(57)【要約】ＭＲＩ装置に用いられるＲＦコイルにおいて、感度を犠牲にせずにＳＡＲの上昇を抑制する技術を提供する。本発明は、シート状導体と、シート状導体から所定の距離をおいて被検体側に配置されるリボン状導体とから構成されるアンテナ装置を提供する。リボン状導体は、メアンダ形状を有し、送受信周波数に共振するよう調整されるとともに、静磁場方向の両端部のシート状導体との距離が中央部のシート状導体との距離より小さく構成される。また、リボン状導体の幅は、シート状導体との距離が短いほど細く構成される。
2012046812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の送信または受信の少なくとも一方に用いるアンテナ装置であって、
シート状導体と、
前記シート状導体から所定のスペースを保って配され、蛇行した経路形状を有するＮ（Ｎは１以上の整数）本のメアンダ導体を備えるＭ（Ｍは１以上の整数）本のリボン状導体と、
前記各メアンダ導体に設けられた１以上のギャップそれぞれを直列に接続するキャパシタと、
前記リボン状導体毎に、前記キャパシタの１つに並列に接続されるＭ個の接続手段と、を備え、
前記各メアンダ導体は、
中央導体と、
前記中央導体の両端部に配される端部導体と、を備え、
前記Ｎが２以上の場合、自身の一方の端部を隣接する前記メアンダ導体の一方の端部に接続して全体として１本のひも状の前記リボン状導体を構成し、
前記端部導体と前記シート状導体との間のスペースは、前記中央導体と前記シート状導体との間のスペースより小さく設定され、
前記リボン状導体の長さ、蛇行幅、蛇行の１周期に進む長さ、および前記キャパシタの値は、前記高周波信号の周波数で共振するよう調整されること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記リボン状導体の長さと前記キャパシタの値とは、共振時に当該リボン状導体内に現れる電流分布の節の数が（Ｎ−１）個であり、かつ、前記端部導体に当該節が発生するよう調整されること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記中央導体の導体幅に比べて、前記中央導体に接続する前記端部導体の導体幅が狭いこと
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記端部導体と前記シート状導体との間に空気よりも誘電率の高い物質をさらに備えること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記中央導体と前記端部導体とを直列に接続する接続キャパシタを備え、
前記接続手段は、前記接続キャパシタに並列に接続されること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記メアンダ導体と前記シート状導体との間のスペースは、連続的に滑らかに端部に向かって小さくなるよう変化すること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記シート状導体に電気的に接続され、前記端部導体を覆うシールドをさらに備えること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記シート状導体は、円筒または楕円筒形状を有し、
前記各リボン状導体の前記各メアンダ導体は、当該メアンダ導体の蛇行方向が前記シート状導体の中心軸と略平行となるよう配置されること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項９】
請求項８記載のアンテナ装置であって、
前記各リボン状導体は、前記シート状導体の内側に間隔を開けて、当該シート状導体が形成する筒の中心軸を含む直交する２面それぞれに面対称に配置されること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記各メアンダ導体の電気長は、前記高周波信号の半波長であること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記リボン状導体の一方の端部に接続されるデチューニング手段をさらに備え、
前記デチューニング手段は、
前記高周波信号の波長の１／４の電気長を有する同軸ケーブルと、
前記同軸ケーブルの中心導体と外部導体とに直列に接続されて当該中心導体と外部導体との導通と絶縁とを制御する導通制御手段とを備えること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のアンテナ装置であって、
前記導通制御手段は、
前記同軸ケーブルの中心導体と外部導体とに直列に接続されるダイオードと、
前記ダイオードの両端部に接続されるインダクタと、
前記インダクタを介して前記ダイオードに接続される直流電源とを備えること
を特徴とするアンテナ装置。
【請求項１３】
静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場発生手段が発生する静磁場空間に配置され、前記静磁場方向と直交する方向に高周波信号を照射するとともに前記静磁場方向と直交する方向の高周波信号を検出するＲＦコイルと、前記静磁場空間に置かれた被検体から発生し、前記ＲＦコイルが検出した核磁気共鳴信号を用いて前記被検体の内部情報を画像化する画像化手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記ＲＦコイルとして、請求項１記載のアンテナ装置を備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場発生手段が発生する静磁場空間に配置され、前記静磁場方向と直交する方向に高周波信号を照射する送信ＲＦコイルと、前記静磁場方向と直交する方向の高周波信号を検出する受信ＲＦコイルと、前記静磁場空間に置かれた被検体から発生し、前記受信ＲＦコイルが検出した核磁気共鳴信号を用いて前記被検体の内部情報を画像化する画像化手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記送信ＲＦコイルおよび前記受信ＲＦコイルの少なくとも一方として、請求項１１記載のアンテナ装置を備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波の送受信を行うためのアンテナ装置、及びそれを用いた磁気共鳴検査装置（以下、ＭＲＩ装置という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＲＩ装置では、静磁場マグネットが発生する均一な静磁場中に配置された被検体に電磁波を照射し、被検体内の核スピンを励起すると共に、核スピンが発生する電磁波である核磁気共鳴信号を受信し、信号処理することにより、被検体を画像化する。電磁波の照射と核磁気共鳴信号の受信とは、ラジオ周波数（ＲＦ）の電磁波を送信あるいは受信するＲＦアンテナもしくはＲＦコイルと呼ばれる装置によって行なわれる。【０００３】
ＲＦコイルは、表面アンテナもしくは局所アンテナと呼ばれるものと、ボリュームコイルもしくはボリュームアンテナと呼ばれるものとの２種に大きく分類される。局所アンテナは、円形や平板形状でアンテナの近傍付近に感度を持ち、被検体の表面にあてて用いられることが多い。一方、ボリュームアンテナは、円筒形もしくは２つの上下に設置された円盤形状を有し、その中もしくはその間全体に感度を持ち、そこに被検体を設置して用いられる。【０００４】
円筒形のボリュームアンテナの例として、鳥かご型もしくはバードケージ型と呼ばれるもの（例えば、非特許文献１および特許文献１参照。）と、ＴＥＭ型と呼ばれるもの（例えば、特許文献２および特許文献３参照。）とがある。これらのボリュームアンテナでは、通常、ラング（横木、あるいは、はしごの横棒）と呼ばれる円筒の中心軸と平行に配置された棒状の導体が、円筒側面に沿って１６〜３２本程度設置される。このような円筒形のボリュームアンテナは、トンネル型と呼ばれるＭＲＩ装置で用いられる。トンネル型ＭＲＩ装置では、円筒形状の静磁場マグネットが配置されることによりトンネルが形成され、被検体は、ベットに寝た状態でトンネル内部に入り、撮影が行われる。【０００５】
局所アンテナの例として、たとえば導体をループ状に曲げて構成した例（例えば、特許文献４参照。）や８の字などに曲げて構成した例（例えば、非特許文献２参照。）などがある。このような局所アンテナは、通常ボリュームアンテナよりも被検体のそばに配置される場合が多いため、ボリュームアンテナに比べて感度は高いが感度領域が部分的で狭い場合が多い。従って、局所アンテナは、受信ＲＦアンテナとして使用されることが多い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｃｅｃｉｌ  Ｅ．  Ｈａｙｅｓ，  ｅｔ  ａｌ．、”Ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，Ｈｉｇｈｌｙ  Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｉｌ  ｆｏｒ  Ｗｈｏｌｅ−Ｂｏｄｙ  ＮＭＲ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｔ  １．５Ｔ”、  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  （１９８５）  ６３：ｐ．６２２−６２８
【非特許文献２】Ｘｉａｏｌｉａｎｇ  Ｚｈａｎｇ，  ｅｔ  ａｌ，”Ｈｉｇｈｅｒ−Ｏｒｄｅｒ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｏｎ−Ｌｉｎｅ  ＲＦ  Ｃｏｉｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  ＭＲ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ“，  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｎ  Ｍｅｄｅｃｉｎｅ  （２００５）  ５３：ｐ．１２３４
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７６８８０７０号明細書
【特許文献２】米国特許第４７５１４６４号明細書
【特許文献３】米国特許第５５５７２４７号明細書
【特許文献４】特表２００４−５１１２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、トンネル型ＭＲＩ装置において、３テスラあるいは７テスラという高磁場が用いられるようになっている。３テスラ以上の高磁場ＭＲＩ装置では、ＲＦ照射電磁波の人体への吸収比率であるＳＡＲ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ）が上昇する傾向がある。特に、被検体のそばに配置される局所送信アンテナにこの傾向が大きい。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＭＲＩ装置に用いられるＲＦコイルにおいて、感度を犠牲にせずにＳＡＲの上昇を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、シート状導体と、シート状導体から所定の距離をおいて被検体側に配置されるリボン状導体とから構成されるアンテナ装置を提供する。リボン状導体は、メアンダ形状を有し、送受信周波数に共振するよう調整されるとともに、静磁場方向の両端部のシート状導体との距離が中央部のシート状導体との距離より小さく構成される。また、リボン状導体の幅は、シート状導体との距離が小さいほど細く構成される。【００１１】
本発明は、高周波信号の送信または受信の少なくとも一方に用いるアンテナ装置であって、シート状導体と、前記シート状導体から所定のスペースを保って配され、蛇行した経路形状を有するＮ（Ｎは１以上の整数）本のメアンダ導体を備えるＭ（Ｍは１以上の整数）本のリボン状導体と、前記各メアンダ導体に設けられた１以上のギャップそれぞれを直列に接続するキャパシタと、前記リボン状導体毎に、前記キャパシタの１つに並列に接続されるＭ個の接続手段と、を備え、前記各メアンダ導体は、中央導体と、前記中央導体の両端部に配される端部導体と、を備え、前記端部導体と前記シート状導体との間のスペースは、前記中央導体と前記シート状導体との間のスペースより小さく、前記リボン状導体の長さ、蛇行幅、蛇行の１周期に進む長さ、および前記キャパシタの値とは、前記高周波信号の周波数で共振するよう調整されることを特徴とするアンテナ装置を提供する。【００１２】
また、前記アンテナ装置において、前記メアンダ導体の本数Ｎが２以上の場合、各メアンダ導体は、自身の一方の端部を隣接するメアンダ導体の一方の端部に接続して全体として１本のひも状のリボン状導体を構成する。【００１３】
また、静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記静磁場発生手段が発生する静磁場空間に配置され、前記静磁場方向と直交する方向に高周波磁場を発生するとともに前記静磁場方向と直交する方向の高周波磁場を検出するＲＦコイルと、前記静磁場空間に置かれた被検体から発生し、前記ＲＦコイルが検出した核磁気共鳴信号を用いて前記被検体の内部情報を画像化する画像化手段と、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記ＲＦコイルとして、上述のアンテナ装置を備えること、を特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＭＲＩ装置に用いられるＲＦコイルにおいて、感度を犠牲にせずにＳＡＲの上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一の実施形態のＭＲＩ装置の概略構成図である。
【図２】第一の実施形態のアンテナを説明するための説明図であり、（ａ）は、外観図、（ｂ）は、Ｘ軸方向からみた図であり、（ｃ）は、リボン状導体の一部を抜き出した図である。
【図３】第一の実施形態のリボン状導体の構成を説明するための説明図である。
【図４】第一の実施形態のアンテナの電流分布を説明するための説明図である。
【図５】第一の実施形態のアンテナによる電場と回転磁場とを説明するための説明図であり、（ａ）は、アンテナをＸ軸方向から見た図であり、（ｂ）は、アンテナが被検体近傍に作り出す電場の絶対値のグラフであり、（ｃ）は、アンテナが被検体近傍に作り出す回転磁場の絶対値のグラフである。
【図６】半波長アンテナの導体上に生成される電流と電圧とを説明するための説明図である。
【図７】第一の実施形態のアンテナの変形例を説明するための説明図であり、（ａ）は、Ｙ軸方向から見た図、（ｂ）は、Ｚ軸方向から見た図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）はＸ軸方向から見た図である。
【図８】第一の実施形態のアンテナの変形例の外観図である。
【図９】第二の実施形態のアンテナを説明するための説明図である。
【図１０】第三の実施形態のアンテナの外観図である。
【図１１】第三の実施形態のアンテナの構成の詳細を説明するための説明図である。
【図１２】第三の実施形態のアンテナの使用時の様子を説明するための説明図である。
【図１３】第三の実施形態のアンテナによるカップリング抑制を説明するための説明図であり、（ａ）は比較用の直線導体によるアンテナの外観図、（ｂ）はメアンダ状導体によるアンテナの外観図である。
【図１４】第三の実施形態のアンテナによるカップリング抑制を説明するための説明図であり、（ａ）は比較用の直線導体によるアンテナによる回転磁場、（ｂ）はメアンダ状導体によるアンテナによる回転磁場を示す図である。
【図１５】第四の実施形態のアンテナとデチューニング回路の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜＜第一の実施形態＞＞
以下、本発明を適用する第一の実施形態について説明する。本発明の実施形態を説明する全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１７】
まず、本実施形態のＭＲＩ装置の構成について説明する。図１は、本実施形態のＭＲＩ装置１００の概略構成図である。ＭＲＩ装置１００は、被検体１１２が配置される計測空間に静磁場を形成するマグネット１０１と、静磁場に所定の方向の磁場勾配を与える傾斜磁場コイル１０２と、マグネット１０１内に挿入され、被検体１１２に対してラジオ波などの電磁波を送信するとともに電磁波を受信するＲＦコイル１０３と、ＲＦコイル１０３に接続され、ＲＦコイル１０３から照射される電磁波を作成し送信するとともに、ＲＦコイル１０３からの核磁気共鳴信号を検出し、信号の処理を行う送受信機１０４と、傾斜磁場コイル１０２に電流を供給する傾斜磁場電源１０９と、送受信機１０４および傾斜磁場電源１０９の駆動を制御するとともに、種々の情報処理およびオペレータによる操作を行うデータ処理部１０５と、データ処理部１０５の処理結果を表示するための表示装置１０８と、被検体１１２を載置するベッド１１１と、を備える。
【００１８】
傾斜磁場電源１０９と傾斜磁場コイル１０２とは傾斜磁場制御ケーブル１０７で接続される。また、ＲＦコイル１０３と送受信機１０４とは、ＲＦコイル１０３と送受信機１０４との間で信号を送受信する送受信ケーブル１０６で接続される。送受信機１０４は、図示していないが、シンセサイザ、パワーアンプ、受信ミキサ、アナログデジタルコンバータ、送受信切り替えスイッチなどを備える。
【００１９】
ＭＲＩ装置１００は、マグネット１０１が形成する静磁場の方向によって、水平磁場方式と垂直磁場方式とに区別される。水平磁場方式の場合は、一般的に、マグネット１０１は円筒状のボア（中心空間）を有し、図１中左右方向の静磁場を発生する。一方、垂直磁場方式の場合は、一対の磁石が被検体を挟んで上下に配置され、図１中上下方向の静磁場を発生する。本実施形態のＭＲＩ装置１００は、円筒状のボアを有する水平磁場方式である。
【００２０】
上記構成を有するＭＲＩ装置１００では、静磁場中に配置された被検体１１２に対し、ＲＦコイル１０３および傾斜磁場コイル１０２により、数ミリ秒間隔程度の断続した電磁波、傾斜磁場を照射し、その電磁波に共鳴して被検体１１２から発せられる信号を受信して信号処理を行い、磁気共鳴像を取得する。被検体１１２は、例えば、人体の所定の部位であり、ベッド１１１に横たわり、ＲＦコイル１０３の内部に配置される。また、電磁波および傾斜磁場は、ＲＦコイル１０３および傾斜磁場コイル１０２により、それぞれ照射および印加される。ＲＦコイル１０３、傾斜磁場コイル１０２、および、ベッド１１１は、マグネット１０１が形成する円筒状のボア内に配置される。
【００２１】
なお、ここでは、電磁波の照射と受信とを行なうＲＦコイル１０３として、単一のＲＦコイルが示されているが、これに限られない。例えば、広範囲撮像用のＲＦコイルと局所用のＲＦコイルとを組み合わせるなど、複数のコイルから構成されるＲＦコイルをＲＦコイル１０３として用いてもよい。
【００２２】
本実施形態では、ＲＦコイル１０３として平面形状に近い局所アンテナを用いる。以下、本実施形態のＲＦコイル１０３について図２および図３を用いて説明する。
【００２３】
図２（ａ）は、本実施形態のＲＦコイル１０３として用いるアンテナ２００の外観図である。以下、本実施形態の各図において、Ｘ、Ｙ、Ｚは、アンテナ２００の構成を説明するための直交座標系の各軸を示す。本図に示すように、本実施形態のアンテナ２００は、グラウンドプレーン（接地面）の役割を果たすシート状の導体（以後、シート状導体と呼ぶ。）２１０と、蛇行するリボン状導体２２０と、を備える。なお、本明細書において、蛇行方向とは、蛇行した経路が最終的に進む方向である、図２の配置においてＺ軸の方向を蛇行方向と定義する。
【００２４】
リボン状導体２２０は、細長い平板状、もしくは筒状の導体で作成される。細長い平板状の場合、板状面がシート状導体２１０の面に略平行に配置される。また、リボン状導体２２０は、シート状導体２１０の被検体がある側に、シート状導体から所定の距離（スペース）２３０を隔てて配置される。
【００２５】
リボン状導体２２０は、図中Ｚ軸方向を蛇行方向とするメアンダ状導体２２０ａから構成されている。メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）は、図３に示すように、Ｚ軸方向に、幅を持って蛇行する形状を有する。このときの、リボン状導体２２０の幅を導体幅（ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｗｉｄｔｈ）２４０と呼び、リボン状導体２２０の蛇行の幅を蛇行幅（ｍｅａｎｄｅｒ  ｗｉｄｔｈ）２５１と呼び、リボン状導体２２０の蛇行の１周期のＺ軸方向の長さをピッチ（ｐｉｔｃｈ）２５２と呼ぶ。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、メアンダ状導体２２０ａは、その中央部分を構成する中央導体２２１と、その両端を構成する２つの端部導体２２２と、中央導体２２１と２つの端部導体２２２とをそれぞれ接続する接続導体２２３と、キャパシタ２２４と、を備える。なお、蛇行するメアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）は、蛇行経路という意味のメアンダラインとも呼ぶ。
【００２７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すアンテナ２００をＸ軸方向からみた図である。本図に示すように、接続導体２２３は、中央導体２２１と２つの端部導体２２２とを階段状に接続する。このとき、中央導体２２１および端部導体２２２とは、中央導体２２１とシート状導体２１０との距離（スペース）２３１が、端部導体２２２とシート状導体２１０との距離（スペース）２３２よりも大きくなるよう配置される。これは、リボン状導体２２０（メアンダ状導体２２０ａ）の端部から被写体へ伝播する電場Ｅを小さくし、ＳＡＲを低減するためである。
【００２８】
図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すアンテナ２００をＹ軸方向から見た図であり、リボン状導体２２０の一部のみを抽出した図である。本図に示すように、中央導体２２１の幅（また蛇行する導体の太さ）２４１は、端部導体２２２の幅（または蛇行する導体の太さ）２４２より太い。これは、リボン状導体２２０とシート状導体２１０との距離（スペース）が変わっても、高周波伝送経路としての特性インピーダンスがなるべく変わらないようにするためである。
【００２９】
また、中央導体２２１は、その中央に導体が切断された隙間（ギャップ）を備える。キャパシタ２２４は、このギャップを直列に接続する。なお、キャパシタ２２４と並列にインピーダンスマッチング回路３１０が接続される。本実施形態のアンテナ２００は、このインピーダンスマッチング回路３１０およびそれに接続される同軸ケーブル３２０を介して送信および／または受信部３３０に接続される。なお、同軸ケーブル３２０は、図１の送受信ケーブル１０６に、送信および／または受信部３３０は、図１の送受信機１０４に相当する。
【００３０】
また、メアンダ状導体２２０ａの全長およびキャパシタ２２４の値は、送信および／または受信に用いる周波数、あるいはＭＲＩ撮影に使用する周波数でアンテナ２００が共振するよう調整される。なお、本実施形態では、共振状態におけるメアンダ状導体２２０ａの電流分布に電流の節が発生しないように、つまり、アンテナ２００が１／２波長（半波長）に共振する半波長アンテナになるように調整される。
【００３１】
例えば、３テスラのＭＲＩ装置に用いられるＲＦの周波数はおよそ１２８ＭＨｚであり、空気中での半波長の長さはおよそ１．２ｍである。通常、直線状の半波長アンテナを作成する場合、１．２ｍの長さの導体を使用する。本実施形態では、リボン状導体２２０をメアンダ形状にしてメアンダ状導体２２０ａを形成することで、Ｚ軸方向の長さを０．７ｍ程度に短縮することができる。これは、一般的なヒト撮影用のＭＲＩ装置内部に十分収納および使用可能である。
【００３２】
なお、リボン状導体２２０のＺ軸方向の全長は、本実施形態では、蛇行幅２５１とピッチ２５２とを調整することにより調整される。また、シート状導体２１０のＺ軸方向の長さは、メアンダ状導体２２０ａのＺ軸方向の長さと同等もしくは、より長い長さとする。
【００３３】
アンテナ２００が共振し、リボン状導体２２０に交流電流が流れると、リボン状導体２２０を取り巻くように交流磁場（磁力線４１０）が発生する。図２（ａ）に示すように、磁力線４１０はＺ軸方向に直交する。従って、このＺ軸方向がＭＲＩ装置１００における静磁場方向になるようにアンテナ２００を設置することでＭＲＩの撮像が可能になる。なお、シート状導体２１０があるため、磁力線４１０は被検体１１２の方向へ効率的に広がる。従って、アンテナ２００は、ＭＲＩの撮像に適する強度の磁場を発生する。
【００３４】
図４はアンテナ２００の電流分布を説明するための図である。本図では、中央導体２２１に流れる電流、および、端部導体２２２に流れる電流の大きさを、それぞれ矢印５１１および５１２の大きさ（太さおよび長さ）で示す。また、それぞれ、電流５１１および電流５１２と呼ぶ。
【００３５】
メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の両端部２２５は、どこにも接続されていない導体の端部であるため、電流は流れない。それに対して、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の中央部分には電流が流れる。ここで、中央部である中央導体２２１部には、端部導体２２２に流れる電流５１２より大きい電流５１１が流れる。なお、矢印５１１は便宜的に図内において上向きに書いてあるが、実際にアンテナ２００に流れる電流は交流であるので、上向きの流れと下向きの流れとを交互に繰り返す。
【００３６】
次に、本実施形態のアンテナ２００の構成により、ＲＦコイル１０３としての感度は維持しつつ、ＳＡＲが低減されることを、図５を用いて説明する。
【００３７】
図５（ａ）はアンテナ２００をＸ軸方向から見た図である。図５（ａ）にはシート状導体２１０と、中央導体２２１および端部導体２２２を備えるメアンダ状導体２２０ａと、を模式的に示す。なお、点線２９０は、端部導体２２２とシート状導体２１０とのスペース２３２が、中央導体２２１とシート状導体２１０とのスペース２３１と同一と仮定した場合のメアンダ状導体（仮定メアンダ状導体）をＸ軸方向から見た図である。以後、仮定メアンダ状導体２９０と呼ぶ。また、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）と平行でＺ軸方向に平行な破線１１２ａは、通常ＭＲＩ撮像する際に、被検体１１２が存在する場所（被検体位置）を示す。以後、被検体位置１１２ａと呼ぶ。
【００３８】
図５（ｂ）は、被検体位置１１２ａにおける電場の絶対値｜Ｅ｜の値をＺ軸に沿って求めたグラフである。また、Ｚ軸方向のＺｓおよびＺｅは、それぞれ、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の端部を示す。
【００３９】
メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）に共振する電流が流れた場合の被検体位置１１２ａにおける電場Ｅの絶対値を考える。一般に、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の電圧Ｖの分布は、両端で正または負の高い値となる。また、両端の電圧Ｖは互いに反対の符号となり、片方で正の高い電圧Ｖのとき、もう片方は負の高い電圧Ｖとなる。一方、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の中央部の電圧Ｖは、使用しているキャパシタ２２４の値にもよるが、その値が１５ｐＦ以上の比較的大きいものである場合、両端部の電圧に比べてとても小さくなる。
【００４０】
従って、被検体位置１１２ａとの距離が一定の仮定メアンダ状導体２９０の、被検体位置１１２ａにおける電場Ｅの絶対値｜Ｅ｜の値をＺ軸に沿って求めたグラフは、図５（ｂ）の点線５４１で示すものとなる。
【００４１】
上述のように、本実施形態では、端部導体２２２とシート状導体２１０との距離（スペース）２３２は、中央導体２２１とシート状導体２１０との距離（スペース）２３１より小さく構成される。従って、端部導体２２２の部分では、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）と被検体位置１１２ａとの距離は、仮定メアンダ状導体２９０と被検体位置１１２ａとの距離より大きくなる。ここで、電場Ｅの大きさは、同じ電圧Ｖであれば、距離の二乗におおよそ反比例する。従って、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の、被検体位置１１２ａにおける電場Ｅの絶対値｜Ｅ｜の値をＺ軸に沿って求めたグラフは、図５（ｂ）の、実線５４２で示すものとなる。
【００４２】
従って、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）において、端部導体２２２を被検体位置１１２ａより遠ざける、すなわち、端部導体２２２のシート状導体２１０との距離（スペース）２３２を狭くすることで、被検体１１２ａ位置における電場の絶対値｜Ｅ｜を減少させることができる。
【００４３】
ＳＡＲは電場Ｅの大きさの二乗に比例する。従って、図５（ｂ）のグラフにおいて左右の２つの山の大きさが小さくなれば、ＳＡＲが下がる。従って、端部導体２２２の距離（スペース）２３２を、中央導体２２１とシート状導体２１０との距離（スペース）２３１より狭くした本実施形態のアンテナ２００の構造によれば、被検体位置１１２ａでのＳＡＲが下がることがわかる。
【００４４】
つぎに、アンテナ２００をＭＲＩ撮像に使用する際に、アンテナ２００の感度となる回転磁場の大きさについて考える。図５（ｃ）は、被検体位置１１２ａにおけるＺ軸まわりに回転する方向の回転磁場Ｂ１＋の絶対値を示す図である。破線が仮定メアンダ状導体２９０の回転磁場の絶対値５５１のグラフを、実線が本実施形態のメアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）による回転磁場の絶対値５５２のグラフをそれぞれ示す。
【００４５】
回転磁場Ｂ１＋はメアンダ形状のアンテナ導体を流れる電流Ｉの大きさに比例する。上述のように、両端部が開放されているメアンダ形状のアンテナ導体に流れる電流は、中央部で大きく両端部では小さい。これは、メアンダ形状のアンテナ導体とシート状アンテナ導体との距離の変化の影響をほとんど受けない。従って、被検体位置１１２ａにおいて、仮定メアンダ状導体２９０による回転磁場の絶対値５５１と、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）による回転磁場の絶対値５５２とはほとんど変わりがない。つまり、アンテナとしての感度はほとんど変わらないことがわかる。
【００４６】
次に、中央導体２２１と端部導体２２２とのインピーダンスマッチングについて説明する。
【００４７】
本実施形態では、１本のリボン状導体２２０が１／２波長アンテナを成している。また、上述のように、本実施形態では、ＳＡＲの低減を実現するため、端部導体２２２とシート状導体２１０との距離（スペース）２３２を、中央導体２２１とシート状導体２１０との距離（スペース）２３１より小さくしている。
【００４８】
ここで、蛇行するリボン状導体２２０とシート状導体２１０との組を高周波伝送経路と考えると、中央導体２２１と端部導体２２２とで、それぞれシート状導体２１０との距離（スペース）２３０が異なる場合、中央導体２２１と端部導体２２２との導体幅２４１が同一であると、端部導体２２２部と中央導体２２１部との特性インピーダンスが異なる。具体的には、中央導体２２１部の特性インピーダンスが端部導体２２２部の特性インピーダンスより高くなる。
【００４９】
後述するように、アンテナに共振が起きて１／２波長の定在波が発生しているとき、本実施形態のように伝送線路途中でシート状導体２１０との距離（スペース）２３０が階段的に変わると、その前後で特性インピーダンスを合わせないと波長がずれる。従って、本実施形態では、両者の特性インピーダンスを整合させるため、端部導体２２２部の導体幅２４２を中央導体２２１部の導体幅２４１よりも細くする。
【００５０】
ここで、上述の波長がずれる理由を説明する。図６は、一般の半波長アンテナ導体で、特性インピーダンスの異なる２種のアンテナ導体（第一のアンテナおよび第二のアンテナとする）の各部位に流れる電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）とを示すグラフである。横軸はアンテナ導体に沿った方向（Ｌｉｎｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）であり、縦軸はそれぞれ電流（Ｉ）および電圧（Ｖ）である。第一のアンテナの特性インピーダンスは、第二のアンテナの特性インピーダンスより高いものとする。なお、第一のアンテナおよび第二のアンテナの長さは、同じとし、図中ｌｅｎｇｔｈで示す。実線が第一のアンテナの電流５２１および電圧５３１を、破線が第二のアンテナの電流５２２および電圧５３２を示す。
【００５１】
本図に示すように、第一のアンテナに流れる電流５２１および第二のアンテナに流れる電流５２２は、ともに、アンテナ導体の中央部で最も大きくなり、両端では小さい。他方、電圧５３１、５３２は両端でその絶対値が最も大きくなり、かつ、両端の電圧の符号は逆となる。また、特性インピーダンスが比較的高い第一のアンテナに流れる電流５２１は、第二のアンテナ導体に流れる電流５２２よりも小さい。一方、第一のアンテナ導体の両端部に発生する電圧５３１の絶対値は、第二のアンテナ導体の両端部に発生する電圧５３２の絶対値よりも大きい。
【００５２】
なお、一般に電圧（Ｖ）と電流（Ｉ）とインピーダンス（Ｚ）との基礎的な関係は、以下の式（１）で表される。
Ｖ＝ＩＺ          （１）
式（１）からわかるように、同じ電圧（Ｖ）であれば、インピーダンス（Ｚ）が低い場合の電流（Ｉ）は、高い場合の電流（Ｉ）よりも大きくなる。また、同じ電流（Ｉ）であれば、インピーダンス（Ｚ）が低い場合の電圧（Ｖ）は、高い場合の電圧（Ｖ）よりも低くなる。
【００５３】
一般に、特性インピーダンスの異なる伝送路を接続する場合、その接続点での電圧と電流とは連続していなければならないという条件がある。図６において、およそ右から２／３の長さの第一のアンテナ導体と、およそ左から１／３の長さの第二のアンテナ導体を接続させることを考える。図６において、第一のアンテナ導体のアンテナ導体方向の位置Ｌ１と第二のアンテナ導体のアンテナ導体方向の位置Ｌ２とでは、それぞれ、電流値および電圧値が一致する。
【００５４】
しかし、図６では、Ｌ１とＬ２とは異なる位置である。そこで、Ｌ１とＬ２とを一致させて接続するためには、例えば、同調する波長を長くする必要がある。波長を長くすれば、Ｌ１の位置は図６において、左方向にずれ、Ｌ２の位置は右方向にずれ、一致するところまで移動させることが可能である。つまり、導体の長さ（ｌｅｎｇｔｈ）を変えずに２つの導体を接続させて半波長で共振させるためには、同調させる周波数を低下させて接続する必要がある。
【００５５】
また、逆に、およそ右から２／３の長さの第二のアンテナ導体と、およそ左から１／３の長さの第一のアンテナ導体を接続させることを考えると、今度は逆に同調させる周波数を上昇させて接続する必要がある。
【００５６】
従って、特性インピーダンスが大きく異なる２つの導体を接続しようとすると、両者の接続点で電流および電圧を等しくするためには、周波数を低下、あるいは上昇させる必要があり、想定する周波数からずれてしまうという問題がおきる。
【００５７】
これを回避するため、本実施形態のメアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）では、上述のように、中央導体２２１と端部導体２２２との導体幅を変え、特性インピーダンスを整合させる。
【００５８】
なお、本実施形態のシート状導体２１０は、銅シートや銅のメッシュ、およびステンレスのメッシュなどの導体で形成される。例えば、銅シートで形成される場合、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などを用いて形成されたシート状の筐体（不図示）の上部または下部に貼り付けて作成する。
【００５９】
また、リボン状導体２２０は、銅シートなどの電気伝導度の良い導体を使用し、光学的エッチングなどを使用してパターンを形成することにより作成する。リボン状導体２２０は、プラスチック、ガラス繊維といった絶縁性の物質で形成された台座上に固定される。この台座は、シート状導体２１０の上部に配置される。台座は、例えば、塩化ビニル樹脂やテフロン（登録商標）などで厚さ１０ｍｍ程度の梁を何箇所か固定し、その上に厚さ０．５ｍｍ程度のＦＲ４ガラス繊維基板を天井のように張り付けて形成する。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ２００は、シート状導体２１０と、前記シート状導体２１０から所定のスペースを保って配され、蛇行した経路形状を有するＮ（Ｎは１以上の整数）本のメアンダ導体を備えるＭ（Ｍは１以上の整数）本のリボン状導体２２０と、前記各メアンダ導体に設けられた１以上のギャップそれぞれを直列に接続するキャパシタ２２４と、前記リボン状導体２２０毎に、前記キャパシタ２２４の１つに並列に接続されるＭ個の接続手段であるインピーダンスマッチング回路３１０と、を備え、前記各メアンダ導体は、中央導体２２１と、前記中央導体２２１の両端部に配される端部導体２２２と、を備え、前記端部導体２２２と前記シート状導体２１０との間のスペース２３２は、前記中央導体２２１と前記シート状導体２１０との間のスペース２３１より小さく、前記Ｎが２以上の場合、自身の一方の端部を隣接するメアンダ導体の一方の端部に接続して全体として１本のひも状のリボン状導体２２０を構成し、前記リボン状導体２２０の長さ、蛇行幅、蛇行の１周期に進む長さ、および前記キャパシタ２２４の値は、前記高周波信号の周波数で共振するよう調整される。
【００６１】
前記リボン状導体２２０の長さと前記キャパシタ２２４の値とは、共振時に当該リボン状導体２２０内に現れる電流分布の節の数が（Ｎ−１）個であり、かつ、前記端部導体２２２に当該節が発生するよう調整されてもよい。
【００６２】
また、前記中央導体２２１の導体幅に比べて、前記中央導体２２１に接続する前記端部導体２２２の導体幅が狭くなるよう構成されていてもよい。
【００６３】
すなわち、本実施形態のアンテナ２００によれば、リボン状導体２２０が構成するメアンダ状導体２２０ａが、中央導体２２１と端部導体２２２とを備える。そして、端部導体２２２とシート状導体２１０との距離（スペース）２３２は、中央導体２２１とシート状導体２１０との距離（スペース）２３１より短い。従って、電場の大きい部分は、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の端部に位置し、電流が大きく発生する磁場が大きい部分はメアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）の中央部に位置する。このため、シート状導体２１０からの距離が一定のリボン状導体で構成するアンテナに比べ、ＳＡＲは低減でき、かつ、感度はほぼ同じとなるアンテナ２００を得ることができる。
【００６４】
上述のように、本実施形態では、ＳＡＲを低減するため、リボン状導体２２０の端部導体２２２部分ではシート状導体２１０との距離（スペース）２３０が狭くなっている。このため、導体幅が同じのままで、ギャップが狭くなると特性インピーダンスは低下する。そこで、本実施形態では、距離（スペース）２３０が狭い部分では導体幅を狭くし、リボン状導体２２０全体の特性インピーダンスを同じ値に保つ。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、感度を維持しつつＳＡＲを抑制可能なＲＦアンテナを実現できる。従って、このアンテナをＭＲＩ撮影に用いることにより、ＳＡＲを抑制した状態で撮影ができる。本実施形態は、ＳＡＲが上昇する傾向の大きい３テスラ以上のＭＲＩ装置に特に有用である。
【００６６】
なお、上記実施形態の図２（ａ）では、中央導体２２１がギャップを１箇所のみ有する場合を例示するが、ギャップの数はこれに限られない。中央導体２２１に複数のギャップを設け、各ギャップにキャパシタ２２４を配置するよう構成してもよい。また、接続導体２２３の部分にギャップを設け、キャパシタ２２４を配置しても良い。
【００６７】
また、リボン状導体２２０の蛇行の形状は、リボン状導体２２０とシート状導体２１０との距離（スペース）２３０とともに、高周波伝送経路の特性インピーダンスを決定する重要な要素である。
【００６８】
上述のように、本実施形態では、蛇行幅２５１とピッチ２５２とを調整することにより、リボン状導体２２０のＺ軸方向の全長を調整する。このとき、例えば、端部導体２２２のピッチ２５２を、中央導体２２１のピッチ２５２に比べて狭くすることにより、全長を短くしてもよい。これは、上述のように、端部導体２２２では、中央導体２２１に比べ、その導体幅２４２が狭い（細い）ため、その分、余裕があるためである。このように構成してリボン状導体２２０のＺ軸方向の全長を短くすることにより、アンテナ２００全体のＺ軸方向のサイズを小さくでき、アンテナ２００の小型化を図ることができる。
【００６９】
蛇行するリボン状導体２２０とシート状導体２１０との組を高周波伝送経路と考えると、Ｚ方向に所定の長さがある場合、所定の周波数に対して、その長さが何波長分の長さにあたるかという単位を電気長という。先に述べたように、空気中または真空中に置かれた長さ１．２ｍの直線導体の１２８ＭＨｚでの電気長は、半波長になる。メアンダ形状にしたリボン状導体２２０はＺ方向の長さが０．７ｍ程度であるが、１２８ＭＨｚでの電気長は同じく半波長となる。また、電気長が半波長になる実際の長さ（０．７ｍ）を、真空中の電波の半波長の長さ（１．２ｍ）で割った値を波長短縮率（％）とも言い、波長短縮率の値は、真空に対する伝播速度比（ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｏｆ  ｐｒｏｐｅｒｇａｔｉｏｎ）と同じ値になる。このように電気長は、波長短縮率に直接的に関係する量である。
【００７０】
電気長と、リボン状導体２２０とシート状導体２１０との間の距離（スペース）２３０、蛇行幅２５１、およびピッチ２５２との間には強い相関関係がある。より具体的に説明すると、スペース２３０を広げたり、蛇行幅２５１を狭めたり、ピッチ２５２を大きくすると、同じＺ方向の長さあたりのリボン状導体の電気長は短くなる。また、波長短縮率は大きくなり１に近づく。
【００７１】
逆に、スペース２３０を狭くしたり、蛇行幅２５１を広げたり、ピッチ２５２を小さくしたりすれば、同じＺ方向の長さあたりのリボン状導体の電気長は長くなる。また、波長短縮率は小さくなり０に近づく。
【００７２】
更に、上述したように、高周波伝搬経路の特性インピーダンスと、シート状導体２１０とリボン状導体２２０との間の距離（スペース）２３０および導体幅２４１との間には強い相関関係がある。より具体的に述べると、スペース２３０を広げたり、導体幅２４１を狭めると特性インピーダンスは大きい値になる。逆に、スペース２３０を狭めたり、導体幅２４１を広げると、特性インピーダンスは小さい値になる。
【００７３】
以上のような性質を利用して、特性インピーダンスと電気長を調整することが可能である。電気長を調整することで、実際のアンテナのＺ方向の長さを調整することができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、中央導体２２１と端部導体２２２と、２つの異なる幅（直径）を有するメアンダ形状の導体を接続し、メアンダ状導体２２０ａ（リボン状導体２２０）を構成している。このとき、導体毎に、シート状導体２１０と一定の距離（スペース）を保つよう、すなわち、階段状になるよう構成している。しかし、本実施形態のアンテナ２００の構成はこれに限られない。
【００７５】
シート状導体２１０とリボン状導体２２０との距離（スペース）の変化は、階段状でなくてもよい。本実施形態の他の構成を図７に示す。図７（ａ）は、本実施形態のアンテナの変形例（アンテナ２００ｂ）をｙ軸方向からみた図、図７（ｂ）は、ｚ軸方向から見た図、図７（ｃ）は、斜視図、図７（ｄ）は、ｘ軸方向から見た図である。なお、キャパシタ２２４、送信および／または受信部３３０への接続手段であるインピーダンスマッチング回路３１０は図２の場合と同様であるので省略し、表示していない。
【００７６】
これらの図に示すように、メアンダ状導体２２０ｂ（リボン状導体２２０）とシート状導体２１０との距離は、連続的に変化するよう構成してもよい。すなわち、前記メアンダ導体２２０ｂと前記シート状導体２１０との間の距離（スペース）は、連続的に滑らかに端部に向かって小さくなるよう変化させてもよい。この場合、メアンダ状導体２２０ｂ（リボン状導体２２０）の幅（直径）、蛇行幅、ピッチもシート状導体２１０との距離に応じて、連続的に変化させる。一方、メアンダ状導体２２０ｂの中央部分のようにシート状導体２１０との距離が一定の部分は、幅、蛇行幅、ピッチも一定とする。
【００７７】
なお、メアンダ状導体２２０ｂ（リボン状導体２２０）とシート状導体２１０との距離は、図７（ｄ）に示すように、中央部分は大きく、両端部分は小さくなるよう変化させる。これは、上述のように、メアンダ状導体２２０ｂの両端部分のシート状導体２１０とからの距離を狭くして、両端部分が発生する電圧Ｖによる電界Ｅが被検体１１２近くに伝搬しないようにし、ＳＡＲを抑制するためである。そして、特性インピーダンスを整合させるため、端部に行くに従って、メアンダ状導体２２０ｂの導体幅を細くする。
【００７８】
また、本実施形態では、ＳＡＲを低減するため、リボン状導体２２０の端部導体２２２を中央導体２２１よりシート状導体２１０に近づけて配置しているが、ＳＡＲの低減手法はこれに限られない。例えば、端部導体２２２とシート状導体２１０との間の空間に、誘電率の高い物質を、さらに配置するよう構成してもよい。
【００７９】
誘電率の高い物質を配置することで、先に述べた、高周波伝送経路としての電気長と、特性インピーダンスの両方を、その誘電体の比誘電率のおよそ平方根程度の割合だけ、変化させることができる。より具体的に説明すると、スペース２３０の部分に誘電率およそ２のテフロン（登録商標）などの物質を配置すると、特性インピーダンスはおよそ０．７倍に低下し、電気長はおよそ１．３倍の波長に長くなることがわかっている。
【００８０】
端部導体２２２とシート状導体２１０との間に、誘電率の高い物質を配置することにより、シート状導体２１０と端部導体２２２との間に電場をより効果的に集中させ、さらにＳＡＲを低下させることができる。
【００８１】
なお、端部導体２２２とシート状導体２１０との間に誘電率の高い物質を配置する場合、端部導体２２２とシート状導体２１０との距離（スペース）２３２を、中央導体２２１とシート状導体２１０との距離（スペース）２３１と略同一としてもよい。この場合も、特性インピーダンスを整合させるため、端部導体２２２の幅２４２は、中央導体２２１の幅２４１よりも細くする。
【００８２】
さらに、端部導体２２２を包み込んで覆うように、シールドを設けてもよい。この場合のアンテナ２００ｃの外観図を図８に示す。
【００８３】
本図に示すように、アンテナ２００ｃは、シート状導体２１０とリボン状導体２２０とシールド２６０とを備える。リボン状導体２２０は上記実施形態同様、中央導体２２１と２つの端部導体２２２とを備える。
【００８４】
シールド２６０は、上述のように両端部導体２２２を包み込んで覆うように配置され、例えば、図８に示すように、全部で４つの長方体の面からなる箱状の導体で構成される。４つの直方体の面は、それぞれ、Ｙ軸方向に垂直な面と、Ｘ軸方向に垂直な２面と、Ｚ軸方向に垂直な面で、それぞれ、端部導体２２２の上部、左部、右部、端部２２５側部を覆う。このとき、シールド２６０は、リボン状導体２２０の両端に接触しないよう、かつ、シート状導体２１０には電気的にも構造的にも接続されるよう配置される。
【００８５】
このように構成にすることで、端部導体２２２で発生する電場の、シールド２６０外部に漏れ出す割合が少なくなり、結果としてＳＡＲの抑制につながり、ＭＲＩに使用するアンテナとして良好な機能を有することになる。
【００８６】
＜＜第二の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。本実施形態では、第一の実施形態のメアンダ状導体を複数組合せたリボン状導体を用いてアンテナを構成し、ＲＦコイル１０３の感度領域を拡張する。本実施形態のＭＲＩ装置１００は、基本的に第一の実施形態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。
【００８７】
図９は、本実施形態のＲＦコイル１０３として用いるアンテナ６００の外観図である。図中、Ｘ、Ｙ、Ｚは、アンテナ６００の構成を説明するための直交座標系の各軸を示す。
【００８８】
本図に示すように、本実施形態のアンテナ６００は、第一の実施形態同様、シート状導体２１０と、リボン状導体２２０とを備える。また、本実施形態のリボン状導体２２０は、図中Ｚ軸方向を蛇行方向とする第一の実施形態のメアンダ状導体２２０ａを複数備える。ここでは、一例として、リボン状導体２２０がメアンダ状導体２２０ａを４つ備える場合を示す。すなわち、アンテナ６００を構成するリボン状導体２２０の数をＮで表すと、Ｎ＝４の場合を例示する。なお、各メアンダ状導体２２０ａの構成は、基本的に第一の実施形態と同様である。また、第一の実施形態は、本実施形態のＮ＝１の場合である。
【００８９】
各メアンダ状導体２２０ａは、Ｚ軸方向に平行に、Ｚ軸方向はほぼ同位置でＸ軸方向はほぼ等間隔に異なる位置に並べて配置される。また、各メアンダ状導体２２０ａの一方の側の端部導体２２２が、隣接して配置されるメアンダ状導体２２０ａの同じ側のいずれか一方の端部導体２２２に接続され、全体で１本のひも状となるようにリボン状導体２２０を構成する。なお、各メアンダ状導体２２０ａ間、すなわち、端部導体２２２間の接続点を接続点２２６と呼ぶ。
【００９０】
なお、本実施形態においても、各メアンダ状導体２２０ａにおいて、中央導体２２１とシート状導体２１０との距離（スペース）２３１は、端部導体２２２とシート状導体２１０との距離（スペース）２３２より大きい。
【００９１】
また、本実施形態では、図９中の右側２本のメアンダ状導体２２０ａの端部導体２２２とシート状導体２１０との間に、誘電率の高い物質２７０による板を配置する。このように構成することで、より効果的に電場をシート状導体２１０とメアンダ状導体２２０ａの端部導体２２２の間に集中させ、ＳＡＲを低下させることができる。
【００９２】
なお、誘電率の高い物質２７０による板は、必ずしも配置しなくてもよい。また、配置する場合も、配置箇所は上記２本に限られない。
【００９３】
本実施形態のアンテナ６００において、リボン状導体２２０は、第一の実施形態同様、絶縁性の物質で形成された台座上に固定され、シート状導体２１０上に配置される。
【００９４】
また、本実施形態のアンテナ６００は、１のキャパシタ２２４に並列に接続される同軸ケーブル３２０を介して、送信および／または受信部３３０に接続される。なお、同軸ケーブル３２０が並列に接続されるキャパシタ２２４は、いずれであってもよい。また、本実施形態では、キャパシタ２２４は、端部導体２２２と中央導体２２１とを接続する接続導体２２３に配置される場合を例示するが、キャパシタ２２４の配置位置はこれに限られない。各接続点２２６以外の場所であれば、リボン状導体２２０上のどこであってもよい。
【００９５】
また、本実施形態のアンテナ６００においても、リボン状導体２２０の全長とキャパシタ２２４の値とは、使用する信号の周波数で共振するように調整される。
【００９６】
ここで、本実施形態のアンテナ６００において、共振する際に、リボン状導体２２０内部に現れる電流５１１および５１２の大きさを、それぞれ、矢印５１１および５１２で示す。電流は、第一の実施形態同様、各メアンダ状導体２２０ａの中央導体２２１部で大きく、端部導体２２２部では小さい。ここで、電流分布の節５１３の数は、メアンダ状導体２２０ａの数Ｎから１減算した数となる。すなわち、図９に示す例では、Ｎ−１＝４−１＝３の３つである。また、節５１３は、シート状導体２１０とリボン状導体２２０とのスペースが狭い部分の経路内、すなわち、端部導体２２２上に位置し、およそ、各メアンダ状導体２２０ａの接続点２２６上またはその近傍に発生する。
【００９７】
電流の向きは電流分布の節５１３で逆転するので、４本のメアンダ状導体２２０ａからなるリボン状導体２２０をＹ軸方向から見た図９においては、どの電流５１１、５１２の向きも同じ方向になる。そのため、電流５１１、５１２が発生させる磁場の向きも揃う。従って、本実施形態のアンテナ６００によれば、図９の左右方向（Ｘ軸方向）に広い領域でアンテナ感度を持つ。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ６００は、シート状導体２１０と、前記シート状導体２１０から所定のスペースを保って配され、蛇行した経路形状を有するＮ（Ｎは１以上の整数）本のメアンダ導体を備えるＭ（Ｍは１以上の整数）本のリボン状導体２２０と、前記各メアンダ導体に設けられた１以上のギャップそれぞれを直列に接続するキャパシタ２２４と、前記リボン状導体２２０毎に、前記キャパシタ２２４の１つに並列に接続されるＭ個の接続手段と、を備え、前記各メアンダ導体は、中央導体２２１と、前記中央導体２２１の両端部に配される端部導体２２２と、を備え、前記端部導体２２２と前記シート状導体２１０との間のスペース２３２は、前記中央導体と前記シート状導体との間のスペース２３１より小さく、前記Ｎが２以上の場合、自身の一方の端部を隣接するメアンダ導体の一方の端部に接続して全体として１本のひも状のリボン状導体２２０を構成し、前記リボン状導体２２０の長さ、蛇行幅、蛇行の１周期に進む長さ、および前記キャパシタ２２４の値は、前記高周波信号の周波数で共振するよう調整される。
【００９９】
前記リボン状導体２２０の長さと前記キャパシタ２２４の値とは、共振時に当該リボン状導体２２０内に現れる電流分布の節の数が（Ｎ−１）個であり、かつ、前記端部導体２２２に当該節が発生するよう調整されてもよい。
【０１００】
また、前記中央導体２２１の導体幅に比べて、前記中央導体２２１に接続する前記端部導体２２２の導体幅が狭くなるよう構成されていてもよい。
【０１０１】
また、前記中央導体２２１と前記端部導体２２２とを直列に接続する接続キャパシタ２２４を備え、前記接続手段は、前記接続キャパシタに並列に接続されていてもよい。
【０１０２】
すなわち、本実施形態のアンテナ６００は、上記のような構成を有するため、共振状態において、電場の大きい部分は、リボン状導体２２０を構成する各メアンダ状導体２２０ａの端部部分に位置し、電流が大きく発生する磁場が大きい部分は各メアンダ状導体２２０ａの中央部分に位置する。このため、シート状導体２１０からの距離が一定のリボン状導体で構成するアンテナに比べ、ＳＡＲは低減でき、かつ、感度はほぼ同じとなるアンテナ６００を得ることができる。
【０１０３】
従って、本実施形態によれば、感度を維持しつつＳＡＲを抑制可能なＲＦアンテナを実現できる。また、第一の実施形態のアンテナに比べ、さらに広い範囲で感度を持つアンテナを実現できる。従って、このアンテナをＭＲＩ撮影に用いることにより、ＳＡＲを抑制した状態で撮影ができる。本実施形態も第一の実施形態同様、３テスラ以上のＭＲＩ装置に特に有用である。
【０１０４】
なお、各メアンダ状導体２２０ａの端部導体２２２の導体幅２４２は、シート状導体２１０からの距離に応じてそれぞれ異なるよう構成してもよい。
【０１０５】
また、第一の実施形態同様、各メアンダ状導体２２０ａの端部導体２２２のピッチ２５２を中央導体２２１のピッチ２５２に比べて狭くして、全長を短くしてもよい。
【０１０６】
また、リボン状導体２２０を構成する各メアンダ状導体として、第一の実施形態のメアンダ状導体２２０ｂを用いてもよい。また、端部導体２２２とシート状導体２１０との間に誘電率の高い物質を配置するよう構成してもよい。そして、このとき、第一の実施形態同様、端部導体２２２とシート状導体２１０との間の距離（スペース）２３２を、中央導体２２１とシート状導体２１０との間の距離（スペース）２３１とほぼ同じとしてもよい。
【０１０７】
＜＜第三の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第三の実施形態について説明する。本実施形態では、ＲＦシールドとなるシート状導体として、筒形状の導体を用いてアンテナを構成し、ＲＦコイル１０３として用いる。本実施形態のＭＲＩ装置１００は、基本的に第一および第二の実施形態と同様の構成を有する。以下、本実施形態について、第二の実施形態を基礎とし、第二の実施形態と異なる構成に主眼をおいて説明する。
【０１０８】
図１０は、本実施形態のＲＦコイル１０３として用いるアンテナ７００の外観図である。以下、本実施形態の各図において、Ｘ、Ｙ、Ｚは、アンテナ７００の構成を説明するための直交座標系の各軸を示す。
【０１０９】
本図に示すように、本実施形態のアンテナ７００は、筒形状を有するシート状導体２１０ｄと、複数のリボン状導体２２０とを備える。ここでは、一例として、リボン状導体２２０を４つ備える場合を示す。なお、各リボン状導体２２０は、第二の実施形態のリボン状導体２２０と基本的に同様の構成を有する。ただし、各メアンダ導体が筒形状のシート状導体２１０ｄの内周に沿って配置され、リボン状導体２２０は全体として湾曲している点が第二の実施形態のリボン状導体２２０と異なる。
【０１１０】
なお、リボン状導体２２０の構成は、図１１に示すように、第二の実施形態のリボン状導体２２０と基本的に同様である。本図に示すように、各リボン状導体２２０が、それぞれ、１のキャパシタ２２４に並列に接続されるインピーダンスマッチング回路（バラン回路）３１０と同軸ケーブル３２０とを介して送信および／または受信部３３０に接続され、４チャンネルのアンテナ７００を構成する。
【０１１１】
ここで、図１２は、本実施形態のアンテナ７００がＭＲＩ装置１００に装着される様子を説明するための図である。本図において、シート状導体２１０ｄが形成する楕円筒の中心軸方向であって、ベッド１１１に横たわる被検体１１２の体軸方向をＺ軸とする。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、それぞれ、Ｚ軸方向に垂直な面上の、ベッド１１１面に平行な方向およびベッド１１１面に垂直な方向とする。
【０１１２】
シート状導体２１０ｄは、上記各実施形態同様、グラウンドプレーン（接地面）の役割を果たす。ここでは、一例として、Ｚ軸方向に垂直な断面の形状が楕円である場合を示す。断面形状はこれに限らず、円、楕円に類似した形状などであってもよい。
【０１１３】
各リボン状導体２２０は、シート状導体２１０ｄが形成する楕円筒の内側にシート状導体２１０ｄから所定の距離を隔ててそれぞれ配置される。このとき、各リボン状導体２２０を構成するメアンダ状導体２２０ａの蛇行方向がＺ軸方向になるよう配置される。
【０１１４】
また、各リボン状導体２２０は、周方向に、それぞれ距離をおいて配置される。例えば、本図に示すように、４つのリボン状導体２２０が、シート状導体２１０ｄが形成する楕円筒の中心軸を含む２つの直交する楕円の対称面で、それぞれに鏡面対称となるよう配置される。
【０１１５】
図１２では、４つのリボン状導体２２０が、ベッド１１１と平行な面とそれに直交する面とにそれぞれ面対称に配置される例を示す。ここで、Ｘ軸方向を左右方向、Ｙ軸方向を上下方向とすると、この場合、４つのリボン状導体２２０は、シート状導体２１０ｄが形成する楕円筒内部の、右上、右下、左下、および左上に配置され、４つのチャンネルを使用して全体として均一な被検体１１２のＭＲＩ画像を取得することができる。
【０１１６】
また、これらのリボン状導体２２０は上述のように配置されるため、シート状導体２１０ｄが形成する楕円筒内部の、左右部分および上下部分にリボン状導体２２０が存在しない空間（左右空間７１１、上下空間７１２）が生じる。左右空間７１１は被検体１１２が仰向けに寝たヒトの場合、その両肩部分にあたる。また、上下空間７１２は、その顔の前面にあたる。従って、本実施形態によれば、これらの空間が広くなるため、被検体１１２となるヒトにとって快適性が増す。
【０１１７】
なお、本実施形態のアンテナ７００は、上述のように、楕円筒内部に４つのリボン状導体２２０が配置され、４つのポートを持つ。各ポート間のカップリングは、リボン状導体２２０を蛇行させたメアンダ形状とすることにより、−１３ｄＢ以下に抑えることができる。その理由を図１３および図１４を用いて説明する。なお、ここでは、説明を簡単にするため、メアンダ状導体２２０ａ１つから構成されるリボン状導体２２０を用いる。また、シート状導体２１０ｄは、円筒状に形成されるものとする。
【０１１８】
図１３（ａ）は、直径６００ｍｍ長さ１４００ｍｍの円筒状に形成されたシート状導体（以下、円筒導体と呼ぶ。）２１０ｅの内部の下部に、円筒導体２１０ｅから２０ｍｍ離れて、幅４８ｍｍの直線状に配置されるリボン状導体（以下、直線導体と呼ぶ。）２２０ｅを配置したアンテナ７００ｅを斜め上から見た図である。図１３（ｂ）は、円筒導体２１０ｅと同じ大きさの円筒導体２１０ｆ内部の下部に蛇行幅４８ｍｍ、導体幅１６ｍｍ、ピッチ４４ｍｍの、蛇行するメアンダ状導体２２０ｆを配置したアンテナ７００ｆを斜め上から見た図である。図１３においてＺ軸は各円筒導体２１０ｅおよび２１０ｆの中心軸と並行とする。
【０１１９】
直線導体２２０ｅおよびメアンダ状導体２２０ｆの中心部分にそれぞれキャパシタを配置し、アンテナ７００ｅおよびアンテナ７００ｆを、およそ１３０ＭＨｚに共振する半波長アンテナとして動作させる。その際の、円筒導体２１０ｅおよび２１０ｆが形成する円筒の中心断面で発生する回転磁場の大きさを、それぞれ電磁界シミュレーションを用いて求めた。その結果を、それぞれをマップにして図１４に示す。
【０１２０】
図１４（ａ）は、アンテナ７００ｅの作る回転磁場マップ７２１ｅであり、図１４（ｂ）は、アンテナ７００ｆの作る回転磁場マップ７２１ｆである。各回転磁場マップ７２１ｅ、７２１ｆは、およそ１Ｗの電力を、それぞれアンテナ７００ｅおよび７００ｆに入力した場合に発生する磁場を示し、グレイスケールの単位はＡ／ｍである。
【０１２１】
回転磁場マップ７２１ｅと７２１ｆとを比較すると、直線導体２２０ｅを備えるアンテナ７００ｅが作る磁場の左右の広がりより、メアンダ状導体２２０ｆを備えるアンテナ７００ｆが作る磁場の左右の広がりの方が狭いことがわかる。これにより、リボン状導体２２０は、直線状にするよりも、メアンダ形状に蛇行させる方が磁場の左右の広がりが少ないことがわかる。
【０１２２】
このような性質があるため、メアンダ状導体２２０ｆを並べて複数チャンネルのアンテナを構成すると、直線導体を並べて複数チャンネルのアンテナを構成する場合に比べ、隣り合うアンテナとのカップリングが少なくなる。すなわち、多チャンネルで構成されるアンテナの場合、リボン状導体２２０を蛇行させることにより、隣接するチャンネルとのカップリングを減らすことができる。
【０１２３】
＜実施例＞
次に、本実施形態のアンテナ７００の実際に試作（アンテナ７００Ａ）し、その感度、ＳＡＲを計測した結果を実施例として示す。
【０１２４】
楕円筒状に形成したシート状導体２１０ｄの、Ｚ軸方向の長さは１０００ｍｍ、中心軸に垂直な断面である楕円の長軸は５９４ｍｍ、短軸は５２０ｍｍとする。また、各リボン状導体２２０を構成する各メアンダ状導体２２０ａの、中央導体２２１は、中心軸に垂直な断面が長軸５８４ｍｍ、短軸４７０ｍｍの楕円であって、シート状導体２１０ｄが形成する楕円と同軸の楕円筒の表面に配置する。従って、図１１において、各中央導体２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄとシート状導体２１０ｄとの距離（スペース）は、およそ２３ｍｍから８ｍｍの間で各シートによって異なる。
【０１２５】
図１１において、４本あるメアンダ状導体２２０ａの蛇行幅２５１はおよそ４０〜５０ｍｍとする。各中央導体２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄのピッチは、いずれも４４ｍｍ、導体幅は１６ｍｍとする。
【０１２６】
このように、４本のメアンダ状導体２２０ａの中央導体２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄは、それぞれ、シート状導体２１０ｄとの距離２３１が異なり、導体幅２４１は同じである。従って、ここでは、４本のメアンダ状導体２２０ａの中央導体２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄの特性インピーダンスはそれぞれ異なる。
【０１２７】
一方、各メアンダ状導体の端部導体（２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ）は、それぞれピッチを４４ｍｍ、蛇行幅を４８ｍｍとする。ただし、導体幅は全て異なり、およそ４ｍｍ〜８ｍｍである。また、端部導体２２２ａおよび２２２ｂとシート状導体２１０ｄとの距離は１０ｍｍで、その間を空気で満たす。また、端部導体２２２ｃおよび２２２ｄとシート状導体２１０ｄとの距離は６ｍｍで、その間はテフロン（登録商標）等の高誘電率の物質２７０を充填する。
【０１２８】
以上のような構成にし、４本のメアンダ状導体２２０ａの高周波伝送線路としての特性インピーダンスは、それぞれ、シート状導体２１０との間のスペース２３０の広い部分と狭い部分とでほぼ一致させる。すなわち、実施例に用いるアンテナ７００は、両者の接続部で特性インピーダンスの変化があまり起きないように設計する。
【０１２９】
なお、特性インピーダンスのおおよその値は８０〜１２０オーム程度であり、図１１では、右側のスペース２３０が大きいメアンダ状導体２２０ａの方が高い。４本あるメアンダ状導体２２０ａのそれぞれの導体経路内部においては、インピーダンスは同じになるように設計する。しかし、隣り合うメアンダ状導体２２０ａの接続点２２６では特性インピーダンスが異なっていてもよい。その理由は次のとおりである。
【０１３０】
隣り合うメアンダ状導体２２０ａの接続点２２６は、およそ電流分布の節５１３にあたる。定在波の電流分布の節（電流がゼロ）または腹（電流絶対値が最大）において、特性インピーダンスが異なる伝送線路を接続する場合、定在波の共振周波数は変化しないという特徴がある。一方、図６で説明したように、定在波における電流分布の節あるいは腹以外の場所で、特性インピーダンスの異なる伝送線路を接続する場合には、共振周波数が変化する。このような理由で、それぞれのメアンダ状導体２２０ａ内ではインピーダンスは等しく一定である方が好ましいが、隣り合うメアンダ状導体２２０ａそれぞれのインピーダンスは異なっていてもよい。
【０１３１】
キャパシタ２２４の値は場所によって変わり、およそ２０〜２００ｐＦ程度の値である。キャパシタ２２４の値は、４本あるメアンダ状導体２２０ａそれぞれが、アンテナ７００が同調する周波数にほぼ共振するように設定する。なお、ここで用いるバラン回路３１０はインダクタとキャパシタとから構成され、インピーダンスマッチングの役割も果たす。同軸ケーブル３２０には、受信ノイズを低減するために、途中にケーブルバランを設置してもよい。
【０１３２】
上記仕様で図１１のように構成した１チャンネルのリボン状導体２２０を４つ配置して、４チャンネルアンテナとしてアンテナ７００Ａを実際に試作したところ、図１２に示した楕円筒内部にほぼ均一に感度を持つアンテナを構成することができた。その際の各チャンネル間のカップリングは、およそ−１３ｄＢ以下に抑えることができた。
【０１３３】
以上のように構成したアンテナ７００Ａは、３テスラのＭＲＩ装置の共振周波数である、およそ１２８ＭＨｚに共振し、１ワットの入力パワーをアンテナに投入した際に中心に発生する磁場はおよそ０．２マイクロテスラであった。この値は他の方式、例えば鳥かご型アンテナと比べて遜色ない値である。
【０１３４】
次に、アンテナ７００Ａが被検体１１２に与えるＳＡＲの推定結果を示す。ここでは、電磁界シミュレーションを使用して、アンテナ７００Ａ内部にヒトモデルを配置しＳＡＲを計算した。また、比較のため、同様のサイズと感度分布とを持つ鳥かご型のアンテナを構成し、内部にヒトモデルを配置し、同様にＳＡＲを計算した。
【０１３５】
その結果、アンテナ７００Ａが与えるＳＡＲの値は、鳥かご型アンテナが与えるＳＡＲの値よりもやや低いことがわかった。
【０１３６】
また、メアンダ状導体２２０ａ部分の端部導体２２２とシート状導体２１０ｄとの間の距離（スペース）２３２が、中央導体２２１とシート状導体２１０ｄとの間の距離（スペース）２３１と同じとし、他の構造はアンテナ７００Ａと同じとするモデル（アンテナ７００Ｂ）を構成し、そのアンテナ７００Ｂがヒトモデルに与えるＳＡＲを計算した。
【０１３７】
その結果、アンテナ７００ＢのＳＡＲの値は、アンテナ７００ＡのＳＡＲの値のおよそ１．５倍に上昇することがわかった。つまり、本実施形態のように、端部導体２２２とシート状導体２１０との間の距離（スペース）２３２を、中央導体２２１とシート状導体２１０ｄとの間の距離（スペース）２３１より狭くすることで、ＳＡＲを３分の２（１／１．５）に抑制できることがわかった。
【０１３８】
上述のように、３テスラあるいは７テスラという高磁場ＭＲＩ装置では、用いられるＲＦ周波数が高周波になり、その波長が撮影対象内部で撮影対象の大きさと同程度になるため、撮影画像に不均一が発生する。これを解消するため、２以上の照射ＲＦアンテナのチャンネルを独立して制御する、ＲＦシミングや並列送信が行われている。ＲＦシミングや並列送信は、独立したチャンネル数が２つしかない一般的な鳥かご型やＴＥＭ型のボリュームアンテナでは、その効果が限定的であるため、局所アンテナを多数組み合わせて３以上のチャンネル数を有するボリュームアンテナを構成し適用されることがある。しかし、このように構成すると、各チャンネル間のカップリングが大きくなり、照射効率が減少し、照射の均一度も低下する。
【０１３９】
一方、本実施形態のアンテナ７００は、シート状導体２１０と、前記シート状導体２１０から所定のスペースを保って配され、蛇行した経路形状を有するＮ（Ｎは１以上の整数）本のメアンダ導体を備えるＭ（Ｍは１以上の整数）本のリボン状導体２２０と、前記各メアンダ導体に設けられた１以上のギャップそれぞれを直列に接続するキャパシタ２２４と、前記リボン状導体２２０毎に、前記キャパシタ２２４の１つに並列に接続されるＭ個の接続手段と、を備え、前記各メアンダ導体は、中央導体２２１と、前記中央導体２２１の両端部に配される端部導体２２２と、を備え、前記端部導体２２２と前記シート状導体２１０との間のスペース２３２は、前記中央導体２２１と前記シート状導体２１０との間のスペース２３１より小さく、前記Ｎが２以上の場合、自身の一方の端部を隣接するメアンダ導体の一方の端部に接続して全体として１本のひも状のリボン状導体２２０を構成し、前記リボン状導体２２０の長さ、蛇行幅、蛇行の１周期に進む長さ、および前記キャパシタ２２４の値は、前記高周波信号の周波数で共振するよう調整される。
【０１４０】
このとき、前記シート状導体２１０は、円筒または楕円筒形状を有し、前記各リボン状導体２２０の各メアンダ導体は、当該メアンダ導体の蛇行方向が前記シート状導体２１０の中心軸と略平行となるよう配置される。
【０１４１】
また、前記各リボン状導体２２０は、前記シート状導体２１０の内側に間隔を開けて、当該シート状導体２１０が形成する筒の中心軸を含む直交する２面それぞれに面対称に配置されてもよい。
【０１４２】
従って、本実施形態によれば、上述のように、複数チャンネルのアンテナを構成しても、従来の局所アンテナに比べ、チャンネル間のカップリングを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、複数チャンネル間のカップリングを抑制しながら、ＲＦシミングによる効果を十分に得ることができるＲＦコイルを提供できる。従って、感度を維持しながらＳＡＲの上昇を抑制するだけでなく、高品質の画像を得ることができる。さらに、また、図１２に示すように、所定方向の検査空間が拡張されるため、被検体にとって快適なＭＲＩ用ＲＦコイルを提供できる。
【０１４３】
なお、本実施形態においても、上記各実施形態で説明した各種の変形例を適用可能である。
【０１４４】
＜＜第四の実施形態＞＞
次に、本発明を適用する第四の実施形態について説明する。本実施形態のアンテナは、基本的に第一または第二の実施形態と同様の構成を有する。ただし、さらに、デチューニング機能を実現する構成を有する。
【０１４５】
ＭＲＩ装置１００のＲＦコイル１０３は、送信機能と受信機能とを、送信用アンテナと受信用アンテナとしてそれぞれ別個のアンテナで構成する場合がある。この場合、アンテナとして信号を送信または受信しない場合には、信号の周波数で共振しないよう共振をずらす機能が必要である。この機能をデチューニングと呼ぶ。デチューニング機能では、送信用アンテナは、受信時に共振周波数をずらし、受信用アンテナは送信時に共振周波数をずらす。
【０１４６】
リボン状導体２２０の共振周波数をずらすには、その長さを変えればよい。上記各実施形態のアンテナは、リボン状導体２２０を構成するメアンダ状導体２２０ａの数がＮの時、Ｎ／２波長で共振するアンテナである。従って、Ｎ／２波長アンテナの端部に、１／４波長程度の長さの導体を付加すると、共振周波数がずれる。
【０１４７】
図１５は、デチューニング機能を付加した本実施形態のアンテナ８００を説明するための図である。本実施形態のアンテナは、シート状導体２１０と、リボン状導体２２０と、デチューニング部８１０を備える。なお、図１５では、デチューニング機能に主眼をおいて説明するため、シート状導体２１０およびリボン状導体２２０は、その一部のみを示す。
【０１４８】
リボン状導体２２０は、第一の実施形態同様、中央導体２２１と端部導体２２２と、接続導体２２３と、キャパシタ２２４（本図では不図示）と、を備える。
【０１４９】
デチューニング部８１０は、アンテナ８００が同調する周波数の波長の１／４波長の電気長を有する同軸ケーブル８１１と、導通制御部８１２と、同軸ケーブル８１１とリボン状導体２２０との接続部８１３と、同軸ケーブル８１１と導通制御部８１２との接続部８１４とを備える。
【０１５０】
導通制御部８１２は、同軸ケーブル８１１の中心導体と外部導体との間に設けられる、両者間の導通と絶縁とを制御する。導通制御部８１２は、中心導体と外部導体とに直列に接続されるダイオード８１５と、ダイオード８１５の両端部にそれぞれ接続される２つのインダクタ８１６と、これらのインダクタ８１６を介してダイオードに接続される直流電源８１７とを備える。
【０１５１】
直流電源８１７は、ダイオード８１５をＯＮ／ＯＦＦさせる。また、インダクタ８１６は、リボン状導体２２０が同調する高周波が直流電源８１７に流れてくるのを防ぐ。
【０１５２】
ダイオード８１５に順方向の電圧がかかり、電流が流れ、ＯＮの状態となると、同軸ケーブル８１１の、ダイオード８１５側の端部である接続部８１４はショート状態となる。すると、同軸ケーブル８１１は１／４波長の電気長を持つため、リボン状導体２２０との接続部８１３は高インピーダンスとなる。このため、リボン状導体２２０の端部である接続部８１３は電流の節となり、アンテナ８００の動作は通常と変わらない。従って、ダイオード８１５がＯＮの場合は、アンテナ８００は通常のアンテナとして機能する。
【０１５３】
逆に、ダイオード８１５にかかる電圧が０または逆方向の場合、ダイオード８１５には電流が流れず、同軸ケーブル８１１のダイオード８１５側の端部である接続部８１４は開放（オープン）状態になる。この場合、リボン状導体２２０の同軸ケーブル８１１との接続部８１３は低インピーダンスとなり、電流がよく流れる状態になる。すると、リボン状導体２２０全体の電気長が１／４波長だけ長くなることになり、アンテナ８００は本来の共振周波数では共振しなくなる。つまりデチューンされた状態になる。
【０１５４】
このように、本実施形態のアンテナ８００は、送信時にダイオードをＯＮさせ、その他の場合はダイオードをＯＦＦさせるよう直流電源８１７を動作させることにより、送信用アンテナとして用いることができる。また、受信時にダイオードをＯＮさせ、その他の場合はダイオードをＯＦＦさせるよう直流電源８１７を動作させることにより、受信用アンテナとして用いることができる。また、常にダイオードをＯＮさせるよう直流電源８１７を動作させれば、送受信兼用アンテナとして用いることができる。
【０１５５】
以上説明したように、本実施形態のアンテナ８００は、シート状導体２１０と、前記シート状導体２１０から所定のスペースを保って配され、蛇行した経路形状を有するＮ（Ｎは１以上の整数）本のメアンダ導体を備えるＭ（Ｍは１以上の整数）本のリボン状導体２２０と、前記各メアンダ導体に設けられた１以上のギャップそれぞれを直列に接続するキャパシタ２２４と、前記リボン状導体２２０毎に、前記キャパシタ２２４の１つに並列に接続されるＭ個の接続手段と、を備え、前記各メアンダ導体は、中央導体２２１と、前記中央導体２２１の両端部に配される端部導体２２２と、を備え、前記端部導体２２２と前記シート状導体２１０との間のスペース２３２は、前記中央導体と前記シート状導体との間のスペース２３１より小さく、前記Ｎが２以上の場合、自身の一方の端部を隣接するメアンダ導体の一方の端部に接続して全体として１本のひも状のリボン状導体２２０を構成し、前記リボン状導体２２０の長さ、蛇行幅、蛇行の１周期に進む長さ、および前記キャパシタ２２４の値は、前記高周波信号の周波数で共振するよう調整される。
【０１５６】
前記リボン状導体２２０の一方の端部に接続されるデチューニング手段としてデチューニング部８１０をさらに備え、前記デチューニング手段は、前記高周波信号の波長の１／４の電気長を有する同軸ケーブル８１１と、前記同軸ケーブル８１１の中心導体と外部導体とに直列に接続されて当該中心導体と外部導体との導通と絶縁とを制御する導通制御手段である導通制御部８１２とを備える。
【０１５７】
前記同通制御手段は、前記同軸ケーブル８１１の中心導体と外部導体とに直列に接続されるダイオード８１５と、前記ダイオードの両端部に接続されるインダクタ８１６と、前記インダクタ８１６を介して前記ダイオード８１５に接続される直流電源８１７とを備えてもよい。
【０１５８】
すなわち、本実施形態によれば、第一の実施形態同様の効果に加え、さらに、ＭＲＩに使用するアンテナとして、送受信両用のみでなく、送信のみ、あるいは受信のみのアンテナとして使用できるようになり、有用性が増す。
【０１５９】
本実施形態では、アンテナ８００として、第一の実施形態のアンテナ２００を基本構成とし、それにデチューニング部８１０を加えた場合を例にあげて説明したが、基礎とするアンテナは、その変形例の２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、第二の実施形態のアンテナ６００、第三の実施形態のアンテナ７００いずれであってもよい。
【０１６０】
なお、上記各実施形態のアンテナは、ＭＲＩ装置のＲＦコイル１０３だけでなく、数ＭＨｚから数ＧＨｚの周波数を持つ電磁波を使用するあらゆる機器に応用可能である。
【符号の説明】
【０１６１】
１００：ＭＲＩ装置、１０１：マグネット、１０２：傾斜磁場コイル、１０３：ＲＦコイル、１０４：送受信機、１０５：データ処理部、１０６：送受信ケーブル、１０７：傾斜磁場制御ケーブル、１０８：表示装置、１０９：傾斜磁場電源、１１１：ベッド、１１２：被検体、１１２ａ：被検体位置、２００：アンテナ、２００ｂ：アンテナ、２００ｃ：アンテナ、２１０：シート状導体、２１０ｄ：シート状導体、２１０ｅ：円筒導体、２１０ｆ：円筒導体、２２０：リボン状導体、２２０ａ：メアンダ状導体、２２０ｂ：メアンダ状導体、２２０ｅ：直線導体、２２０ｆ：メアンダ状導体、２２１：中央導体、２２１ａ：中央導体、２２２：端部導体、２２２ａ：端部導体、２２２ｂ：端部導体、２２２ｃ：端部導体、２２２ｄ：端部導体、２２３：接続導体、２２４：キャパシタ、２２５：端部、２２６：接続点、２３０：スペース、２３１：スペース、２３２：スペース、２４０：導体幅、２４１：導体幅、２４２：導体幅、２５１：蛇行幅、２５２：ピッチ、２６０：シールド、２７０：高誘電率物質、２９０：仮定メアンダ状導体、３１０：インピーダンスマッチング回路、３２０：同軸ケーブル、３３０：送信および／または受信部、４１０：磁力線、５１１：電流を示す矢印、５１２：電流を示す矢印、５１３：節、５２１：電流グラフ、５２２：電流グラフ、５３１：電圧グラフ、５３２：電圧グラフ、５４１：電場の絶対値、５４２：電場の絶対値、５５１：回転磁場の絶対値、５５２：回転磁場の絶対値、６００：アンテナ、７００：アンテナ、７００Ａ：アンテナ、７００Ｂ：アンテナ、７００ｅ：アンテナ、７００ｆ：アンテナ、７１１：左右空間、７１２：上下空間、７２１ｅ：回転磁場マップ、７２１ｆ：回転磁場マップ、８００：アンテナ、８１０：デチューニング部、８１１：同軸ケーブル、８１２：導通制御部、８１３：接続部、８１４：接続部、８１５：ダイオード、８１６：インダクタ、８１７：直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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