(57)【要約】【課題】無線型の局所コイルを有する磁気共鳴イメージング装置において、局所コイルと本体との間の安定な無線通信回線の確保ができるようにする。【解決手段】一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、被検体からの磁気共鳴信号を受信すると共に、偏波が水平偏波である第１の無線アンテナを有する局所コイルと、撮像時に前記被検体が収容されるボアを有すると共に、前記被検体にＲＦパルスを印加する装置本体と、前記第１の無線アンテナを介して、前記局所コイルと前記装置本体との間の無線通信を行う１又は複数の第２の無線アンテナであって、前記ボアの開口端部の外周のうち少なくともその天頂部には１つが配置される第２の無線アンテナと、を備える。【選択図】  図３
2020178805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体からの磁気共鳴信号を受信すると共に、偏波が水平偏波である第１の無線アンテナを有する局所コイルと、
撮像時に前記被検体が収容されるボアを有すると共に、前記被検体にＲＦパルスを印加する装置本体と、
前記第１の無線アンテナを介して、前記局所コイルと前記装置本体との間の無線通信を行う１又は複数の第２の無線アンテナであって、前記ボアの開口端部の外周のうち少なくともその天頂部には１つが配置される第２の無線アンテナと、
を備える磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記第１の無線アンテナは、そのメインビーム方向が前記ボアの開口端部の方向を向くように配設される、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記第１の無線アンテナはダイポールアンテナ又はモノポールアンテナであり、前記第１の無線アンテナは、前記局所コイルの内部に収納される、又は、前記局所コイルの外部に装着される、
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記第１の無線アンテナは、前記ボアの開口端部の方向に指向性を有するエンドファイアアレイアンテナとして構成される、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記第１の無線アンテナは、指向性が制御可能なＭＩＭＯアンテナとして構成される、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記第２の無線アンテナは、ダイポールアンテナとスロットアンテナとを有する偏波ダイバーシティアンテナとして構成される、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記ダイポールアンテナの素子と前記スロットアンテナのスロットとが、互いに平行かつ並列となるように、前記ダイポールアンテナと前記スロットアンテナは配置される、
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記スロットアンテナは、前記スロットを囲む導体板が前記ボアの長手方向に対して略垂直になるように配設され、前記ダイポールアンテナは、前記スロットアンテナの導体板が前記ダイポールアンテナの反射板となるように、前記スロットアンテナに近接し、かつ、前記スロットアンテナよりも前記第１の無線アンテナに近い位置に配設される、
請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記スロットアンテナは、空洞共振器付きのスロットアンテナとして構成される、
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
前記第２の無線アンテナは、受信時には、前記ダイポールアンテナの受信信号と、前記スロットアンテナの受信信号とを、同じ重み付けで加算することにより、前記偏波ダイバーシティアンテナを構成する、
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記第２の無線アンテナは、送信時には、送信信号を第１の重みで重み付けして前記ダイポールアンテナに給電する一方、前記送信信号を第２の重みで重み付けして前記スロットアンテナに給電するように構成され、
前記第１の重みと前記第２の重みの夫々の重みは、前記第２の無線アンテナが配設された位置において前記第１の無線アンテナからの信号を前記第２の無線アンテナで受信するとき、前記ダイポールアンテナの受信信号と前記スロットアンテナの受信信号の夫々の重み付け後の合成信号が最大となるように調整された重みである、
請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記第２の無線アンテナを収納する筐体をさらに備え、
前記ボアは円筒状に形成されており、
前記筐体の１つの側面は、前記ボアの外周面形状に適合するように円弧状に形成されている、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記第２の無線アンテナの数は複数であり、複数の前記第２の無線アンテナは前記ボアの開口端部の外周に配設され、前記外周の天頂部に配設される１つ以外は、左右非対称に配置される、
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記第２の無線アンテナの数は複数であり、複数の前記第２の無線アンテナは前記ボアの開口端部の外周に沿って半波長間隔で配設され、前記複数の第２の無線アンテナは、これらの中から任意の位置及び任意の数の前記第２の無線アンテナが選択できるように構成される、
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
前記局所コイルに接続され、前記被検体の生体情報を検出する生体情報モニタ装置、をさらに備え、
前記生体情報モニタ装置で掲出された前記生体情報は、前記第１及び第２の無線アンテナを介して、前記装置本体に無線で送信される、
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
前記生体情報モニタ装置は、
被検体に近接して配設される少なくとも１つの生体情報モニタアンテナと、
高周波信号を生成する信号生成部と、
前記高周波信号を用いて、前記被検体と前記生体情報モニタアンテナとの間の電界による近傍界結合の結合量を検出する結合量検出部と、
前記近傍界結合の結合量の変化に基づき、前記被検体の物理的変位を検出することによって前記被検体の生体情報を検出する変位検出部と、
を備える、請求項１５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
前記生体情報モニタアンテナは、前記局所コイルの被検体側の面、又は、被検体と反対側の面のいずれかに配設される、
請求項１６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１８】
前記生体情報モニタアンテナは、その素子の長手方向が、前記第１の無線アンテナの素子の長手方向と略直交するように配設される、
請求項１６又は１７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１９】
前記局所コイルと前記装置本体は、前記第１及び第２の無線アンテナを介した無線通信によって、前記局所コイルで受信した前記磁気共鳴信号を、前記局所コイルから前記装置本体に前記ＲＦパルスの印加期間を避けて伝送するように構成される、
請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２０】
前記局所コイルと前記装置本体は、前記第１及び第２の無線アンテナを介した無線通信によって、前記局所コイルで受信した前記磁気共鳴信号及び前記生体情報モニタ装置で検出した前記生体情報を、前記局所コイルから前記装置本体に前記ＲＦパルスの印加期間を避けて伝送するように構成される、
請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２１】
前記第１及び第２の無線アンテナは、前記ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナであり、
前記局所コイルと前記装置本体は、前記第１及び第２の無線アンテナを介した無線通信によって、前記局所コイルで受信した前記磁気共鳴信号を、前記局所コイルから前記装置本体に、前記ＲＦパルスの印加と非印加に関わらず継続的に伝送するように構成される、
請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２２】
前記第１及び第２の無線アンテナは、前記ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナであり、
前記局所コイルと前記装置本体は、前記第１及び第２の無線アンテナを介した無線通信によって、前記局所コイルで受信した前記磁気共鳴信号及び前記生体情報モニタ装置で検出した前記生体情報を、前記局所コイルから前記装置本体に、前記ＲＦパルスの印加と非印加に関わらず継続的に伝送するように構成される、
請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２３】
前記生体情報モニタアンテナは、前記ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナである、
請求項１６乃至請求項１８のいずれか１項に記載の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】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。
【０００３】
磁気共鳴イメージング装置では、全身用コイルからＲＦパルスを被検体に向けて送信する。この送信に応じて被検体から放出される磁気共鳴信号（即ち、ＭＲ信号）を、全身用コイル又は局所コイルで受信する。局所コイルは、被検体から放出されるＭＲ信号を被検体に近い位置で受信する。局所コイルは、被検体の撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用など種々のタイプがある。
【０００４】
従来から、受信したＭＲ信号を有線で磁気共鳴イメージング装置本体に伝送する有線型の局所コイルが多く用いられている。これに対して、受信したＭＲ信号をＡＤ変換器でアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル化されたＭＲ信号を無線で磁気共鳴イメージング装置本体（以下、本体、装置本体、又はＭＲＩ装置本体、などと呼ぶ）に伝送する無線型の局所コイルが提案されている。
【０００５】
局所コイルは、磁気共鳴イメージング装置のガントリに形成される円筒状の検査空間（通常、この検査空間はボアと呼ばれる）内に横臥する被検体に近接して配設される。無線型の局所コイルを使用する場合、局所コイルと本体との間の電波伝搬経路にはボア内の空間が含まれる。ボア内を伝搬する電波は、ボアの内壁からの反射波の影響を受けるため、ボア内には定在波が発生する。
【０００６】
このため、ボア内には、受信電力が大きくなる電波環境と、逆に、受信電力が小さくなる電波環境とが混在することになる。そして、受信電力が小さくなる電波環境では、局所コイルと本体との無線通信が不安定になる可能性が高くなる。
【０００７】
そこで、無線型の局所コイルを有する磁気共鳴イメージング装置では、局所コイルと本体との間の安定な無線通信回線の確保が強く望まれている。
【０００８】
一方、上記の要望に加えて、被検体の心拍や呼吸等の生体情報を、被検体に負担をかけることなく簡便に取得できるようにする技術も、従来から要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００９−５２０５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、無線型の局所コイルを有する磁気共鳴イメージング装置において、局所コイルと本体との間の安定な無線通信回線の確保ができるようにすることである。加えて、被検体の心拍や呼吸等の生体情報を、被検体に負担をかけることなく簡便に取得できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、被検体からの磁気共鳴信号を受信すると共に、偏波が水平偏波である第１の無線アンテナを有する局所コイルと、撮像時に前記被検体が収容されるボアを有すると共に、前記被検体にＲＦパルスを印加する装置本体と、前記第１の無線アンテナを介して、前記局所コイルと前記装置本体との間の無線通信を行う１又は複数の第２の無線アンテナであって、前記ボアの開口端部の外周のうち少なくともその天頂部には１つが配置される第２の無線アンテナと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】各実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の全体構成例を示す構成図。
【図２】本明細書で使用するボア内或いはボア周囲の位置に関する用語を規定する図。
【図３】コイル側無線アンテナと本体側無線アンテナとの位置関係を示す図。
【図４】コイル側無線アンテナの配置、向き、及び、その種類の一例を示す図。
【図５】コイル側無線アンテナの種類の他の例を示す図。
【図６】局所コイルがスパインコイルの場合のコイル側無線アンテナを例示する図。
【図７】偏波ダイバーシティアンテナとして構成された本体側無線アンテナの構造例を示す図。
【図８】本体側無線アンテナを収納するアンテナ筐体の一例を示す図。
【図９】複数の本体側無線アンテナをボアの開口端部の外周に配置した例を示す図。
【図１０】偏波の不整合の様子を模式的に説明する図。
【図１１】受信時における偏波ダイバーシティアンテナによる効果を説明する図。
【図１２】送信時における偏波ダイバーシティについて説明する図。
【図１３】生体情報モニタ装置を備えた局所コイルの構成例を示すブロック図。
【図１４】生体情報モニタ装置の動作概念を説明する図。
【図１５】コイル側無線アンテナとモニタアンテナの配置例を示す図。
【図１６】撮像期間と、無線通信期間及び生体情報収集期間との間の第１のタイミング関係を説明する図。
【図１７】ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナの例を示す図。
【図１８】ＲＦパルスの印加と非印加に関わらずＭＲ信号を継続的に無線伝送できるように規定した第２のタイミング関係を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１の全体構成を示すブロック図である。第１の実施形態の磁気共鳴イメージング装置１は、ガントリ７００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００等を備えて構成される。
【００１４】
ガントリ７００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、ＷＢ（Whole Body）コイル１２等を有しており、これらの構成品は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０と天板５１を有している。また、磁気共鳴イメージング装置１は、被検体に近接して配設される局所コイル２０を有している。
【００１５】
制御キャビネット３００は、傾斜磁場電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、ＲＦ受信器３２、ＲＦ送信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備えている。
【００１６】
ガントリ７００の静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体（例えば患者）の撮像領域であるボア内に静磁場を発生させる。傾斜磁場コイル１１も概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に固定されている。傾斜磁場コイル１１は、３チャンネル構造を有している。傾斜磁場コイル１１の各チャンネルの傾斜磁場コイルには、傾斜磁場電源（３１ｘ、３１ｙ、３１ｚ）から夫々電流が供給され、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の夫々の方向に傾斜磁場が生成される。
【００１７】
寝台５００の寝台本体５０は天板５１を上下方向に移動可能であり、撮像前に天板５１に載った被検体を所定の高さまで移動させる。その後、撮像時には天板５１を水平方向に移動させて被検体をボア内に移動させる。
【００１８】
ＷＢコイル１２は、傾斜磁場コイル１１の内側に被検体を取り囲むように概略円筒形状に固定されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３３から伝送されるＲＦパルスを被検体に向けて送信する一方、水素原子核の励起によって被検体から放出される磁気共鳴信号（即ち、ＭＲ信号）を受信する。
【００１９】
ＲＦ送信器３３は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいて、ＷＢコイル１２にＲＦパルスを送信する。
【００２０】
シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場電源３１、ＲＦ送信器３３をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備している。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。 
【００２１】
コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力デバイス４３を有するコンピュータとして構成されている。
【００２２】
記憶回路４１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）の他、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク装置等の外部記憶装置を含む記憶媒体である。記憶回路４１は、各種の情報やデータを記憶する他、処理回路４０が具備するプロセッサが実行する各種のプログラムを記憶する。
【００２３】
ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。入力デバイス４３は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル等であり、各種の情報やデータを操作者が入力するための種々のデバイスを含む。
【００２４】
処理回路４０は、例えば、ＣＰＵや、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路４１に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路４０は、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）やＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路４０は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組み合わせて、各種の機能を実現することもできる。
【００２５】
磁気共鳴イメージング装置１は、ＷＢコイル１２に加えて、局所コイル２０を有している。局所コイル２０は、被検体から放出されるＭＲ信号を被検体に近い位置で受信する。局所コイル２０は、例えば、複数の要素コイルを収容している。局所コイル２０は、被検体の撮像部位に応じて、頭部用、胸部用、脊椎用、下肢用、或いは全身用など種々のタイプがあるが、図１では胸部用の局所コイル２０を例示している。
【００２６】
また、実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の局所コイル２０は、無線型の局所コイル２０であり、被検体から受信したＭＲ信号をデジタル信号に変換して、ＭＲＩ装置本体６００に無線で送信するように構成されている。なお、本明細書では、磁気共鳴イメージング装置１から、局所コイル２０を除いた構成を、ＭＲＩ装置本体６００と呼ぶものとしている。
【００２７】
局所コイル２０には、ＭＲＩ装置本体６００と無線で信号を授受するためのアンテナ１００が設けられている。一方、ＭＲＩ装置本体６００にも局所コイル２０と無線で信号を授受するためのアンテナ２００が設けられている。局所コイル２０に設けられているアンテナ１００を、以下、コイル側無線アンテナ１００（或いは、第１の無線アンテナ）と呼ぶものとする。一方、ＭＲＩ装置本体６００に設けられているアンテナ２００を、以下、本体側無線アンテナ２００（或いは、第２の無線アンテナ）と呼ぶものとする。
【００２８】
コイル側無線アンテナ１００から本体側無線アンテナ２００に向けては、主に、デジタル化されたＭＲ信号が送信される。一方、本体側無線アンテナ２００からコイル側無線アンテナ１００に向けては、主に、局所コイル２０に対する各種の制御信号が送られる。
【００２９】
コイル側無線アンテナ１００の実装形態として、局所コイル２０とコイル側無線アンテナ１００とをケーブルで接続する形態も考えられる。しかしながら、局所コイル２０の取り扱いの利便性の観点からは、ケーブルを使用することなく、局所コイル２０とコイル側無線アンテナ１００とが一体化されている方が便利である。そこで、本実施形態のコイル側無線アンテナ１００は、局所コイル２０の内部に収納される実装形態、又は、局所コイル２０の外部に装着される実装形態としている。
【００３０】
一方、本体側無線アンテナ２００の実装として、ガントリ７００から離れた位置、例えば、ガントリ７００が設置される検査室（シールドルーム）のいずれかの場所（例えば、検査室の内壁の一部）に設置する実装形態も考えられる。しかしながら、このような実装形態の場合、検査室のレイアウトによって電波伝搬環境が異なるため、本体側無線アンテナ２００の設置位置の調整に時間を要することになる。また、調整が完了した後も、検査室内の物品の位置がわずかにずれるだけで、電波伝搬環境が変化し、再調整が必要となることも考えられる。そこで、本実施形態の本体側無線アンテナ２００は、ガントリ７００のボア内に設置するものとしている。特に、本実施形態では、ボアの開口端部の外周のうち少なくともその天頂部には、本体側無線アンテナ２００の１つが配置されるようにしている。
【００３１】
図２は、本明細書で使用する、ボア内或いはボア周囲の位置に関する用語を規定する図である。前述したように、ガントリ７００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、ＷＢ（Whole Body）コイル１２等を有しており、これらの構成品は、その内側が円筒状の筐体に収納されている。そして、この内側が円筒状の筐体によって形成される略円柱状の空間をボア７１０と呼んでいる。したがって、ボア７１０の外周７１４は、ガントリ７００の内側の円筒状筐体の内周と合致することになる。
【００３２】
ボア７１０は円柱形状であり、その円柱形状の両端には円形の開口が形成される。この円形開口をボアの開口端部７１２と呼ぶものとしている。さらに、ボアの開口端部７１２の最も上部の位置を、ボア７１０の開口端部外周の天頂部７１６（或いは、単に、ボア端天頂部７１６）と呼ぶものとしている。
【００３３】
（コイル側無線アンテナ）
図３は、コイル側無線アンテナ１００と本体側無線アンテナ２００との位置関係、及び、２つのアンテナの夫々の向きを示す図である。また、図４は、とくに、コイル側無線アンテナ１００の配置、向き、及び、その種類の一例を示す図である。
【００３４】
図４に示すように、本実施形態では、コイル側無線アンテナ１００の種類として、ダイポールアンテナ、或いは、モノポールアンテナ等のリニアアンテナを用いている。このようなリニアアンテナであれば、局所コイル２０の主要面に沿って装着、或いは、収納することができる。つまり、ダイポールアンテナ、或いは、モノポールアンテナの素子の長手方向を、水平に配置することにより、これらのアンテナを局所コイル２０から突出させることなく、局所コイル２０の内部に収納することができ、或いは、局所コイル２０の外周面に沿って装着することができる。また、このようなリニアアンテナであれば、局所コイル２０の端に配置することができるため、局所コイル２０内の要素コイルの検出機能を妨げることがない。なお、ダイポールアンテナ及びモノポールアンテナの偏波は直線偏波であり、これらのアンテナの素子の長手方向を、水平に配置することにより、これらのコイル側無線アンテナ１００の偏波は水平偏波となる。
【００３５】
また、水平に配置したダイポールアンテナ素子、或いは、モノポールアンテナ素子の長手方向が、被検体（例えば、人体）の左右方向となるように配置することにより（即ち、その素子の長手方向が、ボア７１０の軸方向と直交するようにダイポールアンテナ、或いは、モノポールアンテナを配置することにより）、ダイポールアンテナ、或いは、モノポールアンテナのメインビーム方向をボアの開口端部７１２の方向に向かせることができる。この結果、ボア端天頂部７１６に配設された本体側無線アンテナ２００との間の無線信号の強度を高めることができる。
【００３６】
一方、本体側無線アンテナ２００は、図３に示したように、ボア端天頂部７１６に配置される。後述するように、本体側無線アンテナ２００は、ボアの開口端部７１２の外周に沿って複数配置することもできるが、その場合にも、複数の本体側無線アンテナ２００のうちの１つは、ボア端天頂部７１６に配置するのが良い。
【００３７】
本体側無線アンテナ２００を、コイル側無線アンテナ１００と同様にダイポールアンテナとし、このダイポールアンテナの素子をボアの開口面に平行に、かつ、ボアの開口端部７１２の外周に沿って配置する場合、ダイポールアンテナをボア端天頂部７１６に配置することより、このダイポールアンテナの偏波を水平偏波とすることができる。この結果、本体側無線アンテナ２００の偏波とコイル側無線アンテナ１００の偏波とが互いに水平偏波となって合致し、偏波の不一致に因る信号の損失を回避することができる。
【００３８】
図５は、コイル側無線アンテナ１００の種類の他の例を示す図である。図５（ａ）に示すように、コイル側無線アンテナ１００をエンドファイアアレイアンテナとして構成することもできる。エンドファイアアレイアンテナは、複数のアンテナ素子をリニアアレイとして配列し、アレイ軸の方向（この方向をエンドファイア方向と呼んでいる）にメインローブが生じるように、複数のアンテナ素子の互いの間隔と、アンテナ素子間位相とが調整されたアンテナである。エンドファイアアレイアンテナを用いることにより、単独のダイポールアンテナに比べて、より強い指向性をもつメインローブをボアの開口端部７１２の方向に向かせることができる。
【００３９】
また、図５（ｂ）に示すように、コイル側無線アンテナ１００をＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）アンテナとして構成することもできる。図５（ｂ）に示すように複数のアンテナを被検体の左右方向に配列したＭＩＭＯアンテナにより、左右方向の指向性制御により定在波環境を変え、通信品質の良い電波環境とすることができる。ＭＩＭＯアンテナは、コイル側無線アンテナ１００だけでなく、本体側無線アンテナ２００も複数のアンテナとする構成であるが、どちらか一方、例えば、コイル側無線アンテナ１００を複数とする構成（例えば、ＭＩＳＯアンテナの構成）でもよい。
【００４０】
図６は、局所コイル２０がスパインコイルの場合のコイル側無線アンテナ１００を例示する図である。スパインコイルは、通常、寝台の天板５１と被検体との間に配設される。このため、コイル側無線アンテナ１００を、胸部コイルのように局所コイル２０の端部中央に配置すると、頭部によって電波が遮蔽される恐れがある。そこで、スパインコイルの使用するコイル側無線アンテナ１００は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、頭部による電波遮蔽を避ける位置、例えば、コイル側無線アンテナ１００の頭側端部の左右夫々の位置に配設される。
【００４１】
（本体側無線アンテナ）
図７乃至図１１は、本実施形態の本体側無線アンテナ２００の構造、或いは、構成を示す図である。実施形態の本体側無線アンテナ２００をダイポールアンテナのみで構成することもできる。しかしながら、ボア内の電波伝搬環境による種々の偏波方向への適合性の観点から、本実施形態では、本体側無線アンテナ２００を偏波ダイバーシティアンテナとして構成している。
【００４２】
図７（ｂ）は、偏波ダイバーシティアンテナとして構成された本体側無線アンテナ２００の構造例を示す斜示図である。この本体側無線アンテナ２００は、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０とを有し、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０とが、互いに平行かつ並列となるように配置される。
【００４３】
ダイポールアンテナ２０２は、例えば、半波長ダイポールアンテナであり、その中央に給電点２０４を有し、給電点２０４から左右にダイポール素子２０６が延びている。ダイポールアンテナ２０２は、誘電体基板２０８の上に配置される。或いは、誘電体基板２０８の実装面に、ダイポールアンテナ２０２のダイポール素子２０６に相当する導体パターンを形成してもよい。
【００４４】
一方、スロットアンテナ２１０は、誘電体基板２０８に略垂直に交差する導体板２１４に、半波長の細長い穴（スロット２１２）を形成して構成される。スロットアンテナ２１０の給電点２１６は、インピーダンスマッチングの観点から、中央からずれた位置の方が好ましいとされている。
【００４５】
ダイポールアンテナ２０２の電界の向きはダイポール素子２０６の長手方向に平行である。一方、スロットアンテナ２１０の電界の向きは、スロット２１２の長手方向に直交する。したがって、図７（ｂ）に示すように、ダイポールアンテナ２０２のダイポール素子２０６と、スロットアンテナ２１０のスロット２１２とが、互いに平行かつ並列となるように配置すると、ダイポールアンテナ２０２の電界とスロットアンテナ２１０の電界とは互いに直交する。即ち、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０の偏波面は互いに直交し、偏波ダイバーシティアンテナを構成するのに好都合である。
【００４６】
また、本実施形態の本体側無線アンテナ２００では、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０とが互いに近接し、かつ、ダイポールアンテナ２０２の方が、スロットアンテナ２１０よりもボア７１０の中心に近い位置（即ち、コイル側無線アンテナ１００に近い位置）に配置されるようにしている。このような配置により、スロットアンテナ２１０の導体板２１４を、ダイポールアンテナ２０２の反射板として利用することが可能となり、ダイポールアンテナ２０２のコイル側無線アンテナ１００側の指向性を高めることが可能となる。
【００４７】
また、スロットアンテナ２１０を、空洞共振器付きのスロットアンテナとすることもできる。空洞共振器を、コイル側無線アンテナ１００とは反対側の位置に設けることにより、スロットアンテナ２１０のコイル側無線アンテナ１００側の指向性を高めることが可能となる。
【００４８】
さらに、図７（ｂ）に示すように、誘電体基板２０８を、ダイポールアンテナ２０２の位置から導体板２１４を超えてその反対側に延出させ、延出させた誘電体基板２０８の裏面に、スロットアンテナ２１０の導体板２１４を折り曲げて延出させる構成としてもよい。このような構成により、コイル側無線アンテナ１００とは反対側に延出した面を、本体側無線アンテナ２００に接続される通信回路の実装面２２０として利用することが可能となり、実装効率の高いコンパクトな無線通信装置を構成することができる。
【００４９】
図８は、上述した本体側無線アンテナ２００を収納するアンテナ筐体７２０の一例を示す図である。このアンテナ筐体７２０は、略かまぼこ型の形状に形成されており、筐体の１つの湾曲側面、即ち、誘電体基板２０８と反対側の面が、円筒状のボア７１０の外周面の形状に適合するように円弧状に形成されている。アンテナ筐体７２０をこのような形状にすることにより、ボアの開口端部７１２の空間の利用効率を高めることが可能となる。
【００５０】
ここまでは、ボアの開口端部７１２に配置される１つの本体側無線アンテナ２００の構造及び構成について説明してきた。本実施形態では、このような本体側無線アンテナ２００を、ボアの開口端部７１２の外周に複数配置することにより、局所コイル２０とＭＲＩ装置本体６００との間の無線通信の品質をさらに高めることができる。
【００５１】
図９（ａ）は、複数の本体側無線アンテナ２００をボアの開口端部７１２の外周に配置した第１の配置例を示す模式的な斜視図であり、図９（ｂ）は第１の配置例をボア７１０の外側から内側を見た図である。図９（ａ）、図９（ｂ）において、ボアの開口端部７１２の外周に示した２００ａ〜２００ｇの黒丸の１つ１つが、図７或いは図８に示した本体側無線アンテナ２００に該当する。
【００５２】
図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、ボア端天頂部７１６には１つの本体側無線アンテナ２００ａが配設される。前述したように、本体側無線アンテナ２００をボア端天頂部７１６に配置することにより、本体側無線アンテナ２００のダイポールアンテナ２０２の偏波を水平偏波とすることができる。この結果、コイル側無線アンテナ１００の偏波方向と本体側無線アンテナ２００のダイポールアンテナ２０２の偏波方向とを合致させることができ、偏波の不一致に因る信号の損失を回避することができる。
【００５３】
一方、ボア端天頂部７１６に配置された１つの本体側無線アンテナ２００ａと、ボア端天頂部７１６以外の外周部に配置された複数の本体側無線アンテナ２００ｂ−２００ｇにより、空間ダイバーシティアンテナを構成することができる。ボア７１０内の電波伝搬環境により定在波が発生すると、本体側無線アンテナ２００の位置に応じて、信号強度の弱い位置（例えば、ヌル点）と強い位置とが存在する。このよう場合であっても、ボアの開口端部７１２の外周に配置した複数の本体側無線アンテナ２００ａ〜２００ｇの中から信号強度の強いアンテナを選択する空間ダイバーシティ方式や、複数の本体側無線アンテナ２００ａ〜２００ｇの信号を合成する空間ダイバーシティ方式によって空間ダイバーシティアンテナを構成することにより、安定した通信品質を確保することができる。
【００５４】
また、ボア端天頂部７１６以外の複数の本体側無線アンテナ２００ｂ−２００ｇを、左右非対称に配置する、即ち、図９（ｂ）に示した１点鎖線の左右に対して非対称に配置してもよい。このような非対称な配置により、定在波の分布が左右対称になった場合でも、上述した空間ダイバーシティ方式によって、安定した通信品質を確保することができる。
【００５５】
この他、図９（ｃ）に示すように、複数の本体側無線アンテナ２００を、ボア端天頂部７１６とそれ以外の外周部に均一な間隔（例えば、１／２波長の間隔）で配置するようにし、これらのアンテナの中から、信号強度等の判定基準に基づいて、任意のアンテナを選択するようにしてもよい。
【００５６】
なお、空間ダイバーシティの効果を得るためには、各アンテナの配置間隔を定在波の間隔である１／２波長よりも大きくすることが好ましい。局所コイル２０とＭＲＩ装置本体６００との間の無線通信の周波数を、例えば、２．４ＧＨｚ帯とすると、その半波長は、約６センチメートルである。また、局所コイル２０とＭＲＩ装置本体６００との間の無線通信の周波数を、例えば、５ＧＨｚ帯とすると、その半波長は、約２．５〜３センチメートルである。どちらの場合でも、各アンテナを半波長以上の間隔で配置することは物理的に可能であり、空間ダイバーシティの効果を得ることができる。
【００５７】
ところで、コイル側無線アンテナ１００は、前述したようにダイポールアンテナ又はモノポールアンテナとして構成しており、コイル側無線アンテナ１００から放射される電波は水平偏波である。コイル側無線アンテナ１００から放射された電波は、ボアの外周７１４の円筒状の壁や、ボア７１０内に存在する被検体や局所コイル２０からの反射の影響を受けて、その偏波方向は水平方向からずれる可能性はあるものの、偏波の主たる成分は水平偏波であることが予想される。この場合、ボア端天頂部７１６以外の位置に配置されるアンテナがダイポールアンテナ２０２のみであると、偏波の不整合が生じる。
【００５８】
図１０は、この不整合の様子を模式的に説明する図である。図１０では、ボアの開口端部７１２の位置におけるコイル側無線アンテナ１００からの受信電界が水平偏波であり、この受信電界をＥＬＣと表記し、本体側無線アンテナ２００の水平方向に対する傾き角度をθと表記している。また、本体側無線アンテナ２００の受信電界、即ち、ダイポールアンテナ２０２の受信電界をＥＤＰｒと表記している。
【００５９】
この場合、例えば、ボアの開口端部７１２の左右方向の最大径の位置に配置された本体側無線アンテナ２００では、ダイポールアンテナ２０２の長手方向が鉛直方向となり、受信電界及び受信電力はゼロになり得る。
【００６０】
このような不都合を回避するため、本実施形態では、前述したように、本体側無線アンテナ２００を、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０による偏波ダイバーシティアンテナとして構成している。
【００６１】
図１１は、本実施形態の偏波ダイバーシティアンテナによる効果を説明する図である。図１１（ａ）に示すように、ダイポールアンテナ２０２の受信電界をＥＤＰｒとスロットアンテナ２１０の受信電界ＥＳＬｒとは互いに直交する。したがって、図１１（ｃ）に示すように、ボアの開口端部７１２におけるコイル側無線アンテナ１００からの受信電界ＥＬＣと、ダイポールアンテナ２０２の受信電界をＥＤＰｒとの偏波角の差異θがどのような値であっても、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０の受信信号が同時にゼロとなることはなく、いずれかのアンテナで信号を受信することが可能である。
【００６２】
したがって、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０の受信信号のうち、信号強度の大きい方を選択する方式の偏波ダイバーシティアンテナとして構成することができる。或いは、図１１（ｂ）に示すように、ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０の夫々の出力を合成する方式、例えば、電力加算によって合成する方式の偏波ダイバーシティアンテナとして構成することができる。ダイポールアンテナ２０２とスロットアンテナ２１０の夫々の出力電力を加算することにより、偏波角の差異θに依存しない一定の受信電力を得ることができる。
【００６３】
図１１は、受信時における本体側無線アンテナ２００の偏波ダイバーシティについて説明している。これに対して、図１２は、送信時における本体側無線アンテナ２００の偏波ダイバーシティについて説明する図である。
【００６４】
送信時においては、図１２（ｂ）に示すように、本体側無線アンテナ２００に入力される信号を分配器で等分したのち、スロットアンテナ２１０に向かう信号に対しては重みＧＳＬで重み付けして、重み付け後の電界ＥＳＬｔがスロットアンテナ２１０から出力されるようにする。一方、ダイポールアンテナ２０２に向かう信号に対しては重みＧＤＰで重み付けして、重み付け後の電界ＥＤＰｔがダイポールアンテナ２０２から出力されるようにする。このような構成により、図１２（ｃ）に示すように、スロットアンテナ２１０の重みＧＤＰと、ダイポールアンテナ２０２の重みＧＤＰとを調整することで、空間で合成される本体側無線アンテナ２００の偏波方向θ（ダイポールアンテナ２０２の偏波方向を基準とする偏波方向）を、所望の値に設定することができる。
【００６５】
この結果、例えば、ボア端天頂部７１６に設置した本体側無線アンテナ２００の偏波方向と、コイル側無線アンテナ１００の偏波方向とが、ボア７１０内の電波伝搬環境によって変化した場合であっても、送信波の偏波方向が、受信側であるコイル側無線アンテナ１００の位置における偏波方向に合致するように調整することができる。
【００６６】
なお、ダイポールアンテナ２０２の重みＧＤＰ（第１の重み）と、スロットアンテナ２１０の重みＧＳＬ（第２の重み）の夫々の重みは、本体側無線アンテナ２００が配設された位置においてコイル側無線アンテナ１００からの信号を本体側無線アンテナ２００で受信し、ダイポールアンテナ２０２の受信信号とスロットアンテナ２１０の受信信号の夫々の重み付け後の合成信号が最大となるように調整された重みである。
【００６７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の局所コイル２０は、被検体のＭＲ信号を局所コイル２０内の要素コイルで受信し、受信したＭＲ信号をデジタル化してＭＲＩ装置本体６００に無線で伝送するものである。これに対して、第２の実施形態の局所コイル２０は、被検体の生体情報、例えば、心拍や呼吸動等の生体情報を検出する生体情報モニタ装置を付加的に備える。そして、第２の実施形態の局所コイル２０は、生体情報モニタ装置で検出した生体情報を、ＭＲ信号と共にＭＲＩ装置本体６００に無線で伝送するように構成されている。
【００６８】
図１３は、生体情報モニタ装置８０を備えた局所コイル２０の構成例を示すブロック図である。生体情報モニタ装置８０は、被検体に近接して配設される少なくとも１つの生体情報モニタアンテナ８０１（以下、単にモニタアンテナ８０１と呼ぶ）と、生体情報モニタ装置本体８０２有して構成される。
【００６９】
生体情報モニタ装置本体８０２は、ＲＦ信号発生器８１０（信号生成部）、送信回路８２０、結合量検出回路８３０、及び、変位検出回路８４０（変移検出部）を備えている。
【００７０】
ＲＦ信号発生器８１０は、連続波の高周波信号を生成する。高周波信号の周波数は特に限定するものではないが、モニタアンテナ８０１の寸法等から、例えば、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の周波数が選択される。
【００７１】
送信回路８２０は、高周波信号をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８２１を通過させた後、電力増幅器（ＰＡ）８２２によって所定の電力まで増幅し、方向性結合器（ＤＣ）８２３を介してモニタアンテナ８０１に出力する。
【００７２】
結合量検出回路８３０は、被検体とモニタアンテナ８０１との間の電界による近傍界結合の結合量を検出する機能を有しており、例えば、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８３１、自動利得調整機能付きの低雑音増幅器（ＬＮＡ／ＡＧＣ）８３２、及び、検波回路８３３を備えて構成されている。
【００７３】
送信回路８２０の方向性結合器８２３から出力された高周波信号はモニタアンテナ８０１に入力されるが、この高周波信号の一部は被検体に向かわず、モニタアンテナ８０１の入力端で跳ね返されて（反射して）方向性結合器８２３に戻り、結合量検出回路８３０に分岐入力される。
【００７４】
結合量検出回路８３０は、方向性結合器８２３の分岐端から出力される信号を、検波回路８３３で検波することにより、モニタアンテナ８０１からの反射信号の大きさを測定する。そして、反射信号の大きさに基づいて近傍界結合の結合量を検出している。
【００７５】
送信回路８２０からモニタアンテナ８０１に出力される電力が一定値であることを考慮すると、結合量検出回路８３０は、モニタアンテナ８０１の反射損失（即ち、リターンロス）を示すＳ１１パラメータを等価的に検出していることになる。
【００７６】
図１４は、生体情報モニタ装置８０の動作概念を説明する図である。図１４（ａ）は被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄが小さい場合における動作、図１４（ｂ）は被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄが大きい場合における動作を模式的に説明する図である。被検体（人体）は、導電率を有する物体であるため、モニタアンテナ８０１が被検体に近づくと、モニタアンテナ８０１からのエネルギを吸収し易くなる。
【００７７】
したがって、図１４（ａ）に示すように、被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄが小さい場合は、被検体に吸収されるエネルギが大きくなる。このことは、被検体とモニタアンテナ８０１との近傍界結合の結合量が大きいことを意味している。モニタアンテナ８０１に入力される電力Ｓinは、主に、被検体に吸収される電力Ｓbと、モニタアンテナ８０１のアンテナ端８０１ａから反射される電力Ｓrに分けられるが、距離Ｄが小さい場合は、被検体に吸収される電力Ｓbが大きくなり、その分だけ、アンテナ端８０１ａから反射される電力Ｓrが小さくなる。例えば、モニタアンテナ８０１に入力される電力Ｓinを１００とした場合、被検体に吸収される電力Ｓbは７０で、アンテナ端８０１ａから反射される電力Ｓrは３０となる。
【００７８】
このことは、被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄが小さい場合は、アンテナ端８０１ａからの反射信号が低下し、モニタアンテナ８０１の反射損失（リターンロス）も小さくなることを意味している。言い換えると、モニタアンテナ８０１の不整合の程度の指標である、Ｓ１１パラメータが小さな値を示すことになる。Ｓ１１パラメータは、モニタアンテナ８０１への入力電力に対する反射電力の比の平方根で表される指標である。
【００７９】
これに対して、図１４（ｂ）に示すように、被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄが大きい場合は、被検体に吸収されるエネルギが小さくなる。このことは、被検体とモニタアンテナ８０１との近傍界結合の結合量が小さいことを意味している。この結果、距離Ｄが大きい場合は、被検体に吸収される電力Ｓbは小さくなり、その分だけ、アンテナ端８０１ａから反射される電力Ｓrが大きくなる。例えば、モニタアンテナ８０１に入力される電力Ｓinを１００とした場合、被検体に吸収される電力Ｓbは３０で、アンテナ端８０１ａから反射される電力Ｓrは７０となる。
【００８０】
このことは、被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄが大きい場合は、アンテナ端８０１ａからの反射信号が増加し、モニタアンテナ８０１の反射損失（リターンロス）が大きくなることを意味している。言い換えると、モニタアンテナ８０１の不整合の程度の指標である、Ｓ１１パラメータが大きな値を示すことになる。
【００８１】
このように、モニタアンテナ８０１への入力電力を一定としたときのアンテナ端８０１ａからの反射信号は、被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄに依存して変化する。言い換えれば、モニタアンテナ８０１の不整合の程度、或いは、Ｓ１１パラメータの値も、被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄに依存して変化する。そして、被検体とモニタアンテナ８０１との距離Ｄは、心拍や呼吸等の体動によって変化するため、アンテナ端８０１ａからの反射信号の大きさ、或いは、Ｓ１１パラメータの値は、心拍や呼吸等の体動の変化に応じて変化することになる。
【００８２】
局所コイル２０に付加される生体情報モニタ装置８０は、このような特性を利用するものであり、被検体の近傍に配設したモニタアンテナ８０１からの反射信号の大きさ、或いは、Ｓ１１パラメータの値を検出することにより、心拍や呼吸等の体動を検出する。
【００８３】
一方、局所コイル２０は、図１３の下方に示すように、要素コイル２０１、ＡＤ変換器２０２、データ編集回路２０３、データ合成部２０４、及び、通信回路２０５を少なくとも有して構成されている。
【００８４】
要素コイル２０１で受信されたＭＲ信号は、ＡＤ変換器２０２でデジタル信号に変換され、さらに、データ編集回路２０３においてＭＲＩ装置本体６００との伝送に適合したデータフォーマットに変換され、その後、データ合成部２０４に入力される。一方、生体情報モニタ装置８０で検出された心拍や呼吸動等に関する生体情報もデータ合成部２０４に入力される。その後、生体情報とＭＲ信号とは通信回路２０５によって所定の無線信号フォーマットに変換され、コイル側無線アンテナ１００から本体側無線アンテナ２００に向けて送信される。
【００８５】
図１５は、コイル側無線アンテナ１００とモニタアンテナ８０１の配置例を示す図である。モニタアンテナ８０１の種類は、例えば、コイル側無線アンテナ１００と同様にダイポールアンテナとすることができる。この場合、図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示すように、モニタアンテナ８０１をコイル側無線アンテナ１００に対して直交するように配置することにより、２つのアンテナ間の結合を低減することができる。
【００８６】
モニタアンテナ８０１は、図１５（ｂ）に示すように、コイル側無線アンテナ１００と同じ側の面（被検体から遠い方の面）に配置してもよいし、図１５（ｃ）に示すように、コイル側無線アンテナ１００と反対側の面（被検体に近い方の面）に配置してもよい。生体情報の感度の観点からは、図１５（ｃ）に示すように、モニタアンテナ８０１を被検体に近い方の面に配置するのが好ましい。
【００８７】
図１６は、磁気共鳴イメージング装置１での撮像期間と、無線通信期間及び生体情報収集期間との間の第１のタイミング関係を説明する図である。ここで、生体情報収集期間とは、上述した生体情報モニタ装置８０を用いて被検体の心拍や呼吸動等の生体情報を収集する期間である。第１のタイミング関係では、大電力であるＲＦパルスの送信期間と、無線通信期間及び生体情報収集期間とが重複しないように互いのタイミング関係が設定される。
【００８８】
ＲＦパルスの送信周波数はラーモア周波数で規定される周波数であるが、無線通信の周波数、及び、生体モニタ用送信信号の周波数は、相互の干渉を避けるためにラーモア周波数とは異なる周波数が選択される。また、無線通信の周波数と生体モニタ用送信信号の周波数も互いの干渉を避けるために異なる周波数が選択される。例えば、無線通信の周波数は前述したように２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯が選択される。また、生体モニタ用送信信号の周波数は、例えば、ラーモア周波数よりも高いＶＨＦ帯やＵＨＦ帯の周波数で、かつ、ラーモア周波数の高調波と合致しないような周波数が選択される。
【００８９】
このように、ＲＦパルスの送信周波数、無線通信の周波数、及び、生体モニタ用送信信号の周波数は、干渉回避の観点から互いに異なる周波数となっている。しかしながら、ＲＦパルスの送信電力は非常に大きいため、ＲＦパルスの送信期間と無線通信の受信期間とが重なると通信回路が破損する恐れがあるため、ＲＦパルスの送信期間中は、通信回路のアンテナ端を例えばオープンにして通信回路を保護する。同様に、ＲＦパルスの送信期間と生体モニタ信号の受信期間とが重なると、生体情報モニタ装置８０が破損する恐れがあるため、生体情報モニタ装置８０のアンテナ端を例えばオープンにして通信回路を保護する。
【００９０】
そこで、図１６に示す第１のタイミング関係では、ＲＦパルスの送信期間と、無線通信期間及び生体情報収集期間とが重複しないように互いのタイミング関係が設定されている。第１のタイミング関係では、撮像期間中は無線通信を行わず、撮像期間中に収集したＭＲ信号は局所コイル２０内のメモリに保存される。そして、撮像期間の終了後、次の撮像期間が開始されるまでの空き時間に、局所コイル２０からＭＲＩ装置本体６００に無線送信される。
【００９１】
一方、生体モニタ信号は、撮像期間中においては、ＲＦパルスの送信期間を避けた期間に収集され、ＭＲ信号と同様に局所コイル２０内のメモリに保存される。そして、ＭＲ信号と同様に、撮像期間の終了後、次の撮像期間が開始されるまでの空き時間に、局所コイル２０からＭＲＩ装置本体６００に無線送信される。なお、生体モニタ信号は、撮像期間の終了後次の撮像期間が開始されるまでの空き時間の間であっても収集することができる。空き時間に収集された生体モニタ信号は、局所コイル２０からＭＲＩ装置本体６００にリアルタイムで送信することができる。
【００９２】
図１６に示す第１のタイミング関係は、例えば、Ｒ波による心電同期撮像のように、時間的に分割した撮像が可能で、撮像期間と次の撮像期間との間に空き時間を設けることが可能な撮像法の場合に有効である。しかしながら、Ｒ波と非同期に連続的に撮像する撮像法や、心電同期法であっても複数のＲ波に跨って連続的に撮像する撮像法には不向きである。そこで、ＲＦパルスの印加と非印加に関わらず継続的に無線通信することが可能なアンテナが要望される。
【００９３】
図１７は、このような要望に応えるため、ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナの例を示す図である。図１７（ａ）に示すアンテナは、ループアンテナを捻った構造のアンテナである。この捻りループアンテナは、給電部の破線で示す部分を誘電体基板の裏面に形成し、それ以外の実線で示す部分を誘電体基板の表面に形成し、裏面の破線部分と表面の実線部分とをスルーホールで接続している。このような構造により、ＲＦパルスによる誘導電流は、一方のループと他方のループとで逆向きになってキャンセルされる。
【００９４】
このような捻りループアンテナを、無線通信用のアンテナ（コイル側無線アンテナ１００及び本体側無線アンテナ２００）として用いることにより、ＲＦパルスによる影響が抑制され、無線回路がＲＦパルスによって破損することを防止できる。したがって、ＲＦパルスの送信期間中も無線通信を継続することができる。また、このような捻りループアンテナを生体情報モニタ装置８０のモニタアンテナ８０１として用いることにより、ＲＦパルスの送信期間中も生体情報のモニタを継続することができる。
【００９５】
図１７（ｂ）は、ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナの他の例を示す図である。このアンテナでは、ダイポールアンテナに加えて微小ループアンテナを備え、ダイポールアンテナの出力と微小ループアンテナの出力とを、合成回路によって合成している。合成回路の出力はサーキュレータを介して受信回路に入力される。事前にダイポールアンテナと微小ループアンテナでＲＦパルスを受信し、合成回路の出力において両アンテナで受信した信号がキャンセルされるように、微小ループアンテナで受信した信号の振幅と位相が調整される。
【００９６】
このような構成と調整により、無線通信時にＲＦパルスの信号が受信回路及び送信回路に流入することを防止することが可能となる。微小ループアンテナは無線通信の周波数、及び、ＲＦパルスの周波数では整合はとれていないため、無線通信信号の送受信及びＭＲ信号の受信には寄与しない。しかしながら、ＲＦパルスの送信電力は非常に大きいため整合していなくても微小ループアンテナはある程度の電力のＲＦパルスを受信し、この信号を調整することで、合成回路出力におけるＲＦパルスをキャンセルしている。
【００９７】
なお、合成回路はＲＦパルス送信時のみに動作し、それ以外の期間ではダイポールアンテナの出力は合成回路をバイパスしてサーキュレータに接続される構成としてもよい。
【００９８】
この他、微小ループアンテナに換えて、局所コイル２０の要素コイルの信号を利用して合成回路出力におけるＲＦパルスをキャンセルするように構成してもよい。ＲＦパルスの送信時には、局所コイル２０の要素コイルは励振されない構造となっているものの、局所コイル２０内のグランドには僅かにＲＦパルスが励起される。この励起されたＲＦパルスを合成回路に入力する構成とすることにより、ダイポールアンテナからサーキュレータに進入するＲＦパルス信号をキャンセルすることが可能となる。
【００９９】
上記のような、ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナを無線通信用のアンテナ（コイル側無線アンテナ１００及び本体側無線アンテナ２００）として用いることにより、無線回路がＲＦパルスによって破損することを防止でき、ＲＦパルスの送信期間中も無線通信を継続することができる。
【０１００】
図１８は、ＲＦパルスの印加と非印加に関わらず、ＭＲ信号を継続的に無線伝送できるように規定した、或いは、ＭＲ信号と生体情報とを継続的に無線伝送できるように規定した第２のタイミング関係を説明する図である。第２のタイミング関係では、図１８の１段目及び２段目に示すように、撮像が連続的に行われる場合であっても、ＲＦパルスの印加と非印加に関わらず、無線通信を継続的に行うことができる。
【０１０１】
さらに、上記のような、ＲＦパルスの印加による誘導信号を抑制するように構成されたアンテナを生体情報モニタ装置８０のモニタアンテナ８０１として用いることにより、ＲＦパルスの送信期間中も生体情報の収集を継続することができる。もっとも、図１８の最下段に示すように、ＭＲ信号の受信期間を避けて生体情報の収集を行うことにより、ＭＲ信号への干渉懸念を排除することもできる。
【０１０２】
以上説明してきた各実施形態の磁気共鳴イメージング装置１によれば、無線型の局所コイルを有する磁気共鳴イメージング装置において、局所コイルと本体との間の安定な無線通信回線の確保ができるようにすることができる。加えて、被検体の心拍や呼吸等の生体情報を、被検体に負担をかけることなく簡便に取得できる。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０４】
１  磁気共鳴イメージング装置
１１  傾斜磁場コイル
１２  ＷＢコイル
２０  局所コイル
３３  ＲＦ送信機
８０  生体情報モニタ装置
１００  コイル側無線アンテナ（第１の無線アンテナ）
２００  本体側無線アンテナ（第２の無線アンテナ）
２０２  ダイポールアンテナ
２１０  スロットアンテナ
６００  ＭＲＩ装置本体
７１０  ボア
７１２  ボアの開口端部
７１４  ボアの外周
７１６  ボア端天頂部
８０１  モニタアンテナ
８１０  ＲＦ信号発生器
８２０  送信回路
８３０  結合量検出回路
８４０  変位検出回路
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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