JP7407598B2 - 生体情報モニタ装置及び磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、第1の実施形態に係る生体情報モニタ装置1の全体構成を示すブロック図である。生体情報モニタ装置1は、アンテナ10と生体情報モニタ装置本体20(以下、単に本体20と呼ぶ)とを備える。アンテナ10はアンテナ装置(図示せず)の構成である。第1の実施形態では、生体情報モニタ装置本体20は基本的には1つのアンテナを有する構成であるため、アンテナ装置は1つのアンテナから構成されることになる。一方、後述する他の実施形態では生体情報モニタ装置本体20が複数のアンテナを有することがあり、その場合は、アンテナ装置は複数のアンテナから構成されることになる。
図6は、第2の実施形態に係る生体情報モニタ装置1の全体構成を示すブロック図である。第1の実施形態の生体情報モニタ装置1は原則1つのアンテナ10を具備する形態であるのに対して、第2の実施形態の生体情報モニタ装置1は、送信アンテナ10(第1のアンテナ)と、受信アンテナ11(第2のアンテナ)の少なくとも2つのアンテナを有している。
図10は、第3の実施形態に係る生体情報モニタ装置1の全体構成を示すブロック図である。第3の実施形態の生体情報モニタ装置1は、第1の実施形態と第2の実施形態とを組み合わせた実施形態である。具体的には、第1の実施形態に対応する第1モードと、第2の実施形態に対応する第2モードとを選択可能に構成した実施形態である。
(第3の実施形態の変形例)
図12は、上述した各実施形態に係る生体情報モニタ装置1を具備する磁気共鳴イメージング装置100の構成例を示す図である。
前述したように、生体情報モニタ装置1の使用周波数は、磁気共鳴イメージング装置100で使用するラーモア周波数より高い周波数が好ましい。以下、生体情報モニタ装置1で使用する周波数について、より具体的に述べる。
なお、同じ等価長Lcr(即ち、同じ心臓の大きさ)に対して、n倍モード共振も存在する。この場合、等価長Lcrとn倍モード共振の波長λbとは、
Lcr=(n)・λb/2 (式1)
によって関係づけられる。つまり、共振モードの次数nが高くなるほど、共振する波長λbは短くなり、この逆数である共振周波数は高くなる。
λb=λ・(1/√εr) (式2)
で表される。(1/√εr)は、一般に、波長短縮率と呼ばれている指標である。空気中の波長λと周波数fは、f=c/λ、の関係があるので(cは光速)、(式1)、(式2)より、n倍モード共振における共振周波数fnと心臓の等価長Lcrとの間には、
fn=c/λ=c/(λb・√εr)
=n・c/(2Lcr・√εr) (式3)
の関係がある。
fn(MHz)=n・(4520)/Lcr(cm) (式4)
したがって、基本モード共振(n=1)での共振周波数f1と、2倍モード共振(n=2)での共振周波数f2は、それぞれ以下のようになる。
f1(MHz)=(4520)/Lcr(cm) 基本モード共振 (式5)
f2(MHz)=(9040)/Lcr(cm) 2倍モード共振 (式6)
図18及び図19は、実施形態の生体情報モニタ装置1で使用する各種のアンテナ10の例、及びRF信号発生器30の構成例を示す図である。
10 アンテナ、送信アンテナ
11 受信アンテナ
20 生体情報モニタ装置本体(本体)
30、30a RF信号発生器
40 送信回路、第1送信回路
40a 第2送信回路
43 方向性結合器
50 結合量検出回路
53 検波回路
60 変位検出回路
70 ダイバーシティ判定回路
100 磁気共鳴イメージング装置
200 局所コイル
330 RF送信器
510 天板
Claims (20)
- 被検体に近接して配設される少なくとも1つのアンテナからなるアンテナ装置と、
高周波信号を生成する信号生成部と、
前記高周波信号を用いて、前記被検体と前記アンテナとの間の電界による近傍界結合の結合量を検出する結合量検出部と、
前記近傍界結合の結合量の変化に基づき、前記被検体の物理的変位を検出する変位検出部と、
を備え、
(A)前記信号生成部で生成された前記高周波信号は前記アンテナの入力端に入力され、
前記結合量検出部は、
前記アンテナの入力端に入力された前記高周波信号が前記入力端から反射されてくる反射信号を測定し、前記反射信号に基づいて前記近傍界結合の結合量を検出する、又は、
前記アンテナの入力端からの反射信号の大きさを、前記アンテナの反射損失を示すS11パラメータとして検出し、
前記アンテナはその電圧定在波比(VSWR)が2.0以上で5.0以下の範囲となるように構成される、又は、
(B)前記アンテナ装置は、第1のアンテナと第2のアンテナを具備し、
前記信号生成部で生成された前記高周波信号は前記第1のアンテナに入力され、
前記結合量検出部は、
前記第1のアンテナに入力された前記高周波信号が前記第2のアンテナに透過する透過信号を測定し、前記透過信号に基づいて前記近傍界結合の結合量を検出する、又は、
前記第1のアンテナから前記第2のアンテナに透過する前記透過信号の大きさを、前記第1のアンテナから前記第2のアンテナまでの挿入損失を示すS21パラメータとして検出し、
前記第1のアンテナはその電圧定在波比(VSWR)が2.0以上で5.0以下の範囲となるように構成され、前記第2のアンテナはその電圧定在波比(VSWR)が2.0以下の範囲となるように構成される、
生体情報モニタ装置。 - 前記変位検出部は、心臓の拍動、及び、呼吸による体動の少なくとも一方を、前記被検体の物理的変位として検出する、
請求項1に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナは、ダイポールアンテナとして構成される、
請求項1または2に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナの数は1であり、前記アンテナは前記被検体の心臓に近接して配設される、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナの数は2以上であり、前記被検体の背腹方向、左右方向、及び、頭足方向の少なくともいずれかの方向において、前記被検体の心臓を挟むように配設される、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置。 - 被検体に近接して配設される少なくとも1つのアンテナからなるアンテナ装置と、
高周波信号を生成する信号生成部と、
前記高周波信号を用いて、前記被検体と前記アンテナとの間の電界による近傍界結合の結合量を検出する結合量検出部と、
前記近傍界結合の結合量の変化に基づいて前記被検体の物理的変位を検出する変位検出部と、を備え、
前記信号生成部は、前記被検体の体内における心臓の共振長に対応する共振周波数の前記高周波信号を生成する、
生体情報モニタ装置。 - 前記信号生成部は、前記心臓の大きさに対して基本モードで共振する基本モード周波数の高周波信号を生成し、
前記アンテナは、前記基本モード周波数で共振するように構成される、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記信号生成部は、前記心臓の大きさに対して2倍モードで共振する2倍モード周波数の高周波信号を生成し、
前記アンテナは、前記2倍モード周波数で共振するように構成される、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記信号生成部は、前記心臓の大きさに対して基本モードで共振する基本モード周波数の第1の高周波信号と、前記心臓の大きさに対して2倍モードで共振する2倍モード周波数の第2の高周波信号を生成とを生成し、
前記アンテナ装置は、前記基本モード周波数で共振するように構成される第1のアンテナと、前記2倍モード周波数で共振するように構成される第2のアンテナとを有し、
事前に行われる測定結果に基づいて、前記第1の高周波信号と前記第2の高周波信号のいずれか一方が選択される、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナ装置は、複数の共振周波数を有する多共振アンテナとして構成され、
前記信号生成部は周波数可変型として構成され、前記複数の共振周波数のうち、磁気共鳴信号との相互干渉を避ける周波数の前記高周波信号を生成する、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナ装置は、複数の共振周波数を有する多共振アンテナとして構成され、
前記信号生成部は周波数可変型として構成され、前記複数の共振周波数のうち、検出対象である前記被検体の心臓の大きさに基づく共振周波数に近い周波数を有する前記高周波信号を生成する、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記アンテナは、心臓の大きさの個体間変化幅に基づく共振周波数の変化幅をカバーし得るような周波数帯域幅をもつ広帯域アンテナとして構成される、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記信号生成部は、前記被検体の心臓における1/2波長が、前記心臓の大きさ以下となるような周波数の前記高周波信号を生成する、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 前記信号生成部は、前記高周波信号の周波数を掃引できるように構成される、
請求項6に記載の生体情報モニタ装置。 - 被検体に近接して配設される少なくとも1つのアンテナからなるアンテナ装置と、
高周波信号を生成する信号生成部と、
前記高周波信号を用いて、前記被検体と前記アンテナとの間の電界による近傍界結合の結合量を検出する結合量検出部と、
前記近傍界結合の結合量の変化に基づいて前記被検体の物理的変位を検出する変位検出部と、を備え、
前記信号生成部は、前記被検体の心臓の大きさに比例する共振長によって定まる共振周波数を有する前記高周波信号を生成し、
前記アンテナ装置は、前記共振周波数に対応する第1の素子と、前記共振周波数から所定の周波数だけ離調した離調周波数に対応する少なくとも1つの第2の素子とを備える多素子アンテナとして構成される、
生体情報モニタ装置。 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の生体情報モニタ装置を具備する、
磁気共鳴イメージング装置。 - 前記変位検出部は、前記磁気共鳴イメージング装置が前記被検体に対してRFパルスを送信する期間、及び、前記磁気共鳴イメージング装置が前記被検体から磁気共鳴信号を受信する期間を避けて、前記被検体の物理的変位を検出する、
請求項16に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記変位検出部は、250ミリ秒以下の間隔で、前記被検体の物理的変位を検出する、
請求項16又は17に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記信号生成部が生成する前記高周波信号の周波数は、前記磁気共鳴イメージング装置が使用するラーモア周波数よりも高く設定される、
請求項16乃至18のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記アンテナは、前記磁気共鳴イメージング装置が具備する天板、又は、局所コイルの少なくとも一方に埋め込まれるように実装され、前記天板、又は、局所コイルの少なくとも一方には、埋め込まれた前記アンテナの位置が視認できるようにマーキングされる、
請求項16乃至19のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
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