KR101734998B1 - 자기공명영상장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

네 개의 RF 신호 중 두 개의 경로를 변경하는 제 1 스위칭부를 이용하여 두 개의 RF 신호를 출력하는 적어도 하나의 스위칭 셀을 포함하는 자기공명영상장치 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 자기공명영상장치는, 자기장이 인가된 대상체로부터 RF 신호를 수신하는 복수의 코일이 배열되는 RF 코일; 상기 수신된 RF 신호를 기초로 자기공명영상을 생성하는 영상처리부; 및 상기 복수의 코일과 접속 가능한 복수의 입력포트 및 상기 영상처리부와 접속가능한 복수의 출력포트 간의 연결관계를 스위칭하는 스위칭부; 를 포함하고, 상기 스위칭부는, 네 개의 입력포트, 상기 네 개의 입력포트 중 두 개와 연결되는 두 개의 출력포트, 및 상기 네 개의 입력포트 중 제 2 입력포트 및 제 3입력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 1 스위칭부를 포함하는 적어도 하나의 스위칭셀; 을 포함할 수 있다.

Description

자기공명영상장치 및 그 제어방법{AGNETIC RESONANCE IMAGING DEVICE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

대상체의 자기공명영상을 생성하는 자기공명영상장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 의료용 영상 장치는 환자의 정보를 획득하여 영상을 제공하는 장치이다. 의료용 영상 장치는 X선 장치, 초음파 진단 장치, 컴퓨터 단층 촬영 장치, 자기공명영상장치 등이 있다.

이 중에서 자기공명영상장치는 영상 촬영 조건이 상대적으로 자유롭고, 연부 조직에서의 우수한 대조도와 다양한 진단 정보 영상을 제공해주기 때문에 의료용 영상을 이용한 진단 분야에서 중요한 위치를 차지하고 있다.

자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 인체에 해가 없는 자장과 비전리 방사선인 RF를 이용하여 체내의 수소 원자핵에 핵자기 공명 현상을 일으켜 원자핵의 밀도 및 물리화학적 특성을 영상화한 것이다.

구체적으로, 자기공명영상장치는 갠트리 내부에 일정한 자기장을 가한 상태에서 일정한 주파수와 에너지를 공급하여 원자핵으로부터 방출된 에너지를 신호로 변환하여 대상체 내부를 영상화한다.

이 때, 원자핵으로부터 방출된 에너지를 수신하기 위해 RF 코일이 이용되는데, RF 코일은 환자 테이블과 분리된 형태로 마련될 수 있다. 일반적으로 이러한 RF 코일은 평상시에는 환자 테이블과 분리되어 보관되다가, 자기공명영상 촬영 시에 환자 테이블과 연결되어 사용될 수 있다.

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KR 10-2014-0073202 A

개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 네 개의 RF 신호 중 두 개의 경로를 변경하는 제 1 스위칭부를 이용하여 두 개 RF 신호를 출력하는 적어도 하나의 스위칭 셀을 포함하는 자기공명영상장치 및 그 제어방법을 제공한다.

일 실시예에 따른 자기공명영상장치는, 자기장이 인가된 대상체로부터 RF 신호를 수신하는 복수의 코일이 배열되는 RF 코일; 상기 수신된 RF 신호를 기초로 자기공명영상을 생성하는 영상처리부; 및 상기 복수의 코일과 접속 가능한 복수의 입력포트 및 상기 영상처리부와 접속가능한 복수의 출력포트 간의 연결관계를 스위칭하는 스위칭부; 를 포함하고, 상기 스위칭부는, 네 개의 입력포트, 상기 네 개의 입력포트 중 두 개와 연결되는 두 개의 출력포트, 및 상기 네 개의 입력포트 중 제 2 입력포트 및 제 3입력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 1 스위칭부를 포함하는 적어도 하나의 스위칭셀; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 스위칭셀은, 상기 제 1 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 선택적으로 연결하는 제 2 스위칭부; 및 상기 제 1 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 선택적으로 연결하는 제 3 스위칭부; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 스위칭부는, 상기 제 2 입력포트와 연결되는 제 1 서브 입력포트, 및 상기 제 3 입력포트와 연결되는 제 2 서브 입력포트; 제 1 서브 출력포트, 및 제 2 서브 출력포트; 및 상기 제 1 서브 입력포트를 상기 제 1 서브 출력포트 및 상기 제 2 서브 출력포트 중 어느 하나와 연결하면서, 상기 제 2 서브 입력포트를 상기 제 1 서브 출력포트 및 상기 제 2 서브 출력포트 중 다른 하나와 연결하는 제 1 스위치; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 스위칭셀은, 상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트 또는 상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 출력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 선택적으로 연결하는 제 2 스위칭부; 및 상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트 또는 상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 출력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 선택적으로 연결하는 제 3 스위칭부; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 스위칭부는, 상기 제 1 입력포트와 연결되는 제 3 서브 입력포트, 및 상기 제 1 서브 출력포트와 연결되는 제 4 서브 입력포트; 를 포함하고, 상기 제 3 스위칭부는, 상기 제 2 서브 출력포트와 연결되는 제 5 서브 입력포트, 및 상기 제 4 입력포트와 연결되는 제 6 서브 입력포트; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 스위칭부는, 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결되는 제 3 서브 출력포트; 및 상기 제 3 서브 입력포트 및 상기 제 4 서브 입력포트 중 어느 하나를 상기 제 3 서브 출력포트와 연결하는 제 2 스위치; 를 더 포함하고, 상기 제 3 스위칭부는, 상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 연결되는 제 4 서브 출력포트; 및 상기 제 5 서브 입력포트 및 상기 제 6 서브 입력포트 중 어느 하나를 상기 제 4 서브 출력포트와 연결하는 제 3 스위치; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 스위칭부는, 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결되는 제 5 서브 출력포트, 및 제 1 저항과 연결되는 제 6 서브 출력포트; 및 상기 제 3 서브 입력포트를 상기 제 5 서브 출력포트 및 상기 제 6 서브 출력포트 중 어느 하나와 연결하면서, 상기 제 4 서브 입력포트를 상기 제 5 서브 출력포트 및 상기 제 6 서브 출력포트 중 다른 하나와 연결하는 제 4 스위치; 를 더 포함하고, 상기 제 3 스위칭부는, 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결되는 제 7 서브 출력포트, 및 제 2 저항과 연결되는 제 8 서브 출력포트; 및 상기 제 5 서브 입력포트를 상기 제 7 서브 출력포트 및 상기 제 8 서브 출력포트 중 어느 하나와 연결하면서, 상기 제 6 서브 입력포트를 상기 제 7 서브 출력포트 및 상기 제 8 서브 출력포트 중 다른 하나와 연결하는 제 5 스위치; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 스위칭부는, 두 개의 스위칭셀, 및 상기 두 개의 스위칭셀의 네 개의 출력포트로부터 연장되는 경로를 스위칭하는 상위 스위칭부로 구성되는 적어도 하나의 상위 스위칭셀; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 상위 스위칭부는, 상기 두 개의 스위칭셀의 네 개의 출력포트와 연결되는 네 개의 상위 입력포트 및 상기 네 개의 상위 입력포트 각각과 연결되는 네 개의 상위 출력포트를 가지고, 상기 네 개의 상위 입력포트 및 네 개의 상위 출력포트의 연결관계를 스위칭할 수 있다.

또한, 상기 상위 스위칭부는, 상기 두 개의 스위칭셀 중 제 1 스위칭셀의 상기 두 개의 출력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 4 스위칭부; 상기 두 개의 스위칭셀 중 제 2 스위칭셀의 상기 두 개의 출력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 5 스위칭부; 상기 제 4 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로와 상기 제 5 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 6 스위칭부; 상기 제 4 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로와 상기 제 6 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 7 스위칭부; 및 상기 제 5 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로와 상기 제 6 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 8 스위칭부; 를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 자기공명영상장치의 제어방법은, 대상체의 RF 신호를 수신하는 RF 코일과 접속 가능한 네 개의 입력포트, 및 상기 네 개의 입력포트 중 두 개와 연결되는 두 개의 출력포트 간의 연결관계를 스위칭하는 적어도 하나의 스위칭셀; 을 포함하는 자기공명영상장치에 있어서, 상기 네 개의 입력포트 중 상기 대상체에 대응되는 두 개의 입력포트를 결정하는 단계; 상기 결정된 입력포트가 상기 출력포트와 연결되도록, 상기 네 개의 입력포트 중 제 2 입력포트 및 제 3 입력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 1 스위칭부의 상태를 변경하는 단계; 상기 제 1 스위칭부의 상태에 따라, 상기 제 1 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결하도록 제 2 스위칭부의 상태를 변경하는 단계; 및 상기 제 1 스위칭부의 상태에 따라, 상기 제 1 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 연결하도록 제 3 스위칭부의 상태를 변경하는 단계; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 두 개의 입력포트를 결정하는 단계는, 상기 RF 코일 중 상기 대상체로부터 생성된 RF 신호를 수신한 코일과 접속되는 상기 두 개의 입력포트를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 스위칭부의 상태를 변경하는 단계는, 상기 제 2 입력포트와 연결되는 상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 입력포트와 상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 출력포트를 연결하면서, 상기 제 3 입력포트와 연결되는 상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 입력포트와 상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 출력포트를 연결하는 제 1 상태, 및 상기 제 1 서브 입력포트와 상기 제 2 서브 출력포트를 연결하면서, 상기 제 2 서브 입력포트와 상기 제 1 서브 출력포트를 연결하는 제 2 상태 중 어느 하나로 상기 제 1 스위칭부의 상태를 변경할 수 있다.

또한, 상기 제 2 스위칭부의 상태를 변경하는 단계는, 상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트와 연결되는 상기 제 2 스위칭부의 제 3 서브 입력포트와 상기 제 1 출력포트를 연결하는 제 3 상태, 및 상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 출력포트와 연결되는 상기 제 2 스위칭부의 제 4 서브 입력포트와 상기 제 1 출력포트를 연결하는 제 4 상태 중 어느 하나로 상기 제 2 스위칭부의 상태를 변경할 수 있다.

또한, 상기 제 3 스위칭부의 상태를 변경하는 단계는, 상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트와 연결되는 상기 제 3 스위칭부의 제 5 서브 입력포트와 상기 제 2 출력포트를 연결하는 제 5 상태, 및 상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 출력포트와 연결되는 상기 제 3 스위칭부의 제 6 서브 입력포트와 상기 제 2 출력포트를 연결하는 제 6 상태 중 어느 하나로 상기 제 3 스위칭부의 상태를 변경할 수 있다.

일 측면에 따른 자기공명영상장치 및 그 제어방법에 의하면, 출력 자유도를 유지하면서도 마련되는 스위치의 개수를 감소시킬 수 있어, 회로의 소형화 및 제조 원가 절감의 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 자기공명영상장치의 제어 블록도이다.
도 2는 자기공명영상장치의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 대상체가 놓여 있는 공간을 x, y, z 축으로 구분한 도면이다.
도 4는 자석 어셈블리의 구조와 경사 코일부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5은 경사 코일부를 구성하는 각 경사 코일의 동작과 관련된 펄스 시퀀스를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 6c는 일 실시예에 따른 스위칭부 및 이를 구성하는 스위칭셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 7f는 일 실시예에 따른 스위칭셀이 입력포트와 출력포트를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 스위칭 셀의 제 2 스위칭부 및 제 3 스위칭부의 회로도이다.
도 9a 내지 9f는 다른 실시예에 따른 스위칭셀이 입력포트와 출력포트를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 내지 10c는 다른 실시예에 따른 스위칭부 및 이를 구성하는 상위 스위칭셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 자기공명영상장치 제어방법의 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 첨부한 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 자기공명영상장치의 제어 블록도이다. 이하, 도 1을 참조하여 자기공명영상장치의 동작을 개괄적으로 설명하도록 한다. 특히, RF 수신 코일이 자석 어셈블리로부터 분리된 경우를 전제로 설명한다.

도 1을 참조하면, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상장치는 자기장을 형성하고 원자핵에 대한 공명 현상을 발생시키는 자석 어셈블리(150)와, 자석 어셈블리(150)의 동작을 제어하는 제어부(120), 원자핵으로부터 발생되는 에코신호 즉, 자기공명신호를 기초로 자기 공명 영상을 생성하는 영상처리부(160) 를 포함한다. 또한, 자기공명영상장치는 자석 어셈블리에 의해 발생한 자기공명신호를 수신하여 영상처리부로 전달하는 RF 수신 코일(170); 및 RF 수신 코일에서 수신한 자기공명신호가 영상처리부로 진행하는 경로를 설정하는 스위칭부(200); 를 더 포함한다.

자석 어셈블리(150)는 내부 공간에 정자장(Static field)을 형성하는 정자장 코일부(151), 정자장에 경사(gradient)를 발생시켜 경사자장(gradient field)을 형성하는 경사 코일부(152) 및 RF 펄스를 인가하는 RF 송신 코일(153)을 포함한다. 즉, 자석 어셈블리(150)의 내부 공간에 대상체가 위치하면 대상체에 정자장, 경사자장 및 RF 펄스가 인가될 수 있다. 인가된 RF 펄스에 의해 대상체를 구성하는 원자핵이 여기되고, 그로부터 에코 신호가 발생된다.

RF 수신 코일(170)은 여기된 원자핵이 방출하는 RF 신호 즉, 자기공명신호를 수신할 수 있다. RF 수신 코일(170)은 인체에 부착하여 사용하는 경우가 많아 머리 코일, 목 코일, 허리 코일 등 인체의 부위별 형상에 따라 만드는 것이 일반적이다.

자석 어셈블리(150)로부터 분리 가능한 RF 수신 코일(170)의 예로 대상체 일부에서 여기된 자기 공명 신호를 받아들이는 표면 코일(surface coil)이 있다. 표면 코일은 체적 코일(volume coil)에 비해 상대적으로 크기가 작고 2차원 면 형태를 취하고 있기 때문에, 인접한 부위에 대하여 월등히 높은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 갖는다.

또한 RF 수신 코일(170)의 다른 예로, 표면 코일 여러 개를 1차원 또는 2차원으로 공간 배열하여 수신 영역을 넓히는 배열형 코일(array coil)이 있다. 배열형 코일은 촬영 부위에 따라 그 배열 형상이 달라지며, 머리용, 두경부용, 흉부용, 척추용, 복부용, 다리용 등으로 분류된다. 배열형 코일을 이루는 각 표면 코일의 상대적인 위치가 다르므로 각 표면 코일이 수신하는 신호의 위상도 차이가 난다. 따라서 각 표면 코일이 수신하는 신호를 합성하여 영상을 재구성할 때, 표면 코일의 수신 위상(receive phase)을 고려함으로써 신호 대 잡음비가 높은 영상을 획득할 수 있다.

제어부(120)는 정자장 코일부(151)가 형성하는 정자장의 세기 및 방향을 제어하는 정자장 제어부(121), 펄스 시퀀스를 설계하여 그에 따라 경사 코일부(152) 및 RF 송신 코일(153)을 제어하는 펄스 시퀀스 제어부(122)를 포함한다.

자기공명영상장치(100)는 경사 코일부(152)에 경사 신호를 인가하는 경사 인가부(130) 및 RF 송신 코일(153)에 RF 신호를 인가하는 RF 인가부(140)를 구비하여 펄스 시퀀스 제어부(122)가 경사 인가부(130) 및 RF 인가부(140)를 제어함으로써 자석 어셈블리(150) 내부 공간에 형성되는 경사자장 및 원자핵에 가해지는 RF를 조절하도록 할 수 있다.

영상처리부(160)는 스핀 에코 신호 즉, 원자핵으로부터 발생되는 자기공명신호에 관한 데이터를 수신하고, 이를 처리하여 자기 공명 영상을 생성하는 데이터 수집부(161), 데이터 수집부(161)에서 수신한 데이터들을 저장하는 데이터 저장부(162), 저장된 데이터들을 처리하여 자기공명영상을 생성하는 데이터 처리부(163)를 포함한다.

데이터 수집부(161)는 RF 수신 코일(170)이 수신한 자기 공명 신호를 증폭하는 전치 증폭기(preamplifier), 전치 증폭기로부터의 자기 공명 신호를 전송받아 위상 검출하는 위상 검출기, 위상 검출에 의해 획득된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다. 그리고 데이터 수집부(161)는 디지털 변환된 자기 공명 신호를 데이터 저장부(162)로 전송한다.

데이터 저장부(162)에는 2차원 푸리에(Fourier) 공간을 구성하는 데이터 공간이 형성되며 스캔 완료된 전체 데이터의 저장이 완료되면 데이터 처리부(163)는 2차원 푸리에 공간 내의 데이터를 2차원 역 푸리에 변환하여 대상체(ob)에 대한 영상을 재구성한다. 재구성된 영상은 디스플레이(112)에 표시될 수 있다.

또한, 자기공명영상장치(100)는 사용자 조작부(110)를 구비하여 사용자로부터 자기공명영상장치(100)의 전반적인 동작에 관한 제어 명령을 입력받을 수 있고, 특히 사용자로부터 스캔 시퀀스에 관한 명령을 수신하여 이에 따라 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다.

사용자 조작부(110)는 사용자가 시스템을 조작할 수 있도록 마련되는 조작 콘솔(111)과, 제어 상태를 표시하고 영상처리부(160)에서 생성된 영상을 표시하여 사용자로 하여금 대상체의 건강상태를 진단할 수 있도록 하는 디스플레이(112)를 포함할 수 있다.

도 2는 자기공명영상장치의 외관을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 대상체가 놓여 있는 공간을 x, y, z 축으로 구분한 도면이며, 도 4는 자석 어셈블리의 구조와 경사 코일부의 구조를 나타낸 도면이다.

이하 앞서 설명한 도 1을 참조하여 개시된 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상장치(100)의 구체적인 동작에 대해 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 자석 어셈블리(150)는 내부 공간이 비어 있는 원통형의 형상을 하며 갠트리(gantry) 또는 보어(bore)라고도 한다. 그리고, 그 내부 공간은 캐비티(cavity)라고 하며, 환자 테이블(210)은 그 위에 누워 있는 대상체(ob)를 캐비티로 이송시켜 자기 공명 신호를 얻을 수 있도록 한다.

자석 어셈블리(150)는 정자장 코일부(151), 경사 코일부(152), 및 RF 송신 코일(153)을 포함한다.

정자장 코일부(151)는 캐비티의 둘레를 코일이 감고 있는 형태로 할 수 있고 정자장 코일부(151)에 전류가 인가되면 자석 어셈블리(150) 내부 공간 즉, 캐비티에 정자장이 형성된다.

정자장의 방향은 일반적으로 자석 어셈블리(150)의 동축과 평행하다.

캐비티에 정자장이 형성되면 대상체(ob)를 구성하는 원자 특히, 수소 원자의 원자핵은 정자장의 방향으로 정렬되며, 정자장의 방향을 중심으로 세차운동(precession)을 한다. 원자핵의 세차속도는 세차주파수로 나타낼 수 있으며 이를 라모르(Larmor) 주파수라 부르고 아래의 [수학식 1]으로 표현할 수 있다.

[수학식 1]

ω=γB0

여기서, ω는 라모르 주파수이고 γ는 비례상수이며 B0는 외부 자기장의 세기이다. 비례상수는 원자핵의 종류마다 달라지며 외부 자기장의 세기의 단위는 테슬라(T) 또는 가우스(G)이고 세차주파수의 단위는 Hz이다.

예를 들어, 수소 양성자는 1T의 외부 자기장 속에서 42.58MHZ의 세차주파수를 가지며, 인간의 몸을 구성하는 원자 중 가장 큰 비율을 차지하는 것이 수소이므로 자기공명영상장치에서는 주로 수소 양성자의 세차운동을 이용하여 자기 공명 신호를 얻는다.

경사 코일부(152)는 캐비티에 형성된 정자장에 경사(gradient)를 발생시켜 경사자장(gradient magnetic field)를 형성한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 대상체(ob)의 머리부터 발까지의 상하방향과 평행하는 축, 즉 정자장의 방향과 평행하는 축을 z축으로, 대상체(ob)의 좌우방향과 평행하는 축을 x축으로, 공간에서의 상하방향과 평행하는 축을 y축으로 결정할 수 있다.

자기 공명 신호에 대한 3차원의 공간적인 정보를 얻기 위해서는 x, y, z 축 모두에 대한 경사자장이 요구된다. 이에 경사 코일부(152)는 세 쌍의 경사 코일을 포함한다.

도 4에 도시된 것처럼 z축 경사 코일(152z)은 일반적으로 한 쌍의 링 타입의 코일로 구성되고, y축 경사 코일(152y)은 대상체(ob)의 위아래에 위치한다. x축 경사 코일(152x)은 대상체(ob)의 좌우측에 위치한다.

도 5은 경사 코일부를 구성하는 각 경사 코일의 동작과 관련된 펄스 시퀀스를 도시한 도면이다.

반대극성을 가진 직류전류가 두 개의 z축 경사 코일(152z) 각각에서 반대 방향으로 흐르게 되면 z축 방향으로 자장의 변화가 발생하여 경사자장이 형성된다.

z축 경사 코일(152z)에 일정 시간 동안 전류를 흘려 주어 경사자장이 형성되면, 공명 주파수는 경사자장의 크기에 따라 크거나 작게 변화된다. 그리고, 특정 위치에 해당하는 고주파 신호를 RF 송신 코일(153)을 통해 인가하면 그 특정 위치에 대응되는 단면의 양성자 만이 공명을 일으킨다. 따라서, z축 경사 코일(154)은 슬라이스 선택에 사용된다. 그리고, z축 방향으로 형성되는 경사자장의 기울기가 클수록 얇은 두께의 슬라이스를 선택할 수 있다.

z축 경사 코일(152z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되면, 슬라이스를 구성하는 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 각 스핀을 구별할 수 없다.

이 때, y축 경사 코일(152y)에 의해 y축 방향으로 경사자장이 형성되면, 경사자장은 슬라이스의 행(row)들이 서로 다른 위상을 갖도록 위상 시프트를 일으킨다.

즉, y축 경사자장이 형성되면 큰 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 높은 주파수로 위상이 변하고 작은 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 보다 낮은 주파수로 위상이 변한다. y축 경사자장이 사라지면 선택된 슬라이스의 각 행들은 위상 시프트가 일어나 서로 다른 위상을 갖게 되고, 이로 인해 행들을 구별할 수 있다. 이와 같이 y축 경사 코일(152y)에 의해 생긴 경사자장은 위상 부호화(phase encoding)에 사용된다.

z축 경사 코일(152z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되고, y축 경사 코일(152y)에 의해 형성된 경사자장을 통해 선택된 슬라이스를 구성하는 행들을 서로 다른 위상으로 구별한다. 그러나 행을 구성하는 각 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 구별할 수 없다.

이때 x축 경사 코일(152x)에 의해 x축 방향으로 경사자장이 형성되면, x축 경사자장은 각 행을 구성하는 스핀들이 서로 다른 주파수를 갖도록 하여 각각의 스핀을 구별하도록 해준다. 이와 같이 x축 경사 코일(152x)에 의해 생긴 경사자장은 주파수 부호화(frequency encoding)에 사용된다.

전술한 것처럼, z, y, x축 경사 코일에 의해 형성되는 경사자장은 슬라이스 선택, 위상 부호화, 주파수 부호화를 통해 각 스핀들의 공간 위치를 부호화(spatial encoding)한다.

경사 코일부(152)는 경사 인가부(130)와 접속되어 있고, 경사 인가부(130)는 펄스 시퀀스 제어부(122)로부터 전송받은 제어신호에 따라 경사 코일부(152)에 전류 펄스를 인가하여 경사자장을 발생시킨다. 따라서, 경사 인가부(130)는 경사 전원이라고도 하며, 경사 코일부(152)를 구성하는 세 개의 경사 코일(152z, 152y, 152x)에 대응하여 세 개의 구동회로를 구비할 수 있다.

상술한 바와 같이 외부 자기장에 의해 정렬된 원자핵들은 Larmor 주파수로 세차운동을 하며 여러 개의 원자핵의 자화(magnetization) 벡터합을 하나의 평균자화(net magnetization) M으로 나타낼 수 있다.

평균자화의 z축 성분은 측정이 불가능하고, M_xy만이 검출될 수 있다. 따라서 자기 공명 신호를 얻기 위해서는 원자핵을 여기(excitation)시켜 평균자화가 XY 평면 위에 존재하게 해야 한다. 원자핵의 여기를 위해 원자핵의 Larmor 주파수로 tune된 RF 펄스를 정자장에 인가해야 한다.

RF 송신 코일(153)은 RF 인가부(140)와 접속되어 있고, RF 인가부(140)는 펄스 시퀀스 제어부(122)로부터 전송받은 제어신호에 따라 RF 송신 코일(153)에 고주파 신호를 인가하여 RF 송신 코일(153)로 하여금 자석 어셈블리(150) 내부에 RF 펄스를 송신하게 한다.

RF 인가부(140)는 고주파 신호를 펄스형 신호로 변조하는 변조 회로 및 펄스형 신호를 증폭하는 RF 전력 증폭기를 포함할 수 있다.

또한, RF 수신 코일(170)은 원자핵으로부터 발생되는 RF 신호, 즉 자기공명신호를 수신할 수 있다. RF 수신 코일(170)은 스위칭부(200)를 통해 자기공명신호를 영상처리부(160)로 전송하고, 영상처리부(160)는 이를 처리하여 자기공명영상을 생성할 수 있다. 구체적으로, 영상처리부(160)는 RF 수신 코일로부터 자기공명신호를 수집하여 처리하는 데이터 수집부(161), 데이터 수집부(161)에서 수신한 데이터들을 이용하여 자기공명영상을 생성하는 데이터 처리부를 포함한다.

데이터 수집부(161)는 RF 수신 코일(170)이 수신한 자기공명신호를 증폭하는 전치 증폭기(preamplier), 전치 증폭기로부터의 자기 공명 신호를 전송받아 위상 검출하는 위상 검출기, 위상 검출에 의해 획득된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함한다. 그리고 데이터 수집부(161)는 디지털 변환된 자기 공명 신호를 데이터 저장부(162)로 전송한다.

이와는 달리, RF 수신 코일(170)이 수신한 자기 공명 신호를 증폭하는 증폭 장치를 포함하고, 데이터 수집부는 전치 증폭기를 포함하지 않을 수도 있다.

데이터 저장부(162)에는 2차원 푸리에 공간을 구성하는 데이터 공간이 형성되며 스캔 완료된 전체 데이터의 저장이 완료되면 데이터 처리부(163)는 2차원 푸리에 공간 내의 데이터를 2차원 역 푸리에 변환하여 대상체(ob)에 대한 영상을 재구성한다. 재구성된 영상은 디스플레이(112)에 표시된다.

원자핵으로부터 자기공명신호를 얻기 위해 주로 사용되는 방법으로 스핀 에코 펄스 시퀀스가 있다. RF 송신 코일(153)에서 RF 펄스를 인가 할 때, 첫 번째 RF 펄스 인가 후 적당한 시간 간격 △t를 두고 RF 펄스를 한번 더 송신하면, 그로부터 △t시간이 경과하였을 때 원자핵들에 강한 횡자화가 나타나며 이로부터 자기 공명 신호를 얻을 수 있다. 이를 스핀 에코 펄스 시퀀스라 하고, 첫 번째 RF 펄스 인가후 자기 공명 신호가 발생할 때까지 걸리는 시간을 TE(Time Echo)라 한다.

양성자가 얼마나 플립(flip)되었는지 여부는 플립되기 전에 위치하던 축으로부터 이동한 각으로 나타낼 수 있으며, 플립 정도에 따라 90도 RF 펄스, 180도 RF 펄스 등으로 나타낸다.

한편, RF 수신 코일은 영상을 얻고자 하는 대상체(예를 들어, 인체의 특정 부위)에 따라 그 종류가 달라진다. 예를 들어, RF 수신 코일은 Head 코일, Spine 코일, Shoulder 코일, Breast 코일, Torso 코일, Knee 코일, PV 코일 또는 Foot-Ankle 코일 등을 포함할 수 있다.

스위칭부(200)는 상술한 여러 종류의 RF 수신 코일과 접속 가능한 복수의 입력포트(340)를 통해 RF 수신 코일이 수신한 자기공명신호, 즉 RF 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 스위칭부(200)의 복수의 입력포트(340)는 여러 종류의 RF 수신 코일을 구성하는 복수의 코일 각각에 할당될 수 있다. 그 결과, 스위칭부(200)의 각각의 입력포트(340)는 여러 종류의 RF 수신 코일을 구성하는 복수의 코일 각각에서 수신한 RF 신호를 입력받을 수 있다.

스위칭부(200)는 이렇게 입력 받은 RF 신호 일부 또는 전부를 출력하는 복수의 출력포트(350)를 포함할 수 있고, 복수의 출력포트(350)는 영상처리부에 접속되어 RF 신호를 출력함으로써 영상처리부로 전송할 수 있다.

이 때, 스위칭부(200)는 각각의 입력포트(340)에 입력된 RF 신호 중 자기공명영상을 생성하고자 하는 대상체(ob)로부터 수신한 RF 신호만을 출력하도록 복수의 입력포트(340)와 복수의 출력포트(350) 간의 연결관계를 스위칭할 수 있다. 특히, 입력포트(340)와 출력포트(350)의 수가 상이한 경우, 스위칭부(200)는 입력포트(340)와 출력포트(350)의 연결관계를 스위칭함으로써 수신한 RF 신호를 선별적으로 영상처리부로 전송할 수 있다.

이를 위해, 통상적인 스위칭부(200)는 각각의 입력포트(340)와 각각의 출력포트(350)를 연결하는 복수의 스위치를 마련할 수 있다. 이 경우, M 개의 입력포트(340)와 N개의 출력포트(350)를 가지는 스위칭부(200)는 MXN개의 스위치를 구비할 필요가 있다. 만약, 입력포트(340) 및 출력포트(350)의 수가 증가함에 따라 필요한 스위치의 기하급수적으로 증가하므로, 스위칭부(200) 회로의 대형화 문제가 야기될 수 있다. 또한, 이는 제조원가의 증가를 가져올 수 있다. 뿐만 아니라, 많은 수의 스위치를 개별적으로 제어하는 데서 오는 회로 구성의 난이도 증가와, 이로부터 유발되는 신호의 간섭문제도 발생할 수 있다.

따라서, 적은 수의 스위치를 이용하여 회로 구성을 간소화 하면서도, 동일한 신호의 출력이 가능한 스위칭부(200)를 구비하는 자기공명영상장치가 요구된다.

이하에서는 상술한 문제를 해결하기 위한 스위칭부(200)에 대하여 상세히 설명한다.

도 6a 내지 6c는 일 실시예에 따른 스위칭부 및 이를 구성하는 스위칭셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6a는 일 실시예에 따른 스위칭부(200)가 신호를 출력하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6a의 스위칭부(200)는 RF 수신 코일(170)을 구성하는 복수의 코일 각각이 접속 가능한 M개의 입력포트(340); 및 영상처리부와 접속되는 N개의 출력포트(350); 를 포함하는 경우를 예시한다.

도 6a를 참조하면, MXN의 스위칭부(200)는 4X2의 스위칭셀(300)로 분할될 수 있다. 즉, M개의 입력포트(340)와 N개의 출력포트(350)를 가지는 스위칭부(200)는 네 개의 입력포트(340)와 두 개의 출력포트(350)로 구성되는 복수의 스위칭셀(300)로 구성될 수 있다. 복수의 스위칭셀(300) 각각은 서로 독립적으로 구성되어, 하나의 스위칭셀(300)이 포함하는 네 개의 입력포트(340)와 두 개의 출력포트(350) 간의 연결관계를 제어할 수 있다.

도 6b 은 일 실시예에 따른 스위칭셀(300)의 블록도이고, 도 6c는 일 실시예에 따른 스위칭셀(300)의 회로도이다.

일 실시예에 따른 스위칭셀(300)은, 네 개의 입력포트(340) 및 두 개의 출력포트(350); 및 이들의 연결관계를 제어하기 위한 제 1 스위칭부(310), 제 2 스위칭부(320), 및 제 3 스위칭부(330); 를 포함할 수 있다.

네 개의 입력포트(340)는 RF 수신 코일(170)과 접속 가능할 수 있다. 스위칭셀(300)을 구성하는 네 개의 입력포트(340) 각각은 동일한 RF 수신 코일(170)에 속하는 각각의 코일과 접속될 수도 있고, 서로 다른 종류의 RF 수신코일에 속하는 코일과 접속될 수도 있다.

이하에서는 설명의 편의상, 네 개의 입력포트(340) 각각을 제 1 입력포트(341), 제 2 입력포트(342), 제 3 입력포트(343), 제 4 입력포트(344)라 한다.

두 개의 출력포트(350)는 영상처리부(160)와 접속 가능할 수 있다. 두 개의 출력포트(350)를 통해 출력되는 RF 신호는 영상처리부(160)에서 자기공명영상으로 변환될 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상, 두 개의 출력포트(350) 각각을 제 1 출력포트(351), 제 2 출력포트(352) 라 한다.

스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310), 제 2 스위칭부(320), 및 제 3 스위칭부(330)를 통해 두 개의 입력포트(340)와 두 개를 출력포트(350)를 연결할 수 있다. 특히, 스위칭셀(300)은 네 개의 입력포트(340)에 연결되는 RF 수신 코일(170) 중 영상화 하고자 하는 대상체(ob)로부터 RF 신호를 수신한 RF 수신 코일(170)이 접속되는 입력포트(340)와 출력포트(350)를 연결할 수 있다. 그 결과, 대상체(ob)의 RF 신호가 두 개의 출력포트(350)를 통해 영상처리부(160)로 전송될 수 있다.

이를 위해, 제 1 스위칭부(310)는 제 2 입력포트(342) 및 제 3 입력포트(343)에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제 1 스위칭부(310)는 제 2 입력포트(342)와 연결되는 제 1 서브 입력포트(311), 및 제 3 입력포트(343)와 연결되는 제 2 서브 입력포트(312); 제 1 서브 출력포트(313), 및 제 2 서브 출력포트(314); 및 제 1 서브 입력포트(311)를 제 1 서브 출력포트(313) 및 제 2 서브 출력포트(314) 중 어느 하나와 연결하면서, 제 2 서브 입력포트(312)를 제 1 서브 출력포트(313) 및 제 2 서브 출력포트(314) 중 다른 하나와 연결하는 제 1 스위치(315); 를 포함할 수 있다.

도 6c를 참조하면, 제 1 스위치(315)는 제 1 서브 입력포트(311)와 제 1 서브 출력포트(313)를 연결 시, 제 2 서브 입력포트(312)와 제 2 서브 출력포트(314)를 연결할 수 있다. 이와는 달리, 제 1 스위치(315)는 제 1 서브 입력포트(311)와 제 2 서브 출력포트(314)를 연결하면서, 제 2 서브 입력포트(312)와 제 1 서브 출력포트(313)를 연결할 수도 있다.

그 결과, 제 1 스위치(315)가 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제 2 서브 출력포트(314) 경로를 형성하면, 제 2 입력포트(342)에서 수신한 RF 신호는 제 1 서브 출력포트(313)에서 출력될 수 있고, 제 3 입력포트(343)에서 수신한 RF 신호는 제 2 서브 출력포트(314)에서 출력될 수 있다. 또한, 제 1 스위치(315)가 제 1 서브 입력포트(311)-제 2 서브 출력포트(314) 및 제 2 서브 입력포트(312)-제 1 서브 출력포트(313)의 경로를 형성하면, 제 2 입력포트(342)에서 수신한 RF 신호는 제 2 서브 출력포트(314)에서 출력될 수 있고, 제 3 입력포트(343)에서 수신한 RF 신호는 제 1 서브 출력포트(313)에서 출력될 수 있다.

이처럼, 제 1 스위칭부(310)는 제 1서브 입력포트(340), 제 2 서브 입력포트(312), 제 1 서브 출력포트(313), 및 제 2 서브 출력포트(314) 간의 연결관계를 제어함으로써, 제 2 입력포트(342)에서 연장되는 경로와 제 3 입력포트(343)에서 연장되는 경로를 스위칭 할 수 있다.

일 실시예에 따른 제 1 스위칭부(310)는 DPDT(Double Pole Double Throw)의 형태로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제 2 스위칭부(320)는 제 1 스위칭부(310)가 형성하는 어느 하나의 경로 또는 제 1 입력포트(341)를 제 1 출력포트(351)와 선택적으로 연결할 수 있다. 또한, 제 3 스위칭부(330)는 제 2 스위칭부(320)가 형성하는 다른 하나의 경로 또는 제 4 입력포트(344)를 제 2 출력포트(352)와 선택적으로 연결할 수 있다.

이를 위해, 제 2 스위칭부(320)는 제 1 입력포트(341) 또는 제 1 스위칭부(310)의 제 1 서브 출력포트(313)를 제 1 출력포트(351)와 선택적으로 연결하고, 제 3 스위칭부(330)는 제 4 입력포트(344) 또는 제 1 스위칭부(310)의 제 2 서브 출력포트(314)를 제 2 출력포트(352)와 선택적으로 연결할 수 있다.

도 6c를 참조하면, 제 2 스위칭부(320)는 제 1 입력포트(341)와 연결되는 제 3 서브 입력포트(321), 및 제 1 서브 출력포트(313)와 연결되는 제 4 서브 입력포트(322); 제 1 출력포트(351)와 연결되는 제 3 서브 출력포트(323); 및 제 3 서브 입력포트(321) 및 제 4 서브 입력포트(322) 중 어느 하나를 제 3 서브 출력포트(323)와 연결하는 제 2 스위치(324); 를 포함할 수 있다.

그 결과, 제 2 스위치(324)가 제 3 서브 입력포트(321)와 제 3 서브 출력포트(323)를 연결하면, 제 1 입력포트(341)에서 수신되는 RF 신호는 제 1 출력포트(351)를 통해 출력되어 영상처리부(160)로 전달될 수 있다. 이와는 달리, 제 2 스위치(324)가 제 4 서브 입력포트(322)와 제 3 서브 출력포트(323)를 연결하면, 제 2 입력포트(342) 또는 제 3 입력포트(343)에서 수신되는 RF 신호가 제 1 출력포트(351)를 통해 출력되어 영상처리부(160)로 전달될 수 있다.

이처럼, 제 2 스위칭부(320)가 제 3 서브 출력포트(323)를 제 3 서브 출력포트(323) 또는 제 4 서브 입력포트(322)와 선택적으로 연결함으로써, 제 1 출력포트(351)는 제 1 입력포트(341), 제 2 입력포트(342), 또는 제 3 입력포트(343)를 통해 수신되는 RF 신호를 출력할 수 있다.

제 2 스위칭부(320)와 유사하게, 제 3 스위칭부(330)는 제 2 서브 출력포트(314)와 연결되는 제 5 서브 입력포트(331), 및 제 4 입력포트(344)와 연결되는 제 6 서브 입력포트(332); 제 2 출력포트(352)와 연결되는 제 4 서브 출력포트(333); 및 제 5 서브 입력포트(331) 및 제 6 서브 입력포트(332) 중 어느 하나를 제 4 서브 출력포트(333)와 연결하는 제 3 스위치(334); 를 포함할 수 있다.

그 결과, 제 3 스위치(334)가 제 5 서브 입력포트(331)와 제 4 서브 출력포트(333)를 연결하면, 제 2 입력포트(342) 또는 제 3 입력포트(343)에서 수신되는 RF 신호가 제 2 출력포트(352)를 통해 영상처리부(160)로 전달될 수 있다. 이와는 달리, 제 3 스위치(334)가 제 6 서브 입력포트(332)와 제 4 서브 출력포트(333)를 연결하면, 제 4 입력포트(344)에서 수신되는 RF 신호는 제 2 출력포트(352)를 통해 출력되어 영상처리부(160)로 전달될 수 있다.

이처럼, 제 3 스위칭부(330)가 제 4 서브 출력포트(333)를 제 5 서브 입력포트(331) 또는 제 6 서브 입력포트(332)와 선택적으로 연결함으로써, 제 2 출력포트(352)는 제 2 입력포트(342), 제 3 입력포트(343), 또는 제 4 입력포트(344)를 통해 수신되는 RF 신호를 출력할 수 있다.

일 실시예에 따른 제 2 스위칭부(320), 및 제 3 스위칭부(330)는 SPDT(Single Pole Double Throw) 또는 SP2T(Single Pole Two Throw)의 형태로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상술한 실시예에 따른 스위칭셀(300)은 입력포트(340)를 통해 입력되는 4 개의 RF 신호 중 두 개로 구성되는 모든 조합을 출력신호로서 출력할 수 있다. 이는, 일 실시예에 따른 스위칭셀(300)이 입력신호에 대한 원하는 출력신호를 출력할 수 있는 자유도를 가짐을 의미할 수 있다.

이하에서는 일 실시예에 따른 스위칭셀(300)이 원하는 출력신호를 출력하기 위해 제 1 스위칭부(310), 제 2스위칭부(200), 및 제 3 스위칭부(330)를 제어하는 방법을 설명한다.

도 7a 내지 7f는 일 실시예에 따른 스위칭셀이 입력포트와 출력포트를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7a 내지 7f에서는 스위칭셀(300)의 제 1 입력포트(341)에 입력되는 RF 신호를 IN1, 제 2 입력포트(342)에 입력되는 RF 신호를 IN2, 제 3 입력포트(343)에 입력되는 RF 신호를 IN3, 제 4 입력포트(344)에 입력되는 RF 신호를 IN4 라고 한다.

먼저, 제 1 입력포트(341)로 입력되는 IN1, 및 제 2 입력포트(342)로 입력되는 IN2를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 7a를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 2 서브 출력포트(314) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제1 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(321)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(331)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 1 입력포트(341)를 통해 입력되는 RF 신호 IN1 은 제 3 서브 입력포트(321)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 2 입력포트(342)를 통해 입력되는 RF 신호 IN2는 제 1 서브 입력포트(311)-제2서브 출력포트(350) 경로를 지나, 제 5 서브 입력포트(331)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 1 입력포트(341)로 입력되는 IN1, 및 제 3 입력포트(343)로 입력되는 IN3을 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 7b를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(321)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(331)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 1 입력포트(341)를 통해 입력되는 RF 신호 IN1 은 제 3 서브 입력포트(321)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 3 입력포트(343)를 통해 입력되는 RF 신호 IN3은 제 2 서브 입력포트(312)-제2서브 출력포트(350) 경로를 지나, 제 5 서브 입력포트(331)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 1 입력포트(341)로 입력되는 IN1, 및 제 4 입력포트(344)로 입력되는 IN4를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 7c를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(321)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 6 서브 입력포트(332)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 1 입력포트(341)를 통해 입력되는 RF 신호 IN1 은 제 3 서브 입력포트(321)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 4 입력포트(344)를 통해 입력되는 RF 신호 IN4는 제 6 서브 입력포트(332)-제4서브 출력포트(350) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 2 입력포트(342)로 입력되는 IN2, 및 제 3 입력포트(343)로 입력되는 IN3을 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 7d를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 4 서브 입력포트(322)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(331)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 2 입력포트(342)를 통해 입력되는 RF 신호 IN2는 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로를 지나, 제 4 서브 입력포트(322)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 3 입력포트(343)를 통해 입력되는 RF 신호 IN3은 제 2 서브 입력포트(312)-제2서브 출력포트(350) 경로를 지나, 제 5 서브 입력포트(331)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 2 입력포트(342)로 입력되는 IN2, 및 제 4 입력포트(344)로 입력되는 IN4를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 7e를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 4 서브 입력포트(322)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 6 서브 입력포트(332)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 2 입력포트(342)를 통해 입력되는 RF 신호 IN2는 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로를 지나, 제 4 서브 입력포트(322)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 4 입력포트(344)를 통해 입력되는 RF 신호 IN4는 제 6 서브 입력포트(332)-제4서브 출력포트(350)를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 3 입력포트(343)로 입력되는 IN3, 및 제 4 입력포트(344)로 입력되는 IN4를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 7f를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 2 서브 출력포트(314) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제1 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 4 서브 입력포트(322)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 6 서브 입력포트(332)-제 4 서브 출력포트(333) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 3 입력포트(343)를 통해 입력되는 RF 신호 IN3 은 제 2 서브 입력포트(312)-제 1 서브 출력포트(313) 경로를 지나, 제 4 서브 입력포트(322)-제 3 서브 출력포트(323) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 4 입력포트(344)를 통해 입력되는 RF 신호 IN4는 제 6 서브 입력포트(332)-제4서브 출력포트(350) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

이처럼, 상술한 실시예에 따른 스위칭셀(300)은 IN1 내지 IN2 중 두 개의 신호로 구성되는 모든 조합을 출력신호로서 출력할 수 있다.

도 6c 및 도 7a 내지 7f에서는 제 2 스위칭부(320) 및 제 3 스위칭부(330)가 SPDT 또는 SP2T 의 형태로 구현되는 경우를 예시하였다. 그러나, 제 2 스위칭부(320) 및 제 3 스위칭부(330)는 DPDT의 형태로 구현될 수도 있다.

도 8은 다른 실시예에 따른 스위칭 셀의 제 2 스위칭부 및 제 3 스위칭부의 회로도이다.

도 8의 제 2 스위칭부(320)는 제 1 입력포트(341)와 연결되는 제 3 서브 입력포트(325), 및 제 1 서브 출력포트(313)와 연결되는 제 4 서브 입력포트(326); 제 1 출력포트(351)와 연결되는 제 5 서브 출력포트(327), 및 제 1 저항(R1)과 연결되는 제 6 서브 출력포트(328); 및 제 3 서브 입력포트(325)를 제 5 서브 출력포트(327) 및 제 6 서브 출력포트(328) 중 어느 하나와 연결하면서, 제 4 서브 입력포트(326)를 제 5 서브 출력포트(327) 및 제 6 서브 출력포트(328) 중 다른 하나와 연결하는 제 4 스위치(329); 를 포함할 수 있다.

제 4 스위치(329)는 제 3 서브 입력포트(325)와 제 5 서브 출력포트(327)를 연결 시, 제 4 서브 입력포트(326)와 제 6 서브 출력포트(328)를 연결할 수 있다. 이와는 달리, 제 4 스위치(329)는 제 3 서브 입력포트(325)와 제 6 서브 출력포트(328)를 연결하면서, 제 4 서브 입력포트(326)와 제 5 서브 출력포트(327)를 연결할 수도 있다.

그 결과, 제 4 스위치(329)가 제 3 서브 입력포트(325)-제 5 서브 출력포트(327) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 6 서브 출력포트(328) 경로를 형성하면, 제 1 입력포트(341)에서 수신되는 RF 신호는 제 1 출력포트(351)를 통해 출력되어 영상처리부(160)로 전달될 수 있다. 이와는 달리, 제 4 스위치(329)가 제 3 서브 입력포트(325)-제 6 서브 출력포트(328) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 형성하면, 제 2 입력포트(342) 또는 제 3 입력포트(343)에서 수신되는 RF 신호가 제 1 출력포트(351)를 통해 출력되어 영상처리부(160)로 전달될 수 있다.

이처럼, 제 2 스위칭부(320)가 제 3 서브 입력포트(325)를 제 5서브 출력포트(350)로 연결하거나 제 4 서브 입력포트(326)를 제 5서브 출력포트(350)를 연결함으로써, 제 1 출력포트(351)는 제 1 입력포트(341), 제 2 입력포트(342), 또는 제 3 입력포트(343)를 통해 수신되는 RF 신호를 출력할 수 있다.

이와 유사하게, 도 8의 제 3 스위칭부(330)는 제 2 서브 출력포트(314)와 연결되는 제 5 서브 입력포트(335), 및 제 2 입력포트(342)와 연결되는 제 6 서브 입력포트(336); 제 2 출력포트(352)와 연결되는 제 7 서브 출력포트(337), 및 제 2 저항(R2)과 연결되는 제 8 서브 출력포트(338); 및 제 5 서브 입력포트(335)를 제 7 서브 출력포트(337) 및 제 8 서브 출력포트(338) 중 어느 하나와 연결하면서, 제 6 서브 입력포트(336)를 제 7 서브 출력포트(337) 및 제 8 서브 출력포트(338) 중 다른 하나와 연결하는 제 5 스위치(339); 를 포함할 수 있다.

제 5 스위치(339)는 제 5 서브 입력포트(335)와 제 7 서브 출력포트(337)를 연결 시, 제 6 서브 입력포트(336)와 제 8 서브 출력포트(338)를 연결할 수 있다. 이와는 달리, 제 5 스위치(339)는 제 5 서브 입력포트(335)와 제 8 서브 출력포트(338)를 연결하면서, 제 6 서브 입력포트(336)와 제 7 서브 출력포트(337)를 연결할 수도 있다.

그 결과, 제 5 스위치(339)가 제 5 서브 입력포트(335)-제 7 서브 출력포트(337) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 8 서브 출력포트(338) 경로를 형성하면, 제 2 입력포트(342) 또는 제 3 입력포트(343)에서 수신되는 RF 신호는 제 1 출력포트(351)를 통해 출력되어 영상처리부(160)로 전달될 수 있다. 이와는 달리, 제 5 스위치(339)가 제 5 서브 입력포트(335)-제 8 서브 출력포트(338) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 7 서브 출력포트(337) 경로를 형성하면, 제 4 입력포트(344)에서 수신되는 RF 신호가 제 1 출력포트(351)를 통해 출력되어 영상처리부(160)로 전달될 수 있다.

이처럼, 제 3 스위칭부(330)가 제 5 서브 입력포트(335)를 제 7서브 출력포트(350)로 연결하거나 제 6 서브 입력포트(336)를 제 7서브 출력포트(350)를 연결함으로써, 제 2 출력포트(352)는 제 2 입력포트(342), 제 3 입력포트(343), 또는 제 4 입력포트(344)를 통해 수신되는 RF 신호를 출력할 수 있다.

도 8의 실시예에 따른 제 2 스위치(324) 및 제 3 스위치(334)를 포함하는 스위칭셀(300)이 입력포트(340)를 통해 입력되는 4 개의 RF 신호 중 두 개로 구성되는 모든 조합을 출력신호로서 출력할 수 있음은 도 7a 내지 7f의 실시예와 동일하다.

이하에서는 다른 실시예에 따른 스위칭셀(300)이 원하는 출력신호를 출력하기 위해 제 1 스위칭부(310), 제 2스위칭부(200), 및 제 3 스위칭부(330)를 제어하는 방법을 설명한다.

도 9a 내지 9f는 다른 실시예에 따른 스위칭셀이 입력포트와 출력포트를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 내지 9f에서는 스위칭셀(300)의 제 1 입력포트(341)에 입력되는 RF 신호를 IN1, 제 2 입력포트(342)에 입력되는 RF 신호를 IN2, 제 3 입력포트(343)에 입력되는 RF 신호를 IN3, 제 4 입력포트(344)에 입력되는 RF 신호를 IN4 라고 한다.

먼저, 제 1 입력포트(341)로 입력되는 IN1, 및 제 2 입력포트(342)로 입력되는 IN2를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 9a를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 2 서브 출력포트(314) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제1 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(325)-제 5 서브 출력포트(327) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 6 서브 출력포트(328) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(335)-제 7 서브 출력포트(337) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 8 서브 출력포트(338) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 1 입력포트(341)를 통해 입력되는 RF 신호 IN1 은 제 3 서브 입력포트(325)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 2 입력포트(342)를 통해 입력되는 RF 신호 IN2는 제 1 서브 입력포트(311)-제2서브 출력포트(350) 경로를 지나, 제 5 서브 입력포트(335)-제 7 서브 출력포트(337) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 1 입력포트(341)로 입력되는 IN1, 및 제 3 입력포트(343)로 입력되는 IN3을 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 9b를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(325)-제 5 서브 출력포트(327) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 6 서브 출력포트(328) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(335)-제 7 서브 출력포트(337) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 8 서브 출력포트(338) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 1 입력포트(341)를 통해 입력되는 RF 신호 IN1 은 제 3 서브 입력포트(325)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 3 입력포트(343)를 통해 입력되는 RF 신호 IN3은 제 2 서브 입력포트(312)-제2서브 출력포트(350) 경로를 지나, 제 5 서브 입력포트(335)-제 7 서브 출력포트(337) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 1 입력포트(341)로 입력되는 IN1, 및 제 4 입력포트(344)로 입력되는 IN4를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 9c를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(325)-제 5 서브 출력포트(327) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 6 서브 출력포트(328) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(335)-제 8 서브 출력포트(338) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 7 서브 출력포트(337) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 1 입력포트(341)를 통해 입력되는 RF 신호 IN1 은 제 3 서브 입력포트(325)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 4 입력포트(344)를 통해 입력되는 RF 신호 IN4는 제 6 서브 입력포트(336)-제7서브 출력포트(350) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 2 입력포트(342)로 입력되는 IN2, 및 제 3 입력포트(343)로 입력되는 IN3을 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 9d를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(325)-제 6 서브 출력포트(328) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(335)-제 7 서브 출력포트(337) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 8 서브 출력포트(338) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 2 입력포트(342)를 통해 입력되는 RF 신호 IN2는 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로를 지나, 제 4 서브 입력포트(326)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 3 입력포트(343)를 통해 입력되는 RF 신호 IN3은 제 2 서브 입력포트(312)-제2서브 출력포트(350) 경로를 지나, 제 5 서브 입력포트(335)-제 7 서브 출력포트(337) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 2 입력포트(342)로 입력되는 IN2, 및 제 4 입력포트(344)로 입력되는 IN4를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 9e를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제2 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(325)-제 6 서브 출력포트(328) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(335)-제 8 서브 출력포트(338) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 7 서브 출력포트(337) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 2 입력포트(342)를 통해 입력되는 RF 신호 IN2는 제 1 서브 입력포트(311)-제 1 서브 출력포트(313) 경로를 지나, 제 4 서브 입력포트(326)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 4 입력포트(344)를 통해 입력되는 RF 신호 IN4는 제 6 서브 입력포트(336)-제7서브 출력포트(350)를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

다음으로, 제 3 입력포트(343)로 입력되는 IN3, 및 제 4 입력포트(344)로 입력되는 IN4를 출력신호로서 출력하는 경우를 설명한다. 도 9f를 참조하면, 스위칭셀(300)은 제 1 스위칭부(310)를 이용하여 제 1 서브 입력포트(311)-제 2 서브 출력포트(314) 경로 및 제 2 서브 입력포트(312)-제1 서브 출력포트(350) 경로를 형성할 수 있다. 또한, 스위칭셀(300)은 제 2 스위칭부(320)를 이용하여 제 3 서브 입력포트(325)-제 6 서브 출력포트(328) 경로 및 제 4 서브 입력포트(326)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 형성하고, 제 3 스위칭부(330)를 이용하여 제 5 서브 입력포트(335)-제 8 서브 출력포트(338) 경로 및 제 6 서브 입력포트(336)-제 7 서브 출력포트(337) 경로를 형성할 수 있다.

그 결과, 제 3 입력포트(343)를 통해 입력되는 RF 신호 IN3 은 제 2 서브 입력포트(312)-제 1 서브 출력포트(313) 경로를 지나, 제 4 서브 입력포트(326)-제 5 서브 출력포트(327) 경로를 통해 제 1 출력포트(351)로 출력될 수 있다. 또한, 제 4 입력포트(344)를 통해 입력되는 RF 신호 IN4는 제 6 서브 입력포트(336)-제7서브 출력포트(350) 경로를 통해 제 2 출력포트(352)로 출력될 수 있다.

이처럼, 상술한 실시예에 따른 스위칭셀(300)은 IN1 내지 IN4 중 두 개의 신호로 구성되는 모든 조합을 출력신호로서 출력할 수 있다.

지금까지는 각각의 스위칭셀(300)이 독립적으로 동작하는 스위칭부(200)에 대하여 설명하였다. 이하에서는 두 개의 스위칭셀(300)을 포함하는 상위 스위칭셀(400)을 포함하는 스위칭부(200)에 대하여 설명한다.

도 10a 내지 10c는 다른 실시예에 따른 스위칭부 및 이를 구성하는 상위 스위칭셀의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 10a는 다른 실시예에 따른 스위칭부(200)가 신호를 출력하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10a의 스위칭부(200)는 RF 수신 코일(170)을 구성하는 복수의 코일 각각이 접속 가능한 M개의 입력포트(340); 및 영상처리부(160)와 접속되는 N개의 출력포트(350); 를 포함하는 경우를 예시한다.

도 10a를 참조하면, MXN의 스위칭부(200)는 8X4의 상위 스위칭셀(400)로 분할될 수 있다. 즉, M개의 입력포트(340)와 N개의 출력포트(350)를 가지는 스위칭부(200)는 여덟 개의 입력포트와 네 개의 출력포트로 구성되는 복수의 상위 스위칭셀(400)로 구성될 수 있다. 복수의 상위 스위칭셀(400) 각각은 서로 독립적으로 구성되어, 하나의 상위 스위칭셀(400)은 여덟 개의 입력포트와 네 개의 출력포트 간의 연결관계를 제어할 수 있다.

도 10b 은 일 실시예에 따른 상위 스위칭셀(400)의 블록도이고, 도 10c는 일 실시예에 따른 상위 스위칭셀(400)의 회로도이다.

일 실시예에 따른 상위 스위칭셀(400)은, 두 개의 스위칭셀(300a, 300b); 및 두 개의 스위칭셀(300a, 300b)의 출력을 스위칭하기 위한 상위 스위칭부(410); 를 포함할 수 있다.

상위 스위칭셀(400)이 포함하는 두 개의 스위칭셀(300a, 300b)은 상술한 실시예에 따른 스위칭셀(300)이 적용될 수 있다. 즉, 도 6 내지 9에 개시된 여러 가지 실시예에 따른 스위칭셀(300)이 두 개의 스위칭셀(300a, 300b) 각각에 적용될 수 있다. 따라서, 두 개의 스위칭셀(300a, 300b)이 동일한 회로를 가지도록 구성될 수 있고, 서로 다른 회로를 가지도록 구성될 수도 있다.

상위 스위칭부(410)는 두 개의 스위칭셀(300a, 300b)의 출력포트(350)와 접속되어, 두 개의 스위칭셀(300a, 300b)에서 출력되는 출력신호를 스위칭하여 출력할 수 있다.

도 10c를 참조하면, 일 실시예에 따른 상위 스위칭부(410)는 두 개의 스위칭셀(300a, 300b)의 네 개의 출력포트(350)와 연결되는 네 개의 상위 입력포트(420); 및 네 개의 상위 입력포트(420) 각각과 연결되는 네 개의 상위 출력포트(430); 두 개의 스위칭셀(300a, 300b) 중 제 1 스위칭셀(300a)의 두 개의 출력포트(350) 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 4 스위칭부(411); 두 개의 스위칭셀(300a, 300b) 중 제 2 스위칭셀(300b)의 두 개의 출력포트(350) 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 5 스위칭부(412); 제 4스위칭부(200)가 형성하는 어느 하나의 경로와 제 5 스위칭부(412)가 형성하는 어느 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 6 스위칭부(413); 제 4 스위칭부(411)가 형성하는 다른 하나의 경로와 제 6 스위칭부(413)가 형성하는 어느 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 7 스위칭부(414); 및 제 5 스위칭부(412)가 형성하는 다른 하나의 경로와 상기 제 6 스위칭부(413)가 형성하는 다른 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 8 스위칭부(415); 를 포함할 수 있다.

제 4 스위칭부(411) 내지 제 8 스위칭부(415)는 입력포트(340)와 출력포트(350)를 스위칭가능한 기술적 사상안에서 다양하게 구현가능하다. 예를 들어, 도 6 내지 9에서 설명한 여러 가지 실시예에 따른 제 1 스위칭부(310)와 동일한 회로의 형태로 구현될 수 있다.

도 10a 내지 10c의 실시예에 따를 때, 상위 스위칭부(410)는 네 개의 상위 입력포트(420) 중 어느 하나로 입력되는 RF 신호를 네 개의 상위 출력포트(430) 중 어느 하나에서 출력하는 경로를 형성할 수 있다. 그 결과, 상위 스위칭부(410)를 포함하는 상위 스위칭셀(400)은 입력에 대한 출력의 자유도가 높아질 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 자기공명영상장치 제어방법의 흐름도이다. 도 11에서는 스위칭셀(300) 단위에서 입력신호에 대한 출력신호를 출력하는 방법을 설명한다.

먼저, 자기공명영상장치는 네 개의 입력 포트 중 대상체(ob)에 대응되는 두 개의 입력포트(340)를 결정할 수 있다.(900) 여기서, 대상체(ob)에 대응되는 두 개의 입력포트(340)란 영상화하고자 하는 대상체(ob)로부터 RF 신호를 수신하는 코일이 접속되는 두 개의 입력포트(340)를 의미할 수 있다. 바람직하게는, 네 개의 입력 포트 각각에는 서로 다른 대상체(ob)로부터 RF 신호를 수신하는 코일이 접속될 수 있다.

다음으로, 자기공명영상장치는 결정된 두 개의 입력포트(340)가 두 개의 출력포트(350)와 연결되는 경로를 설정할 수 있다.(910) 스위칭셀(300)은 네 개의 입력포트(340) 중 제 2 입력포트(342) 및 제 3입력포트(340) 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 1 스위칭부(310); 제 1 스위칭부(310)가 형성하는 어느 하나의 경로 또는 네 개의 입력포트(340) 중 제 1 입력포트(341)를 두 개의 출력포트(350) 중 제 1 출력포트(351)와 선택적으로 연결하는 제 2 스위칭부(320); 및 제 1 스위칭부(310)가 형성하는 다른 하나의 경로 또는 네 개의 입력포트(340) 중 제 4 입력포트(344)를 두 개의 출력포트(350) 중 제 2 출력포트(352)와 선택적으로 연결하는 제 3 스위칭부(330); 를 포함하므로, 자기공명영상장치는 제 1 스위칭부(310), 제 2 스위칭부(320), 및 제 3 스위칭부(330)의 상태를 결정함으로써 두 개의 입력포트(340)와 두 개의 출력포트(350)를 연결하는 경로를 설정할 수 있다.

경로가 설정되면, 자기공명영상장치는 경로에 따라 제 1 스위칭부(310), 제 2 스위칭부(320), 및 제 3 스위칭부(330)의 상태를 변경할 수 있다.(920) 경로에 따라 제 1 스위칭부(310), 제 2 스위칭부(320) 및 제 3 스위칭부(330)의 상태를 변경하는 것은 도 7a 내지 7f 및 도 9a 내지 9f에서 설명하였으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

마지막으로, 자기공명영상장치는 결정된 두 개의 입력포트(340)로 전달된 RF 신호를 두 개의 출력포트(350)에서 출력할 수 있다.(930) 이미 결정된 두 개의 입력포트(340)와 두 개의 출력포트(350)가 연결된 상태이므로, 두 개의 입력포트(340)에 입력되는 RF 신호는 두 개의 출력포트(350)를 통해 출력될 수 있다.

170: RF 수신 코일
200: 스위칭부
300: 스위칭셀
310: 제 1 스위칭부
320: 제 2 스위칭부
330: 제 3 스위칭부
340: 입력포트
350: 출력포트
400: 상위 스위칭셀
410: 상위 스위칭부

Claims (15)

1. 자기장이 인가된 대상체로부터 RF 신호를 수신하는 복수의 코일이 배열되는 RF 코일;
   상기 수신된 RF 신호를 기초로 자기공명영상을 생성하는 영상처리부; 및
   상기 복수의 코일과 접속 가능한 복수의 입력포트 및 상기 영상처리부와 접속가능한 복수의 출력포트 간의 연결관계를 스위칭하는 스위칭부; 를 포함하고,
   상기 스위칭부는,
   네 개의 입력포트, 상기 네 개의 입력포트 중 두 개와 연결되는 두 개의 출력포트, 및 상기 네 개의 입력포트 중 제 2 입력포트 및 제 3입력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 1 스위칭부를 포함하는 적어도 하나의 스위칭셀; 을 포함하고,
   상기 스위칭셀은,
   상기 제 1 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 선택적으로 연결하는 제 2 스위칭부; 및
   상기 제 1 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 선택적으로 연결하는 제 3 스위칭부; 를 더 포함하는 자기공명영상장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 스위칭부는,
   상기 제 2 입력포트와 연결되는 제 1 서브 입력포트, 및 상기 제 3 입력포트와 연결되는 제 2 서브 입력포트;
   제 1 서브 출력포트, 및 제 2 서브 출력포트; 및
   상기 제 1 서브 입력포트를 상기 제 1 서브 출력포트 및 상기 제 2 서브 출력포트 중 어느 하나와 연결하면서, 상기 제 2 서브 입력포트를 상기 제 1 서브 출력포트 및 상기 제 2 서브 출력포트 중 다른 하나와 연결하는 제 1 스위치; 를 포함하는 자기공명영상장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 2 스위칭부는,
   상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트 또는 상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 출력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 선택적으로 연결하고,
   상기 제 3 스위칭부는,
   상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트 또는 상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 출력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 선택적으로 연결하는 자기공명영상장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 2 스위칭부는,
   상기 제 1 입력포트와 연결되는 제 3 서브 입력포트, 및 상기 제 1 서브 출력포트와 연결되는 제 4 서브 입력포트; 를 포함하고,
   상기 제 3 스위칭부는,
   상기 제 2 서브 출력포트와 연결되는 제 5 서브 입력포트, 및 상기 제 4 입력포트와 연결되는 제 6 서브 입력포트; 를 포함하는 자기공명영상장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 스위칭부는,
   상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결되는 제 3 서브 출력포트; 및
   상기 제 3 서브 입력포트 및 상기 제 4 서브 입력포트 중 어느 하나를 상기 제 3 서브 출력포트와 연결하는 제 2 스위치; 를 더 포함하고,
   상기 제 3 스위칭부는,
   상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 연결되는 제 4 서브 출력포트; 및
   상기 제 5 서브 입력포트 및 상기 제 6 서브 입력포트 중 어느 하나를 상기 제 4 서브 출력포트와 연결하는 제 3 스위치; 를 더 포함하는 자기공명영상장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 스위칭부는,
   상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결되는 제 5 서브 출력포트, 및 제 1 저항과 연결되는 제 6 서브 출력포트; 및
   상기 제 3 서브 입력포트를 상기 제 5 서브 출력포트 및 상기 제 6 서브 출력포트 중 어느 하나와 연결하면서, 상기 제 4 서브 입력포트를 상기 제 5 서브 출력포트 및 상기 제 6 서브 출력포트 중 다른 하나와 연결하는 제 4 스위치; 를 더 포함하고,
   상기 제 3 스위칭부는,
   상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결되는 제 7 서브 출력포트, 및 제 2 저항과 연결되는 제 8 서브 출력포트; 및
   상기 제 5 서브 입력포트를 상기 제 7 서브 출력포트 및 상기 제 8 서브 출력포트 중 어느 하나와 연결하면서, 상기 제 6 서브 입력포트를 상기 제 7 서브 출력포트 및 상기 제 8 서브 출력포트 중 다른 하나와 연결하는 제 5 스위치; 를 더 포함하는 자기공명영상장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 스위칭부는,
   두 개의 스위칭셀, 및 상기 두 개의 스위칭셀의 네 개의 출력포트로부터 연장되는 경로를 스위칭하는 상위 스위칭부로 구성되는 적어도 하나의 상위 스위칭셀; 을 포함하는 자기공명영상장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 상위 스위칭부는,
   상기 두 개의 스위칭셀의 네 개의 출력포트와 연결되는 네 개의 상위 입력포트 및 상기 네 개의 상위 입력포트 각각과 연결되는 네 개의 상위 출력포트를 가지고, 상기 네 개의 상위 입력포트 및 네 개의 상위 출력포트의 연결관계를 스위칭하는 자기공명영상장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 상위 스위칭부는,
    상기 두 개의 스위칭셀 중 제 1 스위칭셀의 상기 두 개의 출력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 4 스위칭부;
    상기 두 개의 스위칭셀 중 제 2 스위칭셀의 상기 두 개의 출력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 5 스위칭부;
    상기 제 4 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로와 상기 제 5 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 6 스위칭부;
    상기 제 4 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로와 상기 제 6 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 7 스위칭부; 및
    상기 제 5 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로와 상기 제 6 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로의 스위칭이 가능한 제 8 스위칭부; 를 포함하는 자기공명영상장치.
11. 대상체의 RF 신호를 수신하는 RF 코일과 접속 가능한 네 개의 입력포트, 및 상기 네 개의 입력포트 중 두 개와 연결되는 두 개의 출력포트 간의 연결관계를 스위칭하는 적어도 하나의 스위칭셀; 을 포함하는 자기공명영상장치에 있어서,
    상기 네 개의 입력포트 중 상기 대상체에 대응되는 두 개의 입력포트를 결정하는 단계;
    상기 결정된 입력포트가 상기 출력포트와 연결되도록, 상기 네 개의 입력포트 중 제 2 입력포트 및 제 3 입력포트 각각에서 연장되는 경로의 스위칭이 가능한 제 1 스위칭부의 상태를 변경하는 단계;
    상기 제 1 스위칭부의 상태에 따라, 상기 제 1 스위칭부가 형성하는 어느 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 1 출력포트와 연결하도록 제 2 스위칭부의 상태를 변경하는 단계; 및
    상기 제 1 스위칭부의 상태에 따라, 상기 제 1 스위칭부가 형성하는 다른 하나의 경로 또는 상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트를 상기 두 개의 출력포트 중 제 2 출력포트와 연결하도록 제 3 스위칭부의 상태를 변경하는 단계; 를 포함하는 자기공명영상장치의 제어방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 두 개의 입력포트를 결정하는 단계는,
    상기 RF 코일 중 상기 대상체로부터 생성된 RF 신호를 수신한 코일과 접속되는 상기 두 개의 입력포트를 결정하는 자기공명영상장치의 제어방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭부의 상태를 변경하는 단계는,
    상기 제 2 입력포트와 연결되는 상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 입력포트와 상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 출력포트를 연결하면서, 상기 제 3 입력포트와 연결되는 상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 입력포트와 상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 출력포트를 연결하는 제 1 상태, 및
    상기 제 1 서브 입력포트와 상기 제 2 서브 출력포트를 연결하면서, 상기 제 2 서브 입력포트와 상기 제 1 서브 출력포트를 연결하는 제 2 상태 중 어느 하나로 상기 제 1 스위칭부의 상태를 변경하는 자기공명영상장치의 제어방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭부의 상태를 변경하는 단계는,
    상기 네 개의 입력포트 중 제 1 입력포트와 연결되는 상기 제 2 스위칭부의 제 3 서브 입력포트와 상기 제 1 출력포트를 연결하는 제 3 상태, 및
    상기 제 1 스위칭부의 제 1 서브 출력포트와 연결되는 상기 제 2 스위칭부의 제 4 서브 입력포트와 상기 제 1 출력포트를 연결하는 제 4 상태 중 어느 하나로 상기 제 2 스위칭부의 상태를 변경하는 자기공명영상장치의 제어방법.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 스위칭부의 상태를 변경하는 단계는,
    상기 네 개의 입력포트 중 제 4 입력포트와 연결되는 상기 제 3 스위칭부의 제 5 서브 입력포트와 상기 제 2 출력포트를 연결하는 제 5 상태, 및
    상기 제 1 스위칭부의 제 2 서브 출력포트와 연결되는 상기 제 3 스위칭부의 제 6 서브 입력포트와 상기 제 2 출력포트를 연결하는 제 6 상태 중 어느 하나로 상기 제 3 스위칭부의 상태를 변경하는 자기공명영상장치의 제어방법.

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