆ₂に同調するよう調整する場合、この並列共振回路７２２の共振周波数は第二の共振周波数ｆ₂であるため、第二の共振周波数ｆ₂と各インダクタ７２６、７２７の値Ｌ_A”、Ｌ_B”、キャパシタ７２８の値Ｃ_C”とは、式（１１）を満たす。すなわち、ｆ₂、Ｌ_A”、Ｌ_B”、Ｃ_C”の関係は、以下の式（１８）で表される。

式（１５）、式（１６）、式（１７）、式（１８）をＬ_A、Ｌ_B、Ｌ_Cについて解くと、Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_Cは、以下の式（１９）で示す関係を有する。

同様に、式（１５）、式（１６）、式（１７）、式（１８）をＣ_A、Ｃ_B、Ｃ_Cについて解くと、Ｃ_A、Ｃ_B、Ｃ_Cは、以下の式（２０）で示す関係を有する。

Ｌ_A、Ｌ_B、Ｌ_Cは式（１３）と式（１９）とを同時に満たす必要がある。従って、Ｌ_BおよびＬ_Cは、各共振周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ_A、ｆ_B、ｆ_CおよびＬ_Aを用いて、それぞれ式（２１）および式（２２）で表される。

一方、Ｃ_A、Ｃ_B、Ｃ_Cは式（１４）と式（２０）とを同時に満たす必要がある。従って、Ｃ_BおよびＣ_Cは、式（１４）、式（２０）より、各共振周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ_A、ｆ_B、ｆ_CおよびＣ_Aを用いて、それぞれ式（２３）、式（２４）で表される。

得られた上記関係を用い、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の各キャパシタおよびインダクタの値を算出する。ここでは、２種類の異なる共振周波数のうち、第一の共振周波数ｆ₁を、静磁場強度７Ｔ（テスラ）におけるフッ素の核磁気共鳴周波数２８２ＭＨｚとし、第二の共振周波数ｆ₂を、静磁場強度７Ｔにおける水素原子核の核磁気共鳴周波数３００ＭＨｚとする場合を例にあげて説明する。

まず、コイル部５２０の共振周波数ｆ_Aを決定する。第一の共振周波数ｆ₁は２８２ＭＨｚ、第二の共振周波数ｆ₂は３００ＭＨｚであるため、コイル部５２０の共振周波数ｆ_Aは、式（１）より２８２ＭＨｚと３００ＭＨｚとの中間に定める。ここでは、例えば、２９１ＭＨｚとする。

次に、コイル部５２０のインダクタ５２２の合成値であるＬ_Aを決定する。ここでは、例えば、典型的な表面コイルのインダクタの値である２００ｎＨとすると、コイル部５２０を構成する３つのインダクタ５２２の値は、それぞれ６７ｎＨとなる。

次に、コイル部５２０のキャパシタ５２３の合成値であるＣ_Aを決定する。ここで、一般に、直列共振回路では、その共振周波数ｆ_osとインダクタの値Ｌおよびキャパシタの値Ｃとは、以下の式（２５）の関係にある。

これをコイル部５２０にあてはめると、キャパシタ５２３の合成値であるＣ_Aは、１．５４ｐＦとなる。従って、コイル部５２０を構成する３つのキャパシタ５２３の値は、それぞれ４．６２ｐＦとなる。

次に、第一の直列共振回路５４０Ｂの共振周波数ｆ_Bおよび第二の直列共振回路５４０Ｃの共振周波数ｆ_Cを決定する。これらは式（１）を満たすよう決定する。このとき、共振周波数ｆ_Bおよび共振周波数ｆ_Cは、式（２１）、式（２２）により算出されるインダクタ５４２Ｂ、５４２Ｃの値が１０ｎＨから２００ｎＨとなるよう、また、式（２３）、式（２４）により算出されるキャパシタ５４３Ｂ、５４３Ｃの値（容量）が２ｐＦから２００ｐＦの間となるよう決定する。これは、高周波損失を低くし、調整を容易にするためである。なお、キャパシタ及びインダクタの値はこれに限定されない。調整可能な範囲であれば良い。ここでは、例えば、共振周波数ｆ_Aの±２５ＭＨｚとなるよう、共振周波数ｆ_Bを２６６ＭＨｚ、共振周波数ｆ_Cを３１６ＭＨｚとする。

最後に、以上のように決定した各共振周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ_A、ｆ_B、ｆ_CおよびＬ_A、Ｃ_Aを用いて、Ｌ_B、Ｌ_C、Ｃ_B、Ｃ_Cを式（２１）、式（２２）、式（２３）、式（２４）に従って算出する。その結果、Ｌ_B＝６２．３ｎＨ、Ｌ_C＝５７．２ｎＨ、Ｃ_B＝５．７４ｐＦ、Ｃ_C＝４．４３ｐＦとなる。

このように、本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、Ｌ_A＝２００ｎＨ、Ｌ_B＝６２．３ｎＨ、Ｌ_C＝５７．２ｎＨ、Ｃ_A＝１．５４ｐＦ、Ｃ_B＝５．７４ｐＦ、Ｃ_C＝４．４３ｐＦと調整することにより、前置増幅器５５０の入力インピーダンス整合回路となる第三の直列共振回路５４０Ｄの両端からコイル部５２０側を見た場合（図９（ｂ））、７Ｔにおけるフッ素の核磁気共鳴周波数２８２ＭＨｚ及び、７Ｔにおける水素原子核の核磁気共鳴周波数３００ＭＨｚの両方の周波数で共振し、フッ素及び、水素原子核の磁気共鳴信号を受信する。

また、本実施形態ではＬ_A＝Ｌ_D、Ｃ_A＝Ｃ_Dとして調整されているため、コイル部５２０の両端から前置増幅器５５０側を見た場合（図９（ｃ））も同様に、７Ｔにおけるフッ素の核磁気共鳴周波数２８２ＭＨｚ及び、７Ｔにおける水素原子核の核磁気共鳴周波数３００ＭＨｚの両方の周波数で共振し、これらの周波数で２重同調表面コイル５１０に流れる磁気共鳴周波数の電流が低減させる。従って、本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、７Ｔにおけるフッ素の核磁気共鳴周波数２８２ＭＨｚ及び、７Ｔにおける水素原子核の核磁気共鳴周波数３００ＭＨｚで２重同調表面コイル５１０（コイル素子）間の磁気的な相互誘導を除去することができる。

以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１００のＲＦコイルは、複数の異なる共振周波数を有する多重同調ＲＦコイルを複数備え、前記各多重同調ＲＦコイルは、高周波信号を送信又は受信するコイル部と、前記コイル部に並列に接続され、他の多重同調ＲＦコイルとの磁気結合を防止するコイル間磁気結合防止回路と、を備え、前記コイル間磁気結合防止回路は、前記コイル部に並列に接続され、当該コイル間磁気結合防止回路を当該多重同調ＲＦコイルの各共振周波数で高インピーダンス化する同調回路と、前記同調回路の出力に接続される前置増幅器と、を備える。

このとき、前記同調回路は、キャパシタとインダクタとが直列に接続された、それぞれ共振周波数が異なる直列共振回路を、少なくとも当該多重同調ＲＦコイルが共振する周波数の数より１つ多く備え、各直列共振回路は、並列に接続され、前記前置増幅器は、前記同調回路のいずれか一つの前記直列共振回路のキャパシタとインダクタとの接合点に接続され、前記同調回路が備える各直列共振回路と前記コイル部とは、当該同調回路と、前記前置増幅器が接続されていない前記直列共振回路および前記コイル部により構成される回路とが、共に当該多重同調ＲＦコイルの複数の異なる共振周波数で共振するよう調整されてもよい。

また、前記同調回路の各直列共振回路の共振周波数は、当該多重同調ＲＦコイルの共振周波数のいずれとも異なり、かつ、当該多重同調ＲＦコイルの共振周波数が、各直列共振回路の共振周波数の間となるよう調整されてもよい。

また、前記複数の多重同調ＲＦコイルは、各多重同調ＲＦコイルの前記コイル部が互いに部分的に重なりあうよう、各多重同調ＲＦコイルを略同一面に配置するフェーズドアレイコイルであってもよい。

さらに、本実施形態のＭＲＩ装置１００のＲＦコイルシステムは、送信ＲＦコイルと、受信ＲＦコイルと、送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段とを備える磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルシステムであって、前記受信ＲＦコイルは、上述のＲＦコイルであって、前記送信ＲＦコイルは、前記ＲＦコイルが備える多重同調ＲＦコイルの共振周波数の高周波信号を送信可能であって、前記送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段は、前記高周波信号送信時は前記多重同調ＲＦコイルそれぞれを開放し、前記核磁気共鳴信号受信時は前記送信ＲＦコイルを開放するよう制御する。

このように、本実施形態の２重同調表面コイル５１０は、異なる２つの周波数ｆ₁、ｆ₂で同調して感度を持ち、当該周波数ｆ₁、ｆ₂でコイル部５２０の両端に高インピーダンスを提供することにより、２重同調表面コイル５１０間の磁気的な相互誘導を除去する。

従って、複数の２重同調表面コイル５１０をコイル素子として構成される本実施形態のフェーズドアレイコイル５００も同様に、異なる２つの周波数ｆ₁、ｆ₂の磁気共鳴信号を受信可能であるとともに、当該周波数ｆ₁、ｆ₂でコイル間の磁気的な相互誘導を除去できる。従って、本実施形態のフェーズドアレイコイル５００を受信ＲＦコイル１１５として用いることにより、受信するいずれの核磁気共鳴信号の周波数においても、いずれのコイル間の磁気結合も効果的に除去でき、画像アーチファクトが抑制された高画質の画像を提供できる。

さらに、本実施形態のフェーズドアレイコイル５００は、そのコイル素子として２重同調表面コイル５１０を用いる。このため、コイルを検査対象１０３に密着して配置できるため、密着部分周辺の磁気共鳴信号を高感度で検出することができる。

＜実施例＞
以下、本実施形態の２重同調表面コイル５１０を試作し、磁気結合の除去性能を評価した結果を示す。ここでは、大きさおよび概略形状が同じ、上記２重同調表面コイル５１０と同様の回路構成を有する２重同調表面コイル（本発明試作ＲＦコイル）と、従来の２重同調表面コイル（従来コイル）とを作製し、そのコイル部における高周波通過特性を比較した。

試作した本発明試作ＲＦコイルおよび従来コイルは、そのコイル部の大きさを、縦８０ｍｍ、横６０ｍｍ、形状を長方形とした。インダクタンスの大きさは２１０ｎＨである。

また、本発明試作ＲＦコイルおよび従来コイルの受信対象核種を、フッ素および水素原子核とした。すなわち、両コイルは、７Ｔにおけるフッ素の核磁気共鳴周波数２８２ＭＨｚ及び、水素原子核の核磁気共鳴周波数３００ＭＨｚの両周波数で同調し、フッ素及び、水素原子核の磁気共鳴信号を受信するよう作製した。従って、本発明試作ＲＦコイルおよび従来コイルの全体の第一の共振周波数ｆ₁は２８２ＭＨｚ、同第二の共振周波数ｆ₂は３００ＭＨｚである。

また、本発明試作ＲＦコイルは、フッ素及び、水素原子核の磁気共鳴周波数で磁気結合を除去する。従って、本発明試作ＲＦコイルは、上記実施形態の２重同調表面コイル５１０と同じ回路構成を有し、信号受信部の直列共振周波数ｆ_Aを２９１ＭＨｚ、第一の直列共振回路の共振周波数ｆ_Bを２６６ＭＨｚ、第二の直列共振回路の共振周波数ｆ_Cを３１６ＭＨｚとした。

図１２は、試作した両コイルの磁気結合除去性能の比較結果を示すグラフ６００である。横軸が周波数、縦軸は高周波通過特性（Ｓ１２）である。高周波通過特性は、磁気結合が除去された二つのピックアップループ（磁界プローブ）をコイル部に近づけて計測した。具体的には、磁気結合が除去された二つのピックアップループを使用して、試作した両コイルを介した二つのピックアップループの高周波通過特性を計測した。この計測手法によれば、一般に、高周波通過特性が大きいほど磁気結合の度合いが高く、高周波通過特性が小さいほど磁気結合の度合いが低い。

従来コイルの高周波通過特性を実線６１０で、本発明試作ＲＦコイルの高周波通過特性を破線６２０で示す。本図に示すように、従来コイルの高周波通過特性に比べ、本発明試作ＲＦコイルは、フッ素及び、水素原子核の周波数（ｆ₁＝２８２ＭＨｚ、ｆ₂＝３００）で高周波通過特性が低くなる。以上より、本実施形態は従来法に比べ磁気結合が小さいことが示された。

なお、本実施形態では、第一の共振周波数ｆ₁および第二の共振周波数ｆ₂の組み合わせを、フッ素および水素原子核の核磁気共鳴周波数とした場合を例にあげて説明した。しかし、受信する核種の組み合わせはこれに限られない。例えば、フッ素とヘリウム（³Ｈｅ）、燐（³¹Ｐ）とリチウム（⁷Ｌｉ）、キセノン（¹²⁹Ｘｅ）とナトリウム（²³Ｎａ）、キセノン（¹²⁹Ｘｅ）と炭素（¹³Ｃ）、ナトリウム（²³Ｎａ）と炭素（¹³Ｃ）、酸素（¹⁹Ｏ）と重水（¹Ｈ）のなどの組み合わせが考えられる。もちろん、原子核の組み合わせはこれに限定されるものではない。

また、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の形状は、上記のものに限られない。その等価回路が等価回路７００と同等であればよい。

例えば、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０が鞍型コイルの形状を有していてもよい。図１３に本実施形態の２重同調表面コイル５１０の変形例である２重同調鞍型コイル５１１を示す。本図に示すように、２重同調鞍型コイル５１１のコイル部５２０は、その導体５２１により、仮想の円柱の表面に対向して配置される２つの鞍型形状部が形成される。そして、この２つの各鞍型形状部は、生成される磁場が同一方向となるよう配置される。

また、例えば、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０が蝶型コイル形状を有していてもよい。図１４に本実施形態の２重同調表面コイル５１０の変形例である２重同調蝶型コイル５１２を示す。本図に示すように、２重同調蝶型コイル５１２は、その導体５２１により、同一平面内に配置される２つのループコイル部が形成される。そして、この２つのループコイル部は、生成される磁場が逆向きとなるよう接続される。

また、例えば、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０がソレノイドコイルの形状を有していてもよい。図１５に、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の変形例である２重同調ソレノイドコイル５１３を示す。

これらの２重同調鞍型コイル５１１、２重同調蝶型コイル５１２および２重同調ソレノイドコイル５１３の等価回路は、２重同調表面コイル５１０の等価回路７００と同じである。従って、２重同調表面コイル５１０と同様に動作する。このため、２重同調鞍型コイル５１１、２重同調蝶型コイル５１２、および２重同調ソレノイドコイル５１３は、２種の異なる周波数の核磁気共鳴信号の検出が可能であり、また、検出可能な２種の核磁気共鳴信号の周波数でコイル部５２０の両端に流れる電流を低減してコイル間の磁気的な相互誘導を除去できる。従って、これらのコイルを用いて多素子型２重同調コイルを構成し、受信ＲＦコイル１１５とすると、アーチファクトが抑制された高画質の画像を得ることができる。

また、２重同調鞍型コイル５１１はコイル部５２０が鞍型形状を有している。従って、図１３に示すように、この鞍型形状内に、被検体の腕や足、胴体などの検査対象１０３を配置することにより、検査対象１０３の表面だけでなく深部領域からの２種類の核磁気共鳴信号を高感度かつ均一な分布で検出できる。

また、２重同調蝶型コイル５１２はコイル部５２０が蝶型形状を有している。従って、被検体の腕や足、胴体などの検査対象１０３が閉空間内に入ることがない。図１４に示すように、蝶型形状を有するコイル部５２０の上部または下部に検査対象１０３を配置することにより、検査対象１０３の深部領域からの２種類の核磁気共鳴信号を高感度かつ均一な分布で検出できる。

また、２重同調ソレノイドコイル５１３はコイル部５２０がソレノイドコイルの形状を有している。従って、図１５に示すように、このソレノイドコイルの中に、被検体の腕や足、胴体などの検査対象１０３を配置することにより、検査対象１０３の表面だけでなく深部領域からの２種類の磁気共鳴信号を高感度かつ均一な分布で検出できる。なお、ソレノイドコイルは鞍型コイルと比べて、より広い領域で均一な感度分布を持つ。

なお、図１３、図１４、図１５に示す変形例では、ループを構成する導体５２１にキャパシタ５２３を１つ配置する場合を例示しているが、複数のキャパシタ５２３を配置してもよい。

また、本実施形態ではキャパシタ５２３Ａおよび５２３Ｄの値（Ｃ_A、Ｃ_D）とインダクタ５２２Ａおよび５２２Ｄの値（Ｌ_A、Ｌ_D）を、それぞれ、Ｌ_D＝Ｌ_A、Ｃ_D＝Ｃ_Aと設定しているが、これに限られない。コイル間磁気結合防止回路５３０が、２重同調表面コイル５１０が受信する第一の共振周波数ｆ₁および第二の共振周波数ｆ₂で、コイル部５２０に高いインピーダンスを提供できるように調整されていればよい。

また、本実施形態では第一の直列共振回路の共振周波数ｆ_Bおよび第二の直列共振回路の共振周波数ｆ_Cを、コイル部５２０の共振周波数ｆ_Aの±２５ＭＨｚとなる様にしたが、これに限られない。２重同調表面コイル５１０が、異なった２つの周波数ｆ₁、ｆ₂で共振して感度を持ち、コイル間磁気結合防止回路５３０が、当該２つの周波数ｆ₁、ｆ₂で高いインピーダンスを提供できる周波数であればよい。

また、図１６に示すように、本実施形態の２重同調表面コイル５１０の第二の直列共振回路５４０Ｃと第三の直列共振回路５４０Ｄとの間に同軸ケーブル５６０を挿入してもよい。また、同軸ケーブル５６０の代わりにセミリジッドケーブルを用いてもよい。この場合、第三の直列共振回路５４０Ｄのインダクタ５４２Ｄの値Ｌ_Dおよびキャパシタ５４３Ｄの値Ｃ_Dを、これらの同軸線路が挿入された場合においても、コイル間磁気結合防止回路５３０が、ｆ₁およびｆ₂で高いインピーダンスを提供できるよう調整すればよい。

なお、図１６に示す変形例では、同軸伝送線路をそのまま使用しているが、同軸線路にコモンモードノイズを除去するバラン機能を付加しても良い。

また、図１６に示す変形例では、同軸伝送線路である同軸ケーブル５６０を第二の直列共振回路５４０Ｃと第三の直列共振回路５４０Ｄとの間に挿入したが、挿入場所はこれに限られない。例えば、コイル部５２０と、第一の直列共振回路５４０Ｂとの間に挿入しても良い。もちろん複数に挿入しても良い。

また、図１６に示す変形例では、同軸伝送線路を挿入しているが、同軸伝送線路以外を挿入してもよい。たとえば、インダクタやキャパシタ等の回路素子であっても良い。いずれの場合も、挿入した回路素子等の誘導性リアクタンスや誘導性リアクタンスを考慮して、インダクタ５４２Ｄの値Ｌ_Dおよびキャパシタ５４３Ｄの値Ｃ_Dを調整する。また、インダクタやキャパシタ等の回路素子の挿入位置もこれに限定されない。

なお、本実施形態では、多素子型多重同調ＲＦコイルを受信ＲＦコイルに使用する場合について説明したが、本実施形態の多素子型多重同調ＲＦコイルは、送信ＲＦコイルとして使用しても良い。具体的には本実施形態の２重同調表面コイル５１０の前置増幅器５５０を高周波磁場発生器とし、高周波磁場発生器の出力を第三の直列共振回５４０Ｄに入力すればよい。

また、本実施形態の多素子型多重同調ＲＦコイルは、送受信兼用ＲＦコイルとして使用しても良い。具体的には本実施形態の２重同調表面コイル５１０の前置増幅器５５０と第三の直列共振回５４０Ｄとの間に切り替え器を挿入し、送信時は高周波磁場発生器と第三の直列共振回５４０Ｄとを接続し、受信時は前置増幅器５５０と第三の直列共振回５４０Ｄとを接続するように切り替えればよい。

＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態を説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は基本的に第一の実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、受信ＲＦコイルとして、第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０を２つ組み合わせた、ＱＤ方式を実現するＱＤコイルを用いる。以下、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。

図１７は、本実施形態の受信ＲＦコイル１１５として用いるＱＤコイル８００を説明するための図であり、図１７（ａ）は、ＱＤコイル８００の配置および構成を説明するための図である。本図に示すように、本実施形態のＱＤコイル８００は、第一の２重同調表面コイル８１０と第二の２重同調表面コイル８２０とを備える。

第一の２重同調表面コイル８１０および第二の２重同調表面コイル８２０は、それぞれ、第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０と同様の構成を有する。すなわち、２重同調表面コイル５１０のコイル部５２０に相当する信号受信部８３０、８４０と、２重同調表面コイル５１０のコイル間磁気結合防止回路５３０に相当する素子間磁気結合防止回路８５０、８６０と、をそれぞれ備える。信号受信部８３０、８４０は、コイル部５２０同様、インダクタとキャパシタとが直列に接続された直列共振回路である。図１７では、代表して、導体８３１、８４１、インダクタ８３２、８４２、キャパシタ８３３、８４３を示す。

また、第一の２重同調表面コイル８１０および第二の２重同調表面コイル８２０は、それぞれ第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０と同様に、第一の共振周波数ｆ₁および第二の共振周波数ｆ₂（＞ｆ₁）で共振するよう各回路素子が調整される。

また、本実施形態のＱＤコイル８００の第一の２重同調表面コイル８１０と第二の２重同調表面コイル８２０とは、それぞれ、信号受信部８３０の導体８３１および信号受信部８４０の導体８４１が形成するループ面８３４、８４４がｚ軸と平行となるよう配置される。このとき、第二の２重同調表面コイル８２０のループ面８４４が、ｚ軸を回転軸として第一の２重同調表面コイル８１０のループ面８３４を９０度回転した位置となるよう、配置される。

図１７（ｂ）は、静磁場が貫通する方向（図中ｚ軸方向）から、本実施形態のＱＤコイル８００を見た図である。本図に示すように、本実施形態のＱＤコイル８００では、第一の２重同調表面コイル８１０が生成する磁場の向き６６０と第二の２重同調表面コイル８２０が発生する磁場の向き６７０とは直交する。このため、第一の２重同調表面コイル８１０と第二の２重同調表面コイル８２０とは磁気的に結合せず、それぞれ独立して２種類の磁気共鳴信号に対する受信ＲＦコイルとして動作する。

図１８は、本実施形態のＱＤコイル８００と、受信器１２５との接続を説明するためのブロック図である。本図に示すように、本実施形態のＱＤコイル８００を構成する第一の２重同調表面コイル８１０および第二の２重同調表面コイル８２０は、それぞれ、独立して設けられる位相調整器８７１、８７２と、合成器８８０とを介して受信器１２５に接続される。位相調整器８７１および８７２は、第一の２重同調表面コイル８１０および第二の２重同調表面コイル８２０で検出した核磁気共鳴信号の位相を合わせる。また、合成器８８０は、位相調整器８７１および８７２で位相整合後の核磁気共鳴信号を合成する。

次に、本実施形態のＱＤコイル８００の動作を説明する。検査対象１０３から発生する、第一の共振周波数ｆ₁または第二の共振周波数ｆ₂の核磁気共鳴信号に対して、第一の２重同調表面コイル８１０および第二の２重同調表面コイル８２０は、それぞれ直交する信号成分を検出する。検出された各信号成分は位相調整器８７１、８７２でそれぞれ処理された後、合成器８８０で合成され受信器１２５に送られる。

このように、本実施形態のＱＤコイル８００は、ＱＤ方式の受信を実現する。また、ＱＤコイル８００を構成する各２重同調表面コイル８１０、８２０は、それぞれ、第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０と同様の構成を有する。従って、第一の実施形態同様、異なる２つの周波数ｆ₁、ｆ₂で同調して感度を持ち、当該周波数ｆ₁、ｆ₂でコイル素子（２重同調表面コイル８１０と２重同調表面コイル８２０との）間の磁気的な相互誘導を除去することができる。

以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１００のＱＤコイルは、第一のＲＦコイルと、第二のＲＦコイルとを備え、前記第一のＲＦコイルと前記第二のＲＦコイルとは、それぞれが生成する磁場の向きが互いに直交するよう配置され、位相が９０度異なる核磁気共鳴信号を受信する。このとき、上述の第一のＲＦコイルと第二のＲＦコイルとは、それぞれ、複数の異なる共振周波数を有する多重同調ＲＦコイルを複数備え、前記各多重同調ＲＦコイルは、高周波信号を送信又は受信するコイル部と、前記コイル部に並列に接続され、他の多重同調ＲＦコイルとの磁気結合を防止するコイル間磁気結合防止回路と、を備え、前記コイル間磁気結合防止回路は、前記コイル部に並列に接続され、当該コイル間磁気結合防止回路を当該多重同調ＲＦコイルの各共振周波数で高インピーダンス化する同調回路と、前記同調回路の出力に接続される前置増幅器と、を備える。

このとき、前記同調回路は、キャパシタとインダクタとが直列に接続された、それぞれ共振周波数が異なる直列共振回路を、少なくとも当該多重同調ＲＦコイルが共振する周波数の数より１つ多く備え、各直列共振回路は、並列に接続され、前記前置増幅器は、前記同調回路のいずれか一つの前記直列共振回路のキャパシタとインダクタとの接合点に接続され、前記同調回路が備える各直列共振回路と前記コイル部とは、当該同調回路と、前記前置増幅器が接続されていない前記直列共振回路および前記コイル部により構成される回路とが、共に当該多重同調ＲＦコイルの複数の異なる共振周波数で共振するよう調整されてもよい。

また、前記同調回路の各直列共振回路の共振周波数は、当該多重同調ＲＦコイルの共振周波数のいずれとも異なり、かつ、当該多重同調ＲＦコイルの共振周波数が、各直列共振回路の共振周波数の間となるよう調整されてもよい。

さらに、本実施形態のＭＲＩ装置１００のＲＦコイルシステムは、送信ＲＦコイルと、受信ＲＦコイルと、送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段とを備える磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルシステムであって、前記受信ＲＦコイルは、上述のＱＤコイルであって、前記送信ＲＦコイルは、前記ＲＦコイルが備える多重同調ＲＦコイルの共振周波数の高周波信号を送信可能であって、前記送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段は、前記高周波信号送信時は前記多重同調ＲＦコイルそれぞれを開放し、前記核磁気共鳴信号受信時は前記送信ＲＦコイルを開放するよう制御する。

このように、本実施形態の受信ＲＦコイル１１５として用いるＱＤコイル８００は、ＱＤ方式を実現するため、第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０が奏する効果に加え、より高感度に２つの異なる周波数の磁気共鳴信号を検出することができる。

なお、本実施形態では、ＱＤ方式を実現するために第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０を２つ組み合わせる場合を例にあげて説明した。しかし、ＱＤ方式を実現するために組み合わせる２重同調コイルのコイル部５２０の形状はこれに限られない。それぞれがコイル部５２０とコイル間磁気結合防止回路５３０とを備える２つの２重同調コイルであって、それぞれが生成する磁場が直交するよう配置可能な２重同調コイルの組であればよい。

例えば、コイル部５２０をサドル型に形成した２重同調コイルを２つ組み合わせてもよい。この場合、２つの２重同調コイルを、ｚ軸を回転軸として９０度ずらして配置する。また、コイル部５２０をソレノイド形状に形成した２重同調ソレノイドコイルと、サドル型に形成した２重同調コイルとを組み合わせてもよい。この場合、両者の円筒の向きが同じになるように配置する。

また、上記実施形態では、ＱＤ方式を実現するために第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０単体を２つ組み合わせる場合を例にあげて説明した。しかし、ＱＤ方式を実現するために組み合わせるコイルは、２重同調表面コイル５１０単体に限られない。例えば、第一の実施形態のフェーズドアレイコイル５００を二組用いてもよい。この場合、両フェーズドアレイコイル５００を、ｚ軸を回転軸として９０度ずらして配置する。第一の実施形態のフェーズドアレイコイル５００を用いてＱＤコイルを構成することにより、上記本実施形態の効果に加え、フェーズドアレイコイル５００による効果が得られる。従って、高い感度で広範囲の撮像が可能となる。

なお、上記各実施形態において、コイル間磁気結合防止回路５３０を電波シールド６９０で覆うよう構成してもよい。以下、コイル間磁気結合防止回路５３０を電波シールド６９０で覆う場合の構成および動作を、第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０を例にあげて説明する。

図１９は、第一の実施形態の２重同調表面コイル５１０に電波シールド６９０を適用する場合のブロック図である。本図に示すように、ここでは、２重同調表面コイル５１０のコイル部２１０以外の部分、すなわち、コイル間磁気結合防止回路５３０を、電波シールド６９０で覆う。また、電波シールド６９０はアース５９０に接地される。

コイル間磁気結合防止回路５３０が電波シールド６９０に覆われていることにより、コイル間磁気結合防止回路５３０を構成する第一の直列共振回路５４０Ｂ、第二の直列共振回路５４０Ｃ、および第三の直列共振回５４０Ｄの各直列共振回路で発生する高周波磁場が、コイル部５２０で発生する高周波磁場に与える影響を低減できる。このため、本構成によれば、コイル部５２０で発生する磁場の乱れを抑えて、検査対象１０３に高周波磁場を照射できる。

また、電波シールド６９０により、第一の直列共振回路５４０Ｂ、第二の直列共振回路５４０Ｃ、および第三の直列共振回５４０Ｄと検査対象１０３との磁気結合を防止できる。すなわち、本構成によれば、外部ノイズの影響と磁気結合による損失とを低減させることができる。

なお、上記各実施形態において、送信ＲＦコイル１１４と受信ＲＦコイル１１５との間の磁気結合を除去するために、受信ＲＦコイル１１５に磁気結合防止回路６４０および６５０と、磁気結合防止回路駆動装置１２６とが使用されているが、送信ＲＦコイル１１４と受信ＲＦコイル１１５との間の磁気結合を防止する構成は、これに限られない。

例えば、磁気結合防止回路６４０および６５０のＰＩＮダイオード６４１および６５１を、極性の向きが異なる２つのＰＩＮダイオードを組み合わせたクロスダイオードに置き換え、磁気結合防止回路駆動装置１２６を取り外した回路としても良い。本構成によれば、磁気結合防止回路駆動装置１２６を必要としないので、簡略な回路構成で送信ＲＦコイル１１４と受信ＲＦコイル１１５との磁気結合を除去できる。従って、上記各実施形態よりさらに簡略な構成で、画質を向上させることができる。

また、上記各実施形態では、多素子型多重同調ＲＦコイルとして、２つの核種の核磁気共鳴信号を検出可能な多素子型２重同調ＲＦコイルを例にあげて説明しているが、検出可能な核種の数は２つに限られず、３つ以上であってもよい。この場合、同調回路５４０を、異なる複数の周波数でコイル部５２０の出力に高インピーダンスを提供するよう構成する。これは、同調回路５４０が備える直列共振回路の数を、少なくとも共振する周波数の数より１つ多くすることにより実現できる。

このとき、上記実施形態同様、同調回路５４０と、コイル部５２０と同調回路５４０の前置増幅器５５０に接続される直列共振回路を除いた直列共振回路で構成される回路とが、それぞれ、当該多重同調ＲＦコイルの共振周波数で共振するよう、各回路素子が調整されていればよい。

１０２：テーブル、１０３：検査対象、１１１：マグネット、１１２：傾斜磁場コイル、１１３：シムコイル、１１４：送信ＲＦコイル、１１５：受信ＲＦコイル、１２２：傾斜磁場電源、１２３：シム電源、１２４：高周波磁場発生器、１２５：受信器、１２６：磁気結合防止回路駆動装置、１３０：計算機、１３１：シーケンサ、１３２：記憶媒体、１３３：表示装置、４００：鳥かご型ＲＦコイル、４０１：直線導体、４０２：端部導体、４０３：キャパシタ、４１１：第一のポート、４１２：第二のポート、５００：フェーズドアレイコイル、５１０：２重同調表面コイル、５１１：２重同調鞍型コイル、５１２：２重同調蝶型コイル、５１３：２重同調ソレノイドコイル、５２０：コイル部、５２１：導体、５２２：インダクタ、５２３：キャパシタ、５３０：素子間磁気結合防止回路、５４０：同調回路、５４０Ｂ：第一の直列共振回路、５４０Ｃ：第二の直列共振回路、５４０Ｄ：第三の直列共振回路、５４２Ｂ：インダクタ、５４２Ｃ：インダクタ、５４２Ｄ：インダクタ、５４３Ｂ：キャパシタ、５４３Ｃ：キャパシタ、５４３Ｄ：キャパシタ、５５０：前置増幅器、５６０：同軸ケーブル、５９０：アース、６００：グラフ、６１０：実線、６２０：破線、６４０：送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の磁気結合防止回路、６４１：ＰＩＮダイオード、６４２：制御用信号線、６５０：送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の磁気結合防止回路、６５１：ＰＩＮダイオード、６５２：制御用信号線、６５３：インダクタ、６６０：磁場の向き、６７０：磁場の向き、６９０：シールド、７００：等価回路、７１０Ａ：等価回路、７１０Ｂ：等価回路、７１０Ｃ：等価回路、７１０Ｄ：等価回路、７１２Ａ：インダクタ、７１２Ｂ：インダクタ、７１２Ｃ：インダクタ、７１２Ｄ：インダクタ、７１３Ａ：キャパシタ、７１３Ｂ：キャパシタ、７１３Ｃ：キャパシタ、７１３Ｄ：キャパシタ、７２０：等価回路、７２１：等価回路、７２２：等価回路、７２３：キャパシタ、７２４：インダクタ、７２５：キャパシタ、７２６：インダクタ、７２７：インダクタ、７２８：キャパシタ、７３０：等価回路、７５０：直列共振回路、７５２：インダクタ、７５３：キャパシタ、８００：ＱＤコイル、８１０：第一の２重同調表面コイル、８２０：第二の２重同調表面コイル、８３０：信号受信部、８３１：導体、８３２：インダクタ、８３３：キャパシタ、８３４：ループ面、８４０：信号受信部、８４１：導体、８４２：インダクタ、８４３：キャパシタ、８４４：ループ面、８５０：素子間磁気結合防止回路、８６０：素子間磁気結合防止回路、８７１：位相調整器、８７２：位相調整器、８８０：合成器、９００：座標軸、９１０：単同調表面コイル、９１１：導体、９１２：インダクタ、９１３：キャパシタ、９２２：インダクタ、９２３：キャパシタ、９３０：インピーダンス整合回路、９４０：前置増幅器

Claims (16)

1. 磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルであって、
   複数の異なる共振周波数を有する多重同調ＲＦコイルを複数備え、
   前記各多重同調ＲＦコイルは、
   高周波信号を送信又は受信するコイル部と、
   前記コイル部に並列に接続され、他の多重同調ＲＦコイルとの磁気結合を防止するコイル間磁気結合防止回路と、を備え、
   前記コイル間磁気結合防止回路は、
   前記コイル部に並列に接続され、当該コイル間磁気結合防止回路を当該多重同調ＲＦコイルの各共振周波数で高インピーダンス化する同調回路と、
   前記同調回路の出力に接続される前置増幅器と、を備えること
   を特徴とするＲＦコイル。
2. 請求項１記載のＲＦコイルであって、
   前記同調回路は、キャパシタとインダクタとが直列に接続された、それぞれ共振周波数が異なる直列共振回路を、少なくとも当該多重同調ＲＦコイルが共振する周波数の数より１つ多く備え、
   各直列共振回路は、並列に接続され、
   前記前置増幅器は、前記同調回路のいずれか一つの前記直列共振回路のキャパシタとインダクタとの接合点に接続され、
   前記同調回路が備える各直列共振回路と前記コイル部とは、当該同調回路と、前記前置増幅器が接続されていない前記直列共振回路および前記コイル部により構成される回路とが、共に当該多重同調ＲＦコイルの複数の異なる共振周波数で共振するよう調整されること
   を特徴とするＲＦコイル。
3. 請求項２記載のＲＦコイルであって、
   前記同調回路の各直列共振回路の共振周波数は、当該多重同調ＲＦコイルの共振周波数のいずれとも異なり、かつ、当該多重同調ＲＦコイルの共振周波数が、各直列共振回路の共振周波数の間となるよう調整されること
   を特徴とするＲＦコイル。
4. 請求項２記載のＲＦコイルであって、
   前記各多重同調ＲＦコイルの共振周波数は、ｆ₁およびｆ₂であり、
   前記コイル部は、導体からなるループコイルと、当該ループコイルに挿入されるキャパシタとを備え、共振周波数がｆ_Aであり、
   前記同調回路は、
   キャパシタとインダクタとを備え、前記コイル部に並列に接続される、共振周波数がｆ_Bの第一の直列共振回路と、
   キャパシタとインダクタとを備え、前記第一の直列共振回路に並列に接続される共振周波数がｆ_Cの第二の直列共振回路と、
   キャパシタとインダクタとを備え、前記第二の直列共振回路に並列に接続される共振周波数がｆ_Dの第三の直列共振回路と、を備え、
   各共振周波数は、ｆ_B＜ｆ₁＜ｆ_A＜ｆ₂＜ｆ_Cおよびｆ_B＜ｆ₁＜ｆ_D＜ｆ₂＜ｆ_Cを満たすよう調整され、
   前記前置増幅器は、前記第三の直列共振回路のキャパシタとインダクタとの接合点に接続されること
   を特徴とするＲＦコイル。
5. 請求項１記載のＲＦコイルであって、
   前記コイル部は、円柱の表面に対向して配置される２つの鞍型形状部を備え、
   前記鞍型形状部は、各鞍型形状部により生じる磁場の向きが同方向になるよう接続されること
   を特徴とするＲＦコイル。
6. 請求項１記載のＲＦコイルであって、
   前記コイル部は、同一平面上に隣り合って配置される２つの導体ループ部を備え、
   前記導体ループ部は、当該導体ループにより生じる磁場の向きが逆方向になり、蝶型形状を有するよう接続されること
   を特徴とするＲＦコイル。
7. 請求項１記載のＲＦコイルであって、
   前記コイル部は、ソレノイド形状を有すること
   を特徴とするＲＦコイル。
8. 請求項１記載のＲＦコイルであって、
   前記各多重同調ＲＦコイルは、当該多重同調ＲＦコイルの前記コイル部以外の部分を覆う電波シールドを備えること
   を特徴とするＲＦコイル。
9. 請求項１記載のＲＦコイルであって、
   前記複数の多重同調ＲＦコイルは、各多重同調ＲＦコイルの前記コイル部が互いに部分的に重なりあうよう、各多重同調ＲＦコイルを略同一面に配置するフェーズドアレイコイルであること
   を特徴とするＲＦコイル。
10. 請求項１記載のＲＦコイルにより構成される第一のＲＦコイルと、
    請求項１記載のＲＦコイルにより構成される第二のＲＦコイルと、を備え、
    前記第一のＲＦコイルと前記第二のＲＦコイルとは、それぞれが生成する磁場の向きが互いに直交するよう配置され、位相が９０度異なる核磁気共鳴信号を受信すること
    を特徴とする磁気共鳴撮像装置のＱＤコイル。
11. 送信ＲＦコイルと、受信ＲＦコイルと、送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段とを備える磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルシステムであって、
    前記受信ＲＦコイルは、請求項１記載のＲＦコイルであって、
    前記送信ＲＦコイルは、前記ＲＦコイルが備える多重同調ＲＦコイルの共振周波数の高周波信号を送信可能であって、
    前記送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段は、前記高周波信号送信時は前記多重同調ＲＦコイルそれぞれを開放し、前記高周波信号受信時は前記送信ＲＦコイルを開放するよう制御すること
    を特徴とするＲＦコイルシステム。
12. 請求項１１記載のＲＦコイルシステムであって、
    前記送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段は、ダイオードを備え、
    外部制御信号によって前記ダイオードをオン・オフすることにより、前記制御を実現すること
    を特徴とするＲＦコイルシステム。
13. 請求項１１記載のＲＦコイルシステムであって、
    前記送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段は、２つのダイオードを逆方向に接続したクロスダイオードを備えること
    を特徴とするＲＦコイルシステム。
14. 静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、高周波磁場を検査対象に印加する送信ＲＦコイルと、検査対象からの核磁気共鳴信号を受信する受信ＲＦコイルと、前記傾斜磁場印加手段、前記送信ＲＦコイルおよび前記受信ＲＦコイルの動作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、
    前記受信ＲＦコイルは、請求項１記載のＲＦコイルであること
    を特徴とする磁気共鳴撮像装置。
15. 送信ＲＦコイルと、受信ＲＦコイルと、送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段とを備える磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルシステムであって、
    前記受信ＲＦコイルは、請求項１０記載のＱＤコイルであって、
    前記送信ＲＦコイルは、前記ＲＦコイルが備える多重同調ＲＦコイルの共振周波数の高周波信号を送信可能であって、
    前記送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルとの間の結合防止手段は、前記高周波信号送信時は前記多重同調ＲＦコイルそれぞれを開放し、前記核磁気共鳴信号受信時は前記送信ＲＦコイルを開放するよう制御すること
    を特徴とするＲＦコイルシステム。
16. 静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段と、高周波磁場を検査対象に印加する送信ＲＦコイルと、検査対象からの核磁気共鳴信号を受信する受信ＲＦコイルと、前記傾斜磁場印加手段、前記送信ＲＦコイルおよび前記受信ＲＦコイルの動作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、
    前記受信ＲＦコイルは、請求項１０記載のＱＤコイルであること
    を特徴とする磁気共鳴撮像装置。

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