WO2017033887A1

WO2017033887A1 - 高周波コイルおよび磁気共鳴撮像装置

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Publication number: WO2017033887A1
Application number: PCT/JP2016/074374
Authority: WO
Inventors: 陽介大竹; 久晃越智; 浩二郎岩澤
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-03-02
Also published as: US10520564B2; JPWO2017033887A1; JP6461356B2; US20180180690A1

Abstract

ＭＲＩ装置のＲＦコイルとして用いる多チャンネルアレイコイルにおいて、各サブコイル間に磁気結合が生じる場合であっても、結合相手方のサブコイルに流れる電流の影響を抑え、所望の感度を維持し、画質の低下を抑える。このため、ＭＲＩ装置のＲＦコイルとして用いる多チャンネルアレイコイルを構成する各サブコイルを、当該サブコイル間に磁気結合が生じる場合であっても、結合相手方のサブコイルに流れる電流の影響により発生する回転磁場と、当該サブコイルが生成する回転磁場との位相差が９０度未満になるよう、それぞれ、信号処理回路に接続する。

Description

高周波コイルおよび磁気共鳴撮像装置

　本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関わり、特に核磁気共鳴信号の検出を行うＲＦコイル（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｉｌ：高周波コイル）に関する。

　ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を用いて被検体を横切る任意の断面を画像化する装置である。具体的には、ＭＲＩ装置は、空間的に均一な磁場（静磁場）中に置かれた被検体中の原子核（通常は水素原子核）に対し高周波磁場を照射して、原子核による巨視的な磁化を、静磁場方向を軸に回転させ（磁気共鳴）、照射後、回転しながら元の状態に戻る過程で発生する回転磁場（円偏波）を核磁気共鳴信号として検出（受信）して画像処理を施すことで断面画像を取得する装置である。一般に、原子核の回転方向は、静磁場の向きと原子核の関係によって決まる。

　被検体への高周波磁場の照射、被検体から発生する核磁気共鳴信号の検出は、照射および検出を行うループ部（コイルループ）を有するＲＦコイルによって行われる。このコイルループを小さくすればするほど感度領域は狭くなるものの、感度が高くなる。一方、コイルループを大きくすれば感度領域を広げることができるものの感度が低くなる。このように、ＲＦコイルでは、感度の高さと、感度領域の広さとは、トレードオフの関係にある。この核磁気共鳴信号は非常に弱い信号であるためＲＦコイルには高感度化が求められている。

　高感度と感度領域の広さとを両立させるものとして、ＲＦコイルをアレイ状に複数配置した多チャンネルアレイコイルがある（例えば、非特許文献１参照）。なお、以下、多チャンネルアレイコイルにおいて、個々のＲＦコイルをサブコイルと呼ぶ。

　また、近年では、多チャンネルアレイコイルの各サブコイルの空間的な感度の差を用いた高速イメージングが普及している（例えば、非特許文献２参照）。高速イメージングはチャンネル数が多いほど高速化が可能となる。そのため、近年、多チャンネルアレイコイルのさらなる多チャンネル化が進み、現在では３２チャンネルや１２８チャンネルといった超多チャンネルアレイコイルが普及している。

Ｒｏｅｍｅｒ　ＰＢ他著、「ＮＭＲ　フェーズドアレイ（Ｔｈｅ　ＮＭＲ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ）」、ジャーナル　オブ　マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９９０、１６、ｐ．１９２－２２５Ｋｌａａｓ　ＰＰ他著、「ＳＥＮＳＥ：高速ＭＲＩのための感度変調（ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ　Ｅｎｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｆａｓｔ　ＭＲＩ）」、ジャーナル　オブ　マグネティックレゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９９９、４２、ｐ．９５２－９６２

　通常、同じ共振特性を持ったＲＦコイルが互いに近くに配置されると、それらは磁気結合により干渉する。多チャンネルアレイコイルにおいて、サブコイル間で磁気結合が生じると、磁気結合した２つのサブコイルの一方は、他方に流れる電流の影響を受ける。これにより、１つのサブコイルにおいて、信号が打ち消し合い、その分感度が低下したり、想定外の回転磁場の生成により各サブコイルの感度が想定と異なったりすることがあり、その結果、得られた再構成画像の画質は低下する。

　本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、ＭＲＩ装置のＲＦコイルとして用いる多チャンネルアレイコイルにおいて、各サブコイル間に磁気結合が生じる場合であっても、結合相手方のサブコイルに流れる電流の打ち消し合いを抑え、所望の感度を維持し、画質の低下を抑える技術を提供する。

　本発明は、ＭＲＩ装置のＲＦコイルとして用いる多チャンネルアレイコイルを構成する各サブコイルを、当該サブコイル間に磁気結合が生じる場合であっても、当該サブコイルが生成する回転磁場と、結合相手方のサブコイルに流れる電流の影響により発生する回転磁場との位相差が関心領域において９０度未満になるよう、それぞれ、信号処理回路に接続する。

　本発明によれば、ＭＲＩ装置のＲＦコイルとして用いる多チャンネルアレイコイルにおいて、各サブコイル間に磁気結合が生じる場合であっても、結合相手方のサブコイルに流れる電流の打ち消し合いを抑え、所望の感度を維持し、画質の低下を抑えることができる。

（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のＭＲＩ装置の概観図である。第一の実施形態のＭＲＩ装置のブロック図である。第一の実施形態の送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルの接続を説明するための説明図である。（ａ）は、第一の実施形態の送信ＲＦコイルとして用いる鳥かご型ＲＦコイルの構成を説明するための説明図であり、（ｂ）は、第一の実施形態の送受間磁気結合防止回路を説明するための説明図である。（ａ）は、第一の実施形態の受信ＲＦコイルとして用いるアレイコイルの構成を説明するための説明図であり、（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態の送受間磁気結合防止回路を説明するための説明図である。（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のアレイコイルの配置を説明するための説明図である。（ａ）および（ｂ）は、一般の並列共振回路の動作を説明するための説明図である。（ａ）～（ｃ）は、第一の実施形態のアレイコイルの動作を説明するための説明図である。（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のアレイコイルに流れる電流の向きを説明するための説明図である。（ａ）～（ｅ）は、第一の実施形態の低入力インピーダンス信号処理回路の入力端に作られる信号の位相を説明するための説明図である。（ａ）～（ｃ）は、第一の実施形態の低入力インピーダンス信号処理回路の入力端に作られる信号の位相を説明するための説明図である。（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態のアレイコイルに流れる電流の向きを説明するための説明図である。（ａ）～（ｃ）は、第一の実施形態の低入力インピーダンス信号処理回路の入力端に作られる信号の位相を説明するための説明図である。第一の実施形態のアレイコイルに流れる電流の向きを説明するための説明図である。（ａ）～（ｃ）は、試作した本実施形態のアレイコイルを用い、ＭＲＩ装置で実際にエコー信号を計測した結果を説明するための説明図である。第一の実施形態の変形例のアレイコイルを説明するための説明図である。（ａ）および（ｂ）は、第一の実施形態の変形例のアレイコイルを説明するための説明図である。第一の実施形態の変形例のアレイコイルを説明するための説明図である。第一の実施形態の変形例のアレイコイルを説明するための説明図である。（ａ）～（ｃ）は、第一の実施形態の変形例のアレイコイルの動作を説明するための説明図である。第二の実施形態のアレイコイルを説明するための説明図である。第一および第二の実施形態の変形例のアレイコイルを説明するための説明図である。

　＜＜第一の実施形態＞＞
　本発明の第一の実施形態を説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは、特に断らない限り、同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

　［ＭＲＩ装置構成］
　まず、本実施形態のＭＲＩ装置の全体構成について図１（ａ）および図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、本実施形態のＭＲＩ装置の外観図である。

　図１（ａ）は、ソレノイドコイルで静磁場を生成するトンネル型磁石を用いた水平磁場方式のＭＲＩ装置１００である。磁場方向はトンネルの軸方向である。図１（ｂ）は、開放感を高めるために磁石を上下に二つに分離したハンバーガー型（オープン型）の垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１である。磁場方向は一方の磁石からもう一方の磁石の方向である。これらのＭＲＩ装置１００、１０１は、検査対象（被検体）１０３を載置するテーブル１０２を備える。なお、これらの図に記載のＭＲＩ装置は、一例であり、本実施形態のＭＲＩ装置はこれらの形態に限定されるものではない。

　本実施形態では、上記水平磁場方式のマグネット１１０を備えるＭＲＩ装置１００、および、垂直磁場方式のマグネット１１１を備えるＭＲＩ装置１０１のみならず、装置の形態やタイプを問わず、公知の各種のＭＲＩ装置を用いることができる。以下、本実施形態では、水平磁場方式のマグネット１１０を有するＭＲＩ装置１００を例にあげて説明する。

　また、全実施形態の説明および全図において、静磁場方向をｚ軸方向、それに垂直な２方向を、それぞれｘ軸方向およびｙ軸方向とする座標系０９０を用いる。

　図２は、ＭＲＩ装置１００の概略構成を示すブロック図である。本図に示すように、ＭＲＩ装置１００は、水平磁場方式のマグネット１１０、傾斜磁場コイル１３１、送信ＲＦコイル１５１、受信ＲＦコイル１６１と、傾斜磁場電源１３２と、シムコイル１２１、シム電源１２２と、高周波磁場発生器１５２と、受信器１６２と、磁気結合防止回路駆動装置１８０と、計算機（ＰＣ）１７０と、シーケンサ１４０と、表示装置１７１と、を備える。なお、１０２は、検査対象１０３を載置するテーブルである。

　傾斜磁場コイル１３１は、傾斜磁場電源１３２に接続され、傾斜磁場を発生させる。シムコイル１２１は、シム電源１２２に接続され、磁場の均一度を調整する。送信ＲＦコイル１５１は、高周波磁場発生器１５２に接続され、検査対象１０３に高周波磁場を照射（送信）し、ＸＹ面に回転磁場を生成する。受信ＲＦコイル１６１は、受信器１６２に接続され、検査対象１０３からＸＹ面に生成される核磁気共鳴信号を受信する。磁気結合防止回路駆動装置１８０は、磁気結合防止回路（後述）に接続される。なお、磁気結合防止回路は、送信ＲＦコイル１５１および受信ＲＦコイル１６１にそれぞれ接続される、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との間の磁気結合を防止する回路である。

　シーケンサ１４０は、傾斜磁場電源１３２、高周波磁場発生器１５２、磁気結合防止回路駆動装置１８０に命令を送り、それぞれ動作させる。命令は、計算機（ＰＣ）１７０からの指示に従って送出する。また、計算機（ＰＣ）１７０からの指示に従って、受信器１６２で検波の基準とする磁気共鳴周波数をセットする。例えば、シーケンサ１４０からの命令に従って、高周波磁場が、送信ＲＦコイル１５１を通じて検査対象１０３に照射される。高周波磁場を照射することにより検査対象１０３から発生する核磁気共鳴信号は、受信ＲＦコイル１６１によって検出され、受信器１６２で検波が行われる。

　計算機（ＰＣ）１７０は、ＭＲＩ装置１００全体の動作の制御、各種の信号処理を行う。例えば、受信器１６２で検波された信号をＡ／Ｄ変換回路を介して受信し、画像再構成などの信号処理を行う。その結果は、表示装置１７１に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体に保存される。また、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するようシーケンサ１４０に命令を送出させる。さらに、静磁場均一度を調整する必要があるときは、シーケンサ１４０により、シム電源１２２に命令を送り、シムコイル１２１に静磁場均一度を調整させる。

　［送信ＲＦコイルおよび受信ＲＦコイルの概要］
　次に、本実施形態の送信ＲＦコイル１５１および受信ＲＦコイル１６１の詳細を説明する。本実施形態では、一例として、送信ＲＦコイル１５１として鳥かご型形状を有するＲＦコイル（鳥かご型ＲＦコイル）３００を使用し、受信ＲＦコイル１６１としてループ形状を有するＲＦコイル（表面コイル）を二つ並べたアレイコイル４００を使用する場合を例にあげて説明する。

　送信ＲＦコイル１５１として用いる鳥かご型ＲＦコイル３００の共振周波数は、励起対象元素の共鳴周波数に調整される。本実施形態では、水素原子核の励起が可能な、水素原子核の磁気共鳴周波数に調整される。受信ＲＦコイル１６１として用いるアレイコイル４００は、鳥かご型ＲＦコイル３００が励起可能な元素の核磁気共鳴信号を検出可能に調整される。

　なお、送信ＲＦコイル１５１として用いるコイルは、上述の鳥かご型ＲＦコイル３００に限定されない。ＸＹ面に振動磁場もしくは回転磁場を生成し、磁気共鳴信号を発生できるＲＦコイルであれば良い。

　［送信ＲＦコイルおよび受信ＲＦコイルの配置および接続態様］
　まず、送信ＲＦコイル１５１として用いる鳥かご型ＲＦコイル３００および受信ＲＦコイル１６１として用いるアレイコイル４００の配置と、鳥かご型ＲＦコイル３００、アレイコイル４００、高周波磁場発生器１５２、受信器１６２、および、磁気結合防止回路駆動装置１８０の接続態様とを、図３を用いて説明する。

　本図に示すように、鳥かご型ＲＦコイル３００は、その軸が、マグネット１１０の中心軸と同軸となるよう配置される。そして、アレイコイル４００は、鳥かご型ＲＦコイル３００内に配置される。また、上述のように、鳥かご型ＲＦコイル３００は、高周波磁場発生器１５２に接続される。また、アレイコイル４００は、受信器１６２に接続される。

　さらに、本実施形態では、鳥かご型ＲＦコイル３００は、アレイコイル４００との磁気結合を防止する磁気結合防止回路２１０を備える。この磁気結合防止回路２１０は、送信ＲＦコイル１５１（鳥かご型ＲＦコイル３００）と、受信ＲＦコイル１６１（アレイコイル４００）との間の磁気結合を防止する回路であり、送受間磁気結合防止回路２１０と呼ぶ。この送受間磁気結合防止回路２１０は、鳥かご型ＲＦコイル３００の直線導体（後述する）に直列に挿入される。

　アレイコイル４００は、鳥かご型ＲＦコイル３００との磁気結合を防止する磁気結合防止回路２２０を備える。磁気結合防止回路２２０も、送信ＲＦコイル１５１（鳥かご型ＲＦコイル３００）と、受信ＲＦコイル１６１（アレイコイル４００）との間の磁気結合を防止する送受間磁気結合防止回路である。この送受間磁気結合防止回路２２０は、アレイコイル４００を構成する各表面コイルに直列に挿入される。

　磁気結合防止回路駆動装置１８０は、これらの送受間磁気結合防止回路２１０および送受間磁気結合防止回路２２０にそれぞれ接続される。

　［鳥かご型ＲＦコイル］
　次に、本実施形態の送信ＲＦコイル１５１として用いる鳥かご型ＲＦコイル３００について図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００は、上述のように励起対象元素の共鳴周波数（磁気共鳴周波数）が共振周波数となるよう調整され、ＸＹ面に当該磁気共鳴周波数の高周波磁場を照射し、回転磁場を生成する。以後、照射する高周波磁場の磁気共鳴周波数をｆ_０と呼ぶ。

　図４（ａ）は、本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００は、複数の直線導体３０１と、各直線導体３０１の端部を接続する端部導体３０２と、端部導体３０２に挿入されるキャパシタ３０３と、を備える。上述の送受間磁気結合防止回路２１０は、各直線導体３０１に直列に挿入される。

　また、本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００は、二つの入力ポート３１１、３１２を備える。第一の入力ポート３１１と第二の入力ポート３１２とには、位相が９０度異なった送信信号が入力され、効率よく被検体１０３に高周波磁場が加えられるよう構成される。

　［送受間磁気結合除去］
　図４（ｂ）は、鳥かご型ＲＦコイル３００の直線導体３０１に挿入される送受間磁気結合防止回路２１０の構成および磁気結合防止回路駆動装置１８０との接続を説明するための図である。

　送受間磁気結合防止回路２１０は、ＰＩＮダイオード２１１と制御用信号線２１２とを備える。ＰＩＮダイオード２１１は、直線導体３０１に直列に挿入され、制御用信号線２１２はＰＩＮダイオード２１１の両端に接続される。制御用信号線２１２は、磁気結合防止回路駆動装置１８０に接続される。制御用信号線２１２には、高周波の混入を避けるためチョークコイルが挿入される。

　ＰＩＮダイオード２１１は、通常は高抵抗（オフ）を示し、ＰＩＮダイオード２１１の順方向に流れる直流電流の値が一定値以上となると概ね導通状態（オン）となる特性を持つ。本実施形態ではこの特性を利用し、磁気結合防止回路駆動装置１８０から出力される直流電流によりＰＩＮダイオード２１１のオン／オフを制御する。すなわち、高周波信号送信時には、ＰＩＮダイオード２１１を導通状態とする制御電流を流し、鳥かご型ＲＦコイル３００を送信ＲＦコイル１５１として機能させる。また、核磁気共鳴信号受信時には、制御電流を停止し、鳥かご型ＲＦコイル３００を高インピーダンス化し、開放状態とする。

　このように、本実施形態では、磁気結合防止回路駆動装置１８０からの直流電流（制御電流）の供給を制御することにより、高周波信号送信時には鳥かご型ＲＦコイル３００を送信ＲＦコイル１５１として機能させ、核磁気共鳴信号受信時には、開放状態として受信ＲＦコイル１６１であるアレイコイル４００との磁気結合を除去する。

　［アレイコイル］
　次に、本実施形態の受信ＲＦコイル１６１として用いるアレイコイル４００について、図５（ａ）から図８（ｃ）を用いて説明する。上述のように、本実施形態のアレイコイル４００は、２つのサブコイル４１０を備える。２つのサブコイル４１０は、それぞれが核磁気共鳴信号の受信が可能なもので、それぞれが１つのチャンネルとして機能する。

　図５（ａ）は、本実施形態のアレイコイル４００の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態のアレイコイル４００を構成する２つのサブコイル４１０を、それぞれ、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂと呼ぶ。第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂは、それぞれ、平面上に構成されたループを有する表面コイルである。また、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂは、それぞれ、核磁気共鳴信号を受信する。受信した信号は、受信器１６２に送られる。

　以下、アレイコイル４００を構成する各サブコイル４１０の構成要素について、特にサブコイル４１０毎に区別する必要がない場合は、符号の最後の英文字を省略する。

　第一のサブコイル４１０Ａは、核磁気共鳴信号（高周波信号）を受信するループコイル部４２０（第一のループコイル部４２０Ａ）と、ループコイル部４２０Ａで検出した高周波信号が入力される低（入力）インピーダンス信号処理回路４３０（第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａ）と、ループコイル部４２０と低入力インピーダンス信号処理回路４３０とを接続する磁気結合調整部４４１（第一の磁気結合調整部４４１Ａ）と、を備える。磁気結合調整部４４１は、キャパシタもしくはインダクタの少なくとも一方から構成される。

　第一のループコイル部４２０Ａのループ部分（第一のループ４２１Ａ）は、導体で形成される。そして、第一のループコイル部４２０Ａは、第一のループ４２１Ａのインダクタ成分に対して並列に挿入されるキャパシタ４２４Ａを備える。このインダクタ成分とキャパシタ４２４Ａとは、並列共振回路を構成する。このキャパシタ４２４Ａを、他のキャパシタと区別するため、第一の並列キャパシタ４２４Ａと呼ぶ。

　また、第一のループ４２１Ａには、共振周波数を調整するキャパシタ４２２Ａと、送受間磁気結合防止回路２２０とが直列に挿入される。このキャパシタ４２２Ａを、他のキャパシタと区別するため、第一の直列キャパシタ４２２Ａと呼ぶ。なお、ここでは、第一の直列キャパシタ４２２Ａを２つ備える場合を例示するが、第一の直列キャパシタ４２２Ａの数は１以上であればよい。

　このように、本実施形態の第一のサブコイル４１０Ａは、調整用の回路素子として、第一の磁気結合調整部４４１Ａと、第一のループ４２１Ａのインダクタ成分に対して直列に挿入される第一の直列キャパシタ４２２Ａと、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、第一のループコイル部４２０Ａを並列共振回路とする第一の並列キャパシタ４２４Ａと、を備える。

　低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａは、ループコイル部４２０Ａ側（入力側）に２つ、反対側（出力側）に２つそれぞれ端子を備える。ループコイル部４２０Ａ側（入力側）の一方の端子は、磁気結合調整部４４１Ａを介してループコイル部４２０Ａの並列キャパシタ４２４Ａの一方の端に接続される。入力側の他方の端子は、直接、ループコイル部４２０Ａの並列キャパシタ４２４Ａの他方の端に接続される。低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａのループコイル部４２０Ａと反対側（出力側）の一方の端子は、受信器１６２に同軸ケーブルを介して接続される。また、出力側の他方の端子は、同軸ケーブルを介してアース４９０に接続される（接地される）。

　なお、送受間磁気結合防止回路２２０は、送信ＲＦコイル１５１である鳥かご型ＲＦコイル３００との間の磁気結合を除去する。

　第二のサブコイル４１０Ｂも第一のサブコイル４１０Ａと同様の構成を有する。すなわち、第二のサブコイル４１０Ｂは、並列共振回路である第二のループコイル部４２０Ｂと、第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂと、第二のループコイル部４２０Ｂと第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとを接続する第二の磁気結合調整部４４１Ｂと、を備える。また、第二のループコイル部４２０Ｂは、導体で形成されるループ（第二のループ４２１Ｂ）と、第二のループ４２１Ｂのインダクタ成分に対して直列に挿入される第二の直列キャパシタ４２２Ｂと、当該インダクタ成分に対して直列に挿入され、第二のループコイル部４２０Ｂを並列共振回路とする第二の並列キャパシタ４２４Ｂと、を備える。

　また、第二のサブコイル４１０Ｂにおいても、低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂのループコイル部４２０Ｂ側（入力側）の２つの端子は、一方のみ磁気結合調整部４４１Ｂを介し、それぞれ、並列キャパシタ４２４Ｂの両端に接続される。また、反対側（出力側）の２つの端子の一方は、同軸ケーブルを介して受信器１６２に、他方は、同軸ケーブルを介してアース４９０に接続される（接地される）。

　送受間磁気結合防止回路２２０による送信ＲＦコイル１５１（鳥かご型ＲＦコイル３００）と受信ＲＦコイル１６１（アレイコイル４００）との間の磁気結合除去について説明する。図５（ｂ）は、ループ４２１に挿入される送受間磁気結合防止回路２２０の構成、および当該送受間磁気結合防止回路２２０と磁気結合防止回路駆動装置１８０との接続を説明するための図である。

　送受間磁気結合防止回路２２０は、ＰＩＮダイオード２２１とインダクタ２２２と制御用信号線２２３とを備える。

　ＰＩＮダイオード２２１とインダクタ２２２とは直列に接続され、キャパシタ４２３に並列に接続される。なお、キャパシタ４２３は、ループ４２１に挿入されるキャパシタである。また、ＰＩＮダイオード２２１の両端には制御用信号線２２３が接続される。そして、制御用信号線２２３は磁気結合防止回路駆動装置１８０に接続される。制御用信号線２２３には高周波の混入を避けるためチョークコイルが挿入されている（不図示）。インダクタ２２２とキャパシタ４２３とは、受信する核磁気共鳴信号の周波数で並列共振するように調整される。

　並列共振回路は、一般に共振周波数で高インピーダンス（高抵抗）となる特性を持つ。よって、ＰＩＮダイオード２２１に電流が流れると、ＰＩＮダイオード２２１はオンになり、ループ４２１のキャパシタ４２３は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ２２２と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。従って、受信する核磁気共鳴信号の周波数で、ループコイル部４２０は、その一部が高インピーダンスとなり、開放状態となり、そのループコイル部４２０を有するサブコイル４１０も開放状態となる。

　このように、ＰＩＮダイオード２２１に電流が流れてオンとなることによって、各サブコイル４１０Ａおよび４１０Ｂと鳥かご型ＲＦコイル３００との磁気結合は除去される。従って、各サブコイル４１０をコイル素子とするアレイコイル４００と鳥かご型ＲＦコイル３００との磁気結合は除去される。

　なお、サブコイル４１０に挿入される送受間磁気結合防止回路２２０の数はこれに限定されない。各ループ４２１に、二つ以上挿入されても良い。複数挿入することで、アレイコイル４００と鳥かご型ＲＦコイル３００との磁気結合を、十分に低下させることができる。

　また、送受間磁気結合防止回路２２０の構成は、上記構成に限定されない。例えば、図５（ｃ）に示す送受信間磁気結合防止回路２２０ｍの変形例のように、ＰＩＮダイオード２２１の代わりに、クロスダイオード２２１ｍを用いてもよい。これにより、ループ４２１を構成する導体に大きな信号が流れた場合、クロスダイオード２２１ｍはオンになり、ループ４２１のキャパシタ４２３は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ２２２と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。この場合、磁気結合防止回路駆動装置１８０は備えなくてもよい。

　［各サブコイルの配置および調整］
　本実施形態のアレイコイル４００では、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂは、それぞれ、核磁気共鳴信号を受信可能なように調整される。そして、第一のサブコイル４１０Ａは、当該第一のサブコイル４１０Ａ単独の共振周波数が送受信対象の核磁気共鳴信号の周波数である核磁気共鳴周波数とは異なるように調整される。また、第一のサブコイル４１０Ａは、第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合可能な位置もしくは構成で配置され、意図的に第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合することにより、前記第一のループ４２１Ａと前記第二のループ４２１Ｂとに、それぞれ、周回する電流経路が形成されるとともに核磁気共鳴周波数で共振するよう、調整される。具体的には、サブコイル４１０Ａ単独の共振周波数特性が、第二のサブコイル４１０Ｂの有無で変化する位置に配置され、調整される。

　　［配置］
　また、第一のサブコイル４１０Ａのループコイル部４２０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂのループコイル部４２０Ｂとは、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとの間の空間内に生成される回転磁場（核磁気共鳴信号）を高周波信号として検出可能な位置にそれぞれ配置される。

　このとき、アレイコイル４００では、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとは、磁気結合が可能な位置に配置される。すなわち、第一のサブコイル４１０Ａのループコイル部４２０Ａと、第二のサブコイル４１０Ｂのループコイル部４２０Ｂとが、略同一平面上に配置され、かつ、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂが作る磁場が互いに干渉しうる位置に配置される。なお、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとの磁気結合が生じる位置であればコイルエレメントの一部を重ね合わせるような配置でもよい。

　このような配置の具体例を、図６（ａ）および図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）および図６（ｂ）は、本実施形態の受信ＲＦコイル１６１として用いられるアレイコイル４００を構成する第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂの配置を説明するための図である。

　図６（ａ）では、座標系０９０に示す通り、紙面縦方向をｘ軸方向、横方向をｙ軸方向、紙面に垂直方向をｚ軸方向とする。また、図６（ｂ）では、座標系０９０に示す通り、紙面縦方向をｚ軸方向、横方向をｘ軸方向、垂直方向をｙ軸方向とする。

　図６（ａ）および図６（ｂ）に示す通り、本実施形態では、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂは、それぞれのループコイル部４２０のループ４２１が形成する面が、静磁場方向（ｚ軸方向）に垂直な面に比較的近い面となるよう配置される場合を例にあげて説明する。また、ループコイル部４２０のループ４２１を円形とする。また、図６（ａ）に示す通り、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとは、図中、両者の間に引いた線９０２に線対称に配置されているものとする。

　例えば、第一のループコイル部４２０Ａおよび第二のループコイル部４２０Ｂそれぞれのループ４２１Ａ、４２１Ｂの直径を１００ｍｍとする。この場合、磁気結合が生じる距離、位置として、第一のサブコイル４１０Ａは、ｘｙ面から、ｙ軸を回転軸として、ｘｙ面から２０度、反時計回りに回転させた面に配置され、第二のサブコイル４１０Ｂは、ｘｙ面から、ｙ軸を回転軸として２０度時計回りに回転させた面に配置される。また、２つのサブコイル４１０の、各円形ループ４２１の円の原点間距離は１３２ｍｍとする。

　なお、２つのサブコイル４１０Ａが、磁気結合が生じる位置関係に配置された場合の、相互インダクタンスの大きさＭは、以下の式（１）で表される。

ｋは、磁気結合係数であり、第一のサブコイル４１０Ａが作る磁束のうち第二のサブコイル４１０Ｂと結合する割合を示す値である。磁気結合係数ｋは、０から１の値を取る。また、Ｌ_１１は、第一のサブコイル４１０Ａのループ４２１Ａのインダクタ成分の大きさである。Ｌ_２１は第二のサブコイル４１０Ｂのループ４２１Ｂのインダクタ成分の大きさである。

　なお、図６（ａ）では、第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａ、第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとして、低入力インピーダンス信号増幅器４３１Ａ、４３１Ｂを用いる場合を例示する。

　なお、低入力インピーダンス信号処理回路４３０として、低入力インピーダンス信号増幅器４３１を用いることにより、ループコイル部４２０が検出した信号をすぐに増幅することができるため、ノイズの少ないデータを取得できる。低入力インピーダンス信号増幅器４３１の入力インピーダンスの大きさは２Ωのものを用いた。なお、低入力インピーダンス信号処理回路４３０は、低入力インピーダンスの信号増幅器４３１に限定されない。

　　［回路素子の調整］
　次に、アレイコイル４００の各回路素子の調整について説明する。以下の説明では、受信時の動作を主眼に置いて説明する。本実施形態では送受間磁気結合防止回路２１０、２２０を用いて、上述の手法で送信ＲＦコイル１５１と、受信ＲＦコイル１６１との間の磁気結合を除去する。ここでは、送信ＲＦコイル１５１は常に開放状態とし、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との磁気結合の除去についての説明は省略する。

　本実施形態のアレイコイル４００の第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂは、第一の磁気結合調整部４４１Ａ、前記第二の磁気結合調整部４４１Ｂ、第一の直列キャパシタ４２２Ａ、４２３Ａ、第二の直列キャパシタ４２２Ｂ、４２３Ｂ、第一の並列キャパシタ４２４Ａおよび第二の並列キャパシタ４２４Ｂの値を調整することにより、上記機能を実現する。

　［並列共振回路の特性原理］
　各回路素子の調整の説明に先立ち、一般の並列共振回路の動作を説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）は、並列共振回路の動作を説明するための図である。

　並列共振回路５００は、図７（ａ）に示すように、インダクタ５０２（Ｌ）とキャパシタ５０１（Ｃ）とが並列に接続される。並列共振回路５００に印加される電圧の周波数をｆ、角周波数をω（ω＝２πｆ）とすると、並列共振回路５００の両端のインピーダンスＺは、以下の式（２）で表される。

　インピーダンスＺは、印加する周波数ｆに依存して図７（ｂ）に示すように変化し、周波数ｆ＝ｆ_Ｒで共振する。すなわち、並列共振回路５００の両端のインピーダンスＺは周波数ｆ_Ｒで最大となる。

　並列共振回路５００の共振周波数ｆ_Ｒより低い各周波数（ｆ＜ｆ_Ｒ）では、インピーダンスＺは、式（３）で表され、並列共振回路５００は、誘導性リアクタンス（インダクタ）として動作する。

ここで、並列共振回路５００の見かけのインダクタンスの値Ｌ’は、式（４）で表される。

　一方、並列共振回路５００の共振周波数ｆ_Ｒより高い各周波数（ｆ＞ｆ_Ｒ）では、インピーダンスＺは、式（５）で表され、並列共振回路５００は、容量性リアクタンス（キャパシタ）として動作する。

ここで、並列共振回路５００の見かけのキャパシタンスの値Ｃ’は、式（６）で表される。

　このように、並列共振回路５００は、印加する電圧の周波数ｆに応じて、その共振周波数ｆ_Ｒを境に異なる動作をする。本実施形態では、並列共振回路５００のこの性質を利用し、アレイコイル４００の各回路素子を調整する。

　以下、本実施形態のアレイコイル４００の各回路素子の調整を、アレイコイル４００の等価回路を用いて説明する。

　図８（ａ）は、本実施形態のアレイコイル４００の等価回路６００である。本図において、インダクタ６２１Ａの値Ｌ_１１は、第一のループ４２１Ａのインダクタ成分であり、直列キャパシタ６２２Ａの値Ｃ_１１は、第一のループ４２１Ａに挿入される直列キャパシタ（４２２Ａ、４２３Ａ）の合成値である。同様に、インダクタ６２１Ｂの値Ｌ_２１は、第二のループ４２１Ａのインダクタ成分であり、直列キャパシタ６２２Ｂの値Ｃ_２１は、第二のループ４２１Ｂに挿入される直列キャパシタ（４２２Ｂ、４２３Ｂ）の合成値である。

　また、並列キャパシタ６２４Ａの値Ｃ_１４は、並列キャパシタ４２４Ａの値であり、並列キャパシタ６２４Ｂの値Ｃ_２４は、並列キャパシタ４２４Ｂの値である。

　磁気結合調整部４４１には、インダクタを用いる。インダクタ６４１Ａの値Ｌ_１２は、第一の磁気結合調整部４４１Ａのインダクタの値である。インダクタ６４１Ｂの値Ｌ_２２は、第二の磁気結合調整部４４１Ｂのインダクタの値である。なお、本実施形態では磁気結合調整部４４１にインダクタを用いたがこれに限定されない。通常、並列キャパシタ６２４と磁気結合調整部４４１とは、導体で接続される。当該導体もインダクタ成分を有するため、更にインダクタを追加しなくても、並列キャパシタ６２４と、磁気結合調整部４４１と、それらを接続する導体のインダクタ成分とで並列共振回路が形成される。この並列共振回路の共振周波数を何らかの方法で調整できれば、磁気結合調整部４４１はキャパシタであってもよい。またキャパシタとインダクタの並列回路でもよい。なお、以下の説明では、説明簡略化のため、並列キャパシタ６２４と磁気結合調整部４４１とを接続する導体のインダクタ成分は無いものとする。

　インピーダンス６３２Ａの値Ｚ_１１は、第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａとして用いる、低入力インピーダンス信号増幅器４３１Ａの入力インピーダンスの値である。インピーダンス６３２Ｂの値Ｚ_２１は、第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとして用いる低入力インピーダンス信号増幅器４３１Ｂの入力インピーダンスの値である。なお、これらのインピーダンスＺ_１１、Ｚ_２１は、十分に低い入力インピーダンスであるため、以降０Ω（短絡回路）として考える。

　相互インダクタンスＭは、第一のループコイル部４２０Ａ（６２０Ａ）と第二のループコイル部４２０Ｂ（６２０Ｂ）との相互インダクタンスの値である。

　また、検出する核磁気共鳴信号の周波数（核磁気共鳴周波数）をｆ_０とする。第一のサブコイル４１０Ａ（６１０Ａ）単体での共振周波数をｆ_１０、第二のサブコイル４１０Ｂ（６１０Ｂ）単体での共振周波数をｆ_２０とする。並列共振回路である第一のループコイル部４２０Ａ（６２０Ａ）の共振周波数をｆ_１２、第二のループコイル部４２０Ｂ（６２０Ｂ）の共振周波数をｆ_２２とする。

　さらに、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように配置されたとき、信号受信時の、第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａ（６３１Ａ）から見た、この第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａ（６３１Ａ）を除いた第一のサブコイル４１０Ａ（６１０Ａ）（以下、第一の共振部と呼ぶ。）の共振周波数をｆ_１１、第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂ（６３１Ａ）から見た、この第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａ（６３１Ａ）を除いた第二のサブコイル４１０Ｂ（６１０Ｂ）（以下、第二の共振部と呼ぶ。）の共振周波数をｆ２１とする。

　本実施形態のアレイコイル４００の各回路素子は、以下の式（７）～式（１０）を満たすよう調整される。
　　　ｆ_１１＝ｆ_２２＝ｆ_２０＝ｆ_０　・・・（７）
　　　ｆ_１０≠ｆ_０　・・・（８）

　式（９）に従って、各回路素子を調整することにより、第二のサブコイル４１０Ｂ（６１０Ｂ）の調整インダクタ４４１Ｂ（６４１Ｂ）と並列キャパシタ４２４Ｂ（６２４Ｂ）とによる並列共振回路（以下、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路と呼ぶ。）の共振周波数は、核磁気共鳴周波数ｆ_０とは異なるものとなる。従って、信号受信時は、第二のサブコイル４１０Ｂのキャパシタ４２４Ｂの両端は高抵抗とならず、第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合する。

　上記調整後の第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａ（６３１Ａ）を除いた第一のサブコイル４１０Ａ（第一の共振部）の等価回路６０１を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示す等価回路は、上記調整により、第一のループコイル部４２０Ａと第二のループコイル部４２０Ｂとが磁気結合した状態の第一の共振部の等価回路であり、第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａ（６３１Ａ）から見た等価回路である。

　すなわち、信号受信時、第一のサブコイル４１０Ａの第一の共振部は、図８（ｂ）に示すように、第一のループ４２１Ａのインダクタ成分（Ｌ_１１）と第二のループ４２１Ｂのインダクタ成分（Ｌ_２１）とが磁気結合により結合した回路６０１となる。

　本図において、インダクタ６２７は、相互インダクタンスＭ、インダクタ６２６Ａの値Ｌ_１１－Ｍおよびインダクタ６２６Ｂの値Ｌ_２１－Ｍは、それぞれ、ループ４２１のインダクタ成分から相互インダクタンスＭを除いたものである。

　また、式（１０）に従って、各回路素子を調整することにより、第一のサブコイル４１０Ａ（６１０Ａ）の調整インダクタ４４１Ａ（６４１Ａ）と並列キャパシタ４２４Ａ（６２４Ａ）とによる並列共振回路（以下、Ｌ_１２Ｃ_１４共振回路と呼ぶ。）の共振周波数は、核磁気共鳴周波数ｆ_０となる。従って、信号受信時は、第一のサブコイル４１０Ａのキャパシタ４２４Ａの両端は高抵抗となる。故に、第二のサブコイル４１０Ｂは、第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合しない。

　式（１０）に従って調整された場合の、第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂ（６３１Ｂ）からみた、当該低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂ（６３１Ｂ）を除いた第二のサブコイル４１０Ｂ（第一の共振部）の等価回路６０２を図８（ｃ）に示す。

　第一のサブコイル４１０Ａは、信号受信時に、第一のサブコイル４１０Ｂと磁気結合を防止するよう調整される。従って、信号受信時、第二のサブコイル４１０Ｂの共振部は、図８（ｃ）に示すように、第二のサブコイル４１０Ｂ単体の場合と同じ回路６０２となる。

　また、式（８）に従って、各回路素子を調整することにより、第一のサブコイル４１０Ａの単独の共振周波数ｆ_１０は、核磁気共鳴周波数ｆ_０とは異なるものとなる。

　そして、式（７）に従って、各回路素子を調整することにより、第二のサブコイル４１０Ｂ単独の共振周波数ｆ_２０と、信号受信時の第一の共振部の共振周波数ｆ_１１と、第二のループコイル部４２０Ｂの共振周波数ｆ_２２とが、核磁気共鳴周波数ｆ_０に等しくなる。これにより、第二のサブコイル４１０Ｂは、単独で、核磁気共鳴信号を検出可能となる。

　また、上述のように、信号受信時は、第一のサブコイル４１０Ａは、第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合する。このとき、第一の共振部の共振周波数が核磁気共鳴周波数ｆ_０に等しくなる。従って、サブコイル４１０Ａも、磁気結合した状態で、核磁気共鳴信号を検出できる。

　なお、調整は、上述のように、直列キャパシタ６２２、並列キャパシタ６２４、および、調整インダクタ６４１の値により行う。また、本実施形態では、ループ４２１のインダクタ６２１の値は、ループ４２１の形状で定まるため、変更できない。また、相互インダクタンスの値Ｍは、形状と配置関係により定まる。

　　［信号受信時の位相調整］

　また、本実施形態のアレイコイル４００では、ループコイル部４２０と低インピーダンス信号処理回路４３０とは、第二のループコイル部４２０Ｂが単独で被検体の関心領域に生成する回転磁場と、第一のループコイル部４２０Ａが第二のループコイル部４２０Ｂと磁気結合して被検体の関心領域に生成する回転磁場との位相差が９０度未満になるよう、接続される。

　上述のように、本実施形態のアレイコイル４００では、第二のループ４２１Ｂは、信号受信時、磁気結合による回路６０１と単独の回路６０２との２つの回路として機能する。従って、この第二のループ４２１Ｂには、磁気結合時の仮想的な回路６０１に流れる電流と、単独時の回路６０２に流れる電流とが流れる。すなわち、回路６０１に形成される第一の電流モードと回路６０２に形成される第二の電流モードとの２つの電流モードが同時に形成される。

　［接地端子決定］
　本実施形態の、ループコイル部４２０と低入力インピーダンス信号処理回路４３０との接続を決定する手法を具体例で説明する。ここでは、信号受信時に低入力信号処理回路のコイル側端子に流れる電流、すなわち、検出される信号について相反定理を用い、電流を流した場合を例に説明する。

　また、第一のサブコイル４１０Ａ内の第一のループ４２１Ａと第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａとの接続を基準とし、上述の接続調整は、第二のサブコイル４１０Ｂ内の第二のループ４２１Ｂと第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとで行うものとする。

　まず、図９（ａ）に示すように、第二のループ４２１Ｂと第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとが接続されているものとする。すなわち、第一のループ４２１Ａと第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａとの接続に対し、第二のループ４２１Ｂと第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとが、本図において、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとの間に示した点９０１に点対称に接続されているものとする。以下、この接続態様を順接続と呼ぶ。

　＜前提その１＞
　図１０（ａ）に、被検体と第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂと静磁場方向の関係を示す（図６（ｂ）と同様）。この配置は、コイルのループ面が、静磁場方向と垂直な面にほぼ平行な配置である。

　図９（ａ）に示すような順接続となっている場合、第一のループ４２１Ａおよび第二のループ４２１Ｂとグラウンド４９０（基準電位）との関係は等しいため、同じ電圧がかかり、ともに右回りの電流Ｉ_１、Ｉ_３が流れる。ここで、第一のサブコイル４１０Ａが第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合することで、第一のループ４２１Ａには右回りの電流Ｉ_１が、第二のループ４２１Ｂには左回りの電流Ｉ_２が流れ、回路６０１としては、蝶型の電流が流れるよう、各回路素子が調整されるものとする。この場合、電流Ｉ_１とＩ_２との位相差は略１８０度（＜１８０度）となる。

　この場合、第二のループ４２１Ｂには、図９（ａ）に実線で示す単独時の電流モード４７１と、破線で示す磁気結合時の電流モード４７２とが形成される。図９（ａ）に示すように、第二のループ４２１Ｂにおいて、単独時の電流モード４７１と磁気結合時の電流モード４７２とは、ほぼ逆向きの流れとなる。

　このときの、各電流モード４７１、４７２が第二のループ４２１Ｂに流れる信号電流の位相を、図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）は、位相を、複素平面で示した図である。ここでは、磁気結合時の第一の電流モード４７１により第二のループ４２１Ｂに流れる電流Ｉ_２の位相θ１を０（基準）とする。

　上述のように、磁気結合時の電流モード４７２は、第二のループ４２１Ｂにおいては、左回りの電流である。第一の電流モード４７１による電流Ｉ_２の位相θ１を０とすると、単独時の電流モード４７２が第二のループ４２１Ｂに作る信号（電流Ｉ_３）の位相θ２は、α（略１８０度）となる。

　従って、第二のループ４２１Ｂにおいては、これら電流（Ｉ_２とＩ_３）の向きは、ほぼ逆となる。このとき、第二のループ４２１Ｂに流れるＩ_２が被検体１０３の関心領域（例えば被検体１０３の中心）ＸＹ面に作る回転磁場の位相と、Ｉ_３が同関心領域のＸＹ面に作る回転磁場の位相との関係を、図１０（ｃ）に示す。Φ１は、Ｉ_２による第一の電流モードが作る関心領域での回転磁場の位相であり、ここでは基準の位相とする。Φ２は、Ｉ_３による第二の電流モードが作る関心領域での回転磁場の位相であり、Φ１とはほぼ１８０度異なる。

　この場合、本図に示すとおり、磁場の向きがほぼ逆向きとなるため、生成される合成磁場には打ち消し合いが生じる。すなわち、相反定理から、実際に信号を検出する第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂの入力端に流れる電流は低くなり、受信感度は低下する。

　そのため、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、第二のループ４２１Ｂと第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとの接続を、順接続とは逆にする（以下、逆接続と呼ぶ）。すなわち、第一の並列キャパシタ４２４Ｂの両端の接続を、逆にする。つまり、グランド（基準電位）を逆にする。これにより、第二の電流モード４７２の位相θ２２は反転（プラス１８０度回転）し、図１０（ｄ）に示す通りとなる。

　図１０（ｅ）に示すように、第二のループ４２１Ｂに流れるＩ_２がＸＹ面に作る回転磁場の位相Φ１と、Ｉ_３がＸＹ面に作る回転磁場の位相Φ２２がほぼ同じ向き（位相差で９０度以下）となるため、磁場の打ち消し合いが低下する。すなわち、相反定理から、実際に信号を検出する第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂの入力端に流れる電流は大きくなり、受信感度は向上する。

　＜前提その２＞
　図１１（ａ）に、被検体と第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂと静磁場方向の関係を示す。この配置は、コイルのループ面が、静磁場方向と平行な面（ｘ－ｚ面）にほぼ平行な配置である。

　図９（ａ）に示すような順接続となっている場合、第一のループ４２１Ａおよび第二のループ４２１Ｂとグラウンド４９０（基準電位）との関係は等しいため、同じ電圧がかかり、ともに右回りの電流Ｉ_１、Ｉ_３が流れる。ここで、第一のサブコイル４１０Ａが第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合することで、第一のループ４２１Ａに右回りの電流Ｉ_１に対し、第二のループ４２１Ｂには左回りの電流Ｉ_２が流れ、回路６０１としては、蝶型の電流が流れるよう、各回路素子が調整されるものとする。この場合、電流Ｉ_１とＩ_２との位相差は略１８０度（＜１８０度）となる。

　このときの、各電流モード４７１、４７２が第二のループ４２１Ｂに作る信号（電流）の位相を、図１１（ｂ）に示す。図１１（ｂ）は、位相を、複素平面で示した図である。ここでは、磁気結合時の第一の電流モード４７１が第二のループ４２１Ｂに作る信号（電流Ｉ_２）の位相θ１を０（基準）とする。

　従って、第二のループ４２１Ｂにおいては、これら電流（Ｉ_２とＩ_３）の向きは、ほぼ逆となる。このとき、第二のループ４２１Ｂに流れるＩ_２が被検体１０３の関心領域（例えば被検体１０３の中心）ＸＹ面に作る回転磁場の向きと、Ｉ_３が同関心領域のＸＹ面に作る回転磁場の向きとの関係を図１１（ｃ）に示す。Φ１は、Ｉ_２が作る第一の電流モードが作る回転磁場の位相であり、ここでは基準の位相とする。Φ２は、Ｉ_３が作る第二の電流モードが作る回転磁場の位相であり、Φ１とはほぼ同じ向き（９０度以下）となる。

　この場合、本図に示すとおり、磁場の向きがほぼ等しいため、生成される合成磁場の打ち消し合いはほとんど生じない。すなわち相反定理から、実際に信号を検出する第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂの入力端に流れる電流は大きくなり、受信感度は向上する。

　このように、図１１（ａ）に示すような配置では、順接続の時に高い感度を実現できる。すなわち、被検体と第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとで作る各電流モードが関心領域のＸＹ面に生成する回転磁場が互いに打ち消し合わないよう、第二のループ４２１Ｂと低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとの接続を行えば、効率よく信号を受信でき、感度が向上する。

　＜前提その３＞
　第二のループ４２１Ｂと第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂとが順接続された場合、信号受信時、図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、第一のループ４２１Ａおよび第二のループ４２１Ｂには、ともに右回りの電流Ｉ_１、Ｉ_３が流れ、各低入力インピーダンス信号処理回路４３０にはループに対して略プラス９０度の電流が流れるよう、各回路素子が調整されるものとする。さらに、磁気結合時は、第一のループ４２１Ａ、第二のループ４２１Ｂには共に右回りの電流Ｉ_１、Ｉ_２が流れ、回路６０１としては、第一のループ４２１Ａと第二のループ４２１Ｂとを合わせた表面コイルのような電流が流れるよう、各回路素子が調整されるものとする。この場合、電流Ｉ_１とＩ_２との位相差は略０度（＜９０度）となる。

　図１３（ａ）に被検体と第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂと静磁場方向の関係を示す。この配置は、図１１（ａ）と同様に。コイルのループ面が、静磁場方向と垂直な面にほぼ平行な配置である。

　この場合、第二のループ４２１Ｂには、図１４に実線で示す単独時の電流モード４７１と、破線で示す磁気結合時の電流モード４７２とが形成される。図１４に示すように、第二のループ４２１Ｂにおいて、単独時の電流モード４７１と磁気結合時の電流モード４７２とは、ほぼ同じ向きの流れとなる。

　このときの、各電流モード４７１、４７２によるループ４２１Ｂに流れる電流の位相を、図１３（ｂ）に示す。図１３（ｂ）は、位相を、複素平面で示した図である。ここでは、磁気結合時の第一の電流モード４７１により第二のループ４２１Ｂに流れる電流Ｉ_２の位相θ１を０（基準）とする。

　上述のように、磁気結合時の電流モード４７２は、第二のループ４２１Ｂにおいては、右回りの電流で、第一の電流モード４７１による電流Ｉ_２の位相θ１を０とすると、単独時の電流モード４７２によりループ４２１Ｂに流れる電流Ｉ_３の位相θ２は、α（略０度）となる。

　上述のように、磁気結合時の電流モード４７２は、第二のループ４２１Ｂにおいては、右回りの電流である。第一の電流モード４７１による電流Ｉ_２の位相θ１を０とすると、単独時の電流モード４７２が第二のループ４２１Ｂに作る信号（電流Ｉ_３）の位相θ２は、α（略０度）となる。

　従って、第二のループ４２１Ｂにおいては、これら電流（Ｉ_２とＩ_３）の向きは、ほぼ等しくなる。このとき、第二のループ４２１Ｂに流れるＩ_２が被検体１０３の関心領域（例えば被検体１０３の中心）ＸＹ面に作る回転磁場と、Ｉ_３が同関心領域のＸＹ面に作る回転磁場との向きの関係を、図１３（ｃ）に示す。Φ１は、Ｉ_２が作る第一の電流モードが作る回転磁場の位相であり、ここでは基準の位相とする。Φ２は、Ｉ_３が作る第二の電流モードが作る回転磁場の位相であり、Φ１とはほぼ同じ向き（９０度以下）となる。

　この場合、本図に示すとおり磁場の向きがほぼ等しいため、生成される合成磁場の打ち消し合いはほとんど生じない。すなわち、相反定理から、実際に信号を検出する第二の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂの入力端に流れる電流は大きくなり、受信感度は向上する。

　このように、図１３（ａ）に示すような配置では、順接続で高い感度を実現できる。すなわち、被検体と第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとで作る各電流モードが関心領域のＸＹ面に生成する回転磁場が互いに打ち消し合わないよう、第二のループ４２１Ｂと低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂの接続を行えば、効率よく信号を受信でき、感度が向上する。

　以上のように、配置、回路素子の値の調整、および接続することにより、各サブコイル４１０は、検出対象の核磁気共鳴信号を、それぞれ、効率よく受信できる。

　また、信号受信時、第一のサブコイル４１０Ａは、図８（ｂ）、図１２（ａ）に示すように、第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合し、広く深い感度領域を持つサブコイル４１０として機能する。さらに磁気結合調整部４４１のキャパシタもしくはインダクタの値を調整することで磁気結合の大きさを変え、感度分布を調整できる。

　一方、第二のサブコイル４１０Ｂは、第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合せず、図８（ｃ）、図１２（ｂ）に示すように、単独のサブコイル４１０として機能する。従って、信号受信時、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとは、撮影領域に対して異なる感度分布を示す。よって、多チャンネルコイルとして機能する。

　［調整例］
　以下、本実施形態の各回路素子の調整手順を、具体例で説明する。ここでは、アレイコイル４００を、水素の原子核の磁気共鳴周波数１２４ＭＨｚで共振するよう調整する（ｆ_０＝１２４ＭＨｚとする）場合を例にあげて説明する。

　また、ここでは、図８（ｂ）に示すように、第一のサブコイル４１０Ａが第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合したとき、実効的に、ループ４２１Ａとループ４２１Ｂとにより、蝶型コイルの様な電流経路が形成されるように、第一のループ４２１Ａには、右回りの電流、第二のループ４２１Ｂには左回りの電流が流れるように調整する。具体的には、本実施形態のループ４２１Ａとループ４２１Ｂとの配置では、インダクタ６４１Ｂと並列キャパシタ６２４Ｂとが作る並列共振回路（Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路）の共振周波数がｆ_０より小さくなるよう設定する。

　まず、第二のサブコイル４１０Ｂの各回路素子の調整を行う。このとき、第一のサブコイル４１０Ａのループコイル部４２０Ａは、開放状態とする。

　直列キャパシタ６２２Ｂの容量Ｃ_２１および並列キャパシタ６２４Ｂの容量Ｃ_２４の値を調整する。ここでは、図８（ｃ）に示す、等価回路６０２が、１２４ＭＨｚで共振し、インダクタ６４１Ｂと並列キャパシタ６２４Ｂとの直列回路の両端のインピーダンスが５０Ωとなるように、これらの値を調整する。

　また、同時に、インダクタ６４１Ｂの値Ｌ_２２と並列キャパシタ６２４Ｂの値Ｃ_２４は、式（９）を満たすように調整される。

　このとき、磁気結合時の電流の流れを上述のようにするため、調整インダクタ６４１Ｂと並列キャパシタ６２４Ｂとが作る並列共振回路が、キャパシタとして動作するよう、Ｌ_２２およびＣ_２４の値を決定する。これは、並列共振回路の特性原理に基づいて調整する。この並列共振回路の特性原理は後述する。具体的には、インダクタ６４１Ｂと並列キャパシタ６２４Ｂとが作る並列共振回路（Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路）の共振周波数がｆ_０より小さい値になるよう、これらの値を調整する。ｆ_０より小さい値として、例えば、９０ＭＨｚを用いる。

　次に、第一のサブコイル４１０Ａの各回路素子の調整を行う。このとき、第二のサブコイル４１０Ｂの各回路素子は、前記の通り調整してあるものとする。

　ここでは、図８（ｂ）に示す、等価回路６０１が、１２４ＭＨｚで共振し、かつ、インダクタ６４１Ａと並列キャパシタ６２４Ａ（Ｃ_１４）との直列回路の両端のインピーダンスが５０Ωとなるように、直列キャパシタ６２２Ａの値Ｃ_１１および並列キャパシタ６２４Ａの値Ｃ_１４を調整する。

　また、同時に、第二のサブコイル４１０Ｂが第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合しないようにするため、調整インダクタ６４１Ａの値Ｌ_１２および並列キャパシタ６２４Ａの値Ｃ_１４を、式（１０）を同時に満たす様に調整する。これにより、第二のサブコイル４１０Ｂから見ると、第一のサブコイル４１０Ａは、その第一のループ４２１Ａに高インピーダンスが挿入された回路と見ることができる。従って、第二のサブコイル４１０Ｂは、第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合しない。

　なお、これら第一のサブコイル４１０Ａ、第二のサブコイル４１０Ｂの調整は、必要に応じて数回繰り返しても良い。

　ｆ_０より小さい値として、９０ＭＨｚを用いた場合の、上記調整により調整されたパラメータの値は、例えば、Ｃ_１１＝７．７ｐＦ、Ｃ_１４＝１４８ｐＦ、Ｃ_２１＝９８ｐＦ、Ｃ_２４＝７．９ｐＦ、Ｌ_１２＝１１ｎＨ、Ｌ_２２＝２６ｎＨとなる。

　このように調整することで、本実施形態のアレイコイル４００は、核磁気共鳴周波数で共振し、核磁気共鳴信号を受信する。また、２つのサブコイル４１０Ａおよび４１０Ｂを磁気結合させることで、実効的にコイルの大きさを拡大し感度領域を広げる。そして、蝶型コイル、もしくは大きな表面コイルのような電流分布を構成させ、小さな二つの表面コイルのみでは得られなかった感度分布を構成し、効率よく（感度高く）信号を取得する。すなわち、トンネル型ＭＲＩ（水平磁場方式のＭＲＩ装置１００）での被検体頭頂部や、オープン型ＭＲＩ（垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１）での腹部前面など、静磁場方向とＲＦコイルの磁場の関係から、感度を高めることが困難であった領域でも、本実施形態を用いることで感度を高めることが可能となる。

　＜実験結果＞
　また、本実施形態では、上述のように、一方のループ４２１には、磁気結合時による電流モードと単独時の電流モードとの両電流モードが発生する。そして、この２つの電流モードが被検体の関心領域に作る回転磁場の位相が９０度未満になるよう、ループ４２１と低入力インピーダンス信号処理回路４３０との接続を決定する。

　この接続による効果の実験結果を以下に示す。

　図１５（ａ）～図１５（ｃ）に、試作したアレイコイル４００を用い、ＭＲＩ装置１００で実際に磁気共鳴信号を計測した結果を示す。なお、ここでは、アレイコイル４００として、一辺が１００ｍｍの正方形のサブコイル４１０を２つ作製し、それらを、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂとした。そして、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂを、上記条件で配置し、各回路素子は、上記条件で調整した。また、被検体１０３には、人体を模擬した水ファントムを用いた。

　図１５（ａ）は、上述のように第二の低入力インピーダンス信号処理回路（低入力プリアンプ）４３０Ｂ（６３１Ｂ）のグランド４９０を接続した場合の水ファントム撮像の実験結果である。すなわち、第二のサブコイル４１０Ｂにおいて、単独時の電流モード４７１と磁気結合時の電流モード４７２が被検体の関心領域に作る回転磁場の位相差が９０度未満となるよう、コイルループ４２０と低入力インピーダンス信号処理回路４３０接続した場合の結果である。

　また、図１５（ｂ）は、単独時の電流モード４７１と磁気結合時の電流モード４７２が被検体の関心領域に作る回転磁場の位相差が９０度より大きくなるようコイルループ４２０と低入力インピーダンス信号処理回路４３０を接続した場合の結果である。

　また図１５（ｃ）は、図１５（ａ）と図１５（ｂ）それぞれの、ｘ方向中心の、ｚ方向のＳＮＲラインプロファイルである。それぞれ、実線５２１は、図１５（ａ）の、破線５２２は図１５（ｂ）の同ラインプロファイルである。

　これらの図から分かるように、図１５（ｃ）に示すように、両電流モードが作る回転磁場の位相差が９０度未満になるように接続することにより、生成される磁場の打ち消し合いが低減でき、より広い感度領域と被検体１０３領域での高いＳＮＲを実現できる。

　以上説明したように、本実施形態のＭＲＩ装置１００は、静磁場を形成する静磁場形成部（マグネット１１０）と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部（傾斜磁場電源１３２と傾斜磁場コイル１３１）と、高周波磁場を生成する高周波磁場生成部（高周波磁場発生器１５２）と、前記高周波磁場を検査対象に照射する送信コイル（送信ＲＦコイル）１５１と、高周波信号である前記検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信コイル（受信ＲＦコイル）１６１と、前記検出した核磁気共鳴信号から画像を再構成する画像再構成部（計算機１７０）と、を備え、前記送信コイル１５１と前記受信コイル１６１とは、それぞれ、当該送信コイルと当該受信コイルとの間の磁気結合を防止する磁気結合防止回路２１０、２２０を備える。

　そして、前記受信コイル１６１として用いるアレイコイル４００は、それぞれ、導体で形成され、高周波信号を検出するループコイル部４２０と前記ループコイル部４２０で検出した前記高周波信号が入力される信号処理回路４３０とを有する第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂを備え、前記第一のサブコイル４１０Ａの前記ループコイル部４２０Ａと前記第二のサブコイル４１０Ｂの前記ループコイル部４２０Ｂとは、磁気的に結合するよう調整され、かつ、当該第一のサブコイル４１０Ａと当該第二のサブコイル４１０Ｂとの間に生成される高周波磁場を前記高周波信号として検出可能な位置にそれぞれ配置され、前記ループコイル部４２０と信号処理回路４３０とは、前記第一のサブコイル４１０Ａおよび前記第二のサブコイル４１０Ｂそれぞれにおいて、前記ループコイル部４２０がそれぞれ単独で被検体の関心領域に生成する第一の回転磁場と、前記ループコイル部４２０が磁気結合することで被検体の関心領域に生成する第二の回転磁場との位相差が９０度未満になるよう、接続される。

　このように、本実施形態の受信ＲＦコイル１６１に用いるアレイコイル４００によれば、磁気結合が発生した際、隣接する他のサブコイル４１０に流れる電流の影響により、自身のサブコイル４１０が作る回転磁場が打ち消されることを抑えることができる。

　また、一般に、両サブコイルに流れる電流の位相が異なる場合、両サブコイルに互いに逆向きの回転磁場が生成され、一方のサブコイルは回転磁場によって感度が上がるが、もう一方のサブコイルは回転磁場を生成したことで感度が低下する場合がある。それ故、複数のサブコイルを用いて信号を合成した場合でも、予想した感度が得られないことがある。しかしながら、本実施形態によれば、一方向のみに効率よく回転磁場が生成することが可能であるため、所望の感度を得ることができる。

　このように、本実施形態によれば、生成する回転磁場の位相差が９０度未満になる様に低入力インピーダンス信号処理回路４３０の接続態様を決定することで、二つのサブコイル４１０が同調して信号を高める。これにより、本実施形態によれば、効率よく信号が取得できる。

　従って、本実施形態によれば、受信ＲＦコイル１６１が多チャンネルアレイコイルであっても、他のサブコイルに流れる電流の影響を抑え、所望の感度を維持でき、それに伴い、多チャンネルアレイコイルならではの、感度の高さと感度領域の広さとを得ることができ、高品質の画像を得ることができる。

　また、各サブコイル４１０が検出する信号の位相差が小さくなるため、低入力インピーダンス信号処理回路４３０から出力され、受信器１６２で検波されるまで、装置の不完全性などによって干渉が起きたとしても信号が打ち消し合うことが少なくなる。そのため信号低下が減少し、画像のＳＮＲが上昇する。

　また、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂが、撮影領域に対し、異なる感度分布を持つ。このため、本実施形態のアレイコイル４００は、撮影領域内での感度分布が異なる複数のコイルで構成されるという多チャンネル特性を維持し、高速イメージングを可能とする。

　そして、前記信号処理回路４３０の出力側の１つの端子は接地され、前記ループコイル部４２０は、並列共振回路であってもよい。

　通常、同じ共振特性を持ったＲＦコイルが互いに近くに配置されると、それらは磁気結合により干渉する。磁気結合によりＲＦコイルの性能は劣化するため、従来は、この磁気結合をできる限り低下させるよう、工夫している。例えば、隣り合ったサブコイルのコイルループの一部が重なり合うように配置することで、磁気結合を低下させる場合、サブコイル配置の大きな制約となっている。

　残存する磁気結合をできるだけ小さくするため、複数の磁気結合除去手段を施すことも可能である。しかし、磁気結合除去手段自体も実際は若干の損失を持つ。そのため複数の磁気結合除去手段を施すことは、磁気結合除去だけでなく、アレイコイルの感度低下を引き起こす。また超多チャンネルアレイコイルの場合、複数のサブコイルとの磁気結合を除去する必要があり、構成が複雑化する。

　しかしながら、本実施形態によれば、磁気結合に合わせて、信号検出部となる低入力インピーダンス信号処理回路４３０にて各モードの信号が打ち消しあわないように接地の向きを調整する。つまり、ループコイル部４２０と信号処理回路４３０との接続を変えるだけで、磁気結合による影響を排除している。すなわち、本実施形態によれば、上述の効果を、簡易な構成で実現することができる。

　また、前記第一のサブコイル４１０Ａは、当該第一のサブコイル４１０Ａ単独の共振周波数が、受信対象の前記高周波信号の周波数である受信周波数とは異なり、かつ、前記第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合することにより、当該第一のサブコイル４１０Ａのループコイル部４２０Ａのループ４２１Ａと前記第二のサブコイル４１０Ｂのループコイル部４２０Ｂのループ４２１Ｂとに、それぞれ、周回する電流経路を形成するとともに、前記受信周波数で共振するよう、配置および調整されてもよい。

　さらに、前記第一のサブコイル４１０Ａおよび前記第二のサブコイル４１０Ｂは、それぞれ、前記ループコイル部４２０と前記信号処理回路４３０とを接続する磁気結合調整部４４１を備え、前記ループコイル部４２０は、前記ループ４２１のインダクタ成分に対して直列に挿入される直列キャパシタ４２２と、前記インダクタ成分に対して並列に挿入され、当該ループコイル部を並列共振回路とする並列キャパシタ４２４と、を備え、前記磁気結合調整部４４１は、キャパシタおよびインダクタの少なくとも一方を調整回路要素として備え、前記第一のサブコイル４１０Ａおよび前記第二のサブコイル４１０Ｂは、前記調整回路要素、前記直列キャパシタ、および前記並列キャパシタにより調整されてもよい。

　また、前記第一のサブコイルと前記第二のサブコイルとは、略同一面内に配置されてもよい。

　一般に、多チャンネル化により、アレイコイルを構成する各サブコイルが小型化すると、感度領域の狭いサブコイルの集合となるアレイコイルでは、全体の感度領域の深度が狭くなる。そのため高速化イメージングのために開発された超多チャンネルアレイコイルの深部感度は、少ないチャンネルで構成されたアレイコイルより低くなる。故に、被検体深部では綺麗な画像が得られにくい。

　また、多チャンネルアレイコイルは、表面コイルが被検体を覆うように配置されることが一般的である。しかし、アレイコイルを構成する１つのサブコイルが作る回転磁場が、静磁場の作る回転磁場の向きとほとんど同じになる部位（静磁場方向が被検体の体軸方向に対して水平なトンネル型ＭＲＩでは、例えば、被検体頭頂部等、静磁場方向が被検体の体軸方向に対して垂直なオープン型ＭＲＩでは、例えば、腹部前面もしくは背面等。）を撮影する場合は、回転磁場を捕らえることが困難となり、信号受信効率が悪い。この場合、多チャンネル化のためにサブコイルの数を増やしても、実質的な感度はほとんど上がらない。

　しかしながら、上述のように配置され、調整された本実施形態のアレイコイル４００は、磁気共鳴周波数ｆ_０に同調する。また、信号受信時に、第一のサブコイル４１０Ａが、第二のサブコイル４１０Ｂと、ループコイル部４２０Ａおよび４２０Ｂを共有して感度領域を広げて信号を検出し、第二のサブコイル４１０Ｂは、第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合することなく高い感度で信号を検出できる。このように、本実施形態のアレイコイル４００によれば、小さな二つの表面コイルでは得られなかった感度分布を構成し、効率よく（感度高く）信号を取得できる。

　このように、本実施形態のアレイコイル４００によれば、多チャンネルと広く深い感度領域とを両立できる。また、この多チャンネルと、広い感度領域、および、高感度を、配置と回路素子の値の調整とにより実現する。従って、構成が複雑化することもない。そして、このアレイコイル４００を受信ＲＦコイル１６１として用いることにより、本実施形態のＭＲＩ装置は、高速に高画質の画像を得ることができる。

　＜相互インダクタンスの調整の他の例＞
　本実施形態では、相互インダクタンスＭの大きさを、配置時の第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとの位置関係により調整する。しかし、相互インダクタンスＭの大きさの調整手法は、これに限定されない。

　例えば、図１６に示す通り、各ループ４２１Ａ、４２１Ｂの一部に、それぞれ、結合インダクタ４５１Ａ，４５１Ｂを配置し、これを用いて磁気結合を調整しても良い。

　すなわち、第一のサブコイル４１０Ａは、第一の結合インダクタ４５１Ａをさらに備え、第二のサブコイル４１０Ｂは、第二の結合インダクタ４５１Ｂをさらに備える。そして、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとは、第一の結合インダクタ４５１Ａと第二の結合インダクタ４５１Ｂとにより、磁気結合する。

　結合インダクタ４５１を取り付けるのは、一方のサブコイル４１０だけでも良い。結合インダクタ４５１を用いることで、相互インダクタンスＭの大きさを、両サブコイル４１０の配置位置によらず、自由に調整できる。

　このとき、図１６に示すように、ループ４２１の一部を延長させ、延長した先に結合インダクタ４５１を配置してもよい。このように構成することで、２つのサブコイル４１０Ａおよび４１０Ｂが、比較的離れた位置に配置される場合であっても、磁気結合させることができる。従って、アレイコイル４００は、結合インダクタ４５１を備えることにより、両サブコイル４１０の配置位置の制約が低減する。例えば、両者を離れた位置に配置することにより、全体として大きなコイルループを構成でき、深部感度が向上する。

　＜各サブコイルの配置位置の他の例＞
　なお、本実施形態では、比較的磁場方向に垂直な面に近い角度の面にアレイコイル４００を配置した場合を示した。しかし配置面はこれに限定されない。アレイコイル４００が関心領域に作り出す静磁場と垂直な向きの回転磁場が、各サブコイル４１０単独よりも、効率よく検出もしくは生成できる配置であればよい。

　例えば、静磁場方向に平行な面に近い角度の面にアレイコイル４００を配置しても良い。また、第一のサブコイル４１０Ａが静磁場と垂直な面に配置され、第二のサブコイル４１０Ｂが静磁場と水平な面に配置されてもよい。このように配置角度を変えることで、サブコイル４１０単独では実現できない回転磁場を検出もしくは生成することが可能となり、関心領域で高い感度で磁気共鳴信号を取得することができる。

　また、本実施形態では第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂを、それぞれ、磁場垂直面に対して２０度回転させた面に配置する例を示した。しかし、配置角度はこの角度に限定されない。同一平面上に両者を配置してもよいし、互いに直角に接する面上にそれぞれ配置してもよいし、平行な２つの異なる面上に配置してもよい。

　また、ループ４２１Ａとループ４２１Ｂとにそれぞれ流れる電流の位相差から、回転磁場を効率よく検出もしくは生成できるような配置にしてもよい。

　配置角度を変えることでアレイコイル４００の配置の最適化が可能となり、高い感度で磁気共鳴信号を取得することができる。

　＜回路素子調整の他の例＞
　上述の調整の具体例では、本実施形態では、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数の調整に用いるｆ_０（１２４ＭＨｚ）より小さい値として、９０ＭＨｚを用いているが、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数は、他の値でもよい。

　ｆ_０とは異なる周波数に設定することによって感度が上昇する。Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数とｆ_０との差の大きさは限定されない。しかしながら、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数とｆ_０との差は１０％以上異なることが望ましい。

　すなわち、本実施形態のアレイコイル４００は、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路を、ｆ_０（１２４ＭＨｚ）とは異なる周波数に調整し、二つのサブコイル４１０を積極的にカップリングさせることで感度を上昇させることができる。

　また、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数をｆ_０より高い周波数に設定し、各回路素子を調整しても良い。このように調整することで、第一のループ４２１Ａと第二のループ４２１Ｂとに、共に右周り（時計回り）の周回電流が流れ、第一のループ４２１Ａと第二のループ４２１Ｂとにより、大きな表面コイルのような電流の分布を形成することができる。この場合も、ｆ_０より低い周波数に設定した場合と同様に、共振周波数を変化させてカップリング量を変えることで、アレイコイル４００の感度を向上させることができる。

　なお、第一のループ４２１Ａと第二のループ４２１Ｂとの結合係数の正負の符号が本実施形態とが逆となるよう各ループ４２１を配置した場合は、共振周波数と電流の流れとの関係が逆になる。すなわち、Ｌ_２２Ｃ_２４の共振回路の共振周波数がｆ_０（１２４ＭＨｚ）より大きい場合は、実効的に蝶型コイルのような電流経路が形成され、ｆ_０より小さい場合は、実効的に大きな表面コイルのような電流分布が形成される。

　このように、各回路素子調整時の、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数には、大きな制約はない。従って、本実施形態のアレイコイル４００は、ループ４２１の設計の自由度が高い。

　＜各サブコイルのサイズ、形状の他の例＞
　また、本実施形態では、第一のループ４２１Ａおよび第二のループ４２１Ｂとして、同サイズ、同形状のループを用いる。しかしながら、両者は形状が異なっていてもよいし、大きさが異なっていてもよい。

　異なる形状、大きさのループ４２１をそれぞれ用いることで、配置パターンの自由度が増す。ループ４２１の形状および／またはサイズの制約を低減することで、また、磁気結合の大きさを調整することが容易になり、感度が向上する。

　なお、本実施形態では、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂに、同形状のコイルを用いているが、形状、大きさの組み合わせを限定するものではない。異なっても良い。異なる形状を組み合わせることで、被検体１０３に合った最適なコイルを実現できる。また、磁気結合の強さを調整できる。

　また、キャパシタは、ループコイル部４２０のループ４２１中に３つ挿入しているが、これに限定されない。少なくとも１つ以上挿入されていれば良い。

　＜コイル部の形状の変形例＞
　なお、本実施形態では、各サブコイル４１０のループ４２１の形状は、略平面上の矩形、あるいは、円形の一重ループを例にあげて説明した。しかし、ループ４２１の形状は、これらに限定されない。その等価回路が等価回路６００と同等となるものであれば良い。

　例えば、図１７（ａ）に示すように、第一のループ４６２Ａと、第二のループ４６２Ｂとは、円柱状に向かい合って配置される鞍型の形状を有していても良い。図１７（ａ）に、鞍型のループを備えるアレイコイル（鞍型アレイコイル）４０２を示す。図中、座標系０９０のｚ軸方向は静磁場方向である。

　また、図１７（ｂ）に示すように、第一のループ４６３Ａと、第二のループ４６３Ｂとは、ソレノイドコイル形状を有し、隣り合うように配置されていても良い。図１７（ｂ）に、ソレノイド型のループを備えるアレイコイル（ソレノイド型アレイコイル）４０３を示す。図中、座標系０９０のｚ軸方向は静磁場方向である。

　さらに、図１８のアレイコイル４０５に示すように、第一のループ４６５Ａと、第二のループ４６５Ｂとは蝶型形状を有し、隣り合うように配置されていても良い。

　なお、これらのアレイコイル４０２、４０３、４０５は、上記アレイコイル４００とはループの形状並びに相互インダクタンスが異なるため、それに応じて、並列キャパシタ、直列キャパシタおよび調整インダクタの値を調整する。調整は、上記同様、式（７）～式（１０）を満たすようになされる。

　鞍型アレイコイル４０２、ソレノイド型アレイコイル４０３、および蝶型アレイコイル４０５は、それぞれ、等価回路６００で表されるため、本実施形態のアレイコイル４００と動作原理は同じである。すなわち、第一のサブコイル４１０Ａのループ４６２Ａ、４６３Ａ、４６５Ａは、それぞれ、第二のサブコイル４１０Ｂのループ４６２Ｂ、４６３Ｂ、４６５Ｂと結合して動作する。一方、第二のサブコイル４１０Ｂは、単体として動作する。

　上述のように調整されるため、これらのアレイコイル４００を構成する各サブコイル４１０は、検出対象の核磁気共鳴信号に対して感度を有する。また、第一のサブコイル４１０Ａのループ４６２Ａ、４６３Ａ、４６５Ａは、磁気結合によって第二のサブコイル４１０Ｂのループ４６２Ｂ、４６３Ｂ、４６５Ｂと結合するため、大きなコイルループと見なすことができ感度領域が広がる。また、第二のサブコイル４１０Ｂは、第一のサブコイル４１０Ａとは結合せず、感度領域を有する。このため、撮影領域における両サブコイルの感度分布は異なり、チャンネル数を維持できる。従って、チャンネル数を維持しながら広い感度領域を持つアレイコイル４０２、４０３、４０５を実現できる。

　さらに、鞍型アレイコイル４０２は、ループ４６２が鞍型形状を有していることから、図１７（ａ）に示すように、鞍型形状のループ４６２の中に、被検体の腕や足、胴体などの検査対象１０３を配置する。これにより、検査対象１０３の表面に加えて深部方向の領域からの磁気共鳴信号を高感度で検出することができる。

　なお、これらの変形例においても、ループ４６２、４６３、４６５に、直列キャパシタ４２２を１つ設置する場合を例示しているが、上記実施形態同様、挿入するキャパシタ数に限定はない。複数の直列キャパシタを挿入してもよい。

　なお、これらの変形例では、第一のループ４６２Ａ、４６３Ａ、４６５Ａおよび第二のループ４６２Ｂ、４６３Ｂ、４６５Ｂに、それぞれ、同形状、同サイズのループを用いている。しかし、両者のサイズ、形状は異なってもよい。第一のサブコイル４１０Ａ、第二のサブコイル４１０Ｂそれぞれに、異なる形状、サイズのループを用いることで配置パターンの自由度が増す。また、磁気結合の大きさを調整の自由度が高まる。

　＜磁気結合の変形例＞
　また、上記実施形態及び変形例では、２つのサブコイル４１０のうち、信号受信時に、第一のサブコイル４１０Ａは第二のサブコイル４１０Ｂ他方と磁気結合をし、第二のサブコイル４１０Ｂは第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合しない。しかし、いずれのサブコイル４１０も、信号を受信する際、他方と磁気結合するよう構成してもよい。

　すなわち、第二のサブコイル４１０Ｂは、当該第二のサブコイル４１０Ｂ単独の共振周波数が、核磁気共鳴周波数とは異なり、かつ、第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合することにより、前記第一のループ４２１Ａと前記第二のループ４２１Ｂとに、それぞれ、周回する電流経路を形成するとともに核磁気共鳴周波数で共振するよう調整されてもよい。

　本変形例のアレイコイル４０４の構成は、図１９に示すように、本実施形態のアレイコイル４００の構成と同じである。ただし、構成する各回路素子（調整インダクタ４４１、直列キャパシタ４２２、並列キャパシタ４２４）の値の調整方法が異なる。以下、図２０（ａ）に示す、アレイコイル４０４の等価回路６０４を用いて、アレイコイル４０４の、各回路素子の値の調整方法を説明する。

　なお、以下、各キャパシタおよびその値、各インダクタおよびその値、各回路の共振周波数は、上記実施形態の等価回路６００と同じ符号で表す。

　高感度と多チャンネルを両立するため、アレイコイル４０４を構成する各回路素子は、以下の式（１１）～式（１５）を満たすよう調整される。
　　　ｆ_１１＝ｆ_２２＝ｆ_０　・・・（１１）
　　　ｆ_１０≠ｆ_０　・・・（１２）
　　　ｆ_２０≠ｆ_０　・・・（１３）

　式（１４）に従って、各回路素子を調整することにより、第二のサブコイル４１０Ｂ（６１０Ｂ）のＬ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数は、核磁気共鳴周波数ｆ_０とは異なるものとなる。従って、信号受信時は、第二のサブコイル４１０Ｂのキャパシタ４２４Ｂの両端は高抵抗とならず、第一のサブコイル４１０Ａと磁気結合する。

　上記調整により、第一のループコイル部４２０Ａと第二のループコイル部４２０Ｂとが磁気結合した状態の、第一のサブコイル４１０Ａの第一の共振部の等価回路６０５を図２０（ｂ）に示す。すなわち、信号受信時、第一のサブコイル４１０Ａ（６１０Ａ）の第一の共振部は、図２０（ｂ）に示すように、第一のループコイル部４２０Ａと第二のループコイル部４２０Ｂとが磁気結合により結合した回路６０５となる。

　また、式（１５）に従って、各回路素子を調整することにより、第一のサブコイル４１０Ａ（６１０Ａ）のＬ_１２Ｃ_１４共振回路の共振周波数は、核磁気共鳴周波数ｆ_０とは異なるものとなる。従って、信号受信時は、第一のサブコイル４１０Ａのキャパシタ４２４Ａの両端は高抵抗とならず、第二のサブコイル４１０Ｂと磁気結合する。

　上記調整により、第一のループコイル部４２０Ａと第二のループコイル部４２０Ｂとが磁気結合した状態の、第二のサブコイル４１０Ｂの第二の共振部の等価回路６０６を、図２０（ｃ）に示す。すなわち、信号受信時、第二のサブコイル４１０Ｂの第二の共振部は、図２０（ｃ）に示すように、第一のループコイル部４２０Ａと第二のループコイル部４２０Ｂとが磁気結合により結合した回路６０６となる。

　また、式（１２）および式（１３）に従って、各回路素子を調整することにより、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂの単独の共振周波数ｆ_１０、ｆ_２０は、それぞれ、核磁気共鳴周波数ｆ_０とは異なるものとなる。

　そして、式（１１）に従って、各回路素子を調整することにより、信号受信時の第一の共振部の共振周波数ｆ_１１と、第二の共振部の共振周波数ｆ_２２とが、核磁気共鳴周波数ｆ_０に等しくなる。これにより、サブコイル４１０Ａおよびサブコイル４１０Ｂは、磁気結合した状態で、核磁気共鳴信号を検出できる。

　また、このとき、本変形例においても、各サブコイル４１０において、磁気結合時および単独時に被検体の関心領域に生成するする回転磁場の位相差が９０度未満になるよう、各ループ４２１と各低入力インピーダンス信号処理回路４３０とを接続する。

　例えば、第一のサブコイル４１０および第二のサブコイル４１０がともに順接続され、信号受信時、第一のループ４２１Ａおよび第二のループ４２１Ｂには、ともに右回りの電流が流れ、さらに、磁気結合時は、図２０（ｂ）および図２０（ｃ）に示すように、第一のループ４２１Ａに右回り、第二のループ４２１Ｂには左回りの電流が流れ、蝶型の電流が流れるよう、各回路素子が調整されるものとする。

　この場合、第一のループ４２１Ａでは、磁気結合時の電流モードと単独時の電流モードとは、ほぼ同方向の流れとなる。従って、第一のループ４２１Ａは、第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ａと順接続のままとする。

　一方、第二のループ４２１Ｂでは、磁気結合時の電流モードと単独時の電流モードとは、逆方向の流れとなる。従って、第一のループ４２１Ｂは、第一の低入力インピーダンス信号処理回路４３０Ｂと逆接続とする。

　ここで、本変形例の回路素子の調整の具体例を説明する。例えば、磁気共鳴周波数ｆ_０を静磁場強度３Ｔ（テスラ）における水素の核磁気共鳴周波数１２４ＭＨｚとして各回路素子の調整する場合を例にあげて説明する。

　上記実施形態同様、図２０（ｂ）および図２０（ｃ）に示す等価回路６０５および６０６が、それぞれ、１２４ＭＨｚで共振し、かつ、インダクタ６４１Ａと並列キャパシタ６２４Ａ（Ｃ_１４）との直列回路の両端のインピーダンスが５０Ωとなるよう各回路素子を調整する。そして、調整インダクタ６４１の値と、並列キャパシタ６２４の値とを、上記各式を満たし、かつ、結合時の電流の流れが、所望の態様になるよう、並列共振回路の特性原理に基づいて、調整する。

　なお、本変形例の場合、第一のサブコイル４１０Ａおよび第二のサブコイル４１０Ｂのいずれを先に調整してもよい。

　一方のサブコイル４１０の回路素子の値を調整することにより、他方のサブコイル４１０の共振特性も影響を受ける。このため、各サブコイル４１０の各回路素子の値の調整を数回繰り返して、第一のサブコイル４１０Ａと第二のサブコイル４１０Ｂとが、１２４ＭＨｚで共振するように調整する。

　ｆ_０より小さい値として、９０ＭＨｚを用いた場合の、上記調整により調整されたパラメータは、例えば、Ｃ_１１＝７．７ｐＦ、Ｃ_１４＝１４８ｐＦ、Ｃ_２１＝９８ｐＦ、Ｃ_２４＝７．９ｐＦ、Ｌ_１２＝１１ｎＨ、Ｌ_２２＝２６ｎＨとなる。

　このように調整することで本変形例のアレイコイル４０４は、核磁気共鳴周波数で共振し、核磁気共鳴信号を受信する。

　また、第一のサブコイル４１０Ａが、第二のループ４２１Ｂを共有して感度領域を広げると共に、第二のサブコイル４１０Ｂが第一のループ４２１Ａを共有して感度領域を広げる。

　このように、アレイコイル４０４を構成する各サブコイルは、受信する核磁気共鳴信号に感度を有する。同時に、第一のサブコイル４１０Ａは磁気結合によって第二のループ４２１Ｂと結合するため大きなコイルループと見なすことができ感度領域が広がる。具体的には蝶型コイルの様な感度分布を持つため、深部感度が得られるようになる。同様に、第二のサブコイル４１０Ｂは磁気結合によって第一のループ４２１Ａと結合されるため、大きなコイルループと見なすことができ感度領域が広がる。具体的には蝶型コイルの様な感度分布を持つため深部感度が得られるようになる。

　また、両サブコイルの撮影領域内の感度分布が異なる。従って、本変形例のアレイコイル４０４は、チャンネル数を減らすことなく、広い感度領域を持ち、かつ、高い感度を持つアレイコイルとして動作する。よって、多チャンネルでありながら感度領域の広いコイルのアレイコイルとなるため、本変形例のアレイコイル４０４は、互いに磁気結合し、多チャンネルと、広く深い感度領域とを、両立する。また、これを、各サブコイル４１０の配置と回路素子の値の調整で実現するため、構造も複雑化することがない。

　また、同時に、生成する回転磁場の位相差が９０度以下になる様に低入力インピーダンス信号処理回路４３０の回路構成を決定することで、二つのサブコイルが同調して信号を高め効率よく信号が取得できる。

　なお、本実施形態の変形例では、各回路素子の調整時にＬ_１２Ｃ_１４共振回路とＬ_２２Ｃ_２４共振回路との共振周波数として、同じ値（９０ＭＨｚ）を用いたが、これに限定されない。両者はそれぞれ異なっても良い。両者に異なる値を用いることで、磁気結合先に流れる電流が変化するため、目的にあった感度領域の設計が可能となる。これらの共振回路の共振周波数とｆ_０との差の大きさは、限定されない。しかしながら、Ｌ_２２Ｃ_２４共振回路の共振周波数とｆ_０との差は１０％以上異なることが望ましい。

　なお、本実施形態では意図的に磁気結合を生じさせた、磁気結合調整回路が式（９）を満たすコイルを有するアレイコイル７００を用いた場合を示したが、これに限定されない。式（１０）を満たすコイルの組み合わせであっても良い。コイルループの形状やサイズによってやむを得ず生じてしまった磁気結合であっても、各コイルに流れる電流が関心領域に生成する回転磁場の位相差が９０度未満となるように回路を構成することで対象領域での信号を効率よく検出し感度が上がる。

　＜＜第二の実施形態＞＞
　次に、本発明の第二の実施形態を説明する。第一の実施形態では、２つのサブコイルを組み合わせてアレイコイルを構成している。本実施形態では、３つ以上のサブコイルを組み合わせて、アレイコイルを構成し、多チャンネルと広い感度領域と高感度を実現する例を示す。複数のコイルと用いることで感度を向上させることができる。

　本実施形態のＭＲＩ装置は、基本的に第一の実施形態のＭＲＩ装置１００と同様の構成を有する。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。

　図２１は、本実施形態のアレイコイル７００を説明するための図である。本図に示す通り、本実施形態のアレイコイル７００は、第一のサブコイル７１０Ａと、第二のサブコイル７１０Ｂと、第三のサブコイル７１０Ｃと、を備える。各サブコイル７１０は、この順番で並び、隣り合ったチャンネル（サブコイル７１０）が磁気結合可能な位置に配置される。

　第一のサブコイル４１０Ａ及び第三のサブコイル７１０Ｃの構成は、それぞれ、第一の実施形態の第一のサブコイル４１０Ａと同じである。また、第二のサブコイル４１０Ｂは、第一の実施形態の第二のサブコイル４１０Ｂと同じである。それぞれのキャパシタ及びインダクタは、第一の実施例同様、式（７）から式（１０）を満たすように調整される。

　すなわち、本実施形態の高周波コイル（アレイコイル７００）は、第一のサブコイル７１０Ａおよび第二のサブコイル７１０Ｂに、第三のループコイル部７２０Ａを備え、核磁気共鳴信号の送受信が可能な第三のサブコイル７１０Ｃをさらに備える。

　そして、本実施形態においても、第一の実施形態同様、第二のサブコイル７１０Ｂの前記ループコイル部７２０Ｂと第三のサブコイル７１０Ｃのループコイル部７２０Ｃとは、磁気的に結合するよう調整され、かつ、第二のサブコイル７１０Ｂと第三のサブコイル７１０Ｃとの間に形成される空間内に生成される高周波磁場を前記高周波信号として検出可能な位置にそれぞれ配置される。

　さらに、第三のサブコイル７１０Ｃは、第三のサブコイル７１０Ｃ単独の共振周波数が核磁気共鳴周波数とは異なり、かつ、第二のサブコイル７１０Ｂと磁気結合することにより、第三のループコイル部７２０Ｃのループと第二のループコイル部７２０Ｂのループとに、それぞれ、周回する電流経路を形成するとともに前記核磁気共鳴周波数で共振するよう調整される。

　まず、本実施形態の各サブコイル７１０Ａ、７１０Ｂ、および７１０Ｃは、検出対象原子の核磁気共鳴周波数で共振するよう調整される。例えば、静磁場強度３Ｔ（テスラ）における水素の核磁気共鳴周波数１２４ＭＨｚで共振するように調整される。そして、第二のサブコイル７１０Ｂの各回路素子は、Ｌ_２２Ｃ２３共振回路が核磁気共鳴周波数で共振しないよう調整される。すなわち、この周波数の信号受信時に高抵抗とならないよう調整される。また、第一のサブコイル７１０Ａおよび第三のサブコイル７１０Ｃは、Ｌ_１２Ｃ_１４共振回路が、核磁気共鳴周波数で共振し、この周波数の信号受信時に高抵抗となるよう調整される。

　第一のサブコイル７１０Ａのループコイル部７２０Ａは、信号受信時に第二のサブコイル７１０Ｂのループコイル部７２０Ｂと磁気的に結合する。これは、第一のサブコイル７１０Ａと第二のサブコイル７１０Ｂとが、磁気結合可能な位置に配置され、かつ、第二のサブコイル７１０Ｂの各回路素子が、上記式（９）に従って調整されることにより、信号受信時に高抵抗とならない（磁気結合除去が施されていない）ためである。ここで、この場合の、第一のサブコイル７１０Ａと第二のサブコイル７１０Ｂとの相互インダクタンスの大きさをＭ１とする。

　一方、第一のループコイル部７２０Ａは、第三のサブコイル７１０Ｃのループコイル部７２０Ｃとは、ほとんど磁気的に結合しない。逆も同様である。これは、両者が距離的に離れていることと、Ｌ_１２Ｃ_１４共振回路が、核磁気共鳴周波数で共振し、この周波数の信号受信時に高抵抗となることとによる。

　同様に、第三のループコイル部７２０Ｃは、信号受信時に第二のループコイル部７２０Ｂと磁気的に結合する。これは、第三のサブコイル７１０Ｃと第二のサブコイル７１０Ｂとが、磁気的に結合可能な位置に配置され、かつ、第二のサブコイル７１０Ｂの各回路素子が、上記式（９）に従って調整されることにより、信号受信時に高抵抗とならない（磁気結合除去がほどこされていない）ためである。ここで、この場合の、第三のサブコイル７１０Ｃと第二のサブコイル７１０Ｂとの相互インダクタンスの大きさをＭ２とする。

　また、第二のループコイル部７２０Ｂは、信号受信時に第一のループコイル部７２０Ａにも第三のループコイル部７２０Ｃにも磁気結合しない。これは、第一のサブコイル７１０Ａおよび第三のサブコイル７１０Ｃは、ともに、上記式（１０）に従って各回路素子が調整され、信号受信時に高抵抗となるためである。

　よって、本実施形態のアレイコイル７００の、第一のサブコイル７１０Ａは、信号受信時に、その第一のループコイル部７２０Ａが第二のループコイル部７２０Ｂと磁気的に結合することで、実効的には、蝶型コイルと同様の電流経路を形成する。第二のサブコイル７１０Ｂは、信号受信時にいずれのサブコイルとも磁気的に結合しないため、一般的な表面コイルの電流経路を有する。第三のサブコイル７１０Ｃは、信号受信時に、その第三のループコイル部７２０Ｃが第二のループコイル部７２０Ｂと磁気的に結合することで、実効的には、蝶型コイルと同様の電流経路を形成する。

　従って、各サブコイル７１０は、検出対象の核磁気共鳴周波数で共振する。また、第一のサブコイル７１０Ａおよび第三のサブコイル７１０Ｃは、信号受信時にそれぞれ第二のサブコイル７１０Ｂと磁気結合し、実効的には、蝶型コイルと同様の電流経路を形成する。従って、広く深い感度領域を有する。一方、第二のサブコイル７１０Ｂは、信号受信時に他のサブコイル７１０とは磁気結合しない。よって、各サブコイル７１０は、それぞれ、撮像領域に対し、異なる感度分布を示す。

　また、本実施形態においても、１つのサブコイル７１０において、ループ７２１と低入力インピーダンス信号処理回路７３０とは、磁気結合時および単独時に生成する回転磁場の位相差が９０度未満となるよう接続する。

　すなわち、ループコイル部７２０と信号処理回路７３０とは、第二のサブコイル７１０Ｂおよび第三のサブコイル１０Ｃそれぞれにおいて、ループコイル部７２０がそれぞれ単独で被検体の関心領域に生成する第二の回転磁場と、ループコイル部７２０が磁気結合することで被検体の関心領域に生成する第三の回転磁場との位相差が９０度未満になるよう、接続される。

　このように、本実施形態のアレイコイル７００においては、被検体の関心領域に生成する回転磁場の位相差が９０度以下になる様に低入力インピーダンス信号処理回路７３０が接続される。従って、磁気結合が発生した際、隣接する他のサブコイル７１０に流れる電流の影響により、自身のサブコイル７１０に流れる電流が打ち消されることがない。また、想定外の回転磁場による感度の変化もない。従って、本実施形態のアレイコイル７００によれば、第一の実施形態同様、複数のサブコイルが同調して信号を高め高い感度で効率よく信号を受信できる。

　従って、本実施形態のアレイコイル７００は、広い感度領域と、高感度と、多チャンネルとを実現する。

　＜変形例；サブコイルの数＞
　なお、本実施形態では３つのサブコイル７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃを組み合わせる場合を例にあげて説明したが、サブコイル７１０の数は、これに限定されない。４つ以上のサブコイル７１０を用いても良い。サブコイル７１０の個数を増やすことにより、より広い領域で感度を持たせることができる。

　＜変形例：磁気結合パターン＞
　なお、本実施形態では、信号受信時、第一のサブコイル７１０Ａは、第二のサブコイル７１０Ａと結合し、第三のサブコイル７１０Ｃは、第二のサブコイル７１０Ｂと結合し、第二のサブコイル７１０Ｂは、いずれとも結合しないよう各回路素子を調整している。

　しかし、磁気結合のパターンは本構成に限られない。例えば、第一のサブコイル７１０Ａおよび第二のサブコイル７１０Ｂが第三のサブコイル７１０Ｃとそれぞれ磁気結合し、第三のサブコイル７１０Ｃは、いずれとも結合しないよう、各回路素子を調整してもよい。また、第二のサブコイル７１０Ｂおよび第三のサブコイル７１０Ｃが、それぞれ、第一のサブコイル７１０Ａと磁気結合し、第一のサブコイル７１０Ａはいずれとも結合しないよう、各回路素子を調整してもよい。

　さらに、第一のサブコイル７１０Ａが、第二のサブコイル７１０Ｂに結合し、第二のサブコイル７１０Ｂは、第三のサブコイル７１０Ｃと結合し、第三のサブコイル７１０Ｃは、いずれのサブコイル７１０とも結合しないよう、構成してもよい。この場合、第三のサブコイル７１０Ｃが、第一のサブコイル７１０Ａと第二のサブコイル７１０Ｂとに磁気結合しないよう、ループコイル部７２０の一部をオーバラップさせて磁気結合を除去するなどの磁気結合除去手段を設けてもよい。これによって、本実施形態とは異なる感度分布を実現できるため、感度領域の設計の自由度が向上する。

　さらに、一方向の磁気結合が生じるものとして、各回路素子を調整する場合を例にあげて説明したが、これに限定されない。第一の実施形態の変形例と同様に、第二のサブコイル７１０Ｂも、第一および第三のサブコイル７１０Ａ、７１０Ｃに磁気結合するよう、各回路素子を調整してもよい。

　いずれの結合態様であっても、本実施形態のアレイコイル７００およびその変形例のアレイコイルは、チャンネル数を減らすことなく、広い感度領域を持ったアレイコイルとして動作させることができる。また、これを、各サブコイル７１０の配置と回路素子の値の調整で実現するため、構造も複雑化することがない。従って、本実施形態のアレイコイル７００によれば、簡易な構成で、多チャンネルと広く深い感度領域とを両立できる。そして、このアレイコイル７００を受信ＲＦコイル１６１として用いることにより、本実施形態のＭＲＩ装置は、高速に高画質の画像を得ることができる。

　本実施形態では、磁気結合させるサブコイルの組合せを自由に選択可能であるため、選択によって、各種の感度分布を実現できる。従って、感度領域の設計の自由度が向上する。

　なお、低入力インピーダンス信号処理回路に用いる回路素子の種類、回路素子調整時に用いる共振周波数、各サブコイルの配置位置、結合インダクタの有無、ループ形状、各サブコイルのサイズ等の第一の実施形態の変形例は、本実施形態にも適用可能である。

　また、本実施形態においても、第一の実施形態同様、逆に、各サブコイル７１０間は、意図的に磁気結合を生じさせなくてもよい。

　＜サブコイル配置の変形例＞
　上記各実施形態では、各サブコイル４１０、７１０（以下、第一の実施形態の符号で代表する）は、略同一面内に、重なることなく配置されている。しかしながら、各サブコイル４１０の配置は、これに限定されない。隣接するサブコイル４１０間の空間内に生成される回転磁場を前記高周波信号として検出可能な位置にそれぞれ配置されればよい。

　例えば、隣接するサブコイル４１０同士を、一部オーバラップして配置し、当該サブコイル４１０間の磁気結合を防止してもよい。

　この場合のアレイコイル８００の例を図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す。ここでは、アレイコイル８００が、５つのサブコイル８１０により構成される場合を例にあげて説明する。しかし、アレイコイル８００を構成するサブコイル８１０の数は、これに限定されない。

　上から順に、第一のサブコイル８１０Ａ、第四のサブコイル８１０Ｄ、第二のサブコイル８１０Ｂ、第五のサブコイル８１０Ｅ、第三のサブコイル８１０Ｃとする。

　各サブコイル８１０の構成は、第一の実施形態のサブコイル４１０と同様である。すなわち、各サブコイル８１０は、ループコイル部８２０とサブコイル８１０が接続される第一の低入力インピーダンス信号処理回路８３０とを接続する第一の磁気結合調整部８４１、をさらに備え、第一のループコイル部８２０は、ループ８２１のインダクタ成分に対して直列に挿入される第一の直列キャパシタ８２２と、前記インダクタ成分に対して並列に挿入され、当該第一のループコイル部８２０を並列共振回路とする第一の並列キャパシタ８２４と、を備える。

　また、各サブコイル８１０は、本図に示すように、隣接するサブコイル８１０と、互いのループコイル部８２０のループ８２１の一部が重なるように（オーバラップするように）配置される。このとき、オーバラップ量は、隣接するサブコイル８１０間の磁気結合が除去されるように決定される。すなわち、隣接するサブコイル８１０は、磁気結合が除去されるよう、オーバラップして配置される。

　すなわち、本実施形態のアレイコイル８００では、例えば、第四のループコイル部８２０Ｄが、第一のループコイル部８２０Ａおよび第二のループコイル部８２０Ｂそれぞれとオーバラップ領域を有するよう配置され、前記オーバラップ領域の面積は、前記第四のサブコイル８１０Ｄが、前記第一のサブコイル８１０Ａおよび前記第二のサブコイル８１０Ｂそれぞれと磁気結合しないよう定められる。

　また、第五のループコイル部８２０Ｅも同様に、第二のループコイル部８２０Ｂおよび第三のループコイル部８２０Ｃそれぞれとオーバラップ領域を有するよう配置され、前記オーバラップ領域の面積は、前記第五のサブコイル８１０Ｅが、前記第二のサブコイル８１０Ｂおよび前記第三のサブコイル８１０Ｃそれぞれと磁気結合しないよう定められる。

　［回路素子の調整］
　基本的に第一のサブコイル８１０Ａ、第二のサブコイル８１０Ｂ、及び第三のサブコイル８１０Ｃ、それぞれの回路素子は、第二の実施形態の、それぞれのサブコイル８１０が、信号受信時に隣接するサブコイルと磁気結合を生じる変形例と同様に調整される。以下、第四のサブコイル８１０Ｄ及び第五のサブコイル８１０Ｅの各回路素子の調整について、図２２（ｂ）を用い、第四のサブコイル８１０Ｄを例に説明する。

　第四のサブコイル８１０Ｄから、低入力インピーダンス信号処理回路８３０Ｄを除いた回路が、検出対象の核磁気共鳴周波数ｆ_０（水素の場合、１２４ＭＨｚ）で共振し、かつ、インダクタ６４１Ａと並列キャパシタ６２４Ａ（Ｃ_１４）との直列回路の両端のインピーダンスが５０Ωとなるように、各直列キャパシタ８２２Ｄ（Ｃ１２）、８２３Ｄ（Ｃ１３）の値を調整する。また、ループコイル部８２０Ｄのループを除いた回路が、ｆ_０（水素の場合、１２４ＭＨｚ）で高インピーダンスとなるよう調整インダクタ８４１Ｄ（Ｌ_２２）を調整する。

　第五のサブコイル８１０Ｅの各回路素子も同様に調整する。

　［接続］
　また、ループコイル部８２０と、低入力インピーダンス信号処理回路８３０とは、上記各実施形態同様、各サブコイル８１０において、ループコイル部８２０がそれぞれ単独で被検体の関心領域に生成する第一の回転磁場と、ループコイル部８２０が磁気結合することで被検体の関心領域に生成する第二の回転磁場との位相差が９０度未満になるよう、接続される。

　本変形例のアレイコイル８００は、上記のように各回路素子が調整される。これにより、第二の実施形態の動作に加え、その間に設置される第四のサブコイル８１０Ｄ及び第五のサブコイル８１０Ｅが１２４ＭＨｚで共振し、核磁気共鳴信号の取得が可能となる。

　また、本変形例のアレイコイル８００は、上述のように各ループコイル部８２０と低入力インピーダンス信号処理回路８３０とが接続される。従って、磁気結合により発生した信号により、単独で検出した信号を弱めることがない。このため、効率よく核磁気共鳴信号を取得することができる。

　このように、本変形例によれば、第二の実施形態の効果に加え、より多くのコイルを配置できるため感度が向上する。また、感度領域の設計の自由度が向上し、感度が向上する。

　また、本変形例では、サブコイル８１０を５つ備える場合を例にあげて説明したが、サブコイル数はこれに限定されない。

　例えば、第一のサブコイル８１０Ａ、第二のサブコイル８１０Ｂ、第四のサブコイル８１０Ｄの３つであってもよい。この場合、第一のサブコイル８１０Ａおよび第二のサブコイル８１０Ｂは、第一の実施形態のサブコイル４１０と同様に調整される。

　また、本変形例においても、第一のサブコイル８１０Ａ、第二のサブコイル８１０Ｂ、第三のサブコイル８１０Ｃの磁気結合パターンは、上記例に限定されない。第二の実施形態同様の多様なパターンを適用可能である。

　なお、低入力インピーダンス信号処理回路８３０に用いる回路素子の種類、回路素子調整時に用いる共振周波数、各サブコイル８１０の配置位置、結合インダクタの有無、ループ形状、各サブコイル８１０のサイズ等の第一の実施形態の変形例は、本変形例にも適用可能である。

　＜適用ＭＲＩ装置の変形例＞
　上記各実施形態では、水平磁場方式のマグネット１１０を備えるＭＲＩ装置１００に適用する場合を例示したが、上述のように、垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１でも適用可能である。すなわち、垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１においても、従来、利用が困難であった表面コイルを複数用いた多チャンネルアレイコイル（例えば、図２２に示すアレイコイル８００）が利用できるようになる。これにより、垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１においても、アレイコイルの設計の自由度が広がり、感度を向上させることができる。また、自由度が広がったことで、アレイコイルの簡素化も可能となるため、軽量なアレイコイルの設計も可能となる。これにより、操作者、並びに被験者の負担を低減させることができる。

０９０…座標系、１００…ＭＲＩ装置、１０１…ＭＲＩ装置、１０２…テーブル、１０３…検査対象、１１０…マグネット、１１１…マグネット、１２１…シムコイル、１２２…シム電源、１３１…傾斜磁場コイル、１３２…傾斜磁場電源、１４０…シーケンサ、１５１…送信ＲＦコイル、１５２…高周波磁場発生器、１６１…受信ＲＦコイル、１６２…受信器、１７０…計算機、１７１…表示装置、１８０…磁気結合防止回路駆動装置、２１０…送受間磁気結合防止回路、２１１…ＰＩＮダイオード、２１２…制御用信号線、２２０…送受間磁気結合防止回路、２２０ｍ…送受信間磁気結合防止回路、２２１…ＰＩＮダイオード、２２１ｍ…クロスダイオード、２２２…インダクタ、２２３…制御用信号線、３００…鳥かご型ＲＦコイル、３０１…直線導体、３０２…端部導体、３０３…キャパシタ、３１１…入力ポート、３１２…入力ポート、４００…アレイコイル、４０１：アレイコイル、４０２…鞍型アレイコイル、４０３…ソレノイド型アレイコイル、４０４…アレイコイル、４０５…蝶型アレイコイル、４１０…サブコイル、４１０Ａ…第一のサブコイル、４１０Ｂ…第二のサブコイル、４２０…ループコイル部、４２０Ａ…第一のループコイル部、４２０Ｂ…第二のループコイル部、４２１…ループ、４２１Ａ…第一のループ、４２１Ｂ…第二のループ、４２２…直列キャパシタ、４２２Ａ…第一の直列キャパシタ、４２２Ｂ…第二の直列キャパシタ、４２３…キャパシタ、４２４…並列キャパシタ、４２４Ａ…第一の並列キャパシタ、４２４Ｂ…第二の並列キャパシタ、４３０…低入力インピーダンス信号処理回路、４３０Ａ…第一の低入力インピーダンス信号処理回路、４３０Ｂ…第二の低入力インピーダンス信号処理回路、４３１…低入力インピーダンス信号増幅器、４３１Ａ…第一の低入力インピーダンス信号増幅器、４３１Ｂ…第二の低入力インピーダンス信号増幅器、４４１…磁気結合調整部（調整インダクタ）、４４１Ａ…第一の磁気結合調整部、４４１Ｂ…第二の磁気結合調整部、４５１…結合インダクタ、４５１Ａ…第一の結合インダクタ、４５１Ｂ…第二の結合インダクタ、４６２…ループ、４６２Ａ…第一のループ、４６２Ｂ…第二のループ、４６３Ａ…第一のループ、４６３Ｂ…第二のループ、４６５Ａ…第一のループ、４６５Ｂ…第二のループ、４７１…電流モード、４７２…電流モード、４９０…アース（グラウンド）、５００…並列共振回路、５０１…キャパシタ、５０２…インダクタ、５２１…実線、５２２…破線、６００…等価回路、６０１…等価回路、６０２…等価回路、６０４…等価回路、６０５…等価回路、６０６…等価回路、６２１…インダクタ、６２１Ａ…第一のインダクタ、６２１Ｂ…第二のインダクタ、６２２…直列キャパシタ、６２２Ａ…第一の直列キャパシタ、６２２Ｂ…第二の直列キャパシタ、６２４…並列キャパシタ、６２４…並列キャパシタ、６２４Ａ…第一の並列キャパシタ、６２４Ａ…並列キャパシタ、６２４Ｂ…第二の並列キャパシタ、６２６Ａ…第一のインダクタ、６２６Ｂ…第二のインダクタ、６２７…インダクタ、６３２Ａ…第一のインピーダンス、６３２Ｂ…第二のインピーダンス、６４１…調整インダクタ、６４１Ａ…第一の調整インダクタ、６４１Ｂ…第一の調整インダクタ、７００…アレイコイル、７１０…サブコイル、７１０Ａ…第一のサブコイル、７１０Ｂ…第二のサブコイル、７１０Ｃ…第三のサブコイル、７２０…ループコイル部、７２０Ａ…第一のループコイル部、７２０Ｂ…第二のループコイル部、７２０Ｃ…第三のループコイル部、７３０…低入力インピーダンス信号処理回路、８００…アレイコイル、８１０…サブコイル、８１０Ａ…第一のサブコイル、８１０Ｂ…第二のサブコイル、８１０Ｃ…第三のサブコイル、８１０Ｄ…第四のサブコイル、８１０Ｅ…第五のサブコイル、８２０…ループコイル部、８２０Ａ…第一のループコイル部、８２０Ｂ…第二のループコイル部、８２０Ｃ…第三のループコイル部、８２０Ｄ…第四のループコイル部、８２０Ｅ…第五のループコイル部、８２１…ループ、８２２…直列キャパシタ、８２２Ｄ…第四の直列キャパシタ、８２４…並列キャパシタ、８３０…低入力インピーダンス信号処理回路、８３０Ｄ…第四の低入力インピーダンス信号処理回路、８４１…磁気結合調整部、８４１Ｄ…第四の磁気結合調整部（調整インダクタ）

Claims

　それぞれ、導体で形成され、高周波信号を検出するループコイル部と前記ループコイル部で検出した前記高周波信号が入力される信号処理回路とを有する第一のサブコイルおよび第二のサブコイルを備え、
　前記第一のサブコイルの前記ループコイル部と前記第二のサブコイルの前記ループコイル部とは、磁気的に結合するよう調整され、かつ、当該第一のサブコイルと当該第二のサブコイルとの間の空間内に生成される高周波磁場を前記高周波信号として検出可能な位置にそれぞれ配置され、
　前記ループコイル部と信号処理回路とは、前記第一のサブコイルおよび前記第二のサブコイルそれぞれにおいて、前記ループコイル部がそれぞれ単独で前記空間に生成する第一の高周波磁場が作る回転磁場と、前記ループコイル部が磁気結合することで前記空間に生成する第二の高周波磁場が作る回転磁場との位相差が９０度未満になるよう、接続されること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項１記載の高周波コイルであって、
　前記信号処理回路の出力側の１つの端子は接地され、
　前記ループコイル部は、並列共振回路であること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項１記載の高周波コイルであって、
　前記第一のサブコイルは、当該第一のサブコイル単独の共振周波数が、受信対象の前記高周波信号の周波数である受信周波数とは異なり、かつ、前記第二のサブコイルと磁気結合することにより、当該第一のサブコイルのループコイル部のループと前記第二のサブコイルのループコイル部のループとに、それぞれ、周回する電流経路を形成するとともに、前記受信周波数で共振するよう、配置および調整されること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項３記載の高周波コイルであって、
　前記第二のサブコイルは、当該第二のサブコイル単独の共振周波数が、前記受信周波数とは異なり、かつ、前記第一のサブコイルと磁気結合することにより、前記第一のサブコイルのループコイル部のループと前記第二のサブコイルのループコイル部のループとに、それぞれ、周回する電流経路を形成するとともに、前記受信周波数で共振するよう調整されること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項３記載の高周波コイルであって、
　前記第一のサブコイルおよび前記第二のサブコイルは、それぞれ、前記ループコイル部と前記信号処理回路とを接続する磁気結合調整部を備え、
　前記ループコイル部は、
　前記ループのインダクタ成分に対して直列に挿入される直列キャパシタと、
　前記インダクタ成分に対して並列に挿入され、当該ループコイル部を並列共振回路とする並列キャパシタと、を備え、
　前記磁気結合調整部は、キャパシタおよびインダクタの少なくとも一方を調整回路要素として備え、
　前記第一のサブコイルおよび前記第二のサブコイルは、前記調整回路要素、前記直列キャパシタ、および前記並列キャパシタにより調整されること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項３記載の高周波コイルであって、
　前記第一のサブコイルおよび前記第二のサブコイルは、それぞれ、結合インダクタをさらに備え、
　前記第一のサブコイルと前記第二のサブコイルとは、それぞれの前記結合インダクタにより、磁気結合すること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項１記載の高周波コイルであって、
　前記第一のサブコイルと前記第二のサブコイルとは、略同一面内に配置されること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項１記載の高周波コイルであって、
　前記ループコイル部と前記信号処理回路とを有する第三のサブコイルをさらに備え、
　前記第二のサブコイルの前記ループコイル部と前記第三のサブコイルの前記ループコイル部とは、磁気的に結合するよう調整され、かつ、当該第二のサブコイルと当該第三のサブコイルとの間の空間内に生成される高周波磁場を前記高周波信号として検出可能な位置にそれぞれ配置され、
　前記ループコイル部と信号処理回路とは、前記第二のサブコイルおよび前記第三のサブコイルそれぞれにおいて、前記ループコイル部がそれぞれ単独で前記空間に生成する第二の高周波磁場が作る回転磁場と、前記ループコイル部が磁気結合することで前記空間に生成する第三の高周波磁場が作る回転磁場との位相差が９０度未満になるよう、接続されること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項８記載の高周波コイルであって、
　前記第三のサブコイルは、当該第三のサブコイル単独の共振周波数が、前記高周波信号の周波数とは異なり、かつ、前記第二のサブコイルと磁気結合することにより、当該第三のサブコイルのループコイル部のループと前記第二のサブコイルのループコイル部のループとに、それぞれ、周回する電流経路を形成するとともに、前記高周波信号の周波数で共振するよう、配置および調整されること
　を特徴とする高周波コイル。
　請求項１記載の高周波コイルであって、
　前記ループコイル部と前記信号処理回路とを有する第四のサブコイルをさらに備え、
　前記第四のサブコイルは、当該第四のサブコイルのループコイル部が、前記第一のサブコイルのループコイル部および前記第二のサブコイルのループコイル部それぞれとオーバラップ領域を有するよう配置され、
　前記オーバラップ領域の面積は、前記第四のサブコイルが、前記第一のサブコイルおよび前記第二のサブコイルそれぞれと磁気結合しないよう定められること
　を特徴とする高周波コイル。
　静磁場を形成する静磁場形成部と、
　傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部と、
　高周波磁場を生成する高周波磁場生成部と、
　前記高周波磁場を検査対象に照射する送信コイルと、
　高周波信号である前記検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信コイルと、
　前記検出した核磁気共鳴信号から画像を再構成する画像再構成部と、を備え、
　前記受信コイルは請求項１記載の高周波コイルであり、
　前記送信コイルと前記受信コイルとは、それぞれ、当該送信コイルと当該受信コイルとの間の磁気結合を防止する磁気結合防止回路を備えること
　を特徴とする磁気共鳴撮像装置。