(57)【要約】【課題】簡易な構成で応答信号を高精度に測定できる磁気共鳴測定装置を提供する。【解決手段】本発明の磁気共鳴測定装置は、対象物が磁気共鳴を起こす振動磁場を形成する第１のＬＣ回路を有し、第１のＬＣ回路は、ダイオードを含む並列接続体を有し、並列接続体は、ダイオードに対して逆向きに並列接続されたダイオード、または、ダイオードに対して並列接続されたインダクタをさらに含み、振動磁場を形成するための振動電圧が第１のＬＣ回路に印加されている第１の状態において、並列接続体のダイオードが短絡として機能することで、第１のＬＣ回路の共振周波数が第１の共振周波数となり、振動電圧が第１のＬＣ回路に印加されていない第２の状態において、並列接続体のダイオードがキャパシタンスとして機能することで、第１のＬＣ回路の共振周波数が第１の共振周波数とは異なる第２の共振周波数となる。【選択図】図１
2020041985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物が磁気共鳴を起こす振動磁場を形成する第１のＬＣ回路を有し、
前記第１のＬＣ回路は、ダイオードを含む並列接続体を有し、
前記並列接続体は、前記ダイオードに対して逆向きに並列接続されたダイオード、または、前記ダイオードに対して並列接続されたインダクタをさらに含み、
前記振動磁場を形成するための振動電圧が前記第１のＬＣ回路に印加されている第１の状態において、前記並列接続体のダイオードが短絡として機能することで、前記第１のＬＣ回路の共振周波数が第１の共振周波数となり、
前記振動電圧が前記第１のＬＣ回路に印加されていない第２の状態において、前記並列接続体のダイオードがキャパシタンスとして機能することで、前記第１のＬＣ回路の共振周波数が前記第１の共振周波数とは異なる第２の共振周波数となる
ことを特徴とする磁気共鳴測定装置。
【請求項２】
前記並列接続体のダイオードは、逆回復時間またはキャリアライフタイムが所定時間よりも短いダイオードである
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項３】
前記並列接続体のダイオードはファストリカバリダイオードである
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項４】
前記所定時間は１００μ秒以下である
ことを特徴とする請求項２または３に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項５】
前記所定時間は１０μ秒以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項６】
前記並列接続体のダイオードはショットキーバリアダイオードである
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項７】
前記並列接続体は、互いに逆向きに並列接続された、種類の異なる２つのダイオードを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項８】
前記２つのダイオードの一方はショットキーバリアダイオードであり、他方はＰＩＮダイオードである
ことを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項９】
前記並列接続体は、前記第１のＬＣ回路のインダクタとキャパシタを含むループ状の回路部内に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１０】
前記第１のＬＣ回路は、
インダクタと、
前記インダクタに対して並列接続されたキャパシタと、
前記インダクタまたは前記キャパシタに対して直列接続された前記並列接続体と、
を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１１】
前記第１のＬＣ回路は、前記インダクタに対して直列接続されたキャパシタをさらに有
する
ことを特徴とする請求項１０に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１２】
前記並列接続体は、前記第１のＬＣ回路のインダクタとキャパシタを含むループ状の回路部外に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１３】
前記第１のＬＣ回路と電気的／磁気的に結合された１つ以上のＬＣ回路をさらに有し、
前記第１のＬＣ回路と前記１つ以上のＬＣ回路とを含む複数の回路によって、前記振動磁場の形成と、前記振動磁場に対する前記対象物の応答の受信との両方が行われる
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１４】
前記振動磁場を形成するために振動電圧を印加する送信系の接続点と、前記応答に応じた電気信号を解析する受信系の接続点とは、前記複数の回路のうちのいずれかの同じ位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１５】
前記複数の回路のうち、前記振動磁場を形成するために前記複数の回路に振動電圧を印加する送信系の接続点が設けられた回路は、前記応答に応じた電気信号を解析する受信系の接続点が設けられた回路と異なる
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１６】
前記振動磁場を形成するために前記複数の回路に振動電圧を印加する送信系の接続点と、前記応答に応じた電気信号を解析する受信系の接続点とは、同じ回路の異なる箇所に設けられている
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１７】
前記第１の状態において、前記受信系の接続点が前記並列接続体により短絡状態となることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の磁気共鳴測定装置。
【請求項１８】
前記振動磁場に対する前記対象物の応答を受信する第２のＬＣ回路をさらに有する
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の磁気共鳴測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴測定装置として、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などが知られている。ＮＭＲ装置もＭＲＩ装置も、磁場中で測定対象に励起信号（振動磁場（高周波磁場）または振動磁場によって発生した電磁波）を照射し、測定対象内で励起信号によって励起された核スピンから放射される応答信号（振動磁場（高周波磁場）または振動磁場によって発生した電磁波；共鳴信号；ＮＭＲ信号）を受信することで測定を行う装置である。ここで、励起信号の周波数と応答信号の周波数とは同じであるが、励起信号の強度と応答信号の強度との差は大きい。具体的には、励起信号の強度が１００Ｗ以上であるのに対し、応答信号の強度は１フェムトＷ程度である。つまり、測定対象にもよるが、応答信号の強度に対して、励起信号の強度は、おおよそ１０１０倍から１０１７倍もある。このため、ＦＴ−ＮＭＲ装置やＴＤ−ＮＭＲ装置などのパルスＮＭＲ装置は、動作モードが、励起信号を送信する送信モードから、応答信号を受信する受信モードに、適切なタイミングで切り替わるようになっている。
【０００３】
ＮＭＲ装置は、液体を測定する溶液ＮＭＲ装置を中心に発展してきたが、近年では、粉末などの固体を測定する固体ＮＭＲ装置が急速に発展している。この結果、これまで測定不可能であった対象物を測定可能にするような測定方法が開発され、化学や生命科学だけでなく材料開発などにもＮＭＲ装置が応用されるようになっている。溶液ＮＭＲ装置と固体ＮＭＲ装置との差は、応答信号が存在する時間の長さなどにある。具体的には、溶液ＮＭＲ装置では励起後に通常１秒以上も応答信号（測定対象の液体から発せられた応答信号）が存在するのに対し、固体ＮＭＲ装置では励起後に数ミリ秒以下しか応答信号（測定対象の固体から発せられた応答信号）が存在しない。このため、固体ＮＭＲ装置では、送信モードから受信モードへの切り替えを溶液ＮＭＲ装置よりも早く行う必要がある。
【０００４】
核スピンを効率よく励起させ、応答信号を効率よく受信するために、信号（励起信号と応答信号）を送受信するアンテナとして、ＬＣ回路（共振回路；ＬＣ共振回路）が用いられる。ＬＣ回路を用いることで、核スピンの励起や応答信号の受信が、ＬＣ回路を用いない場合に比べ１０倍程度効率よく行えるため、ＬＣ回路は磁気共鳴測定装置にとって必須の回路である。
【０００５】
磁気共鳴測定装置に関する技術は、例えば、特許文献１〜７や非特許文献１〜４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４６２０１５５号明細書
【特許文献２】米国特許第４７２５７７９号明細書
【特許文献３】米国特許第５２２１９０２号明細書
【特許文献４】米国特許第６９５６３７０号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／０１１９３５７号明細書
【特許文献６】米国特許第７３８８３７７号明細書
【特許文献７】米国特許第７７１０１１６号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M. Robin Bendall, Alan Connelly, and Jamie M. McKendry, Elimination of Coupling between Cylindrical Transmit Coils and Surface-Receive Coils for in Vivo NMR, MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE 3, 157-163 (1986)
【非特許文献２】A.S. Peshkovsky, J. Forguez, L. Cerioni, D.J. Pusiol, RF probe recovery time reduction with a novel active ringing suppression circuit, Journal of Magnetic Resonance 177 (2005) 67-73
【非特許文献３】Hui Dong, Yi Zhang, Hans-Joachim Krause, Xiaoming Xie, Alex I Braginski and Andreas Offenhausser,Suppression of ringing in the tuned input circuit of a SQUID detector used in low-field NMR measurements, Supercond. Sci. Technol. 22 (2009) 125022 (7pp)
【非特許文献４】David O. Brunner, Lukas Furrer, Markus Weiger, Werner Baumberger, Thomas Schmid, Jonas Reber, Benjamin E. Dietrich, Bertram J. Wilm, Romain Froidevaux, Klaas P. Pruessmann, Symmetrically biased T/R switches for NMR and MRI with microsecond dead time, Journal of Magnetic Resonance 263 (2016) 147-155
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＬＣ回路では、ＬＣ回路内に信号（励起信号と応答信号）のエネルギーを蓄積させることによって効率が高められるが、蓄積されたエネルギーはすぐには無くならずに徐々に減衰する。このため、送信モードから受信モードへの切り替え後に、送信モードで蓄積されたエネルギー（送信エネルギー；励起信号のエネルギー）と、受信モードで新たに蓄積されたエネルギー（受信エネルギー；応答信号のエネルギー）との合計エネルギーが測定される。この状態は、送信エネルギーが無くなるまで続く。そして、送信モードから受信モードへの切り替え時において、送信エネルギーの強度は受信エネルギーの強度よりも圧倒的に強い。このため、送信エネルギーに受信エネルギーが隠れて受信エネルギーを全く測定できないもしくは高精度に測定できない状態がしばらく続く。磁気共鳴測定装置の技術分野において、送信エネルギーが徐々に減衰する状態は「リンギング」などと呼ばれ、リンギングが継続して高精度な測定が行えない時間は「デッドタイム」などと呼ばれる。
【０００９】
溶液ＮＭＲ装置では、応答信号が１秒以上も存在し、リンギングの終了を待っても応答信号が残存しているため高精度に測定できる。一方、固体ＮＭＲ装置では、応答信号が数ミリ秒以下しか存在しないため、リンギングの終了を待つと、応答信号の強度が非常に弱く、応答信号を高精度に測定できない。このため、リンギングは固体ＮＭＲ装置の発展を阻害する。デッドタイムをどれくらいの長さに設定するかは固体ＮＭＲ測定では非常に重要である。デッドタイムが長いと測定したい応答信号がリンギング中に減衰し失われ、短すぎるとリンギングに妨害され応答信号を測定できない。リンギング中の送信エネルギーは受信エネルギーよりも圧倒的に大きいため、非常に微弱である核磁気共鳴信号（応答信号）に電圧の測定レンジを合わせると、測定値が測定レンジから振り切れてしまい、測定できない。逆に励起信号に測定レンジを合わせると、微弱な応答信号がＡ／Ｄ変換の量子化時に粗く変換されることになり、高精度に測定できない。
【００１０】
ここで、「ＣｒｙｏＭＡＳプローブ」と呼ばれるＮＭＲプローブが提案されている。ＣｒｙｏＭＡＳプローブでは、信号（励起信号と応答信号）を送受信するアンテナを冷却することで、アンテナの電気抵抗が低減され、送受信の感度が高められる。しかしながら、ＬＣ回路では、送受信の感度が高い（Ｑ値が高い）ほどリンギングのデッドタイムが長い。そして、ＣｒｙｏＭＡＳプローブでは、リンギングの終了を待つ必要があり且つデッドタイムが長いため、高感度に測定できるにもかかわらず、より減衰した信号を測定することになる。このため、固体ＮＭＲ装置では、ＣｒｙｏＭＡＳプローブの性能を有効活用できない。
【００１１】
送信エネルギーと受信エネルギーの合計エネルギーから送信エネルギー（リンギング成分）を除去する方法として、ＥＡＳＹ法が提案されている。ＥＡＳＹ法では、測定対象の核スピンが励起後横緩和することにより、再度励起信号を送信しても核磁気共鳴信号が発生しない状態に着目している。通常の測定を行うことで得られるリンギング成分と核磁気共鳴信号の両方を含む信号から、この再度送信した励起信号のリンギング成分を主に含む信号を差し引くことでリンギングの影響を除去できる。しかしながら、測定値が誤差を含んだり、わずかな状態の違いが残ったりすることで、リンギング成分のみを完全に除去することは不可能である。これは、上述したように、励起信号と応答信号の強度差が非常に大きいためである。さらに、測定レンジをリンギング成分の信号レベルに合わせる必要があるため、高精度に測定できない。また、２つの測定値の差を算出する際にノイズが加算されることになるため、Ｓ／Ｎ比（感度）が低下する。
【００１２】
リンギングのデッドタイムをハードウェア的に短くする方法として、Ｑスイッチ法（Ｑダンパー法）が提案されている。Ｑスイッチ法では、ＬＣ回路の性能を示すＱ値を一時的に小さくすることで、ＬＣ回路の性能が一時的に悪化し、デッドタイムが短くされる。しかしながら、Ｑスイッチ法を適用するには複雑な回路が必要である。さらに、Ｑ値を小さくすることで、ＬＣ回路の性能が悪化するため、応答信号が高精度に測定できなくなる。
【００１３】
そこで、本発明は、簡易な構成で応答信号を高精度に測定できる磁気共鳴測定装置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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明では、ダイオードを含む並列接続体を使用するという方法を採用する。
【００１５】
具体的には、本発明の磁気共鳴測定装置は、対象物が磁気共鳴を起こす振動磁場を形成する第１のＬＣ回路を有し、前記第１のＬＣ回路は、ダイオードを含む並列接続体を有し、前記並列接続体は、前記ダイオードに対して逆向きに並列接続されたダイオード、または、前記ダイオードに対して並列接続されたインダクタをさらに含み、前記振動磁場を形成するための振動電圧が前記第１のＬＣ回路に印加されている第１の状態において、前記並列接続体のダイオードが短絡として機能することで、前記第１のＬＣ回路の共振周波数が第１の共振周波数となり、前記振動電圧が前記第１のＬＣ回路に印加されていない第２の状態において、前記並列接続体のダイオードがキャパシタンスとして機能することで、前記第１のＬＣ回路の共振周波数が前記第１の共振周波数とは異なる第２の共振周波数となる。
【００１６】
この構成によれば、第１の状態において、第１の共振周波数で振動磁場が形成され、第１の状態から第２の状態への切り替わりにより、第１のＬＣ回路（励起信号を発する送信回路）の共振周波数が第２の共振周波数に遷移する。そして、応答信号は、共振周波数が第１の共振周波数と等しいＬＣ回路（応答信号を受信する受信回路）で受信して測定できる。このため、第２の状態で応答信号を測定することにより、ダイオードを含む並列接続体を使用するという簡易な構成で、応答信号を高精度に測定できる。具体的には、第１の状態から第２の状態への切り替わりにより、リンギング成分（送信エネルギー）が第２の共振周波数の側に移されるため、第１の共振周波数で測定される応答信号の測定結果にリンギング成分が影響を及ぼすことを抑制でき、高精度な測定結果を得ることができる。
【００１７】
ここで、前記並列接続体のダイオードは、逆回復時間（reverse recovery time; trr）またはキャリアライフタイム（carrier lifetime）が所定時間よりも短いダイオードであることが好ましい。そして、前記所定時間は、１００μ秒以下であることが好ましく、１
０μ秒以下であることがより好ましい。例えば、前記並列接続体のダイオードはファストリカバリダイオードである。前記並列接続体のダイオードはショットキーバリアダイオードであってもよい。前記並列接続体は、互いに逆向きに並列接続された、種類の異なる２つのダイオードを含んでもよい。例えば、前記２つのダイオードの一方はショットキーバリアダイオードであり、他方はＰＩＮダイオードであってもよい。
【００１８】
また、前記並列接続体は、前記第１のＬＣ回路のインダクタとキャパシタを含むループ状の回路部内に設けられていてもよいし、当該ループ状の回路部外に設けられていてもよい。例えば、前記第１のＬＣ回路は、インダクタと、前記インダクタに対して並列接続されたキャパシタと、前記インダクタまたは前記キャパシタに対して直列接続された前記並列接続体と、を有するとしてもよい。そして、前記第１のＬＣ回路は、前記インダクタに対して直列接続されたキャパシタをさらに有するとしてもよい。
【００１９】
前記磁気共鳴測定装置は、前記振動磁場に対する前記対象物の応答を受信する第２のＬＣ回路をさらに有するとしてもよいし、そうでなくてもよい。前記磁気共鳴測定装置は、前記第１のＬＣ回路と電気的／磁気的に結合された１つ以上のＬＣ回路をさらに有し、前記第１のＬＣ回路と前記１つ以上のＬＣ回路とを含む複数の回路によって、前記振動磁場の形成と、前記振動磁場に対する前記対象物の応答の受信との両方が行われるとしてもよい。この場合には、前記振動磁場を形成するために振動電圧を印加する送信系の接続点と、前記応答に応じた電気信号を解析する受信系の接続点とは、前記複数の回路のうちのいずれかの同じ位置に設けられていてもよいし、そうでなくてもよい。前記複数の回路のうち、前記振動磁場を形成するために前記複数の回路に振動電圧を印加する送信系の接続点が設けられた回路は、前記応答に応じた電気信号を解析する受信系の接続点が設けられた回路と異なるとしてもよいし、同じであるとしてもよい。そして、前記第１の状態において、前記受信系の接続点が前記並列接続体により短絡状態となるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡易な構成で応答信号を高精度に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係るＬＣ共振回路（送信回路）の一例を示す図である。
【図２】図２（Ａ），２（Ｂ）は、本実施形態に係る、反射損失と入力パワーの対応関係の一例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態に係るダイオードの仕様の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本実施形態に係る並列接続体の仕様の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る、反射損失と周波数の対応関係の一例を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るリンギング信号の時間変化の一例を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る磁気共鳴測定装置の一例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る共振周波数の変化の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る共振周波数の変化の一例を示す図である。
【図９】図９は、比較例に係る測定電圧（リンギング信号の強度）の時間変化の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、比較例に係る測定電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、比較例に係る測定電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例に係る測定電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施例に係る測定電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本実施例に係る測定電圧の時間変化の一例を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜１５（Ｄ）は、送信回路の変形例を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）〜１６（Ｃ）は、並列接続体の変形例を示す図である。
【図１７】図１７（Ａ）〜１７（Ｈ）は、並列接続体の変形例を示す図である。
【図１８】図１８は、磁気共鳴測定装置の変形例を示す図である。
【図１９】図１９は、共振周波数の変化の変形例を示す図である。
【図２０】図２０は、磁気共鳴測定装置の変形例を示す図である。
【図２１】図２１は、磁気共鳴測定装置の変形例を示す図である。
【図２２】図２２は、磁気共鳴測定装置の変形例を示す図である。
【図２３】図２３は、磁気共鳴測定装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜概要＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、ダイオードを含む並列接続体を使用するという簡易な方法を採用する。なお、本発明は、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、ＮＱＲ（Nuclear Quadrupole Resonance）装置、ＥＰＲ（Electron Paramagnetic Resonance）装置などの様々な磁気共鳴測定装置に適用可能である。なお、ＥＰＲはＥＳＲ（Electron Spin Resonance）と呼ばれることもある。
【００２３】
ダイオードは、順方向に印加された電圧が順方向電圧Ｖｆを超えると電流を流し、逆方向に電圧が印加されても電流を流さないという特性を有する。高周波（例えば１ＭＨｚ以上、より好ましくは１０ＭＨｚ以上）且つハイパワー（例えば０．１Ｗ以上、より好ましくは１Ｗ以上）に対応した回路では、ＰＩＮダイオードが広く使われている。ＰＩＮダイオードは、スイッチング速度が遅いため高周波で発生する電圧の正負の切り替えにすぐに追随できない。そのため、損失が発生する。スイッチング速度が遅いと、例えば順方向から逆方向に電圧が変化しても、ＰＩＮダイオードに流れている電流がすぐにゼロにならない。そこで、ＰＩＮダイオードに直流電流を流すことでＰＩＮダイオードの特性を（疑似的に）変化させる手法が用いられる。具体的には、ＰＩＮダイオードに対して順方向にバイアス電圧（直流電圧）を印加することで、ＰＩＮダイオードにバイアス電流（直流電流）を流す。ＰＩＮダイオードは、スイッチング速度が遅いため、高周波電圧（高周波で順方向と逆方向が切り替わる交流電圧）の方向が逆方向に変わった場合に（逆方向の電圧が順方向のバイアス電圧よりずっと大きいにもかかわらず）導通状態を維持する。これを利用して、ＰＩＮダイオードにバイアス電圧が印加されている場合に高周波電流（高周波電圧による電流）が導通し、バイアス電圧が印加されていない場合に高周波電流が導通しないという状態を作ることができる。ただし、高周波電圧が大きくなると高周波電流が導通してしまうため、大きな逆バイアス電圧を印加することで導通を防ぐことも行われている。これらの方法を採用してＰＩＮダイオードを高周波スイッチとして利用することができる。例えば、高周波かつハイパワー用のスイッチングを行う場合に、ＰＩＮダイオードにバイアス電流を流す方法を採用できる（アクティブスイッチング）。いずれにせよ、ＰＩＮダイオードにバイアス電流を流すことで高周波的に低抵抗（低損失）状態を作ることができる。また、ＰＩＮダイオードに逆バイアス電圧を印加することで、大きな高周波電力に対しても高抵抗状態（スイッチオフ）を作ることができる。ただし、ＰＩＮダイオードにバイアス電流もしくは逆バイアス電圧を印加する場合において、バイアス電流もしくは逆バイアス電圧をＯＮからＯＦＦもしくはＯＦＦからＯＮにするときに、切り替えノイズが発生する。切り替えノイズにより、ＮＭＲ信号の測定が阻害され、デッドタイムを長く設定する必要が発生するため、ＰＩＮダイオードを高周波スイッチとして使用する方法は好ましくない。特にコイルのＱ値が高い場合は、誘起されたノイズ信号が減衰しにくいため好ましくない。
【００２４】
一方で、ショットキーバリアダイオードやファストリカバリダイオードやスイッチング
ダイオードは、スイッチング速度が速いという特性を有する。このため小電流（例えば１Ａや１００ｍＡ）用のショットキーバリアダイオードやファストリカバリダイオードやスイッチングダイオードは、高周波回路で利用される。しかし、小電流用のショットキーバリアダイオードやファストリカバリダイオードやスイッチングダイオードは、ハイパワーに耐えることができない。なお、大電流用（整流用）のショットキーバリアダイオードやファストリカバリダイオードやスイッチングダイオードは、高周波特性が悪く高周波で利用できないと考えられている。
【００２５】
このため、高周波用として市販されているダイオードは小電流または大電流用のＰＩＮダイオードか小電流用のショットキーバリアダイオードやファストリカバリダイオードやスイッチングダイオードのみである。
【００２６】
ＬＣ回路（共振回路；ＬＣ共振回路）では、回路内の電圧や電流が共振によって増幅される。回路構成にもよるが、例えば、ＬＣ共振回路内には、１００Ｖ以上や１０００Ｖ以上の電圧、１Ａ以上や１０Ａ以上の電流が共振によって発生する。このため、ＬＣ回路では、使用可能な素子が限られる。特に、キャパシタやダイオードなどは、耐電圧や耐電流が高いものに限定される。
【００２７】
ＭＲＩ装置やＮＭＲ装置などの磁気共鳴測定装置では、装置の磁場強度の上昇に比例して、使用する周波数も上昇する。磁場強度の上昇により装置の性能が向上するため、年々、磁気共鳴測定装置で使用する周波数が上がる傾向にある。そのため、現在ではより高い周波数で使用可能な素子を用いる必要がある。また、固体ＮＭＲ装置ではＮＭＲ信号が存在する時間が短いため、短時間でＮＭＲ信号を励起する必要がある。より短い時間で励起するためには、よりハイパワーの高周波電力が必要となる。
【００２８】
これらのことから、ＮＭＲやＭＲＩ用、特に固体ＮＭＲ用のＮＭＲ信号の励起に用いられるＬＣ共振回路内で利用可能な素子は、コイル（インダクタ）とコンデンサ（キャパシタ）に限定されてきた。
【００２９】
そこで、本発明の発明者は、後述する２つの動作を期待して、従来は使用されていなかった大電流（１００ｍＡ以上、２００ｍＡ以上、１Ａ以上、等）用の２つのショットキーバリアダイオードをＬＣ共振回路に組み込むという簡易な構成を考え出した。２つのショットキーバリアダイオードの一方は、他方に対して逆向きに並列接続される。このＬＣ共振回路は、対象物が磁気共鳴を起こす振動磁場（高周波磁場）を形成する送信回路の一部または全体として少なくとも機能する。
【００３０】
期待される１つ目の動作は、対象物が磁気共鳴を起こす励起信号（振動磁場または振動磁場によって発生した電磁波）を送信する送信モード時、つまり励起信号を発する（振動磁場を形成する）ための駆動電圧（振動電圧；高周波の交流電圧；１０Ｖ以上、１００Ｖ以上、１０００Ｖ以上、等の電圧）が送信回路に印加されている状態での動作である。発明者は、送信モード時の動作として、以下の動作を期待した。並列接続体（２つのダイオードを含む部分）の印加電圧が２つのダイオードの一方の順方向電圧を超えるため、当該一方のダイオードを電流が流れる。つまり、並列接続体のダイオードは、回路上、短絡（ショート）として機能する。具体的には、印加電圧（交流電圧）の振幅が大きい場合は、印加電圧がすぐに順方向電圧を超える。このとき、ダイオードの応答速度が速ければ、印加電圧が順方向電圧を超えている時間が長いため、並列接続体のダイオードがほぼ導通しているように見える。
【００３１】
期待される２つ目の動作は、磁気共鳴によって対象物から発せられた応答信号（励起新信号に対する対象物の応答；振動磁場または振動磁場によって発生した電磁波）を受信す
る受信モード時、つまり振動電圧が送信回路に印加されていない状態での動作である。発明者は、受信モード時の動作として、以下の動作を期待した。並列接続体のダイオード（好適な特性を持つダイオード；２つのダイオードのそれぞれ）への印加電圧が順方向電圧を超えないため、当該ダイオードに電流が流れず、当該ダイオードが、回路上、キャパシタンスとして機能する。
【００３２】
なお、詳細は後述するが、並列接続体がダイオードを１つだけ有する場合や、並列接続体が３つ以上のダイオードを有する場合もある。これらの場合も、上記２つの動作が期待される。
【００３３】
送信回路の共振周波数は、送信回路のキャパシタンスに依存する。上記２つの動作によれば、送信モードから受信モードへ切り替えにより、送信回路内に新たなキャパシタンスが発生することで、トータルのキャパシタンスが変化し、共振周波数が変化する。より詳細に説明する。送信回路では、駆動電圧（交流電圧）の１周期内において、送信エネルギー（励起信号のエネルギー）を蓄積する瞬間として、送信エネルギーを磁場（電流；インダクタンス）で蓄積する瞬間と、送信エネルギーを電場（電圧；キャパシタンス）で蓄積する瞬間とが存在する。並列接続体への印加電圧は、送信エネルギーが磁場（電流）で蓄積されている瞬間（印加電圧ゼロ）から徐々に発生する。そして、送信モードから受信モードへの切り替えにより、発生する印加電圧（交流電圧）の振幅は徐々に（１周期ごとに）低減し、並列接続体のダイオードがキャパシタンスとみなせる状態に徐々に（１周期ごとに）近づく。その結果、トータルのキャパシタンスが徐々に（１周期ごとに）変化し、共振周波数が徐々に（１周期ごと）に変化する。
【００３４】
そして、共振周波数の上記変化により、送信モード時に送信回路に蓄積された送信エネルギーの周波数を、送信モードから受信モードへの切り替え時（受信モードになる前または後）に異なる周波数に移すことができる。その結果、受信モード時には、蓄積されている送信エネルギーの周波数が、受信するＮＭＲ信号（応答信号）の周波数とは異なることとなる。このため、リンギング信号（蓄積されている送信エネルギー）の影響を低減して、受信エネルギー（応答信号のエネルギー）を高精度に測定することができる。なお、蓄積された送信エネルギー（変化後の周波数を有する送信エネルギー）を通さないフィルタを送信回路に設ければ、リンギングの影響をより低減して、受信エネルギーを高精度に測定することができる。さらに圧電効果（ピエゾ効果）などにより発生する回路の機械振動などが関係するリンギング（アコースティックリンギング）が発生する場合にも、同様の作用・効果が得られる。すなわち、アコースティックリンギングを発生させているエネルギーの周波数も送信モードから受信モードへの切り替え時（受信モードになる前または後）に異なる周波数に移すことができ、アコースティックリンギングの影響を低減して、受信エネルギーを高精度に測定することができる。
【００３５】
なお、リンギングの影響を低減する従来の方法として、共振回路外に特別な回路を設置する方法や、外部からの制御信号やバイアス電流を用いる方法（アクティブスイッチ）などがある。しかしながら、これらの方法では、特別な回路が必要となる（簡易な構成でない）ため、コストが増加する。一方で、本実施形態では、ダイオードを含む並列接続体を組み込むという簡易な構成でリンギングの影響を低減できるため、コストの増加は殆どない。
【００３６】
また、応答信号を受信する受信回路（受信コイル）にダイオードなどを組み込み、送信回路（送信コイル）からのエネルギーでダイオードを作動させることで、受信回路の共振周波数を変化させる方法もある。これは、一時的に送信回路と受信回路の通過特性（Ｓ２１やＳ１２；カップリング）を悪くし、アイソレーションを改善する方法である。この方法は、送信回路から受信回路に到達するエネルギーを低減することで受信回路を保護する
ために受信回路を工夫する方法であり、送信回路を工夫する本実施形態の方法とは明らかに異なる。また、従来の方法では送信回路と受信回路を個別に用意する必要があるが、本実施形態の方法は送信回路が受信回路を兼ねた回路構成にも適用可能である。
【００３７】
＜期待どおりの動作の確認＞
発明者は、上述した期待どおりの動作が実現されることを確認すべく、図１に示すＬＣ共振回路１００（ＬＣ共振回路１００とみなせる回路）を製作し、各種測定を行った。ＬＣ共振回路１００は、インダクタ１０１、キャパシタ１０２、並列接続体１０３、及び、マッチング用キャパシタ１０４を有する。並列接続体１０３はインダクタ１０１に対して直列接続されており、キャパシタ１０２はインダクタ１０１と並列接続体１０３に対して並列接続されている。そして、マッチング用キャパシタ１０４は、インダクタ１０１、キャパシタ１０２、及び、並列接続体１０３からなる回路部（ループ状の回路部）に対して直列接続されている。ＬＣ共振回路１００は、インダクタ１０１とキャパシタ１０２の間で接地されている。並列接続体１０３は、ダイオード（ショットキーバリアダイオード）１０３−１と、ダイオード１０３−１に対して逆向きに並列接続されたダイオード（ショットキーバリアダイオード）１０３−２とを含む。インダクタ１０１として、インダクタンスが約４５０ｎＨのインダクタを用い、キャパシタ１０２として、キャパシタンスが５６ｐＦのキャパシタを用いた。
【００３８】
＜＜反射損失の測定＞＞
まず、ダイオード１０３−１，１０３−２として、より好ましいダイオードを使用するために、反射損失の測定を行った。通常用いられるネットワークアナライザではハイパワーを出力できないため、ハイパワーの特性を測定できない。そこで、Ｂｒｕｋｅｒ社製のＮＭＲ装置を用い、ＬＣ共振回路１００とパワーアンプの間に方向性結合器（ディレクショナルカップラー）を挿入し、そこにオシロスコープを接続することで、ＬＣ共振回路１００への入力パワー（入力エネルギー；駆動電力）とＬＣ共振回路１００からの反射パワーとを測定した。反射損失は反射パワーを入力パワーで除算して得られる。高周波の場合、一般的に、反射損失であるパワー比をｄＢ単位で表記する。入力パワーの周波数がＬＣ共振回路１００の共振周波数と一致しており且つマッチングが適切であれば、入力パワーはＬＣ共振回路１００に蓄積され（ＬＣ共振回路１００内で共振し）反射されないため、反射損失としてゼロより小さい値が得られる。一方、入力パワーの周波数がＬＣ共振回路１００の共振周波数と異なる場合もしくはマッチングが適切ではない場合には、入力パワーはＬＣ共振回路１００で反射して戻ってくるため、反射損失としてゼロに近い値がられる。このため、反射損失から、入力パワーがＬＣ共振回路１００内で共振しているか否か、入力パワーがＬＣ共振回路１００で共振せずにどれくらい反射されたか、等がわかる。
【００３９】
並列接続体１０３がない状態で共振周波数を調整してハイパワーにおける反射損失を測定し、その後、並列接続体１０３を挿入してハイパワーにおける反射損失を測定した。具体的には、共振周波数が２０ＭＨｚから４０ＭＨｚになるように、ＬＣ共振回路１００に関する種々の調整（設定）を行った。入力パワー（入力パルス）のパルス長は１０μ秒であった。そして、反射損失の測定結果として、図２（Ａ）の測定結果を得た。図２（Ａ）は、反射損失の軸と入力パワーの軸とを有するグラフを示す。図２（Ａ）に示すように、並列接続体１０３のダイオード（ダイオード１０３−１，１０３−２のそれぞれ）を６種類のダイオードＡ〜Ｆの間で変えながら、並列接続体１０３を挿入した場合の測定結果として、６種類のダイオードＡ〜Ｆにそれぞれ対応する６パターンの測定結果を得た。ダイオードＡ〜Ｆの詳細な仕様は、図３Ａに示すとおりである。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、並列接続体１０３がない状態での反射損失は、入力パワーが大きくなるにつれて大きくなるものの、おおよそ−１０ｄＢ以下であった。並列接続体１０３を挿入した場合には、入力パワーが０．１Ｗ以下のレンジにおいて、反射損失が大き
く、共振が生じていなかった（共振状態ではなかった）。そして、入力パワーが０．１Ｗよりも大きくなると反射損失が小さくなり、入力パワーが１０Ｗ以上の場合に並列接続体１０３がない状態と同等の反射損失が得られた。さらに、入力パワーが１００Ｗ以上たとえば３００Ｗ、パルス時間が１００μ秒でも、ダイオードＡ〜Ｆの特性は可逆性を保ち、ダイオードＡ〜Ｆは破壊されなかった。以下、並列接続体１０３を挿入した場合の測定結果について図２（Ａ）を用いて詳しく説明する。
【００４１】
上述したように、入力パワーを増やしていくと、反射損失が小さくなり、共振状態が得られることがわかった。図２（Ａ）において０．１Ｗ以下の入力パワーに着目すると、ダイオードＥ，Ｆについては、入力パワーがほぼ全反射されていた。一方で、ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄについては、反射損失が０ｄＢより小さく、入力パワーの一部がＬＣ共振回路１００に吸収されている（わずかな共振が発生している）ことがわかった。このような共振（わずかな共振）は、入力パワーの周波数帯が共振周波数帯に近く且つ共振周波数帯を示す反射損失の谷（ディップ）に入力パワーの周波数帯の一部が含まれることで生じる。これは、並列接続体１０３による共振周波数のシフト量が小さいこと、または、並列接続体の損失によりＬＣ共振回路１００の性能を示すＱ値が小さく反射損失の谷の周波数帯が広くなっていることに対応する。
【００４２】
このように、ダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄについては、入力パワーを変えても常に微弱な共振が発生する。また、ダイオードＦについては、１Ｗ以下の入力エネルギーをほぼ全反射するが、入力パワーが１０Ｗ以上の場合に並列接続体１０３がない状態よりも少し大きい反射損失が得られる（つまり共振が少し弱い）。このようなダイオードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆの特性の場合は、リンギングの影響を減らすことができると予想できるが、その効果は少し小さくなると予想される。一方で、ダイオードＥについては、０．１Ｗ以下の入力エネルギーをほぼ全反射し、入力パワーが１０Ｗ以上の場合に並列接続体１０３がない状態と同等の反射損失が得られる。このような特性は、期待どおりの（期待に極めて近い）動作を実現するのに非常に良好な特性である。このため、発明者は、ダイオード１０３−１，１０３−２のそれぞれとしてダイオードＥを用いて、さらなる測定を行った。ダイオードＥを用いたさらなる測定の結果については、図４〜１４を用いて後述する。
【００４３】
また、本願の発明者は、並列接続体が以下の構成であっても上記動作（並列接続体のダイオードが送信モード時に短絡、受信モード時にキャパシタンスとして機能する動作）を実現するのに良好な特性が得られることを期待して、以下の構成の並列接続体を用いて反射損失を測定した。図２（Ｂ）は、その測定結果を示す。
・ダイオードがショットキーバリアダイオードでない。
・２つのダイオードの種類が互いに異なる。
・ダイオードに対して並列接続されている素子が、ダイオードではなく、インダクタである。
【００４４】
図２（Ｂ）に示す並列接続体Ｇ〜Ｎの詳細な仕様は、図３Ｂに示すとおりである。図３Ｂにおいて、「Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ」以外の情報は、並列接続体Ｇ〜Ｊ，Ｌ〜Ｎについてはダイオードの情報であり、並列接続体Ｋについては並列接続体の情報である。
【００４５】
図２（Ｂ）の試験（測定）において、試験周波数は２４．８４ＭＨｚである。ほかの条件は図２（Ａ）の試験と同じである。並列接続体Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊの試験においては、ダイオード自身が持つキャパシタンスが小さいため、逆向き並列のダイオードと並列に４７ｐＦのコンデンサを取り付けた。これにより、受信時における周波数の変化量を安定させることができるが、コンデンサの取り付けは必須というわけではない。
【００４６】
並列接続体Ｇ，Ｈ，Ｉでは、逆回復時間が短い２つのファストリカバリダイオードが互
いに逆向きに並列接続されている。ファストリカバリダイオードは、ＰＮダイオードのうち、逆回復時間が１００μ秒以下、より好ましくは１０μ秒以下のダイオードである。入力パワーを徐々に増やしていくと、反射損失が急激に小さくなった。つまり、入力パワーを徐々に増やしていくと、ダイオードが作動して短絡状態となりＬＣ共振回路１００の共振周波数が送信周波数（対象物が磁気共鳴を起こす共振周波数）と同じになった。そして、逆回復時間が短いほど低い入力パワーで、ＬＣ共振回路１００の共振周波数が送信周波数と同じになった。具体的には、並列接続体Ｇでは並列接続体Ｈよりも低い入力パワーで、並列接続体Ｈでは並列接続体Ｉよりも低い入力パワーで、ＬＣ共振回路１００の共振周波数が送信周波数と同じになった。このことから、逆回復時間は短いほうが良いと言える。さらに、逆回復時間が短いほどダイオードでの損失（発熱）が小さくなるため、ハイパワーで利用する場合を考慮すると、逆回復時間は短いほうが良い。
【００４７】
並列接続体Ｊでは、２つのＰＩＮダイオードが互いに逆向きに並列接続されている。ＰＩＮダイオードの場合、応答性の性能はキャリアライフタイム（τ）で表現される。ＰＩＮダイオードの順方向バイアス電流をＩＦ，逆方向バイアス電流をＩＲとしたとき、ＰＩＮダイオードに流れている電流の向きが順方向から逆方向へ切り替わる時間（逆回復時間に相当）Ｔは「Ｔ＝τｌｏｇｅ（１＋ＩＦ／ＩＲ）」という式で算出できる。順方向バイアス電流ＩＦと逆方向バイアス電流ＩＲの比率はさまざまな条件によって変化するため、一意に決めることはできないが、時間Ｔはキャリアライフタイムτの１０倍から１／１００程度の値になることが予想される。並列接続体Ｊについては、試験周波数が２４．８４ＭＨｚと低いこともあり、良好な特性が示された。
【００４８】
並列接続体Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊのように、ダイオードがショットキーバリアダイオードでなくても、良好な特性が得られた。
【００４９】
並列接続体Ｋは、ＰＩＮダイオードと、当該ＰＩＮダイオードに対して逆向きに並列接続されたショットキーバリアダイオードとを有する。並列接続体Ｋでも良好な特性を得ることができた。つまり、並列接続された２つのダイオードの種類が互いに異なっていても、良好な特性が得られた。
【００５０】
並列接続体Ｌでは、ショットキーバリアダイオードに対して１２０ｎＨのコイル（インダクタ）が並列接続されており、並列接続体Ｍでは、ファストリカバリダイオードに対して１２０ｎＨのコイルが並列接続されており、並列接続体Ｎでは、ＰＩＮダイオードに対して１２０ｎＨのコイルが並列接続されている。並列接続体Ｌ，Ｍ，Ｎでも良好な特性を得ることができた。具体的には、並列接続体Ｎでは並列接続体Ｍよりも良好な特性を得ることができ、並列接続体Ｍでは並列接続体Ｌよりも良好な特性を得ることができた。ショットキーバリアダイオードとインダクタを組み合わせた並列接続体Ｌでは、他の結果に比べ入力パワーを増やしても反射損失が小さくならなかったが、より高い周波数ではより良好な特性が得られる。並列接続体Ｌ，Ｍ，Ｎのように、ダイオードに対して並列接続されている素子が、ダイオードではなく、インダクタであっても、良好な特性が得られた。
【００５１】
このように、様々な構成の並列接続体で上記動作（並列接続体のダイオードが送信モード時に短絡、受信モード時にキャパシタンスとして機能する動作）の良好な特性が得られる。そして、並列接続体のダイオードの逆回復時間またはキャリアライフタイムが長いと送受信切り替え時間（デッドタイム）も長くなってしまうため、逆回復時間またはキャリアライフタイムは短い方がよい。具体的には、逆回復時間は１００μ秒であることが好ましく、１０μ秒以下であることがより好ましい。キャリアライフタイムは、１００μ秒の逆回復時間に相当する時間であることが好ましく、１０μ秒の逆回復時間に相当する時間であることがより好ましい。ＰＩＮダイオードでは、真正半導体層（I層）に厚みがある
ため、ゼロより長いキャリアライフタイムが存在する。そして、ショットキーバリアダイ
オードでは、金属と半導体が接合されているため、真正半導体層（I層）が存在しない。
そのため、理論上、ショットキーバリアダイオードでは、逆回復時間やキャリアライフタイムは存在しないかゼロである。従って、「キャリアライフタイムは、１００μ秒の逆回復時間に相当する時間であることが好ましく、１０μ秒の逆回復時間に相当する時間であることがより好ましい。」などの知見は、ショットキーバリアダイオードで良好な特性が得られること（図２（Ａ））と矛盾しない。なお、アクティブスイッチングの場合、ダイオードは片方向のみ設置すれば十分機能する。
【００５２】
＜＜周波数特性の測定＞＞
ダイオード１０３−１，１０３−２のそれぞれとしてダイオードＥを用いて、ＬＣ共振回路１００の周波数特性（複数の入力パワーにそれぞれ対応する複数の周波数特性）を測定した。通常用いられるネットワークアナライザではハイパワーを出力できないため、ハイパワーの特性を測定できない。そこで、トラッキングジェネレータ付きのスペクトラムアナライザを用い、トラッキングジェネレータの出力をアンプやアッテネータで適宜増幅し、これを方向性結合器（ディレクショナルカップラー）を通してＬＣ共振回路１００に入力した。ディレクショナルカップラーから得られる周波数特性（反射特性；反射損失と周波数の対応関係）は、適宜アッテネータを通して適切なパワーに変換し、スペクトラムアナライザで測定した。マッチングが適切であれば、共振周波数で反射損失が小さくなり、それ以外で反射損失が大きくなるため、共振周波数に谷がある曲線が周波数特性の曲線として得られる。この谷の周波数帯が狭いほど、Ｑ値が高く、損失が小さく且つ大きな共振が得られる。つまり、この谷の周波数帯が狭い場合には、ＬＣ共振回路１００は、高性能かつ周波数選択性の高い回路と言える。
【００５３】
図４は、周波数特性の測定結果を示す。図４は、反射損失の軸と周波数の軸とを有するグラフを示す。図４に示すように、−１０ｄＢｍ（０．１ｍＷ）以下の入力パワーについては、周波数帯が狭い（Ｑ値が高い）谷が３９．６ＭＨｚに現れ、周波数選択性の高い共振が得られた。そこから入力パワーを増やしていくと、徐々にマッチングが悪化しながら低周波数側に共振周波数が移動した。そして、２８ｄＢｍ（約１Ｗ）の入力パワーについて、周波数帯が狭い（Ｑ値が高い）谷が３１．３ＭＨｚに現れ、周波数選択性の高い共振が得られた。このように、入力パワーによって共振周波数が滑らかに変化し、変化の開始前と終了後とで、谷の周波数帯が狭く（Ｑ値が高く）且つ周波数選択性の高い共振が得られた。共振の周波数選択性が高く且つ共振周波数の変化量が大きければ、変化の開始前の共振周波数の谷と、変化の終了後の共振周波数の谷とは、相互に殆ど重ならない。このため、２つの共振周波数（変化の開始前の共振周波数、及び、変化の終了後の共振周波数）の一方が、他方に及ぼす影響は殆どない。その結果、リンギングの影響を低減することが可能となる。この測定結果は、上述した期待に合った測定結果であり、ＬＣ共振回路１００において期待どおりの動作が実現されていることが確認された。
【００５４】
上述したように、励起信号発生時（ハイパワー入力時）の共振周波数の谷と、微弱なＮＭＲ信号受信時の共振周波数の谷とは、相互に重ならないことが好ましい。これを実現するために、励起信号発生時とＮＭＲ信号受信時との両方において共振回路のマッチングが適切であること、励起信号発生時とＮＭＲ信号受信時のそれぞれにおける共振周波数の差が適度に大きいことが好ましい。具体的には、ＮＭＲ信号受信時において、共振周波数における共振回路の反射係数は−５ｄＢ以下であることが好ましく、−１０ｄＢ以下であることがより好ましい。また、共振周波数の上記差は、ＮＭＲ信号受信時の共振周波数／Ｑ／２より大きいことが好ましい。ここで「Ｑ」は、ＮＭＲ信号受信時における共振回路のＱ値である。
【００５５】
＜＜リンギング信号の時間変化の測定＞＞
ダイオード１０３−１，１０３−２のそれぞれとしてダイオードＥを有するＬＣ共振回
路１００を、Ｂｒｕｋｅｒ社のＮＭＲ装置にを接続して、リンギング信号（蓄積されている送信エネルギー）の時間変化を測定した。入力した送信信号（励起パルス）の共振周波数を３１．６ＭＨｚ、入力パワーを１０Ｗ、入力パワー（入力パルス）のパルス長を１０μ秒とした。入力パワーの供給を停止した状態（タイミング）を測定の初期状態とした。共振状態を観察するために、インダクタ（コイル）１０１の近傍に磁場測定用のピックアップコイルを配置し、オシロスコープに接続した。ピックアップコイルは共振回路にはなっていないため、ＬＣ共振回路１００で発生している磁場の強度と周波数をオシロスコープで観察できる。入力パワーの供給を停止した瞬間から一定の時間間隔ごとに得られた測定値（高周波信号）をフーリエ変換し、測定値の時間変化を調べた。リンギング信号の強度変化は非常に大きいため、オシロスコープの測定レンジ（電圧レンジ）を変えながら同じ測定を繰り返し、適切な測定レンジの測定値を抽出した。そのため、タイミングごとに測定値のノイズレベルが異なる。
【００５６】
図５は、リンギング信号の時間変化の測定結果を示す。図５は、信号強度の軸と周波数の軸とを有するグラフを示す。図５に示すように、測定開始（入力パワーの供給を停止した瞬間）からリンギング信号は急速に減衰した。リンギング信号の周波数（ピーク）は、測定開始時において３１．６ＭＨｚであったが、測定開始から１．２μ秒後に約３５ＭＨｚとなった。そして、測定開始から１．４μ秒後に、リンギング信号の周波数が約４０ＭＨｚとなり、元の周波数（３１．６ＭＨｚ）にリンギング信号が存在しなくなった。このことから、リンギング信号のエネルギーが別の周波数に移動したことがわかる。これにより、リンギング信号が完全に減衰しきる前に、元の周波数に存在するＮＭＲ信号（応答信号）を、リンギング信号に妨害されることなく高精度に測定できる。この測定結果も、上述した期待に合った測定結果であり、ＬＣ共振回路１００において期待どおりの動作が実現されていることが確認された。
【００５７】
なお、上記測定では、オシロスコープを用いたため、微弱な信号は測定できない。実際のＮＭＲ測定では、はるかに微弱な信号を測定するため、長く続くリンギングは大きな問題となる。しかし、上記測定結果によれば、リンギング信号の周波数が変化して元の周波数のリンギング信号が短時間で減衰し、さらには消滅するため、応答信号を高精度に測定できる。
【００５８】
＜磁気共鳴測定装置の実施例（リンギング測定）＞
発明者は、応答信号を高精度に測定できることを確認すべく、図６に示す磁気共鳴測定装置３００を製作し、各種測定を行った。磁気共鳴測定装置３００は、ＬＣ共振回路１００を送信回路として有し、ＬＣ共振回路１００とは別体のＬＣ共振回路２００を受信回路として有する。送信回路１００はＢｒｕｋｅｒ社のＮＭＲ装置に接続されており、受信回路２００にはオシロスコープが接続されている。
【００５９】
送信回路１００のインダクタ（送信コイル）１０１と受信回路２００のインダクタ（受信コイル）２０１とを測定試料（対象物）近傍で相互に直交するように配置した。これにより、送信回路１００と受信回路２００の間で高いアイソレーションが得られる。つまり、送信回路１００と受信回路２００の間で電気的／磁気的な結合が略／完全に無い状態となる。そのため、磁気共鳴測定装置３００は、「非結合型の磁気共鳴測定装置」と言える。
【００６０】
なお、ＮＭＲ信号を励起するための送信コイルとＮＭＲ信号を受信するための受信コイルとが互いに直交することが好ましいが、そうでなくてもよい。送信コイルと受信コイルが分かれており、それらの間で電磁気的な干渉が生じないような配置が採用された磁気共鳴測定装置は、非結合型の磁気共鳴測定装置である。非結合型の磁気共鳴測定装置において、送信回路と受信回路の間のアイソレーションは、５ｄＢ以上であることが好ましく、
１０ｄＢ以上あることがより好ましい。
【００６１】
受信回路２００には、外部からの信号制御でオン／オフを切り替えるアクティブスイッチを組み込んだ。これにより、励起信号を発する送信モードでは、アクティブスイッチを閉じて受信回路２００の共振周波数を低くすることで、強力な励起信号に受信回路２００が共振することを抑制できる。そして、アクティブスイッチを開けば受信回路２００の共振周波数が測定したい周波数まで高まる（受信モード）。適切なタイミングで受信回路２００を受信モードにすることで、リンギングの影響をより低減できる。なお、受信回路２００の共振周波数を変えることができれば、アクティブスイッチはどこに設けられていてもよい。アクティブスイッチを用いた方法以外の方法で共振周波数を変えてもよい。
【００６２】
送信モードと受信モードの切り替えには、ＮＭＲ装置のパワーアンプ用のブランキング信号を利用し、シグナルジェネレータで送信モードと受信モードの切り替えタイミングを自由に変更できるようにした。送信モードでの送信回路１００の共振周波数と、受信モードでの受信回路２００の共振周波数（受信周波数）とを、２５ＭＨｚとした。送信モードでの送信回路１００の共振周波数（送信周波数）は、対象物が磁気共鳴を起こす共振周波数である。また、入力パワーを１０Ｗ、入力パワー（入力パルス）のパルス長を１０μ秒とした。
【００６３】
本実施形態では、図５などを用いて説明したように、送信モードから受信モードへの切り替え（入力パワーの供給の停止）に応じて、送信回路１００の共振周波数が励起周波数（ＮＭＲ信号の励起に必要な周波数；送信周波数）から増加する。そして、上述したように、送信モードから受信モードへの切り替え（アクティブスイッチを開くこと）に応じて、受信回路２００の共振周波数が観測周波数（ＮＭＲ信号を観測するための周波数；受信周波数）まで増加する。つまり、図７に示すように、送信モードから受信モードへの切り替えに応じて、送信回路１００の共振周波数も受信回路２００の共振周波数も増加する。
【００６４】
なお、共振周波数の遷移方向や遷移量は特に限定されない。例えば、送信モードから受信モードへの切り替えに応じて、送信回路１００の共振周波数も受信回路２００の共振周波数も低下するとしてもよい。図８に示すように、送信モードから受信モードへの切り替えに応じて、送信回路１００の共振周波数と受信回路２００の共振周波数とが互いに交差するように遷移してもよい。但し、交差するタイミングでリンギング信号がＮＭＲ信号の観測を妨害する虞があるため、送信回路１００の共振周波数と受信回路２００の共振周波数とが互いに交差しないように同方向に遷移することが好ましい。送信回路１００の共振周波数の遷移量は、受信回路２００の共振周波数の遷移量より大きくても小さくてもよいし、等しくてもよい。
【００６５】
＜＜比較例の結果＞＞
比較のために、送信回路１００の代わりに、並列接続体１０３が組み込まれていない送信回路を用いた測定も行い、図９〜１１に示す測定結果を得た。図９〜１１は、測定電圧（測定値；リンギング信号の強度）の軸と時間軸とを有するグラフを示す。なお、送信回路１００を用いた測定と、並列接続体１０３なしの送信回路を用いた測定とで、測定条件などの他の条件は共通（同じ）とした。
【００６６】
図９に示すように、受信回路を送信モードにして受信回路の共振周波数を送信回路の共振周波数と異なるものにしているにもかかわらず、強力な励起信号（励起波）の漏れ信号が検出された。励起信号の出力（送信回路への入力パワーの供給；１０μ秒）の終了後は、速やかに励起信号の残余（リンギング信号）が無くなり、微弱なＮＭＲ信号が測定できる環境にならなければならない。適切なタイミングで送信モードから受信モードに切り替えることでデッドタイム（リンギング時間）を短くすることができる。そこで、ＮＭＲ信
号の電圧レンジが±５００μＶであると仮定し、リンギング信号の強度（振幅）が±５００μＶ以下になる時間が最短になるタイミング（送信モードから受信モードへの切り替えのタイミング）を調べた。その結果、励起信号の送信（出力）が終了してから６．４μ秒後に送信モードから受信モードに切り替えると、図１０に示すように、励起信号の送信終了から７．０７μ秒後に、リンギング信号の強度が±５００μＶ以下となり、ＮＭＲ信号の測定が可能となった。つまり、比較例では、最短のデッドタイムが約７μ秒であり、ＮＭＲ信号を測定するためには最低でも約７μ秒待つ必要がある。しかし、約７μ秒も待つと、減衰によりＮＭＲ信号が非常に弱くなるため、ＮＭＲ信号を高精度に測定できない。
【００６７】
また、比較例では、ダイオードを組み込んでいないため、受信モードにおいて、送信回路の共振周波数と受信回路の共振周波数とは同等である。そのため、送信モードから受信モードへの切り替えのタイミングが早すぎると、受信モードにおいて、送信回路に残っているエネルギーを受信回路が受信してしまい、ＮＭＲ信号の測定は略不可能となる。例えば、励起信号の出力が終了してから２．８μ秒後に送信モードから受信モードに切り替えると、図１１に示すように、受信回路での共振によって送信回路からのリンギング信号が再度増幅されて結果的にリンギングが長引き、ＮＭＲ信号の測定は略不可能となる。
【００６８】
＜＜本実施例の結果＞＞
並列接続体１０３が組み込まれた送信回路１００を用いた測定により、図１２〜１４の測定結果を得た。図１２〜１４は、測定電圧（測定値）の軸と時間軸とを有するグラフを示す。
【００６９】
比較例と同様に、ＮＭＲ信号の電圧レンジが±５００μＶであると仮定した。そして、励起信号の送信が終了してから１μ秒後に送信モードから受信モードに切り替えると、図１２，１３に示すように、励起信号の送信終了から１．９４μ秒後に、リンギング信号の強度が±５００μＶ以下となり、ＮＭＲ信号の測定が可能となった。つまり、本実施例の測定結果によれば、デッドタイムが約２μ秒であり、比較例（約７μ秒）の１／３以下の時間を待つだけでＮＭＲ信号が測定可能となる。約２μ秒待ってもＮＭＲ信号の減衰は比較的少ないため、ＮＭＲ信号を高精度に測定できる。本実施例では、リンギング信号の周波数（送信回路１００の共振周波数）が受信回路２００の受信モードにおける共振周波数から徐々にずれる。これにより、上述したようなデッドタイムの短縮が実現される。なお、コイルを冷却して性能（Ｑ値）を上げれば、リンギング信号が減衰しにくくなるため、並列接続体１０３がより効果的に機能し、デッドタイムの短縮率をより向上することができる。
【００７０】
また、比較例と同様に、送信モードから受信モードへの切り替えのタイミングを早めた。具体的には、切り替えにより受信回路２００に発生する電圧の強度（振幅）が比較例（図１１）と同じになるタイミングで、送信モードから受信モードへ切り替えた。その結果、比較例とは異なり、図１４に示すようにリンギング信号が速やかに減衰した。したがって、本実施例では、切り替えのタイミングを早めても、ＮＭＲ信号を高精度に検出できる。これも、リンギング信号の周波数が受信回路２００の受信モードにおける共振周波数から徐々にずれたためである。なお、減衰の少ないＮＭＲ信号を受信するために、送信モードから受信モードへ切り替わる時間（デッドタイム）は、１００μ秒以下であることが好ましく、１０μ秒以下であることがより好ましい。
【００７１】
以上述べたように、本実施形態によれば、第１の共振周波数で励起信号が発せられた後、送信回路の共振周波数が第２の共振周波数に遷移することで、リンギング信号の周波数が第２の共振周波数と同等の周波数に遷移する。そして、応答信号は、共振周波数が第１の共振周波数と等しい受信回路で受信して測定される。このため、応答信号の測定において、第２の共振周波数と同等の周波数を有するリンギング信号の測定が抑制され、応答信
号を高精度に測定できる。このように、本実施形態によれば、ダイオードを含む並列接続体を使用するという簡易な構成で、応答信号を高精度に測定できる。
【００７２】
＜変形例＞
なお、上記実施形態はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態（上述や後述の構成を適宜変形、変更、組み合わせる等して得られる構成）も本発明に含まれる。
【００７３】
例えば、各種ＬＣ共振回路には、マッチングのためのコンデンサやインダクタ、１／４λ回路のような分布定数回路、ダイオードなどのアクティブ素子、等をさらに組み込んでもよい。ダイオード１０３−１とダイオード１０３−２とで特性が異なっていてもよい。
【００７４】
また、送信回路（ＬＣ共振回路）１００内であれば、並列接続体１０３はどこに配置されていてもよい。並列接続体１０３は、インダクタとコンデンサ（キャパシタ）を含むループ状の回路部内に設けられていることが好ましいが、当該ループ状の回路部外に設けられていてもよい。マッチング回路部（マッチングのための素子が設けられた部分）に並列接続体１０３が設けられていてもよい。ループ回路部（上述したループ状の回路部）やマッチング回路部に接続される部分に並列接続体１０３が設けられていてもよい。
【００７５】
また、送信回路１００は、図１５（Ａ）〜１５（Ｄ）に示すような構成であってもよい。図１５（Ａ）では、ループ回路部（インダクタとコンデンサの並列回路部）におけるインダクタ側に並列接続体が設けられており、図１５（Ｂ）では、ループ回路部におけるコンデンサ側に並列接続体が設けられている。図１５（Ｃ），１５（Ｄ）は、ループ回路部は、インダクタ、マッチング用コンデンサ、及び、共振用コンデンサを含む。共振用コンデンサはインダクタに直列接続されており、マッチング用コンデンサは、共振用コンデンサとインダクタに対して並列接続されている。図１５（Ｃ）では、共振用コンデンサとインダクタの側に並列接続体が設けられており、図１５（Ｄ）では、マッチング用コンデンサの側に並列接続体が設けられている。
【００７６】
また、並列接続体１０３は、図１６（Ａ）〜１６（Ｃ）に示すような構成であってもよい。ここで、ダイオードと、当該ダイオードに対して逆向きに並列接続されたダイオードとの組み合わせを、「ダイオードペア」と記載する。図１６（Ａ）では、複数のダイオードペアが直列接続されており、図１６（Ｂ）では、複数のダイオードペアが並列接続されている。ここで、直列接続された複数のダイオードペアを「ペア群」と記載する。図１６（Ｃ）では、複数のペア群が並列接続されている。ダイオードペアやペア群の数は特に限定されない。複数のダイオードペアを直列接続することで、作動開始電圧が上がるため、より早いタイミングで並列接続体１０３をキャパシタンスとして機能させることができる。また、複数のダイオードペアやペア群を並列接続することで、許容電流量が増えるため、回路や装置をよりハイパワーに対応させることができる。またペア群同士で電位が同じになる場所は相互に接続してもよい。なお、各ダイオードペアを並列接続体とみなしてもよい。つまり、複数の並列接続体が直列や並列に接続されてもよい。
【００７７】
また、並列接続体１０３は、図１７（Ａ）〜１７（Ｈ）に示すような構成であってもよい。図１７（Ａ）では、２つのダイオードと１つのコンデンサが並列接続されており、図１７（Ｂ）では、２つのダイオードと１つのインダクタが並列接続されており、図１７（Ｃ）では、２つのダイオードと１つの抵抗が並列接続されている。図１７（Ｄ）では、並列接続された２つのダイオードに１つのコンデンサが直列接続されており、図１７（Ｅ）では、並列接続された２つのダイオードに１つのインダクタが直列接続されており、図１７（Ｆ）では、並列接続された２つのダイオードに１つの抵抗が直列接続されている。図１７（Ｇ）では、ダイオードに対してインダクタが並列接続されており、図１７（Ｈ）で
は、直列接続されたインダクタとコンデンサにダイオードが並列接続されている。これらのように、並列接続体１０３の構成として様々な構成を採用できる。図１７（Ａ）〜１７（Ｈ）や図１６（Ａ）〜１６（Ｃ）などの回路部を適宜組み合わせて並列接続体１０３が構成されてもよい。
【００７８】
また、非結合型の磁気共鳴測定装置の例を説明したが、磁気共鳴測定装置は結合型の装置であってもよい。結合型の磁気共鳴測定装置は、電気的／磁気的に互いに結合された複数の回路を有し、当該複数の回路によって励起信号の送信とＮＭＲ信号の受信との両方を行う。即ち、結合型の磁気共鳴測定装置では、１つ以上のコイルが励起信号の送信とＮＭＲ信号の受信との両方に使用される。高温超電導コイルのようにＱ値が高いコイルを使用する場合には、非結合型の磁気共鳴測定装置とすることが好ましい。
【００７９】
結合型の磁気共鳴測定装置では、２つ以上のＬＣ共振回路が電気的／磁気的に互い結合することで、２つ以上の共振周波数を得ることができる。なお、回路の結合が弱い場合には共振周波数の差は小さくなり、回路の結合が強い場合には共振周波数の差は大きくなる。従って、結合の強さを制御することで共振周波数の差を制御できる。
【００８０】
そして、並列接続体を有する結合型の磁気共鳴測定装置では、強力な励起信号などによって並列接続体が作動し、複数の共振周波数が移動するように共振状態が変化する。これにより、複数の共振状態の１つを励起信号の送信時に使用でき、複数の共振状態の他の１つをＮＭＲ信号の受信時に使用できる。キャパシタの容量、回路の結合状態、等を制御することで、励起信号の送信時に使用する共振周波数（励起周波数）と、ＮＭＲ信号の受信時に使用する共振周波数（観測周波数）とを一致させることが可能である。
【００８１】
結合型の磁気共鳴測定装置では、１つの並列接続体が設けられていてもよいし、複数の並列接続体が設けられていてもよい。また、複数のＬＣ共振回路のそれぞれに１つ以上の並列接続体が設けられていてもよい。また、電気的／磁気的に互いに結合された上記複数の回路において、励起信号を送信するために当該複数の回路に電圧を印加する送信系の接続点の位置と、ＮＭＲ信号（応答信号）に応じた電気信号を解析する受信系の接続点の位置とは特に限定されない。送信系の接続点と受信系の接続点とは同じ回路の同じ位置に設けられていてもよいし、そうでなくてもよい。つまり、送信系の接続点と受信系の接続点とは共通していてもよいし、そうでなくてもよい。上記複数の回路のうち、送信系の接続点が設けられた回路は、受信系の接続点が設けられた回路と異なっていてもよいし、同じであってもよい。受信系の接続点と接地点との間に任意の並列接続体が存在する場合、並列接続体が作動状態にあるとき短絡状態とみなすことができ、受信系を保護できるためより好ましいが、受信系の接続点はどこでもよい。マッチングや送信信号の漏れを小さくするなどのために、受信系にキャパシタンスやインダクタンス、λ／４回路、ダイオード、等の任意の素子が追加されてもよい。受信系の接続点と接地点との間に任意の並列接続体が存在することが好ましいが、さらに受信系の接続点と接地点との間に、並列接続体に直列や並列に接続された別の素子が存在していてもよい。つまり、結合型の磁気共鳴測定装置の構成として、様々な構成が考えられる。
【００８２】
例えば、結合型の磁気共鳴測定装置は、図１８に示す構成を有していてもよい。図１８の磁気共鳴測定装置は２つＬＣ共振回路を有し、一方のＬＣ共振回路に、送信系と受信系の両方が接続される１つの接続点が設けられている。２つのＬＣ共振回路が磁気的に互いに結合されるように、一方のＬＣ共振回路のインダクタは他方のＬＣ共振回路のインダクタに平行な（直交ではない）向きで配置されている。
【００８３】
図１８の磁気共鳴測定装置の励起周波数と観測周波数とが４０ＭＨｚに一致するように高周波回路シミュレータで計算を行った。その結果を図１９に示す。図１８の磁気共鳴測
定装置では、２つの共振周波数が得られる。励起信号の送信時には、２つの共振周波数のうち高周波数側の共振周波数を励起周波数として利用でき、ＮＭＲ信号の受信時には、２つの共振周波数のうち低周波数側の共振周波数を観測周波数として利用できる。図１９では、強力な励起信号などによって並列接続体が作動することにより、励起周波数も観測周波数も４０ＭＨｚとなってる。なお、図１９に示すような共振周波数の切り替え（励起信号の送信時の共振周波数から、ＮＭＲ信号の受信時の共振周波数への切り替え）の時間は、１ｍ秒以下であることが好ましく、１００μ秒以下であることがより好ましい。
【００８４】
結合型の磁気共鳴測定装置は、図２０に示す構成を有していてもよい。図２０の磁気共鳴測定装置は、２つのＬＣ共振回路と、インダクタを有し且つコンデンサを有さない１つの回路（Ｌ回路）とを有する。そして、Ｌ回路に、送信系と受信系の両方が接続される１つの接続点が設けられている。上記３つの回路（２つのＬＣ共振回路と１つのＬ回路）が磁気的に互いに結合されるように、各回路のインダクタの向きは同じ（直交ではない）となっている。
【００８５】
結合型の磁気共鳴測定装置は、図２１に示す構成を有していてもよい。図２１の磁気共鳴測定装置は、図１８と同様に、２つのＬＣ共振回路を有する。但し、一方のＬＣ共振回路に送信系の接続点が設けられており、他方のＬＣ共振回路に受信系の接続点が設けられている。なお、送信系の接続点と受信系の接続点とは同じＬＣ共振回路に個別に設けられていてもよい。
【００８６】
図２１の磁気共鳴測定装置の動作について説明する。強力な励起信号が存在するときは、並列接続体が作動して短絡状態となるため、受信系（受信系の接続点）も短絡状態となる。このため、受信系に強力な励起信号が漏れることはない。一方、受信モードでは、並列接続体はキャパシタンスとしてふるまうため、並列接続体のみ、並列接続体と他のキャパシタンスとの組み合わせ、等により、受信系を適切にマッチングさせることが可能である。このように、送信モードでは受信系を短絡（保護）させ、受信モードでは受信系を適切な共振周波数にマッチングさせることができる。
【００８７】
一般的なパルスＮＭＲ装置では送受信を切り替えるためのスイッチ（デュプレキサとも呼ばれる）が上記保護の切り替えを行っている。すなわち、パルスＮＭＲ装置には、パワーアンプなどがある送信系とプリアンプなどがある受信系とのどちらかを共振回路があるプローブと接続する切り替えスイッチが存在する。一般的に、スイッチの切り替えは制御信号を用いて行っており（アクティブスイッチ）、強力な送信信号に対応し且つ送受信を高速に切り替えることができるように非常に複雑な回路が使用されている。
【００８８】
図２１の磁気共鳴測定装置では、スイッチを使用せずに保護とマッチングを切り替えることができるため、スイッチの制御信号を出力する回路や、スイッチそのものが不要となる。さらにリンギングを起こしている送信エネルギーを別の周波数に移すことができるため、デッドタイムを短くすることもできる。
【００８９】
結合型の磁気共鳴測定装置は、図２２に示す構成を有していてもよい。図２２の磁気共鳴測定装置は、図２１と略同じ回路構成を有する。但し、送信系の接続点に並列接続体がさらに設けられており、受信系の接続点にコンデンサがさらに設けられている。送信系の接続点に並列接続体が設けられることで、受信モード時に送信系をＬＣ共振回路から完全に切り離すことができる。また、受信系の接続点にコンデンサがさらに設けらることで、マッチング調整をより高精度に行うことができる。
【００９０】
結合型の磁気共鳴測定装置は、図２３に示す構成を有していてもよい。図１８，２０〜２２の磁気共鳴測定装置では複数の回路が磁気的に互いに結合しているが、図２３の磁気
共鳴測定装置では複数の回路が電気的（容量的）に互いに結合している。具体的には、図２３の磁気共鳴測定装置は２つＬＣ共振回路を有し、一方のＬＣ共振回路に、送信系と受信系の両方が接続される１つの接続点が設けられている。そして、２つのＬＣ共振回路が電気的に互いに結合されるように、２つのＬＣ共振回路がコンデンサを介して互いに接続されている。
【００９１】
また、減衰の少ない信号の送受信のために、測定試料（対象物）はインダクタ内に設けられてもよいし、そうでなくてもよい。測定試料とインダクタの間の距離が短い場合には、それらの間における信号の送信や受信は、電磁波ではなく振動磁場の状態で行われる。
【符号の説明】
【００９２】
１００：ＬＣ共振回路（送信回路）  １０１：インダクタ  １０２：キャパシタ
１０３：並列接続体  １０３−１，１０３−２：ダイオード
１０４：マッチング用キャパシタ
２００：ＬＣ共振回路（受信回路）
３００：磁気共鳴測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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