JP6945396B2 - アレイコイル - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、アレイコイルに関する。

磁気共鳴イメージングにおいて、複数の要素コイルが配列されたアレイコイルを用いて、被検体から磁気共鳴信号を検出する方法がある。複数の要素コイルが配列されたアレイコイルを用いる場合、一つの要素コイルに所定の周波数の高周波電流が流れても、他の要素コイルには高周波電流が流れないように、複数の要素コイル同士の間で相互結合が防止されていること（デカップリングされていること）が望ましい。

一方で、アレイコイルは、患者の撮像場所にフィットしたものであることが望ましく、例えば被検体の体格、撮像部位や撮像法などに応じて、伸縮自在であることが望ましい。例えば、膝を撮像対象とする場合、アレイコイルが伸縮自在であれば、膝が大きい被検体にも、膝が小さい被検体にも対応することができる。

特開２００８−１２２９２号公報 米国特許第４８２５１６２号明細書

本発明が解決しようとする課題は、要素コイル間のデカップリングを行いながら、アレイコイルを伸縮可能とすることである。

実施形態に係るアレイコイルは、複数の要素コイルと、第１の絶縁連結材と、第２の絶縁連結材とを備える。複数の要素コイルは、第１の固定点と第２の固定点とを各々の要素コイルが有し、互いに重なりながら第１の方向と第２の方向とに２次元的に配列される。第１の絶縁連結材は、複数の前記第１の固定点を前記第１の方向に連結する。第２の絶縁連結材は、複数の前記第２の固定点を前記第１の方向に連結する。

図１は、実施形態に係るアレイコイルが用いられる磁気共鳴イメージング装置の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るアレイコイルの有する要素コイルについて説明した図である。 図３は、第１の実施形態に係るアレイコイルについて説明した図である。 図４は、第１の実施形態に係るアレイコイルについて説明した図である。 図５は、第１の実施形態に係るアレイコイルについて説明した図である。 図６は、比較例に係るアレイコイルについて説明した図である。 図７は、第２の実施形態に係るアレイコイルについて説明した図である。 図８は、第２の実施形態に係るアレイコイルについて説明した図である。 図９は、その他の実施形態に係るアレイコイルの有する要素コイルについて説明した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、互いに同じ構成には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
はじめに、図１を用いて、実施形態に係るアレイコイルが用いられる磁気共鳴イメージング装置の一例について説明する。図１は、実施形態に係るアレイコイル２００が用いられる磁気共鳴イメージング装置１００の一例を示すブロック図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１００は、静磁場磁石１０１と、静磁場電源（図示しない）と、傾斜磁場コイル１０３と、傾斜磁場電源１０４と、寝台１０５と、寝台制御回路１０６と、送信コイル１０７と、送信回路１０８と、受信コイル１０９と、受信回路１１０と、シーケンス制御回路１２０（シーケンス制御部）と、コンピューター１３０（「画像処理装置」とも称される）とを備える。なお、磁気共鳴イメージング装置１００に、被検体Ｐ（例えば、人体）は含まれない。また、図１に示す構成は一例に過ぎない。例えば、シーケンス制御回路１２０及びコンピューター１３０内の各部は、適宜統合若しくは分離して構成されてもよい。

静磁場磁石１０１は、中空の略円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に静磁場を発生する。静磁場磁石１０１は、例えば、超伝導磁石等であり、静磁場電源から電流の供給を受けて励磁する。静磁場電源は、静磁場磁石１０１に電流を供給する。別の例として、静磁場磁石１０１は、永久磁石でもよく、この場合、磁気共鳴イメージング装置１００は、静磁場電源を備えなくてもよい。また、静磁場電源は、磁気共鳴イメージング装置１００とは別に備えられてもよい。

傾斜磁場コイル１０３は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石１０１の内側に配置される。傾斜磁場コイル１０３は、互いに直交するＸ、Ｙ、及びＺの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されており、これら３つのコイルは、傾斜磁場電源１０４から個別に電流の供給を受けて、Ｘ、Ｙ、及びＺの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイル１０３によって発生するＸ、Ｙ、及びＺの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇe、及びリードアウト用傾斜磁場Ｇrである。傾斜磁場電源１０４は、傾斜磁場コイル１０３に電流を供給する。

寝台１０５は、被検体Ｐが載置される天板１０５ａを備え、寝台制御回路１０６による制御の下、天板１０５ａを、被検体Ｐが載置された状態で、傾斜磁場コイル１０３の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、寝台１０５は、長手方向が静磁場磁石１０１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御回路１０６は、コンピューター１３０による制御の下、寝台１０５を駆動して天板１０５ａを長手方向及び上下方向へ移動する。

送信コイル１０７は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置され、送信回路１０８からＲＦパルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。送信回路１０８は、対象とする原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア（Larmor）周波数に対応するＲＦパルスを送信コイル１０７に供給する。

受信コイル１０９は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置され、高周波磁場の影響によって被検体Ｐから発せられる磁気共鳴信号（以下、必要に応じて、「ＭＲ信号」と呼ぶ）を受信する。受信コイル１０９は、磁気共鳴信号を受信すると、受信した磁気共鳴信号を受信回路１１０へ出力する。受信コイル１０９の例としては、例えば頭部用コイルである。

なお、上述した送信コイル１０７及び受信コイル１０９は一例に過ぎない。送信機能のみを備えたコイル、受信機能のみを備えたコイル、若しくは送受信機能を備えたコイルのうち、１つ若しくは複数を組み合わせることによって構成されればよい。

アレイコイル２００は、小さい複数の受信コイルを撮像領域を取り囲むように配置し、同時に収集したデータを用いて画像再構成処理を行うことで、SNRのよい画像を得るものである。撮像領域に応じて、特定の身体部分（頭部、腹部、腕、肩、肘、手首、膝、脚、胸、背骨等）の信号を収集するために設計されることが多い。

アレイコイル２００は、一例として、要素コイル各々がＬＣ共振により信号を抽出する複数の要素コイルと、インピーダンス整合を行うための所定の回路素子と、信号を増幅するためのプリアンプとを有する。アレイコイル２００の有する複数の要素コイルにより抽出された信号は、例えばプリアンプで増幅され、チャネル等と呼ばれる単位で受信回路１１０に出力される。このため、磁気共鳴データは、受信回路１１０以降の後段の処理においてチャネル毎に取り扱われる。要素コイルの総数とチャネルの総数との関係は、同一の場合もあれば、要素コイルの総数に対してチャネルの総数が少ない場合、あるいは反対に、要素コイルの総数に対してチャネルの総数が多い場合もある。

受信回路１１０は、受信コイル１０９やアレイコイル２００から出力される磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する。具体的には、受信回路１１０は、受信コイル１０９やアレイコイル２００から出力される磁気共鳴信号をデジタル変換することによって磁気共鳴画像データを生成する。また、受信回路１１０は、生成した磁気共鳴画像データをシーケンス制御回路１２０へ送信する。なお、受信回路１１０は、静磁場磁石１０１や傾斜磁場コイル１０３等を備える架台装置側に備えられてもよい。

シーケンス制御回路１２０は、コンピューター１３０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源１０４、送信回路１０８及び受信回路１１０を駆動することによって、被検体Ｐの撮像を行う。ここで、シーケンス情報は、撮像を行うための手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場電源１０４が傾斜磁場コイル１０３に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信回路１０８が送信コイル１０７に供給するＲＦパルスの強さやＲＦパルスを印加するタイミング、受信回路１１０が磁気共鳴信号を検出するタイミング等が定義される。例えば、シーケンス制御回路１２０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路である。なお、シーケンス制御回路１２０が実行するパルスシーケンスの詳細については、後述する。

さらに、シーケンス制御回路１２０は、傾斜磁場電源１０４、送信回路１０８及び受信回路１１０を駆動して被検体Ｐを撮像した結果、受信回路１１０から磁気共鳴データを受信すると、受信した磁気共鳴データをコンピューター１３０へ転送する。

コンピューター１３０は、磁気共鳴イメージング装置１００の全体制御や、画像の生成等を行う。コンピューター１３０は、メモリ１３２、入力インタフェース１３４、ディスプレイ１３５、処理回路１５０を備える。処理回路１５０は、インタフェース機能１３１、制御機能１３３、及び画像生成機能１３６を備える。

第１の実施形態では、インタフェース機能１３１、制御機能１３３、画像生成機能１３６にて行われる各処理機能は、コンピューターによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１３２へ記憶されている。処理回路１５０はプログラムをメモリ１３２から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１５０は、図１の処理回路１５０内に示された各機能を有することになる。なお、図１においては単一の処理回路１５０にて、インタフェース機能１３１、制御機能１３３、画像生成機能１３６にて行われる処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路１５０を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、１つの処理回路１５０が各プログラムを実行する場合であってもよい。別の例として、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。

上記の説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはメモリ１３２に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

また、メモリ１３２にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、寝台制御回路１０６、送信回路１０８、受信回路１１０等も同様に、上記のプロセッサ等の電子回路により構成される。

処理回路１５０は、インタフェース機能１３１により、シーケンス情報をシーケンス制御回路１２０へ送信し、シーケンス制御回路１２０から磁気共鳴データを受信する。また、磁気共鳴データを受信すると、インタフェース機能１３１を有する処理回路１５０は、受信した磁気共鳴データをメモリ１３２に格納する。

メモリ１３２に格納された磁気共鳴データは、制御機能１３３によってｋ空間に配置される。この結果、メモリ１３２は、ｋ空間データを記憶する。

メモリ１３２は、インタフェース機能１３１を有する処理回路１５０によって受信された磁気共鳴データや、制御機能１３３を有する処理回路１５０によってｋ空間に配置されたｋ空間データ、画像生成機能１３６を有する処理回路１５０によって生成された画像データ等を記憶する。例えば、メモリ１３２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。

入力インタフェース１３４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。入力インタフェース１３４は、例えば、マウスやトラックボール等のポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスである。ディスプレイ１３５は、制御機能１３３を有する処理回路１５０による制御の下、撮像条件の入力を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）や、画像生成機能１３６を有する処理回路１５０によって生成された画像等を表示する。ディスプレイ１３５は、例えば、液晶表示器等の表示デバイスである。

処理回路１５０は、制御機能１３３により、磁気共鳴イメージング装置１００の全体制御を行い、撮像や画像の生成、画像の表示等を制御する。例えば、制御機能１３３を有する処理回路１５０は、撮像条件（撮像パラメータ等）の入力をＧＵＩ上で受け付け、受け付けた撮像条件に従ってシーケンス情報を生成する。また、制御機能１３３を有する処理回路１５０は、生成したシーケンス情報をシーケンス制御回路１２０へ送信する。処理回路１５０は、画像生成機能１３６により、ｋ空間データをメモリ１３２から読み出し、読み出したｋ空間データにフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、画像を生成する。

次に、図２〜図５を用いて、第１の実施形態に係るアレイコイル２００の構成について説明する。はじめに、図２を用いて、アレイコイル２００が有する要素コイルについて説明する。図２は、アレイコイル２００が有する複数の要素コイルのうち一つである要素コイル１０を取りだして説明したものである。

図２において、導線６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは、例えば銅などの導体材料で構成される。図２に示されるように、コンデンサ６０ａ、６０ｂに係る静電容量（Ｃ）及びコイルの有するインダクタンス（Ｌ）によって、導線６２ａ〜６２ｄを含んだ回路でＬＣ共振回路を構成している。このコイルに誘起された磁気共鳴信号が出力端子６１ａ及び６１ｂに出力される。図２には図示されていないが、要素コイルを構成する回路素子として、例えば、インピーダンス整合を取るためのコイル等の回路素子が設けられていてもよい。出力端子６１ａ及び６１ｂに出力された信号は、プリアンプで増幅され、受信回路１１０に出力される。このように、アレイコイル２００が有する複数の要素コイルの各々は、例えば、偶数個の角を持つ多角形のコイルである。一例として、アレイコイル２００が有する複数の要素コイルの各々は、四角形のコイルであり、例えば、上下及び左右に対称な形状となる。

図２において、ピボット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び１０ｄは、２つの導体材料同士の間の導通状態を保ったまま、それらの角度を可変な素子であるピボットである。例えば、ピボット１０ａにより、導線６２ａと導線６２ｄとの間が導通状態を保たれたまま、導線６２ａと導線６２ｄとの間の角度が可変となる。ピボット１０ｂにより、導線６２ａと導線６２ｂとの間が導通状態を保たれたまま、導線６２ａと導線６２ｂとの間の角度が可変となる。同様に、ピボット１０ｃ、１０ｄにより、導線６２ｂと導線６２ｃとの間、導線６２ｃと導線６２ｄとの間の導通状態がそれぞれ保たれたまま、導線６２ｂと導線６２ｃとの間の角度、導線６２ｃと導線６２ｄとの間の角度がそれぞれ可変となる。

このようにして、アレイコイル２００が有する複数の要素コイルの各々が、回転可能な角（頂点）を持つコイルとなるように、アレイコイル２００は構成される。

なお、ピボットの素材としては、例えば銅などの金属が使われる。また、別の例として、摩耗などが起こるのを防ぐため、より硬い素材が使われても良い。

また、ピボットの構造としては、２つの導体材料同士を直接接地してもよいし、逆に２つの導体材料同士の間に、樹脂などの絶縁体を挿入してもよい。２つの導体材料同士の間に、樹脂などの絶縁体が挿入される場合、かかる絶縁体がコンデンサとして機能し、ピボット自身が、回路の静電容量の一端を担う。このように、ピボットに、ピボットとしての機能の他に、コンデンサとしての役割を担わせてもよい。

図３は、第１の実施形態に係るアレイコイル２００について説明した図である。図３において、要素コイル１０、１１、１２、１３、２０、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３３は、アレイコイル２００が有する複数の要素コイルの各々を示す。要素コイル１０、１１、１２及び１３は第１の方向に沿って配置される一列の要素コイルの例である。同様に、要素コイル２０、２１、２２及び２３は第１の方向に沿って配置される一列の要素コイルである。また、例えば要素コイル１０と要素コイル２０は、第２の方向において互いに隣接する要素コイル同士である。同様に、例えば要素コイル１１と要素コイル２０、要素コイル２０と要素コイル３０、要素コイル２０と要素コイル３１等は、第２の方向において互いに隣接する要素コイル同士である。

図３に示されるように、要素コイル１０と要素コイル１１とは、要素コイル間のデカップリングのために、互いに重ね合わせて配置される。ここで、要素コイル間のデカップリングとは、要素コイル間の相互結合を避けることを意味し、具体的には、一方の要素コイルに所定の周波数の高周波電流を流しても、他方の要素コイルにはそれに誘導されて高周波電流が流れないように、またはその逆が起こらないことを意味する。すなわち、要素コイル１０と要素コイル１１との間のデカップリングとは、要素コイル１０に高周波電流が流れても、その高周波電流により作られる磁場により要素コイル１１に高周波電流が流れず、逆に要素コイル１１に高周波電流が流れても、その高周波電流により作られる磁場により要素コイル１０に高周波電流が流れないことを意味する。要素コイル同士のデカップリングを実現するためには、要素コイル同士の重なりの面積が、もともとの要素コイルの面積に対して所定の割合であればよいことから、要素コイル１０と要素コイル１１は、要素コイル１０と要素コイル１１との間の重なり部分の面積が、もともとの要素コイル１０や要素コイル１１の面積に対して所定の割合になるように、重なりながら配置される。

同様に、要素コイル１１と要素コイル１２との間でのデカップリングを実現するため、要素コイル１１と要素コイル１２とは、要素コイル１１と要素コイル１２との間の重なり部分の面積が、もともとの要素コイル１１や要素コイル１２の面積に対して所定の割合になるように、重なりながら配置される。このようにして、要素コイル同士を、互いに重ならせながら配置されることで、第１の方向に関して要素コイル同士のデカップリングを実現することができる。

また、例えば要素コイル１０と要素コイル２０との間でのデカップリングを実現するため、要素コイル１０と要素コイル２０とは、要素コイル１０と要素コイル２０との間の重なり部分の面積が、もともとの要素コイル１０や要素コイル２０の面積に対して所定の割合になるように、重なりながら配置される。

また、例えば要素コイル２０と要素コイル２１との間でのデカップリングを実現し、同時に要素コイル１１と要素コイル２１との間でデカップリングを実現するため、要素コイル２０と要素コイル２１との間の重なり部分の面積が所定の面積になり、かつ、要素コイル１１と要素コイル２１との間の重なり部分の面積が所定の面積になるような配置で、要素コイル２１は配置される。以下同様に、要素コイル２２、要素コイル２３、要素コイル３０等も、隣接する要素コイルとの間のデカップリングが実現されるような配置で、互いに重なりながら配置される。

各要素コイルは、例えば同じ形状をした要素コイルとなる。この結果、複数の要素コイルを、互いに所定の面積だけ重なり合わせながら、２次元状に展開することができる。このことにより、アレイコイル２００の複数の要素コイル同士のデカップリングを実現することができる。また、例えば、各要素コイルのサイズは、同じ大きさで構成される。

このように、アレイコイル２００においては、これら複数の要素コイルが、互いに重なりながら第１の方向（図３において横方向）と第２の方向（図３において縦方向）とに２次元的に配列されている。

次に、アレイコイル２００の伸縮に関連する構造について説明する。ピボット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、要素コイル１０におけるピボットを示し、これらのピボットが角となる二辺の間の成す角度が可変となる。同様に、ピボット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、要素コイル１１におけるピボットを示し、これらのピボットが角となる二辺の間の成す角度が可変となる。ピボット１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、要素コイル１２におけるピボットを示し、これらのピボットが角となる二辺の間の成す角度が可変となる。ピボット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、要素コイル２０におけるピボットを示し、これらのピボットが角となる二辺の間の成す角度が可変となる。同様に、図３のその他の白丸はピボットを示し、これらのピボットが角となる二辺の間の成す角度が可変となる。

固定点１０ｅは、要素コイル１０において、後述の絶縁連結材１と要素コイル１０とを固定するための第１の固定点である。また、固定点１０ｆは、要素コイル１０において、後述の絶縁連結材２と要素コイル１０とを固定するための第２の固定点である。固定点１０ｅ及び固定点１０ｆは、要素コイル１０の導体材料と、絶縁連結材とのなす角度が可変であるように構成され、例えばピボットを用いて実現される。

同様に、固定点１１ｅは、絶縁連結材１と要素コイル１１とを固定するための第１の固定点である。固定点１１ｆは、絶縁連結材２と要素コイル１１とを固定するための第２の固定点である。固定点１２ｅは、絶縁連結材１と要素コイル１２とを固定するための第１の固定点である。固定点１２ｆは、絶縁連結材２と要素コイル１２とを固定するための第２の固定点である。固定点１３ｅは、絶縁連結材１と要素コイル１３とを固定するための第１の固定点である。固定点１３ｆは、絶縁連結材２と要素コイル１３とを固定するための第２の固定点である。固定点２０ｅ、２１ｅ、２２ｅ、２３ｅは、絶縁連結材２と要素コイル２０、２１、２２、２３とをそれぞれ固定するための固定点である。固定点２０ｆ、２１ｆ、２２ｆ、２３ｆは、絶縁連結材３と要素コイル２０、２１、２２、２３とをそれぞれ固定するための固定点である。同様に、固定点３０ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３３ｅは、絶縁連結材３と要素コイル３０、３１、３２、３３とをそれぞれ固定するための固定点である。固定点３０ｆ、３１ｆ、３２ｆ、３３ｆは、絶縁連結材４と要素コイル３０、３１、３２、３３とをそれぞれ固定するための固定点である。これらの固定点は、例えばピボットを用いて実現される。

絶縁連結材１、２、３、４は、各要素コイルの固定点を用いて、複数の要素コイルを第１の方向に連結する部材である。絶縁連結材１、２、３、４は、絶縁体、例えばプラスチックの棒等で構成されるが、絶縁連結材１、２、３、４の素材は棒に限られず、柔軟に変形自在な素材であっても良い。絶縁連結材１は、要素コイル１０の固定点１０ｅ、要素コイル１１の固定点１１ｅ、要素コイル１２の固定点１２ｅ、要素コイル１３の固定点１３ｅを連結することにより、複数の固定点を第１の方向に連結する。絶縁連結材２は、要素コイル１０の固定点１０ｆ、要素コイル１１の固定点１１ｆ、要素コイル１２の固定点１２ｆ、要素コイル１３の固定点１３ｆ、要素コイル２０の固定点２０ｅ、要素コイル２１の固定点２１ｅ、要素コイル２２の固定点２２ｅ、要素コイル２３の固定点２３ｅを連結することにより、複数の固定点を第１の方向に連結する。同様に、絶縁連結材３は、要素コイル２０の固定点２０ｆ、要素コイル２１の固定点２１ｆ、要素コイル２２の固定点２２ｆ、要素コイル２３の固定点２３ｆ、要素コイル３０の固定点３０ｅ、要素コイル３１の固定点３１ｅ、要素コイル３２の固定点３２ｅ、要素コイル３３の固定点３３ｅを連結することにより、複数の固定点を第１の方向に連結する。絶縁連結材４は、要素コイル３０の固定点３０ｆ、要素コイル３１の固定点３１ｆ、要素コイル３２の固定点３２ｆ、要素コイル３３の固定点３３ｆを連結することにより、複数の固定点を第１の方向に連結する。

換言すると、アレイコイル２００の各々の要素コイルは、第１の固定点と第２の固定点とを有し、当該複数の第１の固定点のうち複数の固定点を、第１の方向に連結する第１の絶縁連結材と、当該複数の第２の固定点のうち複数の固定点を、第１の方向に連結する第２の絶縁連結材とを少なくとも含む。

なお、第１の実施形態においては、両端の絶縁連結材以外の絶縁連結材は、第２の方向において互いに隣接する要素コイル同士を連結する。例えば、絶縁連結材２は、固定点１１ｆと固定点２０ｅとを連結することにより、第２の方向において互いに隣接する要素コイルである要素コイル１１と要素コイル２０とを連結する。同様に、例えば、絶縁連結材３は、固定点２０ｆと固定点３１ｅとを連結することにより、第２の方向において互いに隣接する要素コイルである要素コイル２０と要素コイル３１とを連結する。このことにより、絶縁連結材に力を加えたとき、その力をアレイコイル２００全体に伝えることができる。

部材４０は、ピボット１ａ、２ａ、３ａ、４ａを通じて、絶縁連結材１、２、３、４等を固定する部材である。部材４０は、より詳細には、ピボット１ａとピボット２ａとの間の部分である部材４０ａ、ピボット２ａとピボット３ａとの間の部分である部材４０ｂ、ピボット３ａとピボット４ａとの間の部分である部材４０ｃ等から構成される。ピボット１ａは、絶縁連結材１に固定される。また、ピボット２ａ、３ａ、４ａは、それぞれ絶縁連結材２、３、４に固定される。また、部材４０ａ、部材４０ｂ、部材４０ｃが相互になす角度が可変になるように、それらの部材のつなぎ目は、例えばピボット１ａ、２ａ、３ａ、４ａなど、回転可能な構成要素により構成される。

同様に、部材４１は、ピボット１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂを通じて、絶縁連結材１、２、３、４等を固定する部材である。部材４１は、より詳細には、ピボット１ｂとピボット２ｂとの間の部分である部材４１ａ、ピボット２ｂとピボット３ｂとの間の部分である部材４１ｂ、ピボット３ｂとピボット４ｂとの間の部分である部材４１ｃ等から構成される。ピボット１ｂは、絶縁連結材１に固定される。また、ピボット２ｂ、３ｂ、４ｂは、それぞれ絶縁連結材２、３、４に固定される。また、部材４１ａ、部材４１ｂ、部材４１ｃが相互になす角度が可変になるように、それらの部材のつなぎ目は、例えばピボット１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂなど、回転可能な構成要素により構成される。

かかるアレイコイル２００の伸縮について、図４に示されている。図４は、第１の実施形態に係るアレイコイル２００の伸縮について説明した図である。

図３のアレイコイル２００において、絶縁連結材１及び絶縁連結材３に対して右向きに力を加え、逆に絶縁連結材２及び絶縁連結材４は左向きに力を加える場合を考える。かかる場合、図４のように、これらの変位がアレイコイル２００全体に伝わり、アレイコイル２００は伸縮する。具体的には、例えば部材４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ等は斜め方向になるようにアレイコイル２００が変形することから、アレイコイル２００は図４の上下方向に縮む。また、逆に、アレイコイル２００は、図４の左右方向に伸びる。また、絶縁連結材１及び絶縁連結材３に対して左向きに力を加え、逆に絶縁連結材２及び絶縁連結材４に対して右向きに力を加えると、アレイコイル２００は図５の上下方向に伸長し、左右方向に収縮する。これにより、アレイコイル２００は、伸縮自在な構成となる。

なお、アレイコイル２００が図４のように変形しても、各要素コイル同士の重なる部分の面積の、各要素コイルの面積に対する割合は変形後も変化しないため、要素コイル同士のデカップリングは伸縮後も実現されている。

なお、例えば絶縁連結材１及び絶縁連結材３に対して左向きに力を加え、逆に絶縁連結材２及び絶縁連結材４に対して右向きに力を加えるといった操作を簡単に行えるように、部材４０及び部材４１は、複数の絶縁連結材を同時に動かすことができるようにするための枠に連結されてもよい。図５を用いて、かかる状況について説明する。図５は、第１の実施形態に係るアレイコイルについて説明した図である。図５は、図３の縮小図であり、図３において説明の簡単のため３列分の要素コイルで表示していたアレイコイルを、５列分の要素コイルについて表示している。また、図３において描かれていた各要素コイルの詳細については、適宜省略して表示している。絶縁連結材１、２、３、４、５、６は絶縁連結材を示す。

以下、絶縁連結材１、３、５を、第１の絶縁連結材、絶縁連結材２、４、６を、第２の絶縁連結材と呼ぶ。第１の絶縁連結材は、絶縁連結材１の例でわかるように、複数の第１の固定点（図３において「ｅ」の添え字が割り当てられた固定点）のうち複数の固定点を第１の方向に連結するものになっている。また、第２の絶縁連結材は、絶縁連結材２の例でわかるように、複数の第２の固定点（図３において「ｆ」の添え字が割り当てられた固定点）のうち複数の固定点を第１の方向に連結するものになっている。アレイコイル２００は、第１の絶縁連結材と第２の絶縁連結材とをそれぞれ複数個有する。

ピボット１ａ及び１ｂ、２ａ及び２ｂ、３ａ及び３ｂ、４ａ及び４ｂ、５ａ及び５ｂ、６ａ及び６ｂは、それぞれ絶縁連結材１、２、３、４、５、６に配置されたピボットを示す。

部材５１は、絶縁連結材１、３、５等、複数個の第１の絶縁連結材同士を連結する第１の部材である。従って、部材５１に対して図５の右方向に力を加えると、絶縁連結材１、３、５等、複数個の第１の絶縁連結材が右方向に変位する。また、部材５２は、絶縁連結材２、４、６等、複数個の第２の絶縁連結材同士を連結する第２の部材である。従って、部材５２に対して図５の左方向に力を加えると、絶縁連結材２、４、６等、複数個の第２の絶縁連結材が左方向に変位する。従って、部材５１に対して右方向に力を加え、逆に部材５２に対して左方向に力を加えることで、絶縁連結材１、３、５を右方向に変位させ、逆に絶縁連結材２、４、６を左方向に変位させることができる。このように、絶縁連結材に加わった力はアレイコイル２００全体に伝わるので、部材５１及び部材５２に力を加えることで、アレイコイル２００全体を伸縮させることができる。

以上のように、第１の実施形態に係るアレイコイル２００は、要素コイル同士のデカップリングを実現したまま、伸縮自在な構成を取ることができ、撮像部位や撮像方法にあった大きさのアレイコイルとすることができる。

なお、第１の実施形態に係るアレイコイル２００は、各要素コイルが、平面を充填可能な形であるので、アレイコイルの数や配列を自由に変更することが可能であり、２次元的にサイズの拡張等が容易である。

このことについて、比較例を用いて検討する。図６は、比較例のアレイコイルに係る要素コイルの配置を示している。比較例のアレイコイルにおいては、８の字型の形状の要素コイルである要素コイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃと、正方形の形状の要素コイルである要素コイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃとの２種類のコイルでアレイコイルが構成される。比較例においては、例えば、要素コイル３００ａと要素コイル３００ｂとの間のデカップリング、要素コイル３００ａと要素コイル３０１ａとの間のデカップリング、要素コイル３０１ａと要素コイル３００ｂとの間のデカップリングが最大限実現されるように、例えば要素コイルの配置が行われる。しかし、図６の例において、新たな要素コイルの行を図６のコイルに新たに追加して、追加された要素コイルと、すでにある要素コイルとの間のデカップリングを実現するのは難しい。

これに対して、第１の実施形態に係るアレイコイル２００は、各要素コイルが、平面を充填可能な形であるので、アレイコイルの数や配列を自由に変更することが可能である。
実際、すでにある要素コイルの配置をコピーして新たに追加することにより、すでにある要素コイルと新たに追加される要素コイルとの間のデカップリングを実現することができ、アレイコイル２００の有する要素コイルの数を自由に拡張することが可能となる。

なお、アレイコイル２００は、例えば膝などの撮像に適したコイルとなるように、例えば円筒状に変形可能であってもよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、図７及び図８を用いて、第１の実施形態とは異なる位置に絶縁連結材を配置する場合について説明する。かかる構成をとることで、アレイコイルの製造が容易になるという利点を有する。

図７は、第２の実施形態に係るアレイコイル２００Ｘについて説明した図である。第２の実施形態に係るアレイコイル２００Ｘは、第１の実施形態に係るアレイコイル２００と、要素コイル１０〜１３、２０〜２２、３０〜３３等及び要素コイルの角部分のピボットの配置については同様であり、固定点及び絶縁連結材の配置が異なる。

図７において、固定点１０ｇは、要素コイル１０において、絶縁連結材１Ｘと要素コイル１０とを固定するための第１の固定点である。また、固定点１０ｈは、要素コイル１０において、絶縁連結材２Ｘと要素コイル１０とを固定するための第２の固定点である。固定点１０ｇ及び固定点１０ｈは、要素コイル１０の導体材料と、絶縁連結材１Ｘ又は２Ｘとのなす角度が可変であるように構成され、例えばピボットを用いて実現される。

固定点１１ｇは、絶縁連結材１Ｘと要素コイル１１とを固定するための第１の固定点である。また、固定点１１ｈは、絶縁連結材２Ｘと要素コイル１１とを固定するための第２の固定点である。固定点１２ｇは、絶縁連結材１Ｘと要素コイル１２とを固定するための第１の固定点である。また、固定点１２ｈは、絶縁連結材２Ｘと要素コイル１２とを固定するための第２の固定点である。固定点１３ｇは、絶縁連結材１Ｘと要素コイル１３とを固定するための第１の固定点である。また、固定点１３ｈは、絶縁連結材２Ｘと要素コイル１３とを固定するための第２の固定点である。固定点２０ｇ、２１ｇ、２２ｇ、２３ｇは、絶縁連結材３Ｘと要素コイル２０、２１、２２、２３とをそれぞれ固定するための第１の固定点である。固定点２０ｈ、２１ｈ、２２ｈ、２３ｈは、絶縁連結材４Ｘと要素コイル２０、２１、２２、２３とをそれぞれ固定するための第２の固定点である。同様に、固定点３０ｇ、３１ｇ、３２ｇ、３３ｇは、絶縁連結材５Ｘと要素コイル３０、３１、３２、３３とをそれぞれ固定するための固定点である。固定点３０ｈ、３１ｈ、３２ｈ、３３ｈは、絶縁連結材６Ｘと要素コイル３０、３１、３２、３３とをそれぞれ固定するための固定点である。これらの固定点は、例えばピボットを用いて実現される。

絶縁連結材１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘ、５Ｘ、６Ｘは、各要素コイルの固定点を用いて、複数の要素コイルを第１の方向に連結する部材である。絶縁連結材１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘ、５Ｘ、６Ｘは、絶縁体、例えばプラスチックの棒等で構成されるが、絶縁連結材１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘ、５Ｘ、６Ｘの素材は棒に限られず、柔軟に変形自在な素材であっても良い。絶縁連結材１Ｘは、要素コイル１０の固定点１０ｇ、要素コイル１１の固定点１１ｇ、要素コイル１２の固定点１２ｇ、要素コイル１３の固定点１３ｇを連結することにより、複数の固定点を第１の方向に連結する。絶縁連結材２Ｘは、要素コイル１０の固定点１０ｈ、要素コイル１１の固定点１１ｈ、要素コイル１２の固定点１２ｈ、要素コイル１３の固定点１３ｈを連結することにより、複数の固定点を第１の方向に連結する。同様に、絶縁連結材３Ｘは、固定点２０ｇ、２１ｇ、２２ｇ、２３ｇを連結する。絶縁連結材４Ｘは、固定点２０ｈ、２１ｈ、２２ｈ、２３ｈを連結する。絶縁連結材５Ｘは、固定点３０ｇ、３１ｇ、３２ｇ、３３ｇを連結する。絶縁連結材６Ｘは、固定点３０ｈ、３１ｈ、３２ｈ、３３ｈを連結する。

以上のように、第１の実施形態と同様に、第２の実施形態においても、アレイコイル２００Ｘの各々の要素コイルは、第１の固定点と第２の固定点とを有し、当該複数の第１の固定点のうち複数の固定点を第１の方向に連結する第１の絶縁連結材と、当該複数の第２の固定点のうち複数の固定点を第１の方向に連結する第２の絶縁連結材とを少なくとも含む。例えば、絶縁連結材１Ｘ、３Ｘ、５Ｘは、第１の固定点のうち複数の固定点を、第１の方向に連結する第１の絶縁連結材の一例である。また、絶縁連結材２Ｘ、４Ｘ、６Ｘは、第２の固定点のうち複数の固定点を、第１の方向に連結する第２の絶縁連結材の一例である。

なお、第２の実施形態においては、第１の絶縁連結材及び第２の絶連連結材のうち少なくとも一方は、複数の要素コイルが第２の方向において重なって配置される領域以外の領域に配置される。例えば、第１の絶縁連結材である絶縁連結材１Ｘ及び第２の絶縁連結材である絶縁連結材２Ｘは、要素コイル１０、１１、１２、１３と要素コイル２０、２１、２２、２３とが第２の方向において重なって配置される領域以外の領域に配置される。このことにより、要素コイルの第２の方向における重なり部分にさらに絶縁連結材が重なることがなくなることから、アレイコイル２００Ｘの製造が容易になる。

部材４０Ｘは、ピボット１Ｘａ、２Ｘａ、３Ｘａ、４Ｘａ、５Ｘａ、６Ｘａを通じて、絶縁連結材１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘ、５Ｘ、６Ｘ等を固定する部材である。部材４０Ｘは、より詳細には、ピボット１Ｘａとピボット２Ｘａとの間の部分である部材４０Ｘａ、ピボット２Ｘａとピボット３Ｘａとの間の部分である部材４０Ｘｂ、ピボット３Ｘａとピボット４Ｘａとの間の部分である部材４０Ｘｃ、ピボット４Ｘａとピボット５Ｘａとの間の部分である部材４０Ｘｄ、ピボット５Ｘａとピボット６Ｘａとの間の部分である部材４０Ｘｅ等から構成される。ピボット１Ｘａ、２Ｘａ、３Ｘａ、４Ｘａ、５Ｘａ、６Ｘａは、それぞれ絶縁連結材１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘ、５Ｘ、６Ｘに固定される。また、部材４０Ｘａ、４０Ｘｂ、４０Ｘｃ、４０Ｘｄ、４０Ｘｅが相互になす角度が可変になるように、それらの部材のつなぎ目は、回転可能な構成要素により構成される。

同様に、部材４１Ｘは、ピボット１Ｘｂ、２Ｘｂ、３Ｘｂ、４Ｘｂ，５Ｘｂ、６Ｘｂを通じて、絶縁連結材１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘ、５Ｘ、６Ｘ等を固定する部材である。部材４１Ｘは、より詳細には、ピボット１Ｘｂとピボット２Ｘｂとの間の部分である部材４１Ｘａ、ピボット２Ｘｂとピボット３Ｘｂとの間の部分である部材４１Ｘｂ、ピボット３Ｘｂとピボット４Ｘｂとの間の部分である部材４１Ｘｃ、ピボット４Ｘｂとピボット５Ｘｂとの間の部分である部材４１Ｘｄ、ピボット５Ｘｂとピボット６Ｘｂとの間の部分である部材４１Ｘｅ等から構成される。ピボット１Ｘｂ、２Ｘｂ、３Ｘｂ、４Ｘｂ，５Ｘｂ、６Ｘｂは、それぞれ絶縁連結材１Ｘ、２Ｘ、３Ｘ、４Ｘ、５Ｘ、６Ｘに固定される。また、部材４１Ｘａ、４１Ｘｂ、４１Ｘｃ、４１Ｘｄ、４１Ｘｅが相互になす角度が可変になるように、それらの部材のつなぎ目は、回転可能な構成要素により構成される。

部材４０Ｘ及び部材４１Ｘは、例えばさらに枠に連結されてもよい。例えば、図７の矢印に示されているように、絶縁連結材１、４、５を右に引っ張り、逆に絶縁連結材２、３、６を左に引っ張るように、絶縁連結材１、４、５がさらに連結され、また、絶縁連結材２、３、６がさらに連結されてもよい。

かかるアレイコイル２００Ｘの伸縮について、図８に示されている。図８は、第２の実施形態に係るアレイコイル２００Ｘの伸縮について説明した図である。

図８のアレイコイル２００Ｘにおいて、矢印で示される方向に力を加えると、絶縁連結材１Ｘ、４Ｘ、５Ｘは右に変位し、絶縁連結材２Ｘ、３Ｘ、６Ｘは左に変位する。これらの変位がアレイコイル２００Ｘ全体に伝わり、アレイコイル２００Ｘは伸縮する。従って、アレイコイル２００Ｘは、伸縮自在な構成となる。

なお、第２の実施形態においても同様に、アレイコイル２００Ｘが図８のように変形しても、各要素コイル同士の重なる部分の面積の、各要素コイルの面積に対する割合は変形後も変化しないため、要素コイル同士のデカップリングは伸縮後も実現されている。

以上のように、第２の実施形態に係るアレイコイル２００Ｘは、要素コイル同士のデカップリングを実現したまま、伸縮自在な構成を取ることができ、撮像部位や撮像方法にあった大きさのアレイコイルとすることができる。さらに、アレイコイル２００Ｘを、製造が容易な構成とすることができる。

（その他の実施形態）
なお、実施形態はこれに限られない。実施形態では、各要素コイルが四角形の場合について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、複数の要素コイルの各々は、回転可能な角を持つ六角形のコイルであってもよい。図９にかかる場合の要素コイルについて示されている。図９は、その他の実施形態に係るアレイコイルの有する要素コイルについて説明した図である。

図９において、ピボット１０Ｘａ、１０Ｘｂ、１０Ｘｃ、１０Ｘｄ、１０Ｘｅ、１０Ｘｆはピボットであり、それぞれは、２つの導体材料同士の間の導通状態を保ったまま、角度を可変な素子として構成される。コンデンサ６０Ｘａ、６０Ｘｂはコンデンサであり、上記導体材料と合わせてＬＣ共振回路を構成している。この回路に誘起された磁気共鳴信号が、出力端子６１ａ及び６１ｂに出力される。出力端子６１ａ及び６１ｂは、受信回路１１０に接続される。

また、各要素コイルの形状は、これらに限られない。２つの方向への変形のベースとなるのは、それぞれの方向に平行な辺をもつ四角形で、その一つの方向に対象に頂点を追加した形状であればよい。ただし、四角形以外の場合は、変形した場合に重なりだけでデカップリングを実現することはできなくなる場合がある。その場合にはプリアンプを使用した方法などを用いることができる。（例えば、米国特許４８２５１６２号明細書等）

上述した少なくとも一つの実施形態に係るアレイコイルによれば、要素コイル間のデカップリングを行いながら、アレイコイルを伸縮可能とすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 絶縁連結材
２ 絶縁連結材
１０ 要素コイル
１０ｅ 固定点
１０ｆ 固定点
２００ アレイコイル

Claims (8)

1. 第１の固定点と第２の固定点とを各々の要素コイルが有し、互いに重なりながら第１の方向と第２の方向とに２次元的に配列される複数の要素コイルと、
   複数の前記第１の固定点のうち複数の固定点を前記第１の方向に連結する第１の絶縁連結材と、
   複数の前記第２の固定点のうち複数の固定点を前記第１の方向に連結する第２の絶縁連結材と
   を有し、
   前記第１の絶縁連結材に力をかけるのと逆向きの方向に前記第２の絶縁連結材に力をかけることにより伸縮可能であり、
   前記複数の要素コイルの各々は、回転可能な角を持つコイルである、
   アレイコイル。
2. 第１の固定点と第２の固定点とを各々の要素コイルが有し、互いに重なりながら第１の方向と第２の方向とに２次元的に配列される複数の要素コイルと、
   複数の前記第１の固定点のうち複数の固定点を前記第１の方向に連結する第１の絶縁連結材と、
   複数の前記第２の固定点のうち複数の固定点を前記第１の方向に連結する第２の絶縁連結材と
   を有し、
   前記複数の要素コイルの各々は、回転可能な偶数個の角を持つ多角形のコイルである、アレイコイル。
3. 前記複数の要素コイルの各々は、回転可能な角を持つ四角形又は六角形のコイルである、請求項２に記載のアレイコイル。
4. 円筒状に変形可能である、請求項１又は２に記載のアレイコイル。
5. 前記複数の要素コイルの各々は、２つの導体材料同士の角度を可変なピボットを含んで構成され、前記２つの導体材料の間には、絶縁体が挿入される、請求項１又は２に記載のアレイコイル。
6. 前記第１の絶縁連結材と前記第２の絶縁連結材とをそれぞれ複数個有し、
   複数個の前記第１の絶縁連結材同士を連結する第１の部材と、
   複数個の前記第２の絶縁連結材同士を連結する第２の部材とを更に備える、
   請求項１又は２に記載のアレイコイル。
7. 前記第１の絶縁連結材及び前記第２の絶縁連結材のうち少なくとも一方は、前記第２の方向において互いに隣接する要素コイル同士を連結する、請求項１又は２に記載のアレイコイル。
8. 前記第１の絶縁連結材及び前記第２の絶縁連結材のうち少なくとも一方は、複数の要素コイルが前記第２の方向において重なって配置される領域以外の領域に配置される、請求項１又は２に記載のアレイコイル。

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