JPH0816694B2 - 動作効率向上のために誘電体をそなえたｎｍｒ無線周波コイル - Google Patents
動作効率向上のために誘電体をそなえたｎｍｒ無線周波コイルInfo
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- JPH0816694B2 JPH0816694B2 JP4036977A JP3697792A JPH0816694B2 JP H0816694 B2 JPH0816694 B2 JP H0816694B2 JP 4036977 A JP4036977 A JP 4036977A JP 3697792 A JP3697792 A JP 3697792A JP H0816694 B2 JPH0816694 B2 JP H0816694B2
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
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- G01R33/422—Screening of the radio frequency field
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- G—PHYSICS
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核磁気共鳴（ＮＭＲ−ｎ
ｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃ
ｅ）装置に関するものである。更に詳しく述べると、本
発明は無線周波（ＲＦ−ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ）信号の送信および受信の一方または両方を行うため
に上記装置で使用し得る無線周波（ＲＦ）コイルに関す
るものである。
ｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃ
ｅ）装置に関するものである。更に詳しく述べると、本
発明は無線周波（ＲＦ−ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ）信号の送信および受信の一方または両方を行うため
に上記装置で使用し得る無線周波（ＲＦ）コイルに関す
るものである。
【０００２】従来、ＮＭＲ現象は有機分子の分子構造を
ガラス内で検査するため構造化学者により使用されてき
た。この目的のために使用されるＮＭＲスペクトロメー
タは通常、検査すべき物質の比較的小さな試料を入れる
ように設計されていた。しかし最近になってＮＭＲの開
発が進み、例えば、生きている被検者の解剖学的特徴の
画像を得るために使用されるイメージング形式が得られ
た。核スピンと結合されたこのような画像描写パラメー
タ（通常、組織内の水と結合された水素陽子）は調べて
いる領域の組織の健康状態を判定する際の医用診断値と
することができる。ＮＭＲ技術は例えば、リンや炭素の
ような元素の生体内での分光にも拡張され、有機生体内
の化学プロセスを研究するための道具が初めて研究者に
与えられた。ＮＭＲを使って画像を作成したり人体の分
光検査を行うためには、磁石、勾配コイル、およびＲＦ
コイルのような特別に設計されたシステム構成要素を使
用しなければならない。
ガラス内で検査するため構造化学者により使用されてき
た。この目的のために使用されるＮＭＲスペクトロメー
タは通常、検査すべき物質の比較的小さな試料を入れる
ように設計されていた。しかし最近になってＮＭＲの開
発が進み、例えば、生きている被検者の解剖学的特徴の
画像を得るために使用されるイメージング形式が得られ
た。核スピンと結合されたこのような画像描写パラメー
タ（通常、組織内の水と結合された水素陽子）は調べて
いる領域の組織の健康状態を判定する際の医用診断値と
することができる。ＮＭＲ技術は例えば、リンや炭素の
ような元素の生体内での分光にも拡張され、有機生体内
の化学プロセスを研究するための道具が初めて研究者に
与えられた。ＮＭＲを使って画像を作成したり人体の分
光検査を行うためには、磁石、勾配コイル、およびＲＦ
コイルのような特別に設計されたシステム構成要素を使
用しなければならない。
【０００３】核磁気共鳴現象は奇数個の陽子または中性
子をそなえた原子核の中で生じる。陽子および中性子の
スピンにより、このような核はそれぞれ磁気モーメント
を生じる。このような核を含む試料を均一な静磁界Ｂ0
の中に配置されたとき、より多くの核磁気モーメントが
磁界と揃うことにより磁界方向に正味巨視的磁化Ｍが生
じる。磁界Ｂ0 の影響により、印加される磁界の強さお
よび核の特性で決まる周波数で、揃えられた磁気モーメ
ントが磁界の軸のまわりに歳差運動を行う。ラーモア周
波数とも呼ばれる歳差運動角周波数ωはラーモア式ω＝
γＢで与えられる。但し、γは（各ＮＭＲ同位体に対す
る定数である）磁気回転比であり、Ｂは核スピンに作用
する磁界（Ｂ0 と他の磁界の相加）である。
子をそなえた原子核の中で生じる。陽子および中性子の
スピンにより、このような核はそれぞれ磁気モーメント
を生じる。このような核を含む試料を均一な静磁界Ｂ0
の中に配置されたとき、より多くの核磁気モーメントが
磁界と揃うことにより磁界方向に正味巨視的磁化Ｍが生
じる。磁界Ｂ0 の影響により、印加される磁界の強さお
よび核の特性で決まる周波数で、揃えられた磁気モーメ
ントが磁界の軸のまわりに歳差運動を行う。ラーモア周
波数とも呼ばれる歳差運動角周波数ωはラーモア式ω＝
γＢで与えられる。但し、γは（各ＮＭＲ同位体に対す
る定数である）磁気回転比であり、Ｂは核スピンに作用
する磁界（Ｂ0 と他の磁界の相加）である。
【０００４】磁化Ｍの方向は通常、磁界Ｂ0 に沿った方
向になっているが、ラーモア周波数またはその近傍の磁
界振動の印加により摂動することがある。通常、Ｂ1 と
表されるこのような磁界は無線周波送出装置に接続され
たコイルを介したＲＦパルスによりＢ0 磁界の方向に直
角に印加される。ＲＦ励起の影響により、磁化ＭはＢ1
磁界の方向を中心として回転する。ＮＭＲ検査では、充
分な大きさと継続時間のＲＦパルスを印加することによ
りＢ0 磁界の方向に垂直な平面内に磁化Ｍを回転させる
ことが通常望ましい。この平面は普通、横断平面と呼ば
れる。ＲＦ励起の停止時に、横断平面に回転した核モー
メントは静磁界の方向を中心として歳差運動を行う。ス
ピンのベクトル和は歳差運動の体積磁化を形成し、これ
はＲＦコイルによって検知することができる。ＮＭＲ信
号と呼ばれる、ＲＦコイルによって検知される信号は核
が配置されている磁界と特定の化学環境の特性を示す。
ＮＭＲイメージングを使用する際、ＮＭＲ信号は磁界勾
配の存在下で観測される。磁界勾配は空間情報を符号化
して信号とするために使用される。この情報を後で使っ
て、熟練した当業者には周知の方法で検査される対象の
画像が再構成される。
向になっているが、ラーモア周波数またはその近傍の磁
界振動の印加により摂動することがある。通常、Ｂ1 と
表されるこのような磁界は無線周波送出装置に接続され
たコイルを介したＲＦパルスによりＢ0 磁界の方向に直
角に印加される。ＲＦ励起の影響により、磁化ＭはＢ1
磁界の方向を中心として回転する。ＮＭＲ検査では、充
分な大きさと継続時間のＲＦパルスを印加することによ
りＢ0 磁界の方向に垂直な平面内に磁化Ｍを回転させる
ことが通常望ましい。この平面は普通、横断平面と呼ば
れる。ＲＦ励起の停止時に、横断平面に回転した核モー
メントは静磁界の方向を中心として歳差運動を行う。ス
ピンのベクトル和は歳差運動の体積磁化を形成し、これ
はＲＦコイルによって検知することができる。ＮＭＲ信
号と呼ばれる、ＲＦコイルによって検知される信号は核
が配置されている磁界と特定の化学環境の特性を示す。
ＮＭＲイメージングを使用する際、ＮＭＲ信号は磁界勾
配の存在下で観測される。磁界勾配は空間情報を符号化
して信号とするために使用される。この情報を後で使っ
て、熟練した当業者には周知の方法で検査される対象の
画像が再構成される。
【０００５】全身ＮＭＲ検査を行う際、均一な磁界Ｂ0
の強さを増強することが有利であることがわかった。こ
れはＮＭＲ信号の信号対雑音比を改善するため陽子イメ
ージングの場合、望ましいことである。しかし、分光の
場合にはこれは必要なことである。何故なら、検査して
いる化学種のいくつか（例えば、リンや炭素）は身体の
中では比較的乏しいので、有用な信号を検出するために
は高磁界が必要であるためである。ラーモアの式から明
らかなように、磁界Ｂの増大には周波数の増大が伴い、
したがって送受信コイルの所要共振周波数が増大する。
これにより、人体を入れるのに充分な大きさのＲＦコイ
ルの設計が複雑になる。困難の一つのもとはより一様な
測定結果と画像を生じるためコイルの発生するＲＦ磁界
が検査すべき身体領域にわたって均一でなければならな
いということである。大きな体積にわたって均一なＲＦ
磁界を作ることは高周波ではますます難しくなる。これ
はＲＦコイルの異なる部分相互の間、およびＲＦコイル
と取り囲む対象すなわちＮＭＲ試料自体との間の漂遊容
量の望ましくない影響によるものである。この漂遊容量
はコイルを共振させ得る最高周波数を制限する。
の強さを増強することが有利であることがわかった。こ
れはＮＭＲ信号の信号対雑音比を改善するため陽子イメ
ージングの場合、望ましいことである。しかし、分光の
場合にはこれは必要なことである。何故なら、検査して
いる化学種のいくつか（例えば、リンや炭素）は身体の
中では比較的乏しいので、有用な信号を検出するために
は高磁界が必要であるためである。ラーモアの式から明
らかなように、磁界Ｂの増大には周波数の増大が伴い、
したがって送受信コイルの所要共振周波数が増大する。
これにより、人体を入れるのに充分な大きさのＲＦコイ
ルの設計が複雑になる。困難の一つのもとはより一様な
測定結果と画像を生じるためコイルの発生するＲＦ磁界
が検査すべき身体領域にわたって均一でなければならな
いということである。大きな体積にわたって均一なＲＦ
磁界を作ることは高周波ではますます難しくなる。これ
はＲＦコイルの異なる部分相互の間、およびＲＦコイル
と取り囲む対象すなわちＮＭＲ試料自体との間の漂遊容
量の望ましくない影響によるものである。この漂遊容量
はコイルを共振させ得る最高周波数を制限する。
【０００６】大きな体積の全体にわたって高周波でほぼ
均一な磁界を生じるＲＦコイルが設計されてきた。この
ようなコイルは例えば、１．５テスラの水素原子核の全
身イメージングでの使用について米国特許第４，６８
０，５４８号、１．５テスラの水素とリンの両方の原子
核のイメージングでの局部コイルとしての使用について
米国特許第４，７９９，０１６号に開示されている。
均一な磁界を生じるＲＦコイルが設計されてきた。この
ようなコイルは例えば、１．５テスラの水素原子核の全
身イメージングでの使用について米国特許第４，６８
０，５４８号、１．５テスラの水素とリンの両方の原子
核のイメージングでの局部コイルとしての使用について
米国特許第４，７９９，０１６号に開示されている。
【０００７】磁界の均一性に加えて、ＮＭＲ画像および
スペクトロメータのためのＲＦコイルのもう一つの設計
目的はＲＦコイルが所望の磁束密度Ｂ1 を効率的に作る
ということである。すなわち、試料すなわち患者内に作
成される与えられた磁束密度Ｂ1 に対して、最小ＲＦ電
力がコイルに印加される。システムの効率を低下させる
ＲＦ損失の多くは磁界がその中に生じる試料すなわち患
者の中の誘電損失によって生じることが知られている。
スペクトロメータのためのＲＦコイルのもう一つの設計
目的はＲＦコイルが所望の磁束密度Ｂ1 を効率的に作る
ということである。すなわち、試料すなわち患者内に作
成される与えられた磁束密度Ｂ1 に対して、最小ＲＦ電
力がコイルに印加される。システムの効率を低下させる
ＲＦ損失の多くは磁界がその中に生じる試料すなわち患
者の中の誘電損失によって生じることが知られている。
【０００８】
【発明の概要】本発明はＲＦコイルの磁界の中に試料す
なわち患者を挿入したことによる損失が小さくなり、Ｒ
Ｆコイル集合体全体の効率が増大するＮＭＲ装置用ＲＦ
コイル集合体に関するものである。更に詳しく述べると
ＲＦコイル集合体には、ＮＭＲ試料をその中に配置する
関心のある領域を規定する形状の能動素子、能動素子に
接続されたＲＦ電源であってＮＭＲ試料内に所望の磁界
（Ｂ1）を生じる電流を中に発生するＲＦ電源、能動素
子に隣接して配置されて能動素子の生じる磁界を関心の
ある領域に制限する接地されたシールド、能動素子とそ
れに隣接する接地されたシールドとの間に配置されて試
料内に所望の磁界Ｂ1 を生じるために必要な電界の強さ
（Ｅ）を低減する高誘電率材料が含まれる。
なわち患者を挿入したことによる損失が小さくなり、Ｒ
Ｆコイル集合体全体の効率が増大するＮＭＲ装置用ＲＦ
コイル集合体に関するものである。更に詳しく述べると
ＲＦコイル集合体には、ＮＭＲ試料をその中に配置する
関心のある領域を規定する形状の能動素子、能動素子に
接続されたＲＦ電源であってＮＭＲ試料内に所望の磁界
（Ｂ1）を生じる電流を中に発生するＲＦ電源、能動素
子に隣接して配置されて能動素子の生じる磁界を関心の
ある領域に制限する接地されたシールド、能動素子とそ
れに隣接する接地されたシールドとの間に配置されて試
料内に所望の磁界Ｂ1 を生じるために必要な電界の強さ
（Ｅ）を低減する高誘電率材料が含まれる。
【０００９】
【発明の目的】本発明の全般的な目的はＲＦコイル集合
体の動作効率を改善することである。能動素子とそのシ
ールドとの間の誘電材料の誘電率を大きくすることによ
り、コイル集合体の特性インピーダンス（Ｚ0 ）が小さ
くなる。その結果、所要コイル電流を生じるために必要
な電圧が低くなる。この印加電圧の低下に対応して、電
界の強さ（Ｅ）が低下し、またその電界を試料に印加し
たことによって生じる損失が低下する。
体の動作効率を改善することである。能動素子とそのシ
ールドとの間の誘電材料の誘電率を大きくすることによ
り、コイル集合体の特性インピーダンス（Ｚ0 ）が小さ
くなる。その結果、所要コイル電流を生じるために必要
な電圧が低くなる。この印加電圧の低下に対応して、電
界の強さ（Ｅ）が低下し、またその電界を試料に印加し
たことによって生じる損失が低下する。
【００１０】本発明の更に特定の目的は上記米国特許第
４，６８０，５４８号および第４，７９９，０１６号に
述べられているようなＲＦコイル集合体の効率を改善す
ることである。このようなコイル集合体の能動素子は関
心のある円筒形領域のまわりに配置された一組の直線状
導体、および能動素子のまわりに、そして能動素子から
半径方向外側に間隔を置いて配置された円筒形のシール
ドで構成される。本発明は能動素子とそれを取り囲むシ
ールドとの間の環状空間を高誘電率の誘電材料で充たす
ことにより実行される。
４，６８０，５４８号および第４，７９９，０１６号に
述べられているようなＲＦコイル集合体の効率を改善す
ることである。このようなコイル集合体の能動素子は関
心のある円筒形領域のまわりに配置された一組の直線状
導体、および能動素子のまわりに、そして能動素子から
半径方向外側に間隔を置いて配置された円筒形のシール
ドで構成される。本発明は能動素子とそれを取り囲むシ
ールドとの間の環状空間を高誘電率の誘電材料で充たす
ことにより実行される。
【００１１】本発明の上記および他の目的および利点は
以下の説明から明らかとなる。説明には付図を参照する
が、付図は本明細書の一部を構成し、本発明の実施例を
図示したものである。しかし、このような実施例は必ず
しも本発明の全範囲を表すものではないので、本発明の
範囲の解釈に当たっては特許請求の範囲を参照すべきで
ある。
以下の説明から明らかとなる。説明には付図を参照する
が、付図は本明細書の一部を構成し、本発明の実施例を
図示したものである。しかし、このような実施例は必ず
しも本発明の全範囲を表すものではないので、本発明の
範囲の解釈に当たっては特許請求の範囲を参照すべきで
ある。
【００１２】
【発明の全般的な説明】図１ａに示すように、ｚ方向に
向いた単一のコイル素子１が接地された平面２から間隔
を置いて配置される。コイル素子の一端がＲＦ信号源３
により駆動され、電圧Ｖｉｎが印加されて、電流Ｉｉｎ
が生じる。コイル素子１の他端は４でアース平面に接続
されている。コイル素子１とアース平面２との間の空間
は相対誘電率（εr ）が１の空気で充たされている。図
１ｂにも同じ構造が示されているが、コイル素子１とア
ース平面２との間の空間がこの場合には相対誘電率が１
より大きい（εr ＞１）低損失、高誘電率の誘電材料５
で充たされる。相対誘電率をこのように大きくしたのは
ＲＦ伝送効率を大きくするためである。
向いた単一のコイル素子１が接地された平面２から間隔
を置いて配置される。コイル素子の一端がＲＦ信号源３
により駆動され、電圧Ｖｉｎが印加されて、電流Ｉｉｎ
が生じる。コイル素子１の他端は４でアース平面に接続
されている。コイル素子１とアース平面２との間の空間
は相対誘電率（εr ）が１の空気で充たされている。図
１ｂにも同じ構造が示されているが、コイル素子１とア
ース平面２との間の空間がこの場合には相対誘電率が１
より大きい（εr ＞１）低損失、高誘電率の誘電材料５
で充たされる。相対誘電率をこのように大きくしたのは
ＲＦ伝送効率を大きくするためである。
【００１３】効率がこのように大きくなったのは誘電損
失による電力損を小さくしたことによる。中で電界が生
じる媒質の複素誘電率はε＝ε′−ｊε″で表される。
この媒質内の指定された体積τの中で蓄積され、消散さ
れる時間平均電気エネルギーは次式で与えられる。
失による電力損を小さくしたことによる。中で電界が生
じる媒質の複素誘電率はε＝ε′−ｊε″で表される。
この媒質内の指定された体積τの中で蓄積され、消散さ
れる時間平均電気エネルギーは次式で与えられる。
【００１４】
【数１】 但し、Ｅは電圧Ｖによるコイル素子上の電界強度であ
る。
る。
【００１５】このとき、誘電損失による時間平均電力損
は次式で表すことができる。
は次式で表すことができる。
【００１６】
【数２】 但し、ωは動作周波数の角周波数である。無損失高誘電
率の誘電材料５の付加により虚部（ε″）をほぼ同じに
保ったままεの実部を大きくできるものとする。
率の誘電材料５の付加により虚部（ε″）をほぼ同じに
保ったままεの実部を大きくできるものとする。
【００１７】コイル領域の中の誘電体対空気の体積比に
応じて、実効比誘電率を次のようにすることができる。
応じて、実効比誘電率を次のようにすることができる。
【００１８】
【数３】 誘電負荷が無い状態でコイル素子１上のｌに沿った電圧
波は次式のように表すことができる。
波は次式のように表すことができる。
【００１９】
【数４】 または
【００２０】
【数５】 但し、複素反射係数Γ0 は次式で表される。
【００２１】
【数６】 また、Ｖm + およびＶm - はそれぞれコイル素子１上の
入射電圧および反射電圧の大きさを表す。このときコイ
ル素子１上のｌに沿った電流波は次式で表される。
入射電圧および反射電圧の大きさを表す。このときコイ
ル素子１上のｌに沿った電流波は次式で表される。
【００２２】
【数７】 但し、Ｚ0 はコイル素子１の特性インピーダンスであ
る。コイル領域の磁束はコイル電流｜Ｉ0 （ｌ）｜に比
例する。
る。コイル領域の磁束はコイル電流｜Ｉ0 （ｌ）｜に比
例する。
【００２３】電流｜Ｉd （ｌ）｜がコイル領域内に所望
の磁束密度を生じ得ると仮定する。この場合に反射係数
が誘電負荷で変わらないままであれば、すなわち
の磁束密度を生じ得ると仮定する。この場合に反射係数
が誘電負荷で変わらないままであれば、すなわち
【００２４】
【数８】 であれば、コイル上の電流分布｜Ｉd （ｌ）｜が｜Ｉ0
（ｌ）｜にほぼ等しい場合、Ｖm + は実効比誘電率の平
方根だけ小さくなる。これは誘電負荷時の特性インピー
ダンスが
（ｌ）｜にほぼ等しい場合、Ｖm + は実効比誘電率の平
方根だけ小さくなる。これは誘電負荷時の特性インピー
ダンスが
【００２５】
【数９】 となるからである。
【００２６】導体素子１上の電圧は次式で表される。
【００２７】
【数１０】 ここで、Ｒの頭に棒線を記したものはコイル素子１から
アース平面２に向かう半径ベクトルである。誘電負荷に
よる電圧Ｖd （ｌ）は次式で表される。
アース平面２に向かう半径ベクトルである。誘電負荷に
よる電圧Ｖd （ｌ）は次式で表される。
【００２８】
【数１１】 このとき、誘電負荷時に
【００２９】
【数１２】 のように電界が実効比誘電率の平方根だけ小さくなる。
但し、Ｅ0 は誘電負荷を行わないときの電界の強さであ
る。これは誘電負荷された導体素子１の場合に誘電負荷
の無い状態の導体素子１に比べて式（２）の電力損Ｐｌ
ｏｓｓを実効比誘電率以下だけ小さくすることができる
ということを示している。
但し、Ｅ0 は誘電負荷を行わないときの電界の強さであ
る。これは誘電負荷された導体素子１の場合に誘電負荷
の無い状態の導体素子１に比べて式（２）の電力損Ｐｌ
ｏｓｓを実効比誘電率以下だけ小さくすることができる
ということを示している。
【００３０】Ｌ＜＜λの場合またはＩd （ｌ）のほぼ一
様な電流を維持するようにコイル素子がリアクタンス負
荷された場合にはこの電力低減はコイル素子１の長さＬ
を小さくすることなく達成されることに注目すべきであ
る。伝送効率の改善はε″／ε′が小さければ大きくす
ることができる。
様な電流を維持するようにコイル素子がリアクタンス負
荷された場合にはこの電力低減はコイル素子１の長さＬ
を小さくすることなく達成されることに注目すべきであ
る。伝送効率の改善はε″／ε′が小さければ大きくす
ることができる。
【００３１】単一のコイル素子１に対する上記の説明は
多数コイル素子の円形配列に適用することができる。か
どのあるコイル素子も同様に扱うことができるので、こ
の手法は多ＮＭＲコイルにも適用することができる。
多数コイル素子の円形配列に適用することができる。か
どのあるコイル素子も同様に扱うことができるので、こ
の手法は多ＮＭＲコイルにも適用することができる。
【００３２】
【実施例の記載】図２は一体金属シールド１１で囲まれ
たいわゆる「高域通過」コイル１０を用いたコイル集合
体を示す。コイル１０は一組の直線状導電性素子２０で
構成される。導電性素子２０は軸方向に伸び、シールド
１１の内表面のまわりに互いに等間隔を置いて配置され
る。円形導体２１および２２がコイル１０の各端に配置
されており、直線状導体２０のそれぞれの端を接続する
ことによりこの分野で「鳥かご」形コイルと呼ばれる構
造を形成する。コンデンサ２３が円形導体２１および２
２の各区分に挿入され、これらのコンデンサはコイルを
同調させるために使用される。（図示されていない）Ｒ
Ｆ信号源で駆動されると、コイル１０はＲＦ磁界を生じ
る。このＲＦ磁界は対象の占める円筒形の空間を充た
し、また中心軸１４に対して横向きになっている。
たいわゆる「高域通過」コイル１０を用いたコイル集合
体を示す。コイル１０は一組の直線状導電性素子２０で
構成される。導電性素子２０は軸方向に伸び、シールド
１１の内表面のまわりに互いに等間隔を置いて配置され
る。円形導体２１および２２がコイル１０の各端に配置
されており、直線状導体２０のそれぞれの端を接続する
ことによりこの分野で「鳥かご」形コイルと呼ばれる構
造を形成する。コンデンサ２３が円形導体２１および２
２の各区分に挿入され、これらのコンデンサはコイルを
同調させるために使用される。（図示されていない）Ｒ
Ｆ信号源で駆動されると、コイル１０はＲＦ磁界を生じ
る。このＲＦ磁界は対象の占める円筒形の空間を充た
し、また中心軸１４に対して横向きになっている。
【００３３】検査している身体すなわち対象１２はコイ
ル１０によって形成される円筒形の空洞内に配置され
る。コイル１０とシールド１１との間に環状空間１３が
ある。接地されたシールド１１はコイル１０の導電性素
子に接続されないが、上記のコイル素子１が生じる磁界
の解析はこの構造にも同様に当てはまる。
ル１０によって形成される円筒形の空洞内に配置され
る。コイル１０とシールド１１との間に環状空間１３が
ある。接地されたシールド１１はコイル１０の導電性素
子に接続されないが、上記のコイル素子１が生じる磁界
の解析はこの構造にも同様に当てはまる。
【００３４】図３に示すように本発明の一実施例では、
ＲＦコイル１０が円筒形のガラス繊維の型枠２７の外側
表面上に形成され、シールド１１が外側の円筒形のガラ
ス繊維の型枠２８の内側表面上に形成される。環状空間
１３は薄い壁をそなえたポリエチレン袋２９で充たされ
ている。ポリエチレン袋２９には蒸留水とイソプロパノ
ールの混合物が入っている。イソプロパノールの相対誘
電率は約１８であり、水の相対誘電率は７８である。水
とイソプロパノールの比およびポリエチレン袋２９の厚
さを変えることにより、実効相対誘電率をある範囲の値
に設定することができる。例えば、ポリエチレン袋２９
の厚さが環状空間１３の５％を占め、環状空間が蒸留水
で充たされている場合には、実効相対誘電率は約３０と
なる。
ＲＦコイル１０が円筒形のガラス繊維の型枠２７の外側
表面上に形成され、シールド１１が外側の円筒形のガラ
ス繊維の型枠２８の内側表面上に形成される。環状空間
１３は薄い壁をそなえたポリエチレン袋２９で充たされ
ている。ポリエチレン袋２９には蒸留水とイソプロパノ
ールの混合物が入っている。イソプロパノールの相対誘
電率は約１８であり、水の相対誘電率は７８である。水
とイソプロパノールの比およびポリエチレン袋２９の厚
さを変えることにより、実効相対誘電率をある範囲の値
に設定することができる。例えば、ポリエチレン袋２９
の厚さが環状空間１３の５％を占め、環状空間が蒸留水
で充たされている場合には、実効相対誘電率は約３０と
なる。
【００３５】代案として、固体誘電材料を環状空間１３
にはまるように成形することができる。このような材料
の一つがエマーソン・アンド・カミング社（Ｅｍｅｒｓ
ｏｎａｎｄ Ｃｕｍｍｉｎｇ， Ｉｎｃ．）からスティ
キャスト（ＳＴＹＣＡＳＴ）という商品名で販売されて
おり、相対誘電率は３０である。
にはまるように成形することができる。このような材料
の一つがエマーソン・アンド・カミング社（Ｅｍｅｒｓ
ｏｎａｎｄ Ｃｕｍｍｉｎｇ， Ｉｎｃ．）からスティ
キャスト（ＳＴＹＣＡＳＴ）という商品名で販売されて
おり、相対誘電率は３０である。
【００３６】本発明は図４ａ−４ｃに概略図示するよう
に多数の代替構造に同等の有効性で用いることができ
る。図４ａでは、コイル１０の軸長は取り囲んでいるシ
ールド１１と誘電材料１３に比べて大幅に短い。図４ｂ
では誘電材料１３をコイル１０と同じ長さまで短くする
ことにより同じ結果が達成される。図４ｃでは、シール
ド１１の伸長した端区分１１ａおよび１１ｂがコイル１
０と同一平面とされるが、その中間区分１１ｃは誘電材
料１３を間に入れてコイル１０の半径方向外側の位置に
とどまつている。
に多数の代替構造に同等の有効性で用いることができ
る。図４ａでは、コイル１０の軸長は取り囲んでいるシ
ールド１１と誘電材料１３に比べて大幅に短い。図４ｂ
では誘電材料１３をコイル１０と同じ長さまで短くする
ことにより同じ結果が達成される。図４ｃでは、シール
ド１１の伸長した端区分１１ａおよび１１ｂがコイル１
０と同一平面とされるが、その中間区分１１ｃは誘電材
料１３を間に入れてコイル１０の半径方向外側の位置に
とどまつている。
【図１】本発明がいかに作用するかを説明するために使
用される概略図である。
用される概略図である。
【図２】本発明を用いるＲＦコイル集合体の一実施例の
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明を用いるコイル集合体の絵画図である。
【図４】図２のコイル集合体の代替実施例の概略図であ
る。
る。
１０ 高域通過コイル １１ 金属シールド １３ 誘電材料 １４ 中心軸 ２０ 直線状導電性素子 ２１，２２ 円形導体
Claims (3)
- 【請求項１】 ＮＭＲ装置用ＲＦコイル集合体に於い
て、 中心軸のまわりに配置されて円筒形の空洞を形成する円
筒形コイルであって、上記円筒形空洞内で検査対象がコ
イルの発生する横向きのＲＦ磁界を受けるような円筒形
コイル、 円筒形コイルのまわりに同心に、円筒形コイルから外側
に間隔を置いて配置された円筒形シールドであって、円
筒形コイルの外側表面とシールドの内側表面との間に環
状空間が形成されるような円筒形シールド、および円筒
形空洞内に所定の磁束密度を維持してコイル集合体の効
率を向上するために空気の誘電率より大幅に大きい値に
まで環状空間の誘電率を増大するように環状空間の中に
配置された誘電材料の組み合わせを含むことを特徴とす
るＮＭＲ装置用ＲＦコイル集合体。 - 【請求項２】 中心軸の方向に伸び、中心軸から離れて
半径方向外側に配置され、中心軸のまわりに分布するよ
うに配置された一組の直線状導体が円筒形コイルに含ま
れている請求項１記載のＮＭＲ装置用ＲＦコイル集合
体。 - 【請求項３】 間隔を置いて配置され、中心軸のまわり
に同心に配置された一対の円形導体により上記直線状導
体の両端がそれぞれ結合される請求項１記載のＮＭＲ装
置用ＲＦコイル集合体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US65106491A | 1991-02-05 | 1991-02-05 | |
| US651,064 | 1991-02-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05103767A JPH05103767A (ja) | 1993-04-27 |
| JPH0816694B2 true JPH0816694B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=24611438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4036977A Ceased JPH0816694B2 (ja) | 1991-02-05 | 1992-01-29 | 動作効率向上のために誘電体をそなえたｎｍｒ無線周波コイル |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0498571A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0816694B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5592083A (en) | 1995-03-08 | 1997-01-07 | Quantum Magnetics, Inc. | System and method for contraband detection using nuclear quadrupole resonance including a sheet coil and RF shielding via waveguide below cutoff |
| DE19810837C2 (de) * | 1998-03-12 | 2002-12-12 | Siemens Ag | Hochfrequenzantenne für ein Magnetresonanzgerät |
| WO2000072033A2 (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | The General Hospital Corporation | Tem resonator for magnetic resonance imaging |
| EP1257317A4 (en) * | 1999-10-28 | 2003-05-28 | Winchester Dev Associates | SPIRAL WIRE SYSTEM AND PATIENT PROTECTION SCREEN |
| JP3926111B2 (ja) | 2001-03-26 | 2007-06-06 | 日本電子株式会社 | 共鳴信号検出器 |
| WO2008075614A1 (ja) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Hitachi, Ltd. | 核磁気共鳴計測装置およびコイルユニット |
| US8049501B2 (en) | 2008-04-11 | 2011-11-01 | General Electric Company | Multi-frequency RF coil |
| CN112162224B (zh) * | 2020-09-25 | 2022-06-17 | 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 | 一种高介电常数的超高场动物磁共振射频探头 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4751464A (en) * | 1987-05-04 | 1988-06-14 | Advanced Nmr Systems, Inc. | Cavity resonator with improved magnetic field uniformity for high frequency operation and reduced dielectric heating in NMR imaging devices |
| US4814690A (en) * | 1987-10-02 | 1989-03-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Apparatus and methods for measuring permittivity in materials |
| JPH0722576B2 (ja) * | 1988-04-11 | 1995-03-15 | 三菱電機株式会社 | 磁気共鳴装置 |
| DE3839046A1 (de) * | 1988-11-18 | 1990-05-23 | Bruker Medizintech | Probenkopf fuer die nmr-tomographie |
| US5017872A (en) * | 1990-01-19 | 1991-05-21 | General Electric Company | NMR radio frequency coil with dielectric loading for improved field homogeneity |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP4036977A patent/JPH0816694B2/ja not_active Ceased
- 1992-01-30 EP EP92300820A patent/EP0498571A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0498571A1 (en) | 1992-08-12 |
| JPH05103767A (ja) | 1993-04-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960827 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040428 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045 Effective date: 20040727 |