JPH0348817B2 - - Google Patents

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JPH0348817B2
JPH0348817B2 JP59230481A JP23048184A JPH0348817B2 JP H0348817 B2 JPH0348817 B2 JP H0348817B2 JP 59230481 A JP59230481 A JP 59230481A JP 23048184 A JP23048184 A JP 23048184A JP H0348817 B2 JPH0348817 B2 JP H0348817B2
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JP
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coil
nmr
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loop
segments
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Edowaado Heizu Seshiru
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General Electric Co
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General Electric Co
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Publication of JPH0348817B2 publication Critical patent/JPH0348817B2/ja
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34046—Volume type coils, e.g. bird-cage coils; Quadrature bird-cage coils; Circularly polarised coils
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    • G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34007—Manufacture of RF coils, e.g. using printed circuit board technology; additional hardware for providing mechanical support to the RF coil assembly or to part thereof, e.g. a support for moving the coil assembly relative to the remainder of the MR system

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は核磁気共鳴（NMR）装置に関す
る。更に特定して云えば、この発明はRF信号の
発信並びに／又は受信の為にこういう装置に役立
つ無線周波（RF）コイルに関する。
従来、NMR現象は、有機分子の分子構造を生
体内で調べる為に、構造化学者によつて利用され
て来た。典型的には、この目的に利用される
NMR分光計は、調べる物質の比較的小さなサン
プルを受入れる様に設計されている。然し、ごく
最近になつて、例えば生きている人体の解剖学的
な特徴の像を得る為の作像様式がNMRで開発さ
れている。核スピン（典型的には組織内の水に関
連した水素の陽子）に関連するパラメータを表わ
すこういう像は、検査領域に於ける組織の健康状
態を判定する上で、医学的に診断価値がある。
NMR手法は、燐及び炭素の様な元素の生体内分
光にまで展開し、生きている器官内の化学的な過
程を調べる道具をはじめて研究者に提供した。人
体の像を作ると共にその分光学的な研究の為に
NMRを使うことより、磁石、勾配コイル及び
RFコイルの様な特別に設計された装置の部品を
使う必要が生じた。
背景として云うと、核磁気共鳴現象は奇数個の
陽子及び／又は中性子を持つ原子核で起る。陽子
及び中性子のスピンの為、この各々の原子核が磁
気モーメントを持ち、こういう原子核で構成され
たサンプルを均質な静磁界B0の中に配置すると、
ずつと多数の核磁気モーメントが磁界と整合し
て、磁界の方向に正味の巨視的な磁化Ｍを達成す
る。磁界B0の作用により、磁気モーメントが磁
界の軸線の周りに、印加磁界の強さ並びに原子核
の特性に依存する周波数で歳差運動をする。歳差
運動の角周波数ωはラーマ周波数とも呼ぶが、 ω＝γBという式で表わされる。こゝでγは磁
気回転比（各々のNMRアイソトープにとつて一
定）であり、Ｂは核スピンに作用する磁界（Bo
に他の磁界を加えたもの）である。共鳴周波数が
サンプルを配置した部分の磁界の強さに関係する
ことは明らかである。
磁化Ｍの向きは、普通は磁界B0の方向を向い
ているが、ラーマ周波数又はその近くの周波数で
振動する磁界を印加することによつて摂動させる
ことが出来る。典型的には、こういう磁界B1は、
無線周波発信装置に接続されたコイルに無線周波
数パルスを通すことにより、磁化Ｍの方向に対し
て直交する方向に印加される。磁化Ｍが磁界B1
の方向の周りに回転する。NMRでは、磁化Ｍを
磁界B0の方向と垂直な平面に回転させるのに十
分な大きさ並びに持続時間を持つRFパルスを印
加することが典型的である。この平面を普通は横
平面と呼ぶ。RF振動が中断すると、横平面に回
転した核モーメントがいろいろな物理的な過程に
より、磁界B0と再び整合し始める。この再整合
の間、核モーメントが無線周波信号（NMR信号
と呼ぶ）を放出する。これは磁界と、原子核がそ
の中にある特定の化学的な環境とに特有である。
同じコイル又は２番目のRFコイルを用いて、原
子核から放出された信号を受信することが出来
る。NMR作像の用途では、空間情報をNMR信
号に符号化する為に使われる磁界勾配の存在の下
に、NMR信号を観測する。後でこの情報を使つ
て、検査する物体の像を再生するが、そのやり方
は周知である。
全身NMR検査を行なう時、均質な磁界B0の強
さは強めるのが有利であることが判つている。こ
れは、NMR信号の信号対雑音比を改善する為
に、陽子の作像の場合に望ましいことである。然
し、分光法の場合、調べる或る種の化学的な種目
（例えば燐及び炭素）は身体の中で比較的稀にし
かなく、利用し得る信号を検出する為には、強い
磁界が必要である為、こういうことが必要条件で
ある。ラーマ方程式から明らかな様に、磁界Ｂを
強くすると、ωがそれに対応して高くなり、発信
及び受信コイルの共鳴周波数が高くなる。これは
人体を収容する位に大きいRFコイルの設計を複
雑にする。複雑になる１つの原因は、コイルによ
つて発生されるRF磁界が、調べる身体領域にわ
たつて均質でなければならないからである。この
様な大形のコイルの固有の分布インダクタンス及
び静電容量が、コイルを共鳴させることの出来る
最高周波数を制限する為に、別の問題が起る。
現在用いているコイルは、インダクタンスを最
小限に抑えて、共鳴周波数を高くする為に、１タ
ーン又は並列の２ターンを用いている。この様に
数ターンに共鳴電流が集中すると、磁界B1の均
質性、並びにサンプル領域の相異なる部分で発生
される信号に対する感度の均質性が低下する。更
に、同調コンデンサの位置と１ターン・コイルの
漂遊静電容量の間の対称性の欠如により、コイル
の電流分布が一様でなくなると共に、磁界B1並
びに信号の感度の一様性がそれに対応して低下す
る。
従つて、この発明の目的は、略均質な磁界B1
を発生することが出来ると共に、関心が持たれる
領域にわたつて略一様な信号感度を持つRFコイ
ルを提供することである。
この発明の別の目的は、一層低いRFエネルギ
で動作することが出来ると共に、信号雑音比を改
善するNMR用RFコイルを提供することである。
この発明の別の目的は、電流並びに同調静電容
量が数多くのターンに分布しているが、１ターン
の実効インダクタンスを持つ様なNMR用RFコ
イルを提供することである。
発明の要約 この発明では、NMR用無線周波磁界コイル
が、共通の縦軸線に沿つて相隔てゝ配置された１
対の導電素子を含む。ループ素子が複数個の導電
セグメントによつて電気的に相互接続される。
各々のセグメントには少なくとも１つのリアクタ
ンス素子が直列に入つている。セグメントは共通
の縦軸線と略平行に配置される。１実施例では、
セグメントがループの周縁に沿つて隔たつてい
て、この結果出来る形が４重対称性を持つ様にな
つている。別の実施例では、最終的に得られる形
状が４重対称性を持たない様に、セグメントが相
隔たつている。
この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の
範囲に具体的に記載してあるが、この発明の構
成、作用並びその他の目的及び利点は、以下図面
について説明する所から、最もよく理解されよ
う。
発明の詳しい説明 均質な磁界B0を発生するのに使われる磁石の
設計には、ソレノイド形状が使われる場合が多
い。この形状を使うには、NMR作像装置に使う
RFコイルの設計に２つの拘束が課せられる。１
つの拘束は、RFコイルが円筒面に構成されてい
て、ソレノイドの軸線に沿つて検査する患者を収
容する為の自由な出入りが出来る様になつている
ことである。もう１つの拘束は、RFコイルによ
つて発生される無線周波磁界B1が、磁界B0の軸
線（典型的にはデカルト座標系のＺ軸の方向に選
ばれる）と平行なソレノイドの対称軸線に対して
垂直でなければならないことである。
第１Ａ図及び第１Ｂ図は従来の１つのNMRコ
イルの設計を図式的に示している。このコイルは
並列に接続された１ターン１及び３で構成されて
いて、同調コンデンサ８の両端の点７，９で駆動
される。このコイルは典型的には銅の管５で構成
される。この管が、第１Ｂ図に見られる様に、非
導電（強い誘電体）の円筒形巻型１１に取付けら
れる。各々のコイル・ターンは、円筒の円周の
120°をカバーする様な寸法である。接続部７，９
を設けるコイル領域は、円周の約60°をカバーす
る様な寸法である。RF磁界の一様性を最大にす
る為には、円筒の縦軸線と平行なコイル辺は円筒
の直径D2個分にすべきである。然し、直径の２
倍の辺長を持つコイルは実際的でない。これは、
RFエネルギが患者の関心のない領域に加えられ
るからである。従つて、実際には、コイル辺の長
さは大体直径１個分の長さに短くする。
第１Ｃ図は第１Ａ図に示すのと同様な別の従来
のRFコイルを示す。このコイルでは、コイル・
ターン１５，１７が直列に接続されていて、コン
デンサ１８の両端の点１９，２１で駆動される。
第１Ｃ図に示すコイルは典型的には頭のNMR検
査に使われる。
第１Ｄ図は銅箔で製造された２つの導電ループ
素子２，４から成る従来の別のNMR用RFコイ
ルを示す。ループ素子が導電条片６によつて電気
的に相互接続される。条片６と向い合つて配置さ
れた第２の導電条片８が一方のループ、例えばル
ープ２に電気接続されるが、他端はそれとループ
４の間の空間によつて隔てられている。このコイ
ルが点１０，１２の空隙の両端で付勢される。電
流の流れを矢印１４で示す。
上に述べた様に１ターン又は２ターンを持つ
RFコイルは、インダクタンスを最小限に抑える
と共に共鳴周波数を高くして、一層高い磁界強度
でNMR検査を行うことが出来る様にする為に使
われている。然し、前に述べた様に、この様に数
ターンに共鳴電流が集中すると、磁界B1の均質
性、並びに検査されるサンプル容積内での信号感
度の一様性が低下する。更に、同調コンデンサの
位置と例えば１ターン・コイルの漂遊静電容量の
間の対称性の欠如により、コイルの電流分布が一
様でなくなる原因になるし、それに対応して磁界
B1の一様性が低下する。（他の場合もそうである
が、）ターン数の少ないコイルに於ける漂遊静電
容量の１つの影響は、電流がコイルの完全なルー
プを循環せず、被検体を介して漏れることであ
る。これは磁界の一様性を壊すという有害な影響
がある。一様性を高めようとしてコイルの直列タ
ーン数を増加することは、コイルのターン数が増
加するとインダクタンスが大きくなる（従つて、
コイルの共鳴周波数に天井が出来る）ので、有効
な解決策ではない。
従つて、一様な磁界B1を発生する為には、電
流分布を多数コイル巻線に分けて制御する必要が
あることは明らかである。更に、前にも述べた様
に、コイルの形状は、患者を配置する為に、その
縦軸線に沿つて自由な出入りが出来る様にすべき
である。磁界B1は、磁界B0の方向と平行に選ば
れる円筒の対称軸線に対して垂直でなければなら
ない。１ターンのサドル形コイルはこの拘束を満
足し、この発明のコイルの基本的な素子である。
次に第２Ａ図について説明すると、１ターンの
サドル形コイルが２つの平行な導電セグメント２
１ａ，２２ａで構成されていて、その各々と直列
にコンデンサ２３ａが入つている。導体２１ａ，
２２ａの両端が、共通の縦軸線１６に沿つて相隔
たる１対の平行な導電ループ２５ａ，２６ａの直
径上に向い合つた点に接続されている。セグメン
ト２１ａのコンデンサと並列に、端子２７ａ，２
８ａの間に接続されたRF増幅器２０の様な源に
より、コイルを駆動することが出来る。矢印２９
は、導電ワイヤ・セグメント２１ａ，２２ａによ
つて定められた平面（これを便宜上鉛直と呼ぶ）
に対して垂直な無線周波磁界B1を発生する電流
通路を示す。磁界B1の方向は右手の法則によつ
て決定されることに注意されたい。この法則で
は、右手の指を親指が電流の流れの方向を指す様
に、電流を通すセグメントに当てた場合、指が磁
界（即ち、B1）の方向を指さすと教えている。
この発明のNMRコイルの設計は、好ましい実
施例では、第２Ｂ図に示す様に、上側及び下側の
導電円形ループ２５ａ，２６ｂに沿つて等間隔で
ループに接続された複数個の鉛直ワイヤ・セグメ
ント２１ｂで構成される。ループは精密に円形で
ある必要はなく、一般的に検査する物体を収容す
る為の開口を持つていれば、楕円体又はその他の
或る幾何学的な形であつてもよいことが理解され
よう。各々鉛直導電セグメントが少なくとも１つ
の容量素子２３ｂを持つている。各々が第２Ａ図
に示す電流通路と同等の多重電流通路が第２Ｂ図
に矢印２９で示されており、後で詳しく説明す
る。鉛直導電セグメントの数を増加するにつれ
て、磁界B1の均質性がよくなる。これは、セグ
メントの数が増加すると、多くの寄与によつて合
成磁界が発生され、任意の１本の導体の影響が減
少する為である。電流の流れによる磁束が脱出し
て、均質な磁界B1を発生することが出来る様に
する為に、隣接する鉛直導体の間に開放空間が必
要であるから、導体の数は無制限に増やすことは
出来ない。４本、８本、16本及び32本の鉛直導体
を持つコイルを作つた。鉛直導電セグメントは等
間隔である必要はないことに注意されたい。実
際、患者を観察し易くする為にその中に窓を形成
したこの発明の１実施例のRFコイルを後で説明
する。均質な磁界B1を発生するのに必要なのは、
鉛直導体の電流が正弦状分布を近似する様に、導
電ループの周縁に沿つて分布した複数個の鉛直導
体があることである。この結果得られるこの発明
のNMRコイルは、このコイルを正弦状電圧源又
は電流源で励振した時、円筒の軸線に対して横方
向の振動磁界を持つ、開放端を有する円筒で構成
された共振空洞とみなすことが出来る。後で詳し
く説明するが、多数の共鳴モードをとることが出
来る。
第２Ｂ図に図式的に示したこの発明のコイル
は、この形のコイルに対して第３Ａ図に示す集中
定数等価回路を考えれば、一層よく理解されよ
う。この等価回路は、第３Ｂ図に示した繰返し回
路単位３０から成る平衡梯形回路である。各単位
は誘導素子３１，３２の各々の１端に誘導素子及
び容量素子３３，３４の直列接続の組合せを接続
して構成される。第３Ａ図でＡと記す２点を一緒
にして上側の導電ループ２６ｂを完成し、２点Ｂ
を一緒にして下側の導電ループ２５ｂを完成す
る。誘導子３１，３２は、コイルの上側及び下側
の導電ループに沿つた各々のループ・セグメント
２４に関連するインダクタンスを表わす。これら
の誘導子は全て互いに誘導結合されている。同様
に、鉛直ワイヤ・セグメント２１ｂに関連した誘
導子３３は全て互いに誘導結合している。鉛直ワ
イヤ・セグメントは或る程度、並列に結線されて
いる様に見え、その結果、第２Ａ図に示した１タ
ーン形に較べて減少した正味のインダクタンスを
持つ。これに対して、相互結合が（ループ内にあ
る個別の自己インダクタンスの和に較べて）上側
及び下側の導電ループの正味のインダクタンスを
増加する。実際には、その両方を導電箔の、幅の
広い帯で構成することにより、ループ及び鉛直セ
グメントのインダクタンスを最小限に抑えること
が出来る。これは、可撓性の印刷配線板を用い
て、導体を食刻することによつて達成するのが有
利である。コイルの動作周波数を高める為に、例
えばインダクタンス３１，３２，３３（第３Ａ
図）を最小限に抑えるのが望ましいことがある。
第３Ｂ図について説明すると、動作中、点Ｅ及
びＦの間の電圧は点Ｃ及びＤの間の電圧に較べて
移相している。全ての単位３０（第３Ａ図）に対
する累積的な移相が相加わつて2πラジアンにな
る周波数では、コイルは定在波の共鳴状態を持つ
ている。この共鳴状態を１次共鳴状態と呼ぶが、
この時、各々の鉛直ワイヤ・セグメント２１ｂの
電流は、θ（第２Ｂ図参照）を例えばＹ軸から測
つた鉛直ワイヤ・セグメントの極座標の角度とし
て、大体sinθに比例することが判つている。この
様な正弦状の電流分布は、鉛直ワイヤ・セグメン
ト２１ｂの数が増加するにつれて、次第に一層均
質な横方向の磁界を発生する。
第３Ａ図の集中定数等価回路で表わしたコイル
の形は、高次の横方向の磁界分布を発生する一層
高い周波数の共鳴状態をも有する。こういう一層
高い共鳴周波数は、適当に一層高い周波数の励振
源を用いて励振する。こういう共鳴状態を２次共
鳴状態と呼ぶ。例えば、この回路を一巡する時の
累積的な移相が4πラジアンに等しい時、鉛直ワ
イヤ・セグメントの電流はsin2θに比例する。こ
の共鳴では、横方向の磁界のＸ及びＹ成分は、
夫々Ｘ軸及びＹ軸に沿つて大体直線的な勾配を持
ち、コイルの中心でゼロである。
第３Ａ図の集中定数等価回路を表わす特定の一
組の方程式を解析的に解いたことがあるかどうか
は判つていない。然し、周期的な構造に於ける波
の伝播は、特に固体物理で広範囲に研究されてお
り。集中定数等価回路に於ける電流分布の直覚的
な記述の裏づけとなる。梯子の端（第３Ａ図のＡ
及びＢ）を接続して上側及び下側のループを作る
と、結晶の格子理論でよく用いられる周期的な境
界条件が課せられる。2N個の繰返し素子３０に
対し、（2N＋１）個のループ電流及び（2N＋１）
個の線形方程式がある。ループ２５ｂ，２６ｂの
電流が平衡していれば、１つのループ電流をゼロ
に等しいとおくことが出来る。残りの2N個の方
程式はＮ対の固有解を持つ2N×2Nのテープリツ
ツ行列によつて表わすことが出来る。この固有電
流が、１ｎＮとして、sin nθ及びcos nθに比
例する。これらの方程式の数値解は電流が正弦状
であることを示している。
４重円筒形対称性を持つ様にコイルを構成すれ
ば、幾つかの利点が得られる。この明細書で云う
４重円筒形対称性とは、コイルをその縦横軸の周
りに90°回転した時、コイルの形状（即ち、ルー
プの周縁に沿つた鉛直セグメントの位置並びに各
セグメント容量の値）が同じまゝであることを意
味する。例えば、４の倍数（例えば４、８、12、
16、32）の数の鉛直セグメントを持つコイルは４
重対称性を持つている。この場合、１次共鳴状態
は、同じ共鳴周波数で２つの直交する縮退モード
を持つている。１つのモードをこゝではＸモード
と呼ぶが、鉛直ワイヤの電流がsinθに比例する
時、Ｘ軸に平行なRF磁界を作る。他方のモード
をＹモードと呼ぶが、この時電流はcosθに比例
し、磁界はＹ軸方向である。第２Ｂ図に示す端子
２７ｂ，２８ｂの間の様な１個所で、RF増幅器
（図に示してない）からの電力を印加することに
よつて、RFコイルを駆動すると、Ｘモードだけ
が励振される。この場合の共振回路は振動RF磁
界2H1cosωtを発生する。これは、何れも大きさ
がH1であつて、磁界B0の方向に対して垂直な横
平面内で反対向きに回転する２つの磁界から成る
とみなすことが出来る。原子核は２つの回転磁界
の内の一方にのみ応答する。具体的に云うと、原
子核は分極した原子核が歳差運動をする方向に回
転する磁界に応答する。従つて、間違つた方向に
回転するB1成分を発生するのに使われる電力は
無駄になる。然し、第４図に示す様に、鉛直導体
４０内で最初の駆動点から90°離れた、鉛直導体
４１内の２番目の駆動点に、90°位相がずれた源
からの電力を加えると、２つの振動磁界がベクト
ル加算によつて１個の回転磁界を発生する。この
場合、駆動電力の無駄がない。従つて、この発明
のRFコイルを90°離れた２の駆動点で駆動すれ
ば、RF電力の効率が２倍になる。更に２つの直
交モードで発生される雑音電圧が相関性がなく、
原子核からの信号が相関性を持つから、信号対雑
音比は√２倍だけ高めることが出来る。この場
合、検出されるNMR信号は、コイルの直交する
２点で標本化しなければならない。
２つの縮退Ｘ及びＹ共鳴モードに直交性を維持
する必要の為、部品の許容公差及びコイルの形状
に拘束が加えられる。例えば、２つのモードの間
の実効的な誘導結合係数Ｋは、コイルの品質係数
Ｑの逆数に較べて小さく抑えなければならない。
コイルに対する患者の負荷が大きく、RF電力効
率を高くすることが尚更望ましい様な、高い周波
数では、コイルのＱが一層低いことが、直交性を
達成する為の拘束を幾分緩和する。積Ｋ×Ｑが約
５％より小さければ、２つの共鳴モードは実質的
に結合されない。この場合、各モードが正しい移
相をもつて回転磁界を発生する。
８本の鉛直導体を持ち、従つて４重対称性を持
つコイルの鉛直導体及びループ導体の電流の方向
が、こういうコイルを示す第２Ｂ図に矢印２９で
示されている。この電流の方向は１次（所望の）
共鳴モードに対するものである。こういう電流が
正弦状であること、次に第５Ａ図乃至第５Ｃ図に
ついて更に詳しく説明する。第５Ａ図には、第２
Ｂ図に示したコイルの平面図が示されている。コ
イルは前と同じく点２７ｂ，２８ｂで付勢され
る。これらの点は、位置θ＝0°と任意に指定した
セグメントにある。コイルがこの様に付勢される
と、cosθに比例する最大電流がθ＝0°にあるセグ
メントに、丸で囲んだ点で示す様に、図面の平面
から出て来る方向に流れる。θ＝0°にあるセグメ
ントに隣接するセグメントには、一層小さな電流
（θ＝45°及び315°として、cosθに比例する）が同
じ方向に流れる。θ＝180°、135°及び225°にある
セグメントには、対応する大きさの電流が反対向
きに（丸で囲んだ十字で示す様に図面の平面内に
入る向きに）流れる。導電セグメントに流れる電
流の大きさが第５Ｂ図のグラフに示されている。
この図で位置を表わす角度θを横軸にとり、電流
の大きさを縦軸に示してある。図面の平面から流
出する電流（45°、0°、315°）は正の値を持つもの
として任意に選択してあり、図面の平面に流れ込
む電流（135°、180°、225°）は負の値を持つもの
として示してある。１次共鳴モードでは、θ＝
90°及びθ＝270°にあるセグメントは全く電流を
通さず、実際には省略してもよいし、或いは短絡
部に置き換えてもよい。
上側の導電ループ２６ｂに流れる電流の方向が
矢印５０（第５Ａ図）で示されており、これらの
矢印は大体の大きさを表わす様にその相対的な寸
法が変えてある。更に正確に云うと、ループ電流
の分布は第５Ｃ図のグラフに示す様になり、角度
位置及び電流の大きさ夫々横軸及び縦軸にとつて
ある。時計周りの電流の流れを正の値を持つもの
と任意に選んでいる。ループ電流は段階状に分布
している。即ち、45°と90°の間、及び315°と270°
との間を流れる電流は、0°と45°の間及び0°と315°
の間を流れる電流より大きい。これは、前者は
45°及び315°の所にあるセグメントから供給され
る電流を含むからである。
或るコイルの実施例（第５Ｄ図参照）、特に頭
のNMR作像に使うコイルでは、患者の顔が見え
る様にする使い易い手段を提供する為に、コイル
巻型に窓を切込むのが有利であることが判つた。
この為には、窓を切込むじやまのない区域を作る
為に。若干の鉛直セグメントを取除くことが必要
である。これは後で説明する実施例の32本のセグ
メントという様に、密な間隔の鉛直セグメントを
持つコイルの場合、特にそうである。RF磁界の
均質性の摂動を最小限に抑える為、電流を殆んど
或いは全く通さないセグメントを取除くことが望
ましいことが判つた。第５Ａ図に示す実施例で
は、90°又は270°にある何れか一方の導体を取去
つても、磁界の均質性に目立つた影響はない。
90°にあるセグメントを取去つた場合の鉛直セグ
メントの電流分布が第５Ｅ図のグラフに示してあ
る。45°より大きく、135°より小さい点に於ける
電流の大きさはゼロである。
32本の鉛直セグメントを持つ実施例では、窓を
設ける為に６本のセグメントを取去つた。コイル
は何も調節しなくても満足に働くことが判つた。
然し、好ましい実施例では、窓の両側で一番近い
セグメントにある静電容量の値を大きくして、取
去つたセグメントのなくなつた通電容量を埋合せ
る為にその電流を増やす様にするのが有利である
ことが実証された。
頭用コイルの或る実施例では、１つのループ素
子を全体的にサドル形に曲げることが望ましいこ
ともある。盛上がつたループ部分（第５Ｄ図のＪ
及びＫ）が肩にはまり、頭をより完全にコイルで
囲むことが出来る様にする。
頭用NMRコイルの場合、1983年11月14日提出
の米国特許出願通し番号第551626号に記載されて
いる様に、この発明のコイルを分離し得る２つの
コイル集成体に作るのが有利であることも判つ
た。この場合、第６Ａ図に示す様に点Ｘ及びＺで
上側及び下側ループ導体に開路を形成することが
必要である。それでもコイルは点θ＝０で付勢さ
れ、動作中、この開路によつて出来たコイルの両
半分が相互インダクタンスによつて結合されて、
１個のコイルとして作用する様にする。第６Ａ図
は第５Ａ図と同様であるが、ループの開路がある
為、90°及び270°の所のセグメントが反対向きの
電流を通す点が異なる。この実施例のセグメント
電流分布が第６Ｂ図に示されており、前と同じ
く、角度θに対して正弦状の形である。最大電流
はθ＝0°、45°、180°及び225°の近くにあるセグメ
ントで発生する。第６Ｃ図は導電ループ素子の電
流分布を示す。最大ループ電流の値は、Ｗと記し
た点で、90°及び270°より若干大きいθの値の所
で発生する。
希望によつては、第６Ａ図に示した実施例のコ
イルで、一番小さい電流を通す導電セグメントを
取去ることにより、窓を形成することが出来る。
こういうセグメントは、第６Ａ図の領域Ｗで示す
様に、90°と135°の間及び270°と315°の間にある。
第６Ｂ図を見れば、こういう領域は電流が一番小
さいセグメントに対応すること、従つてRF磁界
の均質性に対する影響が一番小さいことが判る。
コイルの形状（即ち、ループの周縁に沿つた鉛
直セグメントの場所又は各セグメントにあるコン
デンサの静電容量の値）が４重対称性以外になる
様に選ばれている場合、Ｘ及びＹ共鳴モードは直
交しており、相異なる周波数で起る。２つの共鳴
状態を励振する１つの方法は、前に述べた様に２
つの源を用いることである。然し、所要の周波数
成分を持つ１個の源を用いて、２つの共鳴状態を
励振することが可能である部品の値又はコイルの
形状の若干の変化により、コイルのＱが十分大き
いと、重なり合う２つの共鳴状態が生ずることが
ある。１つの共鳴状態を希望する場合、これは厄
介な問題になることがある。２つの共鳴状態の内
の一方は、コイルの対称性を大きく摂動すれば、
周波数の十分に変位して、無害にすることが出来
る。１つの可能性は、所望のモードの電流のゼロ
になる点で、上側及び下側の導電リング２５ｂ，
２６ｂ（第２Ｂ図）を切断することである。別の
可能性は、所望のモードの電流を通さないコンデ
ンサ２３ｂを短絡部又は開路に置き換えることで
ある。短絡セグメントは事実上大きな静電容量と
なつて現われ、従つて不所望のモードの共振周波
数を下げる傾向がある。開路の効果は、みかけの
静電容量を小さくして、共振周波数を高くするこ
とである。
４重対称性を持たないコイルでは、コンデンサ
２３ｂの適正な選択により、２つの共振周波数を
操作するのが有利であることがある。Ｙモードの
電流が最小になる所ではＸモードの電流が最大で
ある。従つて、sinθが大きい所でコンデンサの値
を大きくし、cosθが大きい所でコンデンサの値を
小さくすることにより、Ｘモードの周波数を下
げ、Ｙモードの周波数を高くすることが出来る。
こういうコイルは同時NMR2重共鳴状態の検査
を行うのに役立つ。例えば１つのモードは陽子
H1の共鳴状態に対して同調し、他方のモードは
弗素F19の共鳴状態に対して同調させることが出
来る。
生体内のNMRの研究用にこの発明による
NMRコイルの設計原理を実現する方法は数多く
ある。好ましい実施例では、導電セグメント（例
えば第２Ｂ図の２１ｂ，２５ｂ，２６ｂ）は、そ
の自己インダクタンスを最小限に抑える為に、導
電箔の幅の広いシートで構成する。これらの素子
は例えば直径の大きい導電管で構成してもよい。
上側及び下側の導電リングの間の距離は、ループ
２５ｂ，２６ｂの電流による磁界の非均質性を小
さくする為に、コイル直径の約１倍又はそれ以上
にすべきである。
コイルが１個の予定の周波数で共振することが
要求される場合、固定コンデンサだけを用いて、
第２Ｂ図に倣つたパターンのコイルを構成するこ
とが出来る。然し、共振周波数の微細同調の為に
何等かの可変素子を含めるのが更に実用的であ
る。Ｘ及びＹモードの両方の同調を行うのに必要
な最小限の条件は、90°離れた２つの鉛直導電素
子（例えば第４図の４０及び４１）の各々に可変
調整コンデンサを入れることである。こういう利
点を静電容量に小さな摂動を加えても、磁界の均
質性は大きく乱れない。
共振周波数の更に幅の広い調節を希望する場
合、全てのコンデンサを同時に同調させるか、或
いはコイル集成体の実効インダクタンスを変える
ことが好ましい。箔から成る導電素子の幅を変え
ることにより、インダクタンスの小さな変化を達
成することが出来る。インダクタンスのより大き
な変化は、２つの導電ループの間の距離を調節す
ることにより、鉛直導体の長さを変えることによ
つて達成することが出来る。
次に第７Ａ図及び第７Ｂ図について、32個のセ
グメントを持つていて、物理的にも電気的にも
NMRにより頭の検査に適した寸法を持つこの発
明の好ましい実施例のコイルを説明する。典型的
には直径が一層大きい様な寸法の身体用コイルの
構成と同じ構成方法を用いる。頭用コイルは、
21.31MHzの周波数で動作し得る。これは主磁界
B0の強さ並びに調べるNMRアイソトープによつ
て決定される。一般的に、コイルは両側に銅被覆
を持つテフロン樹脂の印刷配線板４個を（普通の
方法を用いて）食刻することによつて製造され
る。配線板は外径10.5吋の円筒型巻型に装着す
る。配線板の各々の側は異なる導電パターンを食
刻する。各々の配線板は約８×10吋である。
第７Ａ図には、配線板の内、円筒形巻型に取付
けた側（以下これを内側食刻面と呼ぶ）を食刻す
る為に使う導電パターンを示している。各々7/8
吋幅の幅の広い条片７１，７３が導電ループ素子
の長さの1/4を形成している。ループ素子７１，
７３の間には、夫々長さが約10吋で幅が1/2吋の
８本の真直ぐな導電素子７５が伸びている。真直
ぐな素子が1/2吋幅の空白区域によつて隔てられ、
この区域で銅を食刻して除く。真直ぐな素子はル
ープ素子７１，７３の両端から約3/8吋ずれてい
る。隣接した真直ぐな素子７５にギヤツプ７７が
形成されて、交互にループ素子７１，７３に接続
された素子の1/3（これを８１で表わす）を残す。
各々の真直ぐな素子に２番目のギヤツプ７９を設
けて、真直ぐな素子の残りの2/3（これを８３で
表わす）を対応するループ素子から隔てる。こう
して、各々の真直ぐな素子がその素子の内、接続
された1/3とその素子の接続されていない2/3で構
成される様なパターンを形成する。隣接した真直
ぐな導体では、接続されていない素子８３は接続
された1/3と同じ所を伸びると共に、ギヤツプ２
２を越えて伸び、隣接する真直ぐな導体の接続さ
れていない素子の1/3と同じ所を伸びる。
他方のパターンが第７Ｂ図に示されており、こ
れを外側食刻面と呼ぶ。このパターンは第７Ａ図
に示したパターンの鏡像であつて、同じ寸法を持
つ様になつている。第７Ｂ図のパターンが第７Ａ
図のパターンと異なる点は、真直ぐな導体部分８
１，８３が、幅の狭いギヤツプを食刻することに
より、典型的には４個（これより多くしても少な
くしてもよい）の銅パツト８５を夫々備えている
ことである。
内側及び外側食刻面は、点Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ（第
７Ａ図）が夫々点Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒの上に来る様に
重ねる。こうして各々の食刻面（内側及び外側）
のギヤツプ７７が、各々の面にある真直ぐな素子
７５の接続されていない2/3８３の連続的な部分
によつて架橋される。ギヤツプ７９が真直ぐな素
子の連続的な部分８１によつて架橋され。銅箔セ
グメントと印刷配線の誘導体の組合せが、各々の
真直ぐな導体の長さに沿つて直列接続の３つのコ
ンデンサを形成する。ギヤツプの数を増減するこ
とにより、コンデンサの数を変えることが出来
る。各々の真直ぐな導体にある正味の静電容量
は、大体等しくなる様に調節するのが典型的であ
る。この調節は、内側及び外側面の重なりの面積
を変える為に、１つ又は更に多くの銅パツド８５
を電気接続することによつて行われる。好ましい
実施例では、両側を持つ印刷配線板の両側に内側
及び外側パターンを食刻する。
条片７１，７３の内側及び外側食刻面が点Ｏと
Ｓ，ＰとＴ，ＱとＵ及びＲとＶで互いに電気接続
される。完全なコイルはこの様に重ねて相互接続
した集成体を４個必要とする。２つの集成体を電
気的に結合すことによつてコイルの半分が作られ
る。1/4の集成体の点Ｏ及びＱを２番目の1/4の集
成体の点Ｐ，Ｒに夫々電気接続する。この様にし
て作られたコイルの両半分を、その間に電気接続
を設けずに、円筒形コイル巻型に取付ける、ルー
プ導体の両半分を接続しないまゝにすることによ
り、前に述べた様に、２つの所望の共鳴状態の縮
退が分けられる。動作中、コイルの両半分は、例
えば第７Ａ図の点８９，９１で示す様に、真直ぐ
な導体の３つのコンデンサの内の１つの両端で片
半分を付勢した時、相互インダクタンスによつて
結合される。コイルの中に位置ぎめされた患者の
頭を何等調節せずに（即ち、コイルの負荷時に）、
駆動点のインピーダンスは約50オームであつた。
好ましい実施例では、両側を持つ印刷配線板の
誘電体（テフロン樹脂）の厚さは約0.006吋であ
つた。各々の真直ぐな導体にある３つのコンデン
サの夫々は約133ピコフアラドに等しくなる様に
調節した。各々のコンデンサが同じ値を持つこと
は重要ではなく、各々の真直ぐな導体の正味の静
電容量が等しいことだけが重要であることに注意
されたい。均質なPF磁界を加えた時の所望の共
振周波数は21.31MHzであつた。
第７Ａ図及び第７Ｂ図について説明したパター
ンを用い、32本の鉛直セグメントを用いて、この
発明の別の実施例のNMRコイルを構成した。こ
のコイルは外径11.5吋、長さ16.5吋の円筒形巻型
に構成した。条片素子７１，７３（第７Ａ図及び
第７Ｂ図）は幅0.25吋であつた。真直ぐな導体７
５は幅0.5吋であつて、間隔が5/8吋であつた。こ
の場合、各々の真直ぐな導体には、ギヤツプ７
７，７９と同様な10個のギヤツプがあり、この
為、各々のコンデンサの値は第７Ａ図及び第７Ｂ
図の実施例の場合により小さかつた。コイルの共
振周波数は63.86MHzであつた。
この発明の考えを例示する為に上に示した構造
は好ましい実施例にすぎないこと、実際には当業
者が有利に用いることの出来るこの他の構成方法
があることは云うまでもない。次に第８Ａ図及び
第８Ｂ図、第９Ａ図及び第９Ｂ図、及び第１０図
及第１１図について、幾つかの構成方法の例を説
明する。
第８Ａ図は、複数個の鉛直導体１０１が相互接
続する導電ループ１０２，１０３の周縁に沿つて
等間隔になつている１実施例のコイルを示してい
る。各々の導体１０１の長さの中には可変コンデ
ンサ１０４が組込まれている。第８Ｂ図は考えら
れる１つの構造を例示する為、１つの可変コンデ
ンサの詳しい縦断面図を示している。このコンデ
ンサは内側導体部分１０１ａの１端が導体部分１
０１ｂの中空部分１０７に入り込むことによつて
形成される。導体１０１ａ，１０１ｂの他端が導
電ループ１０２，１０３に接続される。部分１０
１ａは誘電体材料で形成されたスリーブ１０８に
よつて、導体１０１ｂの中空部分の内面から隔て
られている。この誘導体材料は石英又はテフロン
合成樹脂重合体の様な他の適当な誘電体材料であ
つてよい。鉛直導体１０１、従つてコンデンサ１
０４の典型的な数は８乃至32に選ぶことが出来る
が、これに限らない。装置の長さ（又は高さ）を
変えることにより、全てのコンデンサを同時に同
調させることが出来る。長さを変えた時のインダ
クタンスの変化は、静電容量の変化より効果が小
さい。勿論（この実施例でも或いはこれから説明
する実施例でも）、各々の鉛直導体は、１個の共
振周波数だけを希望する場合、可変静電容量を付
設する必要はない。
第９Ａ図及び第９Ｂ図は、静電容量ではなく、
インダクタンスを変えることによつて同調させる
この発明の別の実施例のNMR用RFコイルを示
す。このコイルは複数個の平行な鉛直導体１１０
で構成され、各々の夫々の端に１対の固定コンデ
ンサが設けられている。導体は１対の平行な導電
ループ１１２，１１３の円周に沿つて等間隔であ
るが、両端にある１対のコンデンサによつてルー
プから電気絶縁されている。第９Ｂ図はコンデン
サを形成る様子を詳しく示す。各々の導体１１０
が例えばループ１１２に形成された開口１１４を
通り抜ける。導体１１０は、誘電体材料で内張り
された開口１４４で構成されたスリーブ１１５に
より、導電ループから電気絶縁されている。末端
ループ１１２，１１３の一方又は両方を近づけた
り離したりすることにより、コイルが同時に同調
させられる。これによつて、コイルの静電容量を
変えずに、インダクタンスが変わる。
この発明の別の実施例のNMR用RFコイルが
第１０図に図式的に示されている。この実施例で
は、円筒形コイル巻型１２２の外面に複数個の平
行な導体１２０がめつきされ（又は食刻され）、
その１端１２１で電気的に短絡してある。巻型１
２２より直径が幾分小さい同じ様な円筒形巻型１
２４にも複数個の平行な導体１２５がめつきされ
ていて、その端１２６が短絡されている。巻型１
２２よりも直径の小さい円筒形巻型１２４は、巻
型１２２の中に摺動自在に挿入される様になつて
いて、導体１２０，１２５の短絡していない端が
重なり合う様にする。対応する整合したワイヤの
間の静電容量は、導体１２０，１２５の間の重な
りの程度に関係する。ワイヤが整合した時、一方
の巻型を摺動して出し入れすること（インダクタ
ンス及び静電容量を変えること）により、又は一
方の巻型の他方の巻型に対して若干回転して導体
を整合外れにして、こうして静電容量を変えるこ
とにより、装置の同調が行われる。
第１１図は、誘電体の円筒形巻型１３２の外面
に平行な隔離導体１３０をめつきしたこの発明の
更に別の実施例のNMR用RFコイルを示す。１
対の導電ループ１３３，１３４を、破線１３５，
１３６で示す位置まで、円筒形巻型の各々の端の
中に挿入し、各々のループが円筒の壁を構成する
誘電体材料を介して、ワイヤと容量結合する様に
する。円筒の縦軸線に沿つてループを出し入れす
ることにより、ループと導体の間の重なりの程度
を変え、こうして静電容量を変えることによつ
て、装置の同調が行われる。鉛直導体１３０の長
さを変える様に、少なくとも一方のループを摺動
させることにより、この装置は誘導式に同調させ
ることも出来る。導体１３０は円筒形巻型の内側
に配置してもよいことが理解されよう。この時導
電ループは円筒の外側にはめる。
上に述べたNMR用コイルの各々の実施例で、
コイルの導電素子の重なり程度又は相対的な長さ
を変えるこによつて、同調が行われている。結合
度又は導体の長さを変えるのに必要な相対的な移
動は、容量結合が行われている点で行われる。従
つて、雑音又は損失は招く接触抵抗は全くない。
コイルの入力インピーダンス及び発振器の出力
インピーダンスの整合を達成することが、効率の
よい電力の伝達にとつて望ましいことが理解され
よう。この発明のNMRコイルは、第１２図に示
す様に、鉛直導体１４８に静電容量１５０乃至１
５４の様な直列接続の複数個の静電容量を設ける
ことにより、こういうことを達成することが出来
る。この場合、所望のインピーダンスを持つ適当
な１対の端子１５５乃至１６０を必要に応じて選
んで、発振器のインピーダンスとの整合が最もよ
くなる様にする。コイルを付勢する為に２つの駆
動点を使う時、１番目の駆動される導体に対して
垂直な２番目の鉛直導体１４９に同等な直列静電
容量１６１乃至１６５を利用することが出来る。
この場合、夫々導体１４８，１４９の可変静電容
量１６６，１６７を利用してコイルの微細同調を
行う。駆動点として使われない鉛直導体では、回
路の共振に必要な静電容量は一連の直列接続のコ
ンデンサに分布している必要はなく、この代りに
鉛直導体１４７に接続されるものとして第１２図
に示した１個の静電容量１６８にまとめることが
出来る。この導体は同調用の可変コンデンサ１６
９を持つている。第４図の場合と同じく、図面を
見易くする為に、第１２図では若干の鉛直導体を
示してない。
以上の説明から、この発明によれば、電流と同
調用静電容量が数多くのターンに分布している
が、実効インダクタンスが１ターン・コイルと略
等しいか又はそれより小さい様なNMR用RFコ
イルが得られることが理解されよう。この発明の
NMR用RFコイルは磁界B1の一様性並びに信号
感度の点でも、著しい進歩をもたらす。コイルの
形状により、信号対雑音比を改善することが出来
ると共に、RF駆動電力を減少することが出来る。
この発明を特定の実施例及び例について説明し
たが、当業者であれば、以上の説明から他の変更
が考えられよう。従つて、特許請求の範囲に記載
したこの発明はこゝに具体的に記載した以外の形
でも実施し得ることが出来ることを承知された
い。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は全身の検査に使われる従来の並列接
続された２ターンのNMR用RFコイルの略図、
第１Ｂ図は第１Ａ図のコイルを円筒形巻型に装着
した状態を示す図、第１Ｃ図は例えばNMRによ
る頭の検査の為に使われる従来の別の２ターンの
直列接続されたNMR用RFコイルの略図、第１
Ｄ図は更に別の従来のNMR用RFコイルを示す
図、第２Ａ図はこの発明に従つて構成されるコイ
ルの基本的な素子となる１ターンのサドル形コイ
ルを示す略図、第２Ｂ図はこの発明のNMR用
RFコイルの略図、第３Ａ図はこの発明のNMR
用RFコイルの集中定数等価回路を示す回路図、
第３Ｂ図は第３Ａ図に示す回路を構成する内の１
つの繰返し回路単位を示す回路図、第４図は２点
で駆動することが出来るこの発明の１実施例の
NMR用RFコイルを示す略図、第５Ａ図はこの
発明のNMR用RFコイルの平面図で、導電ルー
プ素子に於ける電流の方向を示す、第５Ｂ図は第
５Ａ図に示したコイルの鉛直セグメントに於ける
正弦状の電流分布を示すグラフ、第５Ｃ図は第５
Ａ図に示したコイルの導電ループ素子に於ける電
流分布を示すグラフ、第５Ｄ図は窓を形成してあ
つて、変形の導電ループ素子を持つこの発明の
NMR用RFコイルを示す略図、第５Ｅ図は第５
Ｄ図に示したこの発明のコイルで若干のセグメン
トを取去つた時の鉛直セグメントに於ける電流分
布を示すグラフ、第６Ａ図乃至第６Ｃ図は開路を
そのループ素子に形成したこの発明のNMR用
RFコイル並びにその場合の電流を示す夫々第５
Ａ図、第５Ｂ図及び第５Ｃ図と同様な略図並びに
グラフ、第７Ａ図及び第７Ｂ図はこの発明の好ま
しい実施例のNMR用RFコイルを製造するのに
使われる導電パターンを示す略図、第８Ａ図は
各々の棒に可変コンデンサを組込んだ複数個の鉛
直棒で構成されるこの発明の１実施例のNMR用
RFコイルの略図、第８Ｂ図は第８Ａ図に示した
実施例で使われる可変コンデンサの１つの設計例
を示す断面図、第９Ａ図は各々の端に固定コンデ
ンサを設けた複数個の鉛直棒で構成されるこの発
明の別の実施例のNMR用RFコイルの略図、第
９Ｂ図は第９Ａ図に示した実施例のコイルで使わ
れるコンデンサの構成を詳しく示す図、第１０図
は誘電体材料で構成された入れ子形の巻型の外面
にめつきして、１端で互いに短絡した複数個の平
行なワイヤで構成されるこの発明の更に別の実施
例のNMR用RFコイルの略図、第１１図は誘電
体材料で形成された円筒の外面にめつきした複数
個の平行な隔離ワイヤで構成されるこの発明の更
に別の実施例のNMR用RFコイルの略図、第１
２図は選ばれた鉛直ワイヤには、インピーダンス
整合の為に利用し得る複数個の固定コンデンサを
設けたこの発明のNMR用Ｆコイルの部分的な略
図である。 主な符号の説明、２１ｂ：導電セグメント、２
３ｂ：コンデンサ、２５ｂ，２６ｂ：ループ素
子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 共通の縦軸線に沿つて相隔てゝ配置された１
    対の導電ループ素子と、各々少なくとも１つのリ
    アクタンス素子を直列に持つている複数個の導電
    セグメントを有し、該セグメントは各々のループ
    の周縁に沿つて相隔たる点で前記ループ素子を電
    気的に相互接続し、前記セグメントが前記縦軸線
    と略平行に配置されていることを特徴とする、
    NMR研究用に有用なRF磁界を発生できるMMR
    用RFコイル。 ２ 特許請求の範囲１に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、前記導電セグメントが各々のループ
    の周縁に沿つて等間隔であるMNR用RFコイル。 ３ 特許請求の範囲１又は２に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記リアクタンス素子が少な
    くとも１つの容量素子で構成されているNMR用
    RFコイル。 ４ 特許請求の範囲３に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、１つの導電セグメントにある少なく
    とも１つの容量素子の両端間でコイルを付勢する
    ことが出来る様にする手段を持つていて、動作
    中、前記セグメントに、ループの周縁に沿つた該
    セグメント角度位置θに応じた正弦状分布を近似
    する電流を発生する様にしたNMR用RFコイル。 ５ 特許請求の範囲３に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、１番目のセグメントにある１つの容
    量素子と並列に接続された第１の源がコイルを付
    勢して、2H1を振動RF磁界の大きさ、ωをRF磁
    界の共鳴周波数、ｔを時間として、前記縦軸線に
    対して垂直に、2H1cosωtで表わされる様な振動
    RF磁界を発生する様に前記PFコイルを励振し、
    該RF磁界は反対向きに回転する２つの成分で構
    成されているNMR用RFコイル。 ６ 特許請求の範囲５に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、該コイルが前記第１の源と90°位相
    がずれた第２の源によつて付勢出来る様になつて
    おり、θを前記ループの周縁に沿つた各々のセグ
    メントの位置を表わす極座標の角度として、前記
    第２の源が前記１番目のセグメントから角度θ＝
    90°だけ隔たる２番目のセグメントにある容量素
    子と並列に接続されていて、前記直交するRF磁
    界成分のベクトル加算によつて１個の回転RF磁
    界が発生される様にしたNMR用RFコイル。 ７ 特許請求の範囲３に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、各々のセグメントが第１及び第２の
    部分で構成され、該部分は１端で夫々１つのルー
    プ素子に接続され、第１の部分の他端には対応す
    る１つの第２の部分の他端を摺動自在に受入れる
    凹部が形成されており、該第１及び第２の部分の
    他端が誘電体材料によつて隔てられており、前記
    セグメントは相対的に可動であつて、可変容量素
    子を形成するNMR用RFコイル。 ８ 特許請求の範囲３に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、誘電体材料から成る第１及び第２の
    円筒形巻型を有し、該巻型は互いに入れ子式に移
    動する様な寸法になつており、前記セグメントは
    夫々前記第１及び第２の巻型の主面によつて支持
    される第１及び第２の部分で構成され、前記第１
    及び第２の導体部分は１端で夫々１つのループ素
    子に接続され、整合する第１及び第２の部分の他
    端は互いに重なり合う様に位置ぎめされて容量素
    子を形成し、その間の重なりの程度が前記巻型の
    相対的な移動によつて調節自在であるNMR用
    RFコイル。 ９ 特許請求の範囲３に記載したNMR用RFコ
    イルに於て、誘電体材料から成る円筒形巻型を有
    し、前記セグメントは前記縦軸線と平行に該巻型
    の主面によつて支持されており、前記１対の導電
    素子が、前記巻型の、前記セグメントを支持する
    面と向い合つた面に配置されていて、前記ループ
    及びセグメントが重なる領域で容量素子を形成
    し、少なくとも１つのループ素子が巻型に摺動自
    在に配置されていて、重なりの領域を変え、こう
    して前記容量素子の静電容量を変える様になつて
    いるNMR用RFコイル。 １０ 特許請求の範囲３に記載したNMR用RF
    コイルに於て、少なくとも１つの導電ループ素子
    の周縁には相隔たる複数個の開口が形成されてい
    て、対応するセグメントを摺動自在に受入れる様
    にし、該開口を誘電体材料で内張りして前記セグ
    メントを前記ループ素子から電気絶縁して一定の
    値を持つ容量素子を形成し、コイルのインダクタ
    ンスが、開口を形成した前記ループ素子が前記セ
    グメントに沿つて相対的に移動して、その長さを
    変えることによつて調節自在であるNMR用RF
    コイル。 １１ 特許請求の範囲３に記載したNMR用RF
    コイルに於て、少なくとも１つのセグメントが少
    なくとも１つの可変容量素子を持つているNMR
    用RFコイル。 １２ 特許請求の範囲１に記載したNMR用RF
    コイルに於て、該コイルが頭用のNMR用RFコ
    イルであり、１つの導電ループ素子が被検体の肩
    の周りにはめることの出来る全体的にサドル形の
    形状を持つていて、頭をより完全にコイル内に位
    置ぎめすることが出来る様にしているNMR用
    RFコイル。 １３ 特許請求の範囲４に記載したNMR用RF
    コイルに於て、前記手段が、夫々sinθ及びcosθに
    比例するセグメント電流の分布を持つ第１及び第
    ２の直交する共振モードを励振する様に前記RF
    コイルを付勢することが出来る様にする第１及び
    第２の手段を含んでおり、sinθが大きいセグメン
    トにある容量素子は静電容量の大きい値を持ち、
    これに対してcosθが大きいセグメントにある容量
    素子は、前記大きい値に較べて一層小さい静電容
    量の値を持つていて、第１及び第２のモードが相
    異なる周波数で発生する様にしたNMR用RFコ
    イル。 １４ 特許請求の範囲４に記載したNMR用RF
    コイルに於て、第１及び第２の直交する共振モー
    ドを励振する様に前記RFコイルを付勢すること
    が出来る様にする手段を有し、１つのモードは所
    望のモードであり、前記１対の導電ループ素子は
    各々その周縁に沿つて、所望のモードの電流が極
    小値を持つところで開路を持つていて、所望のモ
    ードの周波数に対して不所望のモードの周波数を
    変位させる様になつているNMR用RFコイル。 １５ 特許請求の範囲４に記載したNMR用RF
    コイルに於て、第１及び第２の直交する共振モー
    ドを励振する様に前記RFコイルを付勢すること
    が出来る様にする手段を有し、１つのモードが所
    望のモードであり、所望のモードの無視し得る電
    流を通すセグメントにある容量素子を短絡部に置
    き換えて、所望のモードの周波数に対して不所望
    のモードの周波数を変位させる様にしたNMR用
    RFコイル。 １６ 特許請求の範囲４に記載したNMR用RF
    コイルに於て、第１及び第２の直交する共振モー
    ドを励振するようにRFコイルを付勢出来るよう
    にする手段を有し、１つのモードが所望のモード
    であり、所望のモードの無視し得る電流を通すセ
    グメントにある容量素子を開路に置き換えて、所
    望のモードの周波数に対して不所望のモードの周
    波数を変位させたNMR用RFコイル。 １７ 特許請求の範囲１６に記載したNMR用
    RFコイルに於て、該コイルが頭用コイルであり、
    前記導電ループ及びセグメントが略円筒形のコイ
    ル巻型に装着されており、前記セグメントを開路
    に置き換えた領域で前記巻型に窓を設けたNMR
    用RFコイル。 １８ 特許請求の範囲４に記載したNMR用RF
    コイルに於て、前記手段が角度θ＝90°だけ隔た
    る前記第１及び第２のセグメントに配置された第
    １及び第２の手段で構成されているNMR用RF
    コイル。 １９ 特許請求の範囲１８に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記第１及び第２の手段が何
    れも直列接続の複数個の容量素子で構成され、直
    列接続の容量素子の間の共通点が、RFコイルの
    入力インピーダンスを調節する為に選択自在であ
    るNMR用RFコイル。 ２０ 特許請求の範囲４に記載したNMR用RF
    コイルに於て、前記手段が直列接続の複数個の容
    量素子で構成され、該直列接続の容量素子の間の
    共通点はRFコイルの入力インピーダンスを調節
    する為に選択自在であるNMR用RFコイル。 ２１ 特許請求の範囲２に記載したNMR用RF
    コイルに於て、各々のセグメントが第１及び第２
    の部分で構成され、該部分は１端が夫々１つのル
    ープ素子に接続され、前記第１の部分の他端には
    対応する１つの第２の部分の他端に摺動自在に受
    入れる凹部が形成されており、前記第１及び第２
    の部分の他端は誘電体材料によつて隔てられてお
    り、前記セグメントが相対的に可動であつて、こ
    うして可変容量素子を形成するNMR用RFコイ
    ル。 ２２ 特許請求の範囲２に記載したNMR用RF
    コイルに於て、誘電体材料から成る第１及び第２
    の円筒形巻型を有し、該巻型は互いに入れ子式に
    移動する様な寸法になつており、前記セグメント
    は夫々第１及び第２の巻型の主面によつて支持さ
    れる第１及び第２の部分で構成され、該第１及び
    第２の導体部分の１端が夫々１つのループ素子に
    接続され、整合する第１及び第２の部分の他端が
    互いに重なる様に位置ぎめされていて容量素子を
    形成し、その間の重なりの程度が前記巻型の相対
    的な移動によつて調節自在であるNMR用RFコ
    イル。 ２３ 特許請求の範囲２に記載したNMR用RF
    コイルに於て、誘電体材料から成る円筒形巻型を
    有し、前記セグメントは前記縦軸線と平行に前記
    巻型の主面によつて支持されており、前記１対の
    導電素子は前記巻型の、前記セグメントを支持す
    る面と向い合つた面に配置されていて、前記ルー
    プ及びセグメントが重なる領域で容量素子を形成
    し、少なくとも１つのループ素子が前記巻型に摺
    動自在に配置されていて、重なる領域を変え、こ
    うして容量素子の静電容量を変える様にした
    NMR用RFコイル。 ２４ 特許請求の範囲２に記載したNMR用RF
    コイルに於て、少なくとも１つの導電ループ素子
    の周縁に沿つて相隔たる複数個の開口が形成され
    ていて対応するセグメントを摺動自在に受入れ、
    該開口を誘電体材料で内張りして前記セグメント
    をループ素子から電気絶縁して一定の値を持つ容
    量素子を形成し、その中に開口を形成したループ
    素子を前記セグメントに沿つて相対的に移動して
    その長さを変えることにより、コイルのインダク
    タンスが調節自在であるNMR用RFコイル。 ２５ 特許請求の範囲２に記載したNMR用RF
    コイルに於て、少なくとも１つのセグメントが少
    なくとも１つの可変容量素子を持つているNMR
    用RFコイル。 ２６ 特許請求の範囲１乃至２５の１項に記載し
    たNMR用RFコイルに於て、前記セグメントが
    前記ループの各々の周縁に沿つて相隔たつて配置
    されて４重対称性を持つ形式に形成されている
    NMR用RFコイル。 ２７ 特許請求の範囲１乃至２５の１項に記載し
    たNMR用RFコイルに於て、前記セグメントが
    前記ループの各々の周縁に沿つて相隔たつて配置
    されて４重対称性を持たない形式に形成されてい
    るNMR用RFコイル。 ２８ 共通の縦軸線に沿つて相隔てゝ配置された
    １対の導電ループ素子と、各々少なくとも１つの
    リアクタンス素子を付設した複数個の導電セグメ
    ントとを有し、該セグメントは各々の前記ループ
    素子の周縁に沿つて相隔たる点で前記ループ素子
    を電気的に相互接続し、当該RFコイルは前記セ
    グメントに近似的に正弦状の電流分布を動作中に
    達成する様に付勢出来る様にする手段を持つてお
    り、該分布が前記ループの周縁に沿つた各々のセ
    グメントの角度位置θに関係する様にしたNMR
    用RFコイル。 ２９ 特許請求の範囲２８に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記導電セグメントが各々の
    ループの周縁に沿つて等間隔であるNMR用RF
    コイル。 ３０ 特許請求の範囲２８に記載したNMR用
    RFコイルに於て、該コイルが頭用のNMR用RF
    コイルであり、１つの導電ループ素子が被検体の
    肩の周りにはめることの出来る全体的にサドル形
    の形状を持つていて、頭をより完全に該コイルの
    中に位置ぎめすることが出来る様にしたNMR用
    RFコイル。 ３１ 特許請求の範囲２８に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記リアクタンス素子が少な
    くとも１つの容量素子であるNMR用RFコイル。 ３２ 特許請求の範囲３１に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記手段が、夫々sinθ及び
    cosθに比例するセグメント電流分布を持つ第１及
    び第２の直交する共振モードを励振する様に、前
    記RFコイルを付勢することが出来る様にする第
    １及び第２の手段を含み、sinθが大きいセグメン
    トにある容量素子は静電容量の大きな値を持ち、
    cosθが大きいセグメントにある容量素子は前記大
    きな値に較べて一層小さい静電容量の値を持つて
    いて、前記第１及び第２のモードが相異なる周波
    数で発生する様にしたNMR用RFコイル。 ３３ 特許請求の範囲３１に記載したNMR用
    RFコイルに於て、第１及び第２の直交する共振
    モードをその中に励振する様に前記RFコイルを
    付勢することが出来る様にする手段を有し、１つ
    のモードが所望のモードであり、前記１対の導電
    ループ素子が各々その周縁に沿つて、所望のモー
    ドが電流の極小値を持つ所で開路を持つていて、
    所望のモードの周波数に対して不所望のモードの
    周波数を変位させる様にしたNMR用RFコイル。 ３４ 特許請求の範囲３１に記載したNMR用
    RFコイルに於て、第１及び第２の直交する共振
    モードをその中に励振する様にRFコイルを付勢
    することが出来る様にする手段を有し、１つのモ
    ードが所望のモードであり、所望のモードの無視
    し得る電流を通すセグメントにある容量素子は短
    絡部に置き換えて、前記所望のモードの周波数に
    対して不所望のモードの周波数を変位させる様に
    したNMR用RFコイル。 ３５ 特許請求の範囲３１に記載したNMR用
    RFコイルに於て、第１及び第２の直交する共振
    モードをその中に励振する様にRFコイルを付勢
    することが出来る様にする手段を有し、１つのモ
    ードが所望のモードであり、所望のモードの無視
    し得る電流を通すセグメントにある容量素子は開
    路に置き換えて、所望のモードの周波数に対して
    不所望のモードの周波数を変位させる様にした
    NMR用RFコイル。 ３６ 特許請求の範囲３５に記載したNMR用
    RFコイルに於て、該コイルが頭用コイルであり、
    前記導電ループ及びセグメントが略円筒形のコイ
    ル巻型に装着されており、前記セグメントを開路
    に置き換えた領域で前記巻型に窓を設けたNMR
    用RFコイル。 ３７ 特許請求の範囲３１に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記手段が、前記第１及び第
    ２のセグメントに配置されていて角度θ＝90°だ
    け隔たる第１及び第２の手段で構成されている
    NMR用RFコイル。 ３８ 特許請求の範囲３７に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記第１及び第２の手段が何
    れも直列接続の複数個の容量素子を持ち、該直列
    接続の容量素子の間の共通点が、前記RFコイル
    の入力インピーダンスを調節する為に選択自在で
    あるNMR用RFコイル。 ３９ 特許請求の範囲３１に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記手段が直列接続の複数個
    の容量素子を持ち、前記RFコイルの入力インピ
    ーダンスを調節する為に、前記直列接続の容量素
    子の間の共通点が選択自在であるNMR用RFコ
    イル。 ４０ 共通の縦軸線に沿つて相隔てゝ配置された
    １対の導電ループ素子、及びその両端が前記ルー
    プ素子に電気接続された複数個の導電セグメント
    を持つていて、各々のセグメントには少なくとも
    １つの非導電性ギヤツプが形成されている第１の
    集成体と、該第１の集成体と実質的に同一である
    が、導電セグメントに形成されるギヤツプが前記
    第１の集成体にあるギヤツプに対してずれている
    様な第２の集成体とを有し、前記第１及び第２の
    集成体は互いに同軸に配置されていて誘電体材料
    によつて隔てられており、一方の集成体のループ
    素子が他方の集成体の対応するループ素子に電気
    的に相互接続され、各々の集成体にあるギヤツプ
    は、一方の集成体にあるギヤツプが他方の集成体
    にある対応するセグメントの連続的な部分によつ
    て架橋されて容量素子を形成する様に配置されて
    いるNMR用RFコイル。 ４１ 特許請求の範囲４０に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記第１及び第２の集成体の
    内の少なくとも一方にある導電セグメントが前記
    非導電性ギヤツプの領域に少なくとも１つの電気
    絶縁された導電パツドを持つており、前記第１及
    び第２の集成体の対応するセグメントの間の重な
    りの面積を変えて、前記容量素子の静電容量を調
    節する為に、前記パツドが前記導電セグメントの
    残りの部分に電気的に接続可能であるNMR用
    RFコイル。 ４２ 特許請求の範囲４０に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記第１及び第２の集成体が、
    印刷配線板の両側に製造された導電ループ及びセ
    グメント素子に対応する導電パターンで構成され
    ているNMR用RFコイル。 ４３ 特許請求の範囲４０に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記第１及び第２の集成体が、
    １個の印刷配線板の両側に製造された導電ループ
    素子及びセグメント素子に対応する導電パターン
    で構成されているNMR用RFコイル。 ４４ 特許請求の範囲４３に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記第１及び第２の集成体が
    何れも複数個の小集成体で構成され、各々の小集
    成体には１つの集成体に関連した導電パターンの
    一部分が製造されており、前記小集成体を前記ル
    ープ素子に対応する導電パターンの部分で電気的
    に相互接続して完全な集成体を形成する様にした
    NMR用RFコイル。 ４５ 特許請求の範囲４３に記載したNMR用
    RFコイルに於て、各々の導電ループ素子には１
    対の開路が形成されていて、コイルの両半分を作
    り、動作中、該両半分の一方が付勢された時、他
    方が相互インダクタンスによつて該一方に結合さ
    れる様にしたNMR用RFコイル。 ４６ 特許請求の範囲４０に記載したNMR用
    RFコイルに於て、１つの導電セグメントにある
    少なくとも１つの容量素子の両端間で前記コイル
    を付勢することが出来る様にする手段を持つてい
    て、ループの周縁に沿つたセグメントの角度位置
    θに応じた正弦状分布を近似する電流を前記セグ
    メントに動作中達成する様にしたNMR用RFコ
    イル。 ４７ 特許請求の範囲４６に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記正弦状電流分布の大きさ
    が最小値に近い所の、ループの周縁に沿つて配置
    されたセグメントにある容量素子が短絡部で構成
    されているNMR用RFコイル。 ４８ 特許請求の範囲４６に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記ループの周縁に沿つて、
    前記正弦状電流ループの大きさが最小値に近い所
    に配置されたセグメントにある容量素子が開路で
    構成されているNMR用RFコイル。 ４９ 特許請求の範囲４８に記載したNMR用
    RFコイルに於て、該コイルが頭用コイルを構成
    し、前記導電ループ及びセグメントが略円筒形コ
    イル巻型に装着されており、前記セグメントを開
    路で置き換えた領域で前記巻型に窓を設けた
    NMR用RFコイル。 ５０ 特許請求の範囲４６に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記手段が、角度θ＝90°だけ
    隔たる第１及び第２のセグメントに配置された第
    １及び第２の手段で構成されているNMR用RF
    コイル。 ５１ 特許請求の範囲５０に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記第１及び第２の手段が何
    れも直列接続の複数個の容量素子を有し、RFコ
    イルの入力インピーダンスを調節する為に該直列
    接続の容量素子の間の共通点が選択自在である
    NMR用RFコイル。 ５２ 特許請求の範囲４６に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記手段が直列接続の複数個
    の容量素子で構成され、RFコイルの入力インピ
    ーダンスを調節する為に前記直列接続の容量素子
    の間の共通点が選択自在であるNMR用RFコイ
    ル。 ５３ 特許請求の範囲４０に記載したNMR用
    RFコイルに於て、該コイルが頭用のNMR用RF
    コイルを構成しており、１つの導電ループ素子が
    被検体の肩の周りにはめることの出来る全体的に
    サドル形の形状を持つていて、頭をより完全にコ
    イル内部に位置ぎめすることが出来る様にした
    NMR用RFコイル。 ５４ 特許請求の範囲４０に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記導電セグメントが各々の
    ループの周縁に沿つて等間隔であるNMR用RF
    コイル。 ５５ 特許請求の範囲５４に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記セグメントが４重対称性
    を持つ形となる様に、各々のループの周縁に沿つ
    て相隔たつているNMR用RFコイル。 ５６ 特許請求の範囲５４に記載したNMR用
    RFコイルに於て、前記セグメントが、４重対称
    性を持たない形となる様に、各々のループの周縁
    に沿つて相隔たつているNMR用RFコイル。
JP59230481A 1983-11-04 1984-11-02 Ｎｍｒ用ｒｆコイル Granted JPS60132547A (ja)

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