JPH088918B2 - 核スピン断層撮影装置の高周波磁場励起・受信用アンテナ装置 - Google Patents
核スピン断層撮影装置の高周波磁場励起・受信用アンテナ装置Info
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- JPH088918B2 JPH088918B2 JP62118711A JP11871187A JPH088918B2 JP H088918 B2 JPH088918 B2 JP H088918B2 JP 62118711 A JP62118711 A JP 62118711A JP 11871187 A JP11871187 A JP 11871187A JP H088918 B2 JPH088918 B2 JP H088918B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- antenna device
- magnetic field
- elements
- coating
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- 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
- G01R33/42—Screening
- G01R33/422—Screening of the radio frequency field
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、核スピン断層撮影装置において高周波磁
場を励起しあるいは受信するアンテナ装置に関する。
場を励起しあるいは受信するアンテナ装置に関する。
核スピン断層撮影装置に対して十分に均等な高周波磁
場を励起しあるいはそこから発生する高周波信号を受信
するアンテナ装置として、 −勾配磁場に対して低周波透過性となっている中空円筒
形の導体被覆を備え、 −それぞれ1つの導体要素又は1つの群にまとめられた
多数の導体要素から成り少くとも1つの導体対を構成す
る導体ユニットが導体被覆内に装置の長軸方向に伸び、 −高周波磁場の波を反射する部品が両端部に設けられ、 −外部エネルギー供給又は受信装置が設けられている アンテナ装置の一例は特開昭58-39939号公報に記載され
公知である。
場を励起しあるいはそこから発生する高周波信号を受信
するアンテナ装置として、 −勾配磁場に対して低周波透過性となっている中空円筒
形の導体被覆を備え、 −それぞれ1つの導体要素又は1つの群にまとめられた
多数の導体要素から成り少くとも1つの導体対を構成す
る導体ユニットが導体被覆内に装置の長軸方向に伸び、 −高周波磁場の波を反射する部品が両端部に設けられ、 −外部エネルギー供給又は受信装置が設けられている アンテナ装置の一例は特開昭58-39939号公報に記載され
公知である。
医療技術の分野では画像診断法が開発され、検査対象
特に人体又は人体部分の特定の化学元素の核から出た共
鳴信号が計算機又は測定技術によって分析される。この
ようにして得られた空間スピン密度又は緩和時間分布か
らコンピュータ・トモグラフィのX線断層写真類似の画
像が構成される。この方法は核スピン断層撮影法(NMR
トモグラフィ)あるいはツォイグマトグラフィ(Zeugma
t-ographie)と呼ばれている。
特に人体又は人体部分の特定の化学元素の核から出た共
鳴信号が計算機又は測定技術によって分析される。この
ようにして得られた空間スピン密度又は緩和時間分布か
らコンピュータ・トモグラフィのX線断層写真類似の画
像が構成される。この方法は核スピン断層撮影法(NMR
トモグラフィ)あるいはツォイグマトグラフィ(Zeugma
t-ographie)と呼ばれている。
核スピン・トモグラフィの実施には基本磁場磁石が作
る強い磁場が前提となる。この磁場は投影又は検査区域
内で十分均等でなければならない。検査対象としての人
体又は人体部分はこの区域に1つの軸に沿って入れられ
る。この軸は一般に基本磁場の配向軸に一致する。基本
磁場には定常又はパルス状の勾配磁場が重ねられる。対
象の個々の原子核の歳差運動を励起するためには更に十
分均等な高周波磁場を短時間発生する特別なアンテナ装
置が必要である。このアンテナ装置は場合によって誘起
された高周波信号の受信にも使用される。
る強い磁場が前提となる。この磁場は投影又は検査区域
内で十分均等でなければならない。検査対象としての人
体又は人体部分はこの区域に1つの軸に沿って入れられ
る。この軸は一般に基本磁場の配向軸に一致する。基本
磁場には定常又はパルス状の勾配磁場が重ねられる。対
象の個々の原子核の歳差運動を励起するためには更に十
分均等な高周波磁場を短時間発生する特別なアンテナ装
置が必要である。このアンテナ装置は場合によって誘起
された高周波信号の受信にも使用される。
前記の公開公報に記載されている高周波アンテナ装置
によって20MHz以上の高周波磁場を励起しあるいは受信
することができる。そのためにこのアンテナ装置には良
電気伝導性で非磁性の材料で作られた外部アンテナ部品
が含まれる。このアンテナ部品は少くとも1つの導体対
を構成する複数の内部導体要素を取囲む導体被覆を形成
する。導体要素は1つの想定上の円筒面上に置かれ、導
体被覆はこれらの導体要素を一定の間隔を保って同軸に
包囲する。少くとも2つのプッシュプルモードで動作す
る導体要素と導体被覆の上には極めて高い周波数のλ/2
共振比をもつ波の伝搬が生じ、検査対象区域全体に同位
相で振動する磁場が導体上の定常波の形で形成される。
そのため両方の内部導体要素の初端と終端が高周波磁場
の波を反射する部品例えば特定のキャパシタンスによっ
て対称的に電気短縮される。
によって20MHz以上の高周波磁場を励起しあるいは受信
することができる。そのためにこのアンテナ装置には良
電気伝導性で非磁性の材料で作られた外部アンテナ部品
が含まれる。このアンテナ部品は少くとも1つの導体対
を構成する複数の内部導体要素を取囲む導体被覆を形成
する。導体要素は1つの想定上の円筒面上に置かれ、導
体被覆はこれらの導体要素を一定の間隔を保って同軸に
包囲する。少くとも2つのプッシュプルモードで動作す
る導体要素と導体被覆の上には極めて高い周波数のλ/2
共振比をもつ波の伝搬が生じ、検査対象区域全体に同位
相で振動する磁場が導体上の定常波の形で形成される。
そのため両方の内部導体要素の初端と終端が高周波磁場
の波を反射する部品例えば特定のキャパシタンスによっ
て対称的に電気短縮される。
更に公知のアンテナ装置では内部導体要素を取囲む共
通の導体被覆は、少くともある程度まで低周波透過性で
あって検査体積内を低周波数の勾配磁場が妨害されるこ
となく伝搬できるように作られている。
通の導体被覆は、少くともある程度まで低周波透過性で
あって検査体積内を低周波数の勾配磁場が妨害されるこ
となく伝搬できるように作られている。
所望のλ/2共鳴状態において設定される導体要素に沿
った電流分布を見れば、電流が導体の中点に対して対称
的にその両端に向ってゆっくり減少していることが確か
められる。即ちこの電流分布曲線はほぼ余弦曲線形であ
る。アンテナ装置の軸方向の長さを一定にして共鳴周波
数を高くし波長を短くすると、それに対応して電気的な
短縮を減少することが必要となる。しかしこの場合導体
要素の長さ方向にその両端に向っての電流の低下が急に
なる。しかし電流の急低下は磁場の均等性の点で望まし
くないものである。
った電流分布を見れば、電流が導体の中点に対して対称
的にその両端に向ってゆっくり減少していることが確か
められる。即ちこの電流分布曲線はほぼ余弦曲線形であ
る。アンテナ装置の軸方向の長さを一定にして共鳴周波
数を高くし波長を短くすると、それに対応して電気的な
短縮を減少することが必要となる。しかしこの場合導体
要素の長さ方向にその両端に向っての電流の低下が急に
なる。しかし電流の急低下は磁場の均等性の点で望まし
くないものである。
このような不均等の電流分布は、棒状の内部導体要素
をたる形に曲げて外側の中空円筒形導体被覆との間の間
隔を共振器設置端部においてその中央部より大きくする
ことにより少くとも部分的に補償できることは西独特許
出願公開第3347597号公報に記載されている。しかし内
部導体要素のこのような成形と導体被覆内部への精確な
配置は手がかかり高価となる。
をたる形に曲げて外側の中空円筒形導体被覆との間の間
隔を共振器設置端部においてその中央部より大きくする
ことにより少くとも部分的に補償できることは西独特許
出願公開第3347597号公報に記載されている。しかし内
部導体要素のこのような成形と導体被覆内部への精確な
配置は手がかかり高価となる。
この発明の目的は、冒頭に挙げたアンテナ装置を改善
して内部導体要素の簡単な構成と配置により上記の不均
等電流分布が少くともある程度まで打消されるようにす
ることである。
して内部導体要素の簡単な構成と配置により上記の不均
等電流分布が少くともある程度まで打消されるようにす
ることである。
この目的は特許請求の範囲第1項に特徴として挙げた
構成によって達成される。
構成によって達成される。
1つ又は複数の導体要素から成る導体ユニットをこの
ように構成することの利点は、導体断面積の特殊な変化
により導体ユニットとそれを包囲する中空円筒形導体被
覆の間の特性インピーダンスが簡単にそれに対応して変
化することである。これにより位相速度を一定にしてそ
れらの間の特性インピーダンスを導体ユニットの両端に
向って導体断面積の減少に応じて増大させることにより
均等な電流分布が達成される。その上個々の導体要素を
簡単に前以て製作しておくことができ、又中空円筒形導
体被覆内に困難無く精確な位置に配置することができ
る。
ように構成することの利点は、導体断面積の特殊な変化
により導体ユニットとそれを包囲する中空円筒形導体被
覆の間の特性インピーダンスが簡単にそれに対応して変
化することである。これにより位相速度を一定にしてそ
れらの間の特性インピーダンスを導体ユニットの両端に
向って導体断面積の減少に応じて増大させることにより
均等な電流分布が達成される。その上個々の導体要素を
簡単に前以て製作しておくことができ、又中空円筒形導
体被覆内に困難無く精確な位置に配置することができ
る。
この発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第2項以
下に示されている。
下に示されている。
図面を参照してこの発明を更に詳細に説明する。
第2図は特開昭58-39939号公報によって公知の高周波
アンテナ装置の縦断面を示す。このアンテナ装置2は電
気良導材料の導体被覆3を備える。この被覆はz軸方向
の円筒軸4をもつ中空円筒形であり、勾配磁場に対して
低周波透過性である。このアンテナ部分は複数の少くと
も1つの導体対を形成する導体ユニットを包囲する。特
に選ばれた実施例ではこの導体ユニットは唯一の導体要
素から構成されるが、1つの群にまとめられた多数の導
体要素を設けることも可能である。図面には2本の直線
棒状導体要素5と6が示されている。それらは円筒軸4
を同軸に包囲する円筒面上に対向して設けられる。円筒
側面とそれに同軸の導体被覆間の間隔aは一定である。
導体要素5と6はそれを包囲する導体被覆3と等しい軸
方向長さ2Lをもち、その両端部は容量Cのコンデンサ7
を通して導体被覆に結合されている。これによって中点
Mに対して対称的に容量的に短縮された長さ2Lのλ/2共
振器が構成される。共鳴時に導体要素5と6を流れる電
流はIとして示されている。
アンテナ装置の縦断面を示す。このアンテナ装置2は電
気良導材料の導体被覆3を備える。この被覆はz軸方向
の円筒軸4をもつ中空円筒形であり、勾配磁場に対して
低周波透過性である。このアンテナ部分は複数の少くと
も1つの導体対を形成する導体ユニットを包囲する。特
に選ばれた実施例ではこの導体ユニットは唯一の導体要
素から構成されるが、1つの群にまとめられた多数の導
体要素を設けることも可能である。図面には2本の直線
棒状導体要素5と6が示されている。それらは円筒軸4
を同軸に包囲する円筒面上に対向して設けられる。円筒
側面とそれに同軸の導体被覆間の間隔aは一定である。
導体要素5と6はそれを包囲する導体被覆3と等しい軸
方向長さ2Lをもち、その両端部は容量Cのコンデンサ7
を通して導体被覆に結合されている。これによって中点
Mに対して対称的に容量的に短縮された長さ2Lのλ/2共
振器が構成される。共鳴時に導体要素5と6を流れる電
流はIとして示されている。
電流Iとそのときの軸4上の位置座標zの関係は第3
図の線図に示されている。z座標の原点はアンテナ装置
の軸の中央Mに置かれている。アンテナ装置の最初の共
振周波数f1において導体要素又は導体ユニットに沿う電
流分布I(z)は曲線A(C)によって与えられるが、
この曲線は特に共振周波数f1と容量Cに関係する。第2
図に示したアンテナ装置に対して更に小さい値の短縮容
量C′を選定すると、最初の共振周波数f1よりも大きい
共振周波数f2となる。この新しい共振周波数に対して設
定される各導体要素中の電流分布I(z)は第2図の破
線B(C′)で与えられる。この曲線を曲線A(C)と
比較することにより、共振周波数の上昇と共に両端部z
=+Lとz=−Lに向って電流の減少が大きくなること
がわかる。この望ましくない効果はこの発明の構成によ
り少くともある程度まで補償される。
図の線図に示されている。z座標の原点はアンテナ装置
の軸の中央Mに置かれている。アンテナ装置の最初の共
振周波数f1において導体要素又は導体ユニットに沿う電
流分布I(z)は曲線A(C)によって与えられるが、
この曲線は特に共振周波数f1と容量Cに関係する。第2
図に示したアンテナ装置に対して更に小さい値の短縮容
量C′を選定すると、最初の共振周波数f1よりも大きい
共振周波数f2となる。この新しい共振周波数に対して設
定される各導体要素中の電流分布I(z)は第2図の破
線B(C′)で与えられる。この曲線を曲線A(C)と
比較することにより、共振周波数の上昇と共に両端部z
=+Lとz=−Lに向って電流の減少が大きくなること
がわかる。この望ましくない効果はこの発明の構成によ
り少くともある程度まで補償される。
この発明の1つの実施例を第1図に示す。この高周波
アンテナ装置10にも公知の導体被覆3が設けられている
が、その導体ユニットの構成は公知のものと異なる。図
示の実施例では各導体ユニットが単一の直線導体要素か
ら成る。図にはこの導体ユニットの中1つの直径上に置
かれた11と12が示されている。導体要素は例えば容量
C′のコンデンサ13により中点(z=0)に対して対称
的に両端部(z=+L,z=−L)において電気的に短縮
されている。更にこれらの要素はこの発明によりそれぞ
れ中央から両端に向って縮小する導電断面積q(z)を
もつ。従って各導体要素は僅かに二重円錐形状となって
いる。破線で示した中心軸14は導体被覆3から一定の間
隔a′に置かれるのが有利である。このように導体断面
積を縮小することにより導体要素とそれを包囲する外部
導体被覆の間の波動インピーダンスが両端に向って上昇
するという利点が得られる。この場合導体要素に沿って
その両端に向っての電流の低下は対応して減少し、長さ
方向の電場の均等性が改善される。
アンテナ装置10にも公知の導体被覆3が設けられている
が、その導体ユニットの構成は公知のものと異なる。図
示の実施例では各導体ユニットが単一の直線導体要素か
ら成る。図にはこの導体ユニットの中1つの直径上に置
かれた11と12が示されている。導体要素は例えば容量
C′のコンデンサ13により中点(z=0)に対して対称
的に両端部(z=+L,z=−L)において電気的に短縮
されている。更にこれらの要素はこの発明によりそれぞ
れ中央から両端に向って縮小する導電断面積q(z)を
もつ。従って各導体要素は僅かに二重円錐形状となって
いる。破線で示した中心軸14は導体被覆3から一定の間
隔a′に置かれるのが有利である。このように導体断面
積を縮小することにより導体要素とそれを包囲する外部
導体被覆の間の波動インピーダンスが両端に向って上昇
するという利点が得られる。この場合導体要素に沿って
その両端に向っての電流の低下は対応して減少し、長さ
方向の電場の均等性が改善される。
第1図の実施例は各導体要素が導体被覆内で僅かに円
錐形状となっていることから出たものである。しかし導
電材料断面積が連続的又は階段状に低下する他の導体形
状も同様に選定可能である。例えば幅が両端部に向って
減少するストライプ形導体を導体要素として使用するこ
とができる。この場合ストライプ形導体の幅と厚さが導
電断面積q(z)を規定する。
錐形状となっていることから出たものである。しかし導
電材料断面積が連続的又は階段状に低下する他の導体形
状も同様に選定可能である。例えば幅が両端部に向って
減少するストライプ形導体を導体要素として使用するこ
とができる。この場合ストライプ形導体の幅と厚さが導
電断面積q(z)を規定する。
勾配磁場を妨害しないようにするには、導体要素の表
面だけを導電材料とするだけでも十分である。
面だけを導電材料とするだけでも十分である。
内部の導体ユニットは単一の導体要素で構成する代り
に多数の並列導体要素の群で構成することも可能であ
る。この発明による構成はこのような導体ユニットの総
ての要素に対して一様に採用するだけではなく、ユニッ
ト中のいくつかの導体要素に対して採用し、残りの要素
は一定の断面積を持つようにすることができる。従って
この発明による導体断面積の縮小はそれぞれの導体ユニ
ットの全断面積について考えられたものである。
に多数の並列導体要素の群で構成することも可能であ
る。この発明による構成はこのような導体ユニットの総
ての要素に対して一様に採用するだけではなく、ユニッ
ト中のいくつかの導体要素に対して採用し、残りの要素
は一定の断面積を持つようにすることができる。従って
この発明による導体断面積の縮小はそれぞれの導体ユニ
ットの全断面積について考えられたものである。
更にこの発明による内部導体要素の断面積変化に対し
て西独特許出願公開第3347597号公報において提案され
ている間隔変化を組合せることも可能である。この場合
例えば第1図の実施例において導体要素の中心軸14をた
る形に曲げ、アンテナ装置10の軸の中央(z=0)にお
いてその両端範囲(z=+L,z=−L)よりも導体被覆
3までの間隔a′を小さくする。
て西独特許出願公開第3347597号公報において提案され
ている間隔変化を組合せることも可能である。この場合
例えば第1図の実施例において導体要素の中心軸14をた
る形に曲げ、アンテナ装置10の軸の中央(z=0)にお
いてその両端範囲(z=+L,z=−L)よりも導体被覆
3までの間隔a′を小さくする。
第1図はこの発明の実施例の断面図、第2図は公知のア
ンテナ装置の断面図、第3図はこのアンテナ装置の導体
要素に沿った電流分布曲線である。 第1図において3は導体被覆、11と12は導体要素、13は
短縮キャパシタである。
ンテナ装置の断面図、第3図はこのアンテナ装置の導体
要素に沿った電流分布曲線である。 第1図において3は導体被覆、11と12は導体要素、13は
短縮キャパシタである。
Claims (7)
- 【請求項1】少くとも勾配磁場の低周波に対して十分透
過性である中空円筒形の導体被覆を備え、1つ又は一群
にまとめられた多数の導体要素から成り少くとも1つの
導体対を形成する導体ユニットがこの導体被覆内でその
長さ方向に伸び、高周波磁場の波を反射する部品がその
終端部に設けられ、外部エネルギー供給又は受信装置を
備える核スピン断層撮影装置において高周波磁場を励起
しあるいは高周波信号を受信するアンテナ装置におい
て、導体ユニット(11,12)の導電断面積(q)がその
中央(z=0)から両端(z=+L,z=−L)に向って
少くともほぼ対称的に縮小していることを特徴とする核
スピン断層撮影装置の高周波磁場励起・受信用アンテナ
装置。 - 【請求項2】導体ユニットの要素(11,12)の導電断面
積(q)が連続的にあるいは段階状に縮小していること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアンテナ装
置。 - 【請求項3】導体要素(11,12)が二重円錐形に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第
2項記載のアンテナ装置。 - 【請求項4】導体要素がストライプ形に形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
のアンテナ装置。 - 【請求項5】各導体ユニットの1つの群にまとめられた
多数の導体要素中のいくつかがその導電断面積を縮小
し、少くとも1つの導体要素は一定の断面積を示すこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項の1つに
記載のアンテナ装置。 - 【請求項6】導体要素(11,12)がその中心軸(14)を
導体被覆(3)から一定の間隔(a′)に保って設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第
5項の1つに記載のアンテナ装置。 - 【請求項7】導体要素の中心軸と導体被覆(3)との間
隔が装置(10)の中央(z=0)においてその両端部
(z=+L,z=−L)よりも小さくなっていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項乃至第5項の1つに記載
のアンテナ装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3616705.3 | 1986-05-20 | ||
DE3616705 | 1986-05-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62284638A JPS62284638A (ja) | 1987-12-10 |
JPH088918B2 true JPH088918B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=6301070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62118711A Expired - Lifetime JPH088918B2 (ja) | 1986-05-20 | 1987-05-15 | 核スピン断層撮影装置の高周波磁場励起・受信用アンテナ装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4725782A (ja) |
EP (1) | EP0248155B1 (ja) |
JP (1) | JPH088918B2 (ja) |
DE (1) | DE3763625D1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL8802609A (nl) * | 1988-10-24 | 1990-05-16 | Philips Nv | Magnetisch resonantie apparaat met geoptimaliseerd detectieveld. |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3133432A1 (de) * | 1981-08-24 | 1983-03-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Hochfrequenzfeld-einrichtung in einer kernspinresonanz-apparatur |
US4642569A (en) * | 1983-12-16 | 1987-02-10 | General Electric Company | Shield for decoupling RF and gradient coils in an NMR apparatus |
GB8334374D0 (en) * | 1983-12-23 | 1984-02-01 | Picker Int Ltd | Coil arrangements |
DE3347597A1 (de) * | 1983-12-30 | 1985-07-18 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Hochfrequenz-spulenanordnung zum erzeugen und/oder empfangen von wechselmagnetfeldern |
DE3410204A1 (de) * | 1984-03-20 | 1985-10-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Hochfrequenz-antenneneinrichtung in einer apparatur zur kernspintomographie und verfahren zum betrieb dieser einrichtung |
DE3410215A1 (de) * | 1984-03-20 | 1985-10-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Hochfrequenz-antenneneinrichtung in einer kernspintomographie-apparatur und verfahren zu ihrem betrieb |
US4594566A (en) * | 1984-08-30 | 1986-06-10 | Advanced Nmr Systems, Inc. | High frequency rf coil for NMR device |
US4638253A (en) * | 1984-10-29 | 1987-01-20 | General Electric Company | Mutual inductance NMR RF coil matching device |
-
1987
- 1987-03-18 DE DE8787104009T patent/DE3763625D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-18 EP EP87104009A patent/EP0248155B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-10 US US07/036,797 patent/US4725782A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-05-15 JP JP62118711A patent/JPH088918B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3763625D1 (de) | 1990-08-16 |
JPS62284638A (ja) | 1987-12-10 |
US4725782A (en) | 1988-02-16 |
EP0248155A1 (de) | 1987-12-09 |
EP0248155B1 (de) | 1990-07-11 |
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